Ruang Lingkup Biologi - Materi Biologi Kelas 10 SLTA/SMA/MA

Biologi adalah ilmu pengetahuan tentang makhluk hidup atau yang dikenal juga sebagai ilmu hayat. Asal kata Biologi adalah dari istilah Yunani kuno (Greek) yaitu Bios (βίος) yang artinya hidup dan Logia (-λογία) yang berarti ilmu. Jadi Biologi dikatakan ilmu tentang kehidupan, karena obyek kajiannya adalah makhluk hidup.

Mempelajari makhluk hidup berarti mempelajari seluruh aspek penyusunnya, dari mulai tingkat molekul hingga peranannya di alam (Biosfer). Setiap aspek spesifik yang dipelajari memunculkan percabangan ilmu baru, sehingga Biologi juga merupakan ilmu multidisiplin. Pada Bab ini kita akan mengenal lebih jauh tentang hakikat ilmu Biologi sebagai Ilmu Pengetahuan. 

{tocify} $title={Daftar isi}

A. Sejarah dan Perkembangan Biologi

• Ilmu Bilogi modern mulai populer dan digeluti secara profesional pada abad 19 M.
• Istilah biologi pertama kali digunakan oleh Linnaeus (Carl von Linné) dalam karyanya yang berjudul Bibliotheca botanica pada tahun 1736.
• Pada tahun 1766 istilah Biologi juga dipakai oleh Michael Christoph Hanov dalam tulisannya yang berjudul Philosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis.
• Walaupun biologi modern merupakan perkembangan yang relatif baru, ilmu yang terkait sudah dipelajari dari masa lampau. 
• Filsafat alam dapat ditemui di peradaban Mesopotamia, Mesir, India, dan Tiongkok. Namun, asal usul, dan pendekatan biologi modern berasal dari masa Yunani Kuno.

 

B. Obyek yang Dipelajari dalam Biologi

Sejak pertamakali muncul, ilmu biologi semakin berkembang dengan sangat pesat. Ruang lingkup yang dipelajari juga sangat luas, dari mulai tingkat molekul hingga Biosfer. Bahkan sekarang sudah mulai mengekspansi kehidupan ekstraterestrial / ruang angkasa.

1. Obyek Kehidupan Tingkat Molekul

Molekul terkecil dalam kehidupan yang dipelajari dalam ilmu Biologi adalah materi genetik berupa DNA dan RNA. Materi genetik adalah sebuah blue print kehidupan yang menjadi sebuah takdir bagi sebuah sel atau organisme akan menjadi apa dan bagaimana. Pemetaan struktur kimia dari materi genetik akan memudahkan untuk lebih mengenal lebih jauh suatu organisme. 

2. Obyek Kehidupan Tingkat Sel

Sel adalah unit fungsional terkecil dalam tubuh makhluk hidup. Sel makhluk hidup terdiri atas organel-organel yang saling bekerjasama dalam menyokong kehidupan organisme. Masing-masing organel mempunyai fungsi dan peran didalam sel. Satu buah sel secara otonom mampu hidup dan berkembang yang disebut dengan istilah totipotensi sel.

3. Obyek Kehidupan Tingkat Jaringan

Jaringan adalah struktur unik yang terbentuk oleh sekumpulan sel dengan fungsi sama. Jaringan hanya dimiliki oleh organisme multiseluler (bersel banyak) contohnya adalah hewan dan tumbuhan. Pada hewan terdapat jaringan otot, saraf, neuron, epitel dan darah. Di dalam tubuh tumbuhan terdapat jaringan epidermis, pembuhuh, pengankut, penguat dan meristem.

4. Obyek Kehidupan Tingkat Organ dan Sistem Organ

Kumpulan dari jaringan yang saling bekerja sama akan membentuk organ. Cotohnya pada tubuh manusia terdapat jaringan darah, saraf dan otot yang membentuk organ jantung. Organ Jantung akan bekerja sama dengan organ paru-paru dan pembuluh darah membentuk sistem organ. Sistem organ yang dibentuk oleh Jantung, Paru-paru dan Pembuluh darah disebut sistem peredaran darah. Terdapat banyak organ dan sistem organ yang menyusun tubuh manusia.

5. Obyek Kehidupan Tingkat Individu / Organisme

Individu/organisme ada yang terdiri dari 1 buah sel (single cell) atau bersel banyak (multicelluler). Bakteri dan protozoa adalah contoh individu bersel satu, sedangkan hewan, tumbuhan dan jamur adalah individu multiseluler.  Setiap individu memiliki ciri-ciri berbeda dan beraneka ragam satu dengan lainnya.

