Biologi (serapan daribahasa Belanda:biologie) atauilmu hayat[1] (serapan daribahasa Arab:علم الحياة) adalah kajian tentangkehidupan, danorganisme hidup, termasuk struktur, fungsi, pertumbuhan,evolusi, persebaran, dantaksonominya.[2] Ilmu biologi modern membahas pengetahuan yang sangat luas,eklektik, serta terdiri dari berbagai macam cabang dan subdisiplin. Secara umum, seluruh cabang keilmuan biologi disatukan oleh konsep dasar yang mengatur semua penelitian biologi, yaitu konsep tentangsel,gen, danevolusi. Sel diakui sebagai satuan dasar kehidupan, gen diakui sebagai satuan dasarpewarisan, dan evolusi diasumsikan sebagai mekanisme yang mendorong terciptanyaspesies baru. Selain itu, kelangsungan hidup dari makhluk hidup diyakini terjadi karena adanya perilaku konsumsi, perubahanenergi serta denganregulasi yang menjaga kestabiilan dan vitaltas keadaan dalam tubuh.[3]
Subdisiplin biologi didefinisikan berdasarkan skala organisme yang dipelajari, jenis organisme yang dikaji, serta metode yang digunakan dalam penelitian.Biokimia mempelajari aspek kimia kehidupan, sementarabiologi molekuler berfokus pada interaksi antar molekul biologis.Botani mengkaji biologi tumbuhan, sedangkan biologi seluler meneliti sel sebagai satuan dasar kehidupan.Fisiologi mempelajari fungsi fisik dan kimia jaringan, organ, serta sistem organ dalam suatu organisme.Biologi evolusioner berfokus pada proses yang menghasilkan keanekaragaman hayati, sementaraekologi mengkaji interaksi antara organisme dan lingkungannya. Seseorang yang mendalami bidang biologi disebut ahli biologi, biologiwan, atau biolog.[4]
Istilahbiologi berasal dari kata dalambahasa Yunaniβίος,bios, yang berarti "kehidupan", dan akhiran-λογία,-logia, yang artinya "ilmu."[5][6] Bentuk Latin dari kata tersebut (biologi) pertama kali digunakan olehLinnaeus (Carl von Linné) dalam karyanya yang berjudulBibliotheca botanica pada tahun 1736. Kata tersebut dipakai lagi pada tahun 1766 olehMichael Christoph Hanov dalam tulisannya yang berjudulPhilosophiae naturalis sive physicae: tomus III, continens geologian, biologian, phytologian generalis. Terjemahanbahasa Jermannya, yaituBiologie, pertama kali muncul dalam terjemahan karya Linnaeus pada tahun 1771. Pada tahun 1797, Theodor Georg August Roose menggunakan istilah tersebut dalam pendahulu bukunya yang bertajukGrundzüge der Lehre van der Lebenskraft.Karl Friedrich Burdach pada tahun 1800 memakai istilah ini dalam arti yang lebih sempit, yaitu penelitianmanusia dari sudut pandang morfologis, fisiologis, dan psikologis (Propädeutik zum Studien der gesammten Heilkunst). Istilahbiologi dalam pengertian modern baru muncul dalam bukuBiologie, oder Philosophie der lebenden Natur (1802–22) yang ditulis olehGottfried Reinhold Treviranus. Di dalam buku tersebut tertulis:[7]
Objek penelitian kami adalah berbagai macam bentuk dan perwujudan kehidupan, keadaan dan hukum yang mengatur fenomena tersebut, serta penyebabnya. Ilmu yang terkait dengan objek tersebut kami sebut biologi [Biologie] atau doktrin kehidupan [Lebenslehre].
Aristoteles, salah satu tokoh yang paling berjasa dalam mengembangkan ilmu biologi.
Walaupun biologi modern merupakan perkembangan yang relatif baru, ilmu yang terkait sudah dipelajari dari masa lampau.Filsafat alam dapat ditemui di peradabanMesopotamia,Mesir,India, danTiongkok. Namun, asal usul, dan pendekatan biologi modern berasal dari masaYunani Kuno.[8] Walaupun penelitiankedokteran dapat ditilik ke masaHippocrates (ca. 460 SM–ca. 370 SM),Aristoteles (384 SM–322 SM) adalah tokoh yang paling berjasa dalam mengembangkan biologi. Salah satu karya terpentingnya adalahHistoria Animalium, dan beberapa karya lain yang menunjukkan cara pandang seorang peneliti alam, serta karya-karya empirisnya yang mencoba mempelajari sebab-akibat biologis, dan keanekaragaman hayati. Penerus Aristoteles diLyceum, yaituTheophrastus, menulis buku-buku tentangbotani yang berpengaruh hingga keAbad Pertengahan.
