Paper Format for the Proceeding of KMICE`08
advertisement
Prosiding SEMINAR NASIONAL BIOLOGI 2013 “PERAN BIOLOGI DALAM MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS YANG MENUNJANG KETAHANAN PANGAN” Semarang, Indonesia 14 September 2013 Perpustakaan Nasional, Katalog Dalam Terbitan Prosiding Seminar Nasional Biologi; “Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan” SUSUNAN PANITIA Pengarah : Dekan Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Dr. Muhammad Nur, DEA Cetakan Pertama, Desember 2013 21x29,7 cm, 349 hal Penanggungjawab : Ketua Jurusan Biologi FSM Undip Dr. Munifatul Izzati, MSc. Ketua : Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati, MAppSc. ISBN : 978-602-14808-0-9 Sekretaris : Dr. Jumari, MSi. Bendahara : Dra. Riche Hariyanti, Msi. Tata Letak : Indra Gunawan Desain Cover : Maulindanir Rohman Diterbitkan oleh: JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS DIPONEGORO Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang Semarang 50275 Telp/Fax (024) 76480923 Dicetak oleh: CV. Tigamedia Pratama Jl. Prof. Soedarto, SH - LPPU UNDIP II No. 12 Tembalang - Semarang Tel. 024 70070033 Pereview Team : Dr. Sri Widodo Agung Suedy, MSi. Dr. Fuad Muhammad, MSi. Dr. Sunarno, MSi. Editorial Team : Indra Gunawan, ST. Sunariyah, SE. Widodo, SSi. Sugiyatno, MSi. Seminar Nasional Biologi 2013 DAFTAR ISI Susunan Panitia ........................................................................................................... Susunan Acara Seminar Nasional Biologi ................................................................... Laporan Ketua Panitia .................................................................................................. Sambutan Ketua Biologi............................................................................................... Sambutan Dekan Fakultas Sains dan Matematika ..................................................... 2 5 6 8 9 Daftar keynote Speaker 1. Prof. Wasmen Manalu, PhD ................................................................................. 10 2. Dr. Enny Yusuf W, MP .......................................................................................... 19 3. Masna Maya Sinta, Ssi ......................................................................................... 26 Daftar Pemakalah 1. Ary Susatyo Nugroho......................................................................................... . 31 2. Asmoro Widagdo............................................................................................... .. 36 3. Atip Nurwahyunani dan Mei Sulistyoningsih........................................................ 41 4. Catur Rahayu.................................................................................................... .. 45 5. Christiana Retnaningsih..................................................................................... . 52 6. Eddy Soekendarsi............................................................................................. .. 61 7. Edwi Mahajoeno................................................................................................ .. 65 8. Endah Dwi Hastuti.............................................................................................. . 76 9. Endang Kusdiyantini........................................................................................... . 85 10. Eny Hartadiyati Wasikin H................................................................................... 91 11. Fuad Muhammad .................................................................................................. 97 12. Florensia Setyaningsih Purnamawati ................................................................... 104 13. Hanung Agus Mulyadi ........................................................................................... 117 14. Jumari .................................................................................................................... 124 15. Lailia Nofiana......................................................................................................... 133 16. Lilih Khotim Perwati............................................................................................... 140 17. Mochamad Hadi .................................................................................................... 147 18. Nanik Heru Suprapti............................................................................................ 150 19. Okid Parama Astirin............................................................................................ 154 20. Reni Rakhmawati............................................................................................... . 164 21. Riche Hariyati...................................................................................................... 169 22. Rini Budi Hastuti .................................................................................................... 175 23. Sri Darmanti......................................................................................................... 181 24. Sri Isdadiyanto..................................................................................................... 190 25. Sri Utami.............................................................................................................. 194 26. Sri Pujiyanto....................................................................................................... . 199 27. Sri Widodo Agung Suedy................................................................................... . 206 28. Sugeng Maryanto................................................................................................ 211 29. Sugiyatno............................................................................................................ 217 30. Tri Retnaningsih Soeprobowati.......................................................................... . 224 31. Tyas Rini Saraswati............................................................................................ . 232 32. Wedanta Kartikayudha .......................................................................................... 238 33. Yuliana Permata Sari......................................................................................... . 246 34. Zuziana Susanti.............................................................................................. ..... 251 35. Arif Umami..................................................................................................... ...... 260 36. Ayu Anintia Yuhana R.................................................................................... ..... 264 37. Edi Purnomo................................................................................................. ....... 270 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 3 Seminar Nasional Biologi 2013 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. Eko Bambang Fitriyanto................................................................................ ......276 Elisabeth Rani............................................................................................... .......279 Ermita Br Tarigan.......................................................................................... .......283 Evi Risky Amelia............................................................................................ ......288 Fauziatul........................................................................................................ ......294 Filemon Jalu Nusantara................................................................................. ......299 Forita Dyah Arianti.......................................................................................... .....302 Hernur Yoga Priyambodo............................................................................... .....306 Kasiyati........................................................................................................... .....310 Niken Wahyu Retno U.................................................................................... .....316 Nur Rochmah.................................................................................................. .....322 Revita Agista Putri......................................................................................... ......326 Rikhsan Kurniatuhadi..................................................................................... ......333 Wahyu Dewi Utari.......................................................................................... ......340 LAMPIRAN Pembagian Kelompok Diskusi Perbidang .................................................................... 335 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 4 Seminar Nasional Biologi 2013 SUSUNAN ACARA SEMINAR NASIONAL BIOLOGI PERAN BIOLOGI DALAM MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS YANG MENUNJANG KETAHANAN PANGAN Semarang, 14 September 2013 Waktu 08.00-08.50 08.50-08.55 Kegiatan Registrasi Peserta Acara dimulai 08.55-09.00 09.00-09.30 Menyanyikan Lagu Indonesia Raya Laporan Ketua Panitia Keterangan Panitia MC: Tony Adillah Gumillar Dyah Palupi Panitia Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati, M.AppSc. Dr. Munifatul Izzati, M.Sc. Dr. Muhammad Nur, DEA. Sambutan Ketua Jurusan Biologi Sambutan Dekan FSM, sekaligus membuka acara seminar 09.30 - 09.45 Coffee Break KEYNOTE SPEAKER: Moderator : Dr Sri Pujianto, S.Si, M.Si; Notulis: Dr. Sunarno. S.Si, M.Si Asisten LCD: Dones Pratama; Elin Savitri Aviani 10.00-10.30 Materi 1. Peran Biologi dalam Prof. Wasmen Manalu, Ph.D. meningkatkan produktivita yang menunjang ketahanan pangan 10.30-11.00 Materi 2. Potensi virgin coconut oil Dr. Enny Yusuf WY, M.P. dalam peningkatan Imunitas Aves terhadap Inveksi Virua Avian Influensa 11.00-11.30 Materi 3. Biologi Tanaman Perkebunan: Masna Maya Sinta, S.Si. Kultur jaringan beberapa tanaman perkebunan potensial 11.30-12.00 Diskusi Peserta 12.00-13.00 Ishoma Panitia/Peserta 13.00-15.30 Presentasi Oral ( 4 BIDANG) Panitia/Peserta Bidang I: Optimasi Produk Tumbuhan Moderator: yang Menunjang Ketahanan Pangan Dr. Erma Prihastanti, M.Si. Ruang: R. Sosialisai 1 Notulis: Sugiyatno, M.Si. Bidang II: Optimasi Produk Hewan yang Moderator: Menunjang Ketahanan Pangan Dr. Sri Isdadiyanto, M.Si. Ruang: R. Sosialisasi 2 Notulis: Dra. SM Mardiati, M.Kes. Bidang III: Biodiversitas yang Moderator: Menunjang Ketahanan Pangan Dr. Sri Widodo Agung Suedy, M.Si. Ruang: R. Pelatihan 1 Notulis: Dra. Riche Hariyati, M.Si. Bidang IV. Lingkungan dan Konservasi Moderator: yang Menunjang Ketahanan Pangan Dr. Jafron Wasiq Hidayat, M.Sc. Ruang:R. Pelatihan 2 Notulis: Kasiyati,S.Si, M.Si. 15.30 Penutupan Dr. Munifatul Izzati, M.Sc. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 5 Seminar Nasional Biologi 2013 LAPORAN KETUA PANITIA Yth. Bapak Dekan FSM UNDIP Yth. Bapak/ibu Pembantu Dekan FSM UNDIP Yth. Ibu Ketua Jurusan Biologi FSM UNDIP Yth. Bapak /ibu Ketua Jurusan/Program Studi terkait Yth. Prof. Wasmen Manalu, Ph.D. Bapak Ibu hadirin yang saya hormati, dan mahasiswa yang saya cintai Assalamu‘alaikum wr.wb Salam sejahtera bagi kita semua. Ijinkanlah atas nama panitia saya melaporkan beberapa hal berkaitan dengan Seminar Nasional Biologi 2013 yang diselenggarakan oleh Jurusan Biologi FSM, Universitas Diponegoro. Mengacu pada Keputusan Menteri Riset dan Teknologi Nomor 193/M/Kp/IV/2010, tanggal 30 April 2010, maka ketahanan pangan merupakan fokus utama dalam Agenda Riset Nasional 20102014, baru kemudian diikuti fokus Energi, Teknologi Informasi dan Komunikasi, Teknologi dan Manajemen Transportasi, Teknologi Pertahanan & Keamanan, Teknologi Kesehatan dan Obat, serta Material Maju. Penguatan Sains Dasar, khususnya Biologi yang mengungkapkan keteraturan dalam fenomena hayati sangat diperlukan. Pengembangan biologi, diarahkan untuk mencapai sasaran yang mencakup: penyempurnaan basis data sumberdaya alam atau hayati; penguasaan ilmu hayati beserta aspek lingkungannya, aspek kehutanan, aspek kelautan; pengembangan ilmu manipulasi genetika tanaman dan hewani; penguasaan dan pengembangan metode kultur jaringan. Seminar Biologi 2013 merupakan inisiasi dari seri Seminar Biologi selanjutnya yang rencananya akan digelar secara rutin. Tema tahun ini adalah PERAN BIOLOGI DALAM MENUNJANG KETAHANAN PANGAN. Pembicara kunci terdiri dari Prof. Wasmen Manalu, Ph.D. Pakar fisiologi hewan dari IPB, Dr. Enny Yusuf WY, M.Si, pakar fisiologi hewan dari Undip, dan Masna Maya Sinta, S.Si (alumni S1 Biologi Undip). Khusus untuk Seminar Biologi 2013 ini kami dedikasikan kepada bapak Drs. Koen Prasero, S.U. yang purna tugas sejak bulan Agustus 2013. Tidak dapat dipungkiri, Pak Koen yang mengawali pendirian Departemen Biologi, BP MIPA, hingga Program Magister Biologi. Terima kasih kepada para pembicara kunci yang turut mendedikasikan ilmu dan kepakarannya dalam seminar ini. Seminar ini dihadiri oleh 225 undangan yang terdiri atas 62 pembicara dari UGM, UNSOED, IPB, Universitas Hasanudin, UNS, UNES, IKIP PGRI Semarang, STIKes Ngudi Waluyo Semarang, Unika Semarang, UNDIP, Litbang Kemtan, BPTP, mahasiswa S1 (Biologi), S2 (Biologi, MIL, MSDP), dan selebihnya peserta. Seminar oral para peserta akan dibagi dalam 4 kelas paralel dengan topik: optimasi produk hewan untuk mendukung ketahanan pangan, optimasi produk tumbuhan guna mendukung ketahanan pangan, biodiversitas yang mendukung ketahan pangan, dan lingkungan dan konservasi yang mendukung ketahanan pangan. Disamping sesi oral juga ada sesi poster yang dipajang dan dapat didiskusikan dengan penulisnya. Atas nama panitia, ijinkanlah kami mengucapkan terima kasih kepada Fakultas Sains dan Matematika UNDIP khususnya kepada Jurusan Biologi yang telah memberikan kepercayaan kepada kami untuk mempersipan dan melaksanakan seminar ini, dengan harapan agar perguruan tinggi tidak menjadi mercu suar, namun mampu berkontribusi dalam pengembangan ketahanan pangan. Kepada teman-teman panitia yang telah mendukung hingga terselanggaranya kegiatan ini kami ucapkan terima kasih sebesar-besarnya. Kerja keras kita yang baru dimulai setelah lebaran dengan pesimistis kekhawatiran tidak ada peserta hingga surprise karena antusiasme dan overloaded peserta. Terima kasih kepada seluruh partisipan atas kepercayaannya kepada kami. Kami sudah berupaya semaksimal yang kami mampu, namun dalam keterbatasan waktu, mungkin masih banyak kekurangan dan kekeliruan. Untuk itu, mohon maaf atas segala kekurangan dan kekhilafan selama mempersiapkan hingga pelaksanaan kegiatan ini. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 6 Seminar Nasional Biologi 2013 Akhirnya, selamat berseminar semoga dapat memberikan kontribusi yang nyata dalam pengembangan ketahanan pangan. Terima kasih Wassalamu‘alaikum wr.wb Ketua Panitia, Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati, M.AppSc. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 7 Seminar Nasional Biologi 2013 SAMBUTAN KETUA JURUSAN BIOLOGI FSM UNDIP Assalamu‘alaikum wr.wb Salam sejahtera bagi kita semua. Menurut Kepala Badan Kependudukan dan Keluarga Berencana Nasional (BKKBN), Fasli Jalal, pada tahun 2013 ini jumlah penduduk Indonesia diperkirakan mencapai 250 juta jiwa. Oleh karena itu, maka ketahanan pangan menjadi tugas berat yang harus dijadikan sebagai fokus dalam berbagai kebijakan pemerintah. Untuk mendukung tugas pemerintah dalam menjaga ketahanan pangan, maka penelitian yang mengarah ke dukungan terhadap ketahanan pangan harus dikembangkan. Sebagai salah satu institusi yang salah satu darmanya adalah melaksanakan penelitian, maka jurusan biologi, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro pada kesempatan ini ikut berkontribusi melalui Seminar Nasional. Kegiatan ini dilaksanakan sebagai bentuk partisipasi dalam mendukung tugas pemerintah dalam menjaga ketahanan pangan tersebut. Tujuan dari kegiatan ini diantaranya adalah untuk menampung dan mempublikasikan sekaligus berbagai aspek penelitian yang berguna dalam meningkatkan produktivitas yang mendukung ketahanan pangan. Biologi adalah ilmu yang mempunyai peranan penting apabila dikaitkan dengan ketahanan pangan. Bidang ilmu ini dapat berperan dalam mengembangkan dan meningkatkan kesuburan tanah, meningkatkan dan optimasi produktivitas pangan baik melalui penelitian dari aspek fisiologi tumbuhan maupun fisiologi hewan. Aspek biologi lain yang juga dapat mendukung ketahanan pangan diantaranya adalah pengembangan teknologi dan bioteknologi untuk menghasilkan berbagai produk pangan olahan. Aspek lingkungan juga sangat penting untuk tetap diperhatikan dalam rangka menghasilkan ketahanan pangan yang berkelanjutan. Tanpa memperhatikan lingkungan, maka ketahanan pangan yang dihasilkan akan mengalami titik akhir. Sistem ketahanan pangan yang sustainable perlu dikembangkan, dengan tetap mempertimbangkan dampak kerusakan lingkungan yang timbul akibat dari berbagai kegiatan ekonomi. Pada acara seminar ini, akan disajikan dan dipublikasikan hasil hasil penelitian yang telah lakukan selama ini, oleh para peneliti dari berbagai Lembaga Penelitian maupun berbagai Universitas. Kegiatan semacam ini dapat dijadikan sebagai ajang pertemuan ilmiah yang menyajikan berbagai aspek penelitian yang mendukung ketahanan pangan. Kegiatan ini juga akan bermanfaat baik bagi mahasiswa maupun bagi peneliti, untuk mengetahui kemajuan kemajuan yang telah dicapai dalam penelitian dibidang ketahanan pangan. Kepada para panitia, pembicara, pemakalah dan semua peserta seminar ini, saya mengucapkan banyak terima kasih atas kerja keras dan partisipasinya untuk mendukung pelaksanaan kegiatan seminar nasional ini. Kegitan seminar ini tidak akan ada artinya jika hanya berhenti di level seminar saja. Hasil hasil penelitian yang telah diseminarkan ini seharusnya ditindaklanjuti dan dikembangkan lebih lanjut lagi, sehingga dapat bermanfaat langsung kepada masyarakat, dan dapat benar benar mendukung tercapainya ketahan pangan di Indonesia. Sekali lagi saya ucapkan terimakasih yang sebanyak banyaknya, selamat berseminar, semoga sukses. Wassalamu‘alaikum wr.wb Ketua Jurusan Biologi Dr. Munifatul Izzati, M.Sc, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 8 Seminar Nasional Biologi 2013 SAMBUTAN DEKAN FSM UNDIP Assalamu‘alaikum wr.wb Salam sejahtera bagi kita semua. Kami menyambut baik dengan diadakannya Seminar Nasional yang bertemakan ―Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan― oleh jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro. Seperti yang kita ketahui bersama bahwa peran biologi sangatlah penting bagi kelangsungan dan kualitas hidup umat manusia. Para sarjana dan para ahli dalam bidang biologi diharapkan dapat memecahkan masalah sains dan teknologi di bidang pengelolaan dan pemanfaatan sumber daya hayati dalam lingkup yang spesifik yang terkait langsung bagi keberlanjutan hidup dan kehidupan umat manusia antara lain masalah pangan, kesehatan, lingkungan dan energi. Peran biologi terkait pangan telah diambil menjadi topik utama seminar ini. Melalui seminar ini kami berharap terjadi pertukaran informasi, kesepahaman dan persamaan pandang, dan saling pengayaan terhadap masalah-masalah pangan yang kita hadapi kini dan prediksi masa depan. Penyelesaian masalah dalam kehidupan moderen sangatlah tergantung pada penguasaan sains dan teknologi. Penyelesaian masalah pangan pastilah datangnya dari penerapan sains. Sains untuk pangan (Food Sciences), merupakan bidang yang sangat trategis dan terbuka untuk pendekatan multidisiplin. Kami berharap seminar ini dapat menghasilkan ide-ide alternatif yang dilandasi oleh potensi akademik dengan sentuhan kreatif dan inovatif untuk menyelesaikan masalah pangan kita. Selain itu para mahasiswa, guru, dosen, peneliti dan kalangan industri yang berkecimpung dalam bidang biologi dalam kesehariannya melalui seminar ini juga diharapkan mendapat pencerahan sehingga mampu melihat sumbangsih dalam bidang lain, misalnya kimia, fisika, statistika, matematika, dan instrumentasi untuk bersama-sama menghasilkan solusi dalam bidang pangan. Kesepahaman dan pemahaman yang tinggi tentang biologi untuk pangan, diikuti dengan kerjasama dengan bidang lain serta berani fokus pada ide-ide penyelesaian yang telah terpikirkan berdasarkan kajian, kami yakin akan mengasilkan sesuatu yang sangat penting, dan berguna bagi kehidupan kita kini dan masa depan. Selamat berseminar. Terima kasih Wassalamu‘alaikum wr.wb Dr. Muhammad Nur, DEA Dekan Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 9 Seminar Nasional Biologi 2013 Peran Biologi Dalam Peningkatan Produktivitas Yang Menunjang Ketahanan Pangan Wasmen Manalu dan Andriyanto Departemen Anatomi, Fisiologi, dan Farmakologi Fakultas Kedokteran Hewan, Institut Pertanian Bogor Jalan Agatis, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680 HP: 08158848829; [email protected] 1. Pendahuluan. Jumlah penduduk Indonesia pada akhir tahun 2010 mencapai 237,6 juta jiwa, terbanyak ke-4 di dunia setelah Cina, Amerika Serikat, dan India. Pada tahun 2040, jumlah penduduk Indonesia diperkirakan akan mencapai 474 juta jiwa (BPS, 2011). Peningkatan jumlah penduduk yang pesat ini harus disertai dengan kemampuan penyediaan pangan yang sepadan sehingga kebutuhan pangan penduduk dapat terpenuhi. Jika terjadi kekurangan persediaan pangan, secara ekonomis dan politis akan mengganggu ketahanan nasional Indonesia. Pangan untuk manusia secara umum adalah bahan biologis yang dihasilkan oleh tumbuhan dan hewan. Istilah pangan ini sangat populer dengan pangan nabati dan hewani. Pangan yang akan dibahas pada makalah ini ialah pangan yang berasal atau dihasilkan oleh hewan. Sumber pangan hewan terutama dihasilkan oleh hewan ternak dan ikan. Produksi pada hewan terdiri atas dua kategori, yaitu produksi anak atau keturunan yang akan digunakan sebagai bahan pangan (umumnya dalam bentuk daging atau ikan) dan produksi bahan yang dihasilkan oleh hewan dan dipanen sepanjang masa produksi hewan tersebut (misalnya, susu dan telur). Jadi, produksi pada kategori pertama ini sangat ditentukan oleh daya reproduksi hewan ternak dan ikan untuk menghasilkan anak yang sehat dan tumbuh baik sampai mencapai umur panen atau potong atau sampai berhasilbereproduksi kembali untuk menghasilkan bibit yang selanjutnya akan menghasilkan anak yang akan dipotong atau dipanen sebagai bahan pangan. Sementara itu, produksi pada kategori kedua (produksi bahan hasil ternak, yang utama adalah susu dan telur) sangat dipengaruhi oleh kualitas ternak penghasilnya yang merupakan gambaran kemampuan produksi. Kemampuan produksi susu dan telur sangat ditentukan oleh jumlah dan fungsionalitas sel-sel penghasil produk tersebut dan ketersediaan nutrien sebagai bahan baku untuk sintesis produk tersebut. 2. Gambaran Ketahanan Pangan Asal Hewani Nasional. Sampai saat ini, kebutuhan pangan asal ternak Indonesia, terutama daging dan susu, masih dipenuhi melalui impor (Kementan, 2010a). Impor sapi hidup Indonesia mencapai 700.000 ekor pada tahun 2005 selain dalam bentuk daging beku (Raswa, 2005). Selain itu, pada tahun 2008, pemerintah Indonesia harus mengimpor 800.000 ton daging sapi untuk memenuhi kebutuhan daging dalam negeri. Pada tahun 2009, impor sapi bakalan yang masuk ke Indonesia mencapai 1,1 juta ekor (Kompas, 2010). Produksi susu nasional hanya mampu menyediakan 324.000 ton per tahun dari total kebutuhan 1,3 juta ton per tahun. Dengan demikian, Indonesia baru dapat menyediakan susu sebanyak 24,9% dari total kebutuhan nasional (Ditjenak, 2009).Menurut Kementan (2010b) swasembada pangan hewani terwujud apabila pemerintah RI mampu memenuhi 90% dari kebutuhan nasional. Bahan pangan asal hewan dan ikan mengandung nutrien yang sangat dibutuhkan untuk perkembangan anak-anak untuk mencapai pertumbuhan yang optimalnya dan untuk Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 10 Seminar Nasional Biologi 2013 memelihara kesehatan. Saat ini, gejala penurunan kualitas sumber daya manusia mulai terlihat. Hasil penelitian menunjukkan kualitas sumber daya manusia Indonesia berada di peringkat 110, jauh lebih buruk jika dibandingkan Singapura, Malaysia, Filipina, Tunisia, dan Vietnam (Noor, 2008). Indonesia tercatat sebagai negara dengan konsumsi pangan hewani paling rendah di Asia Tenggara. Konsumsi pangan hewani masyarakat Indonesia baru mencapai 3,4 g/orang/h, yang berasal dari daging 2,1 g, telur 0,74 g, dan susu 0,36 g (Kementan, 2010a). Hal ini berarti bahwa orang Indonesia mengkonsumsi 4,45 kg daging, 2,32 kg telur, dan 4,13 kg susu per orang per tahun. Nilai tersebut masih sangat jauh jika dibandingkan dengan negara-negara di Asia Tenggara lainnya, seperti Filipina dan Malaysia. Konsumsi pangan hewani masyarakat Filipina sudah mencapai 19 kg, bahkan masyarakat Malaysia mengkonsumsi daging sebanyak 43 kg per orang per tahun (Rasid, 2011). Selama ini konsumsi pangan hewani masyarakat Indonesia hanya sebesar 56,67% dari standar yang ditetapkan Food and Agriculture Organisation (FAO), yaitu sebesar 6 g/orang/h (Rifai, 2011). 3. Kendala Utama dalam Produksi Pangan Hewani Nasional. Secara umum, masalah utama dalam ketahanan pangan nasional Indonesia ialah bahwa daya produksi pangan nasional kita jauh lebih rendah dibandingkan dengan laju pertumbuhan penduduk sehingga tidak bisa memenuhi kebutuhan pangan nasional. Selain itu, masalah penting yang dihadapi peternakan nasional ialah kurangnya bibit unggul yang cocok untuk wilayah dengan iklim tropika lembap Indonesia. Usaha yang dilakukan sampai saat ini ialah impor induk dan bakalan dari daerah subtropis atau temperate yang setelah sampai dan dipelihara di Indonesia tidak dapat menunjukkan potensi genetik yang dijanjikan akibat kondisi iklim dan lingkungan yang tidak sesuai dan manajemen yang belum optimum. Kendala utama yang dihadapi oleh dunia peternakan di Indonesia ialah populasi induk produktif yang rendah, daya reproduksi dan produksi yang rendah, serta anak-anak yang dihasilkan pun tidak tumbuh dengan optimum. Akibatnya, untuk mencapai bobot pasar, anak yang dihasilkan membutuhkan waktu pemeliharaan yang lebih lama. Masalah lainnya ialah tumbuh kembang anak dalam kandungan tidak optimum, bobot lahir di bawah normal, dan produksi susu induk yang tidak mencukupi sehingga banyak anak yang dilahirkan akhirnya mati sebelum mencapai umur penyapihan atau umur dipasarkan. Tantangan utama bagi para ilmuwan biologi hewan di Indonesia ialah menggunakan ilmuilmu biologi hewan untuk meningkatkan daya reproduksi dan produksi ternak dan ikan kita untuk memenuhi permintaan untuk mendukung ketahanan pangan nasional. Tantangan tersebut terbuka lebar dalam bidang genetika dan biologi molekuler untuk menghasilkan ternak unggul dengan produksi tinggi dan daya tahan baik terhadap lingkungan dan manajemen lokal dari ternak-ternak lokal yang sudah adaptif dengan lingkungan tropika lembap. Bibit tersebut harus mampu bereproduksi dan berproduksi tinggi menyamai bibit unggul impor yang dikembangkan di daerah subtropis. Selain itu, peluang yang sangat menantang ialah meningkatkan produktivitas ternak-ternak lokal yang ada (dengan keadaan saat ini potensi genetik,daya reproduksi, dan produktivitas yang rendah) dengan memperbaiki proses biologi ternak yang akan mendukung ke perbaikan dan peningkatan produksi. Perbaikan proses biologi yang mendukung reproduksi dan produksi bisa melibatkan perbaikan jumlah dan fungsionalitas sel-sel yang terlibat dalam proses reproduksi dan produksi, perbaikan nutrisi dan transpornutrien sebagai substrat untuk sintesis produk di dalam sel, perbaikan lingkungan klimatik yang mendukung proses biologi dan fisiologi yang optimum untuk mendukung proses reproduksi dan produksi yang optimum. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 11 Seminar Nasional Biologi 2013 Produksi dalam bidang peternakan dan perikanan merupakan produk sel-sel yang terlibat dalam reproduksi dan produksi itu sendiri. Proses reproduksi pada hewan mamalia dimulai dari persiapan reproduksi induk sebelum perkawinan, fertilisasi, pertumbuhan dan perkembangan embrio sampai lahir, perkembangan anak sejak lahir sampai penyapihan, dan perkembangan anak sejak penyapihan sampai masak kelamin menjadi induk yang siap bereproduksi, dan perkembangan anak dari lahir sampai umur potong bagi ternak yang akan digunakan untuk produksi daging. Proses produksi susu pada hewan mamalia selain untuk dipanen untuk kebutuhan manusia, juga sangat menentukan keberhasilan reproduksi dan sangat dibutuhkan oleh anak mamalia sebelum penyapihan. Produksi susu sangat dipengaruhi oleh pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu selama perkembangan dan kebuntingan dan ketersediaan nutrien pada sel-sel epitel kelenjar susu selama laktasi. Proses reproduksi pada hewan unggas sama seperti pada ternak mamalia, yaitu dipengaruhi oleh proses persiapan reproduksi induk sebelum perkawinan, fertilisasi, pertumbuhan dan perkembangan embrio dalam telur sampai menetas, perkembangan anak sejak menetas sampai dewasa dan masak kelamin menjadi induk yang siap bereproduksi menghasilkan generasi baru. Bagi unggas yang ditujukan untuk produksi daging, produksi daging sangat dipengaruhi oleh perkembangan anak dari sejak menetas sampai umur potong. Proses reproduksi dan produksi pada ikan juga hampir sama dengan pada unggas, yaitu dipengaruhi oleh proses persiapan reproduksi induk sebelum perkawinan, fertilisasi, pertumbuhan dan perkembangan embrio dalam telur sampai larva, perkembangan larva sampai ikan dewasa dan masak kelamin menjadi induk yang siap bereproduksi menghasilkan anak yang menjadi induk lagi. Di bidang perikanan, produksi ikan yang ditujukan untuk dipanen dan dijual untuk konsumsijuga sangat dipengaruhi oleh perkembangan ikan sejak larva sampai mencapai umur panen. 4. Peningkatan Produktivitas Ternak Mamalia. Pendekatan biologi yang dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan ini ialah dengan memperbaiki kondisi perkembangan anak selama di kandungan dengan memperbaiki kondisi hormonal, lingkungan uterus, dan kandungan induk. Kondisi lingkungan uterus sudah diketahui mempengaruhi perkembangan embrio dan fetus serta mempengaruhi bobot lahir dan akhirnya juga mempengaruhi pertumbuhan anak setelah lahir serta kesehatan dan kehidupan anak setelah dewasa. Hormon kebuntingan yang sama juga akan berperan dalam perangsangan pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu yang nantinya akan memperbaiki produksi susu induk pada waktu laktasi yang menyediakan makanan bagi anak sebelum bisa menggunakan makanan biasa setelah penyapihan. Kombinasi bobot lahir yang lebih baik dengan produksi susu induk yang lebih banyak akan mendukung pertumbuhan pascasapih sampai umur potong atau sampai dewasa memasuki fase reproduksi sebagai induk. Sinyal utama yang mengawali proses reproduksi pada hewan ternak mamalia ialah hormon reproduksi estrogen dan progesteron. Estrogen dihasilkan oleh follikel yang sedang berkembang sebelum ovulasi pada hewan betina yang sudah masak kelamin dan oleh plasenta selama periode kebuntingan. Progesteron dihasilkan oleh korpus luteum setelah ovulasi dan selama kebuntingan dan oleh plasenta selama perkembangan kebuntingan. Hormon-hormon kebuntingan inilah yang menjadi sinyal awal yang akan memulai proses reproduksi secara komprehensif mulai dari persiapan ovum dan sperma, fertilisasi, persiapan saluran reproduksi untuk implantasi, perkembangan embrio, fetus, uterus, dan plasenta(EvainBrion, 1994; Gicquel dan Le Bouc, 2006; Fowden et al., 2008) yang pada akhirnya nanti akan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 12 Seminar Nasional Biologi 2013 mempengaruhi aliran nutrien ke embrio dan fetus yang sedang berkembang (Fowden et al., 2006; Sferuzzi-Perri et al., 2013) dan ekspresi genetik pada embrio dan fetus (Jansson dan Powell, 2007; Fowden et al., 2008; Fowden dan Forhead, 2009)yang selanjutnya akan mempengaruhi bobot lahir, pertumbuhan prasapih sampai umur dewasa, dan umur potong (Etherton dan Kensinger, 1984; Guyda, 1984; Browne dan Thornburn, 1989; EvainBrion,1994; Gicquel dan Le Bouc, 2006; Jansson dan Powell, 2007). Hormon kebuntingan yang sama juga akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu untuk mempersiapkan makanan bagi anak yang akan dilahirkan sehingga perkembangan prasapih menjadi lebih baik. Bagi ternak penghasil susu, perbaikan produksi hormon selama kebuntingan yang memperbaiki pertumbuhan kelenjar susu induk akan menghasilkan produksi susu induk tersebut selama laktasi. Penelitian kelompok kami sebelumnya pada kambing dan domba di Indonesia menunjukkan bahwa rendahnya pertumbuhan prenatal, rendahnya pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu selama kebuntingan disebabkan oleh ketidakseimbangan serta rendahnya rasio antara hormon-hormon kebuntingan dan jumlah anak yang dikandung selama periode kebuntingan (Manalu et al., 1996; Manalu dan Sumaryadi, 1998a; Manalu dan Sumaryadi, 1998b; Manalu dan Sumaryadi, 1998c; Manalu dan Sumaryadi, 1998d; Manalu dan Sumaryadi, 1999). Penelitian kami telah berhasil memperbaiki kondisi hormonal induk selama kebuntingan dengan cara meningkatkan jumlah folikel dan korpus luteum dalam ovarium induk melalui teknik superovulasi yang selanjutnya akan menghasilkan dan mensekresi secara endogen hormon-hormon kebuntingan. Peningkatan sekresi endogen hormon-hormon kebuntingan ini memberikan hasil akhir perbaikan pertumbuhan embrio dan fetus selama di kandungan (Manalu et al., 1998; Manalu, 1999a,b; Adriani et al., 2007) yang akhirnya memperbaiki bobot lahir dan bobot sapih anak (Manalu et al., 2000c; Adriani et al., 2004a). Perbaikan kondisi hormonal induk secara drastis memperbaiki pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu selama kebuntingan (Sudjatmogo dan Manalu, 1999; Manalu et al., 1999; Manalu et al., 2000a) dan aktivitas enzim kunci dalam sintesis laktosa (Frimawaty dan Manalu, 1999) yang akhirnya memperbaiki produksi susu induk pada periode laktasisebesar 59% pada domba (Manalu et al., 2000a) dan sebesar 32% pada kambing perah PE (Adriani et al.,2004b). Perbaikan pertumbuhan kelenjar susu selama kebuntingan dan peningkatan produksi susu selama laktasi juga disebabkan oleh perbaikan kondisi kelenjar susu sampai akhir laktasi (Manalu et al., 2000b).Hasil akhir dari perbaikan bobot lahir anak dan produksi susu induk ialah peningkatan pertumbuhan dan daya hidup anak sebelum penyapihan serta pertumbuhan anak pascasapih pun menjadi jauh lebih baik (Manalu et al., 2000c). Hasil penerapan teknologi superovulasi pada kambing dan domba dalam skala peternakan kecil juga menunjukkan hasil yang sangat baik di tingkat peternak, yaitu peningkatan produktivitas anak pada umur penyapihan hampir 2 kali lipat pada induk yang disuperovulasi dibandingkan dengan kontrol (Andriyanto dan Manalu, 2011; Andriyanto dan Manalu, 2012) yang otomatis meningkatkan pendapatan dan keuntungan ekonomi hampir 2 kali lipat juga. Hasil penerapan teknologi perbaikan sekresi endogen hormon kebuntingan pada ternak kambing yang dipelihara secara lepas di daerah Kabupaten Kupang menunjukkan pertumbuhan anak yang jauh lebih baik dengan selisih bobot pada umur 7 bulan sebesar 4 kg. Anak yang dilahirkan oleh induk yang disuperovulasi sebelum kawin juga menunjukkan daya hidup dan kesehatan yang lebih baik dibandingkan dengan anak kambing yang dilahirkan oleh induk yang tidak disuperovulasi (Manaluet al., 2013). Harapannya ke depan ialah anak-anak kambing atau domba dengan pertumbuhan prenatal yang optimum yang disertai dengan dukungan produksi susu induk yang baik akan tumbuh menjadi bakalan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 13 Seminar Nasional Biologi 2013 yang unggul. Dengan demikian, anak-anak hasil penerapan teknologi ini berpotensi untuk digunakan sebagai bibit unggul dengan laju pertumbuhan yang tidak kalah dengan kambing atau domba unggul yang diimpor dari luar negeri. Penelitian kelompok kami ke depan akan mempelajari ekspresi gen-gen pertumbuhan dan marker genetik pertumbuhan yang unggul pada anak-anak kambing dan domba untuk mengevaluasi pewarisannya ke anak sehingga mendapatkan informasi potensinya untuk digunakan sebagai bibit unggul yang akan mampu tumbuh dan berkembang dan menghasilkan produk yang tinggi pada kondisi lingkungan tropika lembap dan manajemen yang berlaku saat ini. Saat ini tim kami sedang mempelajari waktu dan dosis penyuntikan PMSGyang tepat untuk mendapatkan pertumbuhan dan perkembangan follikel dan korpus luteum yang lebih baik pada kambing untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangan uterus dan plasenta untuk menopang pertumbuhan dan perkembangan embrio dan fetus yang lebih baik untuk menghasilkan anak-anak yang unggul sebagai induk maupun sebagai bakalan. Hasil sementara menunjukkan bahwa diperlukan dosis dan waktu penyuntikan yang tepat untuk mendapatkan perbaikan pertumbuhan dan perkembangan sel-sel penghasil estrogen dan progesteron yang selanjutnya diharapkan akan memperbaiki pertumbuhan uterus dan plasenta, embrio dan fetus, serta kelenjar susu (Andriyanto dan Manalu, 2013). Hasil penelitian pada babi, dengan sifat politokus, yaitu jumlah anak sekelahiran yang banyak sampai 18 ekor,menunjukkan bahwa perbaikan sekresi endogen hormon kebuntingan sangat nyata memperbaiki pertumbuhan dan perkembangan uterus dan plasenta, embrio, dan fetus (Mege et al., 2007), dan perbaikan bobot lahir dan pertumbuhan anak prapenyapihan (Mege et al., 2006; Lapian, 2012), dan produksi susu induk (Lapian, 2012). Hasil akhirnya, mortalitas anak yang jauh lebih rendah, pertumbuhan anak sampai sapih dan umur potong menjadi lebih baik dengan kualitas daging yang lebih baik(Lapian, 2012).Hasil penelitian yang sudah dilakukan ini memberikan indikasi bahwaperformans reproduksi induk babi melalui superovulasi sebelum perkawinan dapat memperbaiki bobot lahir, menurunkan mortalitas anak sehingga meningkatkan jumlah anak yang disapih sampai potong (Lapian, 2012). Selain itu, anak-anak babi yang dilahirkan oleh induk yang disuperovulasi sebelum perkawinan mempunyai laju pertambahan bobot badan yang jauh lebih baik sehingga mencapai bobot potong (95 kg) dua minggu lebih cepat dibandingkan dengan kontrol (Lapian, 2012). Laju pertumbuhan anak yang lebih cepat dan pencapaian bobot potong yang lebih awal juga disertai dengan kualitas karkas yang baik, yaitu peningkatan bobot karkas, persentase karkas, dan loin eye area serta mempertahankan panjang karkas dan tebal lemak punggung (Lapian, 2012). Saat ini, tim kami sedang meneliti bagaimana pola pewarisan genetik pada anak babi hasil superovulasi apakah anak tersebut dapat digunakan sebagai bibit. Selain itu juga sedang disiapkan penelitian untuk memeriksa pewarisan dan ekspresi gen-gen pertumbuhan pada anak babi hasil superovulasi induk serta mengamati daya tahan anak yang dilahirkan dalam kondisi lingkungan yang kurang baik dan infeksi penyakit untuk melihat keunggulan dalam hal kesehatan. Hasil penelitian pada sapi perah menunjukkan bahwa penggunaan teknik superovulasi sebelum kawin untuk meningkatkan sekresi endogen hormon kebuntingan berhasil memperbaiki pertumbuhan dan perkembangan kelenjar susu dan meningkatkan produksi susu pada sapi laktasi dara maupun pada sapi laktasi pertama mecapai 33% (Sudjatmogo et al., 2001). Teknik superovulasi ini juga sudah digunakan untuk menciptakan anak lahir kembar (twinning) pada sapi. Hasil penelitian pada sapi menunjukkan keberhasilan mendapatkan anak kembar pada sapi (tidak dipublikasikan). Rencana penelitian tim kami ke depan dalam Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 14 Seminar Nasional Biologi 2013 pengembangan produksi sapi (daging dan susu) ialah pencarian dosis dan waktu penyuntikan PMSG yang optimum untuk meningkatkan sekresi endogen hormon kebuntingan untuk mendukung pertumbuhan anak tunggal atau anak kembar. Ke depan juga direncanakan penggunaan kombinasi hormon eksogen (somatotropin) dan superovulasi untuk perbaikan produksi susu dan pertumbuhan dan perkembangan anak kembar dalam kandungan pada sapi. 5. Peningkatan Produktivitas Ternak Unggas dan Ikan. Pada kelompok ternak unggas, produksi terdiri atas dua, yaitu daging dan telur. Proses reproduksi dan produksi daging pada ternak unggas sama dengan pada hewan mammalia. Pertumbuhan dan perkembangan embrio dalam telur akan mempengaruhi bobot tetas dan pertumbuhan dan perkembangan anak sejak menetas sampai masak kelamin untuk menjadi induk, atau untuk unggas yang ditujukan untuk dipotong, pertumbuhan sejak menetas sampai umur potong ditentukan oleh perkembangan selama embrio dan bobot tetas serta kondisi lingkungan dan manajemen selama pertumbuhan sampai dipotong. Pada ikan, hal yang sama juga berlaku. Akan tetapi, produksi pada ikan lebih pada daya reproduksi induk untuk menghasilkan ikan yang akan dipanen untuk dikonsumsi manusia. Dalam bagian ini proses pembentukan telur yang dikemukakan berlaku secara umum untuk unggas dan ikan. Perkembangan embrio selama dalam pengeraman sangat ditentukan oleh ketersediaan nutrien di dalam kuning telur yang akan mendukung pembelahan sel, differensiasi menjadi makhluk lengkap pada waktu menetas. Proses selama pengeraman ini juga sangat menentukan ekspresi genetik anak yang akan menentukan bobot tetas, pertumbuhan dan perkembangan sampai dewasa dan dipotong.Perlu ditekankan di sini bahwa kualitas telur sebagai bahan konsumsi atau sebagai bibit untuk menghasilkan anak sangat ditentukan oleh kandungan dan komposisi telur. Komposisi telur terdiri atas kuning telur, albumin, dan kerabang telur (pada unggas) dan selaput (pada ikan). Proses pertama pembentukan telur ialah perkembangan folikel selama masak kelamin yang dilajutkan dengan ovulasi ovum ke saluran telur. Perkembangan ovum terjadi melalui proses deposisi vitellogenin. Kalau sintesis vitellogenin tidak memadai maka proses perkembangan folikel akan terganggu. Faktor pembatas dalam perkembangan folikel ialah ketersediaan vitellogenin di ovarium. Faktor yang menentukan kualitas telur untuk dierami atau berkembang menjadi embrio (atau larva) sampai menetas sangat dipengaruhi oleh kecukupan nutrien dalam telur untuk mendukung diferensiasi, pertumbuhan, dan perkembangan embrio sampai menetas. Jadi, kualitas anak yang dihasilkan dari setiap telur dan kinerja pertumbuhan anak pascamenetas akan ditentukan oleh proses ketersediaan bahan baku dan kondisi lingkungan dalam telur selama periode inkubasi. Vitellogenin sebagai bahan kunci dalam kualitas telur dihasilkan oleh hati. Pendekatan yang dapat dilakukan oleh para peneliti ialah perbaikan jumlah dan kualitas sel-sel hati yang terlibat dalam sintesis vitellogenin pada periode reproduksi. Selama ini, perhatian kepada sel penghasil bahan dasar tersebut tidak begitu diarahkan. Tim kami sedang mencoba melakukan pendekatan lain dalam meningkatkan produksi daging dan ikan, serta produksi telur pada unggas melalui perbaikan kondisi sel-sel hati baik melalui pendekatan biologis farmakologis maupun genetik. Penelitian pendahuluan kami menunjukkan bahwa perbaikan kondisi sel-sel hati pada puyuh dengan suplementasi serbuk kunyit dapat meningkatkan jumlah folikel yang berkembang di ovarium, meningkatkan sintesis vitellogenin, dan meningkatkan jumlah telur yang dihasilkan selama umur bertelur (Saraswati et al., 2013a,c). Suplementasi serbuk kunyit Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 15 Seminar Nasional Biologi 2013 pada ayam yang sedang bertelur menunjukkan pemendekan waktu dari pengeluaran satu telur dengan pengeluaran telur berikutnya (Saraswati et al., 2013b). Data penelitian pengamatan tim kami dengan menggunakan ekstrak kemangi yang diduga berpotensi memperbaiki kondisi sel-sel hati juga menunjukkan perbaikan produksi telur, ukuran dan bobot telur pada ayampetelur (Andriyantoet al., 2013). Data pengamatan awal ini memberikan rekomendasi untuk pencarian metode peningkatan produksi telur melalui perbaikan sel-sel hati penghasil vitellogenin yang merupakan bahan penting untuk perkembangan embrio selama pengeraman. Perbaikan ini bisa dilakukan dengan menggunakan beberapa herbal lokal yang sudah diketahui atau secara empiris telah diketahui memperbaiki sel-sel hati. Pendekatan yang sama juga akan digunakan untuk memperbaiki daya reproduksi dan kualitas larva yang dihasilkan untuk dibesarkan dalam meningkatkan persentase sintasan larva pada ikan. Sintasan larva pada ikan masih sangat rendah dari begitu banyak telur yang diovulasikan pada saat bertelur. Dalam waktu dekat, tim kami akan melakukan penelitian perbaikan produksi dan kualitas telur dan sintasan larva pada ikan dengan memperbaiki kondisi sel-sel hati penghasil vitellogenin pada ikan. 6. Simpulan. Para peneliti bilogi hewan mempunyai kesempatan besar dalam melakukan penelitian untuk meningkatkan produksi pangan asal hewan untuk menopang produksi pangan untuk menjamin ketahanan pangan nasional dan ketahanan nasional. Penelitian perlu difokuskan pada proses produksi itu sendiri pada tingkat seluler untuk memperbaiki ekspresi genetik yang nantinya diharapkan akan memperbaiki sintesis bahan produksi melalui peningkatan jumlah sel-sel penghasil produk, peningkatan perkakas yang terkait dalam perakitan produk tersebut, dan peningkatan transpor dan aliran bahan baku ke dalam sel tempat produk tersebut dirakit. 