6. Obyek Kehidupan Tingkat Populasi

Individu yang saling berinteraksi sesama jenisnya akan membentuk sebuah kelompok besar yang disebut dengan populasi. Satu populasi dikatakan sebagai kumpulan individu yang sejenis dalam suatu tempat dan waktu yang sama. Contohnya adalah populasi Jerapah Afrika, populasi burung Flaminggo, populasi semut, populasi pohon jati, dan populasi pohon pisang.

7. Obyek Kehidupan Tingkat Komunitas

Populasi makhluk hidup yang saling berinteraksi dalam suatu ruang dan waktu sama disebut dengan komunitas. Misalnya di daerah lereng gunung terdapat populasi rumput, pohon pinus, burung jalak, babi hutan dan semut, selanjutnya disebut komunitas lereng gunung. Komunitas yang ada di bumi juga berinteraksi dengan Iklim dan cuaca yang disebut dengan istilah Bioma. Bioma adalah salah satu komunitas utama dunia yang diklasifikasikan berdasarkan vegetasi dominan dan adaptasi organisme terhadap suatu lingkungan atau habitat. Setidaknya ada 6 Bioma yang terdapat di Bumi yaitu:

1. Bioma Tundra
2. Bioma Taiga
3. Bioma Gurun
4. Bioma Savana
5. Bioma Hutan Hujan Tropis
6. Bioma Hutan Gugur 

8. Obyek Kehidupan Tingkat Ekosistem

Komunitas makhluk hidup yang berinteraksi dengan alam seperti tanah, air, udara dan sinar matahari dalam suatu wilayah yang luas akan membentuk ekosistem. Dalam satu ekosistem terjadi kegiatan predasi dan adaptasi makhluk hidup untuk mempertahankan eksistensinya. Mereka memiliki peran yang sangat penting, sehingga apabila satu komponen terganggu akan menyebankan terganggunya komponen lainnya.

9. Obyek Kehidupan Tingkat Biosfer

Biosfer adalah kumpulan ekosistem berbagai wilayah di Bumi dalam suatu lokasi tertentu yang masih memungkinkan adanya kehidupan makhluk hidup beserta interaksinya. Biosfer juga dapat dikatakan sebagai wilayah kehidupan di Bumi.

D. Cabang-Cabang Biologi

Obyek kajian dalam ilmu Biologi sangatlah luas. Namun pada dasarnya obyek persoalan yang dikaji adalah berasal dari tema-tema besar seperti biologi dalam proses penemuan, sejarah konsep Biologi, Biologi Evolusi, Keaneragaman Hayati, Genetika, Kelangsungan makhluk hidup, Organisme dan Lingkungan, Biologi Perilaku, Struktur dan Fungsi serta Sistem Regulasi Organisme. Semua tema memiliki subkajian lebih spesifik melalui cabang ilmu Biologi seperti dibawah ini:

1. Agronomi: Mempelajari tanaman budidaya 
2. Anatomi: Mempelajari struktur dalam tubuh mahluk hidup (tingkat organ dan sistem organ) 
3. Andrologi: Mempelajari reproduksi pria (proses, hormon, kelainan, dan lain-lain) 
4. Astrobiologi: Mempelajari asal-usul, evolusi, penyebaran, dan masa depan kehidupan di alam semesta 
5. Bakteriologi: Mempelajari kehidupan bakteri dan peranannya bagi kehidupan 
6. Bioinformatika: Mempelajari pemanfaatan teknologi informasi untuk mempelajari dan menyimpan data biologi, misalnya genom 
7. Biologi evolusioner: Mempelajari proses evolusi, asal-usul, dan keturunan jenis-jenis makhluk hidup sepanjang waktu 
8. Biologi kelautan: Mempelajari ekosistem, tumbuhan, dan hewan laut 
9. Biologi molekuler: Mempelajari penyusun tubuh makhluk hidup tingkat molekuler (tingkat molekul) 
10. Biologi sintetis: Mempelajari konstruksi biologi yang tidak ditemukan di alam 
11. Biologi teoritis: Mempelajari pemodelan matematika untuk fenomena biologi 
12. Bioteknologi: Mempelajari penerapan biologi untuk menghasikan produk guna meningkatkan kesejahteraan manusia 
13. Biogeografi: Mempelajari distribusi (agihan, penyebaran) spesies di muka bumi, termasuk sejarahnya 
14. Biofisika: Mempelajari proses biologi melalui metode yang digunakan dalam ilmu fisika 
15. Biokimia: Mempelajari reaksi kimia dalam makhluk hidup, terutama dalam tingkat sel 
16. Biologi kuantum: Mempelajari aplikasi mekanika kuantum dan kimia teoritis pada objek dan permasalahan biologi 
17. Botani: Mempelajari tentang tumbuhan 
18. Briologi: Mempelajari tentang lumut 
19. Dendrologi: Mempelajari tentang pohon maupun tumbuhan berkayu lainnya, seperti liana 
20. Ekologi: Mempelajari tentang hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya 
21. Embriologi: Mempelajari tentang perkembangan embrio 
22. Entomologi: Mempelajari tentang serangga 
23. Enzimologi: Mempelajari tentang enzim 
24. Evolusi: Mempelajari tentang perubahan struktur tubuh makhluk hidup secara perlahan-lahan dalam jangka panjang 
25. Epidemiologi: Mempelajari tentang pola distribusi penyakit 
26. Eugenetika: Mempelajari tentang hukum-hukum pewarisan sifat 
27. Endokrinologi: Mempelajari tentang hormon 
28. Etnobiologi: Mempelajari tentang cara makhluk hidup diperlakukan atau digunakan oleh kebudayaan manusia 
29. Fikologi: Mempelajari tentang Alga/ganggang 
30. Fisiologi: Mempelajari tentang faal atau fungsi kerja tubuh 
31. Fisioterapi: Mempelajari tentang pengobatan terhadap penderita yang mengalami kelumpuhan atau gangguan otot 
32. Farmakologi: Mempelajari tentang obat-obatan 
33. Farmakognosi: Mempelajari tentang medikasi atau obat-obatan dari sumber alami seperti tumbuhan, hewan, atau mikrobia 
34. Filogeni: Mempelajari tentang hubungan di antara organisme yang dikaitkan dengan evolusi 
35. Fotobiologi: Mempelajari tentang interaksi cahaya dan organisme hidup 
36. Genetika: Mempelajari tentang pewarisan sifat 
37. Histologi: Mempelajari tentang jaringan tubuh tumbuhan dan hewan 
38. Hematologi: Mempelajari tentang darah 
39. Herpetologi: Mempelajari tentang kehidupan hewan melata, yakni jenis-jenis reptilia dan amfibia 
40. Imunologi: Mempelajari tentang sistem kekebalan (imun) tubuh 
41. Iktiologi: Mempelajari tentang ikan 
42. Kardiologi: Mempelajari tentang jantung dan pembuluh darah 
43. Karsinologi: Mempelajari tentang Krustasea (udang-udangan dan kepiting) 
44. Limnologi: Mempelajari tentang Perairan darat 
45. Mamalogi: Mempelajari tentang Mamalia 
46. Mikologi: Mempelajari tentang Fungi 
47. Mikrobiologi: Mempelajari tentang Mikroorganisme 
48. Malakologi: Mempelajari tentang Moluska 
49. Morfologi: Mempelajari tentang Bentuk atau ciri luar organisme 
50. Neurologi: Mempelajari tentang penyimpangan pada sistem saraf 
51. Nematologi: Mempelajari tentang Nematoda atau cacing gilig 
52. Neurofisika: Mempelajari tentang sistem saraf dalam tingkat molekul 
53. Organologi: Mempelajari tentang organ tubuh 
54. Onkologi: Mempelajari tentang Kanker 
55. Ontogeni: Mempelajari tentang perkembangan makhluk hidup dari zigot menjadi dewasa 
56. Ornitologi: Mempelajari tentang burung 
57. Osteologi: Mempelajari tentang tulang 
58. Patologi: Mempelajari tentang penyakit dan pengaruhnya 
59. Palaentologi: Mempelajari tentang fosil dan kaitannya dengan sejarah bumi 
60. Paleobotani: Mempelajari tentang tumbuhan masa lampau 
61. Paleozoologi: Mempelajari tentang hewan purba 
62. Parasitologi: Mempelajari tentang parasit dan parasitisme 
63. Protozoologi: Mempelajari tentang Protozoa 
64. Primatologi: Mempelajari tentang Primata 
65. Pulmonologi: Mempelajari tentang Paru-paru 
66. Radiologi: Mempelajari tentang pencitraan medis untuk mendiagnosis dan menyembuhkan penyakit 
67. Rekayasa genetika: Mempelajari tentang manipulasi sifat genetik 
68. Sanitasi: Mempelajari tentang Kesehatan lingkungan 
69. Sitologi: Mempelajari tentang Sel 
70. Taksonomi: Mempelajari tentang pengelompokan organisme 
71. Teratologi: Mempelajari tentang cacat janin dalam kandungan 
72. Virologi: Mempelajari tentang Virus 
73. Virofisika: Mempelajari tentang mekanika dan dinamika interaksi antara virus dan sel 
74. Zoologi: Mempelajari tentang hewan.