Ilmuwan Islam abad pertengahan yang mempelajari biologi meliputial-Jahiz (781–869),Ad-Dinawari (828–896), yang menulis tentang botani,[9] danar-Razi (865–925), yang menulis tentanganatomi, danfisiologi.Kedokteran dipelajari berdasarkan tradisi filsuf Yunani, sementara ilmu alam sangat dipengaruhi oleh pemikiran Aristoteles, terutama perihal hierarki kehidupan.
Kemajuanmikroskop juga sangat memengaruhi pemikiran tentang biologi. Pada awal abad ke-19, sejumlah ahli biologi mulai menyadari pentingnya konsepsel. Kemudian, pada tahun 1838,Schleiden, danSchwann mulai menganjurkan gagasan (yang kini diterima secara luas) bahwa (1) satuan dasar organisme adalah sel, dan (2) masing-masing sel memiliki karakteristikkehidupan, walaupun mereka menentang gagasan bahwa (3) semua sel berasal dari pembagian sel lain. Akan tetapi, berkat karyaRobert Remak, danRudolf Virchow, pada tahun 1860-an sebagian besar ahli biologi menerima ketiga hal tersebut yang kini disebutteori sel.[11]
Sementara itu, taksonomi, dan klasifikasi menjadi pusat perhatian sejarawan alam.Carl Linnaeus menerbitkantaksonomi dasar pada tahun 1735 (berbagai macam variasi telah digunakan semenjak itu) dan pada tahun 1750-an memperkenalkannama ilmiah untuk spesies.[12]Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon, menganggap spesies sebagai kategori buatan dan menyatakan bahwa kehidupan dapat berubah—bahkan mengusulkan kemungkinan adanyanenek moyang bersama. Walaupun menentang teori evolusi, Buffon merupakan tokoh penting dalamsejarah pemikiran evolusi; karyanya memengaruhi teori evolusiLamarck, danDarwin.[13]
Pemikiran evolusioner dapat ditilik kembali ke karyaJean-Baptiste Lamarck.[14] Ia menyatakan bahwa evolusi merupakan hasil dari tekanan lingkungan terhadap sifat suatu hewan, yang berarti semakin sering suatu organ digunakan, semakin kompleks, dan efisien organ itu, sehingga membuat hewan teradaptasi dengan lingkungan. Lamarck juga meyakini bahwa sifat yang didapat ini dapat diturunkan ke generasi berikutnya, yang akan terus mengembangkan, dan menyempurnakannya.[15] Namun, hipotesis ini kini ditolak, dan baru pada akhir abad ke-19Charles Darwin berhasil merumuskan teorievolusi berdasarkanseleksi alam dengan menggabungkan pendekatan biogeografisHumboldt, geologiLyell, tulisanMalthus tentang pertumbuhan populasi, dan keahlian morfologis serta pengamatannya sendiri di alam; penalaran, dan bukti yang mirip juga membuatAlfred Russel Wallace mencapai kesimpulan yang sama.[16] Meskipun banyak ditentang oleh agamawan, teori Darwin diterima oleh komunitas ilmiah, dan segera menjadiaksioma dasar dalam ilmu biologi.
Pada tahun 1940-an, dan awal tahun 1950-an, penelitian berhasil membuktikan bahwaasam deoksiribonukleat (ADN) adalah komponenkromosom yang mengandung satuan pewarisan yang kini disebutgen. Pemusatan perhatian pada model organisme baru sepertivirus, danbakteri serta penemuan struktur untai ganda ADN pada tahun 1953 menandai jalannya peralihan ke masagenetika molekuler.Kode genetik berhasil dipecahkan olehHar Gobind Khorana,Robert W. Holley, danMarshall Warren Nirenberg setelah memahami bahwa ADN mengandungkodon. Akhirnya,Proyek Genom Manusia diluncurkan pada tahun 1990 dengan tujuan untuk memetakan semuagenommanusia DNA. Proyek ini selesai pada tahun 2003,[17] dan merupakan langkah pertama dalam menggabungkan pengetahuan biologi dengan definisi tubuh manusia, dan organisme lain secara fungsional, dan molekuler.