7. Daftar Pustaka [1] Adriani, A. Sudono, T. Sutardi, I.K. Sutama, dan W. Manalu. 2004a. Pengaruh superovulasi dan suplementasi mineral seng dalam ransum pada induk kambing terhadap pertumbuhan anaknya. J. Pengembangan Peternakan Tropis 29:177-183. [2] Adriani, I-K. Sutama, A. Sudono, T. Sutardi, dan W. Manalu. 2004b. Pengaruh superovulasi sebelum perkawinan dan suplementasi seng terhadap produksi susu kambing peranakan Etawah. Animal Production 6:86-94. [3] Adriani, Adi Sudono, T. Sutardi, W. Manalu, dan I. K. Sutama. 2007. Pertumbuhan prenatal dalam kandungan kambing melalui superovulasi. Hayati 14:44-48. [4] Andriyanto dan W. Manalu. 2011. Increasing goat productivity through the improvement of endogenous secretion of pregnant hormones using follicle stimulating hormone. Animal Production 13:89-93. [5] Andriyanto dan W. Manalu. 2012. Peningkatan produktivitas domba pada skala peternakan rakyat melalui pemberian hormon pregnant mare serum gonadotrophin. Jurnal Veteriner 13:235-241. [6] Andriyanto dan W. Manalu. 2013. Peningkatan produktivitas dan reproduktivitas kambing Kacang sebagai ternak lokal unggul melalui penggunaan hormon Pregnant Mare Serum Gonadotrophin sebelum perkawinan. Penelitian Hibah Bersaing. [7] Andriyanto, R. Arif, M. Miftahurrohman, Y. S. Rahayu, E. Chandra, A. Fitrianingrum, R. Anggraeni, A. A. Mustika, W. Manalu. 2013. Peningkatan produktivitas ayam petelur melalui pemberian ekstrak etanol daun kemangi. JurnalVeteriner. (in press). [8] BPS. 2011. Data biro pusat statistik jumlah penduduk Indonesia 2010. BiroPusat Statistik Republik Indonesia. Jakarta. [9] Browne, C.A. dan G.D. Thorburn. 1989. Endocrine control of fetal growth. Biol Neonate. 55:331-46. [10] Ditjenak. 2009. Percepatan Swasembada Daging 2010. Direktorat Jenderal Peternakan. Departemen Pertanian. Jakarta. [11] Etherton, T.D. dan R.R. Kensinger. 1984. Endocrine regulation of fetal and postnatal meat animal growth. J. Anim. Sci. 59:511-528. [12] Evain-Brion D. 1994. Hormonal regulation of fetal growth. Horm Res. 42:207-14. [13] Fowden A.L., J. W. Ward, F. P. Wooding, A.J. Forhead, dan M. Constancia. 2006. Programming placental Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 16 Seminar Nasional Biologi 2013 nutrient transport capacity. J Physiol. 572:5-15. [14] Fowden A.L. A.J. Forhead, P.M.Coan, dan G.J. Burton. 2008. The placenta and intrauterine programming. J Neuroendocrinol. 20:439-50. [15] Fowden, A.L. dan A.J. Forhead. 2009. Endocrine regulation of feto-placental growth. Hormone Researh 72:257–265. [16] Frimawaty, E. dan W. Manalu. 1999. Milk yield and lactose synthetase activity in the mammary glands of superovulated ewes. Small Rumin. Res. 33:271-278. [17] Gicquel, C. dan Y. Le Bouc. 2006. Hormonal regulation of fetal growth.Horm Res. 65 Suppl 3:28-33. [18] Guyda H. 1984. Hormonal regulation of fetal growth.Mead Johnson Symp Perinat Dev Med. 23:15-20. [19] Jansson T. dan T.L. Powell. 2007. Role of the placenta in fetal programming: underlying mechanisms and potential interventional approaches.Clin Sci (Lond). 113:1-13. [20] Kementan. 2010a. Blue print program swasembada daging sapi 2014. Direktorat Peternakan Kementrian Pertanian RI. Jakarta. [21] Kementan. 2010b. Program percepatan swasembada daging 2014. Direktorat Jenderal Peternakan. Departemen Pertanian. Jakarta. [22] Kompas. 2010. Tata lagi impor sapi, swasembada daging masih butuh waktu tiga tahun lagi. Artikel bisnis dan keuangan. Selasa, 26 Januari 2010. Hlm. 16. [23] Lapian, M.T.R. 2012. Performans bakalan yang dilahirkan oleh induk babi yang diovulasi ganda dengan PMSG dan hCG sebelum pengawinan. Disertasi,Fakultas Pascasarjana IPB. [24] Manalu, W., M.Y. Sumaryadi, dan N. Kusumorini. 1996. Effect of fetal number on the concentrations of circulating maternal serum progesterone and estradiol of does during late pregnancy. Small Ruminant Research 23:117-124. [25] Manalu, W. dan M.Y. Sumaryadi. 1998a. Correlations of litter size and maternal serum progesterone concentration during pregnancy with mammary gland growth and development indices at parturition in Javanese thin-tail sheep. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 11:300-306. [26] Manalu, W. dan M.Y. Sumaryadi. 1998b. Mammary gland indices at the end of lactation in Javanese thin-tail ewes with different litter sizes. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 11:648-654. [27] Manalu, W. dan M.Y. Sumaryadi. 1998c. Maternal serum progesterone concentration during gestation and mammary gland growth and development at parturition in Javanese thin-tail ewes carrying a single or multiple fetuses. Small Ruminant Res. 27:131-136. [28] Manalu,W. dan M.Y. Sumaryadi. 1998d. Maternal serum progesterone concentration during pregnancy and lamb birth weight at parturition in Javanese thin-tail ewes with different litter sizes. Small Ruminant Res.30:163-169. [29] Manalu, W., M.Y. Sumaryadi, Sudjatmogo, dan A.S. Satyaningtijas. 1998. Effect of superovulation on maternal serum progesterone concentration, uterine and fetal weights at weeks 7 and 15 of pregnancy in Javanese thin-tail ewes. Small Rumin. Res. 30:171-176. [30] Manalu, W. 1999a. Correlations of serum progesterone concentration with uterine and fetal weights at weeks 7 and 15 of pregnancy in Javanese thin-tail ewes. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 12:854-861. [31] Manalu, W. 1999b. The effect of superovulation prior to mating on fetal growth in lambs from Javanese-thin tail ewes. Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner 4:243-250. [32] Manalu, W., M. Y. Sumaryadi, Sudjatmogo, dan A. S. Satyaningtijas. 1999. Mammary gland differential growth during pregnancy in superovulated Javanese thin-tail ewes. Small Ruminant Res. 33:279-284. [33] Manalu, W. dan M.Y. Sumaryadi. 1999. Correlations between lamb birth weight and the concentrations of hormones and metabolites in the maternal serum during pregnancy. J. Agric. Sci (Cambridge) 133:227-234. [34] Manalu, W., M. Y. Sumaryadi, Sudjatmogo, dan A. S. Satyaningtijas. 2000a. The effect of superovulation of Javanese thin-tail ewes prior to mating on lamb birth weight and preweaning growth. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 13:292-299. [35] Manalu, W., M. Y. Sumaryadi, Sudjatmogo, dan A. S. Satyaningtijas. 2000b. Mammary gland indices at the end of lactation in the superovulated Javanese thin-tail ewes. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 13:440-445. [36] Manalu, W., M. Y. Sumaryadi, Sudjatmogo, dan A. S. Satyaningtijas. 2000c. Effect of superovulation prior to mating on milk production performances during lactation in ewes. J. Dairy Sci. 83:477-483. [37] Manalu, W. Andriyanto, A. Winarso. 2013. Peningkatan pendapatan dan keuntungan ekonomi peternak kambing di Nusa Tenggara Timur melalui perbaikan produktivitas induk dengan penerapan teknologi superovulasi sebelum perkawinan. PenelitianPenprinas MP3EI. [38] Mege, R.A., H.S. Nasution, N. Kusumorini, dan W. Manalu. 2006. Pengaruh superovulasi terhadap produksi anak babi. Jurnal Animal Production 8:8-15. [39] Mege, R.A., H.S. Nasution, N. Kusumorini, dan W. Manalu. 2007. Pertumbuhan dan perkembangan uterus dan plasenta babi dengan superovulasi. Hayati 14:1-6 [40] Noor RR. 2008. Politik pembangunan peternakan. Pemikiran guru besar IPB perspektif ilmu-ilmu pertanian dalam pembangunan nasional. IPB press dan Penebar swadaya. [41] Rasid. 2011. Penduduk tak dikendalikan, ketersediaan pangan terancam. http://www.fajar.co.id [18 Maret 2011]. [42] Raswa E. 2005. Kadin Minta Impor Daging Masuk Jalur Merah. http://www.Tempointeractif.com. Kadin Minta Impor Daging Masuk Jalur Merah. Htm. [11 Maret 2008]. [43] Rifai M. 2011. Aneh.. impor daging besar konsumsi rendah. http://www.economyokezone.com [ 12 Maret 2011]. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 17 Seminar Nasional Biologi 2013 [44] Saraswati, T.R., W. Manalu, D.R. Ekastuti, dan N. Kusumorini, 2013a. Changes in the physiological condition of the quail‘s liver with the advance of age. (unpublished). [45] Saraswati, T.R., W. Manalu, D.R. Ekastuti dan N. Kusumorini, 2013b. Profile of progesterone and estriol in one ovulatory cycle in chickens supplemented with turmeric powder. [46] Saraswati, T.R., W. Manalu, D.R. Ekastuti, dan N. Kusumorini, 2013c. The role of turmeric powder in lipid metabolism and the effect on the quality of the first quail‘s egg. J. Trop. Anim. Agric. (in press). [47] Sferruzzi-Perri A.N., O.R. Vaughan, A.J. Forhead, dan A.L. Fowden. 2013. Hormonal and nutritional drivers of intrauterine growth. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 16:298-309. [48] Sudjatmogo, B. Utomo, Subhiarta, W. Manalu, dan Ramelan. 2001. Tampilan produksi susu akibat peningkatan pertumbuhan ambing sapi perah Friesian Holstein yang disuntik pregnant mare serum gonadotrophin pada program perkawinannya. Jurnal Pengembangan Peternakan Tropis 26:8-13. [49] Sudjatmogo dan W. Manalu. 1999. Tampilan peningkatan potensi reproduksi dan indikator pertumbuhan kelenjar ambing domba akibat superovulasi dan peningkatan kualitas pakan. Jurnal Pengembangan Peternakan Tropis 24(2):68-75. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 18 Seminar Nasional Biologi 2013 Potensi Virgin Coconut Oil Dalam Peningkatan Imunitas Aves Terhadap Infeksi Virus Avian Influenza Enny Yusuf Wachidah Yuniwarti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Soedharto SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang Email : [email protected] ABSTRAK Ketahanan pangan di Indonesia sangat ditunjang oleh adanya peningkatan produktivitas pangan. Ayam pedaging merupakan jenis aves yang paling banyak dikonsumsi masyarakat sebagai sumber protein hewani. Beberapa tahun terakhir, produktivitas ayam pedaging tidak hanya ditentukan oleh adanya peningkatan bobot badan dan efisiensi pakan tetapi juga daya tahan terhadap penyakit. Avian inflenza merupakan penyakit yang masih endemik di Indonesia. Sifat virus AI yang mudah mengalami mutasi menyebabkan vaksinasi terhadap AI tidak selalu berhasil mencegah ayam dari kematian sehingga perlu dicari alternatif untuk memodulasi pakan yang tidak hanya meningkatkan bobot badan tetapi juga meningkatkan daya tahan tubuh ayam terhadap penyakit. Virgin coconut oil (VCO) merupakan bahan alam asli Indonesia, mengandung asam lemak yang berpotensi sebagai antimikrobia dan antivirus, sehingga pemberian VCO diharapkan mampu meningkatkan daya tahan tubuh ayam broiler. Penelitian ini menggunakan 40 ekor ayam pedaging umur satu hari. Design penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap pola faktorial dengan faktor pertama adalah 2 level vaksin yaitu kelompok ayam yang divaksin AI dan kelompok ayam yang tidak divaksin AI. Faktor kedua menggunakan 4 level VCO yaitu 0, 5, 10 dan 15 ml per kg pakan. Ayam pedaging umur satu hari dikelompokkan dalam 8 kelompok perlakuan dan dilakukan pengulangan dalam 5 unit percobaan. Pakan dan minum diberikan ad libitum selama 5 minggu. Penelitian yang dilakukan membuktikan bahwa pemberian VCO sebesar 10 mL/kg pakan mampu meningkatan imunitas ayam pedaging yang divaksin AI melalui peningkatan aktivitas fagositosis makrofag, jumlah limfosit, jumlah Th-CD4 serta bobot badan. Kata kunci: VCO, Avian influenza, imunitas ayam. 1. PENDAHULUAN Bahan alam asli Indonesia telah sejak lama digunakan oleh masyarakat Indonesia untuk menunjang kesehatan, baik kesehatan manusia dan kesehatan hewan. Virgin coconut oil (VCO) adalah food supplement yang dapat diproduksi secara home industry oleh petani kelapa di Indonesia dan terbukti aman untuk dikonsumsi oleh manusia sehingga diasumsikan aman pula bagi hewan aves terutama ayam. Potensi VCO sebagai imunomodulator ditunjukkan oleh hasil uji nilai nutrisi, bahwa VCO mengandung asam laurat sebesar 51,23 %, asam miristat 17,13 %, asam palmitat 7,30 %, asam kaprilat 9,18 %, asam kaprat 7,07 %, asam oleat 5,42 %, asam stearat 2,17 % dan asam kaproat 0,51% [1]. Asam lemak jenuh pada VCO terutama asam palmitat dan asam miristat merupakan komponen fosfolipid dari limfosit T, sehingga penurunan jumlah limfosit T dapat diperbaiki dengan pemberian asam palmitat maupun asam miristat [2]. Peran limfosit penting di dalam perlindungan tubuh ayam terhadap infeksi. Limfosit B berasal dari bursa Fabricius yang akan membuat antibodi sedang limfosit T berasal dari thymus dan berkembang menjadi limfosit T. Jumlah limfosit didalam sirkulasi darah tepi memberi gambaran tentang derajat daya tahan tubuh ayam. Semakin rendah jumlah limfosit, maka virus semakin mudah masuk ke dalam tubuh karena daya tahan tubuh melemah [3]. Perkembangan limfosit memerlukan energi yang berasal dari proses metabolisme [4], VCO dapat menghasilkan tambahan energi metabolisme melalui resirkulasi ke dalam hepar melalui arteri hepatika [5]. Asam lemak jenuh yang terkandung dalam VCO juga merupakan cascade signal reseptor protein G dalam mengaktifkan enzim adenilat siklase yang berperan dalam kerja hormon peptida seperti hormon thyroid dan insulin [2]. Pemberian VCO akan meningkatkan sekresi hormon thyroid sebesar 20%. Peningkatan hormon thyroid ini akan meningkatkan proses metabolisme. Apabila metabolisme meningkat, maka fungsi sel menjadi lebih Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 19 Seminar Nasional Biologi 2013 efisien dan akan membantu tubuh untuk melindungi dari keadaan sakit serta mempercepat proses kesembuhan [6]. Wabah penyakit Avian Influenza (AI) yang menyerang berbagai jenis unggas terutama ayam, disebabkan oleh virus Avian influenza tipe A. Sub tipe H5N1 merupakan highly pathogenic avian influenza (HPAI) merupakan penyakit pada unggas yang sangat mudah menular dan bersifat zoonosis, sehingga ditetapkan oleh Office International des Epizooties (OIE), yaitu organisasi dunia untuk kesehatan hewan, sebagai salah satu penyakit hewan menular yang harus dilaporkan (notifiable disease) [7]. Kemampuan virus AI untuk mengalami mutasi dan reasorsi genetik memungkinkan virus untuk berubah sifat antigenik, patogenisitas serta spesifitas hospesnya. Sifat virus AI tersebut menyebabkan vaksinasi terhadap AI yang diberikan pada ayam tidak selalu dapat melindungi ayam dari serangan virus AI [8]. Kondisi manajemen dan level biosekuriti yang sangat bervariasi pada berbagai peternakan ayam pedaging menyebabkan perlunya alternatif pencegahan penyakit avian influenza pada ayam pedaging melalui peningkatan fungsi sistem kekebalan tubuh. Terjadinya gangguan pada fungsi sistem kekebalan tubuh dapat dimodifikasi dengan pemberian senyawa biologis yang mampu mengaktifkan jalur utama dalam sistem kekebalan tubuh untuk merangsang respon imun non spesifik [9]. Beberapa imunomodulator secara alami ada dalam tubuh, dan beberapa di antaranya tersedia dalam sediaan farmakologis [10]. sehingga perlu diteliti lebih lanjut potensi VCO sebagai imunomodulator pada ayam yang diinfeksi virus Avian influenza. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian ini menggunakan 40 ekor ayam pedaging strain Cobb umur satu hari, yang dibagi dalam delapan kelompok perlakuan, masing-masing perlakuan dilakukan lima kali ulangan. Empat kelompok perlakuan pertama adalah kelompok ayam yang tidak divaksin AI dan diberi VCO dengan taraf pemberian 0, 5, 10, 15 mL/ kg pakan. Empat kelompok perlakuan berikutnya adalah kelompok ayam yang divaksin AI dan diberi VCO dengan taraf pemberian 0, 5, 10, 15 mL/ kg pakan. Setiap taraf perlakuan VCO dicampur dengan pakan kontrol yaitu BR1-CP dan diberikan secara ad libitum. VCO yang digunakan didapatkan dari pabrik sehingga konsistensi kualitasnya terjamin, vaksinasi AI sub type H5N1 diberikan kepada kelompok ayam yang divaksinasi secara intramuscular sebesar 0,5 mL tiap ekor. Penelitian ini menggunakan pola faktorial dengan faktor pertama adalah 2 level vaksin yaitu kelompok ayam yang divaksin AI dan kelompok ayam yang tidak divaksin AI. Faktor kedua menggunakan 4 taraf VCO yaitu 0, 5, 10 dan 15 ml VCO per kg pakan. Perlakuan selama 5 minggu dan data yang didapat selanjutnya dianalisis dengan ANOVA dan uji lanjut menggunakan uji LSD [11]. Penentuan aktivitas fagositosis makrofag ayam diawali dengan isolasi makrofag dari limpa [12], kemudian dihancurkan dengan larutan RPMI (Roswell Park Memorial Institute/ media culture). Larutan disentrifuge 650 rpm, 40C, selama 10 menit, pelet diambil dan disentrifuge 650 rpm, 4 0C, selama 10 menit, kemudian pellet ditambah medium komplit yang berisi larutan RPMI, PBS, Penstrep dan fungison. Suspensi kemudian dikultur selama 24 jam dalam inkubator CO2, ditambahkan latex, diwarnai dengan giemsa, jumlah makrofag yang tidak fagosit latex dan yang sedang fagosist latex, dihitung dibawah mikroskop. Persentase aktivitas fagositosis didapat dari jumlah makrofag yang fagosit dibagi jumlah makrofag seluruhnya dikalikan 100%. Penentuan jumlah limfosit dihitung dari preparat apus darah. Darah ayam dikoleksi pada akhir perlakuan, diambil dari vena sayap dan ditampung pada tabung 2 ml untuk pembuatan preparat apus darah. Pembuatan preparat apus darah (blood smear) diawali dengan membuat apusan darah pada object glass, kemudian difiksasi dengan metanol, diwarnai dengan giemsa, cuci dengan air dan dibiarkan kering pada suhu ruang. Setelah kering diamati dibawah mikroskop dan dihitung persentase limfosit yang didapat [13]. Penentuan ratio heterofil/ limfosit didapat dengan membagi jumlah heterofil dengan jumlah limfosit. Konsumsi pakan ayam per ekor dan bobot badan didapat dengan melakukan penimbangan. Penentuan jumlah CD4 menggunakan metode flowcytometri. Metode ini diawali dengan melakukan reaksi darah lengkap dengan antibodi monoclonal terkonyugasi flourokrom yang akan terikat secara spesifik pada antigen permukaan sel. Sampel yang telah terwarnai kemudian ditambah Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 20 Seminar Nasional Biologi 2013 larutan FACS untuk melisiskan eritrosit pada kondisi hipotonis tetapi aman bagi leukosit, kemudian sample dianalisa secara flowcytometry. Preparasi sample dimulai dengan pengambilan sample darah secara aseptic dari vena sayap kemudian sample darah ditampung pada tabung vacuntainer berantikoagulan K3EDTA. Sampel darah siap diperiksa, kemudian specimen dipipet (reversing) ke dalam tabung falcon berisi beads sebanyak 50 μL. Ditambahkan 4 μL CD4 PE anti chicken, dicampur homogen pada vortex mixer, kemudian diinkubasi 15 menit 20 – 250 C pada ruang gelap. Larutan FACS diencerkan dengan mengambil 50 μL larutan pelisis 10x FACS dengan aquades sebanyak 450 μL kemudian campur homogen. Setelah waktu inkubasi selesai, sample ditambah 450 μL reagen FACS (1x) yang sudah diencerkan. Dicampur homogen kemudian diinkubasi 15 menit 20 – 250 C pada ruang gelap. Setelah masa inkubasi selesai, dilakukan analisa menggunakan alat FACS Flowcytometer [14]. 3. PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah limfosit ayam pedaging yang divaksinasi AI lebih tinggi dibanding ayam yang tidak divaksinasi AI, begitu pula pemberian VCO sebesar 10 mL/kg pakan pada ayam yang divaksinasi AI menunjukkan jumlah yang paling banyak dibanding pemberian VCO tanpa divaksinasi AI (Gambar 1). Analisis statistik dengan pola faktorial menunjukkan adanya perbedaan yang nyata (P<0.05) antara ayam yang divaksinasi AI maupun yang tidak divaksinasi AI. Perlakuan dengan VCO juga menunjukkan perbedaan yang nyata (P<0.05) antara perlakuan yang diberi VCO dan yang tidak diberi VCO. Jumlah limfosit dipengaruhi secara nyata (P<0.05) oleh interaksi antara pemberian VCO dan vaksinasi AI [15]. Vaksinasi AI meningkatkan jumlah limfosit melalui aktivasi proliferasi, VCO terutama pada konsentrasi 10 mL/ kg pakan meningkatkan jumlah limfosit melalui tiga jalur, jalur pertama, berhubungan dengan kandungan asam lemak, terutama asam palmitat dan miristat yang terkandung dalam VCO diperlukan sebagai raw material untuk sintesis fosfolipid limfosit. Jalur kedua, berhubungan dengan semua proses sintesis tersebut yang memerlukan energi dan VCO menyediakan energi lebih cepat serta lebih banyak karena asam lemak rantai sedang dan molekul monogliserid akan langsung masuk ke dalam sirkulasi sistemik untuk menggunakan efek dan aksi sistemiknya. Resirkulasi ke dalam hepar melalui arteri hepatika akan melepaskan tambahan energi dari coconut oil. Gambar 1. Jumlah limfosit ayam yang divaksinasi AI dan tidak divaksinasi AI setelah pemberian VCO pada dosis 0, 5, 10 dan 15 mL/kg pakan Jalur ketiga, berhubungan dengan VCO terutama asam laurat yang dapat dikonversi menjadi monolaurin atau gliseromonolaurat yang mampu meningkatkan sensitivitas limfosit terhadap reseptor IL-2 sehingga terjadi lymphoproliferation karena IL-2 merupakan cytokine yang disekresi oleh limfosit Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 21 Seminar Nasional Biologi 2013 Th dan Tc yang akan menstimulasi proliferasi limfosit T. Peningkatan jumlah limfosit sebagai akibat pemberian VCO, terutama pada dosis 10 mL/ kg pakan, akan mempengaruhi jumlah Th-CD4 dan aktivitas fagositosis makrofag. EFEK TERHADAP AKTIVITAS FAGOSITOSIS MAKROFAG Makrofag merupakan pertahanan pertama dalam melawan penyakit, dan aktivitas fagositosis makrofag akan meningkat dengan adanya antibodi, karena antibodi ini berperan sebagai opsonin [16]. Pemberian VCO sebesar 10mL/ kg pakan pada ayam yang divaksin AI mampu meningkatkan persentase aktivitas fagositosis makrofag dibanding dengan ayam yang tanpa pemberian VCO [17]. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa VCO potensial sebagai agent antivirus dan antibakteri [18]. Asam lemak dalam VCO juga potensial sebagai antivirus [19] dan sebagai imunostimulant [20]. Asam lemak jenuh pada VCO terutama asam palmitat dan asam miristat merupakan komponen phospholipid dari sel T, sehingga penurunan jumlah limfosit T dapat diperbaiki dengan pemberian asam palmitat maupun asam miristat [2]. Meningkatnya limfosit menyebabkan jumlah antigen yang dapat diproses meningkat dan titer antibodi yang dihasilkan menjadi lebih tinggi sehingga terjadi peningkatan aktivasi fagositosis makrofag [5]. Vaksinasi mendatangkan respons antibodi humoral dan intensitas respon antibodi berbedabeda pada tiap spesies aves. Respons imun terhadap protein neuraminidase dapat berkontribusi untuk perlindungan, tapi kekebalan terhadap protein internal virus umumnya tidak protektif [21]. Respons antibodi humoral merupakan sumber utama perlindungan. Antibodi terhadap protein HA merupakan antibodi yang paling penting karena dapat menetralkan virus dan mencegah virus memulai infeksi. Netralisasi meliputi pemblokiran ikatan virus ke sel inang dan dapat bekerja pada proses lain yang terlibat dalam masuknya virus. Antibodi terhadap protein NA memiliki beberapa efek perlindungan karena berperan untuk memperlambat penyebaran virus [22]. Vaksinasi flu burung pada ayam juga terbukti meningkatkan jumlah limfosit Th [23], dan virus flu burung juga terbukti meningkatkan aktivasi limfosit ayam [24]. Pada cell-mediated immune responses, sel T bereaksi secara langsung melawan antigen yang telah dipresentasikan ke permukaan sel. Sel T dapat membunuh virus karena virus dipresentasikan ke permukaan sel inang sebagai viral antigen. Pada kasus yang berbeda, sel T memproduksi signal molekul yang mengaktivasi makrofag untuk membunuh mikroorganisme melalui proses fagositosis [25]. Fagositosis merupakan fase akhir pemusnahan mikroorganisme, virus yang sudah ada di dalam sel dibunuh dan dipecah oleh lisosom. Nurisi dan sejumlah faktor lingkungan mampu memodulasi fungsi makrofag [26]. EFEK TERHADAP JUMLAH LIMFOSIT DAN CD4 Ayam mempunyai dua jenis limfosit utama yaitu limfosit B atau sel B dan limfosit T atau sel T. Sel B dan sel T terspesialisasi bagi jenis antigen yang berlainan dan kedua jenis sel tersebut melakukan aktivitas pertahanan yang berbeda namun saling melengkapi. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa peran limfosit penting didalam perlindungan tubuh ayam terhadap infeksi. Limfosit B berasal dari bursa fabricius yang akan membuat antibodi sedang limfosit T berasal dari thymus dan berkembang menjadi sel T [3]. Limfosit Th (T-helper) akan mengenali antigen melalui MHC kelas II (major histocompatibility complex) yang terdapat pada permukaan sel makrofag [27]. MHC berperan sebagai molekul penyaji antigen bagi sel T sedang makrofag bertindak sebagai antigen presenting cell (APC). Interaksi antara Th dengan APC akan semakin meningkat dengan adanya protein permukaan sel T yang disebut CD 4 (cluster of differentiate) yang terdapat pada sebagian besar sel T helper [28]. Pemberian VCO sebesar 10 mL/kg pakan pada ayam yang divaksin AI maupun yang tidak divaksin AI mampu meningkatkan jumlah limfosit tetapi kemudian jumlah limfosit mengalami penurunan pada pemberian VCO 15 ml/kg pakan. Hal tersebut menunjukkan bahwa pemberian VCO meningkatkan proliferasi limfosit melalui pembentukan phospholipid serta terjadinya stimulasi pada receptor IL-2. Peningkatan jumlah limfosit juga terjadi akibat interaksi pemberian vaksin dan VCO, karena peningkatan T limfosit yang distimulasi oleh pemberian VCO akan meningkatkan Th yang selanjutnya akan menstimulasi sekresi antibodi dari sel B limfosit. Penurunan jumlah limfosit pada pemberian VCO 15 ml/kg pakan, karena terjadinya perubahan struktur lipid yang akan merubah Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 22 Seminar Nasional Biologi 2013 fluiditas membran sehingga terjadi penurunan sensitivitas reseptor IL-2 selanjutnya terjadi penghambatan proliferasi limfosit [15]. Penemuan tersebut disupport oleh hasil penelitian Swayne dan Kapczynski, 2008, bahwa vaksinasi akan menstimulasi respon antibodi humoral, yang disekresikan oleh limfosit B. Respon antibodi humoral dari limfosit B merupakan sumber utama perlindungan karena memiliki beberapa efek perlindungan yang berperan untuk memperlambat penyebaran virus [22]. Antibodi terhadap virus AI dapat distimulasi melalui vaksinasi [23], dan juga terbukti meningkatkan aktivasi limfosit ayam [24]. Glicerolmonolaurat dari VCO pada konsentrasi rendah mampu memodulasi proliferasi limfosit sehingga menyebabkan limfopoliferation dan inhibisi toxin, sedangkan pada konsentrasi tinggi akan menghambat proliferasi limfosit dan memblokir efek proliferatif limfosit T. Efek penghambatan tersebut terjadi karena terjadinya keracunan umum dari semua proses fisiologis sel, selain itu konsentrasi tinggi juga mampu mengubah sensitivitas limfosit terhadap reseptor IL-2 sehingga terjadi efek penghambatan. Interleukin-2 (IL-2) merupakan cytokine yang disekresi oleh limfosit Th dan Tc dan akan menstimulasi proliferasi limfosit T [20]. Konsentrasi asam lemak pada pakan juga mampu memodifikasi respon sistem kekebalan tubuh melalui perubahan fluiditas membran sehingga terjadi perubahan ekspresi protein permukaan [29]. Pemberian VCO pada ayam pedaging yang divaksin AI menunjukkan jumlah CD4 yang lebih tinggi dibanding ayam yang tidak diberi VCO dan juga tidak divaksin AI. Peningkatan jumlah CD4 sebanding dengan jumlah limfosit T [15]. CD4 merupakan molekul penanda permukaan sel limfosit T helper (Th), berperan sebagai co-reseptor dari reseptor T yang terkait dengan peptida antigen yang disajikan oleh molekul MHC [30]. Terdapat hubungan yang relevan antara CD4 dan limfosit T, yaitu CD4 mengkode glikoprotein pada permukaan sel Th melalui interaksi dengan MHC kelas II. CD4 mengaktifkan sel Th sehingga tingkat transkripsi CD4 berhubungan langsung dengan perkembangan sel limfosit T [31]. EFEK TERHADAP RATIO HETEROFIL/ LIMFOSIT Heterofil merupakan komponen penting dari sistem kekebalan tubuh bawaan, bekerja cepat mendeteksi dan membunuh patogen serta mengarahkan sinyal menuju mekanisme respon imun yang lain. Heterofil melakukan fungsi penting pada awal infeksi, dengan aktivasi cepat melalui proses kemotaksis memungkinkan heterofil untuk membunuh patogen. Deteksi molekul bakteri melalui reseptor yang kemudian menstimulasi heterofil untuk melakukan fagositosis serta menginduksi ekspresi sitokin. Heterofil mengandung zat antimikroba yang dapat dilepaskan melalui degranulasi untuk membunuh bakteri melalui proses fagositosis [32]. Mekanisme pertahanan heterofil merupakan lini pertahanan pertama yang diaktifkan selama respon inflamasi sehingga memiliki peranan penting pada ketahanan ayam terhadap penyakit [33]. Heterofil mampu merespon patogen dalam waktu 30 menit selama fase inflamasi awal. Peningkatan respon imun bawaan tersebut akan mengurangi terjadinya penyakit sehingga meningkatkan produktivitas [34]. Heterofil, sebagai sel pertama yang bermigrasi ke tempat infeksi, merupakan komponen seluler penting dari respon imun bawaan karena dapat menjadi penanda yang lebih efektif saat memilih ayam yang lebih tahan terhadap penyakit [35]. Keberadaan stres fisiologis dapat dideteksi dengan menggunakan ratio heterofil/limfosit [36], karena fungsi heterofil dapat diekspresikan oleh nitrit oxide synthase [37] maka ratio heterofil/limfosit yang meningkat menunjukkan kondisi stres yang meningkat pula [38]. Pemberian VCO tidak menunjukkan adanya perbedaan ratio heterofil/limfosit antara kelompok ayam yang divaksin AI maupun yang tidak divaksin. Ratio heterofil/ limfosit yang tidak berbeda pada semua perlakuan menunjukkan bahwa ayam yang diberi VCO dan divaksin AI tidak mengalami stres. Kondisi tersebut juga ditunjang bahwa tidak terjadi perbedaan konsumsi pakan pada semua perlakuan [39], karena stres pada ayam akan menghambat nafsu makan sehingga menurunkan konsumsi pakan [40]. Bobot badan ayam merupakan indikator yang sensitiv pada respon tubuh terhadap berbagai penyakit [41]. Pemberian VCO sebesar 10 mL/kg pakan mampu meningkatkan bobot badan ayam yang divaksin AI. Peningkatan bobot badan tersebut berkaitan dengan jumlah limfosit yang meningkat pada pemberian VCO 10 mL/kg pakan [40]. Aktivasi limfosit diawali melalui pemecahan phosphatidyl inositol menjadi inositol triphosphate dan diacylglycerol. Second messenger ini akan menginduksi peningkatan calsium sehingga mengaktifkan protein kinase C. Peningkatan protein kinase C ini akan meningkatan phosphorylation berbagai protein selular dan transkripsi Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 23 Seminar Nasional Biologi 2013 beberapa gen [42], peningkatan transkripsi gen tersebut akan meningkatkan proses sintesis protein sehingga terjadi peningkatan bobot badan SIMPULAN Virgin coconut oil mampu meningkatkan produktivitas melalui peningkatan imunitas ayam DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] Setiaji B, 2009. Menyingkap Keajaiban Minyak Kelapa Virgin, Media Ilmu, Yogyakarta. Enig M, 2004. The Importance of Saturated Fats for Biological Functions. http://www.westonaprice.org/abcs-ofnutrition/health-topics Davidson F, 2008. The Importance of the Avian Immune System and its Unique Feature in Avian Immunology, Academic Press is an imprint of Elsevier. Shashidhara G, Rudrappa, Brooke, Humphrey D, 2007. Energy Metabolism in Developing Chicken Lymphocytes Is Altered during the Embryonic to Posthatch Transition, J. Nutr. 137:427-432 Enig M, 2010. Action of Fatty Acid in Virgin Coconut Oil, www.Cocofat.Com. Fife B, 2009. Coconut Oil and Medium-Chain Triglycerides, http://www.coconutresearchcenter.org Tabbu CR, 2010. Pelajaran Berharga Dari Wabah dan Penanggulangan Avian Influenza Pada Unggas di Indonesia, Rakornas Komite Nasional Pengendalian Flu Burung. Jakarta 2010. Peiris MJS, De Jong MD, Guan Y, 2007. Avian Influenza Virus (H5N1): a Threat to Human Health. Clin. Microbiol. Rev. 20(2):243-267 Awaad MHH, Abdel-Alim GA, Sayed KSS, Kawkab, Ahmed A, Nada AA, Metwalli ASZ, Alkhalaf AN, 2010. Immunostimulant effects of essential oils of peppermint and eucalyptus in chickens. Pak. Vet. J., 30(2): 61-66. Elsevier, 2007. Immunomodulator. Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary.3ed.http://medicaldictionary.thefreedictionary.com/immuno-modulator Gomez KA, Gomez AA, 1984. Procedure for Agricultural Research. John Wiley & Sons. Inc Russel DG, 1994. Method in Cell Biology, Academic Press. Bain, B. J, and F.R.C.Path. 2005. Diagnosis from the blood smear. New England J. Med. 353:498-507 Alexander, T. S., 1998. Absolute CD4 Counts obtained by a three-color flow-cytometric method without the use of a hematology analyzer. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 5(2): 266–269 Yuniwarti E.Y.W, W. Asmara, W.T. Artama, C.R. Tabbu, 2012. The Effect of Virgin Coconut Oil on Lymphocyte and CD4 in Chicken Vaccinated Against Avian Influenza Virus. Journal of Indonesian Tropical Animal Agriculture, Vol 37 No1, March 2012 Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S, 2007. Cellular and Molecular Immunology, Saunders Elsevier. Philadelpia. Yuniwarti E.Y.W, W. Asmara, W.T. Artama, C.R. Tabbu, 2013. Virgin Coconut Oil Meningkatkan Aktivitas Fagositosis Makrofag Pascavaksinasi Flu Burung. Jurnal Veteriner Vol 14 No 2 Juni 2013 Bergsson, G, Arnfinnsson J, Karlsson SM, Steingrímsson Ó, Thormar H, 1998. In Vitro Inactivation of Chlamydia trachomatis by Fatty Acids and Monoglycerides. Antimicrob. Agents Chemother. 42:2290-2294. Bartolotta S, García CC, Candurra NA, Damonte EB, 2001. Effect of fatty acids on arenavirus replication: inhibition of virus production by lauric acid. Arch. Virol. 146(4):777-90. Witcher KJ, Richard P, Novick, Patric M, Schievert, 1996. Modulation of Immune Cell Proliferation by Glycerol Monolaurate. Clin. and Diag. Lab. Immunol., 3(1): 10–13. Swayne DE, Kapczynski D, 2008. Strategies And Challenges For Eliciting Immunity Against Avian Influenza Virus In Birds, Immunol Rev. 225:314-31. Hunt M, 2009, Virology-Chapter Thirteen:Influenza Virus (Orthomyxovirus), Microbiology and Immunology On-Line, University of South Carolina School of Medicine. Gioia C, Castilletti C, Tempestilli M, Piacentini P, Bordi L, Chiappini R, Agrati C, Squarcione S, Ippolito G, Puro V,. Capobianchi MR, and Poccia F, 2008. Cross-subtype Immunity against Avian Influenza in Persons Recently Vaccinated for Influenza. Emerg Infect Diseases, 14(1): 121–128. Holt PS, 1990. Enhancement of Chicken Lymphocyte Activation and Lymphokine release by Avian influenza virus. Developmental & Comparative Immunology, 14 (4): 447-455. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P, 2002. Mollecular Biology of the Cell, www. Garlandsciense.com. Qureshi MA, 2003. Avian Macrophage and Immune Response: An Overview, Poultry Science 82:691–698 Gordon S, 2003. Alternative Activation of Macrophage. Nat Rev Immunol. 3(1): 23-35 Veillette , A. and M.J. Ratcliffe. 1991. Avian CD4 and CD8 interact with a cellular tyrosine protein kinase homologous to mammalian p56lck. Eur. J. Immunol. 21(2):397-401 Pablo MAD, Cienfuegos GÁD, 2000. Modulatory Effects of Dietary Lipids on Immune System Functions, Immunology and Cell Biology 78: 31–39. Li, Z. K., E. Nestor, Y. M. Saif, Z. Fan, M. Luhtala and O. Vainio. 1999. Cross-reactive anti-chicken CD4 and CD8 monoclonal antibodies suggest polymorphism of the Turkey CD8α molecule. Poult. Sci. 78:1526- 1531 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 24 Seminar Nasional Biologi 2013 [31] Luo, J., Y. Yu, H. Zhang, F. Tian, S. Chang, H. H. Cheng, J. Song. 2010. Down-regulation of promoter methylation level of CD4 gene after MDV infection in MD-susceptible chicken line. International Symposium on Animal Genomics for Animal Health. Paris, France. 31 May – 2 June 2010, BMC Proceedings 2011. 5(Suppl 4):S7 [32] Redmond SB, Chuammitri P, Andreasen CB, Palić D, Lamont SJ, 2011. Genetic control of chicken heterophil function in advanced intercross lines: associations with novel and with known Salmonella resistance loci and a likely mechanism for cell death in extracellular trap production. Immunogenetics. 63:449–458. [33] Harmon BG, 1998. Avian Heterophils in Inflammation and Disease Resistance. 1998. Poult. Sci. 77:972–977. [34] Farnell MB, Donoghue AM, Solis de los Santos F, Blore PJ, Hargis BM, Tellez G, Donoghue DJ, 2006. Upregulation of Oxidative Burst and Degranulation in Chicken Heterophils Stimulated with Probiotic Bacteria. Poult. Sci. 85(11):1900-1906. [35] Ferro PJ, Swaggerty CL, Kaiser P, Pevzner IY, Kogut, 2004. Heterophils Isolated from Chickens Resistant to ExtraIntestinal Salmonella Enteritidis Infection Express Higher Levels of Pro-Inflammatory Cytokine mRNA Following Infection than Heterophils from Susceptible Chickens. Epidemiol. Infect. 132: 1029–1037. [36] Maxwell MH, Robertson GW, 1998. The avian heterophil leucocyte: a review. World's Poult. Sci. J. 54:155-178. [37] Gudev D, Popova-Ralcheva S, Ianchev I, Moneva P, 2011. Effect Of Betaine And Air Ammoniaconcentration On Broiler Performance, Plasma Corticosterone Level, Lymphoid Organ Weights And Some Haematological Indices. Biotech in Animal Husb. 27 (3): 687-70. [38] Cetin E, Guclu BK, Cetin N, 2011. Effect of Dietary Humate and Organic Acid Supplementation on Social Stress Induced by High Stocking Density in Laying Hens. J. Animal and Vet. Adv. 10 (18 ): 2402-2407 [39] Yuniwarti E.Y.W, W. Asmara, W.T. Artama, C.R. Tabbu, 2013. Virgin Coconut Oil Increases The Productivity Of Broiler Chicken Post Avian Influenza Vaccination. Journal Animal Production Vol 15 Juni 2013 [40] Rybkin I I, You Zhou, Volaufova J, Smagin GN, Ryan DH, Harris RBS, 1997. Effect of restraint stress on food intake and body weight is determined by time of day. Am. J. Physiol – Regu. 273(5): R1612-R1622 [41] Dehkordi Saied H, Fallah V, Dehkordi Shohreh H, 2011. Enhancement Of Broiler Performance And Immune Response By Echinacea Purpurea Supplemented In Diet. African J. Biotech. 10(54): 11280-11286, ISSN 1684–5315. [42] Kaplan SO, Cohent JS, 1991. Lymphocyte Activation and Phospholipid Pathways. J. Bio. Chem. 266(6): 3688-3694. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 25 Seminar Nasional Biologi 2013 Bioteknologi Tanaman Perkebunan: Kultur Jaringan Tanaman Perkebunan Potensial Masna Maya Sinta Indonesian Biotechnology Research Intitute for Estate Crops, Bogor, Indonesia ABSTRAK Tanaman perkebunan merupakakan salah satu sumber devisa negara dari sektor non-migas. Tanaman perkebunan andalan indonesia antara lain kelapa sawit, karet, teh, kopi, kakao dan kelapa. Sagu merupakan tanaman hutan, akan tetapi potensi dan keunggulan tanaman sagu menyebabkan tanaman ini dibudidayakan pula oleh pekebun baik pada tingkat petani maupun perusahaan perkebunan. Indonesia memiliki luas areal perkebunan kelapa sawit, karet dan kelapa terluas di dunia, akan tetapi hanya menduduki peringkat ke 2 atau ke 3 dalam jumlah produktivitas perkebunan. Hal ini disebabkan karena bibit yang digunakan tidak unggul. Pembibitan secara konvensional menghasilkan bibit yang beragam. Kultur jaringan merupakan salah satu solusi untuk mengatasi masalah tersebut. Kultur jaringan tanaman perkebunan umumnya menggunakan teknik somatik embryogenesis (SE). Eksplan yang digunakan berupa daun muda yang masih menggulung yang disebut orthet pada kelapa sawit, sedangkan pada sagu menggunakan anakan atau sucker. Penggunakan teknik SE mampu menghasilkan bibit klonal dan massal. Kelapa kopyor merupakan kelapa yang memiliki daging buah yang tidak normal. Kelapa kopyor tidak dapat dibudidayakan secara in vivo. Teknik yang dapat digunakan untuk membudidayakan kelapa ini adalah melalui kultur in vitro penyelamatan embrio. Dengan menggunakan teknik ini dapat dihasilkan 100% kelapa kopyor. Kata kunci: Kultur in vitro, somatic embryogenesis, tanaman perkebunan, penyelamatan embrio, klonal, massal 1. PENDAHULUAN Tanaman perkebunan menyumbangkan devisa sebesar US $ 18,2 M (tahun 2007), penyedia lapangan kerja bagi 18,4 juta kepala keluarga, berkontribusi dalam pendapatan daerah sebesar Rp 84,4 T. Total areal perkebunan di Indonesia lebih dari 18 juta hektar. Indonesia memiliki areal perkebunan kelapa sawit, karet dan kelapa terluas di dunia. Akan tetapi produktivitas tanaman rendah sehingga dengan jumlah areal yang paling luas, hanya menduduki peringkat ke 2 atau ke 3 dalam jumlah produktivitas perkebunan. Salah satu penyebab rendahnya produktivitas perkebunan di Indonesia adalah benih yang digunakan tidak unggul. Perbanyakan tanaman menggunakan biji menghasilkan bibit yang beragam. Penggunaan kultur jaringan (kultur in vitro) merupakan salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan perkebunan di Indonesia. Kultur jaringan tanaman adalah pembudidayaan tanaman secara in vitro (aseptik) pada lingkungan terkendali. Aplikasi kultur in vitro tanaman umumnya diarahkan untuk: Perbanyakan tanaman, perbaikan tanaman, penyimpanan plasma nutfah, eliminasi virus, produksi metabolit skunder dan mendukung rekayasa genetik. Keunggulan penggunaan teknik kultur jaringan (kultur in vitro) adalah dihasilkannya tanaman yang bersifat klonal, massal, cepat (tergantung dari tanamannya), bebas penyakit. Tanaman bersifat klonal akan mempermudah perawatan kebun. Perbanyakan tanaman dapat diarahkan untuk perbanyakan bibit yang bersifat unggul sehingga meningkatkan produktivitas (kualitas maupun kuantitas) perkebunan baik itu melalui seleksi tanaman unggul maupun rekayasa genetika. Kultur jaringan pada tanaman perkebunan sebagian besar menggunakan teknik embriogenesis somatik (SE). Kelebihan SE: laju multiplikasi tinggi dan memungkinkan untuk ditingkatkan skala (scale-up) produksi di bioreaktor, mempunyai akar tunggang, sesuai untuk monokotil. SE penting dalam pemuliaan tanaman perkebunan melalui transformasi genetik tanaman. Beberapa tanaman perkebunan yang dapat dibudidayakan menggunakan kultur in vitro oleh Balai Penelitian Tanaman Perkebunan antara lain sagu, kelapa kopyor, kelapa sawit, stevia dan karet. Sagu (Metroxylon sagu) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 26 Seminar Nasional Biologi 2013 Sagu merupakan tanaman monokotil yang dapat tumbuh didaerah rawa, payau, lahan dengan kadar salinitas tinggi, lahan yang bersifat asam dan lahan tergenang air dimana tanaman lain sulit tumbuh (Flach, 1997). Sagu tumbuh dengan baik didataran rendah tropis dengan ketinggian 700 m dpl dengan suhu dibawah 300C dan kelembaban 75%. Sagu merupakan produsen karbohidrat tertinggi dengan tingkat produktivitas 15-25 ton tepung kering/ha/tahuniman (Flach, 1997). Pati sagu dapat digunakan sebagai bahan pembuat mie, high-fruktosa syrup, bahan pembuat plastik biodegredable, stablizer di industri farmasi, pakan tearnak, bioethanol dan lain sebagainya. Secara morfologi terdapat dua macam sagu, yaitu sagu berduri dan tidak berduri (Limbongan, 2007). Di Indonesia tanaman sagu tersebar di Papua, Maluku, Kalimantan, Sulawesi dan Sumatera (Flach, 1997; Ellen, 2006; Limbongan, 2007). Papua merupakan pusat dari keanekaragaman sagu berdasarkan analisis genetiknya . Indonesia memiliki lahan sagu terluas di dunia, 1 juta ha sagu merupakan vegetasi alami sedangkan 114.000 ha merupakan sagu budidaya. Sagu dapat dibudidayakan menggunakan biji maupun anakan. Penggunaan biji untuk budidaya sagu sangat jarang karena umumnya sagu ditebang untuk tepungnya sebelum berbunga. Kultur jaringan merupakan salah satu alternatif untuk perbanyakan tanaman sagu potensial. Perbanyakan tanaman sagu melalui kultur jaringan dilakukan dengan teknik somatik embryogenesis. Dengan menggunakan teknik ini didapatkan bibit sagu dengan multiplikasi yang tinggi. Kultur jaringan tanaman sagu menggunakan teknik SE. Eksplan yang digunakan berupa sucker atau anakan sagu. Eksplan ditanam dalam media induksi/inisiasi kalus dalam kondisi gelap. Proliferasi terjadi pada fase kalus. Kalus yang telah di ploriferasi, dimaturasi sehingga membentuk somatik embrio. Somatik embrio sagu akan berkecambah (germinasi) sehingga muncul tunas-tunas sagu. Sagu yang telah bertunas dibesarkan hingga membentuk planlet. Dilakukan induksi akar pada planlet yang belum berakar sebelum aklimatisasi. Semua tahapan tersebut (dari inisiasi kalus hingga induksi akar) dilakukan secara in vitro, pada media yang berbeda-beda tergantung tahapan perkembangannya. Aklimatisasi dilakukan di nursery. Peningkatan ploriferasi maupun maturasi embrio sagu dapat dilakukan dengan menggunakan kultur cair maupun menggunakan Sistem Perendaman Sesaat (SPS) dengan interval 12 jam selama 3 menit. Metode ini mampu meningkatkan berat basah kalus somatik embrio hingga 6,5 kali (Sinta, et al. 2012) Aklimatisasi merupakan tahapan transisi, pemindahan planlet (bahan tanam) dari lingkungan in vitro ke lingkungan luar yang cenderung fluktuatif. Tahapan ini merupakan tahapan paling krusial dalam kultur jaringan tanaman sagu. Hingga saat ini, aklimatisasi merupakan salah satu kendala dalam kultur jaringan tanaman sagu. Kegiatan-kegiatan penelitian masih terus dilakukan untuk menemukan komposisi media dan lingkungan aklimatisasi yang sesuai. Tahapan krusial dari kultur jaringan tanaman sagu adalah inisiasi kalus dan aklimatisasi. Kelapa Kopyor (Cocos nucifera L var kopyor) Kelapa kopyor (Cocos nucifera L) merupakan kelapa yang memiliki daging buah (endosperm) tidak normal, lunak, hancur, terpisah dari tempurungnya dan memiliki rasa yang manis. Kelapa kopyor banyak digunakan sebagai campuran es krim atau pembuatan es kopyor. Keterbatasan jumlah dan kegunaan kelapa kopyor dalam industri makanan menyebabkan kelapa ini memiliki nilai ekonomi yang tinggi. Secara morfologi kelapa kopyor tidak dapat dibedakan dengan kelapa biasa hanya dengan melihat morfologi luar buah kelapa. Kelapa yang memiliki karakter mirip kelapa kopyor disebut ‗Makapuno‘ di Filipina dan ‗Dikiri‘ di Thailand. Kelapa ini kehilangan enzim α D-galaktosidase yang berperan dalam pembentukan daging buah sehingga pembentukan endosperm menjadi tidak normal (Mujer et al., 1984). Gen letal pada kopyor menyebabkan daging buah mudah lepas sehingga hubungan embrio dan endosperm menjadi terputus menyebabkan kelapa kopyor tidak dapat berkecambah. Sifat tersebut menyebabkan kelapa kopyor tidak dapat ditumbuhkan dari kelapa yang bersifat kopyor secara alami. Perbanyakan kelapa kopyor tradisional dilakukan dengan menanam kelapa normal yang umumnya bersifat heterozigot sehingga diharapkan muncul buah kelapa kopyor yang bersifat resesif. Penyelamatan embrio kelapa secara in vitro merupakan satu-satunya metode untuk perbanyakan kelapa kopyor. Teknik penyelamatan embrio dilakukan dengan menanam embrio kelapa kopyor pada medium in vitro tanpa sterilisasi eksplan. Perkembangan embrio, bertunas, pembesaran hingga induksi akar Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 27 Seminar Nasional Biologi 2013 terjadi secara in vitro. Tiap tahap perkembangan kultur menggunakan media yang berbeda. Aklimatisasi kelapa kopyor dilakukan apabila telah terbentuk daun yang mekar. Aklimatisasi ini dilakukan di nursery tertutup. Dengan menggunakan teknik ini dapat dihasilkan kelapa 100% kopyor. Akan tetapi penggunaan teknik ini tidak memungkinkan terjadinya multiplikasi. Hingga saat ini masih dipelajari kemungkinan penggunaan teknik somatik embriogenesis untuk produksi bibit kelapa kopyor. Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan tanaman pirenial penghasil minyak komersial. Di Indonesia, kelapa sawit merupakan salah satu primadona tanaman perkebunan yang menjadi sumber devisa non migas. Minyak kelapa sawit merupakan minyak edibel termurah yang dimanfaatkan mayoritas penduduk di negara berkembang seperti negara-negara di benua Asia, Afrika maupun Timur Tengah. Permintaan minyak kelapa sawit paling tinggi diantara minyak edibel lain seperti minyak kedelai dan minyak biji bunga matahari (Shean, 2010). Permintaan minyak kelapa sawit mengalami peningkatan yang tajam sejak tahun 1970 hingga 2010. Indonesia memiliki kebun kelapa sawit terluas di dunia, yaitu seluas 7,65 juta hektar pada tahun 2010/2011 dengan peningkatan rata-rata 300.000 hektar pertahun dalam jangka waktu 10 tahun (Shean, 2010). Perbanyakan kelapa sawit saat ini dilakukan dengan menyilangkan Dura dan Pisifera untuk menghasilkan tanaman hibrida (Tenera). Dura merupakan sawit yang buahnya memiliki cangkang tebal sehingga dianggap memperpendek umur mesin pengolah namun biasanya tandan buahnya besar‐besar dan kandungan minyak pertandannya berkisar 18%. Pisifera buahnya tidak memiliki cangkang namun bunga betinanya steril sehingga sangat jarang menghasilkan buah. Tenera adalah jenis yang dianggap unggul karena melengkapi sifat keduanya. Permasalahan umum dari perkebunan kelapa sawit (terutama perkebunan rakyat) adalah rendahnya produktivitas dan mutu. Produktivitas kebun sawit rakyat rata-rata 16 ton Tandan Buah Segar (TBS) per ha, sementara potensi produksi bila menggunakan bibit unggul sawit bisa mencapai 30 ton TBS/ha. Perbanyakan bibit kelapa sawit unggul dapat dilakukan dengan kultur jaringan melalui teknik somatik embryogenesis. Orthet ditanam dalam media DF modifikasi sebagai eksplan. Tahapan kultur in vitro kelapa sawit antara lain inisiasi kalus, induksi somatik embrio, ploriferasi somatik embrio, germinasi, pembesaran planlet, induksi akar dan aklimatisasi. Tiap tahap kulur in vitro menggunakan media yang berbeda. Inisiasi kalus hingga terbentuk somatik embrio dilakukan pada ruang kultur gelap (Sumaryono et al. 2008; Sinta et al, 2011). Karet (Hevea brasiliensis Muell. Arg.) Tanaman karet (Hevea brasiliensis Muell. Arg.), sumber utama karet alam, adalah tanaman bersilang terbuka yang termasuk famili Euphorbiaceae. Tanaman karet berasal dari daerah Amazon, Amerika Latin tetapi saat ini dibudidayakan secara intensif terutama di Asia Tenggara. Penghasil utama karet alam di dunia adalah Thailand, Indonesia, dan Malaysia. Indonesia mempunyai luas areal tanaman karet terbesar di dunia yaitu 3,4 juta ha pada tahun 2010, namun dengan produksi total sebesar 2,76 ton karet kering (Anonim, 2010), lebih rendah dari produksi Thailand. Produktivitas tanaman karet di Indonesia rata-rata hanya sekitar 800 - 900 kg karet kering /ha/tahun, jauh di bawah potensi produksi yang dimiliki oleh klon-klon karet anjuran yang mencapai 2000 - 2500 kg/ha/tahun. Salah satu penyebab rendahnya produktivitas tanaman karet tersebut adalah rendahnya penggunaan bibit klonal oleh pekebun Indonesia yakni hanya sebesar 40% (Ditjenbun, 2008). Oleh karena itu, peluang untuk meningkatkan produktivitas tanaman karet di Indonesia dengan penggunaan bahan tanam klonal masih sangat besar. Perbanyakan karet pada umumnya menggunakan metode okulasi dengan batang bawah asal biji dan batang atas klon anjuran. Keberagaman batang bawah asal biji dan ketidaksesuaian (inkompatibilitas) batang bawah dan batang atas menyebabkan keberagaman pertumbuhan dan produksi tanaman karet di lapang. Tanaman tetua yang diperbanyak dengan seleksi vegetatif mampu menghasilkan 15-20 kg karet kering/tanaman/tahun, sedangkan tanaman okulasi klonal menghasilkan 4-6 kg/tanaman/tahun (Nayanakantha & Seneviratne, 2007). Jadi, terdapat potensi peningkatan hasil sebesar dua kali lipat. Perbanyakan vegetatif menggunakan stek batang dan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 28 Seminar Nasional Biologi 2013 cangkok telah dicoba, namun belum digunakan secara luas karena ketersediaan bahan stek terbatas, kelemahan sistem perakaran karena tidak adanya akar tunggang, dan biaya produksi lebih mahal. Perbanyakan klonal tanaman karet secara in vitro menggunakan dua metode yakni mikropropagasi dengan in vitro microcutting dan embriogenesis somatik atau somatic embryogenesis (SE). Stevia rebaudiana Stevia rebaudiana merupakan tanaman perdu yang berasal dari Paraguay dan tumbuh secara liar pada tanah berpasir (Megeji et.al., 2005). Daun tanaman ini menghasilkan rasa manis 100-400 kali lebih manis daripada gula karena kandungan terutama steviosida dan rebaudiosida A (reb-A) (Anbazhagan, et al., 2010, Sadeak, et al. 2009; Savita et.al., 2004; Mogra & Dashora, 2009). Keunggulan tanaman ini, selain memiliki tingkat kemanisan melebihi gula, juga tanpa kalori, mampu mencegah diabetes, antihiperglikemia, antikanker dan memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan jamur dan bakteri. Stevia aman digunakan, penelitian oleh Kumar & Ommen (2008) menunjukkan bahwa komponen ini tidak meracuni sistem reproduksi. Stevia telah dikembangkan di Jepang mulai tahun 1968 dan mulai dimanfaatkan secara komersial mulai tahun 1970. Sampai saat ini stevia sudah banyak digunakan sebagai food additive di Brazil, Korea, Jepang, Amerika, Meksiko, Indonesia, Tanzania, Kanada, Banglades dan Eropa (Kalpana et.al., 2010, Sadeak, et al., 2009). Stevia rebaudiana digunakan sebagai pemanis pada industri makanan dan minuman, pasta gigi, mouthwash dan industri farmasi. Di Jepang, konsumsi steviosida mencapai 50 ton/tahun dengan nilai penjualan mencapai 220 juta dolar (Kalpana et.al., 2010). Keunggulan stevia sebagai pemanis alami yang aman bagi kesehatan meningkatkan permintaan dau kering stevia. Populasi tanaman stevia sangat tinggi antara 60-100 ribu tanaman/ha. Oleh karena itu, untuk memenuhi budidaya stevia diperlukan bibit dalam jumlah banyak. Perbanyakan stevia secara konvensional kurang efektif karena rendahnya tingkat perkecambahan biji dan terjadinya self-incompability. Keragaman genetik dari perkawinan silang menyebabkan ketidakseragaman hasil produksi. Teknik kultur jaringan diperlukan untuk menghasilkan bibit unggul stevia klonal secara massal dan cepat. Eksplan yang digunakan berupa batang stevia yang vigor. Ekplan disterilisasi dengan perendaman dalam benlate (fungisida) dan clorox setelah sebelumnya direndam dalam larutan antioksidan selama 2 jam karena batang tanaman ini mudah mengalami browning karena kerasnya larutan sterilan. Ekplan steril ditanam dalam medium MS. Multiplikasi stevia dilakukan pada media MS dengan penambahan BA 1,13 mg/L dan IAA 0,35 mg/L , paclobutrazol 0,1 mg/L mampu meningkatkan vigor planlet (Sumaryono & Sinta, 2011). Gambar 1. Kultur in vitro tanaman perkebunan. a. Kultur in vitro sagu, b. Kultur in vitro kelapa kopyor, c. Kultur in vitro kelapa sawit pada SPS, d. Kultur in vitro stevia Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 29 Seminar Nasional Biologi 2013 SIMPULAN Perbanyakan tanaman perkebunan melalui kultur jaringan dapat dilakukan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas tanaman perkebunan potensial. Kultur jaringan pada umumnya menggunakan teknis somatik embriogenesis, terutama tanaman monokotil seperti sagu dan kelapa sawit. Kultur in vitro melalui penyelamatan embrio dapat diterapkan pada budidaya kelapa kopyor yang menghasilkan tanaman 100% kopyor. DAFTAR PUSTAKA [1] Anbazhagan M, M Kalpana, R Rajandran, V Natarajan & D Danavel (2010). In vitro production of Stevia rebaudiana Bertoni. Emir. J. Food Agric. 22 (3), 216-222. [2] Anonim (2010). Statistik Perkebunan Indonesia 2009-2011: Karet. Sekretariat Direk-torat Jenderal Perkebunan, Jakarta. Nopember 2010. 46p. [3] Ellen, R. (2006). Local knowledge and management of sago palm (Metroxylon sagu Rottb) diversity in south central seram, Maluku, Eastrn Indonesia. Journal of Ethnobiology 26(2): 258–298 [4] Flach, M. (1997). Sago palm Metroxylon sagu Rottb. Promoting the conservation and use of underutilized and neglected crops. 13. International Plant Genetic Resources Institute, Rome-Italy. 76p. [5] Kalpana, M. Anbazhagan, V. Natarajan & D. Dhanavel (2010). Improved micropopagation method for thr enhancement of biomass in Stevia rebaudiana Bertoni. Recent Research in Science and Technology, 2 (1): 008–013. [6] Limbongan, J (2007) Morfologi eberapa jenis sagu potensial di Papua. Jurnal Litbang Pertanian, 26(1): 16-24. [7] Megeji, N. W., J. K. Kumar, Virendra Singh, V. K. Kaul & P. S. Ahuja (2005). Introducing Stevia rebaudiana, a natural zero-calorie sweetener. Current Science, 88 (5), 801-805 [8] Mogra, R & V. Dashora (2009). Exploring the use of Stevia rebaudiana as a sweetener in comparison with other sweeteners. J Hum Ecol, 25(2), 117-120. [9] Mujer MV, DA. Ramirez, & M EMT. Mendoza (1984). Coconut α-D-galactosidase isoenzim: isolation purification and characterization. Phytochemistry, 23 (6), 1251 – 1254. [10] Nayanakantha NMC & P Seneviratne (2007). Tissue culture of rubber: past, present and future prospects. Ceylon. J. Sci. 36(2): 116-125 [11] Savita, K. Sheela, SSunanda, A.G. Shankar & P Ramakrishna (2004). Stevia rebaudiana – a functional component for food industry. J. Hum. Ecol., 15(4), 261-264. [1] Shean, M. (2010). USDA Foreign Agricultural Service, Commodity Intelligence Report, Indonesia: Rising global demand fuels palm oil expansion.October 8, 2010. Taken from http://www.pecad.fas.usda.gov/highlights/2010/10/Indonesia/ [9 Oktober, 2010]. [12] Sinta M,M, I Riyadi & Sumaryono( 2011). Pengaruh jenis penutup botol kultur terhadap pertumbuhan planlet kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) Menara Perkebunan 2011, 79(1), 15-22 [13] Sinta, I Riyadi & Sumaryono (2012). Somatic Embryogenesis of Sago Palm (Metroxylon Sago Rottb.) in Temporary immersion System, Proceeding The 5th Indonesian Biotechnology Conference, Mataram, 4-7 Juli 2012. Hal. 223 [14] Sumaryono & M M Sinta (2011). Peningkatan laju multiplikasi tunas dan keragaan planlet Stevia rebaudiana pada kultur in vitro. Menara Perkebunan, 79(2), 49-56. [15] Sumaryono, I Riyadi, PD Kasi & G Ginting (2008). Growth and differentiation of embryogenic callus and somatic embryos of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) in temporary immersion system. Indonesian J Agric 1(2), 109-114. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 30 Seminar Nasional Biologi 2013 Diversitas Macro-Algae Di Pantai Pailus Jepara Dan Potensi Pengembangannya Sebagai Bahan Pangan Ary Susatyo Nugroho dan Steffi Gladys Mataya Putri Pendidikan Biologi IKIP PGRI Semarang Email : [email protected] ABSTRAK Penelitian tentang diversitas macro-algae dan potensi pengembangannya di Pantai Pailus Jepara telah dilakukan pada tanggal 9 hingga 17 April 2013. Penelitian bertujuan untuk menginventarisir jenis-jenis macroalgae yang ada di Pantai Pailus Jepara dan mengkaji potensi pengembangannya sebagai sumber bahan pangan. Pengambilan data jenis-jenis macro-algae dilakukan dengan metode Quadrat Sampling. Penyebaran quadrat dilakukan secara sistematis dengan bantuan garis transek. Pengambilan data kondisi lingkungan dilakukan secara langsung di lokasi penelitian. Data kondisi lingkungan yang tidak dapat diukur secara langsung di lapangan diambil sampelnya dan diukur di laboratorium. Pengambilan data pemanfaatan macroalgae oleh masyarakat dilakukan dengan teknik wawancara mendalam. Data jenis-jenis macro-algae dianalisis dengan menggunakan Indeks Keanekaragaman Jenis, Indeks Kemerataan Jenis dan Indeks Nilai Penting. Data kondisi lingkungan dan data pemanfaatan macro-algae oleh masyarakat dianalisis secara deskriptif-kualitatif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa di Pantai Pailus Jepara terdapat tujuh jenis macro-algae dengan nilai Indeks Keanekaragaman Jenis 1,88 dan Indek Kemerataan Jenis 0,95. Macro-algae yang dominan adalah Halimeda opuntia dengan nilai INP 37,69 dan yang paling tidak dominan adalah Udoteajavensis dengan nilai INP 18,17. Beberapa jenis dari macro-algae dapat digunakan sebagai bahan pangan, bahan baku pembuatan kosmetik, dan obat. Kondisi fisikokimia lingkungan tergolong baik dan memenuhi persyaratan sebagai tempat budidaya macroe-algae. Masyarakat setempat belum memanfaatkan macro-algae sepenuhnya untuk mendukung perekonomian maupun sebagai sumber pangan. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa tingkat keanekaragaman macro-algae di Pantai Pailus Jepara tergolong sedang, beberapa jenis berpotensi untuk dibudidayakan sebagai sumber bahan pangan. Kata kunci : diversitas spesies, macro-algae, Pantai Pailus, bahan pangan 1. PENDAHULUAN Wilayah pesisir dan lautan Indonesia memiliki keanekaragaman hayati yang memberikan manfaat sangat besar bagi kehidupan masyarakat Indonesia maupun masyarakat dunia. Tingginya keanekaragaman hayati di laut dapat merefleksikan potensi ekonomi perairan pesisir dan lautan tersebut. Semakin tinggi keanekaragaman hayati yang terkandung, semakin besar potensi yang dapat dikembangkan. Keanekaragaman hayati pesisir dan lautan berguna sebagai sumber plasma nutfah, sumber pangan, bahan baku industri farmasi dan kosmetik, penyedia jasa-jasa lingkungan laut, serta pendukung untuk pengembangan kawasan industri dan pariwisata (Dahuri, 2003:145). Macro-algae merupakan salah satu sumber hayati yang memiliki manfaat ekologis maupun ekonomi. Secara ekologi mempunyai peranan dan manfaat terhadap lingkungan sekitarnya yaitu sebagai tempat asuhan dan perlindungan bagi jenis-jenis ikan tertentu (nusery grounds), tempat pemijahan (spawning grounds), sebagai tempat mencari makanan alami ikan-ikan dan hewan herbivor (feeding grounds). Dari segi ekonomi, alga makro dapat dikembangkan sebagai sebuah produk karena kandungan kimia yang dimilikinya. Di Indonesia digunakan sebagai lalapan, sayuran, manisan dan asinan. Pemanfaatan dalam bentuk olahan macro-algae antara lain berupa bahan makanan, makanan kesehatan, obat-obatan dan bahan penambah dalam berbagai industri misalnya industri makanan, industri minuman, industri bioteknologi, industri tekstil dan sebagainya. Dari segi biologis, alga makro mempunyai peran yang besar dalam meningkatkan produktivitas primer, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 31 Seminar Nasional Biologi 2013 menyerap bahan polutan, penghasil bahan organik dan sumber produksi oksigen bagi organisme akuatik di lingkungan perairan (Bold and Wynne 1985). Salah satu pantai di Jepara adalah Pantai Pailus. Pantai ini terdapat di Desa Karanggondang Kecamatan Mlonggo Kabupaten Jepara. Keadaan pantai ini masih bersih dan asri. Kegiatan wisata masih sangat jarang ditemui di pantai tersebut. Pantai ini biasa dipergunakan untuk mencari ikan oleh penduduk setempat. Lingkungan fisik dan kimia perairan Pantai Pailus mendukung hidupnya macro-algae yang terdapat di sana. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian agar diketahui informasi yang lebih mengenai macro-algae yang ada di pantai tersebut sehingga dapat dimanfaatkan secara maksimal. Diversitas macro-algae dipengaruhi oleh kondisi fisik dan kimia lingkungan sebagai habitatnya. Apabila kondisi lingkungan fisik dan kimia lingkungan sebagai habitatnya mendukung kelestariannya dalam ekosistem maka macro-algae akan membentuk suatu komunitas yang memiliki keanekaragaman yang tinggi. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui diversitas macro-algae di Pantai Pailus Kecamatan Mlonggo, Kabupaten Jepara. 2. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di Pantai Pailus Kecamatan Mlonggo Kabupaten Jepara. Penelitian dilakukan pada 9-17 April 2013. Penelitian dirancang dalam bentuk observasi untuk mengkaji diversitas macro-algae dan kondisi fisiko kimia perairan di Pantai Pailus. Pengambilan data jenis macro-algae dilakukan dengan metode Quadrat sampling. Penyebaran quadrat dilakukan secara sistematis dengan bantuan garis transek. Pada lokasi penelitian dibuat 5 garis transek masing-masing sepanjang 110 m yang berpangkal dari titik surut terendah tegak lurus dengan garis pantai. Jarak antar garis transek adalah 5 m. Kemudian 3 quadrat berukuran 2x2 m 2 ditempatkan pada tiap garis transek dengan jarak antar kuadrat 2 m. Quadrat pertama pada garis transek diletakkan pada jarak 100 m dari garis pasang surut terendah dan quadrat berikutnya diletakkan tiap jarak 2 m sebanyak tiga kali. Data fisiko kimia perairan meliputi suhu perairan, pH perairan, kedalaman perairan, substrat, dan salinitas. Data diambil dengan mengambil parameter-parameter secara langsung di lapangan. Parameter kimia yang tidak dapat diukur secara langsung, diambil sampelnya kemudian diukur dilaboratorium. Data jenis-jenis macro-algae yang diperoleh selanjutnya dianalisis dengan menggunakan Indeks keanekaragaman jenis, Kemerataan jenis, dan Indeks Nilai Penting. Data kondisi lingkungan dan data pemanfaatan macro-algae oleh masyarakat dianalisis secara deskriptif kualitatif. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Dari hasil pengamatan data yang telah dilakukan di Pantai Pailus diperoleh tujuh jenis macroalgae. Data jenis macroalgae secara lengkap disajikan pada Tabel 1 Tabel 1. Data Jumlah Jenis Alga Makro yang Terdapat Di Pantai Pailus Kecamatan Mlonggo Jepara. No Nama Spesies Alga Makro 1. Halimeda opuntia 2. Udotea javensis 3. Eucheuma spinosum 4. Padina australis 5. Padina boryana 6. Sargassum plagyophyllum 7 Sargassum polyceratium Jumlah Individu Keanekaragaman jenis Kemerataan jenis Sumber : Data Primer (2013) Jumlah Individu 88 28 49 41 73 42 55 376 KR (%) 23,404 7,45 13,032 10,904 19,415 11,170 14,628 FR (%) 14,286 13,265 14,286 14,286 14,286 15,306 14,286 1,8848. 0,9686 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 32 INP 37,69 20,715 27,318 25,19 33,701 26,476 28,914 Seminar Nasional Biologi 2013 Hasil dari perhitungan menunjukkan bahwa nilai indeks keanekaragaman (H‘) sebesar 1,8848. Berdasarkan nilai indeks keanekaragaman jenis tersebut maka tingkat keanekaragaman jenis di pantai tersebut tergolong dalam tingkatan keanekaragaman sedang. Hal ini disebabkan nilai indeks keanekaragaman jenis di pantai tersebut berada pada kisaran 1 – 3. Indeks kemerataan macro-algae adalah 0,9686. Hal ini menunjukkan bahwa kemerataan spesies di pantai hampir merata. Hal ini sesuai dengan pernyataan dari Fachrul, (2008) bahwa kemerataan maksimum spesies akan terjadi apabila ditemukan dalam suasana semua spesies adalah merata. Adapun, nilai kisaran antara 0 dan 1 dengan nilai 1 menggambarkan suatu semua spesies cukup merata. Dari ketujuh spesies yang ditemukan tersebut yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai bahan pangan adalah Eucheuma spinosum, Padina australis, dan Sargassum sp. Macro-algae Eucheuma spinosum memiliki kandungan kimia dan sifat karagenan. Macroalgae ini dapat digunakan sebagai bahan pembuat agar. Eucheuma spinosum adalah salah satu alga makro dari divisio Rhodophyta yang biasa ditemukan di bawah air surut rata-rata pada pasang surut bulan setengah. Alga ini mempunyai talus yang silindris berdaging dan kuat dengan bintil-bintil atau duri-duri yang mencuat kesamping. Talusnya licin. Warna coklat kehijau-hijauan (Romimohtarto, 2007:79). Alga coklat adalah jenis alga yang telah lama diketahui kegunaannya dalam menghasilkan senyawa alginat (alginofit). Senyawa ini banyak dimanfaatkan dalam dunia industri, terutama industri pangan untuk dijadikan bahan pengental, bahan pengemulsi, stabilitator, pembentuk film, dan pembentuk gel. Macro-algae dari classis Phaeophyta yang ditemukan di Pantai Pailus adalah Sargassum sp. dan Padina sp. Salah satu kandungan yang bernilai ekonomis penting dari Padina australis adalah alginat. Alginat terdapat dalam semua jenis alga coklat sebagai salah satu komponen penyusun dinding sel dalam bentuk garam-garam kalsium, magnesium, natrium, dan kalium dari asam alginat. Alginat adalah istilah yang umum digunakan untuk garam-garam dari asam alginat, dan terdiri dari dua unit monomerik, yaitu asam D-mannuronat dan asam L-guluronat. Pemanfaatan alginat terutama dalam industri pangan (campuran kue, campuran es krim, campuran gula-gula, campuran salad dan saus, campuran sirup) (Trihatmoko,2013). Padina australis, sinonimnya Padina gymnospora tumbuh menempel di batu pada daerah rataan terumbu, baik di tempat terbuka perairan pantai maupun di tempat terlindung (Romimohtarto, 2007:73). Berdasarkan dari hasil penelitian didapatkan ciri-ciri sebagai berikut: Alga ini berwarna coklat kekuningan. Thallus berbentuk seperti kipas permukaan halus, licin dan agak tebal panjangnya antara 4 – 5 cm. Alga ini tumbuh menempel pada batu karang. Sargassum sp. dapat digunakan sebagai bahan pembuat permen jelly karena mengandung hidrokolloid. Dengan penambahan macro-algae Sargassum sp. dalam permen jelly maka permen jelly tersebut dapat digunakan sebagai bahan makanan alternatif makanan sumber serat dan zat besi (Yuniarti, 2011). Alga ini berwarna coklat kekuningan, thallus bercabang berbentuk lembaran seperti daun bergelombang, pinggir bergerigi, ujung runcing dengan permukaan licin dan agak kaku, dari nudus muncul bulatan-bulatan banyak menyerupai buah. Panjangnya antara 25 – 30 cm. Alga makro jenis ini tumbuh pada pecahan karang dan terumbu karang. Kondisi Lingkungan Keberadaan dan komposisi alga makro sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan perairan baik kondisi fisik, maupun kimiawi perairan. Pantai Pailus merupakan pantai pasang surut terbuka dengan substrat berpasir dan berkarang. Keadaan pantai ini masih bersih karena jarang dilakukan kegiatan wisata di sini. Dengan demikian kondisi fisik dan kimia di pantai tersebut mendukung pertumbuhan alga makro. Alga makro ditemukan pada kedalaman sekitar kurang lebih 1 meter dengan panjang pantai sekitar 100 m hingga 110 m dari area pasang surut pantai. Kondisi fisiko kimia perairan Pantai Pailus disajikan pada Tabel 2: Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 33 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 2. Kondisi Lingkungan Di Pantai Mpu Rancak dan Pantai Pailus No Variabel 1. Salinitas (‰) 2. Suhu (ºC) 3. pH 4. Kedalaman Maksimum (m) Substrat/Struktur 5. Pantai Pailus 32,91 27 – 29 7,5 – 8,5 0,9 Berkarang dan berpasir Sumber : Data Primer (2013) 1. Sifat Fisik Pantai Pailus memiliki suhu perairan antara 27ºC- 29ºC Suhu Pantai Pailus tergolong normal sesuai yang dinyatakan oleh Kepmen Negara LH (2004, No 51) dikutip oleh Yudasmara (2011:94) bahwa kriteria penilaian baku mutu suhu pada perairan pantai adalah 29°C. Substrat adalah permukaan tempat organisme hidup, terutama untuk menetap atau bergerak atau benda-benda padat tempat organisme menjalankan seluruh atau sebagian hidupnya. Pantai Mpu Rancak memiliki substrat berpasir dan karang. Namun kualitas serta kuantitas substratnya berbeda. Karang di Pantai Mpu Rancak tiap kuadratnya lebih jarang dan terdapat bebatuan yang tidak terlalu besar. Beda halnya penampakan karang yang terdapat di Pantai Pailus, karang yang terdapat pada tiap kuadratnya lebih padat dan terdapat bebatuan yang agak besar. Perbedaan kualitas substrat mempengaruhi cara alga makro beradaptasi. Alga makro hidup dalam substrat berpasir, berlumpur, dan berkarang melalui holdfast yang bercabang dan dapat mencengkram substrat dengan kuat bila substrat tempat tinggalnya keras berbatu. Adaptasi dengan holdfast alga makro yang tinggal di substrat yang halus dan berlumpur memliki holdfast dengan penetrasi yang dalam (Kepel, 2011:1190). Hal ini sesuai dengan spesies yang ditemukan yaitu Halimeda opuntia, Padina australis, Padina boryana, Sargasum plagyophyllum, Sargasum polyceratium yang rata-rata mempunyai holdfast yang berkembang sempurna dan dapat mencengkram substrat dengan kuat. 2. Sifat Kimia Pantai Pailus memiliki pH sebesar 7,5– 8,5 yang cenderung normal hingga mendekati basa. pH pada kedua pantai tergolong normal sesuai yang dinyatakan oleh Kepmen Negara LH (2004, No 51) bahwa kriteria penilaian baku mutu pH adalah 7-8,5. Pantai Pailus memiliki salinitas sebesar 32,91 ‰ yang cenderung normal. Kedua pantai merupakan jenis pantai berkarang. Adaya karakteristik pantai berupa berbatu karang diketahui dapat dapat mengurangi penguapan, sehingga hal tersebut memberikan pengaruh juga pada tinggi rendahnya salinitas. Apabila penguapannya tinggi maka kadar garam tinggi. Hal lainnya yang berpengaruh pada salinitas adalah curah hujan, seperti yang dikatakan oleh Nontji (1993 :29) dikutip oleh Katili, 2011 bahwa Salinitas perairan pantai menjadi turun karena dipengaruhi oleh curah hujan dan aliran sungai, sebaliknya daerah dengan penguapan yang kuat menyebabkan salinitas meningkat. Dengan melihat kondisi fisiko kimia perairan di Pantai Pailus dan persyaratan hidup macroalgae, dapat dinyatakan bahwa perairan Pantai Pailus Jepara sangat sesuai sebagai tempat budidaya macro-algae, sehingga dapat mendukung ketahanan pangan masyarakat setempat. SIMPULAN 1. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan di Pantai Pantai Pailus diperoleh tujuh spesies macro-algae dengan tingkat indeks keanekaragaman sedang. 2. Macro-algae yang telah ditemukan tersebut memiliki manfaat secara ekonomis salah satu diantaranya adalah spesies Eucheuma spinosum yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan agar karena kandungan kimia dan sifat karagenan yang dimilikinya Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 34 Seminar Nasional Biologi 2013 3. Kondisi lingkungan di Pantai Pailus yang meliputi salinitas, pH perairan, suhu perairan, dan keadaan substrat sangat sesuai sebagai tempat budidaya macro-algae. DAFTAR PUSTAKA [1]. Bold, S. dan M.J. Wynne.1985.Introduction to the algae. Prentice Hall Inc. Englewood Clift. J.J New Jersey. USA. [2]. Dahuri,Rokhim.2003.Keanekaragaman Hayati Laut. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama [3]. Fachrul, Melati Feriantita.2008. Metode Sampling Bioekologi. Jakarta: Bumi Aksara. [4]. Jasin, 1984 dalam Katili, 2011. Struktur Komunitas Echinodermata Pada Zona Intertidal Di Gorontalo. Jurnal Penelitian dan Pendidikan, Volume 8 Nomor 1/, Maret 2011/. http:ejurnal.ung.ac.id/index.php/JPP/article/.../95/88.pdf [5]. Romimohtarto, Kasijan dan Sri Juwana. 2007.Biologi Laut. Jakarta :Djambatan. [6]. Yudasmara,Gede Ari. 2011. Analisis Komunitas Makroalga Di Perairan Pulau Menjangan Kawasan Taman Nasional Bali Barat. WIDYATECH Jurnal Sains dan Teknologi,/ Volume 11 Nomor 1/, Agustus 2011 [7]. Yuniarti, Anita. Kadar Zat Besi, Serat, Gula Total, Dan Daya Terima Permen Jelly dengan Penambahan Rumput Laut Gracilaria Sp. dan Sargassum Sp.[Artikel Penelitian]. Universitas Diponegoro.;2011. Diakses dari : URL: HIPERLINK eprints.udip.ac.id/32600/1/398_Anita_Yuniarti_G2C007029.pdf [8]. Kepel,Rene Ch, L.J.L Lumingas, dan Hendrick B.A. Lumimbus.2011. Komunitas Alga Makro Di Perairan Pesisir Namano Dan Waisisil, Kabupaten Maluku Tengah, Provinsi Maluku. Jurnal Pasifik , /Volume 3 Nomor 6 /, Agustus 2011 [9]. Trihatmoko, Kharisma.2013. ―Padina australis (Alga Cokelat)‖(On line). edukasi.kompasiana.com/2013/06/21/padinaaustralis-alga-cokelat-571079.html. Diakses 9 Agustus 2013. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 35 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengaruh Evolusi Pantai Terhadap Pola Tata Guna Lahan di Daerah Kroya Kabupaten Cilacap Propinsi Jawa Tengah. Asmoro Widagdo dan Rachmad Setijadi Prodi Teknik Geologi Universitas Jenderal Soedirman, UNSOED Purwokerto Email : Asmoro_widagdo @yahoo.com ABSTRACT Research area is located in Kroya Sub-district, Cilacap Regency, Central Java Province. The study area is located in the central south ernpart of Java Island. This area is formed by the development of certain forms of coastal geomorphology. Study of the influence of coastal developments to the land use patterns that support food security is an issue to be examined in this study. The method used in this research is a study of the pattern son map sandremote sensing imagery supported by field checking. Interpretation of land-use mapis done to see the pattern of land use in the study area. Remote sensing image interpretation was conducted to see and identify the geological patterns of thestudy area. Field check is done toclarify the result of map and image analysis to determine the types of land use and geologic conditions of the study area. Area of research is the result of a series of geological development of the coast formed by moving forward toward the sea. Young coastal moved south wardleaving the old one in the north. Theold beach body can be recognized from the straightness of the line formed by the height sandlowly area. There are12 ancientshorelines in the study area. The high area developed asresidential areas, fields and roads. The low area developed areas as a rice fields. Keywords: beach, straightness, land use, interpretation, geomorphology ABSTRAK Daerah penelitian terletak di daerah Kroya yang termasuk dalam wilayah Kabupaten Cilacap, Propinsi Jawa Tengah.Daerah penelitian ini terletak di bagian selatan Pulau Jawa bagian tengah.Daerah ini terbentuk oleh perkembangan tertentu dari bentuk geomorfologi pantai.Bagaimana perkembangan pantai di daerah penelitian terhadap pola tata guna lahan yang mendukung ketahanan pangan merupakan masalah yang hendak dikaji dalam penelitian ini. Metode yang digunakan dalam penelitian ini berupa studi pola-pola pada peta dan citra penginderaan jauh yang didukung oleh pengecekan lapangan. Interpretasi peta tata guna lahan di lakukan untuk melihat pola pemanfaatan lahan di daerah penelitian.Interpretasi citra penginderaan jauh dilakukan guna melihat dan mengidentifikasi pola-pola geologi daerah kajian.Pengecekan lapangan dilakukan guna mengklarifikasi hasil analisis melalui peta dan citra guna menentukan jenis-jenis pemanfaatan lahan dan kondisi geologi yang ada. Daerah penelitian merupakan hasil dari serangkaian perkembangan geologi pantai yang terbentuk dengan pergerakan maju ke arah laut. Pantai muda bergerak ke arah selatan dengan meninggalkan pantai patai tua di bagian utara. Satu tubuh pantai tua dapat dikenali dari adanya garis kelurusan yang terbentuk oleh adanya tinggian dan rendahan.Terdapat 12 garis pantai purba di daerah penelitian.Daerah tinggian berkembang sebagai area pemukiman, ladang dan jalan.Daerah rendahan berkembang sebagai area persawahan. Kata kunci : pantai, kelurusan, tata guna lahan, interpretasi, geomorfologi 1. PENDAHULUAN Daerah kajian terletak di wilayah Kecamatan Kroya, Kecamatan Glempang Pasir dan Kecamatan Binangun, Kabupaten Cilacap, Propinsi Jawa Tengah.Daerah penelitian merupakan bagian dari kawasan pantai.Daerah Kajian ini termasuk dalam pantai sebelah selatan Pulau Jawa dari Wilayah Jawa Tengah bagian barat. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 36 Seminar Nasional Biologi 2013 Daerah penelitian terletak pada koordinat UTM Zona 49 di sebelah selatan katulistiwa. Bagian utara daerah penelitian dibatasi oleh garis lintang 9.156.100 Meter Utara, sedangkan bagian selatan dibatasi oleh garis llintang 9.148.300 Meter Utara. Bagian barat daerah penelitian dibatasi oleh garis bujur 302.800 Meter Timur dan di bagian timur oleh garis bujur 311.900 Meter Timur. Daerah penelitian merupakan area permukiman, persawahan dan ladang dengan pola-pola sebaran yang tertentu.Pola-pola tertentu ini merupakan hasil dari kondisi geologi tertentu sebagai pembentuknya.Kondisi geologi ini mengontrol perkembangan tata guna lahan di daerah penelitian. Geomorfologi Morfologi bagian selatan daerah penelitian adalah sebuah pantai yang merupakan bagian dari pantai selatan Jawa.Garis pantai memiliki kelurusan arah relatif barat-timur menghadap ke selatan (Gambar 1).Bentuk pantai di daerah penelitian adalah lurus dan memanjang dengan kelerengan landai.Interpretasi geomorfologi daerah penelitian dilakukan melalui citra Digital Elevation Model (DEM) seperti dalam Gambar 1. Studi endapan pantai akan efisien bila didahului dengan interpretasi citra satelit dan analisis peta geomorfologi, peta geologi dan peta tata guna lahan (Sunarto, dkk., 2002). Gambar 1. Kenampakan citra Digital Elevation Model (DEM) daerah penelitian. Bagian tepi pantai berupa gumuk pasir yang membentuk tinggian dengan ketinggian hingga 10 meteran (Gambar 2.Peta Topografi daerah penelitian) dan lebar sekitar 200an meter dari bibir pantai.Ke arah darat dari daerah ini kemudian membentuk area rendahan dengan lebar hingga 500an meter.Bagian ini merupakan bagian yang kadang masih terdapat pengaruh air laut bila pasang tiba (tidal flat).Morfologi tinggian gumuk pasir dan rendahan saling berpasangan membentuk kelurusan yang saling sejajar berarah barat-timur (Gambar 1 dan Gambar 2). Gambar 2. Peta topografi daerah penelitian Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 37 Seminar Nasional Biologi 2013 Fenomena pola morfologi tinggian diikuti morfologi rendahan di belakangnya ini berkembang beberapa kali ke arah daratan di bagian utara pantai sekarang.Secara keseluruhan daerah penelitian merupakan daerah perulangan sekuen morfologi pantai.Kenampakan di lapangan menunjukkan bahwa daerah penelitian memiliki kelerengan yang landai dan membentuk rangkaian dataran bergelombang lemah. Kearah utara daerah penelitian merupakan morfologi dataran bergelombang dengan morfologi yang khas.Morfologi di belakang pantai sekarang ini, membentuk pola-pola kelurusan/lineament berarah Barat-Timur.Morfologi ini terbentuk dengan pola yang sejajar dengan kelurusan pantai aktif sekarang (Gambar 1). Kelurusan morfologi di bagian utara (Gambar2) sudah tidak seideal seperti yang berkembang dijumpai di bagian selatan. Morfologi dibagian utara telah banyak terpengaruh oleh proses erosi yang lebih intensif. Hal ini terjadi karena bagian utara merupakan morfologi pantai yang paling awal terbentuk. Karena merupakan yang paling tua sehingga proses erosional yang dialamnya telah intensif. Berdasarkan interpretasi kenampakan kelurusan dari citra DEM (Gambar 1) dan peta toppografi (Gambar 2), terdapat lebih kurang 12 lineament atau kelurusan yang dapat diinterpretasikan sebagai pantai purba di daerah penelitian.Fenomena ini masih menerus hingga jauh di luar daerah penelitian. Lebar tubuh-tubuh morfologi pantai purba yang pada awalnya berupa gumuk pasir pantai dan daerah rendahan berupa tidal flat ini bervariasi. 