E. Metode Ilmiah dalam Biologi

Biologi sebagai sebuah ilmu pengetahuan tidak lepas dari metode ilmiah dalam melakukan penelitian ilmiah. Metode ilmiah adalah suatu prosedur atau tata cara sistematis yang digunakan para peneliti untuk memecahkan masalah-masalah yang dihadapi. Metode ilmiah melibatkan pengamatan dan pengukuran yang cermat, pelaksanaan eksperimen, pengujian, dan modifikasi hipotesis dalam penelitian ilmiah. Penelitian ilmiah bertujuan untuk memecahkan masalah masah yang dihadapi secara tepat dan terukur, dan dapat diadopsi oleh orang untuk untuk memecahkan masalah yang sama. 

Tata cara sistematis dalam metode ilmiah diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Menentukan masalah yang akan diteliti
2. Melakukan observasi / pengamatan terhadap masalah yang akan diteliti
3. Menyusun Hipotesis penelitian
4. Menyusun kerangka percobaan dan melakukan percobaan untuk membuktikan Hipotesis
5. Menarik kesimpulan hasil percobaan

Dalam menyusun kerangka percobaan/eksperimen terdapat beberapa jenis variabel dalam penelitian. Variabel dalam peneltian adalah besaran yang dapat mempengaruhi hasil dari suatu penelitian. Variabel dibagi menjadi 3 jenis yaitu:

1. Variabel bebas (independen variabel) = adalah variabel perlakuan yang dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan dan dapat mempengaruhi variabel terikat.
2. Variabel terikat (dependen variabel) = adalah variabel yang sedang diamati dalam penelitian.
3. Variabel kontrol = variabel yang dikondisikan tanpa perlakuan yang bertujuan sebagai pembanding dalam penelitian.

Data hasil eksperimen atau penelitian ilmiah dapat berupa data kualitatif (kulitas) dan data kuantitatif (kuantitas). Berdasarkan jenisnya data dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Data kualitatif = adalah data berupa penilaian menggunakan sifat atau karakter dan biasanya bersifat relatif atua berubah-ubah. Contohnya: panjang, tinggi, cantik, ganteng, luas, cepat, lambat dll.
2. Data kuantitatif = adalah data berupa penilaian menggunakan angka sehingga bersifat tetap atau absolut. Contohnya: tinggi pohon 10 m, kecepatan mobil 50 km/jam, luas sawah 2 hektar dll.

Agar lebih paham mengenai metode ilmiah dalam sebuah penelitian ilmiah, dapat disimak pada video berikut ini:

F. Sikap Ilmiah dalam Biologi

Orang yang ahli dalam bidang Biologi disebut dengan Biologis. Para Biologis saat melakukan penelitian ilmiah harus memliliki sikap ilmiah. Sikap ilmiah sangat penting untuk kemajuan ilmu pengetahuan dan juga agar memperoleh pemecahan masalah yang terbaik. Sikap ilmiah yang harus diperhatikan oleh para peneliti diantaranya mampu:

1. Membedakan Fakta dan Opini

Sikap ini sangat penting ketika akan mengambil data dalam sebuah penelitian. Agar data yang diperoleh tidak bersifat subyektif, maka harus mampu membedakan antara opini dan fakta di lapangan.

Opini    : Diameter batang pohon itu sangat besar

Fakta    : Diameter batang pohon itu berukuran 1 meter

 

2. Berpikir Kritis

Berpikiri kritis bukan berarti banyak bertanya dan terlalu lama mempertimbangkan sesuatu. Maksud berpikir kritis disini adalah tidak langsung percaya dari satu informasi yang didapat. Jika perlu dapat mengambil informasi dari berbagai pihak agar data yang didapat berdifat valid. 

3. Berani dan Santun dalam Mengajukan Pertanyaan

Berani dan santun dalam mengajukan pertanyaan adalah etika yang harus dimiliki oleh setiap peneliti. Tidak jarang terdapat perbedaan cara pendang atau kesimpulan dalam suatu hasil percobaan. Perlu dikomunikasikan atau ditanyakan kepada pihak lain, tentu secara santun agar tidak mengundang masalah lain yang semakin besar.