Menurut teori sel,sel merupakan satuan dasarkehidupan, dan semua kehidupan terdiri dari satu atau lebih atau produk sel yangdisekresikan (seperti tempurung). Semua selterbelah dari sel lain. Pada akhirnya, setiap sel di tubuhorganisme multiseluler berasal dari satu sel di dalamsel telur yang terfertilisasi. Sel juga dianggap sebagai satuan dasar dalam proses patologis,[18] dan fenomena aliran energi terjadi di sel sebagai bagian dari prosesmetabolisme. Selain itu, sel mengandung satuan pewarisan yang diwariskan dari satu sel ke sel lain selama proses pembelahan sel.
Sebagian besar sel berukuran sangat kecil, dengan diameter berkisar antara 1 hingga 100 mikrometer, sehingga hanya dapat diamati menggunakanmikroskop cahaya ataumikroskop elektron. Secara umum, terdapat dua jenis sel:sel eukariotik, yang memiliki inti sel, dansel prokariotik, yang tidak memiliki inti sel. Organisme prokariotik merupakan organisme uniseluler seperti bakteri, sedangkan organisme eukariotik dapat berupa uniseluler maupun multiseluler. Pada organisme multiseluler, setiap sel dalam tubuhnya pada akhirnya berasal dari satu sel tunggal yang terdapat dalamzigot hasil fertilisasi.[19]
Salah satu konsep penting dalam biologi adalah konsep bahwa kehidupan berubah melalui mekanisme evolusi, dan bahwa semua organisme punyanenek moyang bersama. Berdasarkan teori evolusi, semua organisme dibumi, baik yang masih hidup maupun yang sudah punah, berasal dari satu nenek moyang ataulungkang gen bersama. Nenek moyang bersama terakhir diyakini muncul sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu.[20] Ahli biologi biasanya memandang keseragamankode genetik sebagai bukti yang mendukung teori nenek moyang bersama semuabakteri,archaea, daneukariot.[21]
Sejarah evolusionerspesies, dan hubungan genealogisnya dengan spesies lain disebutfilogeni. Informasi tentang filogeni dihasilkan dari berbagai macam pendekatan, seperti perbandinganrangkaian ADN yang dilakukan dalam bidangbiologi molekuler ataugenomika, dan perbandinganfosil dalam bidangpaleontologi.[28] Untuk memperkirakan jangka waktu terjadinya evolusi, ilmuwan juga menggunakan berbagai metode, sepertipenanggalan radiokarbon.[29] Ahli biologi menganalisis hubungan evolusioner dengan metodefilogenetika,fenetika, dankladistika.
Persegi Punnett yang menggambarkan persilangan antara dua tanaman kacang yangheterozigot untuk warna ungu (B) dan putih (b).
Gen adalah satuan pewarisan utama semua organisme. Gen merupakan bagian dariADN yang memengaruhi bentuk atau fungsi organisme. Semua organisme, dari bakteri hingga hewan, memiliki mekanisme yang mentranslasi ADN menjadiprotein. Sel mentranskripsi ADN menjadiasam ribonukleat (ARN), danribosom kemudian mentranslasi ARN menjadi protein, sebuah rangkaianasam amino.Kode translasi semua organisme pada dasarnya sama. Misalnya, rangkaian ADN yang menyandikaninsulin dalam tubuh manusia juga menyandikan insulin ketika dimasukkan ke organisme lain seperti tumbuhan.[30]
ADN biasanya berbentukkromosom linear dalameukariota, dan kromosom lingkaran dalamprokariota. Kromosom adalah struktur yang terdiri dari ADN, danhiston. Rangkaian kromosom dalam sel, dan satuan pewarisan lain yang dapat ditemui dalammitokondria,kloroplas, dan tempat lain secara kolektif disebutgenom. Dalam eukariota, ADN genomik terletak dinukleus sel, bersama dengan sejumlahmitokondria, dankloroplas. Dalam prokariota, ADN ada di dalamsitoplasma yang disebutnukleoid.[31] Informasi genetik dalam sebuah genom disimpan dalam gen, dan himpunan informasi tersebut dalam suatu organisme disebutgenotip.[32]
Hipotalamus mengeluarkanCRH, yang membuatkelenjar pituitari mengeluarkanACTH. Kemudian, ACTH membuat korteks adrenal mengeluarkanglukokortikoid, sepertikortisol. Glukokortikoid kemudian mengurangi laju sekresi hipotalamus dan kelenjar pituitari bila jumlah glukokortikoid yang dikeluarkan sudah cukup.[33]
Untuk menjaga keseimbangan dinamika, dan melakukan fungsi tertentu secara efektif, suatu sistem harus melacak, dan menanggapi gangguan. Setelah melacak gangguan, sistem biologis biasanya menanggapi melalui prosesumpan balik negatif. Artinya, sistem tersebut menstabilkan keadaan dengan mengurangi atau meningkatkan aktivitas suatu organ atau sistem. Contohnya adalah pelepasanglukagon ketika kadar gula dalam tubuh terlalu rendah.