13 12 11 10 9 8 7 4 6 3 5 2 1 Pola aliran atau sungai di daerah penelitian berkembang dengan arah barat-timur (Gambar 5). Aliran sungai ini menempati morfologi rendahan dan umumnya di bagian tegah daerah persawahan dari arah timur mengalir ke arah sungai utama di sebelah barat daerah penelitian. Setidaknya ada 6 alur sungai dengan pola paralel berarah barat-timur di daerah penelitian. Litologi Bagian morfologi yang membentuk tinggian tersusun atas batuan yang tertentu berbeda dengan bagian rendahan.Bagian permukaan di daerah tinggian telah lapuk membentuk soil yang berwarna merah.Soil berkembang hingga kedalaman lebih kurang 1 meteran. Makin kedalam dijumpai material yang masih segar. Daerah tinggian secara litologi berupa endapan material berukuran pasir.Kondisi dari batuan ini masih belum terkonsolidasi atau masih rapuh, berwarna abu-abu hingga kehitaman, berukuran pasir halus hingga pasir sedang.Struktur parlapisan batuan kurang teramati.Ketebalan batuan pada endapan gumuk pasir ini lebih dari 5 meter.Kondisi pelapukan batuan pada bagian tinggian makin ke utara makin intensif, sehingga kelurusan tubuh pasir dari endapan gumuk pasir di bagian utara kurang teramati menerus dengan baik. Bagian rendahan tersusun atas lempung, lanau dan sisipan tipis pasir.Lempung berwarna abuabu, coklat hingga hitam pekat.Endapan pasir tipis dijumpai sebagai sisipan dalam lempung.Pada lempung hitam dijumpai fosil akar tanaman, kayu dan akar rumput.Lanau berwarna abu-abu hingga coklat.Material yang dijumpai pada bagian ini diinterpretasikan sebagai hasil pengendapan rawa dan tidal flat. Struktur Geologi Secara struktur, geologi daerah penelitian merupakan perkembangan pantai yang bergerak maju ke arah laut.Pergerakan pantai yang maju ke arah laut ini disebut juga progradasi.Fenomena Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 38 Seminar Nasional Biologi 2013 progradasi pantai ini terjadi karena dua kemungkinan yakni karena turunnya muka laut atau oleh tektonik pengangkatan. Secara tektonik, daerah penelitian berada di belakang zona penunjaman lempeng Samudera Hindia ke bawah lempeng Benua Asia.Fenomena ini dapat menyebabkan terjadinya pengangkatan pada bagian tepi benua Asia di daerah penelitian.Kondisi tektonik ini diduga kuat sebagai pengontrol perkembangan pantai di daerah penelitian. Tata Guna Lahan Pemanfaatan lahan di daerah penelitian diantaranya sebagai area pemukiman, sawah irigasi, sawah tadah hujan dan kebun.Dari arah utara, di daerah penelitian dijumpai deretan pemukiman yang termasuk dalam wilayah Kecamatan Kroya. Ke selatan dari area ini dijumpai area persawahan irigasi.Kemudian ke arah selatan secara berganti-ganti dijumpai area pemukiman dan persawahan hingga ke daerah pantai. Pola perumahan/pemukiman warga di daerah penelitian umumnya memanjang barat-timur (Gambar 4).Terdapat paling tidak 12 alur pemukiman di daerah penelitian.Demikian pula area persawahan, berkembang sejajar dengan pola pemukiman penduduk yang berarah barat-timur. Setidaknya terdapat jumlah alur persawahan yang sama dan saling berpasangan dengan alur pemukiman. Daerah pemanfaatan lahan sebagai kebun beerkembang di sekitar area pemukiman. Sebaran kebun terpisah-pisah dengan luasan yang sempit di bagian utara dan berkembang meluas di bagian selatan daerah penelitian.Pemanfaatan lahan sebagai kebun berhubungan dengan tidak terjangkaunya aliran irigasi ke lahan tersebut. Sedangkan bila aliran air irigasi mampu menjangkau area tertentu maka ia akan dikembangkan sebagai areal persawahan irigasi. Gambar 4.Alur-alur Tata Guna Lahan di daerah penelitian. Pemukiman berkembang pada daerah dengan morfologi tinggian yang memanjang barattimur.Area pemukiman ini merupakan bekas tubuh pasir pantai purba.Lithologi penyusun area pemukiman ini berupa material pasiran yang memiliki daya dukung bagi tersedianya air tanah.Tinggian ini juga mampu menghindarkan pemukiman dan infrastruktur lainnya dari ancaman genangan air, sehingga area ini merupakan daerah yang aman serta ideal bagi perkembangan pemukiman. Daerah persawahan berkembang pada daerah rendahan yang ada di belakangpantai purba. Daerah ini pada awalnya berupa daerah pasang surut/tidal flat atau daerah hutan bakau dibelakang pantai purba. Karena terbentuk pada area dengan energi pengendapan rendah maka tersusun utamanya oleh material halus seperti lempung dan lanau. Bekas kehadiran bakau dan tanaman lainnya menyisakan keterdapatan lapisan gambut pada kedalaman-kedalaman tertentu. Karena posisinya yang berkembang pada area yang lebih rendah, umumnya area ini mampu terjangkau oleh Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 39 Seminar Nasional Biologi 2013 aliran air irigasi, sehingga seluruh bekas tidal flat dan back mangrove ini berkembang sebagai area persawahan. Gambar 5.Pola perkembangan jaringan jalan di daerah penelitian. Di bagian tenggara berkembang area sawah tadah hujan yang intensif.Perkembangan pemanfaatan lahan ini terjadi pada area rendahan, namun tidak terjangkau oleh aliran saluran irigasi teknis.Pola perkembangan area sawah tadah hujan ini sejajar dengan pola alur pemukiman. Pola perkembangan jalur-jalur jalan di daerah penelitian mengikuti arah memanjang tinggian gumuk pasir patai purba.Alur jalan ini terutama berarah barat-timur, dengan beberapa jalur koneksi berarah utara-selatan.Alur jalan ini mengontrol penyebaran area pemukiman di daerah penelitian. SIMPULAN 1. Daerah penelitian merupakan hasil bentukan pantai purba yang terbentuk dengan pergerakan progradasional atau maju ke arah laut. 2. Terdapat 12 garis pantai purba berarah barat-timur di daerah penelitian, satu tubuh pantai tua dapat dikenali dari adanya garis kelurusan pada peta yang terbentuk oleh adanya tinggian dan rendahan. 3. Garis pantai daerah penelitian merupakan pantai yang naik atau emergence coast yang terbentuk oleh majunya garis pantai akibat turunnya muka laut relatif. 4. Terdapat dua kemungkinan pembentukan evolusi garis pantai di daerah penelitian yakni karena pengangkatan Pulau Jawa (uplifting) atau sebab lain karena penurunan muka laut global (regression). 5. Daerah morfologi tinggian bekas gumuk pasir berarah barat-timur berkembang sebagai area pemukiman, ladang dan jalan. Daerah rendahan berkembang sebagai area persawahan. DAFTAR PUSTAKA [1] Esry Tommy Opa, 2011, Perubahan Garis Pantai Desa Bentenan Kecamatan Pusomaen, Minahasa Tenggara, Jurnal Perikanan dan Kelautan Tropis, Vol. VII-3, Desember 2011 [2] Sunarto, Djati Mardiatno, Langgeng Wahyu Santoso, Hartono Suharyadi, Lutfi Muftaali, Barandi Sapta Widartono, bowo Susilo, 2002, Kajian dan Sajian Tipologi Pantai, Proseding Seminar Hasil-Hasil Penelitian Fakultas Geografi UGM. [3] Sutikno, 1993.Karakteristik Bentuk dan Geologi Pantai di Indonesia.DIKLAT PU WIL III. Dirjen Pengairan Pepartemen PU. Bentuk dan Geologi Pantai di Indonesia.DIKLAT PU WIL III. Dirjen Pengairan Pepartemen PU. Yogyakarta.51 Hal. [4] Thornbury, W.D.,1969, Principles of Geomorphology, John Willy & Sons. New York. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 40 Seminar Nasional Biologi 2013 Suplementasi Biji Rambutan (Nephelium lappaceum) Sebagai Ransum Terhadap Persentase Lemak Abdominal Dan Bobot Badan Pada Broiler Periode Starter Mei Sulistyoningsih dan Atip Nurwahyunani Program Studi Pendidikan Biologi Fakultas Pendidikan Matematika dan IPA IKIP PGRI SEMARANG E-mail : [email protected]; [email protected] ABSTRAK Ayam broiler sehat konsumsi tentunya memiliki persentase lemak abdominal rendah dan bobot badan (BB) ideal. Untuk menghasilkan ayam yang layak konsumsi tentunya sangat dipengaruhi dalam proses pemeliharaannya. Suplementasi biji rambutan sebagai ransum alternatif yang lebih murah dan efisien diharapkan dapat mengatasi permasalahan harga ransum yang mahal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suplementasi biji rambutan sebagai ransum terhadap persentase lemak abdominal dan bobot badan. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan yaitu (P1). 0% biji rambutan + 100% ransum, (P2). 2,5% biji rambutan + 97,5% ransum, (P3). 5% biji rambutan + 95% ransum, (P4). 7,5% biji rambutan + 60% ransum, dan 4 kali ulangan. Penelitian dilaksanakan selama 5 minggu. Data dianalisis dengan analisis varians, dan hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan penambahan biji rambutan pada ransum berpengaruh terhadap persentase lemak abdominal dan bobot badan. Kata kunci: lemak abdominal, bobot badan, biji rambutan, broiler 1. PENDAHULUAN Ayam broiler banyak dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan protein hewani, sedangkan mahalnya ransum menyebabkan banyak peternak ayam broiler merugi di samping produk yang dihasilkan belum tentu sehat konsumsi, karena ransum banyak mengandung bahan-bahan kimia yang tentunya akan berpengaruh terhadap unggas yang dipelihara, sehingga perlu dilakukan inovasi ransum yang mampu menghasilkan daging ayam broiler yang sehat konsumsi di antaranya memiliki bobot badan yang ideal dan persentase lemak abdominal yang rendah, sekaligus mampu menekan biaya pakan menjadi lebih murah dan memenuhi kebutuhan zat bagi ayam (Budiansyah, 2010). Biji rambutan memiliki potensi yang besar sebagai sumber pangan maupun obat-obatan. Polanditya (2008) dalam uji cobanya menyatakan bahwa biji rambutan mengandung karbohidrat, lemak dan protein, sehingga biji rambutan dapat dijadikan sumber makanan baru. Permasalahan yang dikaji dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh suplementasi biji rambutan pada ransum terhadap persentase lemak abdominal dan bobot badan (BB) ayam broiler periode starter. 2. MATERI DAN METODE Populasi penelitian ini adalah DOC ayam broiler jenis kelamin unsex, BB awal 28,01 ± 1,57g. Kandang dari ram kawat dengan ukuran 2 m, lebar 1 m, ketinggian 1 m, yang diberi penutup plastik transparan sebagai brooding beralas litter sekam padi. Pengaturan suhu kandang menggunakan thermostat dan termometer. Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan empat level perlakuan suplementasi biji rambutan pada ransum dengan empat ulangan. Parameter yang dilihat pada penelitian ini adalah bobot badan (BB) akhir dan persentase lemak abdominal yang diukur pada broiler umur 5 minggu. Analisis akhir dengan Anova, bila ada perbedaan dilanjutkan dengan uji Duncan. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 41 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan, penambahan biji rambutan dalam ransum tidak berpengaruh nyata terhadap bobot badan akhir dan persentase lemak abdominal ayam broiler pada pemeliharaan 5 minggu (P>0,05). Tabel 1. Komposisi zat nutrisi pada biji rambutan No 1 2 3 4 5 6 7 Macam Analisis Kadar air Kadar abu Kadar lemak kasar Kadar serat kasar Kadar protein kasar Kadar Ca Kadar P Kadar 100% BK 11,6682 1,6619 26,9975 31,2347 9,8242 0,23 0,19 Sumber: Hasil analisis laboratorium ilmu makanan ternak dan laboratorium ilmu nutrisi dan pakan, UNDIP Semarang (2013). Tabel 2. Rerata Bobot Badan Akhir dan Persentase Lemak Abdominal Perlakuan P1 P2 P3 P4 Rerata Bobot Badan Akhir Rerata Lemak Abdominal ---------- g ---------- ----------- % ---------- 1358,250 956,000 1073,000 1082,500 1,358 1,074 1,118 1,332 (biji rambutan 0 %) (biji rambutan 2,5 %) (biji rambutan 5 %) (Biji rambutan 7,5 %) Gb 1. Rerata Bobot Badan Broiler (g) Gb 2. Rerata Lemak Abdominal Broiler (%) Data deskriptif dari rerata tiap perlakuan menunjukkan bahwa ayam broiler yang diberi biji rambutan 0% (P1) mempunyai bobot badan tertinggi dibanding perlakuan lain, meskipun secara statistik tidak berbeda nyata (Tabel 2 dan gambar 1). Lebih rendahnya bobot badan broiler yang diberi suplemen biji rambutan, diduga dikarenakan tingginya serat kasar yang terkandung dalam biji rambutan (Tabel 1) yang mencapai lebih dai 31 % dan rendahnya protein kasar ( hanya 9,8 %). Ayam pedaging adalah jenis ayam dengan kecepatan tumbuh (bobot badan) yang sangat tinggi, dengan demikian membutuhkan asupan ransum yang memadai dengan potensi genetiknya. Kebutuhan nutrisi ayam pedaging untuk serat kasar adalah kurang dari 5 %, dan kebutuhan porotein kasar sebesar 21- 23 %. Kandungan nutrisi dalam biji rambutan tidak menguntungkan bagi broiler untuk tumbuh pesat. Hasil penelitian ini mendukung teori tersebut. Tingginya serat kasar dan rendahnya Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 42 Seminar Nasional Biologi 2013 protein yang ada pada biji rambutan, tentu saja mengurangi kualitas ransum yang diberikan pada ayam. Kualitas ransum berpengaruh secara langsung terhadap pertumbuhan bobot badan ayam. Ayam memiliki keterbatasan untuk mencerna serat kasar karena struktur anatomi saluran pencernaannya, yang memiliki celah yang kecil. Selama kurang lebih 4 jam, pakan berada dalam saluran pencernaan. Oleh karena itu tidak ada kesempatan yang cukup bagi bakteri untuk mencerna serat kasar. Koefisien kecernaan serat kasar pada ayam sekitar 5-20%. Atas dasar tersebut, maka besarnya campuran serat kasar dalam ransum unggas sangat dibatasi, yaitu sekitar 7%. Akan tetapi jika ditingkatkan menjadi 8-10% tidak mempengaruhi produktivitas ayam (Suprijatna et al., 2005). Hasil penelitian pada parameter persentase lemak abdominal memberikan hasil tidak ada pengaruh akibat pemberian level suplementasi pada ransum broiler (P>0,05%). Persentase lemak tertinggi dijumpai pada perlakuan P1 (kontrol), dilanjutkan pada perlakuan P4, kemudian P3, dan terendah pada P2. Penelitian ini menghasilkan data, semakin banyak biji rambutan yang ditambahkan sebagai ransum belum mampu menurunkan lemak abdominal seperti yang diharapkan. Persentase lemak abdominal ayam broiler periode starter yang diberi biji rambutan sebagai ransum campuran pada penelitian ( perlakuan P2, P3, dan P4) pada kisaran antara 1,074% -1,332%, sedangkan menurut laporan Resnawati (2004) bahwa persentase lemak abdominal ayam pedaging umur lima minggu yaitu sekitar 1,50% - 2,11%. Hal ini berarti, bila dibanding dengan persentase lemak abdominal menurut laporan Resnawati (2004), penelitian ini menghasilkan persentase lemak yang lebih rendah, artinya secara umum biji rambutan cukup mampu menurunkan persentase lemak abdominal pada ayam broiler. Suhu yang tidak optimum pada tempat penelitian antara 30-34°C diduga menjadi salah satu faktor yang turut berpengaruh dalam penelitian yang berlangsung. Rasyaf (2010) menyatakan bahwa ayam broiler akan tumbuh optimal pada temperatur lingkungan 19-20°C. Hal ini diduga karena kondisi lingkungan yang sangat panas menyebabkan cekaman dalam tubuh ayam tinggi membuat ayam broiler lebih banyak minum dibanding makan untuk mengurangi beban panas tubuh. Wahyu (1997) menyatakan bahwa kecernaan suatu ransum dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Beban panas ayam menjadi lebih besar terutama pada siang hari, karena suhu lingkungan yang dicapai jauh dari suhu nyaman ayam yaitu sekitar 18-22°C (Setiawan dan Sujana, 2010). Hal ini sesuai dengan penelitian Osman dan Tanios (1982) yang menyatakan bahwa aktifitas enzim-enzim pencernaan akan menurun selama cekaman panas. Faktor-faktor yang berpengaruh dalam penimbunan lemak abdominal ayam broiler periode starter dalam penelitian ini diduga selain karena suhu lingkungan yang tidak optimal, biji rambutan yang kandungan serta imbangan protein-protein tidak ideal bagi ayam broiler periode starter sehingga konsumsi pakan rendah, juga karena strain yang tidak diketahui dan jenis kelamin yang unsex (Nugroho, 2004). Penelitian yang telah dilakukan dengan suplementasi biji rambutan sebagai campuran ransum ayam broiler diperoleh data bobot badan yang paling tinggi dijumpai pada perlakuan P1 atau kontrol yaitu 1358,250 gram. Pemberian ransum standart (perlakuan kontrol di P1) diperoleh bobot badan yang tertinggi, akan tetapi juga diikuti dengan perlemakan yang tertinggi pula (Tabel 1 dan Tabel 2)). Suprijatna et al., (2005) menyatakan, bahwa serat kasar merupakan komponen lain sayuran daun yang berkhasiat antikanker. Karena tidak terurai oleh sistem pencernaan, serat kasar menjadi seperti karet busa di dalam usus. Ia akan menyerap zat buangan dan membantu gerakan peristaltik usus mendorong sisa makanan ke luar tubuh. Dengan adanya serat sayuran (serat kasar) di dalam usus, asam empedu akan terserap ke dalam serat dan terbuang bersama kotoran. Menurunnya asam empedu ini merangsang tubuh menarik lemak dari dalam darah untuk diproses menjadi asam empedu di dalam hati. Akibatnya, konsentrasi lemak dalam darah bisa tetap terjaga. Histogram pada bobot badan dan persentase lemak abdominal dalam penelitian ini terlihat menunjukkan hasil yang relatif berbanding lurus, hal ini ditunjukkan bahwa setiap pertumbuhan cenderung diikuti dengan perlemakan yang tinggi pula. Hal ini menunjukkan bahwa faktor yang berpengaruh terhadap lemak mampu berpengaruh juga terhadap bobot badan demikian sebaliknya. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 43 Seminar Nasional Biologi 2013 Penelitian ini merekomendasikan perlakuan suplementasi biji rambutan yang terbaik pada ransum ayam adalah pada perlakuan P3. Bobot badan akhir perlakuan P3 dibandingkan bobot badan akhir di perlakuan P4 hanya terjadi selisih penurunan sebesar 0,87 % saja. Sementara persentase lemak abdominal pada perlakuan P3 dibandingkan perlakuan P4 terjadi penurunan lemak yang cukup besar, sebanyak 16 %. Hal ini berarti dengan bobot badan yang relative sama (antara P3 dan P4), ternyata persentase lemak abdominal di perlakuan P3 lebih sedikit 16 % dibanding perlakuan P4. SIMPULAN Pemberian biji rambutan sebagai pakan tambahan belum memberikan berpengaruh nyata pada persentase lemak abdominal dan bobot badan ayam broiler. Suplementasi pakan dengan biji rambutan yang terbaik pada perlakuan biji rambutan sebanyak 5% dalam ransum ayam broiler. DAFTAR PUSTAKA [1]. Budiansyah, A. Februari 2010. Performa ayam broiler yang diberi ransum yang mengandung bungkil kelapa yang difermentasi ragi tape sebagai pengganti sebagian ransum komersial. Jurnal ilmiah ilmu–ilmu peternakan Vol. XIII, No. 5. [2]. Nugroho, P. 2004. Kuantitas lemak abdominal pada ayam broiler (Gallus sp) stetlah pemberian tepung mengkudu (Morinda cilrifolia) dalam pakan. Skripsi On line Undip. Semarang. [3]. Osman, A. and Tonios. 1982. The effect of heat on the intestinal and pancreatic levels of amylase and maltase of laying hens and broilers. J. Physiol. Biochem. 75A(4):563-567 [4]. Polanditya, P. 2007. Biji rambutan sebagai alternatif makanan baru. Jurnal Ilmu kimia FPMIPA Universitas Islam Indonesia. Page 1 – 4. [5]. Pratikno, H. 2010. Pengaruh ekstra kunyit (Curcuma domestica vahl) terhadap bobot badan ayam broiler (Gallus sp). Buletin Anatomi dan Fisiologi vol. XVIII, No. 2, oktober 2010. [6]. Rasyaf, M. 2010. Panduan beternak ayam pedaging. Jakarta : Penebar swadaya. [7]. Resnawati, H. 2010. Bobot organ-organ tubuh pada ayam pedaging yang diberi pakan mengandung minyak biji saga (adenium pavonina L). Prosiding seminar nasional teknologi peternakan veteriner 2010. Bogor. [8]. Setiawan, I. dan Sujana, E. 2010. Bobot akhir, persentase karkas dan lemak abdominal ayam broiler yang dipanen pada umur yang berbeda. Seminar Nasional Fakultas Peternakan Unpad. Judul : Pengembangan sistem produksi dan pemanfaatan Sumber Daya Lokal untuk kemandirian pangan asal ternak. [9]. Sulistyoningsih M, 2013. Performans Ayam Kampung Pada Dua Jenis Alas Kandang dengan Pencahayaan Berselang. Semarang (Disertasi). [10]. Suprijatna, E., U. Atmomarsono dan R. Kartasudjana. 2005. Ilmu Dasar Ternak Unggas. Panebar Swadaya. Jakarta. [11]. Wahyu, J. 1997. Ilmu nutrisi unggas. Cetakan Keempat. Yogyakarta : UGM Press. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 44 Seminar Nasional Biologi 2013 Histologis Ginjal Setelah Pemberian Pakan Tambahan Tepung Ikan Dan Tepung Kunyit Dengan Periodisasi Waktu Yang Berbeda Pada Ransum Puyuh (Coturnix coturnix japonica L) Catur Rahayu1, Tyas Rini S1, Tri Retnaningsih S1, Isroli2 1 Magister Biologi, Fakultas Science dan Matematika, Universitas Diponegoro 2 Fakultas Pertanian dan Peternakan Universitas Diponegoro Kampus Tembalang, Semarang 50275 - Indonesia ABSTRACT Productivity of livestock with chemical additives becoming obsolete , now developed , from natural herbal additives such as turmeric contains curcumin is efficacious as antihepatotoksik enthelmintik , antiedemik , analgesic , anti-inflammatory and antioxidant and effective fat metabolism in the body . Fish meal supplements are also good fodder for livestock . The purpose of this study was to determine the effect of fish meal and turmeric powder as a feed supplement in feed quail with different delivery periods to optimize tissue function in order to carry out metabolism and maintain the physiological functions of tissues seen from the number of erythrocytes and the renal excretion organ structure ( renal ) . Study using 90 female quails ( Cortunix cortunix japonica ) in a similar age with a 2x3 factorial completely randomized design , which consists of two factors feed RA ( standard feed 20 % protein content ) and RB ( + standard feed standard fish meal 25 % protein content ) , and 3 factor administration period turmeric powder consists of P0 ( without being given turmeric powder ) , P1 ( given turmeric powder 54 mg / head / day from the age of 210 days ) , P2 ( given turmeric powder 54 mg / head / day since the age of 14 days ) . Data were analyzed variance on the real level 95 . Quail were decapitated at the age of 240 days and taken blood in tubes containing EDTA venojack . The kidneys were taken and collected into frezzer then made preparations histology . using the paraffin method . Supporting data from this study are feed intake , drink consumption and body weight . Research results showed that administration of turmeric and fish meal in non-productive age ( age 210 days ) is not potentially toxic and are not significantly different , but there is a difference in diamaternya histologinya structures . Feed was given turmeric can spur glomerular cell proliferation compared with control treatment . Giving protein levels showed no significant glomerular diameter size and histology . It is concluded that administration of turmeric and fish meal as a feed supplement that is not potentially toxic ingredients safe for supplemental feed . Keywords : turmeric , fish flour , glomerular diameter . ABSTRAK Produktivitas peternakan dengan zat aditif kimia mulai ditinggalkan, sekarang dikembangkan, zat aditif herbal dari alam diantaranya kunyit yang mengandung curcumin yang berkhasiat sebagai antihepatotoksik enthelmintik, antiedemik, analgesik, antiinflamasi dan antioksidan serta mengefektifkan metabolisme lemak dalam tubuh. Tepung ikan juga suplemen pakan ternak yang baik untuk ternak. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh pemberian tepung ikan dan tepung kunyit sebagai pakan tambahan pada pakan puyuh dengan periode waktu pemberian yang berbeda terhadap optimalisasi fungsi jaringan tubuh agar dapat melakukan metabolisme dan mempertahankan fungsi fisiologis jaringan tubuh dilihat dari jumlah eritrosit dan struktur organ eksresi yakni ginjal (renalis). Penelitian menggunakan 90 ekor puyuh betina (Cortunix cortunix japonica) dalam usia sejenis dengan rancangan acak lengkap faktorial 2x3, yaitu 2 faktor pakan terdiri dari RA (pakan standar kadar protein 20%) dan RB (pakan standar + tepung ikan standar kadar protein 25%), serta 3 faktor periode pemberian tepung kunyit terdiri dari P0 (tanpa diberi tepung kunyit), P1 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari sejak umur 210 hari), P2 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari sejak umur 14 hari). Data dianalisis varians pada taraf nyata 95. Puyuh didekapitasi saat umur 240 hari dan diambil darahnya dalam tabung venojack yang mengandung EDTA. Ginjal diambil dan dikoleksi ke dalam frezzer kemudian dibuat preparat histologi. menggunakan metode paraffin. Data pendukung dari penelitian ini adalah konsumsi pakan, konsumsi minum, dan bobot tubuh. Hasil penelitan menunjukkan bahwa pemberian kunyit dan tepung ikan di usia non produktif (umur 210 hari) tidak berpotensi toksik dan tidak berbeda nyata pada diamaternya namun ada Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 45 Seminar Nasional Biologi 2013 perbedaan sturktur histologinya. Pakan yang diberi kunyit dapat memacu proliferasi sel glomerulus dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Pemberian kadar protein menunjukkan tidak signifikan pada ukuran diameter maupun histologi glomerulus. Kesimpulan penelitian ini bahwa pemberian kunyit dan tepung ikan sebagai pakan tambahan tidak berpotensi toksik sehingga aman untuk bahan pakan tambahan. Kata kunci : kunyit, tepung ikan, diameter glomerulus. 1. PENDAHULUAN Pertambahan jumlah penduduk menyebabkan meningkatnya pemenuhan kebutuhan pangan. Pengetahuan tentang gizi yang juga semakin meningkat menyebabkan kebutuhan protein hewani semakin tinggi. Puyuh merupakan salah satu komoditi unggas yang semakin populer di masyarakat. Hal ini terbukti dengan banyaknya masyarakat yang berminat untuk memelihara puyuh dan meningkatnya konsumsi masyarakat akan produk - produk yang dihasilkan dari ternak puyuh karena kandungan protein yang tinggi terutama telur yang merupakan produk utama puyuh. Usaha peternakan puyuh membutuhkan inovasi untuk meningkatkan produktivitas peternakan puyuh. Ternak dapat didayagunakan dengan memanajemen pakan yakni dengan mengoptimalkan peningkatan nilai manfaat penggunaan pakan. Salah satunya dengan menambahkan zat aditif ke dalam pakan ternak. Penggunaan zat aditif juga perlu mempertimbangkan kesehatan ternak, sehingga Hasil penelitian Shanker (1980) dalam Moedjiono ( 1984) menyatakan bahwa tepung dan ekstrak kunyit tidak menimbulkan kematian maupun ketidaknormalan bentuk jaringan tubuh sampai dosis 25 g/kg berat badan hewan (mencit). Penambahan limbah padat kunyit pada ransum ayam dapat mengoptimalkan konversi pakan (Kusumawardhani, 1998). Pemberian limbah kunyit dengan kadar 20% di dalam pakan selama 7 minggu tidak mempengaruhi hematopoesis,jumlah eritrosit, jumlah leukosit dan kadar hemoglobin (Saraswati, 2006). Penambahan feed additive tersebut menyebabkan peningkatan proses pencernaan yang akan menjadikan substrat hasil metabolisme yang diserap menjadi semakin banyak, sehingga akan mempengaruhi nilai status darah karena status gizi pakan meningkatkan proses metabolisme yang dihasilkan untuk menunjang proses-proses fisiologis dalam tubuh. Salah satu proses fisiologis tersebut adalah pembentukan darah (hemotopoiesis). Bagian penting dari proses pembentukan komponen darah yakni eritrosit dikontrol oleh renal erytropoesis factor (REF) yang disekresi oleh ginjal, sehingga meningkatnya eritropoesis dapat meningkatkan kinerja ginjal. Kondisi histologi ginjal terutama nefron yang terdapat glomerulus dan unit penyaring darah merupakan manifestasi kondisi fisiologis tubuh yang berkaitan erat dengan tingkat kebugaran karena dapat menjadi indikator adanya respon tubuh terhadap suatu zat, kondisi glomerulus yang baik akan dapat menunjang proses fisiologis yang lain menjadi lebih baik. 2. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro selama 5 bulan. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kandang kolektif, kandang sangkar (batere), tempat pakan dan minum, gelas ukur, timbangan, set alat bedah, mikrotom, mikroskop. Bahan-bahan yang akan digunakan adalah alkohol 70%, KOH, etanol, eter, HCl 3N, sekam, aquadest, air minum, vitamin, rhodalon untuk disinfektan, formalin untuk bahan fumigasi, ransum burung puyuh yang disusun menurut perlakuan. Penelitian ini menggunakan hewan coba puyuh betina (Cortunix cortunix japonica L). Selama 7 hari diadakan masa aklitimasi sebelum perlakuan dimulai, yang bertujuan untuk menstabilkan kondisi puyuh dari stres oleh transportasi. Setelah masa aklitimasi selesai, 90 ekor puyuh didistribusikan ke dalam 30 kotak kandang sistem baterai. Satu kotak kandang sistem baterai berisi 3 puyuh yaitu dengan panjang 110 cm, lebar 40 cm dan tinggi 45 cm. Penelitian ini menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap Faktorial yang terdiri atas dua faktor. Faktor yang pertama merupakan jenis ransum yang digunakan dalam penelitian, yang terdiri atas dua taraf: RA (pakan standar) dan RB (pakan standar + tepung ikan). Pakan standar yang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 46 Seminar Nasional Biologi 2013 digunakan dalam penelitian ini berasal dari pakan komersial yang diperjual belikan . Komposisi nutrien pakan standar terdiri dari berbagai bahan nabati dan mineral. Faktor yang kedua merupakan periode pemberian tepung kunyit terdiri dari 3 taraf : P0 (pemberian jenis ransum tanpa penambahan tepung kunyit sampai akhir pengamatan), P1 (penambahan tepung kunyit pada jenis ransum secara terus menerus pada saat puyuh berumur 210 hari dalam kurun waktu satu bulan), dan P2 (penambahan tepung kunyit pada jenis ransum secara terus menerus setelah puyuh berumur 14 hari sampai akhir pengamatan). Puyuh diberikan tepung kunyit dengan dosis sebesar 54 mg/ekor/hari, sedangkan dosis tepung ikan yang diberikan ke puyuh sebesar 15% dari keseluruhan komposisi ransum. Kondisi lingkungan diasumsikan homogen. Komposisi nutrien yang terdapat pada kedua jenis ransum terdapat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi Nutrien yang Terdapat Pada Kedua Jenis Ransum Nutrien Energi metabolisme (Kcal/kg) Protein kasar (%) Lemak kasar (%) Kadar air (%) Serat kasar (%) Kalsium (%) Fosfor (%) Abu (%) Karbohidrat (%) Kolesterol (gr/100gr) (Kartikayudha, 2013) RA RB 2890,10 22,76 4,38 11,66 5,70 3,68 0,73 6,79 54,41 0,82 2920,25 25,19 4,92 12,18 4,15 4,40 0,82 7,05 41,29 0,68 Pengambilan Sampel Pada akhir penelitian, semua puyuh didekapitasi dan diambil darahnya dalam tabung venojack yang mengandung EDTA. Ginjal diambil dan dikoleksi ke dalam frezzer kemudian dibuat preparat histologi. menggunakan metode paraffin. Analisis Statistik Semua data kuantitatif dianalisis secara statistika menggunakan uji ANOVA dan uji lanjut dengan uji Duncan dengan taraf signifikansi 95%. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 2. Rataan konsumsi pakan puyuh. Ransum RA RB Rata-rata Perlakuan Kunyit P0 P1 P2 Rata-rata ................................. gr/hr ............................. .................................. 26,93a 28,72a 20,11b 26,01a a c b 31,51 39,29 20,02 30,28b a b c 29,22 34,00 20,07 Keterangan : superskrip yang berbeda antar perlakuan menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Superskrip yang berbeda pada kolom dan baris rata-rata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Secara terpisah, pemberian kunyit pada ransum A dan ransum B menunjukkan ada pengaruh pengaruh nyata (P< 0,05) terhadap konsumsi pakan puyuh. Pemberian tepung kunyit pada saat puyuh berumur 14 hari menurunkan konsumsi pakan pada puyuh. Fenomena ini terkait dengan respon fisiologis tubuh yakni mekanisme adaptasi sel yang mendapatkan zat aditif. Pemberian kunyit dari sebelum masak kelamin (14 hari) secara terus menerus sampai akhir penelitian (240 hari) telah Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 47 Seminar Nasional Biologi 2013 mengalami adaptasi metabolisme sehingga pemberian kunyit dapat mengefektifkan energi metabolisme sehingga dengan kalori yang tidak terlalu banyak tubuh sudah mampu memenuhi kebutuhan energi untuk melakukan maintenance homeostasis serta proses sintesis (anabolisme) zatzat yang dibutuhkan sel-sel tubuh puyuh. Akibatnya, walaupun konsumsi P2 rendah namun menghasilkan bobot badan yanh sama (Tabel 4.3). Hal ini sesuai dengan Yuniusta et al. (2007) kunyit membantu proses metabolisme enzimatis pada tubuh puyuh karena mengandung senyawa kurkuminoid dan minyak atsiri. Kunyit juga mengandung nutrien karbohidrat sebesar 57% dan serat kasar 7% (Natarjan dan Lewis, 1980) sehingga menjadikan persentase karbohidrat dan serat kasar pada kedua ransum menjadi meningkat yang berefek pada puyuh menjadi lebih cepat kenyang dan berhenti makan. Rasyaf (1984) menyatakan bahwa tingginya tingkat protein yang dibutuhkan pada masa pertumbuhan digunakan untuk pembentukan jaringan-jaringan yang baru. Setelah dewasa, puyuh makan lebih banyak, sehingga makanan yang mengandung protein itu juga masuk lebih banyak. Ransum untuk periode lawyer tingkat protein dikurangi karena protein digunakan untuk mengganti jaringan-jaringan yang telah rusak dan pembentukan telur bukan untuk perkembangan jaringan [4]. Penambahan tepung kunyit didalam ransum selama satu bulan sejak puyuh berumur 210 hari (P1), menghasilkan peningkatan jumlah konsumsi ransum apabila dibandingkan dengan P0. Konsumsi pakan pada P1 yang lebih tinggi daripada P0 disebabkan oleh faktor ternak itu sendiri terhadap pakan dan faktor lingkungan. Tabel 3. Rataan konsumsi minum puyuh. Ransum RA RB Rata-rata Perlakuan Kunyit P0 P1 P2 ................................. ml/hr ............................ 57,00 75,28 68,25 51,11 64,66 66,69 54,48a 70,73b 67,47ab Rata-rata .................................. 66,72 60,82 Keterangan : Superskrip yang sama pada baris rata-rata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa tidak ada pengaruh interaksi antara jenis pakan yang berbeda dengan pemberian kunyit pada konsumsi minum puyuh. Secara terpisah, perlakuan pemberian tepung ikan juga menunjukkan hasil analisis pemberian tepung ikan pada ransum (RA dan RB) tidak berpengaruh terhadap konsumsi minum. Pada perlakuan pemberian kunyit terdapat pengaruh nyata (P<0,05) terhada konsumsi minum. Kunyit dapat meningkatkan konsumsi minum secara nyata. Perbedaan nilai rataan pada waktu pemberian kunyit yang berbeda dapat disebabkan oleh efek kunyit yang mampu meningkatkan laju metabolisme sel tubuh, ketika metabolisme meningkat maka air yang didalamnya mengandung ion oksigen, hidrogen sekaligus pelarut zat-zat nutrien akan cenderung meningkatkan konsumsinya. Faktor lingkungan yang mungkin mempengaruhi konsumsi minum adalah temperatur. Temperatur juga mempengaruhi laju metabolisme basal tubuh. Konsumsi minum sama halnya dengan konsumsi makan, dimana puyuh akan terus minum sampai kebutuhan air terpenuhi Keberadaan air minum dalam jumlah cukup sangat dibutuhkan oleh ternak unggas agar produksi dan pertumbuhan optimum unggas dapat tercapai, terutama untuk homestasis (menjaga metabolisme basal tubuh), sehingga vital bagi pembentukkan telur dan oviposisi, serta pertumbuhan dan perkembangan unggas menjadi optimum. Oleh sebab itulah pada penelitian ini rata-rata konsumsi air minum puyuh pada penelitian ini cukup tinggi dibandingkan dengan pustaka. Rataan suhu selama penelitian menjadikan puyuh mengkonsumsi air minum dalam jumlah banyak agar dapat menjaga metabolisme basal dan homestasis tubuh. Hasil analisis statistik data pada tabel . menunjukkan bahwa tidak ada pengaruh simultan (interaksi) antara ransum yang berbeda dengan waktu pemberian kunyit pada bobot tubuh puyuh. Secara terpisah, baik perlakuan jenis ransum maupun kunyit, tidak berpengaruh terhadap rataan bobot puyuh tersebut. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 48 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 4 Rataan bobot tubuh puyuh. Perlakuan Kunyit P0 P1 P2 Rata-rata ................................. gr .............................. .................................. RA 170,00a 182,67a 181,33a 178,00a a a a RB 177,67 178,00 173,00 176,22a a a a Rata-rata 173,83 180,33 177,17 Keterangan : superskrip yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata (P>0,05). Ransum Data tersebut menunjukkan bahwa puyuh itu diberi perlakuan pemberian kunyit maupun tidak diberi dalam durasi waktu berbeda tidak menyebabkan perbedaan bobot tubuh baik yang diberi ransum tanpa tepung ikan (RA) maupun yang diberi ransum mengandung tepung ikan (RB). Adapun penyebabnya adalah pengukuran bobot badan dilakukan pada umur dewasa, sehingga puyuh yang mempunyai laju pertumbahan cepa maupun lambat telah mencapai bobot maksimal. Selain itu, kandungan energi metabolisme dan nutrien lain yang nilainya tidak terlalu jauh berbeda antara kedua jenis ransum dan sudah mencukupi kebutuhan nutrien puyuh diduga menjadi penyebab bobot badan puyuh pada semua jenis perlakuan menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata. Beberapa faktor yang mempengaruhi bobot badan antara lain total konsumsi nutrien yang diperoleh setiap hari, jenis ternak, umur, keadaan genetik, kondisi lingkungan setiap individu. Perbedaan ransum (ransum A dan ransum B) tidak menyebabkan perbedaan rata-rata bobot tubuh puyuh, karena ransum A dan B berbeda dalam kandungan protein (RA = 22,76 %, RB= 25,19%), sedangkan protein ransum tersebut berlebih dan telah mencukupi kebutuhan protein puyuh dewasa sebesar 20%. Kelebihan protein pakan tidak dapat terserap dan akan di ekskresikan keluar oleh tubuh. Djulardi (2006) menyatakan bahwa zat-zat makanan yang berasal dari pakan akan dicerna dan masuk melalui kapiler-kapiler hati, sebagian asam-asam amino dan hasil-hasil zat yang mengandung nitrogen akan dibawa ke ginjal untuk di ekskresikan, dan sebagian yang lain untuk pembentukan protein telur, bulu, dan jaringan. Sisa dari energi akan disimpan dalam jaringan kulit sehingga akan menyebabkan pertambahan bobot badan. Tabel 5.Diameter Glomerulus Ransum RA RB Rata-rata Perlakuan Kunyit P0 P1 P2 ................................. gr/hr ............................. 97,53a 100,7a 89,30a a a a 94,39 82,28 102,94 a a a 97,01 94,09 91,57 Rata-rata .................................. 95,61a a 93,20 Keterangan : superskrip yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata (P>0,05). Hasil uji lanjut duncan adalah tidak ada perbedaan signifikan pemberian kunyit, tepung ikan, maupun interaksinya Fenomena ini menunjukkan bahwa kunyit dalam dosis 54 mg/hari/ekor yang diberikan secara kronik bersifat tidak toksik terhadap jaringan pada ginjal sehingga dapat dijadikan suplemen pakan yang aman. Gambar 1. Foto-foto Perlakuan A Preparat histologi nefron puyuh dengan perbesaran 100x20 µ Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 49 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 1. Foto-foto Perlakuan B Preparat histologi nefron puyuh dengan perbesaran 100x20 µ Berurutan dari kiri ke kanan P0,P1,P2 Hasil analisis histologi dari foto-foto preparat ginjal terlihat perlakuan kunyit memacu proliferasi se-sel glomerulus. Gambar yang ditunjuka adalah glomerulus. Kunyit dapat memacu proliferasi selsel glomerulus namun tidak menyebabkan pertambahan diameter sel-sel glomerulus. Peningkatan jumlah sel glomerulus karena terjadi peningkatan konsumsi minum sehingga membutuhkan unit ekskresi yang lebih untuk menyaring darah. SIMPULAN 1. Perbedaan ransum (ransum A dan ransum B) berpengaruh nyata terhadap rataan konsumsi pakan puyuh serta , akan tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap rataan bobot tubuh dan diameter glomerulus. 2. Pada rataan konsumsi minum, periodisasi penambahan tepung kunyit berpengaruh nyata, sedangkan rataan perbedaan ransum menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata 3. Pemberian tepung ikan dan tepung kunyit pada ransum menunjukkan adanya pengaruh simultan (interaksi) terhadap rataan konsumsi pakan puyuh, sedangkan pada bobot tubuh dan diameter glomerulus tidak terdapat interaksi. 4. Berdasarkan hasil penelitian kunyit mampu mengoptimalkan metabolisme tubuh.Pemberian kunyit pada puyuh mempengaruhi konsumsi minum dan prolifreasi sel glomerulus pemberian kunyit dan tepung ikan tidak mempengaruhi konsumsi pakan dan bobiot tubuh kunyit bersifat tidak toksik sehingga dapat digunakan untuk suplemen dalam pakan puyuh.. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kepada Dra. Tyas Rini Saraswati, M.Kes selaku peneliti utama pada penelitian ini, yang telah mengizinkan menggunakan hewan percobaan dari penelitian nutrisi pangan yang beliau lakukan dalam penelitian ini serta tim peneliti yang lain yang tergabung dalam tim penelitian tersebut. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] Moelek D, Pendit BU. Penerjemah; Widjajakusumah MD,editor. Edisi 20. Jakarta: EGC. Terjemahan dari Review of Medical Phisiology. 