4. Memiliki Rasa Ingin Tahu

Kunci menjadi seorang peneliti adalah rasa ingin tahu yang besar alias KEPO terhadap suatu hal. Jika seseorang sudah mengabaikan hal ini, tentu bukan peniliti namanya.

5. Tekun dan Peduli Lingkungan

Seperti kata pepatah bahwa ketekunan adalah kunci menuju kesuksesan. Ternyata berlaku juga pada saat melakukan penelitian ilmiah. Apabila hanya setengah hati dalam melakukan penelitian, mungkin karena terlalu berat, memkakan waktu lama atau tidak kunjung mendapat hasil, dan kemudian menyerah maka akan menjadi sia-sia.

Selanjutnya sebagai seorang peneliti harus peduli terhadap lingkungan. Sejatinya sebuah penetian tujuan akhirnya adalah untuk memahami lingkungan dan memeperbaikinya. Jangan sampai penilitian menyebabkan kerusakan lingkungan itu sendiri.

G. Manfaat Mempelajari Biologi

Biologi dalam berbagai bidang kajiannya memiliki peran yang sangat penting terutama dalam kemajuan kehidupan manusia. Banyak teknologi yang ditemukan untuk mempermudah kehidupan manusia diantaranya:

1. Teknik Transgenik = memodifikasi makhluk hidup agar mempunyai nilai lebih yang dapat dimanfaatkan. Misalnya buah tanpa biji, tanaman tahan salinitas dll.
   
2. Fertilisasi in Vitro = fertilisasi yang dilakukan di luar tubuh makhluk hidup pada suatu media buatan. Misalanya teknologi bayi tabung.
   
3. Fertlisasi in Vivo = fertilisasi secara buatan menggunakan telur / ovum makhluk hidup.
   
4. Inseminasi Buatan = reproduksi buatan dengan memasukkan sel sperma dari pejantan ke dalam saluran reproduksi betina.
   
5. Bank Sperma = tempat penyimpanan sel sperma agar bertahan lama untuk keperluan donor.
   
6. Bank DNA = tempat penyimpan informasi genetik makhluk hidup berupa DNA yang telah berhasil di identifikasi.
   
7. Human Genome Project = proyek menguraikan urutan nukleotida genom manusia.
   
8. Terapi Gen = Teknologi untuk mengembalikan gen pada kondisi normal.
   
9. Gen Editing = teknologi mengedit gen pada suatu genom.
   
10. Antibiotik = senyawa yang diproduksi oleh mikroorganisme yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain.
    
11. Antiviral = obat untuk menghampat perkembangbiakan virus.
    
12. Vaksin = senyawa yang diproduksi dengan memanfaatkan virus yang dilemahkan untuk meningkatkan kekebalan tubuh terhadap virus.
    
13. Kultur Jaringan Hewan dan Tumbuhan = teknologi untuk mengembangbiakkan sel hewan atau sel tumbuhan pada lingkungan buatan.
    
14. Bioteknologi konvensional dan modern = bioteknologi adalah suatu cara memanfaatkan makhluk hidup untuk mnghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat.

H. Keselamatan Kerja dalam Laboratorium

Bekerja di dalam Laboratorium memang menyenangkan dan penuh tantangan bagi seorang peneliti. Namun apabila tidak mematuhi tata tertib dan aturan keselamatan kerja dalam akan berakibat buruk bagi peneliti bahkan hasil dari penelitian itu sendiri. Tata tertib yang wajib di taati saat berada dan bekerja di dalam laboratorium adalah menggunakan jas lab, tidak makan dan minum, meja kerja yang harus selalu rapi, dan aturan lain seperti menggunakan kacamata pelindung jika menangani zat yang mudah meledak, dll. Selain itu yang paling penting adalah memahami simbol-simbol keselamatan di dalam laboratorium yang biasanya tertera pada label kemasan bahan-bahan yang digunakan.

Simbol-simbol keselamatan dalam labortorium berfungsi untuk memberi informasi kepada peneliti tentang cara menangani suatu bahan. Informasi dapat bersifat peringatan atau anjuran yang bertujuan untuk mengurangi resiko kecelakaan saat bekerja di laboratorium. Contoh simbol keselamatan dalam laboratorium adalah sebagai berikut.

 

I. Sumber & Referensi

• P. Ferdinan, F. dan Ariebowo, M. 2008. Praktis Belajar Biologi SMA Kelas X - KTSP 2006. Buku Sekolah Elektronik (BSE), ISBN: 9789790688230.

Berbagi :