Skema yang menggambarkan pemrosesan energi dalam tubuh manusia.
Keberlangsungan suatu organisme bergantung pada masukanenergi secara terus menerus. Reaksi kimia yang membentuk struktur, dan fungsi tertentu dapat mengambil energi dari suatu substansi yang menjadi makanannya untuk membantu membentuk, dan mempertahankan sel baru. Dalam proses ini,molekul bahan kimia yang menjadi makanan memainkan dua peran; pertama, makanan tersebut mengandung energi yang dapat diubah untuk mendukung reaksi kimia biologis; kedua, makanan tersebut mengembangkan struktur molekuler baru.
Organisme yang berperan dalam menghantarkan energi ke suatu ekosistem disebutautotrof. Hampir semua organisme autotrof memperoleh energi dari matahari.[35] Tumbuhan, danfototrof lainnya menggunakan energi matahari melalui prosesfotosintesis yang mengubah bahan baku menjadi molekul organik, sepertiATP, yang dapat dipecahkan ikatannya untuk menghasilkan energi.[36] Namun, beberapaekosistem hanya bergantung padakemotrof yang mendapatkan energi darimetana,sulfida, atau sumber energi non-matahari lainnya.[37]
Beberapa energi yang diperoleh digunakan untuk menghasilkanbiomassa yang dapat mempertahankankehidupan, dan mendukung pertumbuhan, dan perkembangan. Kebanyakan sisa energi hanya menjadi panas, dan molekul buangan. Proses penting yang mengubah energi yang terperangkap dalam substansi kimia menjadi energi yang berguna untuk kehidupan disebutmetabolisme,[38] danrespirasi sel.[39]
Skemasel hewan yang menggambarkan berbagaiorganel dan struktur.
Biologi molekuler mempelajari biologi dalam tingkatanmolekul.[40] Bidang ini bersentuhan dengan bidang biologi lainnya, terutamagenetika danbiokimia. Biologi molekuler mencoba memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk hubungan antar ADN, ARN, dan sintesis protein. Selain itu, bidang ini juga membelajari bagaimana interaksi tersebut diatur.
Biologi sel adalah ilmu yang terkait dengan properti struktural danfisiologis sel, termasuk perilaku, interaksi, dan lingkungan. Hal ini dilakukan dalam tingkatan mikroskopik, dan molekuler untuk mempelajari organisme bersel satu sepertibakteri serta sel dalam organisme multiseluler sepertimanusia. Pemahaman akan fungsi dan struktur sel berperan penting dalam ilmu biologi. Kemiripan dan pebedaan antara berbagai jenis sel juga sangat terkait dengan bidang biologi molekuler.
Anatomi mempelajari struktur makroskopik seperti organ dan sistem organ,[41] sementaragenetika merupakan ilmugen,pewarisan, dan variasi dalamorganisme.[42][43] Gen menyandikan informasi yang penting untuk mensintesiskan protein, yang kemudian membentukfenotip organisme. Dalam penelitian modern, genetika juga menyelidiki fungsi gen tertentu, dan menganalisisinteraksi genetik. Di dalam tubuh organisme, informasi genetik biasanya ada di dalamkromosom, di dalam struktur kimia molekul ADN tertentu.