671-675 Hartono. 1995. Histologi Veteriner Sitologi dan Jaringan Dasar. Bogor: Laboratoium Histologi, Departemen Anatomi FKH IPB. Instalasi Penelitian dan Pengkajian Teknologi Pertanian DKI Jakarta. 1996. Pakan Ayam Buras. Kartikayudha, W. Kadar Kolesterol dan lemak Kasar Daging Puyuh setelah pemberian Bahan Tambahan pakan (BTP) Tepung Kunyit dan Tepung Ikan swangi pada Rasnsum Puyuh dengan Periodisasi waktu pemberian Tepung Kunyit yang Berbeda. Fakultas Sains dan Matematika. Universitas Diponegoro. Semarang. Animal Agriculture Journal Listyowati dan Kinanti, R. 2005. Puyuh : Tata Laksana Budi Daya Secara Komersial. Penebar Swadaya, Jakarta. th McGavin M.D dan J.F. Zachary. 2007. Pathologic Basic of Veterinary Disease. 4 Ed.Philadelphia, USA : Mosby Incorporation. Meyer D.J and Harvey J.W. 2004. Veterinary Laboratory Medicine Interpretation & Diagnosis. Third edition. USA: Saunders. Muhamad, K. 2008. Skripsi.Efek Pemberian Serbuk Kunyit, Bawang Putih, dan Zink Terhadap Performa Ayam Broiler. IPB., Bogor National Research Council (NRC). 1977. Nutrient Requierements of Poultry 9th ed. National Academic Press, Washington, D.C., USA. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 50 Seminar Nasional Biologi 2013 [10] Praseno, K. 2000. Biologi Aves. Diponegoro University Press, Semarang. [11] Praseno, K. 2001. Fisiologi Hewan. Diponegoro University Press, Semarang. [12] Preetha A, B. Ajaikumar. Kunnumakkara, R.A. Newman, and B.B. Aggarwal. 2007. journal Bioavailability of Curcumin: Problems and Promises. Mol. Pharmaceutics, 2007, 4 (6), 807-818• [13] Rasyaf, M. 1990. Bahan Makanan Unggas di Indonesia. Kanisius, Yogyakarta [14] Rumsey,G.R. 1993. Fish Meal and Alternative Sources Of Protein in Fish Feeds. Update 1993. Aquaculture, 18 : 14-16 [15] Saraswati, T.R. 2006. Buletin Anatomi dan Fisiologi. Penambahan Limbah Padat Kunyit (Curcuma Domestica) pada Ransum Ayam dan Pengaruhnya terhadap Status Darah dan Hepar Ayam (Gallus sp). Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan Jurusan Biologi FMIPA Universitas Diponegoro [16] Setijanto,H. 1998. Anatomi Unggas. Bogor: Laboratorium Anatomi Bagian Anatomi Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor. [17] Susanti, D.R. 2009. Skripsi. Pengaruh Pemberian Ekstrak Etanol Temulawak (Curcuma xanthoriza Roxb) pada Gambaran Histopatologi Ginjal Ayam Petelur. Fakultas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor. [18] Smith H.A., T.C Jones, dan R.D. Hunt. 1972. Pathology 4th Ed. Lea & Febiger: Philadelpia. [19] Sturkie P. D. 1976. Avian Physiology. 3 Ed. New York : Heidelberg Berlin Press. [20] Swenson .1984. Duke’s Phisiology of Domestic Animals. Tenth edition. London: Cornel university Press. [21] Wahyu, J. 1997. Ilmu Nutrisi Unggas. UGM Press, Yogyakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 51 Seminar Nasional Biologi 2013 Asupan Tempe Koro Benguk (Mucuna pruriens L) Pada Tikus Hiperglikemi Terhadap Aktivitas Antioksidan Superoksida Dismutase dan Kandungan C Peptida Christiana Retnaningsih Program Studi Teknologi Pangan Universitas Katolik Soegijapranata Email : [email protected] ABSTRACT Hyperglycemia is associated with oxidative stress and the pathogenesis of diabetic complications. To reduce the hyperglycemia, modern treatment combined with traditional therapies through functional foods need to be considered, particularly to repair the damaged pancreas beta cells. A foodstuff that has a functionality potential is velvet beans (Mucuna pruriens L), espcially when it is in the form of a fermented product, i.e. tempe. The aim of study was to prove the effect of velvet beans tempe intake on blood glucose levels, superoxide dismutase antioxidant status and the level of C peptide This research used randomized controlled group pre test- post test design using 50 male Sprague Dawley (SD) rats aged 2-3 months. The rats were subdivided into 5 groups, 10 rats per group, by means of random allocation. Group 1 is negative control (C-), group 2 is positive control (C+), group 3 is X 1-TK10%, group 4 is X2-TK20%, group 5 is X3-TK30%. The groups of C+, X1, X2, X3 are induced by 40 mg/kg body weight stereptozotocin dose by intra peritoneal injection. The research was conducted for 30 days. The data were analyzed with Paired T Test, One-way Anova and continued by the Duncan‘s Multiple Range Test The results showed that streptozotocin injection increased the level of blood glucose and reduced the level of serum superoxide dismutase antioxidant activity and C peptide. Bioassay experiment demonstrated that velvet bean tempe diet reduced the level of blood glucose. On the other hand velvet bean tempe diet improved the level of superoxide dismutase antioxidant activity and C peptide. Key word : Velvet bean tempe, antioxidant, C peptide, hyperglicemia ABSTRAK Hiperglikemi menimbulkan stress oksidatif dan pathogenesis komplikasi diabetes. Untuk menurunkan hiperglikemi perlu dipertimbangkan kombinasi antara pengobatan modern dengan terapi tardisional melalui pangan fungsional guna mengurangi kerusakan sel beta pancreas. Bahan pangan yang memiliki potensi fungsional tersebut adalah biji koro benguk (Mucuna pruriens L) yang difermentasi menjadi bentuk tempe. Tujuan dari Penelitian ini adalah untuk membuktikan pengaruh asupan tempe koro benguk terhadap kadar glukosa darah, status antioksidan serum dan kadar C peptida pada tikus hiperglikemi. Penelitian ini menggunakan 50 ekor tikus jantan jenis Sprague Dawley umur 2-3 bulan. Tikus dibagi ke dalam 5 kelompok dengan cara random alokasi. Kelompok 1 kontrol negatif (C-), kelompok 2 kontrol positif (C+), kelompok 3 adalah X1-TK10%, kelompok 4 adalah X2-TK10%, kelompok 5 adalah X3-TK10%. Tikus kelompok C+, X1, X2, X3 diinduksi streptozotocin (STZ) dengan dosis 40 mg/kg BB secara inta peritoneal. Penelitian dilakukan selama 30 hari. Data dianalisis dengan Paired T test, One Way Anova dan dilanjutkan dengan Uji Wilayah Ganda Duncan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa STZ meningkatkan kadar glukosa darah, menurunkan aktivitas antioksidan SOD serum dan kadar C peptida. Hasil analisis in vivo pada tkus menunjukkan bahwa asupan tempe koro benguk menurunkan kadar glukosa darah, meningkatkan aktivitas antioksidan SOD serum dan kadar C peptide. Kata kunci : Tempe koro benguk, antioksidan, C peptide, hiperglikemi Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 52 Seminar Nasional Biologi 2013 1. PENDAHULUAN Diabetes mellitus ditandai dengan hiperglikemi merupakan penyakit kronis yang berkaitan dengan peningkatan stres oksidatif dan komplikasi vaskuler. Sumber stres oksidatif pada diabetes disebabkan perpindahan keseimbangan reaksi redoks karena perubahan metabolisme karbohidrat dan lipid yang akan meningkatkan pembentukan Reactive Oxygen Species (ROS) dari reaksi glikasi dan oksidasi lipid sehingga menurunkan sistem pertahanan antioksidan1,2 Spesies oksigen reaktif (ROS) berperan terhadap patogenesis berbagai inflamasi dan disfungsi sel beta (β). Hiperglikemi menyebabkan peningkatan ROS dalam mitokondria yang berakibat kerusakan deoxcyribonucleat acid (DNA). Menurunnya kadar enzim antioksidan sel menjadikan sel β rentan terhadap stres oksidatif. Pada pengidap diabetes yang glukosanya tidak terkendali, terjadi peningkatan radikal bebas dan aktivitas enzim antioksidan yang rendah sehingga perlu asupan antioksidan untuk menetralisir radikal bebas supaya dapat mengurangi kerusakan sel beta sehingga C peptide yang dihasilkan mencukupi.1,3,4 C-peptida (connecting peptide) adalah hormon peptide aktif dengan efek fisiologis yang penting. C-peptida tersebut memiliki berat molekul 3600 dan mengandung 31 asam amino. Pada biosintesa insulin C-peptida mempunyai fungsi yang penting yang menghubungkan rantai A dan B melalui ikatan disulfide. Kadar C-peptida juga menjadi indikator yang lebih dapat diandalkan dari sekresi insulin dibandingkan dengan jumlah insulin itu sendiri sehingga C peptida banyak digunakan sebagai indikator pengendalian glikemi dan fungsi sel beta. Untuk itu perlu dicari bahan pangan yang dapat mengurangi kasus penyakit DM yang memiliki keamanan tinggi dan mempunyai aktivitas antioksidan, dan bersifat hipoglikemi. Biji koro benguk mengandung senyawa fenolik. Berdasarkan hasil penelitian in vitro menunjukkan bahwa ekstrak metanol biji koro benguk (Mucuna pruriens) mempunyai aktivitas antioksidan. Kandungan total fenolik dari ekstrak metanol biji kacang koro menggunakan uji FolinCiocalteau menunjukkan 33,04 mg/g. Ekstrak metanol biji koro benguk pada konsentrasi 100 µg/mL mempunyai kemampuan memerangkap radikal bebas 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) sebesar 90,16 % sedangkan Butylated hydoxytuluene (BHT) sebesar 93,98 % dengan nilai inhibitory concentration (IC50) ekstrak metanol biji kacang koro sebesar 38,5 µg/mL sedangkan BHT sebesar 15 µg/mL. Ekstrak biji koro benguk konsentrasi 10 – 320 µg/mL memiliki kemampuan aktivitas penghambatan radikal anion superoksida yang tinggi menyamai aktivitas antioksidan quercetin. Ekstrak koro benguk dengan konsentrasi 115 µg/mL mempunyai aktivitas pemerangkapan radikal H2O2 sebesar 50 %; sedangkan pada konsentrasi 52,5 µg/mL mempunyai aktivitas pemerangkapan radikal bebas nitrit oksida (NO) sebesar 50% 5. Pada penelitian ini biji koro benguk dibuat tempe, makanan yang sudah banyak dikonsumsi oleh masyarakarat di Daerah Istimewa Yogyakarta, Kabupaten Wonogiri dan Kabupaten Sukoharjo. Tempe merupakan makanan tradisional yang dibuat melalui proses fermentasi menggunakan kapang Rhizopus oligosporus.6 Produk tempe mempunyai keunggulan yakni kandungan senyawa flavonoid, teknologi pembuatannya sederhana, harganya murah, mempunyai cita rasa yang bisa diterima oleh konsumen dan mudah dimasak. Setelah mengalami proses fermentasi, tempe memiliki nilai kecernaan yang tinggi dan bentuk antioksidan bebas, karena antioksidan tersebut sudah terlepas dari senyawa gula melalui proses hidrolisa pada ikatan -0-glikosidik 7. Senyawa antioksidan dalam tempe koro benguk berupa flavonoid kelompok fenolik, bahan yang diduga mempunyai potensi memperbaiki kerusakan sel-β pankreas. Koro benguk (M. pruriens L.) mengandung antioksidan dan melimpah di Indonesia serta belum dimanfaatkan secara optimal. Penelitian ini bertujuan membuktikan tempe koro benguk menurunkan kadar glukosa darah dan meningkatkan aktivitas antioksidan superoksida dismutase (SOD) serum serta kadar C peptida pada tikus Sprague Dawley hiperglikemi karena induksi streptozotocin.. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tempe koro benguk (Mucuna pruriens L) dari biji koro benguk yang diperoleh dari Baturetno-Wonogiri. Bahan-bahan lain untuk pakan tikus Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 53 Seminar Nasional Biologi 2013 mengacu America Institute of Nutrition / AIN 1993 8 dan dibuat secara isokalori. Bahan kimia untuk analisis kadar glukosa serum digunakan glukosa kit (Glucocard test strip II, Arkray, Japan) dan untuk induksi diabetes digunakan Streptozotocin (Nacalai tesque.Inc.Kyoto, Japan). Bahan kimia untuk analisis aktivitas antioksidan superoksida dismutase (SOD) dari bioVision Research Products-USA dan reagen untuk analisis C peptida. Hewan percobaan yang digunakan adalah tikus putih jantan jenis Sprague Dawley berumur 2 - 3 bulan dengan berat badan antara 200 - 300 g , diperoleh dari Laboratorium Penelitian dan Pengkajian Terpadu (LPPT), Univertas Gadjah Mada, Yogyakarta. Alat-alat Penelitian Alat-alat yang digunakan antara lain peralatan untuk membuat tempe koro benguk, sentrifugasi kecil (Hettich EBA III), pH meter (HM-205), kandang tikus individual beserta perlengkapannya, syringe injeksi, micro-hematocrite tube, spektrofotometer (UV-120-01, Shimadzu), ELISA. Jalannya Penelitian Persiapan komponen penyusun pakan Pembuatan tempe koro benguk, selanjutnya tempe koro benguk dipotong dengan ukuran 5 mm lalu dikeringkan dengan freeze dryer hingga kadar air 13 % db (dry base) lalu ditepungkan dan diayak (lolos 60 mesh), lalu dianalis komposisi gizi dan aktivitas antioksidannya dengan DPPH (2,2-diphenyl-1picrylhydrazyl) 9. Pembuatan pakan perlakuan meliputi : a) Pakan standar ; b)Pakan dengan substitusi tempe koro benguk (TK) 10% dari total energi; c) Pakan dengan substitusi TK 20% dari total energi; d) Pakan dengan substitusi TK 30% dari total energi. Komposisi bahan pakan standar perlakuan dibuat secara isokalori dan mengacu pada American Institut of Nutrition /AIN 1993 8. Tahapan penelitian dengan hewan percobaan Tikus Sprague Dawley (tikus SD) sejumlah 50 ekor dengan berat badan (BB) 200 – 300 g dan umur 2-3 bulan diaklitimasi untuk adaptasi. Tikus dipuasakan selama 10 jam, dengan tetap diberi minum ad libitum, selanjutnya diambil darahnya melalui vena orbitalis untuk diperiksa kadar glukosa darah. Tikus kontrol negatif / C- sebanyak 10 ekor dipisahkan dari total sampel (50 ekor) yang sebelumnya dipilih secara acak. Sebanyak 40 ekor tikus diinduksi streptozotocin secara intra peritonial dengan dosis 40 mg/kg BB. Kelompok kontrol negatif mendapatkan injeksi intra peritonial dengan aquabides. Dua minggu (14 hari) kemudian kelompok tikus yang mendapat induksi STZ diperiksa kadar glukosa darahnya dan dipilih yang memiliki kadar glukosa >= 200 mg/dl. Tikus dikelompokkan menjadi 4 kelompok secara acak (masing-masing 10 ekor) meliputi : 1 kontrol positif, dan 3 kelompok perlakuan tempe (tempe koro benguk 10% total energi, 20% total energi, dan 30% total energi), dan dianalisis kadar glukosa darah, aktivitas SOD serum dan kadar C peptida (pre test) . Tikus dipelihara selama 30 hari dan setelah itu diamati perubahan berat badan setiap minggu, kadar glukosa darah, aktivitas SOD serum dan C peptida (post test). Analisis kadar glukosa darah Pemeriksaan kadar glukosa darah dilakukan melalui vena orbitalis tikus. Tetesan darah yang keluar pertama kali dibuang, tetesan darah berikutnya dihisap Glucocard test strip II , selanjutnya diperiksa dengan alat pemeriksaan glukosa darah Super Glucocard II test meter yang hasilnya dapat dibaca pada layar. Analisis aktivitas antioksidan Superoxide Dismutase (SOD) Prinsip penentuan aktivitas antioksidan SOD yaitu mengetahui kemampuan SOD mengkatalisasis anion superoksida ( O2*) ke dalam molekular peroksida hidrogen dan oksigen. Aktivitas SOD diukur berdasarkan laju autooksidasi keberadaan dan ketiadaan sampel mengekspresikan Mc Cord Fridovich ―sitokrom c‖ unit. Kemudian dibaca dengan ELISA pada panjang gelombang 450 nm. Menghitung aktivitas SOD (% laju penghambatan) menggunakan persamaan sbb: Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 54 Seminar Nasional Biologi 2013 Aktivitas SOD (% laju penghambatan) = (Ablank 1– Ablank3) – (Asample – Ablank2) X 100 (Ablank1 – Ablank3) Analisis kadar C peptida serum menggunakan ELISA pada panjang gelombang 450 nm. Analisis data Data yang diperoleh diedit, ditabulasi dan dilakukan uji normalitas data untuk melihat sebaran distribusi data. Dalam penelitian ini data pre test dan post test pada variabel aktivitas SOD dan C peptida dianalisis menggunakan Dependent paired T test. Untuk mengetahui delta pre test dan post test pada perlakuan dianalisis dengan Anova satu arah dan dilanjutkan dengan uji wilayah ganda Duncan. Analisis data menggunakan perangkat lunak SPSS (Statistical Package for the Social Sciene) 13 for Windows. 10 3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Komposisi kimia tempe koro benguk Biji koro benguk difermentasi menjadi tempe dan dihasilkan komposisi gizi seperti terlihat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia dari biji koro dan tempe koro benguk (Mucuna pruriens L) dalam 100 g bahan (db) Kompoisi kimia Air Abu Serat Protein Lemak Karbohidrat Bahan/Sampel Biji koro (%) 11,27 3,48 2,51 31,49 6,45 44,80 Tempe koro (%) 12,71 3,02 0,13 33,03 2,40 48,54 Tempe koro benguk yang menjadi salah satu komponen pakan memiliki kandungan protein sedikit lebih tinggi dibanding biji karena aktivitas enzim protease dari kapang selama fermentesi.11 Tempe koro benguk dengan kandungan gizi yang baik dan seimbang dapat menjadi pilihan pangan terkait dengan pengembangan pangan lokal untuk mendampingi tempe kedelai (karena sebagian besar kedelai diperoleh dari impor). B. Antioksidan tempe koro benguk Pengolahan dengan fermentasi ternyata meningkatkan aktivitas antioksidan. Hal itu akan meningkatkan nilai fungsional tempe koro benguk. Hasil analisis aktivitas antioksidan pada biji koro benguk adalah 87,23 ± 0,68 % dan tempe koro benguk adalah 95,59 ± 0,82% Antioksidan dalam pengertian kimia adalah senyawa pemberi elektron (electron donor), dalam arti biologis antioksidan adalah semua senyawa yang dapat meredam radikal bebas dan reactive oxygen species (ROS) yang bersifat oksidan termasuk protein pengikat logam. Enzim-enzim yang dapat memusnahkan radikal bebas adalah superoksida dismutase (SOD), glutation peroksidase (GPx), dan katalase. Antioksidan sering diistilahkan sebagai peredam dan pemerangkap (scavenger) radikal bebas yaitu molekul yang dapat bereaksi dengan radikal bebas dan berfungsi menetralkan radikal bebas Tempe mengandung antioksidan yaitu senyawa yang mampu menangkal radikal bebas. Radikal bebas adalah atom atau molekul yang memiliki elektron yang tidak berpasangan dan bersifat dapat menarik elektron dari senyawa lain sehingga terbentuk radikal bebas yang baru. Radikal bebas yang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 55 Seminar Nasional Biologi 2013 sangat reaktif bersifat tidak stabil, sehingga berumur sangat pendek dan sulit dideteksi. Contoh senyawa reaktif misalnya gugus hidroksil (-OH), radikal peroksil (OOH), ion superoksida (O2.), Hidrogen peroksida (H2O2), dan lain-lain. Keberadaan radikal bebas dalam tubuh dapat menyebabkan terjadinya penyakit degeneratif, misalnya jantung, diabetes, ateroskelorosis, kanker dan sebagainya. Bahkan radikal bebas ini dapat merusak selaput sel dan asam dioksi ribonukleat (DNA)2,12. Senyawa aktif yang bersifat antioksidan yang ada di dalam tempe ini terdapat dalam bentuk isoflavon. Senyawa tersebut masuk dalam kelompok flavonoid, senyawa polifenolik yang umumnya terdapat di dalam buah-buahan, sayur-sayuran, dan biji-bijian.13,14,15 Proses fermentasi membentuk tempe, terjadi biotransformasi isoflavon glikosida menjadi isoflavon aglikon, yaitu senyawa antioksidan tersebut sudah terlepas dari senyawa gula melalui proses hidrolisa pada ikatan –o-glikosidik. Hal ini akan meningkatkan aktivitas antioksidan pada tempe. Pada proses fermentasi tersebut juga terbentuk antioksidan faktor II (6,7,4-trihidroksi isoflavon) yang mempunyai sifat antioksidan paling kuat dibandingkan dengan isoflavon dalam biji. Pada proses fermentasi tempe mulai jam ke 24 terjadi pembentukan SOD hingga jam ke 60 dan selanjutnya pembentukan SOD mengalami penurunan. Dengan demikian tempe koro benguk memiliki potensi sebagai antioksidan yang tinggi 16,7,11 C. Kadar glukosa darah tikus Kadar glukosa darah adalah salah satu parameter kondisi diabetes. Tikus yang mendapatkan induksi streptoztocin (STZ) menunjukkan peningkatan kadar glukosa Streptozotocin merupakan turunan nitrosourea diisolasi dari kapang Streptomyces griseus, secara selektif toksik terhadap sel beta pankreas tidak menyebabkan kerusakan pada sel endokrin lain maupun pada parenkim eksokrin 17, 18 Uji coba in vitro, menunjukkan bahwa induksi streptozotocin menyebabkan konsumsi O 2 meningkat dan menghasilkan radikal H 2O2. Hal tersebut berlanjut pada kerusakan sel beta pankreas sehingga produksi dan aksi insulin menurun. Kondisi ini menimbulkan gangguan pada metabolisme karbohidrat, lemak dan protein dan bermanifestasi pada peningkatan kadar gula darah. Tempe koro benguk memiliki kandungan antioksidan yang dapat mengurangi kerusakan sel beta pankreas pada tikus hiperglikemi, hal itu terlihat pada kelompok X1, X2, dan X3 yang mengalami penurunan kadar glukosa darah pada akhir penelitian (Gambar 1) Gambar 1. Kadar glukosa darah tikus (mg/dl) dari kondisi sebelum perlakuan hingga sesudah perlakuan Hiperglikemi adalah inisiator utama untuk berbagai komplikasi mikrovaskular pada penyakit diabetes seperti retinopati, neuropati dan nephropati.19 Kadar glukosa yang tinggi akan meningkatkan stress oksidatif melalui proses enzimatis maupun non enzimatis. Pada proses enzimatis terjadi perubahan fungsi protein misalnya NADPH oksidase sehingga mengganggu dan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 56 Seminar Nasional Biologi 2013 merusak fungsi sel serta menimbulkan reactive oxygen intermediates yang dapat mengoksidasi LDL (low density lipoprotein). Sedangkan proses non enzimatis akan mengubah ekspresi gen (growth factor dan cytokine) serta mengganggu pertahanan antioksidan (meningkatkan stres oksidatif) yang berujung pada kerusakan fungsi sel beta pankreas. Perlakuan pakan dengan tempe koro benguk (X1-TK10%; X2-TK-20% dan X3-TK30%) menurunkan kadar glukosa darah masing-masing adalah 44,7% (dari 425,5 ± 79,6 menjadi 235,3 ± 21,0 mg/dl); 46,1% (dari 449,6 ± 82,6 menjadi 242,3 ± 35,1 mg/dl); dan 43,9%. (dari 469,0 ± 63,1 menjadi 262,7 ± 20,1 mg/dl) Penurunan kadar glukosa darah tersebut dikarenakan kandungan senyawa antioksidan yang ada di dalam tempe koro benguk. Penelitian in vitro menunjukkan bahwa genistein yang terdapat pada isoflavon mampu meningkatkan sekresi insulin pada MIN6 (mouse-derived) line sel beta pankreas dari mencit yang dikulturkan hingga konsentrasi 100µmol/L. Mineral yang ada dalam tempe koro benguk seperti Na, K, Ca, Zn, MG, Fe, P, Cu Mn dan Cr membantu mekanisme pelepasan insulin sehingga menurunkan kadar glukosa.20 Selain itu sifat hipoglikemi tersebut juga karena adanya senyawa D-chiro-inositol di dalam Mucuna pruriens L.21 D.Antioksidan Superoksida Dismutase (SOD) Spesies oksigen reaktif (ROS) yang ada di dalam sel tubuh terjadi karena jumlah radikal bebas jauh lebih banyak dibandingkan dengan antioksidan. Bentuk radikal yang termasuk dalam kelompok ROS ini seperti radikal hidroksil, anion superoksida, hydrogen peroksida, peroksida lipid, dll. Senyawa radikal tersebut dapat bereaksi dengan membran lipid, asam nukleat, protein dan enzim yang berakibat pada kerusakan sel dan sering disebut sebagai stress oksidatif 2,1,3. Hiperglikemi banyak menghasilkan ROS dan kondisi ini akan menimbulkan disfungsi sel beta pankreas. Selanjutnya pada sel beta pankreas yang terganggu fungsinya akan mengalami penurunan kadar enzim-enzim antioksidan seperti superoksida dismutase (SOD), gluthation peroksidase (GPx) dan catalase (CAT) sehingga rawan terhadap stres oksidatif. Enzim SOD memiliki kemampuan mendegradasi anion superoksida radikal menjadi oksigen dan hidrogen peroksida. Kemudian perannya dilanjutkan oleh enzim GPx dan catalase hingga dihasilkan air dan oksigen. Superoksida dismutase termasuk enzim primer di dalam tubuh karena mampu melindungi sel-sel dalam tubuh akibat serangan radikal bebas. 23 Enzim SOD tersebut akan bekerja sempurna dengan adanya mineral-mineral seperti tembaga (Cu), seng (Zn) dan mangan (Mn) yang banyak terdapat pada kacang-kacangan dan olahannya. Pada Tabel 2 terlihat bahwa aktivitas enzim SOD pada tikus yang mendapat pakan tempe koro benguk meningkat bermakna antara pre test dan post test Tabel 2. Rerata aktivitas antioksidan SOD serum tikus dan perubahannya antara sebelum dan sesudah perlakuan Kelompok tikus CC+ X1 X2 X3 Rerata aktivitas antioksidan SOD (%) Pre test*) Post test **) Delta 93,9 ± 2,0 94,8 ± 3,0 0,1 ± 2,3b a b 89,3 ± 5,5 82,3 ± 2,7 -7,1 ± 7,3a a b 90,8 ± 4,7 97,8 ± 0,9 6,9 ± 4,2c a b 85,5 ± 6,8 96,4 ± 1,8 10,9 ± 5,5c a b 88,1 ± 3,7 95,5 ± 4,6 7,4 ± 2,5c Keterangan : a) Pre test adalah kondisi awal hiperglikemi setelah tikus mendapatkan induksi streptozotocin b) Post test adalah kondisi akhir penelitian setelah tikus mendapatkan pakan perlakuan selama 30 hari (dari kondisi awal hiperglikemi) *) Untuk masing-masing kelompok tikus (baris) superscript huruf kecil yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata antara sebelum (pre test) dan sesudah perlakuan (post test) , berdasarkan uji Paired T test (p < 0,05) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 57 Seminar Nasional Biologi 2013 *) Superscript huruf besar pada kolom post test menunjukkan berbeda nyata antar perlakuan berdasarkan Uji Wilayah Ganda Duncan (p<0,05) c) Kelompok C- (kontrol negatif//normal); Kelompok C+ (Kontrol positif/ induksi STZ dan pakan standar); Kelompok X1 (induksi STZ dan TK 10%); Kelompok X2 (induksi STZ dan tk 20%); Kelompok X3 (induksi STZ dan pakan TK 30%) Pada kelompok tikus yang mendapatkan induksi STZ (pre test ) secara umum menurun aktivitas antioksidan SOD nya. Hal tersebut karena STZ membuat produksi superoksida (oksigen radikal) dalam mitokondria meningkat, selanjutnya mengaktivasi protein kinase C (PKC) dan pembentukan advanced glycosilated end- products (AGEs) yang mana keduanya akan mengganggu fungsi sel beta23. Pakan tempe koro benguk mengandung antioksidan flavonoid dengan aktivitas tinggi. Dengan ada enzim-enzim di dalam usus dan juga mikroorganisme di dalam kolon, flavonoid tersebut dapat meningkatkan aktivitas antioksidan SOD pada tikus perlakuan X1, X2 dan X3 sehingga dapat mengurangi kerusakan sel beta.20 Proses fermentasi pada pembuatan tempe mulai dari jam ke 24 hingga 60 jam terbentuk SOD yang sebelumnya tidak terdapat dalam biji koro benguk 11. Data pre klinik menunjukkan bahwa tingkat aktivitas antioksidan serum pada ke tiga perlakuan tersebut meningkat bermakna dibanding kontrol positif dan peningkatan terbesar pada perlakuan X2. Berkaitan dengan peningkatan aktivitas antioksidan serum pada perlakuan X1, X2 dan X3 sejalan dengan penurunan kadar glukosa darah, dan penurunan terbesar pada perlakuan X 2 dengan tingkat penurunan sebesar 46,1%. Mekanisme yang berkaitan dengan hal tersebut karena antioksidan dapat meningkatkan massa sel beta sehingga dapat menyimpan insulin lebih banyak untuk selanjutnya disekresikan yang berdampak pada penurunan kadar glukosa darah 1 Kadar C peptida Kelompok tikus yang mendapat pakan tempe koro benguk (kelompok III, IV dan V) mengalami peningkatan kadar C-peptida seperti yang terlihat pada Tabel 3, dan peningkatan tersebut bermakna dibandingkan dengan kelompok kontrol positif, terlihat dari nilai deltanya (selisih antara nilai pre test dan post test). Tikus kelompok II (kontrol positif) yang mendapat perlakuan induksi STZ dan tidak mendapatkan asupan pakan tempe koro benguk menunjukkan hasil yang tidak bermakna antara sebelum dan sesudah perlakuan, serta kadar C peptidanya menurun (dari 902,5 ± 10,9 pg/ml menjadi 889,3 ± 13,6 pg/ml). Tabel 3. Kandungan C-peptide serum tikus pada kondisi sebelum dan sesudah perlakuan Kelompok tikusc) Rerata kandungan C-peptida (pg/ml) Delta (pg/ml) I (C-) II (C+) III (STZ-TK10%) IV (STZ-TK20%) V (STZ-TK30%) Pre testa) 907,3 ± 4,1a 902,5 ± 0,9 876,2 ± 8,8a 897,0 ± 9,4a 895,3 ± 16,7a 10,3 ± 11,9b -13,2 ± 22,7a 44,3 ± 8,3 c 19,3 ± 16,5b 8,6 ± 7,9b Post test b) 917,7± 13,9b 889,3 ± 13,6 920,5 ± 15,7b 916,3 ± 10,5b 903,9 ± 11,5b Keterangan : a) Pre test adalah kondisi awal hiperglikemi setelah tikus mendapatkan induksi STZ b) Post test adalah kondisi akhir penelitian setelah tikus mendapatkan pakan perlakuan selama 30 hari (dari kondisi awal hiperglikemi) *)Untuk masing-masing kelompok tikus (baris) superscript yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata antara sebelum (pre test) dan sesudah perlakuan (post test) , berdasarkan (p < 0,05) Paired T test c) Kelompok I (kontrol negatif//C-); Kelompok II (Kontrol positif/ C+); Kelompok III (STZ-TK 10%); Kelompok IV (STZ-TK 20%); Kelompok V (STZ-TK 30%) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 58 Seminar Nasional Biologi 2013 C-peptida, awalnya hanya diduga sebagai by product pada produksi insulin, namun penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa C-peptida mempunyai aktivitas biologi yang penting khususnya berkaitan dengan penyakit diabetes. Kadar C-peptida yang rendah umumnya terjadi pada penderita diabetes, sehingga pengukuran C-peptida juga digunakan untuk mengklasifikasikan jenis diabetes mellitus dan sebagai marker fungsi sel beta pankreas.24 Peningkatan kadar C peptida melalui pemberian tempe koro benguk dengan dosis 10%, 20% dan 30% pada tikus SD yang diinduksi STZ ada kemungkinan disebabkan oleh pengaruh antioksidan yang ada pada tempe yang dapat mengurangi produksi ROS yang ditimbulkan oleh STZ. Antioksidan flavonoid kelompok polifenolik memiliki aktivitas antioksidan kuat yang dapat mencegah interleukin 1β (IL-1β) dan interferon gamma (IFNγ) yang bisa menyebabkan disfungsi sel beta. 26 Di dalam tempe koro benguk terkandung antioksidan isoflavon (kelompok flavonoid) dalam bentuk daidzin dan genistein yang memiliki aktivitas antioksidatif sehingga bisa mengurangi disfungsi pada sel beta pankreas tikus.25 Kondisi yang lebih baik dari sel beta pankreas tersebut akan tercermin pada kadar C peptida yang meningkat, dan menurunnya kadar glukosa darah. SIMPULAN Tempe koro benguk memiliki kandungan gizi yang baik dan seimbang dengan kadar protein dan karbohidrat yang tinggi dan kadar lemak yang rendah. Aktivitas antioksidan pada tempe koro benguk lebih tinggi dibandingkan biji koro benguk. Pada tikus yang mendapat asupan tempe koro benguk (X1-TK10%), (X2-TK20%), (X5-TK30%) mengalami penurunan kadar glukosa darah dan peningkatan aktivitas antioksidan SOD serum serta kadar C peptide secara bermakna dibandingkan kelompok kontrol positif (C+). UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih atas dana yang diberikan oleh Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada masyarakat, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DP2M Ditjen Dikti) Kementerian Pendidikan Nasional Tahun Anggaran 2011 melalui DIPA Undip Nomor : 0596/023-042-16/13/2011, sehingga penelitian dapat dilaksanakan. DAFTAR PUSTAKA [1]. Kaneto,H., Kajimoto,Y., Migawa,J., Matsuoka, T., Fujitani,Y., Umayahara,Y., Hanafusa,T., Matsuzawa,Y., Yamasaki,Y. dan Hori,M. (1999). Beneficial effects of antioxidants in diabetes: Possible protection of pancreatic beta cells against glucose toxicity. Diabetes 48: 2398-2406. [2]. Percival, M. (1998) Antioxidants. Clinical Nutrition Insights: 1-4. [3]. Brownlee, M. (2003). A radical explanation for glucose-induced beta cell dysfunction. The Journal of Clinical Investigations 112:1788-1790 [4]. Brownlee, M. 2005. Banting Lecture:The Pathobiology of Diabetic Complications A unifying Mechanism.(2005). Diabetes. 54:1615-1625 [5]. Rajeshwar, Y., Kumar, G.P.S., Gupta, M. U. K. dan Mazumber. (2005). Studies on In Vitro Antioxidant Activities of Methanol Extract of Mucuna pruriens (Fabaceae) Seeds. European Bulletin of Drug Research. Vol 13, No 1, 2005. [6]. Kasmidjo (1994.) Tempe, Mikrobiologi dan Biokimia Pengolahan serta Pemanfaatannya, hal 45-56. PAU Pangan dan Gizi Universitas Gadjah mada, Yogyakarta. [7]. Handajani,S. (2001). Indogenous mucuna tempe as functional food. Asia Pacific J Clin Nutr 10(3): 222-225 [8]. Reeves, P.G., Nielsen, F. H. dan Fahey, G.C.(1993). AIN-93 Purified Diets for Laboratory Rodents : Final Report of the American Institute of Nutrition Ad. Hoc Writing Committee on the Reformulation of the AIN-76A Rodent Diet. J. Nutr. 123: 1939-1951. [9]. Pokorny, J., Yanishlieva,N dan Gordon, M. (2001). Antioxidants in Food.hal 71-84. CRC Press.Washington,DC. [10]. Weiss, N dan Hassett, M. (1982). Introductory Statistic, hal. 406-31. Addison-Wesley Publishing company. [11]. Astuti, M., Meliala, A., Dalais, F.S. dan Wahlqvist,M.L. (2000). Tempe, a nutritious and healthy food from Indonesia. Asia Pacific J.Clin Nutr 9 (4): 322-325 [12]. Agbafor,K.N. dan Nwachukwu N. (2011). Phytochemical Analysis and Antioxidant Property of Leaf Extracts of Vitexdoniana and Mucuna pruriens. Research Article. Biochemistry Research International. Vol.2011 [13]. Shahidi, F.(1999). Natural Antioxidants. Chemistry, Health Effect, and Applications, hal 235-73. AOCS Press. Champaign, Illinois. [14]. Bors, W. C., Michel, K. dan Stettmaier. (2001). Flavonoids and Other Polyphenols. Packer, L.Ed. Academic Press. San Diego. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 59 Seminar Nasional Biologi 2013 [15]. Miller, A. L. (2002). Antioxidant Flavonoid Structure Function and Clinical Usage. http :// www. Thorne. Com/alt medrev/fulltext/flavonoids 1-2 html. Diunduh tanggal 18 Maret 2011. [16]. Purwoko, T. (2004), Kandungan Isoflavon Aglikon pada Tempe Hasil Fermentasi Rhizopus mikrosporus var. oligosporus: pengaruh perendaman Biosmart, vol 6 no.2.Okt.2004, UNS, Surakarta. [17]. Szaleczky, E, Perchl, Y., Feher, J dan Somogyi, A. (1999). Alterations in enzymatic antioxidant defence in diabetes mellitus-a rational approach. Postgrad Med J 75:13-17 [18]. Lenzen, S. (2008). The mechanisms of alloxan-and streptozotocin-induced diabetes. Diabetologia 51:216-22. [19]. Matthew JS: Molecular Understanding of Hyperglycemia’s Adverse Effects for Diabetic Complications. JAMA Vol 288.No.20; 2002: 2579-88. [20]. Pinent M, Castell A, Baiges I, Montagut G, Arola L, Ardevol A: Bioctive of Flavonoids on Insulin-Secreting Cells. Comprehensive Review in Food Science and Food Safety Vol.7; 2008: 299-308 [21]. Donati, D., lampariella, L.R., Pagani, R., Guerranti, R., Cinci, G dan Marinello, E. (2005). Antidiabetic oligocylitols in seeds of Mucuna pruriens. Phytother Res.19 (12):1057-1060 [22]. Poitout,V dan Robertson, R. P. (2008). Glucotoxicity: Fuel excess and beta cell dysfunction. Endocrine Reviews 29(3):351-366. [23]. Tricia A.Bal: C-peptide : Roles in diabetes, insulinoma and hypoglycemia. Perspective-Winter/Spring 2009www.siemens.com/diagnostics. [24]. Chowta MN, Adhikari PM, Chowta NK, Shenoy AK, D’Souza S: Serum C peptide level and renal function in diabetes mellitus. Indian J Nephrol 20; 2010: 25-8 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 60 Seminar Nasional Biologi 2013 Jenis-Jenis Lobster Di Perairan Pangandaran Kabupaten Ciamis, Jawa Barat Eddy Soekendarsi Jurusan Biologi, FMIPA Universitas Hasanuddin Email : [email protected] ABSTRACT Observation on lobsters in Pangandaran Water, Ciamis Regency, West Jawa had been conducted in some spots, yield: Batu Karas, Karang Jaladri, West Pananjung, East Pananjung, and Krapyak. Generally along coast of Cipatujah and Pangandaran are sandy beach and place of tourist area. The observation methodology is by cruissing in local fish landing market. The result of the observation was four lobster identified, that was: Spiny lobsters (Panulirus versicolor), Blue green lobsters (Panulirus Homarus), Zebra Legs lobsters (Panulirus ornatus, dan White spotted red lobsters (Panulirus cygnus). Key words: lobsters, Pangandaran, cruise method ABSTRAK Penelitian tentang jenis-jenis Lobster di Perairan Pangandaran, Kabupaten Ciamis, Jawa Barat dilakukan di beberapa titik pengamatan, yaitu: Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Umumnya pantai berpasir ini dijadikan sebagai objek wisata pantai seperti di Cipatujah dan Pangandaran. Metodologi penelitian yang digunakan, adalah: metode jelajah (cruise method) dengan mendatangi tempat pendaratan ikan (PPI) setempat. Hasil penelitian didapatkan 4 jenis lobster, yaitu: Lobster Bambu (Panulirus versicolor), Lobster Batu (Panulirus Homarus), Lobster Mutiara (Panulirus ornatus, dan Lobster Pasir (Panulirus cygnus). Kata kunci: lobster, Pangandaran, cruise method 1. PENDAHULUAN Sumber daya perikanan laut Indonesia yang berada di wilayah tropis memiliki keanekaragaman hayati laut (biodiversity) tertinggi di dunia. Wilayah perairan pantai dengan keanekaragaman ekosistem dan variabilitas organisme lautnya merupakan sumber daya perikanan yang penting bagi kehidupan sosial dan ekonomi masyarakat Indonesia. Keanekaragaman hayati laut tersebut diantaranya adalah jenis-jenis ikan karang konsumsi (kakap, kerapu, baronang, kuwe), ikan karang hias, spiny lobster (udang karang), rajungan (blue swimming crab), kepiting bakau (mud crab), ikan layur dan berbagai jenis ikan pelagis lainnya yang bermigrasi ke perairan pantai (Ditjenkan, 2007). Lobster merupakan komoditas perikanan unggulan yang memiliki nilai ekonomis yang tinggi dalam perdagangan produk perikanan tingkat lokal maupun internasional. Kondisi lobster yang memberikan nilai jual tinggi adalah lobster dalam keadaan hidup dan lengkap bagian-bagian tubuhnya, yaitu belum ada bagian dari tubuhnya yang putus atau hilang. Perikanan lobster di setiap wilayah perairan pantai di Indonesia dengan habitat yang sesuai merupakan salah satu kegiatan industri perikanan tangkap yang berbasis masyarakat yang memiliki keunggulan komperatif karena potensi sumber daya lokal yang cukup besar, permintaan pasar dan harga yang tinggi. Ada beberapa jenis lobster yang hidup di dunia. Secara garis besar, lobster dibedakan berdasarkan habitat aslinya, yaitu laut dan darat. Lobster adalah invertebrata dengan pelindung luar yang keras. Seperti kebanyakan arthropoda, lobster harus melewati beberapa fase pergantian kulit untuk tumbuh. Pada saat itulah mereka amat rentan. Selama proses molting, beberapa spesies berubah warna. Lobster memiliki 10 kaki, tiga pasang depan dimana yang pertama lebih besar dari yang lain. Kepala lobster terdapat antena, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 61 Seminar Nasional Biologi 2013 mandibula sebagai pencabik makanan, maxilla sebagai indera perasa makanan. Karena lobster hidup dalam lingkungan keruh di dasar laut, kebanyakan menggunakan antena mereka sebagai sensor. Mata lobster memiliki struktur reflektif di atas retina cembung. Lobster, seperti siput dan laba-laba, memiliki darah biru karena adanya haemocyanin yang mengandung tembaga. Lobster memiliki suatu hepatopankreas hijau, yang disebut tomalley oleh para koki, yang berfungsi sebagai hati hewan dan pankreas (Chan, 2000). Berdasarkan nilai ekonomis yang cukup tinggi, maka dilakukan penelitian tentang jenis-jenis lobster yang terdapat diperairan Pangandaran, Kabupaten Ciamis, Jawa Barat. 2. BAHAN DAN METODE Penelitian dilakukan di perairan Pangandaran yang mempunyai potensi hasil tangkapan dan di daratkan di tempat pendaratan ikan di Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Identifikasi species lobster dilakukan secara visual dengan melihat corak warna yang terdapat pada bagian segmen tubuh berdasarkan buku identifikasi Chan (2000). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian yang dilakukan di tempat pendaratan ikan di Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur dan Krapyak di perairan Pangandaran Kabupaten Ciamis Jawa Barat, di dapatkan empat jenis Lobster yang biasa ditangkap oleh nelayan, yaitu: Lobster Bambu (Panulirus versicolor), Lobster Batu (Panulirus Homarus), Lobster Mutiara (Panulirus ornatus, dan Lobster Pasir (Panulirus cygnus). Penelaahan lebih lanjut tentang lobster yang di dapat, yaitu: Lobster Bambu Famili Genus Nama Latin Nama Lokal Nama Internasional : Palinuridae : Panulirus. : Panulirus versicolor : Lobster Bambu, Udang Barong, Udang Karang : Spiny lobsters Deskripsi: Kerangka kepala dan bagian perut berwarna hijau, karapas berbintik hitam. Antena memilki dua pasang sungut yang satu di belakang yang lain tanpa duri-duri tajam. Ukuran panjang total maksimum 40 cm dan rata-rata tidak lebih dari 30 cm. Daerah sebaran: Pantai timur Afrika, Mauritius, selatan Jepang, India, Sri Lanka, Malaysia dan sebelah utara Australia. Daerah sebaran penelitian: Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Udang Batu Famili Genus Nama Latin Nama Lokal Nama Internasional : Palinuridae : Panulirus : Panulirus homarus : Lobster Batu, Udang Pantung, Udang Bireng : Light/blue green, spooted/bloched legs SL. Deskripsi: Kerangka kepala berwarna hijau kehitam-hitaman. Ukuran panjang tubuh maksimum 31 cm, panjang karapas 12 cm. Rata-rata panjang tubuh 20-25 cm. Daerah Sebaran: Indo-Pasifik bagian barat, Afrika timur sampai Jepang, Indonesia, Australia, New Caledonia, dan mungkin di Kepulauan Marquesas. Daerah sebaran penelitian: Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 62 Seminar Nasional Biologi 2013 Lobster Mutiara Famili Genus Nama Latin Nama Lokal Nama Internasional : Palinuridae : Panulirus : Panulirus ornatus : Lobster Mutiara, Udang Karang, Udang Ketangan, Udang Cemara : Green, fine pale spotted, zebra legs SL. Deskripsi: Hampir seluruh tubuh dipenuhi kerangka kulit yang keras dan berzat kapur. Bagian kerangka kepala sangat tebal dan ditutupi oleh duri-duri besar dan kecil. Ujung kepala di atas mata terdapat 2 tonjolan yang keras. Diantara 2 tojolan itu merupakan lengkungan yang berduri. Terdapat dua pasang sungut dan sungut kedua keras, kaku serta panjang. Kakinya ada 6 pasang. Ekornya seperti kipas warna merah coklat atau ungu kecoklatan. Di badan terdapat garis melintang putih. Ukuran panjang dapat mencapai 50 cm tetapi biasanya 30-40 cm Daerah Sebaran: Di laut yang berkarang dan perairan pantai. Daerah sebaran penelitian: Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Lobster Pasir Famili : Palinuridae Genus : Panulirus Nama Latin : Panulirus cygnus Nama Lokal : Lobster Pasir, Udang Bago, Udang bunga, Raja udang Nama Internasional : White spotted red/brown SL. Deskripsi: Tubuh berwarna coklat, pada bagian pleura (ruas tubuh) terdapat bintik putih memanjang sampai pangkal ekor (uropod). Uropod berwarna merah kecoklatan. Pada bagian kerangka kepala terdapat bintik hitam dengan dasar coklat. Ukuran panjang badan maksimum 30 cm, panjang rata-rata 20-25 cm. Panjang karapas maksimum 12 cm, panjang rata-rata karapas 8-10 cm. Betina terkecil memiliki panjanng total 14 cm. Daerah Sebaran: Di laut yang berkarang dan perairan pantai. Daerah sebaran penelitian: Batu Karas, Karang Jaladri, Pananjung Barat, Pananjung Timur, dan Krapyak. Habitat Habitat spesies P. albiflagellum perairan pantai yang dangkal sampai dengan kedalaman 20 meter. Spesies P. penicillatus hidup di perairan pantai yang dangkal, dengan kedalaman antara 1-4 meter, maksimum 16 meter, di tebing-teping karang atau bebatuan, air jernih dan tidak dipengaruhi air sungai. Spesies ini bersifat nokturnal dan tidak berkelompok. Habitat udang barong pada umumnya adalah di perairan pantai yang banyak terdapat bebatuan / terumbu karang. Terumbu karang disamping sebagai barrier (pelindung) dari ombak, juga tempat bersembunyi dari predator serta berfungsi pula sebagai daerah ruayah. Panullirus hummarus hidup pada perairan pantai yang jernih pada bebatuan dan karang berpasir. Lobster bersifat nokturnal (aktif malam hari) dan suka bergerombol. Musim penangkapan terjadi pada musim hujan, pada hari bulan gelap, terutama setelah bulan purnama. Jangka hidung spesies ini sekitar 8-10 tahun (Chan, 1998). Musim Penangkapan Lobster Berdasarkan data tangkapan yang dikumpulkan dari tiga TPI di Kabupaten Kebumen sejak tahun 1997 sampai dengan 2007 menunjukkan bahwa musim penangkapan lobster terutama terjadi pada bulan November sampai dengan Februari, dengan puncak musim terjadi pada bulan Desember. Pada bulan – bulan tersebut merupakan musim penghujan, dan angin berhembus dari arah barat laut. Pada saat itu, kondisi perairan pantai utara akan sangat bergelombang, sedangkan perairan pantai selatan relatif lebih tenang. Oleh karenanya nelayan Kebumen tetap aktif melakukan penangkapan lobster di perairan pantai (Saputro, 2009). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 63 Seminar Nasional Biologi 2013 Manfaat Laut memiliki sumber daya yang sangat bernilai. Ada beberapa manfaat lain dari mengkonsumsi lobster. Makanan hasil laut mengandung vitamin-B dan vitamin-D. Sebenarnya, hampir semua makanan hasil laut adalah suatu sumber yang penting dari vitamin B12, dan lobster adalah sumber paling penting yang alami vitamin-D di dalam diet orang-orang Kanada. Banyak jenis dari makanan hasil laut juga mengandung vitamin-vitamin A dan E (Yanto, 2012). Makanan hasil laut juga mengandung banyak mineral, termasuk seng, magnesium, kalium, tembaga, selenium, dan yodium. Zat ini banyak terdapat pada lobster, remis, dan kepiting, sebagai contoh juga adalah suatu sumber alami dari kalsium. Kebanyakan jenis dari makanan hasil laut, termasuk lobster, bersifat rendah akan lemak jenuh dan satu sumber protein yang sempurna. Kadar kolesterol lobster adalah suatu pilihan yang sehat. Lobster yang direbus atau dikukus mengandung hanya 72 mg per 100 gr dibandingkan dengan 75 mg untuk daging dada ayam yang tanpa kulit dan 200 mg dalam sebutir telur besar. Pada 100 gr lobster diperoleh 98 kalori dibanding dengan 147 kalori pada daging dada ayam tanpa kulit. Sekain itu pada 100 gr lobster mengandung 72 persen lebih sedikit lemak dibanding daging dada ayam (Yanto, 2012). SIMPULAN Di perairan Pangandaran, ditemukan empat jenis lobster, yaitu: Lobster Bambu (Panulirus versicolor), Lobster Batu (Panulirus Homarus), Lobster Mutiara (Panulirus ornatus, dan Lobster Pasir (Panulirus cygnus). UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucakan terima kasih kepada BPLHD Provinsi Jawa Barat yang telah berkenan memberikan kepercayaan dan dana untuk melakukan penelitian tentang jenis-jenis udang lobster yang mempunyai nilai ekonomi cukup tinggi di pasaran dalam negeri maupun luar negeri. Penelitian ini dilaksanakan sebagai salah satu program Pengenalan Potensi Sumber Daya Perikanan Provinsi Jawa Barat. DAFTAR PUSTAKA [1]. Chan, T.Y. 1998. Shrimps and Prawns dalam : Carpenter KE, VH Niem. eds. The Living Marine Resources of the Western Central Pacific. Vol. 2. Cephalopods, Crustaceans, Holothurians and Sharks. Food and Agriculture Organization of the United Nations Rome. [2]. Chan, T.Y. 2000. Lobster. In the Living Marine Resources of the Western Central Pacific. Volume 2 Cephalopods, crustaceans, holothurians and sharks. FAO Species Identification Guide for Fishery Purposes. FAO-UN, Norwegian Agency for International Development [3]. Ditjenkan. 2007. Statistik ekpor dan impor hasil perikanan 2005. Direktorat Jenderal Perikanan Tangkap. DKP. Jakarta [4]. Saputra, W. S. 2009. Status Pemanfaatan Lobster (Panulirus sp) di Perairan Kebumen. Jurnal Saintek Perikanan Vol. 4, No. 2: 10 – 15 [5]. Yanto, E. 2012. Lobster Air Laut. http://lowoijosiji.blogspot.com Diakses pada tanggal 4 Agustus 2013. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 64 Seminar Nasional Biologi 2013 Studi Morfologi Anatomi Tanaman Capsicum annuum L. Sehat dan Terinfeksi Virus di Daerah Eks Karesidenan Surakarta Suranto, Liss Dyah Dewi Arini dan Edwi Mahajoeno Program Studi Biosain, Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta Jl. Ir. Sutami 36 A Kode Pos 57126 Surakarta, Jawa Tengah, Indonesia +62-271-664178 Email : [email protected] ABSTRACT Cabai besar (Capsicum annuum L.) merupakan salah satu jenis sayuran bernilai ekonomi tinggi. Namun, akhir-akhir ini produktivitas C. annuum L. mengalami penurunan terutama disebabkan oleh infeksi virus tanaman. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji apakah ada perbedaan antara karakter morfologi dan anatomi pada daun terinfeksi virus dibandingkan dengan daun sehat dari C. annuum L. di enam kabupaten eks karesidenan Surakarta. Metode yang digunakan untuk menguji ciri morfologi adalah pengamatan organ tanaman yang meliputi batang, daun, bunga, buah dan biji, sedangkan uji anatomi menggunakan metode parafin (embeding). Hasil penelitian menunjukkan bahwa C. annuum L. mempunyai perbedaan ciri morfologi dan anatomi antara tanaman sehat dan terinfeksi virus. Ciri morfologi paling nyata pada daun dan buah, daun sehat berwarna hijau tua dan berukuran besar, sedangkan daun terinfeksi virus berwarna kuning dan berukuran kecil serta buah sehat berukuran besar dengan warna merah, sedangkan buah terinfeksi virus berukuran kecil dan akibat infeksi dari mikroorganisme lain menyebabkan buah berwarna merah kecokelatan; untuk organ lain perbedaan terletak pada ukuran. Perbedaan karakter anatomi pucuk batang sehat dan terinfeksi virus terletak pada susunan sel dan pewarnaan safranin, dimana sel tanaman sehat berukuran besar-besar, longgar dan pewarnaan lebih lemah, sedangkan tanaman sakit sel-selnya berukuran kecil-kecil, rapat dan pewarnaan lebih tebal. Indeks stomata pada tanaman terinfeksi virus lebih kecil dibandingkan dengan tanaman sehat. Kata Kunci : C. annuum L., virus, morfologi, anatomi ABSTRACT Big chili or Capsicum annuum L. is one of vegetable types having high economic value. However, lately the productivity of C. annuum L. decreased mainly due to a viral infection of plants.The aims of this research were to examine whether any different between morphological and anatomical features of infected leaves compared to the healthy C. annuum L. at six regencies of ex Surakarta area. The methods used were observation on the plant organs including stem, leave, flower, fruit, and seed in order to study the morphological characters, while paraffin (embedding) method to study anatomical characters was employed. This study indicated that C. annuum L. has different characters of morphology and anatomy between the healthy and the virus-infected plants. In general the size of leaves and fruits were smaller in the infected plants, compared to the healthy one. Accordingly the color of leaves virus-infected were yellowing compared to the healthy one, while the healthy fruits were big in size, and the infected one were small in size and by the infection of other microorganism causing brownish red fruit; for the other organs, the differences in size. The differences in anatomical characters are healthy and infected stem shoots lies in the arrangement of the cells and safranin staining, where cells in healthy plants are big, spacious and weak staining, while in diseased plant cells small size, near and strong staining. Stomata index in the plants infected virus are smaller than healthy plants. Keywords: C. annuum L., virus, morphology, anatomy Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 65 Seminar Nasional Biologi 2013 1. PENDAHULUAN Cabai besar (Capsicum annuum L.) merupakan jenis sayuran yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Produksi cabai di Indonesia pada tahun 2006 sebesar 1.185.057 ton, namun pada tahun 2007 terjadi penurunan produksi menjadi 1.128.792 ton. Produksi cabai kemudian meningkat pada tahun 2008 dan 2009, yaitu 1.153.060 dan 1.378 727 ton, tetapi mengalami penurunan kembali pada tahun 2010 menjadi 1.328.864 ton (BPS RI, 2011). Luas panen cabai pada tahun 2009 adalah 233.904 ha dengan produktivitas sebesar 5.89 ton/ha, sedangkan luas panen cabai pada tahun 2010 adalah 237.105 ha dengan produktivitas sebesar 5,60 ton/ha. Ini berarti terjadi penurunan produktivitas sebesar 0,29 ton/ha (BPS RI, 2011). Menurut Purwati et al (2000), potensi produktivitas tanaman cabai dapat mencapai 12 ton/ha. Hal ini menunjukkan bahwa produktivitas cabai nasional masih belum optimal. Salah satu kendala utama rendahnya produktivitas cabai nasional tersebut disebabkan oleh infeksi virus tanaman. Penyakit mosaik yang disebabkan oleh virus merupakan salah satu faktor pembatas penting dalam budidaya cabai. Beberapa macam virus telah dilaporkan dapat menyerang berbagai kultivar cabai di Indonesia (Duriat et al., 1994; Suryaningsih dkk., 1996). Dari sekian banyak virus yang menyerang tanaman cabai, empat virus penting di antaranya yaitu cucumber mosaic virus (CMV), chilli veinal mottle virus (ChiVMV), potato virus Y (PVY) dan tobaco mosaic virus (TMV) dapat menyebabkan timbulnya gejala mosaik Gejala penyakit pada tanaman cabai berupa bercak kuning di sekitar tulang daun, tulang daun menebal dan helai daun menggulung ke atas (cupping). Gejala lanjut menunjukan daun-daun muda menjadi kecil-kecil, helai daun berwarna kuning cerah atau hijau muda berseling dengan warna kuning dan cerah, akhirnya tanaman kerdil (Sulandari et al., 2004). Di eks karesidenan Surakarta dan sekitarnya seperti Kabupaten Karanganyar, Sukoharjo, Sragen, Klaten, Boyolali dan Wonogiri ada banyak varietas cabai lokal yang ditanam oleh petani. Varietas lokal tersebut mempunyai keragaman morfologi berbeda-beda. Damayanti et al., (2005) menyebutkan pendekatan taksonomi modern yang menganalisa keragaman dan mengelompokkan tumbuhan tidak hanya berdasarkan karakter morfologi tetapi juga diperkuat dengan karakter non morfologi, seperti karakter anatomi. Studi tentang morfologi dan anatomi tanaman cabai khususnya yang terinfeksi virus (tanaman yang sakit) di wilayah eks karesidenan Surakarta belum pernah dilakukan, oleh karena itu pada penelitian ini diharapkan memberikan informasi karakteristik tanaman C. annuum L. terinfeksi virus, selanjutnya digunakan sebagai dasar pengenalan/identifikasi tanaman terserang virus berguna untuk pengendalian /pencegahan dampak negative lebih jauh. Ketahanan pangan, yaitu terpenuhinya pangan dengan ketersediaan yang cukup, tersedia setiap saat di semua daerah, aman dikonsumsi dan harga yang terjangkau. 2. BAHAN DAN METODE A. Alat dan Bahan Alat dalam penelitian ini adalah buku Morfologi Tumbuhan karangan Gembong Tjitrosoepomo (2006) sebagai buku penunjang, alat tulis, penggaris, pisau, kamera, kantong plastik, kertas label, silet/pinset, pisau mikrotom, bejana, mikroskop binokuler, pipet tetes, gelas benda, gelas penutup, tissue, kertas dan bolpoin. Bahan, adalah tanaman C. annuum L. meliputi batang, daun, bunga, buah dan biji; sayatan penampang melintang anatomi meliputi (PL) pucuk batang dan daun, safranin 1%, gliserin, aquades, alkohol 70%, 80%, 95% dan 100%. B. Pengambilan Sampel Pengambilan sampel morfologi, dengan mengambil batang, daun, bunga, buah dan biji C. annuum L. Pembuatan preparat anatomi dengan mengambil bagian pucuk batang dan daun. Sampel diambil dari daerah eks karesidenan Surakarta, meliputi: Karanganyar, Sukoharjo, Sragen, Boyolali, Klaten dan Wonogiri. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 66 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 1. Peta lokasi pengambilan sampel tanaman cabai terinfeksi virus di daerah eks karesidenan Surakarta Keterangan : 1. Sragen; 2. Karanganyar; 3. Wonogiri; 4. Sukoharjo, 5. Klaten; 6. Boyolali C. Penelitian di Laboratorium 1. Pengamatan morfologi Sampel yang digunakan berumur 3-4 bulan, meliputi batang, daun, buah, bunga dan biji, diamati langsung sebanyak 5 kali ulangan, lalu dirata-rata. Sampel diambil di 6 kabupaten dan diambil gambarnya dengan kamera digital. Data yang didapatkan ditulis pada tabel yang telah dibuat. 2. Pengamatan anatomi Dilaksanakan di laboratorium Biologi FMIPA UNS dengan menggunkan sampel yang berumur 3-4 bulan. a. Pembuatan Preparat Irisan Melintang Pembuatan preparat menggunakan metode embedding (paraffin). b. Pembuatan preparat stomata Pembuatan preparat stomata dengan membuat sayatan permukaan daun sisi abaksial. Permukaan abaksial diolesi cat kuku pada luasan 1 cm 2. Setelah ditunggu 5 menit, selotip dikelupas. Selotip dan cat kuku yang menempel diberikan pada gelas benda dan diamati. Perhitungan indeks stomata menurut Sass (1958) dihitung dengan rumus : S/E + S x 100 (Sass, 1958). Dimana, jumlah epidermis (E) dan stomata (S). c. Pengamatan preparat Parameter struktur anatomi pucuk batang meliputi bentuk dasar batang, epidermis, hypodermis dan tipe pembuluh; sedangkan pada daun meliputi pola ikatan pembuluh, epidermis, jaringan palisade dan tipe stomata. D. Analisa Data 1. Data Morfologi: analisa morfologi ditabulasikan untuk menghasilkan data kualitatif dan kuantitatif berdasarkan variabel. Data yang diperoleh diberi tanda (ciri morfologi yg terobservasi). 2. Data anatomi: pengamatan anatomi pucuk batang dan daun, preparat difoto secara mikroskopis, kemudian disajikan dalam bentuk gambar dan hasilnya dibandingkan. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 67 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Karakter morfologi Ke enam C. annuum L. dari eks karesidenan Surakarta yang diteliti (Karanganyar, Sukoharjo, Sragen, Boyolali, Klaten dan Wonogiri) memiliki habitus berbeda walaupun ada persamaannya. Gambar 2 (a) C. annuum L. sehat (b) C. annuum L. terinfeksi virus (a) (b) (c) (d) (e) (f) Gambar 3. Hasil perbandingan observasi lapangan helaian daun C.annuum L terinfeksi virus (atas) dan terinfeksi virus (bawah) dari daerah eks karesidenan Surakarta (a) Karanganyar, (b) Sukoharjo, (c) Sragen, (d) Boyolali, (e) Klaten, (f) Wonogiri Hasil pengamatan karakter morfologi C. annuum L. sehat dan sakit di eks karesidenan Surakarta terdapat perbedaan yang nyata. Adapun perbedaan tanaman sehat dan sakit yang meliputi batang, daun, bunga, buah dan biji disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil perbandingan uji morfologi di lapangan pada C. annuum L. sehat dan sakit yang meliputi batang, daun, bunga, buah dan biji Hasil No 1 Karakter morfologi Diameter batang Sh Cm/gr Lokasi sampel Kra Skh Srg Tr Cm/gr Sh Tr Sh Tr Sh Tr 1,10 0,50 1,20 0,60 Byl Sh Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 68 Wgr Tr Sh Tr Sh Tr 1,30 Klt Seminar Nasional Biologi 2013 2 Lebar daun 2,40 1,00 2,80 1,20 3,00 1,30 1,50 1,60 3 4 6,30 8,60 6,40 8,70 6,50 9,00 6,60 2,30 0,30 2,50 0,40 Panjang tangkai daun 0,10 1,10 0,15 0,30 0,50 0,40 0,60 0,50 0,70 0,60 0,80 0,70 1,00 0.80 1,10 Panjang kelopak bunga Panjang mahkota bunga Warna tangkai bunga Hijau tua 9 Hijau muda 8 Panjang tangkai bunga 1,50 7 0,90 1,20 6 Panjang daun 3,00 5 8,50 Ukuran buah 1,90 0,70 2,09 0,80 2,70 0,90 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 69 Seminar Nasional Biologi 2013 3,10 1,00 3,80 10 Panjang biji 0,30 0,30 0,40 0,40 0,50 0,20 0,10 0,30 0,20 0,004 0,004 0,005 0,005 0,006 0,006 0,010 0007 11 Lebarbiji 12 Berat biji 0,013 Keterangan : = karakter morfologi yang terobservasi Kra : Karanganyar Skh : Sukoharjo Srg : Sragen Byl : Boyolali Klt : Klaten Wgr : Wonogiri Sh : sehat Tr: sakit Hasil ini menunjukkan bahwa morfologi C. annuum L. sehat dan sakit berbeda, pada daun dan buah. Daun sehat berwarna hijau tua dengan panjang 8-9 cm, sedangkan pada daun sakit berwarna kuning/hijau muda dengan panjang ±6cm. Buah sehat berwarna merah dan besar, sedangkan buah sakit berwarna merah kecokelatan dan kecil-kecil. Infeksi virus tersebut juga menyebabkan berkembangnya jamur atau mikroorganisme lain sehingga buahnya menjadi busuk. Pada umumnya tanaman sehat tumbuh satu tahun dan tumbuh besar dan dapat dipanen ±20 kali, sedangkan tanaman sakit umurnya pendek, tumbuh kerdil, dan produksi menurun (gagal panen). Oleh karena itu jika ditemukan tanaman sakit sebaiknya langsung dibuang karena kemungkinan akan menulari tanaman sekitarnya sangat besar. Adanya infeksi virus pada tanaman cabai besar ini mengakibatkan dua kerugian dalam dua aspek yaitu kualitas dan kuantitas. Secara kualitas produksi cabai besar menurun yang ditunjukkan dengan ukuran buah kecil dan jumlahnya sedikit dan secara kuantitas harga cabai besar mengalami kenaikan (harga mahal). Dari hasil observasi di lapangan, didapatkan hasil dari perhitungan Insidence Indeks (DI), yaitu tingkat keparahan tanaman terinfeksi virus dibandingkan dengan jumlah seluruh tanaman. Tanaman yang terobservasi didapatkan DI, Karanganyar 52,73%; Sukoharjo 50,73%; Sragen 47,92%; Boyolali 51,03%; Klaten 61,89% dan Wonogiri 49,99%. Jadi dapat disimpulkan bahwa tingkat kerusakan C.annuum L. paling parah pada Klaten, meskipun seluruhnya berkisar 50%. B. Karakter Anatomi Karakter anatomi mempunyai sifat lebih stabil dibandingkan dengan morfologi. Sifat ini tidak banyak berubah karena adanya perbedaan tempat hidup (Simpson, 2006). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 70 Seminar Nasional Biologi 2013 Hasil pengamatan karakter anatomi C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus terdapat adanya keragaman. Adapun keragaman C. annuum L. sehat yang meliputi bagian pucuk batang dan daun disajikan pada tabel 2. Tabel 2. Perbedaan anatomi pucuk batang C. annuum L sehat dan terinfeksi virus. di eks karesidenan Surakarta Karakter Pucuk batang Sehat Sakit besarkecilbesar kecil longgar rapat lemah kuat Ukuran sel pada jaringan Susunan sel Hasil pewarnaan safranin Pucuk batang sehat C. annuum L. memiliki ukuran sel pada jaringan yang lebih besar dan tersusun rapat serta hasil pewarnaan pada safranin lebih lemah daripada pucuk batang yang terinfeksi virus (ukuran sel lebih kecil dan tersusun rapat) serta hasil pewarnaan pada safranin lebih kuat. Karakter anatomi digunakan sebagai karakter pokok untuk identifikasi kelompok tanaman secara umum (Singh,1999). PL Pucuk Batang Bagian Keseluruhan Sehat Terinfeksi virus PL Pucuk Batang Bagian Tepi Sehat : : (a) (a) (a) (b) (b) (c) (c) (d) (d) : (e) (d) : (e) (e) : (f) (c) : : (d) (b) : : (c) (a) : : (b) Terinfeksi virus (e) : (f) (f) (f) Gambar 4. Penampang melintang pucuk batang C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus di daerah eks karesidenan Surakarta Keterangan : a : Karanganyar; b : Sukoharjo; c : Sragen; d : Boyolali; e : Klaten; f : Wonogiri C. annuum L. merupakan tanaman dikotil dengan batang tidak berkayu (herbaceous : menerna). Tanaman sehat pewarnaannya tipis dikarenakan pucuk batang terdiri atas epikotil yang berisi beberapa buku yang belum memanjang dan beberapa primordial daun (batang lunak). Dari hasil pengamatan anatomi daun Angsana (Pterocarpus indicus) terpapar polusi udara PT. PUSRI di Palembang yang dilakukan Roziaty (2009) menunjukkan bahwa daun yang terpapar polusi udara memiliki system pewarnaan safranin yang lebih kuat. Hal ini serupa dengan hasil anatomi daun dan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 71 Seminar Nasional Biologi 2013 pucuk batang terinfeksi virus, yang disebabkan polutan serta virus mengakibatkan sistem pewarnaan saftanin menguat. Karakter lain yang diamati adalah daun. Daun merupakan bagian penting tumbuhan dimana didalamnya terdapat struktur anatomi yang banyak digunakan sebagai dasar klasifikasi. Secara morfologi bentuk daun hampir sama yaitu lanset. Perbedaan yang cukup mencolok adalah pada ukuran. Dari hasil pengamatan (Gambar 5) terlihat bahwa daun sehat C.annuum L. jaringan palisadenya tersusun longgar, mesofilnya tebal dan hasil pewarnaan safranin tampak lebih muda (lemah) dibandingkan dengan daun yang sakit, yaitu jaringan palisadenya tersusun rapat, mesofilnya lebih tipis dan hasil pewarnaan safranin lebih kuat. Hal ini serupa dengan hasil pada pucuk batang dimana pucuk batang sehat hasil pewarnaan safraninnya lebih muda (lemah) dibandingkan dengan pucuk batang sakit (lebih kuat). Tanaman sakit sel-selnya terlihat menyempit dan kecil karena aktivitas membelah berlebih, pembentangan sel meningkat dan metabolismenya juga terganggu. Sehat Terinfeksi virus : (a) (a) : (b) (e) : (c) (c) : (d) (d) : (e) (e) : (f) (f) Gambar 5. Penampang melintang daun C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus di daerah eks karesidenan Surakarta Keterangan : (a) Karanganyar (b) Sukoharjo (c) Sragen (d) Boyolali (e) Klaten (f) Wonogiri Hasil pengamatan anatomi daun C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus disajikan pada tabel 3. Selain penampang lintang daun, juga diamati bentuk dan kepadatan stomata (Gambar 6). Tabel 3. Perbedaan anatomi daun C. annuum L sehat dan terinfeksi virus. di eks karesidenan Surakarta Karakter Jaringan palisade Mesofil Hasil pewarnaan Pucuk batang Sehat tersusun tebal dan longgar (lemah besar Sakit tersusun tipis dan rapat kuat kecil safranin Daun sehat C. annuum L. hasil pewarnaan safranin tampak lebih lemah (merah muda) dibandingkan dengan daun yang sakit (kuat). Hal ini serupa dengan hasil pada pucuk batang dimana pucuk batang sehat hasil pewarnaan safraninnya lebih lemah dibandingkan dengan pucuk batang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 72 Seminar Nasional Biologi 2013 sakit. Tanaman sakit sel-selnya terlihat menyempit dan kecil-kecil karena aktivitas membelah berlebih, pembentangan sel terganggu dan metabolismenya juga terganggu. Tumbuhan yang terkena infeksi virus mengalami gangguan di dalam produksi metabolismenya, salah satunya diakibatkan karena produksi klorofil yang menurun. Tumbuhan yang terkena infeksi virus mengalami gangguan di dalam produksi metabolismenya, salah satunya diakibatkan karena produksi klorofil yang menurun (klorosis). Jaringan daun tanaman tersusun atas jaringan epidermis atas dan bawah, jaringan mesofil (daging daun) yang tersusun atas palisade dan bunga karang. Epidermis menutupi permukaan atas dan bawah daun dilanjutkan ke epidermis batang, sedangkan lapisan mesofil merupakan daerah utama tempat terjadinya fotosintesis. Lapisan palisade merupakan bagian dari daun yang paling banyak mengandung kloroplas, dan merupakan bagian yang paling berpengaruh terhadap produk fotosintesis (Siregar, 2005). Penelitian anatomi pucuk batang dan daun yang terinfeksi virus belum pernah dilakukan, tetapi mirip dengan penelitian dari Roziaty (2009) tentang struktur anatomi daun Angsana yang terpolusi udara, yang hasilnya pada irisan melintang daun Angsana yang terkena paparan asap pabrik menunjukkan jaringan penyusun daun mengalami perbedaan (jaringan mesofilnya rusak), yaitu terjadi penurunan ketebalan jaringan palisade dan bunga karang. Siregar (2005) mengemukakan bahwa kerusakan tanaman umumnya terjadi pada jaringan mesofil. Penelitian yang terkait dengan penelitian anatomi daun C. annuum L. adalah penelitian (Dias, et al, 2013) tentang karakterisasi spesies Capsicum menggunakan data anatomi di Brazil dan (Wahua, C., et al, 2013) tentang anatomi daun C. annuum L. dan C. frutescens di Nigeria. Dari penelitian Dias, et al dan Wahua, C., et al diketahui bahwa genus Capsicum memiliki jaringan mesofil yang tebal, besar dan tersusun longgar serta kemampuan menyerap warna pada saat pewarnaan sel bersifat lemah (warna muda). Hasil penelitian G.B. Dias dan Wahua, C., ini sama persis dengan hasil anatomi daun C. annuum L. pada penelitian ini. Hasil pengamatan pucuk batang dan daun cabai sehat dan sakit menunjukkan respon yang berbeda. Perbedaan ini menunjukkan reaksi tanaman dalam mempertahankan keseimbangan fisiologis tanaman terhadap tekanan yang diberikan oleh lingkungan. Akan tetapi tidak ditemukan kelainan srtuktur anatomi antara tanaman sakit dengan kontrol (sehat). Sehat Sakit : (a) (a) : (b) (b) : (c) (c) : (d) (d) : (e) (e) : (f) (f) Gambar 6. Stomata daun C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus di daerah eks karesidenan Surakarta Keterangan : (a) Karanganyar (b) Sukoharjo (c) Sragen (d) Boyolali (e) Klaten (f) Wonogiri Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 73 Seminar Nasional Biologi 2013 Pada beberapa penelitian, indeks stomata digunakan sebagai pembeda tingkat spesies (Hidayat, 2009). Indeks stomata daun adalah jumlah stomata total dibandingkan dengan jumlah sel epidermis daun ditambah dengan jumlah stomata. Tabel.4. Indeks stomata daun C. annuum L. sehat dan terinfeksi virus di daerah eks karesidenan Surakarta Indeks Stomata N o Tanaman 1 2 3 4 5 6 C.annuum Karanganyar C.annuum Sukoharjo C.annuum Sragen C.annuum Boyolali C.annuum Klaten C.annuum Wonogiri (%) sehat 33,75 34,61 38,46 40,42 45,23 44,44 sakit 29,16 21,42 26,66 28,57 16,00 30,00 Hasil perhitungan dari presentase indeks stomata dalam satu bidang pandang (Tabel 4), menunjukkan bahwa C. annuum L. sehat indeks stomatanya lebih besar dibandingkan tanaman sakit, hal ini berarti jumlah stomata tanaman sehat lebih banyak dan ukurannya kecil, sedangkan pada tanaman sakit jumlah stomatanya lebih sedikit tetapi ukurannya besar karena infeksi virus menyebabkan metabolisme tanaman terganggu yang menyebabkan produksi metabolitnya juga terganggu sehingga stomata berukuran lebih besar tetapi jumlahnya sedikit dan bentuknya berubah. Hasil indeks stomata pada penelitian C. annuum L. mempunyai persamaan dengan penelitian anatomi Pterocarpus indicus terpapar polusi udara yang dilakukan Roziaty (2009), yang menunjukkan bahwa stomata yang terpapar polusi jumlahnya lebih sedikit dibandingkan stomata tanaman sehat. SIMPULAN DAN SARAN SIMPULAN 1. Berdasarkan variasi morfologi C. annuum L. sehat dan sakit dari daerah eks karesidenan Surakarta terdapat perbedaan nyata pada daun dan buah. 2. Berdasarkan analisis karakter anatomi pada pucuk batang serta daun sehat dan sakit terdapat perbedaan pada ukuran dan susunan sel pada jaringan serta pewarnaan safranin, dimana sel pada tanaman sehat berukuran normal/besar, rapat dan pewarnaan lebih muda, sedangkan pada tanaman sakit sel-selnya berukuran kecil-kecil, rapat dan pewarnaan lebih tebal. Indeks stomata tanaman sakit lebih kecil dibandingkan dengan tanaman sehat. SARAN 1. Perlu dilakukan penelitian morfologi lebih lanjut guna mendukung data morfologi. 2. Perlu dilakukan penelitian anatomi lebih lanjut dengan menggunakan bagian lain tanaman dan atau akurasi pengamatan anatomi lebih seksama karena pengaruh pembuatan sediaan yang baik. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih ini ditujukan kepada Dirjen Pendidikan Tinggi Kemdikbud RI 2013 yang telah memberikan dana penyelesaian penelitian ini melalui program Hibah Penelitian Desentralisasi BLU/BOPTN sesuai no kontrak LPPM UNS: 247a/UN.27.11/PN/2012 DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] Badan Pusat Statistik (BPS) Republik Indonesia. 2011. Luas Panen, Produksi dan Produktivitas Cabai, 2009-2010. Dias, V.M. Comes dan T.M.S. Maes. 2013. Characterization of Capsicum Spesies using Anatomical and Molecular Data. Genetics and Molecular Research. ISSN: 1676-5680. Duriat, A.S dan S. Sastrosiswojo. 1994. Makalah Pada Seminar Agribisnis Cabai, Jakarta 27-28 Juli 1994: Pengendalian Hama Penyakit Terpadu Pada Agribisnis Cabai. Bandung : Balai Penelitian Hortikultura Lembang. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 74 Seminar Nasional Biologi 2013 [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] Hidayat T, Kusdianti, 2009. Stomata Diversification and Phylogenenetic Analysis of 13 Species of Family Euphorbiaceae sensu lato.Biodiversitas.10(1): 22. Purwati, E., Jaya B., dan Duriat A.S. 2000. Penampilan beberapa varietas cabai dan uji resistensi terhadap penyakit virus kerupuk. J .Hort 10 (2) : 88-94. Roziaty, E. 2009. Kandungan Klorofil, Struktur Daun Angsana (Pterocarpus indicus) dan Kualitas Udara Ambien di Sekitar Industri PT. PUSRI di Palembang. Bogor: Program Pascasarjana Institut Teknik Bogor. Htm (Juni 2013). Sass, E. 1958. Botanical Microtechnique. Ames : Lowa State Collage Press. Simpson, Michael G. 2006. Plant Syatematic. Amsterdam : Elsevier Science Publisher. Singh G. 1999. Plant Systematics. Florida : Science Publishers Inc. Siregar, E.B.M, 1993. Assosiasi Virus Mosaik Ketimun-Satelit RNA-5 dalam Memproteksi Tanaman Tomat (Lycopersicon esculentum Mill.) dan Cabai Merah (Capsicum annuum L.) terhadap Virus Mosaik Ketimun Patogenik. Laporan Penelitian Progam Pascasarjana. Bogor : IPB. Siregar, EBM. 2005. Pencemaran Udara Respon Tanaman Dan Pengaruhnya Pada Manusia (tesis). Medan : Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Http://www.pasca-usu.ac.id. Htm (Juni 2013). Steenis, C.G.G.J. van. 2006. Flora Untuk Sekolah di Indonesia. Cetakan Kedua Belas. (diterjemahkan oleh Moeso Surjowinoto, dkk). Jakarta : Pradnya Paramita. Sulandari, S. 2004. Karakterisasi Biologi, Serologi dan Analisis Sidik Jari DNA Virus Penyebab Penyakit Daun Keriting Kuning Cabai. Desertasi. Bogor : IPB. Suryaningsih, E., R. Sutarya, dan A.S. Duriat. 1996. Penyakit Tanaman Cabai Merah dan Pengendaliannya. P: 65–83. Dalam A.S. Duriat, A.W.W. Hadigunda, T.A. Soetiarso, dam L. Prabaningrum (ed.). Teknologi Produksi Cabai Merah. Bandung : Balai Penelitian Tanaman Sayuran. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura. Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Lembang. Tjitrosoepomo, G. 1998. Taksonomi Umum: Dasar-dasar Taksonomi Tumbuhan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Wahua, C., Okoli, B.E dan Sam, S.M. 2005. Comparative Morphological, Anatomical, Cytological and Phytochemical Studies on Capsicum frutescens Linn. and Capsicum annuum Linn. (Solanaceae). International Journal of Scientific and Engineering Research. Volume 4, Issue 1. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 75 Seminar Nasional Biologi 2013 Struktur Vegetasi Mangrove dan Pengaruhnya Terhadap Kandungan N, P Dan K di Wilayah Pesisir Semarang dan Demak Endah Dwi Hastuti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E mail: [email protected] ABSTRACT Mangrove ecosystem has the important role to the nutrient cycle in aquatic system which finally effect the productivity of fisheries resources as food resource. This research aimed to study the role of mangrove ecosystem to the aquatic primary productivity of coastal area in Semarang and Demak. Data collection was conducted through transect sampling including 8 stasiuns and 3 transects on each stations. Data collection including abundance, basal area and importance value of mangrove vegetations. Heterogeneity and evenness index was also calculated calculated to provide information concerning the condition of mangrove ecosystem. Analysis resut showed that mangrove vegetation had significant effect on dissolved N and K concentration. Concentration of dissolved N was significantly effected by the abundance of mangrove tree and total basal area of mangrove. While concentration of dissolved K was significantly effected by basal area of seedling. Abundance of mangrove tree and total basal area of mangrove had negative effect on the concentration of dissolved N, while basal area of seedling has postifit effect on the concentration of dissolved K. Keywords: mangrove, primary productivity, fisheries production ABSTRAK Ekosistem mangrove memiliki peranan penting dalam siklus nutrien perairan yang pada akhirnya berpengaruh terhadap produktivitas sumberdaya perikanan sebagai salah satu sumber pangan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji peran ekosistem mangrove terhadap produktivitas primer perairan di wilayah pesisir Semarang dan Demak. Pengumpulan data dilakukan melalui transek dengan melibatkan 8 stasiun dengan 3 transek pada masing-masing stasiun. Pengumpulan data meliputi kerapatan, basal area dan nilai penting vegetasi mangrove. Indeks keanekaragaman dan indeks keseragaman juga dihitung untuk memberikan gambaran mengenai kondisi ekosistem mangrove. Hasil analisis menunjukkan bahwa vegetasi mangrove berpengaruh terhadap kandungan N dan K terlarut. N terlarut dalam sedimen dipengaruhi secara nyata oleh kerapatan pohon dan basal area total mangrove. Sementara kandungan K terlarut dipengaruhi secara nyata oleh basal area semai. Kerapatan pohon dan basal area total berpengaruh negatif terhadap kandungan N terlarut, sedangkan pengaruh basal area semai terhadap kandungan K terlarut berpengaruh positif. Kata kunci: mangrove, produktivitas primer, produksi perikanan 1. PENDAHULUAN Keberadaan ekosistem mangrove di wilayah pesisir memiliki fungsi yang penting, khususnya terkait dengan sumberdaya perikanan. Ekosistem mangrove memiliki keterkaitan erat dengan stok sumberdaya perikanan [1] [2]. Hasil tangkapan ikan dan udang secara nyata berhubungan dengan luas mangrove di lokasi yang bersangkutan [1]. Sementara adanya konversi mangrove, bahkan bagi usaha pertambakan cenderung merugikan dibandingkan dengan pemanfaatan alaminya [2]. Ekosistem pesisir memiliki peranan yang penting bagi ketahanan pangan [3]. Ekosistem pesisir berperan sebagai habitat berbagai macam sumberdaya perikanan. Salah satu ekosistem yang memiliki peranan besar bagi keberlangsungan ekosistem pantai adalah ekosistem mangrove. Mangrove memiliki peranan penting bagi ekosistem lain, khususnya terumbu karang [4]. Bersamasama dengan ekosistem terumbu karang, ekosistem mangrove menyediakan keragaman Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 76 Seminar Nasional Biologi 2013 sumberdaya perikanan yang paling besar dibandingkan dengan ekosistem yang lain. Hal ini tidak lepas dari jasa-jasa lingkungan yang disediakan oleh ekosistem mangrove, khususnya terkait dengan penyediaan nutrien dan sumber makanan. Peranan mangrove dalam mendukung ketersediaan stok sumberdaya perikanan karena dalam ekosistem mangrove terdapat ketersediaan pakan serta merupakan tempat berlindung yang ideal bagi berbagai organisme seperti kepiting, udang dan ikan [5]. Jasa-jasa lingkungan yang disediakan oleh ekosistem pesisir secara langsung maupun tidak langsung berdampak pada kelangsungan hidup manusia [6]. Beberapa jasa tersebut bahkan memiliki manfaat ekonomi [6]. Ketersediaan makanan dalam ekosistem mangrove disebabkan oleh adanya produksi serasah yang kemudian ditransformasi menjadi detritus yang mendukung jejaring makanan dalam ekosistem mangrove [5]. Produktivitas primer dalam ekosistem mangrove bervariasi berdasarkan lokasi dan spesies [7]. Ekosistem mangrove yang berada pada lingkungan tropis cenderung memiliki tingkat produktivitas yang lebih tinggi dibandingkan di lingkungan yang lebih dingin. Degradasi serasah mangrove oleh organisme perairan seperti kepiting dan gastropoda memberikan kontribusi bagi produktivitas primer alga dalam jumlah yang besar [8]. Wilayah pesisir Semarang dan Demak merupakan wilayah pesisir yang mengalami gangguan stok sumberdaya ikan akibat kerusakan wilayah pesisir. Kerusakan yang banyak terjadi di wilayah pesisir pantai utara Jawa Tengah antara lain disebabkan oleh ekstensifikasi tambak, penebangan mangrove, reklamasi pantai, sedimentasi dan pencemaran lingkungan [9]. Di wilayah pesisir Semarang dan Demak misalnya, reklamasi pantai menyebabkan terjadinya abrasi akibat perubahan arus dan gelombang laut. Disisi lain, pemanfaatan lahan untuk kawasan industri dan pemukiman meningkatkan kerentanan wilayah pantai terhadap pencemaran. Kawasan pesisir sebagai penyokong sumberdaya perikanan memiliki arti penting dalam mendukung ketahanan pangan suatu wilayah dengan produktivitas perairannya yang tinggi. Demikian pula dengan kawasan pesisir Semarang dan Demak yang merupakan daerah penangkapan ikan bagi nelayan-nelayan tradisional. Upaya-upaya untuk mempertahankan produktivitas perikanan kawasan pesisir Semarang dan Demak dapat dilakukan dengan mengoptimalkan peran ekosistem mangrove terhadap produktivitas primer perairan yang diamati berdasarkan kandungan N, P dan K yang terlarut dalam air. Tujuan dari penelitian ini adalah mengkaji kondisi struktur vegetasi mangrove di wilayah pesisir Semarang dan Demak, mengkaji kandungan N, P dan K perairan pada ekosistem mangrove di wilayah pesisir Semarang dan Demak serta mengkaji pengaruh struktur vegetasi mangrove terhadap kandungan N, P dan K perairan pada ekosistem mangrove di wilayah pesisir Semarang dan Demak. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian dilaksanakan di wilayah pesisir Semarang dan Demak. Pengamatan dilakukan terhadap struktur komunitas mangrove dan produktivitas primer yang dihasilkan, dilihat dari kandungan nutrien (NPK) terlarut pada lingkungan ekosistem mangrove yang bersangkutan. Pengamatan struktur komunitas vegetasi dilakukan melalui survei lapangan dengan menggunakan line transek. Survei dilaksanakan di wilayah pesisir Semarang dan Demak dengan melibatkan 8 stasiun survei, dimana masing-masing lokasi terdapat 4 stasiun. Pada masing-masing stasiun terdiri dari 3 transek. Pengamatan struktur komunitas mangrove dilakukan terhadap strata pohon, pancang maupun semai. Pengamatan meliputi jenis mangrove, kerapatan mangrove dan basal area mangrove. Kandungan nutrien terlarut diamati melalui pengambilan sampel dan dilanjutkan dengan analisis laboratorium. Pengambilan sampel nutrien dilakukan pada masing-masing transek. Jenis nutrien yang diamati dalam penelitian ini meliputi kandungan N, P dan K terlarut. Analisis dilakukan terhadap struktur komunitas vegetasi mangrove meliputi kerapatan, kerapatan relatif, dominansi, dominansi relatif dan indeks nilai penting (INP), indeks keanekaragaman (H‘) dan indeks keseragaman (J‘) pada masing-masing stasiun pengamatan. Formula perhitungan data tersebut adalah sebagai berikut [10]: Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 77 Seminar Nasional Biologi 2013 Kerapatan Kerapatan Relatif (KR) Dominansi Dominansi Relatif (DR) Nilai Penting Indeks Keanekaragaman (H’) Perhitungan indeks keanekaragaman Shannon-Wienner adalah [10]: Keterangan: H‗ = Indeks Keanekaragaman Shannon-Wienner N = Jumlah individu total seluruh spesies ni = Jumlah individu tiap spesies ke-i Berdasarkan analisis tersebut, kemudian diklasifikasin tingkat keanekaragamannya sebagai berikut [11]: H‘ < 1 : Keanekaragaman spesies rendah 1 H‘ 3 : Keanekaragaman spesies sedang H‘ > 3 : Keanekaragaman spesies tinggi Indeks Keseragaman (J’) Indeks keseragaman dihitung berdasarkan indeks keseragaman Shannon-Wienner sebagai berikut [10]: Keterangan: J‘ = Indeks Keseragaman H ‗ = Indeks Keanekaragaman Shannon-Wienner S = Banyaknya spesies Indeks keseragaman tersebut kemudian dikategorikan sebagai berikut [12]: 0,6 – 1 : Keseragaman spesies tinggi 0,4 < J‘ < 0,6 : Keseragaman spesies sedang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 78 Seminar Nasional Biologi 2013 0– 0,4 : Keseragaman spesies rendah Analisis hubungan antara struktur komunitas mangrove dan kandungan nutrien terlarut dilakukan melalui uji regresi. Analisis regresi menunjukkan hubungan pengaruh kerapatan jenis vegetasi terhadap kandungan nutrien N, P dan K terlarut di lokasi penelitian. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan menunjukkan terdapat 6 spesies mangrove pada strata pohon, terdiri dari Avicennia alba, A. marina, Brugueira cylindrica, Rhizophora apiculata, R. mucronata, dan R. stylosa. Sementara pada strata pancang ditemukan 9 spesies mangrove yang terdiri dari A. alba, A. marina, B. cylindrica, Ceriops decandra, Excoecaria afallocha, R. apiculata, R. mucronata, R. stylosa, dan Sonneratia casiolaris. Sedangkan pada strata semai ditemukan 6 spesies mangrove yang terdiri dari A. alba, A. marina, R. apiculata, R. mucronata, R. stylosa dan S. casiolaris. Hasil pengamatan terhadap mangrove pada strata pohon menunjukkan bahwa A. marina merupakan jenis mangrove yang paling luas distribusinya, yaitu ditemukan di 7 dari 8 stasiun pengamatan. Sedangkan jenis yang paling jarang ditemukan adalah A. alba yang hanya ditemukan pada 1 stasiun pengamatan saja. Dilihat dari tingkat kerapatannya, R. mucronata merupakan jenis mangrove yang paling tinggi tingkat kerapatannya, sedangkan B. cylindrica merupakan mangrove yang paling rendah. Indeks nilai penting menunjukkan bahwa R. mucronata merupakan mangrove yang memiliki INP paling tinggi dibandingkan dengan jenis mangrove yang lain. Hasil analisis vegetasi mangrove pada strata pohon secara rinci dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Kerapatan (K), Kerapatan Relatif (KR), Basal Area (BA), Dominasi Relatif (DR) dan Nilai Penting (NP) Mangrove pada Strata Pohon Stasiun I II III IV V VI VII VIII Spesies Avicennia marina Jumlah Avicennia marina Jumlah K 4.700 4.700 3.356 3.356 KR 100,00% Avicennia marina Rhizophora mucronata Jumlah Rhizophora mucronata Avicennia marina Rhizophora stylosa Jumlah 2.511 1.978 4.489 4.522 133 22 4.678 55,94% 44,06% Rhizophora mucronata Rhizophora apiculata Rhizophora stylosa Jumlah Rhizophora mucronata Avicennia marina Rhizophora apiculata Brugueira cylindrica Jumlah 2.800 400 233 3.433 1.144 1.178 189 33 2.544 81,55% 11,65% 6,80% Rhizophora mucronata Rhizophora stylosa Rhizophora apiculata Avicennia alba Avicennia marina Brugueira cylindrica Jumlah Rhizophora mucronata 1.622 589 489 522 200 144 3.567 1.422 45,48% 16,51% 13,71% 14,64% 5,61% 4,05% 100,00% 96,67% 2,85% 0,48% 44,98% 46,29% 7,42% 1,31% 70,33% BA 15,80 15,8 14,67 14,67 DR 100,00% 8,70 3,40 12,1 15,21 0,28 0,08 15,57 71,87% 28,13% 19,70 2,22 0,85 22,77 13,56 8,85 1,66 0,15 24,22 86,50% 9,76% 3,75% 8,25 3,60 3,38 2,88 0,98 0,82 19,91 5,14 41,47% 18,08% 16,97% 14,47% 4,91% 4,10% Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 79 100,00% 97,68% 1,79% 0,53% 55,99% 36,53% 6,86% 0,61% 57,20% NP 200,00% 200% 200,00% 200% 127,81% 72,19% 200% 194,36% 4,64% 1,01% 200% 168,05% 21,41% 10,54% 200% 100,97% 82,82% 14,29% 1,92% 200% 86,95% 34,59% 30,68% 29,11% 10,52% 8,15% 200% 127,53% Seminar Nasional Biologi 2013 Stasiun Spesies Avicennia marina Jumlah K 600 2.022 KR 29,67% BA 3,85 8,99 DR 42,80% NP 72,47% 200% Pada strata pancang, distribusi mangrove didominasi oleh R. mucronata yang ditemukan di 6 stasiun pengamatan, diikuti dengan A. marina yang ditemukan di 5 stasiun. Sementara A. alba, C. decandra, dan S. casiolaris merupakan jenis mangrove yang paling sedikit ditemukan dimana masing-masing hanya ditemukan di 1 stasiun pengamatan saja. A. marina merupakan jenis mangrove yang ditemukan dengan rata-rata kerapatan tertinggi dibandingkan dengan mangrove jenis lain, sedangkan S. casiolaris merupakan jenis mangrove yang kerapatannya paling rendah. Analisis indeks nilai penting mangrove pada strata pancang menunjukkan bahwa mangrove yang memiliki INP paling tinggi adalah A. marina. Hasil pengamatan dan analisis struktur komunitas mangrove pada strata pancang disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Kerapatan (K), Kerapatan Relatif (KR), Basal Area (BA), Dominasi Relatif (DR) dan Nilai Penting (NP) Mangrove pada Strata Pancang Stasiun I II III IV V VI VII Spesies Avicennia marina Rhizophora mucronata Jumlah Avicennia marina Rhizophora mucronata Jumlah K 5.822 578 6.400 3.111 178 3.289 KR(%) 90,97 9,03 Rhizophora mucronata Avicennia marina Jumlah Rhizophora mucronata Avicennia marina Jumlah 13.822 6.178 20.000 5.200 2.000 7.200 69,11 30,89 Rhizophora mucronata Rhizophora apiculata Sonneratia casiolaris Jumlah Rhizophora apiculata Avicennia marina Rhizophora stylosa Brugueira cylindrica Jumlah Avicennia alba Rhizophora mucronata Rhizophora stylosa Brugueira cylindrica Excoecaria agallocha Ceriop decandra Rhizophora apiculata Jumlah 444 311 44 800 844 622 400 89 1.956 1.022 800 622 311 267 89 44 3.156 55,56 38,89 5,56 94,59 5,41 72,22 27,78 43,18 31,82 20,45 4,55 32,39 25,35 19,72 9,86 8,45 2,82 1,41 BA(m2/ha) 2,72 0,15 2,87 1,21 0,07 1,28 DR(%) 94,93 5,07 7,97 3,38 11,35 2,67 0,86 3,53 70,19 29,81 0,36 0,27 0,03 0,66 0,64 0,37 0,28 0,07 1,36 0,66 0,68 0,34 0,17 0,16 0,05 0,02 2,08 94,65 5,35 75,70% 24,30% 54,35 41,21 4,44 47,34 26,91 20,66 5,08 31,67 32,48 16,41 8,10 7,75 2,55 1,04 NP(%) 185,90 14,10 200 189,24 10,76 200 139,30 60,70 200 147,92 52,08 200 109,91 80,10 9,99 200 90,52 58,73 41,12 9,63 200 64,06 57,83 36,13 17,96 16,20 5,36 2,45 200 Pada strata semai, A. marina dan R. mucronata merupakan jenis mangrove yang paling luas sebarannya. Kedua jenis mangrove tersebut ditemukan pada 5 dari 8 stasiun pengamatan. Sementara jenis mangrove yang paling sempit sebarannya adalah A. alba dan S. casiolaris. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa R. mucronata merupakan jenis mangrove dengan kerapatan paling tinggi. Sedangkan semai S. casiolaris merupakan mangrove yang ditemukan dengan kerapatan paling rendah. Hasil analisis terhadap indeks nilai penting mangrove pada strata semai menunjukkan bawa A. marina dan R. mucronata merupakan jenis mangrove yang memiliki indeks nilai penting Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 80 Seminar Nasional Biologi 2013 paling tinggi dibandingkan jenis yang lain. Hasil pengamatan dan analisis mangrove pada strata semai disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Kerapatan (K), Kerapatan Relatif (KR), Basal Area (BA), Dominasi Relatif (DR) dan Nilai Penting (NP) Mangrove pada Strata Semai Stasiun I II III IV V VI VII Spesies Rhizophora mucronata Avicennia marina Jumlah Avicennia marina Rhizophora mucronata Jumlah Rhizophora mucronata Avicennia marina Jumlah Rhizophora mucronata Avicennia marina Rhizophora stylosa Jumlah Rhizophora mucronata Rhizophora stylosa Sonneratia casiolaris Jumlah Avicennia marina Jumlah Rhizophora stylosa Rhizophora apiculata Avicennia alba Jumlah K 12.222 5.556 17.778 116.667 3.333 120.000 46.667 44.444 91.111 295.556 52.222 1.111 348.889 40.000 2.222 1.111 43.333 3.333 3.333 26.667 12.222 8.889 47.778 KR(%) 68,75 31,25 97,22 2,78 51,22 48,78 84,71 14,97 0,32 92,31 5,13 2,56 100,00 55,81 25,58 18,60 BA(m2/ha) 1,39 0,83 2,22 11,67 0,28 11,95 5,00 4,72 9,72 31,50 6,67 0,28 38,45 24,44 1,11 0,56 26,11 1,11 1,11 13,89 7,78 7,78 29,45 DR(%) 62,50 37,50 97,67 2,33 51,43 48,57 81,94 17,34 0,72 93,62 4,26 2,13 100,00 47,17 26,42 26,42 NP(%) 131,25 68,75 200 194,90 5,10 200 102,65 97,35 200 166,65 32,31 1,04 200 185,92 9,38 4,69 200 200,00 200 102,98 52,00 45,02 200 Hasil pengamatan terhadap kelimpahan vegetasi tersebut kemudian dianalisis untuk mengetahui kondisi kestabilan ekosistem mangrove berdasarkan indeks keanekaragaman dan keseragamannya. Analisis indeks keanekaragaman dan keseragaman mangrove di Semarang Demak disajikan pada Tabel 4 Tabel 4. Indeks Keanekaragaman dan Indeks Keseragaman Struktur Komunitas Vegetasi Strata Pohon, Pancang dan Semai di Sempadan Pantai di Lokasi Penelitian No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Strata Pohon Pancang Stasiun St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 6 St. 7 St. 8 St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 6 H’ 0,686 0,160 0,599 0,966 1,501 0,666 0,303 0,210 0,618 0,591 0,854 1,192 Kategori H’ Rendah Rendah Rendah Rendah Sedang Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Sedang J’ 0,343 0,053 0,200 0,241 0,250 0,333 0,152 0,105 0,309 0,295 0,285 0,298 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 81 Kategori J’ Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Seminar Nasional Biologi 2013 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. Semai St. 7 St. 8 St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 6 St. 7 St. 8 1,631 NA 0,621 0,127 0,693 0,443 0,320 0,987 NA Sedang Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah - 0,233 NA 0,311 0,063 0,346 0,148 0,107 0,329 NA Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah Rendah - Hasil analisis terhadap keanekaragaman dan keseragaman mangrove menunjukkan bahwa ekosistem mangrove di lokasi penelitian relatif kurang stabil. Hal ini ditunjukkan dengan indeks keanekaragaman dan keseragaman yang rendah. Analisis laboratorium terhadap kandungan N terlarut menunjukkan kisaran antara 0,6 - 9,0 mg/l dengan rerata 2,8 ± 2,0 mg/l. Sementara kandungan P terlarut berkisar antara 0,1 – 1,2 mg/l dengan rerata 0,2 ± 0,2 mg/l. Sedangkan kandungan K terlarut berkisar antara 868,8 – 7.827,8 mg/l dengan rerata 4.516,6 ± 1.890,2 mg/l. Hasil analisis kandungan N, P dan K terlarut disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Analisis Kandungan N, P dan K Terlarut No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. Stasiun I I I II II II III III III IV IV IV V V V VI VI VI VII VII VII VIII VIII VIII Min Max Rerata StDev Transek 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 N air (mg/L) P air (mg/L) 1,8 4,0 2,6 9,0 3,6 2,3 1,8 2,0 1,9 0,6 1,0 1,6 2,2 2,1 2,1 2,8 2,4 1,2 4,1 1,6 2,0 1,8 7,5 5,5 0,6 9,0 2,8 2,0 0,1 0,2 0,1 0,5 0,3 1,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 1,2 0,2 0,2 K air (mg/L) 2.924,7 5.127,3 2.788,7 1.486,1 4.657,6 6.700,1 5.829,5 3.665,1 868,8 6.218,2 5.002,0 4.958,5 7.827,8 7.760,9 3.268,3 4.066,7 2.598,9 2.272,3 4.707,7 7.263,6 4.703,2 4.417,6 4.768,1 868,8 7.827,8 4.516,6 1890,2 Peran mangrove terhadap produktivitas perairan diamati berdasarkan hubungannya dengan kandungan nutrien terlarut di perairan. Analisis dilakukan dengan regresi yang menghubungkan tingkat kerapatan mangrove terhadap kelarutan nutrien di perairan. Hasil analisis regresi antara kerapatan mangrove terhadap kandungan nutrien menunjukkan bahwa nutrien terlarut yang secara nyata dipengaruhi oleh vegetasi mangrove adalah N dan K, sedangkan P tidak dipengaruhi secara nyata. Kandungan N terlarut secara nyata dipengaruhi oleh kerapatan pohon dan basal area total Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 82 Seminar Nasional Biologi 2013 (semua strata) mangrove. Sementara kandungan K terlarut dipengaruhi secara nyata oleh basal area semai. Pengaruh kerapatan pohon terhadap kandungan N dirumuskan dengan Y = 0,729 – 1,001e4(X); dimana Y adalah log N dan X adalah kerapatan pohon, dengan r2 = 0,199 (p = 0,029). Sementara pengaruh basal area total terhadap kandungan N terlarut dirumuskan dengan Y = 0,187 – 0,129(X); dimana Y adalah log N dan X adalah log basal area total, dengan r 2 = 0,214 (p = 0,023). Sementara kandungan K terlarut secaranyata dipengaruhi oleh basal area semai. Hasil analisis menunjukkan persamaan Y = 6.644,449 + 1.905,331(X); dimana Y adalah kandungan K terlarut dan X adalah log basal area semai, dengan r2 = 0,275 (p = 0,025). Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa kandungan N dipengaruhi oleh kerapatan pohon dan basal area total vegetasi mangrove. Koefisien determinas yang dihasilkan menunjukkan kisaran yang rendah dimana kerapatan pohon hanya memberikan kontribusi 19,9% sedangkan basal area total sebesar 21,4%. Persamaan regresi menunjukkan bahwa kerapatan pohon dan basal area total mangrove memberikan pengaruh negatif terhadap kandungan N, yang berarti bahwa semakin tinggi kerapatan atau tutupan mangrove maka kandungan N terlarut justru akan semakin rendah. Penurunan kandungan N terlarut oleh peningkatan kerapatan dan / atau tutupan mangrove disebabkan oleh adanya konsumsi oleh mangrove. Sebagian besar kandungan N terlarut dalam ekosistem mangrove akan mengalami daur nutrien oleh vegetasi mangrove, sehingga hanya sebagian kecil saja yang diekspor ke laut / muara, yaitu sekitar 10% [13]. N terlarut dalam ekosistem mangrove memiliki peranan penting dalam siklus nutrien. N terlarut dalam ekosistem mangrove sebagian besar dihasilkan dari dekomposisi serasah mangrove yang mengandung tanin, namun proses-proses yang terjadi dalam ekosistem mangrove mencegah terjadinya ekspor dan hilangnya N terlarut dalam jumlah yang besar [14]. Sumber utama N terlarut di perairan berasal dari sedimen [15]. Sementara N di sedimen dihasilkan oleh dekomposisi serasah mangrove [14]. Hal ini menyebabkan adanya variasi kandungan N terlarut dalam perairan secara vertikal dimana pada dasar perairan konsentrasinya lebih tinggi dibandingkan dengan di permukaan [16]. Kandungan N terlarut juga dipengaruhi oleh pasang surut, proses-proses biotik dan abiotik, kondisi iklim serta fungsi ekologis [17]. Hasil analisis hubungan antara komunitas mangrove terhadap kandungan P terlarut menunjukkan tidak terdapat pengaruh yang nyata dari kerapatan maupun tutupan mangrove. Kandungan P terlarut dalam ekosistem mangrove pada umumnya rendah dan lebih banyak dipengaruhi oleh faktor-faktor di luar ekosistem, seperti dampak dari kegiatan pertanian, pertambakan, maupun rumah tangga [18]. Kandungan P terlarut juga seringkali diredam oleh adanya Ca, Fe dan Al yang membentuk fosfat, sehingga tidak dapat dimanfaatkan dalam sistem biologis. Rendahnya kandungan P terlarut di lokasi penelitian disebabkan karena pengaruh salinitas lingkungan yang tinggi [19]. Rendahnya kandungan P terlarut pada ekosistem mangrove dikarenakan P terlarut cenderung diendapkan di dasar perairan [20]. Kandungan K terlarut secara nyata dipengaruhi oleh basal area semai. Basal area semai berpengaruh positif terhadap kandungan K terlarut, sehingga semakin tinggi tutupan semai dalam ekosistem mangrove maka kandungan K terlarut juga akan meningkat. Kandungan K dipengaruhi oleh musim dan pasang surut. Pada musim hujan, kandungan K cenderung rendah dibandingkan dengan musim kemarau [21]. Kandungan K terlarut yang tinggi pada lingkungan perairan mangrove disebabkan oleh akumulasi K terlarut dalam perairan. Kandungan K dalam vegetasi mangrove cenderung rendah [1]. K memiliki peran penting bagi tumbuhan, diantaranya terkait dengan proses-proses dalam tanaman berupa aktivitas ensim, respirasi, fotosintesis, pembentukan klorofil, pembentukan karbohidrat, keseimbangan air dalam daun dan pengaturan bukaan stomata [22]. Ketersediaan K juga berpengaruh terhadap biomassa daun mangrove [23]. K dibutuhkan tanaman dalam jumlah yang sedikit dimana K yang diserap akan diakumulasi pada bagian-bagian tanaman terutama di daun [24]. Seperti halnya P, sumber K terlarut di lingkungan perairan diantaranya disebabkan oleh kegiatan-kegiatan di darat seperti pertanian dan perikanan [19]. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 83 Seminar Nasional Biologi 2013 DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] Manson, F.J., N.R. Loneragan, G.A. Skilleter dan S.R. Phinn. 2005. An Evaluation on the Evidence for Linkages Between Mangroves and Fisheries: A Synthesis of the Literature and Identification of Research Directions. Oceanography and Marine Biology: an Annual Review 43: 485 – 515. Barbier, E.B. 2003. Habitat – Fishery Lingkages and Mangrove Loss in Thailand. Contemporary Economic Policy 21(1): 59 – 77. Sutton-Grier, A.E., A. K. Moore, P.C. Wiley dan P.E.T. Edwards. 2013. Incorporating Ecosystem Services Into the Implementation of Existing U.S. Natural Resource Management Regulations: Operationalizing Carbon Sequestration and Storage. Marine Policy (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.marpol.2013.06.003i Bosire, J.O., G. Okemwa dan J. Ochiewo. 2012. Mangrove Linkages to Coral Reef and Seagrass Ecosystem Services in Mombasa and Takaungu, Kenya. Ecosystem Services for Poverty Allevation. 41 pp. Nagelkerken, I., S.J.M. Blaber, S. Bouillon, P. Green, M. Haywood, L.G. Kirton, J.-O. Meynecke, J. Pawlik, H.M. Haywood, A. Sasekumar dan P.J. Somerfield. 2008. The Habitat Function of Mangroves for Terrestrial and Marine Fauna : A Review. Aquatic Botany 89: 155 – 185. Barbier, E.B., S.D. Hacker, C. Kennedy, E.W. Koch, A.C. Stier dan B.R. Silliman. 2011. The Value of Estuarine and Coastal Ecosystem Services. Ecological Monographs 81(2): 169 – 193. Komiyama, A., J.E. Ong dan S. Poungparn. 2008. Allometry, Biomass and Productivity of Mangrove Forests: A Review. Aquatic otany 89: 128 – 137. Cannicci, S., D. Burows, S. Fratini, T.J. Smith III, J. Offenberg dan F. Dahdouh-Guebas. 2008. Faunal Impact on Vegetation Structure and Ecosystem Function in Mangrove Forests: A Review. Aquatic Botany 89: 186 – 200. Setyawan, A.D. dan K. Winarno. 2006. Permasalahan Konservasi Ekosistem Mangrove di Pesisir Kabupaten Rembang, Jawa Tengah. Biodiversitas 7(2): 159 – 163. Brower, Z. dan V. Ende. 1997. Field and Laboratory Methods for General Ecology. Fourth Edition. WCB., McGraw-Hill. Boston Massachusetts Burr Ridge Illinois. Wilhm, J.L. and T.C. Dorris; 1968. Biological Parameters for Water Quality Criteria. Bioscience; 18 (8): 477 – 481. Krebs, C.J. 1989. Ecological Methodology. Harper & Row. New York. Young, M., M.E. Gonneea, J. Herrera-Silveira dan A. Paytan. 2005. Export of Dissolved and Particulate Carbon and Nitrogen from a Mangrove-Dominated Lagoon, Yucatan Peninsula, Mexico. International Journal of Ecology and Environmental Sciences 31(3): 189 – 201. Maie, N., O. Pisani dan R. Jaffe. 2008. Mangrove Tannins in Aquatic Ecosystems: Their Fate and Possible Influence on Dissolved Organic Carbon and Nitrogen Cycling. Limnol. Oceanogr. 53(1): 160 – 171. Gihring, T.M., G. Lavik, M.M.M. Kuypers dan J.E. Kostka. 2010. Direct Determination of Nitrogen Cycling Rates and Pathways in Arctic Fjord Sediments (Svalbard, Norway). Limnol. Oceanogr. 55(2): 740 – 752. Aprile, F. dan G.W. Siqueira. 2012. Seasonal and Spatial Variations of Dissolved Carbon and Nitrogen in the Santos Estuarine System, Southeastern Brazil. Jjournal of Oceanography and Marine Science 3(1): 8 – 18. Cox P., P. Friedlingstein dan P. Rayner. 2002. Modelling Climate – Carbon Cycle Feedbacks: A Cross Disciplinary Collaboration Priority. Glob. Change News Lett. 49: 12 – 14. Chauhan, R. dan A.L. Ramanathan. 2008. Evaluation of Water Quality of Bhitarkanika Mangrove System, Orissa, East Coast of India. Indian Journal of Marine Sciences 37(2): 153 – 158. Prasad, M.B.K. dan A.L. Ramanathan. 2008. Sedimentary Nutrient Dynamics in A Tropical Estuarine Mangrove Ecosystem. Estuarine, Coastal and Shelf Science 80: 60 – 66. Sanchez-Carrillo, S., R. Sanchez-Andres, L.C. Alatorre, D.G. Angeler, M. Alvarez-Cobelas dan J.A. Arreola-Lizarraga. 2009. Nutrient Fluxes in A Semi-Arid Microtidal mangrove Wetland in the Gulf of California. Estuarine, Coastal and Shelf Science 82: 654 – 662. Kathiresan, K. 2000. A Review of Studies on Pichavaram Mangrove, Southeast india. Hydrobiologia 430: 185 – 205. Heidari, M. dan P. Jamshid. 2010. Interaction Between Salinity and Potassium on Grain Yield, Carbohydrate Content and Mutrient Uptake in Pearl Millet. ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. 5(6): 39 – 46. Osman, H.E. dan A.A. AboHassan. 2010. Effect of NPK Fertilization on Growth and Dry Matter Accumulation in Mangrove [Avicennia marina (Forsk) vierh] Grown in Western Saudi Arabia. JKAU: Met., Env. & Arid Land Agric. Sci. 21(2): 57 – 70. Medina, E., E. Cuevas dan A.E. Lugo. 2010. Nutrient Relations of Dwarf Rhizophora mangle L. Mangroves on Peat in Eastern Puerto Rico. Plant Ecol. 207: 13 – 24. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 84 Seminar Nasional Biologi 2013 Isolation And Identification Of Carotenoid Producing Of Yeast On Semarang Region, Central Java Endang Kusdiyantini dan Wijanarka Department of Biology, Faculty of Sciences and Mathematics, Diponegoro University. Jl. Prof. H. Soedarto, SH. Tembalang-Semarang 50275 Indonesia. Telp./Fax.: 024 76480923. E-mail:[email protected] ABSTRAK The objective of the present study was to isolate and identify yeasts from Semarang region, Central Java capable of producing carotenoids. Pigmented yeasts were isolated from seven flowers of the different kinds. The samples were inoculated in Erlenmeyer flasks, containing yeast Pepton Dextrose (YPD) medium and incubated at temperature ambiance. After 48 - 72 hours, they were inoculated in Petri dishes with Potato Dextrose Agar (PDA), and incubated at temperature ambiance during 72 hours. The yeast colonies, which presented yellow to red coloration, were re-isolated in Petri dishes with PDA medium, incubated at temperature ambiance for 72 hours. Out of 7 samples, only two had yellow to red color. Identification had done to morphological, biochemical, and molecular tests, it‘s classified one strain as Rhodosporidium palugigenum. The maximum biomass of R. paludigenum was resulted in 1.7 g/l at glucose as a carbon source. Key words: isolation, identification, pigmented yeasts, Rhodosporidium paludigenum, carotenoid. 1. PENDAHULUAN Karotenoid merupakan kelompok pigmen yang disintesis ―de novo‖ oleh tanaman, alga, bakteri dan fungi (Goodwin, 1980). Lebih dari 600 jenis karotenoid telah diidentifikasi sampai saat ini. Struktur karotenoid merupakan derivat dari likopen yang terdiri dari rangkaian hidrokarbon dengan 40 atom karbon dan terbagi dalam dua kelompok, yaitu karoten yang hanya tersusun dari karbon dan hidrogen, dan kelompok lain yaitu xantofil yang merupakan karotenoid yang mengandung oksigen. Kelompok yang terakhir ini dapat ditunjukkan sebagai kelompok OH (zeaxanthin), sebagai kelompok oxi (canthanxanthin) atau kombinasi keduanya (astaxanthin) (Higuera-Ciapara, 2006). Karotenoid telah lama diketahui mempunyai peranan penting bagi kesehatan manusia. Senyawa ini selain mempunyai aktivitas sebagai pro vitamin A, juga berfungsi sebagai antioksidan, pertahanan sel dan jaringan dari kerusakan akibat dari radikal bebas dan singlet oksigen (Zeb and Mehmood, 2004). Sumber karotenoid sangat luas di alam, terutama ditemukan pada buah-buahan, dan sayuran. Beberapa mikroorganisme juga mempunyai potensi menghasilkan karotenid dan sudah masuk pada skala industri, baik untuk supplemen manusia maupun hewan (FDA, 2006; Apt and Behrens, 1999; Eonseon, 2003). Khamir (yeast) merupakan salah satu mikroorganisme yang mempunyai habitat sangat luas, baik di daratan maupun lautan, bahkan dapat hidup pada tanaman yang tersebar di batang/ranting, bunga dan buahnya. Khamir merupakan fungi uniselular, mengandung protein yang tinggi (40-60)%, juga mengandung vitamin-vitamin, terutama vitamin B kompleks (Kratochvilovà, 1990). Fungi banyak digunakan dalam industri antara lain fungi filamentous seperti Aspergillus sp., Trichoderma viride, dan fungi uniseluler seperti khamir Saccharomyces cerevisie, Kluyveromyces lactis, K. fragilis. Khamir dapat juga menghasilkan karotenoid seperti Rhodotorula, Rhodosporidium, Phaffia rhodozyma (Jacobson and Wasileski, 1994; Kusdiyantini dkk., 2003). Karotenoid utama yang dihasilkan oleh Rhodoturola dan Rhodosporidium adalah -karoten, torulen, dan torularhodin (Costa et al., 1987), sedang P. Rhodozyma menghasilkan astaxanthin, suatu pigmen yang sangat penting untuk aquakultur (Kusdiyantini, 1998). Astaxanthin yang merupakan karotenoid alami, memiliki kekuatan antioksidan lebih kuat 550 kali dibandingkan vitamin E dan 40 kali lebih kuat dibandingkan beta karoten dalam mengikat singlet oksigen. Aplikasi astaxanthin untuk kesehatan manusia telah dilaporkan oleh Guerin et al., 2003. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 85 Seminar Nasional Biologi 2013 Meningkatnya penggunaan pigmen (pewarna) sintetik dirasa berbahaya bagi kesehatan konsumennya, dan pigmen sintetik bisa menyebabkan terjadinya alergi dan reaksi intolerant. Penggunaan pigmen sintetik ini disebabkan harga pigmen (karotenoid) alami dua atau tiga kali lipat dibanding sintetiknya, dan perbedaan harga ini akan terus berjalan seiring pemahaman masyarakat akan penggunaan bahan alami yang lebih aman (Iwasaki and Murakoshi, 1992). Sebagai contoh, harga astaxanthin sintetik 2000 U$ per Kg, sedangkan untuk astaxanthin alami > 7000 U$ per Kg. Dan market karotenoid diperkirakan mencapai $ 1 trilyun tahun 2009. Kendala yang dihadapi oleh karotenoid alami adalah tidak stabilnya pada ekstraksi pada proses industri, maka diperlukan sumber karotenoid dengan konsentrasi tinggi dan tehnik ekstraksi yang efektif dan efisien (Ni et al., 2008; Forján et al., 2007). Pemakaian bahan tambahan pada pangan yang aman sangat penting untuk pencegahan penyakit yang ditimbulkannya. Diversifikasi sumber karotenoid alami sangat mendukung pemakaian pigmen yang aman untuk kesehatan dan juga menambah kandungan gizinya. Salah satu alternatif pencarian sumber baru karotenoid alami tersebut melalui eksplorasi mikroorganisme, terutama khamir yang berasal dari tanaman yang mempunyai warna merah oranye pada batang/rantin, daun, bunga, atau buahnya. Eksplorasi khamir indigenous ini akan memperluas masa depan organisme tersebut kepentingan manusia. Selama ini mikroorganisme penghasil karotenoid jarang berasal dari lokal, padahal Indonesia merupakan negara yang kaya akan biodiversitas mikroorganisme. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk eksplorasi khamir indigenous yang menghasilkan karotenoid. 2. METODE PENELITIAN Isolasi : Khamir diisolasi dari berbagai bunga tanaman (Tabel 1) yang tumbuh di daerah Bandungan, Ambarawa dan Tembalang Semarang. Isolasi dilakukan dengan menggunakan teknik langsung, yaitu sampel diletakkan langsung diatas permukaan medium Potato Dextrose Agar (PDA), koloni yang tumbuh dan berwarna ornye-merah diisolasi kembali untuk mendaptkan kemurniaannya. Teknik lain untuk isolasi adalah teknik suspensi, yaitu dengan meletakkan sampel pada medium cair , yaitu Yeast Pepton Dextrose (YPD). Setelah menunjukkan pertumbuhan, kemudian ditanam pada PDA dan yang menunjukkan koloni ornye-merah diisolasi kembali untuk dimurnikan. Isolat yang telah murni kemudian diidentifikasi berdasarkan morfologi, fisiologi dan secara molekuler. a) Uji morfologi Sel vegetatif dan karakteristik kultur Sel dari kultur agar berumur 48 jam diamati dengan mikroskop, dilihat bentuk sel serta cara pertunasan. Karakteristik kultur dari media cair diamati setelah 48 jam untuk dilihat pembentukan warna koloni. b) Uji fisiologis Fermentasi senyawa karbon Tabung reaksi yang dilengkapi dengan tabung durham diisi dengan medium fermentasi (glukosa, sukrosa, laktosa, maltosa, selobiosa, trehalosa, xylosa, mannitol). Pada medium tersebut diinokulasikan satu tetes suspensi standart dengan pipet, diinkubasi dan diamati produksi gasnya pada hari ke 1, 2, 7, 14 dan 21. c) Uji molekuler Urutan nukleotida dan analisis filogeni Urutan nukleotida dan analisis filogeni dilakukan menurut metode PCR (Sugita dan Nakase, 1999). Pendekatan species dilakukan dengan membandingkan urutan nukleotida dengan primernya d) Pertumbuhan isolat teridentifikasi pada berbagai sumber karbon Persiapan inokulum Komposisi medium inokulum sbb: glukosa 10 g/l, pepton 5 g/l, yeast ekstrak 3 g/l malt ekstrak 3 g/l pada pH 5 dan temperatut 22oC. Prekultur ditumnuhkan pada erlenmeyer 250 ml pada rotary shaker dengan kecepatan 180 rpm selama 18-24 jam untuk mencapai jumlah sel 10 7-108 sel/ml. Inokulum dengan jumlah sel tersebut siap untuk digunakan stater pada pertumbuhan dengan berbagai sumber karbon. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 86 Seminar Nasional Biologi 2013 Pertumbuhan isolat terpilih pada berbagai sumber karbon Inokulum yang sudah siap diambil 5 % (v/v) untuk diinokulasikan pada kultur pertumbuhan yang dilakukan pada erlenmeyer volume 250 ml berisi 125 ml medium yang mempunyai komposisi sbb.: glukosa 10 g/l (diganti sesuai perlakuan dengan fruktosa, maltosa, sukrosa), pepton 5 mg/l, yeast ekstrak 3 g/l dan malt ekstrak 3 g/l, pH 5. Inkubasi dilakukan selama 72 jam pada orbital shaker dengan kecepatan agitasi 180 rpm, dan temperatur ruang. Pertumbuhan diukur setiap 6 jam sekali berdasarkan berat kering sel (metode gravimetri). Analisis pertumbuhan (metode gravimetri): Pertumbuhan khamir dapat ditentukan dengan konsentrasi biomasa (berat kering sel) sebagai berikut: kultur diambil 1 ml dimasukkan pada eppendorf dan disentrifugasi , kemudian supernatan dibuang. Pelet dicuci dengan air destilasi untuk kemudian disentrifugasi lagi. Terakhir pelet dikeringkan dalam dalam oven 80 oC selama kira-kira 48 jam. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi khamir yang didapatkan dari beberapa sampel bunga tanaman yang berasal dari Bandungan dan Tembalang Semarang ditunjukkan pada Tabel 1. Isolat dipilih adalah yang mempunyai kenampakan koloni merah-oranye dan dari 7 sampel bunga yang diisolasi khamirnya, didapatkan 5 koloni yang mempunyai warna oranye. Koloni khamir ini didapatkan dari satu sumber bunga yaitu bunga dahlia. Tabel 1. Sumber tanaman yang diambil untuk isolasi khamir Sampel Anggrek bulan Euphorbia merah Adenium Karnesen Soka Mawar merah Dahlia merah Bagian yang diambil Bunga Bunga Bunga Bunga Bunga Bunga Bunga Lokasi Ambarawa Tembalang Tembalang Bandungan Bandungan Bandungan Bandungan Warna koloni Putih Putih Putih Putih Putih Putih Oranye Isolat yang terpilih, diisolasi beberapa kali untuk mendapatkan isolat yang benar-benar murni (Gambar 1), kemudian isolat tersebut diidentifikasi berdasarkan sifat morfologi, fisiologi dan molekuler. Dari identifikasi isolat tersebut mempunyai kemiripan dengan Rhodosporidium paludigenum. Gambar 1. Isolat khamir yang telah diisolasi ditanam pada agar miring, dan cawan petri Adapun klasifikasi species ini sebagai berikut : Superkingdom : Eukaryota Kingdom : Fungi Phylum : Basidiomycota Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 87 Seminar Nasional Biologi 2013 Class Sub Class Order Genus Species : Urediniomycetidae : Microbotryomycetidae : Sporidiobalales : Rhodosporidium : paludigenum Pertumbuhan pada Potato Dextrose Agar (PDA) Morfologi koloni menunjukkan warna oranye setelah 3 hari inkubasi pada medium PDA dengan suhu ruangan, warna semakin memerah pada saat disimpan pada freezer (suhu 4ºC), sel berbentuk oval, sendiri-sendiri atau berpasangan (Gambar 2). Gambar 2. Sel khamir Rhodosporidium paludigenum. Kemampuan Assimilasi Rhodosporidium paludigenum mempunyai ciri-ciri fisiologis dengan kemampuannya dalam mengassimilasi sumber karbon sperti yang terlihat pada Tabel 2. Species ini dapat mengassimilasi glukosa, fruktosa, sukrosa, tetapi tidak dapat mengassimilasi laktosa. Kemampuan assimilasi ditunjukkan dengan adanya perubahan warna pada medium yang berisi sumber karbon (Gambar 2). Tabel 2. Kemampuan assimilasi Rhodosporidium paludigenum pada berbagai sumber karbon Sumber Karbon Galaktosa Sukrosa Laktosa Fruktosa Kemampuan Assimilasi + + + Gambar 3. Uji fisiologis (pertumbuhan pada berbagai sumber karbon, glukosa, sukrosa, laktosa dan fruktosa pada isolat terpilih. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 88 Seminar Nasional Biologi 2013 Dari uji molekuler yang dilakukan terlihat bahwa isolat ini menunjukkan species Rhodosporidium paludigenum (Tabel 3). Tabel 3. Prosentase kemiripan urutan nukleotida isolat yang didapat dengan beberapa species pembanding Species pembanding Prosentase kemiripan urutan nukleotida Rhodosporidium paludigenum Strain CBS 6567 Rhodosporidium paludigenum Strain CBS 6566 Rhodosporidium paludigenum Rhodosporidium paludigenum Isolat 3-1-3 Sporidiobolales sp. LM273 Sporidiobolales sp. LM49 Sporidiobolales sp. LM8 Sporidiobolales sp. LM371 Rhodotorula glutinis ATCC 16726 96 96 97 97 94 94 92 93 90 Pertumbuhan Rhodosporidium paludigenum pada berbagai sumber karbon Sumber karbon yang digunakan adalah glukosa, fruktosa, maltosa dan sukrosa, hasil yang dapat ditunjukkan pada Gambar 4. Dari ke-5 sumber karbon yang digunakan terlihat bahwa pertumbuhan R. paludigenum pada glukosa dan fruktosa lebih tinggi dibanding sumber karbon yang lain. 1.8 Berat Kering Sel (g/l) 1.6 1.4 1.2 Glukosa 1 Fruktosa 0.8 Maltosa 0.6 Sukrosa 0.4 0.2 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Waktu Inkubasi (jam) Gambar 4. Pertumbuhan Rhdodosporidium paludigenum pada berbagai sumber karbon. Pertumbuhan pada sumber karbon glukosa dan sukrosa masih menunjukkan peningkatan berat kering sel, hal ini terlihat pada kurva pertumbuhannya. Maksimum berat kering sel terjadi pada glukosa yaitu: 1,7 g/l; sedang untuk sukrosa adalah 1,5 g/l. Maksimum berat kering sel terjadi pada glukosa yaitu: 1,7 g/l; sedang untuk sukrosa adalah 1,5 g/l. Sedang pertumbuhan khamir pada fruktosa dan maltosa dapat terbagi dalam 4 fase yang berbeda : a. fase adaptasi (lag phase), b. fase eksponensial (log phase) dan c. fase stasioner serta d. fase penurunan. Pada sumber karbon fruktosa, fase adaptasi berlangsung sampai umur 12 jam, kemudian pertumbuhan memasuki fase eksponensial dan pertumbuhan menurun setelah jam ke 54 inkubasi. Sedang untuk sumber karbon maltosa, fase adaptasi berlangsung sampai umur 18 jam waktu inkubasi, dilanjutkan fase eksponential sampai umur 54 jam dan pertumbuhan memasuki fase penurunan sampai waktu inkubasi diberhentikan (72 jam ). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 89 Seminar Nasional Biologi 2013 SIMPULAN Hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa sangat sedikit populasi khamir penghasil karotenoid yang tumbuh pada bunga. Kondisi lingkungan juga mempengaruhi keberadaan khamir, karena pada umumnya khamir penghasil karotenoid tumbuh pada daerah yang mempunyai hawa sejuk. Dari 7 sampel bunga yang diisolasi beberapa kali hanya mendapatkan 1 isolat. Setelah diidentifikasi isolat tersebut mempunyai indeks kemiripan 97% dengan Rhodosporidium paludigenum. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih peneliti ucapkan kepada kepala laboratorium mikrobiologi, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro atas kerjasamanya dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1]. Costa, I., H.L. Martelli, I.M. Da Silva and D. Pomery. 1987. Production of β-carotene by a Rhodotorula strain. Biotechnology Letter., vol 9, no 5, pp. 373-375. [2]. Department of health and human services, Food and Drug Administration (FDA), 2006. the Safe Use of Phaffia Yeast as a Color Additive in the Feed of Salmonid Fish to Enhance the Color of Their Flesh. Federal Register: July 6, 2000, vol. 6, no. 130: 4184-4187. [3]. Eonseon, J., J.E.W. Polle, H.K. Lee, S.M. Hyun ang M. Chang, 2003. Xanthophylls in microalgae: From biosynthesis to biotechnological mass production and application. J. Microbiology and biotechnology, vol. 13 (2): 165-174. [4]. Forján, E., I. Garbayo, C. Casal and C. Vilchez, 2007. Enhancement of carotenoid production Nannochloropsis by phosphate and sulphur limitation. Communicating current research and educational topics and trends in applied microbiology: 356-364. [5]. Goodwin, T.W. 1980. Nature and distribution of carotenoids. Food chemistry, 5: 3-13. [6]. Guerin, M., M.E. Huntley and M. Olaizola, 2003. Haematococcus astaxanthin: Applications for human health and nutrition. Trends in Biotechnology, vol. 21, no. 5: 210-216. [7]. Higuera-Ciapara, I., L. Fėlix-Valeuzuela and F.M. Goycoolea. Astaxanthin: A review of its chemistry and applications. Critical reviews in food science and nutririon 46: 185-190. [8]. Iwasaki, R. and M. Murakoshi. 1992. Palm oil yields carotene for world markets. Inform., vol 3 no 2. [9]. Jacobson, G. and J. Wasileski. 1994. Production of food colorants by fermentation. In Bioprocess production of flavor, fragrance, and color ingredients. John Wiley & Sons, Inc. pp. 205-274. [10]. Kusdiyantini, E. 1998. Contribution à l‘étude de la croissance et de la production d‘astaxanthine chez Phaffia rhodozyma PR 190. Thesis doktor di Institut National des Sciences Appliqueés, Toulouse France [11]. Kusdiyantini, E., M. Zainuri dan Wijanarka, 2003. Paket teknologi penggunaan khamir Phaffia rhodozyma sebagai sumber pigmen karotenoid dalam upaya diversifikasi pakan buatan pada sektor akuakultur. Penelitian Hibah Bersaing tahun 2002-2003. [12]. Kratochvilova, K.A. 1990. Yeast and yeast-like organism. VCH. Weinheim, Jerman. [13]. Ni, H., Qi-he Chen, Guo-qing He, Guang-bin Wu and Yuan-fan Yang, 2008. Optimization of acidic extraction of astaxanthin from Phaffia rhodozyma. Journal of Zhejiang University Science B, vol 9 (1): 51-59. [14]. Zeb, A. and S. Mehmood, 2004. Carotenoids contents from various sources and their potential health applications. Pakistan Journal of Nutrition 3 (3): 199-204. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 90 Seminar Nasional Biologi 2013 Potensi Auksin dan Giberelin dalam Produktifitas Tanaman dan Kualitas Buah Tomat (Lycopersicum escelentum mill) Eny Hartadiyati Wasikin H Email : [email protected] ABSTRACK One of horticultural products is much needed and utilized by the community is tomatoes. Productivity and fruit quality of tomato need to be pursued in order to meet the needs of both fresh and processed tomatoes. Provision of auxin and giberelin expected to cause crop productivity and high quality tomatoes. Auxin and giberelin concentration of 100 ppm and 200 ppm to 6 treatment combinations varied and tested for 3 months. 2factor ANOVA was used to analyze productivity data (number of flowers and number of fruits), and the data quality of the fruit (fruit weight, levels of lycopene and β-carotene levels). The results appear G1A2 treatment (100 ppm giberelin and auxin 200 ppm) resulted in an average number of flowers, number of fruits, fruit weight, levels of lycopene and β-carotene levels were highest. The statistic shows the interaction of auxin and giberelins significant effect (p <0.05) on the number of flowers, number of fruits, fruit weight, levels of lycopene and βcarotene levels. Key words: Auxin, Giberelin, productivity and fruit quality ABSTRAK Salah satu produk hortikultura yang banyak dibutuhkan dan manfaatkan oleh masyarakat adalah buah tomat. Produktivitas dan kualitas buah tanaman tomat perlu diupayakan supaya dapat memenuhi kebutuhan masyarakat baik buah tomat segar maupun olahan. Pemberian zat pengatur tumbuh auksin dan giberelin diharapkan dapat menyebabkan produktivitas tanaman dan kualitas buah tomat tinggi. Konsentrasi auksin dan giberelin 100 ppm dan 200 ppm divariasikan menjadi 6 kombinasi perlakuan dan dicobakan selama 3 bulan. ANAVA 2 faktor digunakan untuk menganalisis data produktifitas ( jumlah bunga dan jumlah buah); dan data kualitas buah (berat buah, kadar likopen dan kadar β-karoten). Hasil penelitian nampak perlakuan G1A2 (giberelin 100 ppm dan auksin 200 ppm) menyebabkan rata-rata jumlah bunga, jumlah buah, berat buah, kadar likopen dan kadar β-karoten yang paling tinggi. Hasil statistik menunjukkan interaksi auksin dan giberelin berpengaruh signifikan (p < 0,05) pada jumlah bunga, jumlah buah , berat buah, kadar likopen dan kadar βkaroten. Kata kunci: Auksin, Giberelin, Produktifitas dan Kualitas buah 1. PENDAHULUAN Buah tomat disukai dan penting bagi masyarakat karena selain mempunyai rasa yang segar, tomat juga mengandung nilai gizi yang cukup lengkap. Nilai kandungan dan komposisi gizi buah tomat dalam tiap 100 gram bahan makanan sangat dibutuhkan untuk kesehatan tubuh, diantaranya mengandung kalori 20,00 kal; protein 1,00 g; lemak 0,30 g; karbohidrat 4,20 g; Vitamin A 1.500 S.I; vitamin B 0,60 mg; vitamin C 40,00 mg; kalsium 5,00 mg; fosfor 26,00 mg; zat besi 0,50 mg; dan air 94 g. (Direktorat Gizi Departemen Kesehatan R.I, 1990). Buah tomat mengandung juga pigmen karotenoid seperti likopen dan β-karoten . Kedua pigmen ini mempunyai banyak ikatan ganda sehingga dapat menangkal radikal bebas. Radikal bebas sangat reaktif merusak biomolekul seluler penting sehingga merupakan pemicu sebagian besar penyakit degeneratif. Status karotenoid (likopen dan β-karoten) yang meningkat dalam tubuh dapat mengatur fungsi gen, meningkatkan komunikasi inter sel, memodulasi hormon dan respon imun serta mengatur metabolisme sehingga menurunkan resiko penyakit kronis ( Rao dan Agarwal, 1999). Hasil penelitian menunjukkan pemberian pasta tomat dengan pemanasan 100 oC selama 1 jam dapat menurunkan kadar trigliserida, kolesterol total, LDL, dan meningkatkan HDL (Hartadiyati W.H, 2009 ). Dibuktikan pula bahwa Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 91 Seminar Nasional Biologi 2013 pemberian pasta tomat dengan pemanasan 150 oC dapat meningkatkan IL3, NO makrofag, TNFα pada Mencit yang diinfeksi bakteri Salmonellae tiphymurium (Hartadiyati W.H, 2012). Hal ini menyebabkan tanaman tomat banyak dibudidayakan memenuhi kebutuhan untuk konsumsi dan industri antara lain dimakan segar maupun dalam bentuk olahan seperti untuk campuran sayur, jus, saus dan pasta . Produktivitas dan kualitas hasil dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan konsumen tomat . Kriteria produktivitas antara lain jumlah bunga , jumlah buah ; adapun kualitas buah antara lain berat buah, kadar karotenoid yaitu likopen dan β-karoten. Upaya perbaikan produktivitas tanaman dan kualitas buah tomat dapat dilakukan dengan berbagai macam teknologi budidaya. Salah satunya adalah dengan penggunaan zat pengatur tumbuh. Tanaman secara alamiah sudah mengandung hormon pertumbuhan endogen seperti auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, dan etilen. Hormon ini kebanyakan berada di jaringan meristem yaitu jaringan yang aktif membelah atau tumbuh (Cambell, 2003). Diketahui auksin dapat merangsang pembentukan sel, merangsang pembungaan, meningkatkan pembentukan buah dan mencegah gugurnya buah sebelum panen (Salisbury dan Ross, 1995). Adapun giberelin memiliki berbagai pengaruh pada tumbuhan diantaranya pembungaan dan pertumbuhan buah (Wilkins, 1992). Penemuan selanjutnya diketahui auksin dan giberelin dapat mempengaruhi respon gen untuk pembelahan dan pengembangan sel dalam rangka perkembangan buah ( De Jong et al., 2009). Penambahan hormon secara eksogen akan meningkatkan jumlah sel dan ukuran sel , bersama-sama dengan hasil fotosintat yang meningkat di awal penanaman dapat mempercepat proses pertumbuhan vegetatif dan generatif tanaman yang optimal (Salisbury dan Ross, 1995). Penyemprotan auksin dan giberelin sintetis secara eksogen dipergunakan meningkatkan pembungaan dan pembentukan buah (Abidin, 1993). Hasil penelitian menunjukkan perlakuan IAA 100 ppm sampai dengan 200 ppm berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman kunyit (Wijayanti et al., 2005) , GA3 150 ppm dapat meningkatkan produksi bunga potong krisan (Nahisin et al., 2008) dan satu kali penyemprotan GA3 200 ppm memacu pembungaan pada Jatropha curcas ( Kusumawati et al., 2009) . Diketahui pula zat pengatur tumbuh auksin dibutuhkan dalam optimalisasi produksi metabolit sekunder seperti pigmen pada kultur kalus (Saitu and Mizukami ,2002 dalam Rahayu D.P et al.,2002). GA3 mempunyai peluang terhadap kadar khlorofil-karotenoid (Karsiwi.P. et al., 2004). Berdasarkan uraian tersebut menarik untuk dikaji aplikasi auksin dan giberelin pada tanaman tomat. Tujuan penelitian ini adalah menganalisis interaksi giberelin dan auksin terhadap jumlah bunga, jumlah buah , berat buah, kadar likopen dan kadar β karoten buah tomat serta untuk mengetahui konsentrasi giberelin dan auksin yang dapat menghasilkan jumlah bunga, jumlah buah, berat buah, kadar likopen dan kadar β karoten buah tomat yang maksimal. 