Fisiologi adalah cabang ilmu yang secara khusus meneliti berbagai aktivitas fungsional dalam tubuh makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidupnya. Oleh karena itu, cakupan fisiologi sangat luas, mencakup berbagai proses sepertirespirasi,metabolisme,pencernaan, regulasi, koordinasi,reproduksi,adaptasi, danevolusi. Sebagai ilmu yang berfokus pada fungsi makhluk hidup, fisiologi bertujuan untuk menganalisis, memahami, dan memperoleh wawasan yang lebih mendalam mengenai berbagai proses yang terjadi dalam tubuh. Keanekaragaman makhluk hidup di bumi, mulai dari organismeuniseluler hinggamultiseluler dengan lebih dari satu juta spesies, menunjukkan bahwa setiap spesies memiliki karakteristik unik.[51]
Keanekaragaman ini juga terlihat dalam berbagai tingkatan organisasi biologis, mulai daripopulasi, individu, organ, jaringan, sel, organel, hingga tingkat atom. Setiap tingkatan memiliki aktivitas spesifik yang memerlukan pendekatan tersendiri untuk dipahami, menjadikan fisiologi sebagai bidang yang kompleks. Seiring dengan perkembangan zaman, konsep dan metode dalam fisiologi terus mengalami perubahan.[51]
Fisiologi berkembang pesat berkat kemajuan teknologi dan peralatan sejak tahun 1940-an. Perkembangan ini memungkinkan ilmuwan untuk melakukan isolasi, observasi, identifikasi, serta eksperimen pada sel tunggal, bagian sel, atau makromolekul. Akibatnya, pemahaman mengenai prinsip-prinsip dasar fisiologi menjadi lebih maju dibandingkan sebelumnya. Selain itu, kemajuan dalam analisis dan rekayasa, termasuk dalam bidang sistem komunikasi, komputer, dan alat matematis, turut meningkatkan kemampuan manusia dalam mempelajari sistem biologis pada tubuh hewan.[51]
Penelitian evolusioner terkait dengan asal usul dan nenek moyangspesies dan juga perubahannya seiring berjalannya waktu. Bidang ini juga meliputi ilmuwan dari berbagai bidang yang terkait dengan taksonomi. Contohnya adalah ilmuwan yang berspesialisasi dalam organisme tertentu sepertimamalogi,ornitologi,botani danherpetologi. Organisme-organisme tersebut digunakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan evolusi yang umum.
Pohon filogenetik semua kehidupan berdasarkan datagenrRNA, yang menunjukkan perpisahan antara tiga domainbakteri,arkea, daneukariota seperti yang dideskripsikan olehCarl Woese. Pohon yang dibentuk berdasarkan gen lain juga sangat mirip, meskipun mungkin penempatan percabangan berbeda-beda akibat evolusi rRNA yang cepat. Hubungan pasti antara ketiga domain tersebut masih diperdebatkan.
Peristiwaspesiasi menghasilkan hubungan antar spesies yang dapat distrukturisasi seperti pohon.Sistematika mempelajari hubungan tersebut, perbedaan, kemiripan antara spesies, dan sekelompok spesies.[55]Namun, sistematika sudah menjadi bidang penelitian yang aktif jauh sebelum pemikiran evolusi menyebar luas.[56]
Secara tradisional, kehidupan dibagi menjadi lima kingdom:Monera,Protista,Fungi,Plantae,Animalia.[57] Namun, banyak ilmuwan yang menganggap sistem lima kingdom ini sudah ketinggalan zaman. Sistem klasifikasi modern biasanya dimulai dengansistem tiga domain:Archaea (awalnya Archaebacteria);Bacteria (awalnya Eubacteria), danEukaryota (termasukprotista,fungi,tumbuhan, danhewan)[58] Domain tersebut didasarkan pada keberadaan nuklei pada sel dan perbedaan komposisi kimia bagian luar sel.[58]
Di luar kategori ini terdapat sejumlahparasit intraseluler yang ada “di tepi kehidupan",[59] yang berarti banyak ilmuwan yang tidak mengklasifikasikan struktur tersebut sebagai kehidupan karena ketiadaan satu atau lebih fungsi atau ciri kehidupan (contohnya ketiadaan aktivitasmetabolisme). Struktur tersebut diklasifikasikan sebagaivirus,viroid,prion, atausatelit.
Nama ilmiah organisme berasal dari genus dan spesiesnya. Misalnya, nama ilmiah spesies manusia adalahHomo sapiens.Homo adalah genusnya dansapiens adalah spesiesnya. Ketika menulis nama ilmiah suatu organisme, huruf pertama harus ditulis dengan menggunakan huruf besar, dan selebihnya dalam huruf kecil. Selain itu, nama ilmiah dapat dimiringkan atau digarisbawahi.[60][61]
Sebuah usulan yang disebutBioCode diterbitkan pada tahun 1997 dengan maksud untuk menstandardisasi tata nama di tiga bidang tersebut, namun usulan ini masih belum diterapkan.[66] BioCode tidak banyak diperhatikan semenjak tahun 1997; rencana penerapannya pada tahun 1 Januari 2000 tidak banyak disadari. Revisi BioCode yang tidak mengganti kode yang ada dan hanya menyediakan konteks pemersatu diusulkan pada tahun 2011.[67][68][69] Namun,International Botanical Congress pada tahun 2011 menolak mempertimbangkan usulan BioCode.ICVCN berada di luar ranah BioCode karena BioCode tidak meliputi klasifikasi virus.
Simbiosismutualisme antaraikan badut dari genusAmphiprion dengananemon laut. Ikan badut melindungi anemon dari ikan pemakan anemon, dan sebagai gantinya tentakel anemon melindungi ikan badut dari predatornya.
Ekologi mempelajari persebaran, berlimpahnya kehidupan, dan interaksi antara organisme dengan lingkungannya.[70]Habitat suatu organisme dapat dideskripsikan sebagaifaktor abiotik lokal sepertiiklim, di samping keberadaan organisme danfaktor biotik lainnya.[71] Sistem biologis cukup sulit dipelajari karena ada sangat banyak interaksi yang mungkin terjadi antara organisme dengan lingkungan, bahkan dalam skala kecil.Bakteri di dalam gradien gula memberikan tanggapan terhadap lingkungan sama seperti seekor singa yang sedang mencari makanan diSabanaAfrika. Spesies apapun juga dapat menunjukkan berbagai macamperilaku, sepertikerjasama,agresi,parasitisme, ataumutualisme. Masalah menjadi semakin rumit ketika dua atau lebih spesies berinteraksi dalam suatuekosistem.
Sistem ekologi dipelajari dalam beberapa tingkatan yang berbeda, dari individu hinggapopulasi,ekosistem, danbiosfer. Istilahbiologi populasi sering digunakan bergantian denganekologi populasi, meskipun istilahbiologi populasi lebih sering digunakan ketika mempelajaripenyakit,virus, danmikrob, sementara ekologi populasi lebih sering dipakai ketika mempelajari tumbuhan dan hewan. Ekologi juga mengacu pada berbagai subdisiplin yang ada.
Ekosistem merupakan komunitas makhluk hidup (biotik) yang berinteraksi dengan komponen tak hidup (abiotik) di lingkungan mereka, seperti air, cahaya, radiasi, suhu, kelembaban, atmosfer, tingkat keasaman, dan tanah. Komponen biotik dan abiotik ini saling terhubung melalui siklus nutrisi danaliran energi.[74] Energi dari matahari masuk ke ekosistem melalui prosesfotosintesis dan tersimpan dalam jaringan tanaman. Hewan memperoleh energi dengan mengonsumsi tumbuhan maupun sesama hewan, sehingga energi dan materi terus berpindah dalam ekosistem. Hewan juga memengaruhi jumlahbiomassa tanaman danmikroba yang tersedia. Sementara itu,pengurai berperan dalam mendekomposisi materi organik mati, melepaskan karbon keatmosfer, serta mendaur ulang nutrisi sehingga dapat digunakan kembali oleh tanaman dan mikroorganisme lainnya.[75][76]
Populasi merujuk pada sekelompok individu dari spesies yang sama yang tinggal di suatu wilayah dan berkembang biak dari generasi ke generasi. Ukuran populasi dapat diperkirakan dengan mengalikankepadatan populasi dengan luas atau volume habitatnya. Kapasitas daya dukung suatu lingkungan adalah jumlah maksimum individu dari suatu spesies yang dapat bertahan hidup dalam lingkungan tersebut berdasarkan ketersediaan sumber daya seperti makanan, habitat, dan air. Kapasitas ini dapat berubah seiring dengan kondisi lingkungan, misalnya ketersediaansumber daya dan biaya pemeliharaannya. Dalam populasi manusia, perkembangan teknologi sepertiRevolusi Hijau telah meningkatkan kapasitas daya dukung Bumi, sehingga banyak prediksi tentang penurunan populasi manusia, termasuk olehThomas Malthus pada abad ke-18.[77]
Komunitas ekologi terdiri dari populasi berbagai spesies yang hidup dalam suatu wilayah pada waktu yang sama. Dalam komunitas ini, terjadi interaksi biologis yang memengaruhi satu sama lain, baik antarindividu dalam spesies yang sama (interaksi intraspesifik) maupun antarindividu dari spesies yang berbeda (interaksi interspesifik). Interaksi ini dapat bersifat jangka pendek, seperti penyerbukan dan predasi, atau jangka panjang yang dapat memengaruhi evolusi spesies yang terlibat. Interaksi jangka panjang disebutsimbiosis, yang mencakup berbagai bentuk hubungan, mulai darimutualisme (menguntungkan kedua pihak) hingga kompetisi (merugikan kedua pihak).[78]
Setiap spesies berperan sebagai konsumen, sumber daya, atau keduanya dalam interaksi konsumen-sumber daya yang membentuk rantai atau jaringan makanan. Dalam jaringan makanan, terdapat tingkatan trofik, dengan produsen primer (autotrof) seperti tumbuhan dan alga sebagai dasar rantai makanan. Organisme ini mengubah energi dan bahan anorganik menjadi senyawa organik yang dapat digunakan oleh organisme lain. Konsumen primer (herbivora) memakan produsen, sedangkan konsumen sekunder (karnivora) memangsaherbivora. Konsumen tersier dan seterusnya berada di tingkat yang lebih tinggi.Omnivora dapat berperan di berbagai tingkat trofik. Sementara itu, dekomposer mendaur ulang energi dengan menguraikan limbah dan organisme yang telah mati. Hanya sekitar 10% energi dari satu tingkat trofik yang berpindah ke tingkat berikutnya, sementara sisanya hilang dalam bentuk panas dan material organik yang tidak dikonsumsi.[77]
Dalam ekosistem global ataubiosfer, materi terdapat dalam berbagai bentuk yang dapat dikategorikan sebagai biotik atau abiotik serta dapat diakses atau tidak tergantung pada bentuk dan lokasinya. Misalnya, materi dari autotrof darat bersifat biotik dan dapat dimanfaatkan oleh organisme lain, sementara materi dalam batuan dan mineral bersifat abiotik dan tidak dapat langsung diakses. Siklus biogeokimia merupakan jalur pergerakan unsur-unsur tertentu melalui kompartemen biotik (biosfer) dan abiotik (litosfer,atmosfer, danhidrosfer) di Bumi. Siklus ini mencakup perputaran unsur nitrogen, karbon, dan air, yang memainkan peran penting dalam keseimbangan ekosistem.[79]
Biologi konservasi adalah cabang ilmu yang berfokus pada pelestarian keanekaragaman hayati dengan tujuan melindungi spesies, habitat, dan ekosistem dari tingkat kepunahan yang tinggi serta hilangnya interaksi biologis.[80][81] Bidang ini mempelajari faktor-faktor yang memengaruhi pemeliharaan, kehilangan, dan pemulihan keanekaragaman hayati serta upaya mempertahankan proses evolusi yang menjaga keragaman genetik, populasi, spesies, dan ekosistem.[82][83][84]
Kekhawatiran terhadap kepunahan berasal dari perkiraan bahwa hingga 50% spesies di planet ini bisa hilang dalam 50 tahun ke depan, yang dapat berdampak pada meningkatnya kemiskinan, kelaparan, dan perubahan besar dalam jalur evolusi kehidupan di Bumi. Keanekaragaman hayati berperan dalam menjaga fungsi ekosistem yang menyediakan berbagai layanan ekologi bagi manusia. Para ahli biologi konservasi meneliti tren kehilangan keanekaragaman hayati, kepunahan spesies, serta dampaknya terhadap kesejahteraan manusia. Organisasi serta individu di seluruh dunia telah mengambil langkah-langkah konservasi melalui program penelitian, pemantauan, dan edukasi yang mencakup skala lokal hingga global untuk menghadapi krisis keanekaragaman hayati saat ini.[85][82][83][84]
Pada masa kini, biologi mencakup bidang akademik yang sangat luas, bersentuhan dengan bidang-bidangsains yang lain dan sering kali dipandang sebagai ilmu yang mandiri. Berikut adalah cabang-cabang utama biologi:[86][87]
Biologi sintetis–mengintegrasi biologi dengan teknik; membuat fungsi biologis yang tidak ada di alam
Biomatematika (atau biologi matematis)–penelitian proses biologis secara kuantitatif atau matematis dan lebih menekankan pada permodelan
Biomekanika–penelitian mekanika kehidupan yang lebih menekankan pada penerapan melaluiprostetik atauortotik. Bidang ini sering dianggap sebagai cabang kedokteran
Biomusikologi–mempelajari musik dari sudut pandang biologis
Bioteknologi–cabang biologi yang baru dan kadang-kadang kontroversial yang mempelajari manipulasi materi hidup, termasuk modifikasi genetik, danbiologi sintetik
^Susilawati dan Bachtiar, N. (2018).Biologi Dasar Terintegrasi(PDF). Pekanbaru: Kreasi Edukasi. hlm. 1.ISBN978-602-6879-99-8.Diarsipkan(PDF) dari versi asli tanggal 2021-04-15. Diakses tanggal2021-01-31.Parameter|url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Mayr,The Growth of Biological Thought, chapter 10: "Darwin's evidence for evolution and common descent"; and chapter 11: "The causation of evolution: natural selection"; Larson,Evolution, chapter 3
^Campbell, Neil A; Williamson, Brad; Heyden, Robin J (2006).Biology: Exploring Life. Boston: Pearson Prentice Hall.ISBN9780132508827.Parameter|url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^As Darwinian scholar Joseph Carroll of the University of Missouri–St. Louis puts it in his introduction to a modern reprint of Darwin's work: "The Origin of Species has special claims on our attention. It is one of the two or three most significant works of all time—one of those works that fundamentally and permanently alter our vision of the world ... It is argued with a singularly rigorous consistency but it is also eloquent, imaginatively evocative, and rhetorically compelling."Carroll, Joseph, ed. (2003).On the origin of species by means of natural selection. Peterborough, Ontario: Broadview. hlm. 15.ISBN1-55111-337-6.
^Thanbichler M, Wang S, Shapiro L (2005). "The bacterial nucleoid: a highly organized and dynamic structure".J Cell Biochem.96 (3): 506–21.doi:10.1002/jcb.20519.PMID15988757.Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
^D.A. Bryant & N.-U. Frigaard (2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated".Trends Microbiol.14 (11): 488–96.doi:10.1016/j.tim.2006.09.001.PMID16997562.Parameter|month= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Smith, A. L. (1997).Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. hlm. 508.ISBN0-19-854768-4.Photosynthesis–the synthesis by organisms of organic chemical compounds, esp. carbohydrates, from carbon dioxide using energy obtained from light rather than the oxidation of chemical compounds.
^Katrina Edwards.Microbiology of a Sediment Pond and the Underlying Young, Cold,Hydrologically Active Ridge Flank. Woods Hole Oceanographic Institution.
^Anthony J. F. Griffiths ... (2000)."Genetics and the Organism: Introduction". Dalam Griffiths, William M.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart.An Introduction to Genetic Analysis (edisi ke-7th). New York: W. H. Freeman.ISBN0-7167-3520-2.
^Coelho SM, Peters AF, Charrier B; et al. (2007). "Complex life cycles of multicellular eukaryotes: new approaches based on the use of model organisms".Gene.406 (1–2): 152–70.doi:10.1016/j.gene.2007.07.025.PMID17870254.Pemeliharaan CS1: Penggunaan et al. yang eksplisit (link) Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
^abcRumanta, Maman (2009).Pengantar Fisiologi Hewan. Jakarta: Universitas Terbuka.ISBN979011009X.Parameter|url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^Margulis, L (1997).Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth (edisi ke-3rd). WH Freeman & Co.ISBN978-0-7167-3183-2.OCLC223623098 237138975Periksa nilai|oclc= (bantuan).Parameter|coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan)
^John McNeill (1996-11-04). "The BioCode: Integrated biological nomenclature for the 21st century?".Proceedings of a Mini-Symposium on Biological Nomenclature in the 21st Century.
^"The Draft BioCode (2011)". International Committee on Bionomenclature (ICB).Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-06-13. Diakses tanggal2013-09-12.
^Chapin, F. Stuart; Matson, P. A.; Mooney, Harold A.; Chapin, Melissa C. (2005).Principles of terrestrial ecosystem ecology (edisi ke-Nachdr.). New York, NY: Springer.ISBN978-0-387-95443-1.
^abHillis, David M.; Sadava, David; Hill, Richard W.; Price, Mary V. (2014)."Populations". Principles of Life (2nd ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates.Parameter|url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
^abVan Dyke, Fred (2008).Conservation biology: foundations, concepts, applications. United States: Springer.ISBN978-1-4020-6890-4.
^Soulé, Michael E., ed. (1986).Conservation biology: the science of scarcity and diversity. Sunderland, Mass: Sinauer Associates.ISBN978-0-87893-794-3.
Tobin, Allan (2005).Asking About Life (edisi ke-3rd). Belmont, CA: Wadsworth.ISBN0-534-40653-X.Parameter|coauthors= yang tidak diketahui mengabaikan (|author= yang disarankan) (bantuan)
.jpg)
_with_complete_passivation.png)