2. METODE PENELITIAN Desain Pelaksanaan Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan 2 faktor (2 X 3 ) untuk menyelidiki kemungkinan interaksi hormon auksin dan giberelin. Faktor 1 adalah Giberelin, menggunakan GA3 (asam giberelat) dengan 2 taraf perlakuan yaitu G1 = 100 ppm (0,1 g Giberelin pada Alkohol 96% ± 1 ml + air sampai 1 ℓ) dan G2 = 200 ppm (0,2 g Giberelin pada Alkohol 96% ± 1 ml + air sampai 1 ℓ). Faktor II adalah Auksin , menggunakan IAA (indoleacetic acid) dengan 3 taraf perlakuan yaitu: A0 = 0 ppm (Air 100%), A1 = 100 ppm (0,1 g Auksin pada KOH 0,1% ± 1 ml + air sampai 1 ℓ) dan A2 = 200 ppm (0,2 g Auksin pada KOH 0,1% ± 1 ml + air sampai 1ℓ) sehingga diperoleh kombinasi perlakuan sebanyak 6 kombinasi yaitu: G1A0, G1A1, G1A2, G2A0, G2A1, G2A2. Masing-masing perlakuan diulang 4 kali. Penelitian menggunakan tomat tipe kentang yang ditanam di polybag di dalam Green House Balai Benih Hortikultura Desa Clapar Kecamatan Subah Kabupaten Batang tanggal selama 3 bulan (17 Maret 2013 – 20 Juni 2012). Dilakukan persiapan media; persiapan bibit ; penanaman; pemeliharaan tanaman tomat meliputi penyiraman, pemasangan sarana rambatan (pemasangan ajir), penyiangan, pemupukan dan penyemprotan pestisida. Giberelin dan Auksin diberikan setelah tanaman berumur 1 minggu. Giberelin dan auksin disemprotkan pada setiap tanaman sebanyak 5 ml tiap 3 minggu sekali secara merata pada bagian daun dan batang. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 92 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengamatan dan pengukuran dilakukan untuk pengumpulan data produktivitas tanaman meliputi jumlah bunga, dan jumlah buah; adapun kualitas buah meliputi berat buah, kadar likopen dan β karoten. Data pengamatan dianalisis dan diintrepretasikan dengan analisis varian 2 faktor dan apabila terdapat beda nyata dilanjutkan dengan DMRT ( Duncan Multiple Range Test ) menggunakan SPSS versi 20. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Data hasil penelitian pemberian giberelin dan auksin dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Data tentang jumlah bunga dan jumlah buah tomat dapat dilihat pada Tabel 1. Data tentang berat buah , kadar likopen dan kadar β karoten buah tomat dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 1. Jumlah Bunga dan Jumlah Buah Tomat Per Tanaman Kombinasi perlakuan G1A0 G1A1 G1A2 G2A0 G2A1 G2A2 Rataan Jumlah Bunga 30,7c ± 1,56 32,3a ± 2,91 32,7a ± 2,86 31,0bc ± 1,96 31,0b ± 1,83 31,0b ± 1,76 Rataan Jumlah Buah 26,3c ± 1,36 28,7a ± 1,89 28,7a ± 2,26 27,0b ± 1,54 26,7bc ± 1,46 26,3c ± 0,99 Keterangan : Faktor I : Giberelin, dengan taraf perlakuan yaitu: G1 = 100 ppm dan G2 = 200 ppm Faktor II : Auksin dengan taraf perlakuan yaitu: A0 = 0 ppm , A1 = 100 ppm dan A2 = 200 ppm Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada DMRT 5% Tabel 2. Berat buah, Kadar Likopen dan Kadar β Karoten dan Jumlah Buah Tomat Kombinasi perlakuan G1A0 G1A1 G1A2 G2A0 G2A1 G2A2 Rataan Berat Buah (g) 3,4 c ± 0,16 5,2 a ± 0,29 5,3 a ± 0,34 4,1 b ± 0,22 4,1 b ± 0,37 3,9 b ± 0,26 Rataan Kadar Likopen (mg/100g) Rataan Kadar β Karoten (IU) 9,4 d 14,0 c 21,7 a 12,7 c 19,6 b 18,6 b 986,0 d 1463, 7 c 1721, 7 a 1416, 7 c 1598, 3 b 1602,0 b ± ± ± ± ± ± 0,56 0,34 1,25 0,56 0,73 0,89 ± ± ± ± ± ± 83,86 30,66 28,43 121,72 28,38 78,5 Keterangan : Faktor I : Giberelin, dengan taraf perlakuan yaitu: G1 = 100 ppm dan G2 = 200 ppm Faktor II : Auksin dengan taraf perlakuan yaitu: A0 = 0 ppm , A1 = 100 ppm dan A2 = 200 ppm Angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata pada DMRT 5% Jumlah Bunga dan Jumlah Buah Tabel 1 menunjukkan bahwa hasil analisis sidik ragam interaksi giberelin dan auksin berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap jumlah bunga dan jumlah buah. Faktor tunggal auksin tidak berpengaruh nyata (p>0,05) terhadap jumlah bunga dan buah . Faktor tunggal gibberelin berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap jumlah buah namun tidak (p>0,05) terhadap jumlah bunga. Ada fungsi simultan auksin dan giberelin dalam pertumbuhan dan perkembangan bunga sebagai berikut : auksin berperan dalam pengangkutan asimilat dari daun ke bunga selanjutnya berfungsi dalam pembelahan sel sehingga mendorong lebih cepat pertumbuhan bunga setelah terjadinya insiasi oleh giberelin (Zulkarnain, 2010). Giberelin menyebabkan pengubahan tunas vegatatif menjadi floral, mengaktikan meristem subapikal menghasilkan bolting pada batang sehingga merangsang keluarnya bunga. Giberelin menyebabkan pembungaan dan berbunga lebih awal (Wilkins, 1992). Setelah terjadi pertumbuhan dan perkembangan bunga, giberelin akan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 93 Seminar Nasional Biologi 2013 meningkatkan kandungan auksin melalui pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan senyawa triptofan sebagai prekursor auksin. Peningkatan kandungan auksin akan lebih meningkatkan pembelahan sel dalam pertumbuhan bunga dan menghambat proses absisi bunga , bila kadar auksin rendah maka bunga akan cepat menua dan akan terbentuk zona absisi sehingga menyebabkan bunga akan gugur sebelum waktunya ( Yennita, 2003). Hal ini terbukti perlakuan G1A2 menyebabkan jumlah bunga paling banyak X = 32,7 namun hasil uji DMRT 5% menunjukkan tidak berbeda nyata (p> 0,05) dengan perlakuan G1A1 X = 32,3. Perlakuan G1A0 menyebabkan jumlah bunga paling rendah. Terlihat jumlah bunga pada konsentrasi giberelin yang lebih tinggi (semua perlakuan G2 ) lebih rendah dari G1A2 dan G1A1. Penurunan jumlah bunga pada perlakuan G2 (pemberian giberelin 200 ppm) dari perlakuan G1 disebabkan karena ada pengaturan umpan balik . Pemberian giberelin yang tinggi menyebabkan terjadinya penurunan transkripsi GA 20 oksidase. Giberelin20 oksidase merupakan target utama dalam pengaturan umpan balik. Apabila transkripsi GA 20 menurun maka akan terjadi pengeblokan biosintesis asam giberelat. Pengeblokan sintesis asam giberelat akan menyebabkan aktivitasnya menjadi menurun (Taiz dan Zeiger, 1998). Buah merupakan perkembangan dari bunga . Jumlah buah dipengaruhi sejak terbentuknya buah sampai perkembangan buah. Penyemprotan auksin dan giberelin sintetis secara eksogen dapat meningkatkan pembungaan dan pembentukan buah (Abidin, 1993). Setelah adanya penyerbukan dan pembuahan segera auksin disintesis dalam ovarium, selanjutnya ditransport ke jaringan lain sehingga terjadi pembelahan sel dan pertambahan jumlah sel serta memicu sintesis giberelin. Giberelin berperan dalam perkembangan bunga menjadi buah yaitu mulai dari rontoknya kelopak bunga hingga perkembangan bakal buah dan menjadi buah. Perkembangan bunga menjadi buah memerlukan suplai asimilat. Giberelin berperan menstimulasi sintesis enzim hidrolitik seperti amilase dan protease yang mampu mencerna zat tepung dan protein dengan demikian meningkatkan kandungan gula dan asam amino untuk pertumbuhan sel (Gardner et al., 1991). Abidin (1993) menambahkan bila terjadi pemecahan karbohidrat menjadi gula maka kadar gula dalam sel akan naik dan akan menyebabkan air lebih banyak lagi masuk ke sel sehingga sel memanjang. Auksin berperan dalam pembelahan sel untuk pertumbuhan buah dan memperkuat tangkai pada kondisi berbuah, agar buah tidak rontok. Pengaruh auksin terhadap gugurnya buah ditentukan konsentrasi auksin itu sendiri, konsentrasi auksin tinggi akan menghambat terjadinya absisi, sedangkan konsentrasi rendah akan mempercepat terjadinya absisi (Abidin ,1993). Seperti halnya dengan jumlah bunga , perlakuan G1A2 menunjukkan hasil lebih tinggi dibanding dengan perlakuan lain namun menunjukkan hasil yang sama dengan G1A1 X = 28,67 . Hasil uji DMRT 5% G1A1 dan G1A2 menunjukkan tidak berbeda nyata (p>0,05). Perlakuan G1A0 menghasilkan jumlah buah paling rendah dan tidak berbeda nyata (p>0,05) dengan G2A2. Terlihat konsentrasi giberelin yang lebih tinggi (semua perlakuan G2 ) lebih redah dari G1A2 dan G1A1. Konsentrasi giberelin yang tinggi menjadi bersifat menghambat ( adanya pengaturan umpan balik) seperti dikemukakan pada pembahasan jumlah bunga . Berat Buah Hasil analisis sidik ragam menunjukkan masing-masing faktor tunggal giberelin maupun auksin berpengaruh nyata terhadap berat buah (p<0,05) , demikian pula interaksi giberelin dan auksin berpengaruh nyata terhadap berat buah (p<0,05). Hal ini sejalan pendapat Wilkins (1992) bahwa penambahan giberelin dan auksin akan memungkinkan buah berukuran normal untuk berkembang. Auksin mempengaruhi sintesis enzim yang dapat menyebabkan dinding sel elastik, mudah meregang dan tumbuh memanjang (Salisbury dan Ross, 1995). Pemberian giberelin akan menyebabkan pertambahan volume, bobot sel dan banyaknya protoplasma, sehingga sel akan menjadi lebih besar dan banyak ( Wattimena, 1988 ). Aktivasi respon gen auksin dan giberelin memicu pembelahan sel dan pembentangan sel ( de Jong, 2009) demikian pula hasil penelitian Seranni et al. (2007) menunjukkan dan pemberian GA3 volume perikarp lebih tebal ( perikarp mempunyai sedikit sel namun volume sel lebih besar) dibanding buah yang unggul. Seperti halnya dengan jumlah bunga, berat buah paling tinggi pada perlakuan G1A2 ( X =5,25) g, selanjutnya diikuti perlakuan G1A1 (Tabel 2) namun hasil uji DMRT 5% keduanya menunjukkan tidak berbeda nyata (p<0,05). Hasil paling rendah pada G1A0. Terjadi penurunan berat buah pada Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 94 Seminar Nasional Biologi 2013 konsentrasi giberelin yang lebih tinggi ( semua perlakuan G2) . Konsentrasi giberelin yang tinggi menjadi bersifat menghambat ( adanya pengaturan umpan balik) seperti dikemukakan pada pembahasan jumlah bunga . Kadar Likopen dan Kadar β Karoten Buah Tomat Pigmen untuk buah tomat didominasi oleh karoten dan likopen, akumulasi likopen selama pemasakan akan menghambat biosintesis karoten. Dengan demikian maka buah akan terlihat berwarna merah ( Hobson dan Grierson ,1993 ). Hasil analisis sidik ragam menujukkan faktor tunggal giberelin dan faktor tunggal auksin berpengaruh nyata terhadap terhadap kadar likopen dan kadar β karoten (p<0,05) demikian pula interaksi giberelin dan auksin berpengaruh nyata terhadap kadar likopen dan kadar β karoten (p<0,05). Hal ini disebabkan tomat merupakan tanaman dengan buah yang dikelompokkan ke dalam buah klimakterik yaitu buah dengan tingkat respirasinya meningkat seiring dengan pemasakan buah. Dalam proses respirasi terjadi metabolisme karbohidrat sehingga terbentuk asetil ko A (Salisbury dan Ross, 1995). Di dalam sel giberelin mengikat enzim yang terdapat pada membran, maka enzim tersebut akan mengubah ATP menjadi AMP siklik yang selanjutnya menggerakkan berbagai rentetan reaksi-reaksi sekunder dan tersier (Wattimena, 1988) termasuk pembentukan karotenoid ( likopen dan β karoten ) melalui jalur mevalonat dengan katalisator HMGkoA reduktase. Adapun Auksin berperan mengontrol pembentukan etilen. Etilen merupakan hormon tumbuhan yang berfungsi dalam pemasakan buah ( Abidin, 1993) antara lain terlibat dalam akumulasi karotenoid , penurunan kadar klorofil dan peningkatan gula . Naiknya konsentrasi auksin menginduksikan pembentukan etilen, sehingga kadar likopen dan β karoten rendah pada semua perlakuan A0 ( tanpa auksin). Berdasarkan Tabel 2 , induksi giberelin dan auksin menyebabkan kadar likopen dan β karoten buah tomat memberikan hasil tertinggi pada perlakuan G1A2 dan terjadi penurunan berat buah pada konsentrasi giberelin yang lebih tinggi ( semua perlakuan G2) . Hasil uji DMRT 5% perlakuan G1A2 berbeda nyata (p<0,05) dengan perlakuan yang lain. SIMPULAN Interaksi auksin dan giberelin berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap jumlah bunga, jumlah buah, berat buah , kadar likopen dan kadar β karoten. Konsentrasi auksin dan gibberelin untuk menghasilkan jumlah bunga, jumlah buah, berat buah , kadar likopen dan kadar β karoten yang paling maksimal dicapai pada gibberelin 100 ppm dan auksin 200 ppm (perlakuan G1A2), namun pada jumlah bunga, jumlah buah dan berat buah tidak berbeda nyata (p>0,05) dengan pemberian gibberelin 100 ppm dan auksin 100 ppm (perlakuan G1A1). Hal ini dapat dikatakan pula auksin dan giberelin mempunyai potensi dalam produktivitas tanaman dilihat dari jumlah bunga dan jumlah buah; serta kualitas buah dilihat dari berat buah, kadar likopen dan kadar β karoten. DAFTAR PUSTAKA [1]. Abidin, Z. 1993. Dasar-Dasar Pengetahuan Tentang Zat Pengatur Tumbuh. Bandung: Angkasa. [2]. Cambell, et al. 2003. Biologi edisi kelima jilid dua. Jakarta: Erlangga. [3]. Direktorat Gizi Departemen Kesehatan R.I.1990. [4]. De Jong, Maaike; Celestina Mariani dan Wim H. Vriezen. The Role of Auksin and Giberelinin Tomato Fruit Set. Journal of Experimental Botany, 2009; Vol.50 No.5 : pp 1523 - 1532 . http://jxb.oxfordjournal.org. disitasi 19 Januari 2012. [5]. Gardner, F.P., R.B. Pearce, and R.I. Mitchell. 1991. Fisiologi Tumbuhan Budidaya. Penterjemah Susilo H. Jakarta: UI Press. [6]. Hartadiati W.H, Eny . 2009. Kajian Potensi Antioksidan Dan Sifat Hiperkolesterolemi Fraksi Lipid Likopen dari Isolasi Tomat Lokal. Hibah Bersaing DIKTI Th. Ke-3. [7]. Hartadiyati W.H, Eny. 2012. Performasi Imunomodulator Tomat Lokal Pada Infeksi Salmonellae Typhimurium. Laporan Penelitian Hibah DIKTI : Unggulan Perguruan Tinggi. [8]. Hobson, G. dan Grierson, D. 1993. Tomato In Biochemistry of Fruit Ripening, eds. G.B. Seymour, J.E Taylor and G.A. Tucker, 405-434. London : Chapman & Hall. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 95 Seminar Nasional Biologi 2013 [9]. Karsiwi P, Dwi; Solichatun; Anggarwulan, Endang.. Pertumbuhan, Kadar Khlorofil-Karotenoid, Saponin, Aktivitas Nitrat reduktase Anting-anting (Acalypha indica L.) pada Konsentrasi Asam Giberelat ( GA3 ) yang Berbeda. Biofarmasi. 2004; 2 (1) : 1-8. [10]. Kusumawati , Arika; Hastuti , E.D; dan Setiari Nintya. Pertumbuhan dan Pembungaan Tanaman Jarak Pagar Setelah Penyemprotan GA3 dengan Konsentrasi dan Frekuensi yang Berbeda. Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi, 2009; 10 (1) : 18 – 29. [11]. Nahisin, Yiyin; Qodriyah, Laili. Teknik Perlakuan Periode Hari Panjang dan Pemberian GA3 Terhadap Produksi Bunga Potong Krisan. Buletin Teknik Pertanian .2008 ; Vol.13 No.2 : 55-58. [12]. Rahayu D.P; Mastuti Retno; Rosdianna Anna. Kultur Kalus Sebagai Penghasil Betalain Secara In Vitro. FMIPA Universitas Brawijaya Malang. httpbiologi.ub.ac.idfiles201012BSS2010RM. Disitasi 29 Agustus 2013: 20.10. [13]. Rao AV and Argawal S. Role of lycopene as antioxidant carotenoid in the prevention of chronic diseases : a review. Nutr. Res. 1999 ; 19 : 305-23. [14]. Salisbury, F.B and C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Jilid II .Terjemahan oleh Diah R. Lukman dan Sumaryono. Bandung: ITB. [15]. Serriani, J.C; Fos. M; Attares, A; Garcis-martines JL. Effect of Giberelin and Auxinon Parthenocarpic Fruit Growth Induction in The cv. Macrotom of Tomato. Journal of Plant Growth Regulation. 2007; 26 : 211-221. [16]. Taiz, L and E. Zeiger. 1998. gl. Massachusetts : Sinauer Associates, Inc. [17]. Wattimena, G.A.1988 Zat Pengatur Tumbuh Tanaman, Bogor : PAU IPB. [18]. Wijayanti, Arta, Solichatun dan Sugiyarto. Pengaruh Asam Indole Asetat terhadap Pertumbuhan, Jumlah dan Diameter Sel Sekretori Rimpang Tanaman Kunyit ( Curcuma domestica val.). Biofarmasi , 2005; 3 (1): 16-21. [19]. Wilkins, Malcom B. 1992. Fisiologi Tumbuhan. Penerjemah Mul Mulyani Sutejo dan A.G. Kartasapoetra. Jakarta: Bumi Aksara. [20]. Yennita. 2003. Pengaruh Hormon Tanaman Terhadap Kedelai ( Glycine max) pada Fase Generatif. Jurnal Penelitian UNIB 2 (IX): 81-84. [21]. Zulkarnain. 2010. Dasar-Dasar Hortikultura. Jakarta: Bumi Aksara. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 96 Seminar Nasional Biologi 2013 Struktur Komunitas Makrobenthos di Ekosistem Tambak Pada Beberapa Pantai Utara Jawa Tengah Fuad Muhammad1), Jafron Wasiq Hidayat1), M. Abdul Mukid2) 1) Jurusan Biologi,Fakultas Sain dan Matematika, UNDIP Jurusan Statistik,Fakultas Sain dan Matematika, UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 2) ABSTRAK Makrobenthos yang hidup di lingkungan mangrove dapat digunakan untuk memprediksi peranan atau kontribusi ekosistem mangrove sebagai sumber pakan alami bagi lingkungan tambak yang ada di sekitarnya. Untuk itu perlu diketahui dulu struktur komunitas dari hewan makrobenthos. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan struktur, komposisi, kelimpahan, keanekaragaman, dan jumlah jenis hewan makrobenthos pada ekosistem mangrove. Penelitian dilakukan dengan membandingkan struktur komunitas makrobenthos di ekosistem tambak dengan penyusun vegetasi mangrovenya. Lokasi penelitian ini meliputi 3 daerah, yaitu: Pantai Mangunharjo (Semarang), Pantai Surodadi (Demak) dan Pantai Pasarbangi, (Rembang). Komposisi jenis makrobentos yang ditemukan selama penelitian didominasi oleh Gastropoda (18 jenis), Bivalvia (13 jenis), Polychaeta (3 jenis), dan Crustacea (2 jenis). Cerithium dan Littorina scabra merupakan jenis yang memiliki kepadatan tinggi pada ekosistem mangrove. Struktur komunitas makrobentos di sekitar perairan ekosistem tambak di ketiga lokasi dalam keadaan stabil dengan keanekaragaman spesies dan persebaran jumlah individu setiap jenis yang merata. Kata kunci: struktur komunitas, makrobenthos, ekosistem tambak 1. PENDAHULUAN Makrobenthos yang hidup di ekosistem mangrove dapat digunakan untuk memprediksi peranan dan kontribusi mangrove sebagai sumber nutrien alami bagi lingkungan tambak yang ada di sekitarnya. Makrobenthos dalam perairan mempunyai kemampuan memecah serasah mangrove (dekomposisi), sehingga memudahkan mikroba untuk menguraikan materi organik menjadi materi anorganik yang merupakan nutrien bagi produsen di perairan. Mereka juga berperan penting dalam rantai makanan melalui transfer karbon organik kembali ke ekosistem pelagis. Melalui mekanisme, seperti peningkatan siklus N melalui nitrifikasi dan denitrifikasi, peningkatan laju oksidasi sedimen, organisme benthik sangat responsif terhadap eutropikasi dan hypoxia, dan karena itu dapat digunakan sebagai bioindikator pengkayaan organik. Makrobenthos yang hidup di lingkungan mangrove khususnya dari golongan cacing Polychaeta, dapat digunakan untuk memprediksi peranan atau kontribusi ekosistem mangrove sebagai sumber atau stok pakan alami bagi lingkungan tambak rakyat yang ada di sekitarnya. Keberadaan atau ketiadaan cacing Polychaeta di lingkungan tambak, seringkali menjadi faktor kunci untuk melakukan penebaran bibit ikan budidaya (Jones et al., 2001). Sebagai target awal penelitian adalah menentukan struktur, komposisi, kelimpahan, keanekaragaman, dan jumlah jenis hewan makrobenthos pada ekosistem mangrove di sekitar tambak. Makrobenthos sebagai hewan yang membantu dalam proses dekomposisi serasah mangrove juga dapat digunakan sebagai indikator tingkat kesuburan ekosistem tambak. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan struktur, komposisi, kelimpahan, keanekaragaman, dan jumlah jenis hewan makrobenthos pada ekosistem mangrove Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 97 Seminar Nasional Biologi 2013 2. METODE PENELITIAN Lokasi dan Rancangan Penelitian Penelitian ini akan dilakukan di sepanjang pantai Utara Jawa Tengah pada bulan Juni – Agustus 2013. Dengan membandingkan ekosistem tambak dengan penyusun vegetasi mangrove. Lokasi penelitian ini meliputi 3 daerah, yaitu: Pantai Mangunharjo, Semarang (ekosistem tambak yang minim/sedikit vegetasi mangrovenya), Pantai Surodadi, Demak (ekosistem mangrove didukung vegetasi mangrove monokultur) dan Pantai Pasarbangi, Rembang (ekosistem mangrove didukung vegetasi mangrove polikultur). Penentuan titik sampling di setiap lokasi: Titik sampling dipilih pada 3 titik, yaitu tepi luar tegakan mangrove (yang berhadapan dengan pantai), tepi dalam (berhadapan dengan tambak/daratan) dan bagian tengah (dalam hutan mangrove). Parameter yang Diukur Parameter yang diamati pada setiap sampel adalah parameter biologi, meliputi: indeks keanekaragaman plankton makrobenthos (berperan dalam dekomposisi serasah) yang dilakukan di area tambak bermangrove dan area referensi (tambak yang tidak bermangrove). Pengambilan sampel makrobenthos dilakukan 3 kali ulangan yang mewakili komunitas mangrove yang ada. Pada setiap ulangan diambil 5 titik secara sistematik. Sampel benthos (invertebrata) diambil dengan menggunakan Dredger. Sampel disaring menggunakan saringan benthos (ukuran mata jaring 1 mm). Organisme yang tertahan kemudian dimasukkan ke dalam larutan etanol 70% untuk analisis selanjutnya, meliputi identifikasi, penghitungan jumlah jenis, kepadatan, dan penggolongan taxa. Parameter fisik kimia yang diukur meliputi pH, oksigen terlarut (DO), suhu, turbiditas, dan salinitas. Pengukuran dilakukan di sekitar dasar perairan (berbatasan dengan sedimen), dan di permukaan air. Analisis Data Analisis data meliputi : Indeks Keragaman Jenis (H‘) Indeks keanekaragaman jenis yang digunakan adalah indeks keanekaragaman Shannon-Wiener (Krebs, 1989), yaitu : H’ = (ni / N) ln (nI / N) Dimana : H‘ = indeks keanekaragaman jenis Shannon-Wiener ni = jumlah individu dari jenis ke-i N = jumlah total individu dari seluruh jenis Indeks Pemerataan Jenis (e) Indeks pemerataan jenis yang digunakan adalah e = H’ / ln S Dimana : e = indeks pemerataan jenis H‘ = indeks keanekaragaman jenis Shannon-Wiener S = jumlah spesies 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil pengamatan jenis-jenis makrobnethos yang ditemukan di sekitar perairan tambak di Pantai Mangunharjo (Semarang), Pantai Surodadi (Demak), dan Pantai Pasarbangi (Rembang) disajikan pada Tabel 1, 2, dan 3 berikut ini. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 98 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 1. Keanekaragaman makrobenthos di sekitar perairan kawasan mangrove Pantai Mangunharjo, Semarang No NAMA SPESIES St 1 A. GASTROPODA Cerithium sp 1 Lithorina undulata 2 Nassarius sp 3 Turritella terebra 4 B. BIVALVIA Lithophaga sp 5 Mytillus viridis 6 Tapes sp 7 C. POLICHAETA Nereis sp 8 Prionospio sp 9 D. CRUSTACEA Balanus sp 10 11 Udang Jumlah Individu Jumlah jenis Indeks Keanekaragaman (H‘) Indeks Perataan (e) Jumlah spesies/ m St 2 2 St 3 - 585 630 60 390 30 - 15 45 15 - 45 45 60 - - 585 120 135 270 5 1,30 0,81 90 30 1395 5 1,12 0,69 120 1335 7 1,47 0,76 Ket: St 1= tepi luar mangrove; St 2 = tengah mangrove; St 3 = tepi dalam mangrove Tabel 2. Keanekaragaman makrobenthos di sekitar perairan kawasan mangrove Pantai Surodadi, Demak No Nama Spesies A 1 2 3 4 5 B 6 7 8 9 10 11 C 12 13 D 14 15 E 16 BIVALVIA Anadara sp Donax cuneata Lithopaga sp Tellina sp Perna viridis GASTROPODA Cymatium gutturnium Melanoides torulosa Nasarius sp Oliva sp Pleuropaca sp Terebralia sp POLYCHAETA Nereis sp Prionospio sp ENTOMOSTRACHA Ballanus sp Pagurus sp LAIN-LAIN Decapoda Jumlah total individu Jumlah jenis Indeks Keanekaragaman (H‘) Indeks Pemerataan (e) Jumlah Individu/Meter Persegi St 1 St 2 St 3 30 75 15 60 - 15 - 45 105 - - 30 15 150 30 15 30 - 120 - - 15 - 165 15 - 300 5 1,41 0,88 375 5 1,19 0,74 1 285 9 1,91 0,87 Ket: St 1= tepi luar mangrove; St 2 = tengah mangrove; St 3 = tepi dalam mangrove Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 99 15 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 3. Keanekaragaman makrobenthos di sekitar perairan kawasan mangrove Pantai Pasarbangi, Kaliuntu, Rembang Jumlah individu per meter persegi NO NAMA SPESIES St 1 St 2 St 3 GASTROPODA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Littorina undulata 30 Latirus polygonus 75 Latirus craticulatus 225 Rhinoclavis sp Cerithium sp 45 195 Natica vitellus 15 15 Melongena pugilina 15 Hexaplex sp 15 Nassarius sp 30 BIVALVIA 10 Pecten sp 45 11 Anadara granosa 12 Comptopallium radula 45 13 Atrina vexillum 15 14 Donax cuneata POLYCHAETA 15 Nereis sp OLIGOCHAETA 16 Brachiura sp 17 Tubifex tubifex Jumlah Individu 210 555 Jumlah Jenis 5 8 Indeks Keanekaragaman 1,49 1,48 Indeks Perataan (e) 0,93 0,71 (H‘) Ket: St 1= tepi luar mangrove; St 2 = tengah mangrove; St 3 = tepi dalam mangrove 90 15 15 15 135 4 1,01 0,72 Makrobenthos merupakan salah satu biota yang juga digunakan sebagai parameter biologi untuk menentukan kondisi suatu perairan. Makrobenthos merupakan organisme yang hidupnya menempati dasar perairan. Sebagai organisme yang hidup di perairan, hewan benthos sangat peka terhadap perubahan kualitas air tempat hidupnya, sehingga akan berpengaruh terhadap komposisi dan kelimpahannya. Makrobenthos yang tercuplik di perairan mangrove di ketiga lokasi penelitian mempunyai indeks keanekaragaman antara 1,01 – 1,91. Untuk mengetahui keanekaragaman makrobenthos, dianalisis dengan menggunakan indeks keanekargaman Shannon Wiener (H‘). Tujuan metode ini untuk mengukur tingkat keteraturan dan ketidakteraturan dalam suatu sistem, selain itu indeks ini juga bisa digunakan sebagai indikator untuk menentukan kriteria kualitas perairan. Berdasarkan hasil pengamatan, diketahui indeks keanekaragaman dan perataan plankton di perairan Pantai Surodadi, Demak memiliki nilai paling tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa kualitas perairan masih relatif bagus. Indeks perataan menunjukkan bahwa kekayaan antar spesies merata dengan tingkat kelimpahan yang hampir sama. Keanekaragaman makrobenthos yang tinggi menunjukkan daya tahan ekosistem mangrove tekanan ekologis juga tinggi. Perairan yang memiliki keanekaragaman rendah mengindikasikan terjadinya ketidakstabilan di dalam ekosistem tersebut karena ada jenis yang mendominasi perairan tersebut. Kondisi seperti ini juga menyebabkan daya tahan ekosistem terhadap lingkungan juga rendah. Hasil pengukuran parameter fisika dan kimia perairan yang dilakukan disajikan dalam Tabel 4. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 100 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 4. Parameter fisika kimia di sekitar perairan tambak dan ekosistem mangrove di ketiga lokasi penelitian Fisika Kimia Parameter Warna Tipe Substrat Suhu Kecerahan Kedalaman pH Salinitas Unit 0 C cm cm ppm Mangunharjo Coklat keruh Lumpur halus 28,83 18-19,5 43 7 20 Surodadi Coklat keruh Lumpur halus 28,67 19-25,5 80 7 20 Pasarbangi Coklat keruh Lumpur halus 29 17-21,5 60,3 7 20 Ekosistem mangrove dipengaruhi oleh kondisi lingkungan perairan. Intensitas cahaya, suhu, pH, salinitas, dan lain-lain merupakan faktor lingkungan yang harus diperhatikan untuk mendukung pertumbuhan dan produksi mangrove. Hasil pengukuran pH pada perairan adalah 7. Hal ini berarti perairan tersebut mempunyai pH yang normal. Air payau merupakan penyangga yang baik terhadap perubahan pH karena pada perairan payau jarang terjadi fluktuasi pH. Umumnya mangrove hidup dan tumbuh dengan baik di daerah estuari dengan kisaran salinitas antara 10-30 ppm Pada perairan di lokasi penelitian nilai salinitas yang diperoleh adalah 20 ppm, maka perairan tersebut masih mempunyai nilai salinitas yang baik. Nilai kecerahan yang diperoleh dari pengukuran di tiga lokasi penelitian berkisar antara 18-19,5 cm di Mangunharjo, 19-25,5 cm di Surodadi, dan 17-21,5 cm di Pasarbangi. Nilai kecerahan sangat dipengaruhi oleh keadaan cuaca, waktu pengukuran, kekeruhan, dan padatan tersuspensi. Kekeruhan di perairan estuari terjadi karena pencampuran partikel-partikel organik dan endapan halus dari aliran sungai dan laut melalui pergerakan pasang dan surut (Nybaken 1992). Kekeruhan menggambarkan sifat optik air yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang diserap dan dipancarkan oleh bahan-bahan yang terdapat dalam air. Kekeruhan terutama disebabkan oleh bahan-bahan tersuspensi dan terlarut seperti lumpur, pasir, bahan organik dan anorganik, plankton, serta organisme mikroskopik. Kekeruhan di perairan estuari terjadi karena pencampuran partikel-partikel organik dan endapan halus dari aliran sungai dan laut melalui pergerakan pasang dan surut. Kekeruhan yang tinggi akan mempengaruhi biota air dengan menghalangi atau mengurangi penetrasi cahaya ke dalam kolom air, sehingga menghambat proses fotosintesis oleh fitoplankton yang berarti mengurangi pasokan oksigen terlarut, secara langsung kandungan padatan tersuspensi yang tinggi dapat mengganggu pernapasan biota karena dapat menutup insang. Selain itu, kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan sedimentasi yang selanjutnya menyebabkan perairan menjadi dangkal dan mengakibatkan penumpukan bahan organik di dasar perairan. Hal ini berakibat pada meningkatnya proses dekomposisi yang akan mengurangi kandungan oksigen perairan dan menghasilkan bahan-bahan toksik seperti amoniak CH4, NO2, dan sebagainya. Nybakken (1992) menyatakan bahwa suhu merupakan salah satu faktor yang penting dalam mengatur faktor kehidupan dan penyebaran organisme. Suhu berperan sebagai pengatur metabolisme dalam perairan. Suhu mempengaruhi suatu stadium daur hidup organisme dan merupakan faktor pembatas penyebaran suatu spesies dalam hal mempertahankan kelangsungan hidup, reproduksi, perkembangan, dan kompetisi. Nontji (2005) menyatakan pengaruh suhu secara langsung pada kehidupan laut adalah mempengaruhi laju fotosintesis tumbuhan dan fisiologi hewan, dan secara tidak langsung akan mempengaruhi derajat metabolisme dan siklus reproduksinya. Selain itu, suhu berpengaruh langsung terhadap aktifitas enzim. Menurut Nybaken (1992), peningkatan suhu 100C akan meningkatkan konsumsi oksigen oleh organisme akuatik sebesar 2-3 kali lipat. Suhu pada perairan di lokasi penelitian berkisar antara 280C-290C, hal ini berarti suhu pada perairan tersebut merupakan suhu yang normal untuk perairan di daerah tropis. Setyawan et al. (2003) menyatakan bahwa umumnya tanah mangrove di Indonesia merupakan tanah muda dan kaya akan bahan organik. Terdapat hubungan antara kandungan bahan organik dengan ukuran partikel sedimen. Pada sedimen halus, persentase bahan organik lebih tinggi dari pada sedimen yang kasar. Hal ini berhubungan dengan kondisi perairan yang tenang sehingga Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 101 Seminar Nasional Biologi 2013 memungkinkan pengendapan sedimen lumpur oleh akumulasi bahan organik ke dasar perairan. Tipe substrat pada perairan di lokasi penelitian adalah lumpur, hal ini berarti banyak terdapat bahan organik pada dasar perairan. Tipe substrat juga akan mempengaruhi warna perairan. Warna perairan pada perairan Lokasi penelitian adalah coklat keruh. Hal ini karena tipe substrat pada perairan ini berupa lumpur halus. Menurut Nybakken (1992) kebanyakan estuaria didominasi oleh substrat berlumpur, yang seringkali sangat lunak. Substrat berlumpur ini berasal dari sedimen yang dibawa kedalam estuaria baik oleh air laut maupun air tawar. Jenis bentos pemakan deposit atau deposit feeder, seperti jenisjenis dari kelas Polychaeta banyak terdapat pada tipe substrat lumpur. Keanekaragaman makrobenthos dipengaruhi oleh faktor lingkungan, antara lain kecepatan arus, pH, suhu, oksigen terlarut, dan jenis substrat. Berbagai penelitian telah dilakukan sebelumnya antara lain, Keanekaragaman dan kemelimpahan makrozoobentos di hutan mangrove hasil rehabilitasi Taman Hutan Raya Ngurah Rai Bali (Fitriana, 2005), penelitian ini mengambil data tegakan mangrove dan makrozoobentos untuk mengetahui keanekaragaman dan kemelimpahan makrozoobentos di hutan mangrove hasil rehabilitasi. Selanjutnya penelitian Keanekaragaman Makrozoobentos pada hutan mangrove yang direhabilitasi di Pantai Timur Sumatera Utara (Onrizal dkk, 2008). Dalam penelitian ini keanekaragaman makrozoobentos dipengaruhi oleh toleransi masing-masing jenis terhadap keadaan lingkungan dan interaksinya terhadap organisme lain. Ekosistem mangrove di Pantai Mangunharjo relaitif sedikit menyebabkan rendahnya jatuhan serasah yang berakibat pada rendahnya jenis makrobenthos yang ditemukan. Ekosistem mangrove yang terdapat di Pantai Surodadi bersifat homogen dan didominasi oleh R. mucronata. Pada stasiun ini, Rhizopora mucronata tumbuh dengan baik karena habitat tempat tumbuhnya sesuai dengan kondisi substrat yaitu berlumpur. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Arief (2003) yang mengemukakan bahwa mangrove Rhizophora sp kebanyakan hidup pada substrat yang mengandung lumpur dan pasir. Pantai Pasarbangi mempunyai ekosistem mangrove bersifat polikultur yang didominansi oleh Avicennia sp, Soneratia sp dan kemudian diikuti oleh R. mucronata. Daerah ini merupakan kawasan mangrove rehabilitasi yang ditanam oleh masyarakat setempat. Bengen (2004) menyatakan bahwa Avicennia sp tumbuh pada substrat berpasir atau berlumpur tipis, salinitas relatif tinggi dengan kisaran yang sempit. Komposisi jenis yang ditemukan di lokasi penelitian hampir sama bila dibandingkan dengan hasil penelitian Fitriana (2005) di Hutan Mangrove Hasil Rehabilitasi Taman Hutan Raya Ngurah Rai Bali, yang menemukan 20 jenis makrozoobentos, yang berasal dari empat kelas yaitu Polychaeta, Crustacea, Gastropoda dan Pelecypoda. Demikian pula dengan hasil penelitian yang didapat oleh Onrizal et al. (2008) di hutan mangrove yang direhabilitasi di Pantai Timur Sumatera Utara, yang menemukan 19 jenis makrozoobentos yang berasal dari 6 kelas yaitu Gastropoda, Crustaceae, Pelecypoda (Bivalvia), Polychaeta, Oligochaeta dan Tubellaria. Pada Stasiun I lebih banyak ditemukan jenis makrozoobentos yang diduga disebabkan jenis sedimen yang dominan di daerah tersebut adalah lumpur sehingga memungkinkan melimpahnya bahan makanan bagi makrozoobentos yang mendiami daerah tersebut. Hasil pengamatan di ketiga lokasi menunjukkan Gastropoda dan Bivalvia merupakan kelompok yang dominan. Dominannya jumlah spesies Gastropoda dan Bivalvia juga dikarenakan keduanya memiliki kemampuan dalam beradaptasi terhadap kondisi lingkungan pasang surut yang ekstrim serta kemampuannya melekatkan diri pada akar dan batang pohon mangrove. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan Nybakken (1992), bahwa sebagian Gastropoda memiliki operculum yang dapat menutup rapat celah cangkang. Spesies Cerithium sp dan Lithorina undulata merupakan spesies yang paling banyak ditemukan pada kedua stasiun. Hasil penelitian Suwondo, dkk (2005) di Pulau Sipora, kawasan mangrove didominasi oleh Rhizophora, spesies yang memiliki kelimpahan tertinggi berturut-turut adalah L. scabra, N. funiculate dan T. sulcata. Tingginya nilai indeks keanekaragaman yang ditemukan pada Pantai Pasarbangi diduga karena kestabilan komunitas dan persebaran jumlah makrozoobentos yang ada di stasiun tersebut relatif merata. Hal ini terjadi karena pada lokasi tersebut berada di daerah hutan mangrove alami yang terdiri dari polikultur/multi spesies mangrove dan mempunyai substrat berlumpur sehingga ekosistem ini menjadi tempat atau habitat yang cocok bagi kehidupan makrozoobentos. Secara umum, nilai keseragaman di ketiga lokasi stabil, atau termasuk tinggi (merata). Nilai indeks perataan yang tinggi juga ditemukan dalam penelitian Onrizal et al. (2008) di Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 102 Seminar Nasional Biologi 2013 hutan mangrove yang direhabilitasi di Pantai Timur Sumatera Utara yang berkisar 0,88 – 0,92. Nilai indeks perataan tertinggi ditemukan pada ekosistem mangrove di Pantai Pasarbangi yaitu 0,93, namun secara keseluruhan menunjukkan bahwa indeks perataan di lokasi pengamatan tinggi (mendekati satu), sehingga hal ini menunjukkan bahwa komunitas makrozoobentos di tiap stasiun tidak sedang mengalami tekanan ekologis yang sangat berat. Struktur kamunitas makrozoobentos dalam ekosistem dipengaruhi oleh faktor lingkungan abiotik yang bekerja secara simultan dan saling berinteraksi. Faktor-faktor lingkungan abiotik tersebut antara lain adalah kecepatan arus, komposisi substrat, suhu, oksigen terlarut dan kelarutan nutrien di perairan. Hewan makrobenthos mempunyai peranan penting dalam pembentukan habitat sedimen. Organisme ini dapat menstimulasi dan meningkatkan proses mineralisasi materi organik (Heilskov and Holmer, 2001), dan meningkatkan pertukaran partikel dalam lapisan batas antara air dan sedimen. Mereka berperan penting dalam rantai makanan melalui transfer karbon organik kembali ke ekosistem pelagis. Melalui mekanisme, seperti peningkatan siklus N melalui nitrifikasi dan denitrifikasi, peningkatan laju oksidasi sedimen, organisme benthik sangat responsif terhadap eutropikasi dan hypoxia (De Roach et al., 2002), dan karena itu dapat digunakan sebagai bioindikator pengkayaan organik (Grall & Chauvaud, 2002). SIMPULAN Terdapat perbedaan kemelimpahan dan keanekaragaman plankton dan makrobenthos di ketiga lokasi penelitian (Pantai Mangunharjo, Pantai Surodadi, dan Pantai Pasarbangi). Secara umum Pantai Pasarbangi, Rembang memiliki kemelimpahan dan keanekaragaman tertinggi. Struktur komunitas makrozoobentos di ekosistem mangrove yang ada di ketiga lokasi penelitian dalam keadaan stabil, keanekaragaman spesies dan persebaran jumlah individu setiap jenis merata. DAFTAR PUSTAKA [1]. Arief, A. M. P. 2003. Hutan Mangrove Fungsi dan Manfaatnya. Penerbit kanisius. Yogyakarta. [1]. Bengen, D. G. 2004. Ekosistem dan Sumberdaya Alam Pesisir dan Laut Serta Prinsip Pengelolaannya. Pusat Kajian Sumberdaya Pesisir dan Lautan, IPB. Bogor. [1]. De Roach, R. J., Rate, A. W., Knott, B., and Davies, P. M. 2002. Dennitrification activity in sediment surrounding polychaete (Ceratonereis aequisetis) burrows. Marine & Freshwater Research, 53: 35-41. [1]. Fitriana, Y.R. 2005. Keanekaragaman dan Kemelimpahan makrozoobenthos di Hutan Mangrove Hasil Rehabilitasi Taman Hutan Raya Ngurah Rai Bali. Biodiversitas 7:64-69. [1]. Grall, J. and Chauvaud, L. 2002. Marine eutrophication and benthos: the need for new approaches and concepts. Global Change Biology 8: 813-830. [1]. Heilskov, A. and Holmer, M 2001. Effects of benthic fauna on organic matter mineralization in fish-farm sediments: importance of size and abundance. ICES Journal of Marine Science 58: 123-139. [1]. Jones, A. B., O‘Donohue, M. J., Udy, J., and Dennison, W. C. 2001. Assessing ecological impacts of shrimp and sewage effluent : biological indicators with standard water quality analyses. Estuarine, Coastal and Shelf Science 52: 91-109. [1]. Nontji A. 2005. Laut Indonesia. PT. Djambatan. Jakarta [1]. Nybakken. 1992. Biologi Laut, Suatu Pendekatan Ekologis. PT. Gramedia. Jakarta. [1]. Onrizal, Simarmata F, Wahyuningsih H. 2008. Keanekaragaman Makrozoobentos di Pantai Timur Sumatera Utara. Fakultas Kehutanan. Universitas Sumatera Utara, Medan. [1]. Setyawan AD, Winarno K dan Purnama PC. 2003. REVIEW: Ekosistem Mangrove di Jawa: 1. Kondisi terkini. Biodiversitas 4 (2):130-142. [1]. Suwondo, E. Febrita & F. Sumanti. 2005. Struktur Komunitas Gastropoda Pada Hutan Mangrove di Pulau Sipora, Kabupaten Mentawai, Sumatera Barat. Jurnal Biogenesis 2 (1):25-29 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 103 Seminar Nasional Biologi 2013 Pertumbuhan Chlorella Vulgaris Beijerinck Dalam Medium Yang Mengandung Logam Berat Cd Dan Pb Skala Laboratorium. Florensia Setyaningsih Purnamawati1, Tri Retnaningsih Soeprobowati2, Munifatul Izzati3 1 2,3 Magister Biologi, Fakultas Sains dan Matematika, UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Pascasarjana Prodi Biologi, Fakultas Sains dan Matematika, UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRACT Chlorella vulgaris Beijerinck is a single-celled microalgae that grow in fresh and marine waters, has been used as the feed ingredients, supplements, biofuels and bioremediation. Growth of C. vulgaris in polluted waters is possible for hazardous waste such as heavy metals since last discharge waters is where various wastes. This study aims to assess the growth of C. vulgaris in media containing heavy metal contaminants Cd and Pb laboratory scale and the ability to accumulate heavy metals. C. vulgaris grown in a culture medium that had been fertilized Walne for 76 days. Culture medium plus Cd and Pb metal ions with 3 different concentrations are 1 ppm, 3 ppm and 5 ppm, respectively 3 replications. Culture medium without the addition of metal is considered as a control. Heavy metal content in the medium and in the cell C. vulgaris measured by AAS. Based on these studies proved that Cd Ion cell growth delay peak C. vulgaris and lead to chlorosis than Pb. The high concentration of metal ions in the medium does not necessarily reduce the number of cell C. vulgaris. C. vulgaris is a Pb bioakumulator better than Cd. Key word : heavy metal, Chlorella vulgaris, bioaccumulator ABSTRAK Chlorella vulgaris Beijerinck merupakan mikroalga bersel satu yang banyak tumbuh di perairan tawar dan laut, telah dimanfaatkan masyarakat sebagai bahan pakan, suplemen, biofuel dan bioremediasi. Pertumbuhan C. vulgaris di perairan sangat memungkinkan untuk tercemar limbah berbahaya seperti logam berat mengingat perairan merupakan tempat buangan terakhir berbagai limbah. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pertumbuhan C. vulgaris dalam media yang mengandung cemaran logam berat Cd dan Pb skala laboratorium dan kemampuannya dalam mengakumulasi logam berat. C. vulgaris ditumbuhkan dalam media kultur yang telah diberi pupuk Walne selama 76 hari. Media kultur ditambah ion logam Cd dan Pb dengan 3 konsentrasi yang berbeda yaitu 1 ppm, 3 ppm, dan 5 ppm, masing-masing 3 kali ulangan. Medium kultur tanpa penambahan logam dianggap sebagai kontrol. Kandungan logam berat dalam medium dan dalam sel C. vulgaris diukur dengan AAS. Berdasarkan penelitian tersebut terbukti bahwa Ion Cd menunda puncak pertumbuhan sel C. vulgaris dan memicu terjadinya klorosis dibandingkan Pb. Tingginya konsentrasi ion logam dalam medium tidak serta merta menurunkan jumlah sel C. vulgaris. C. vulgaris merupakan bioakumulator logam Pb yang lebih baik dibanding Cd. Kata kunci : logam berat, Chlorella vulgaris, bioakumulator 1. PENDAHULUAN Chlorella vulgaris Beijerinck dimanfaatkan secara komersial karena tingginya nilai gizi yang dimiliki. Mikroalga ini mengandung protein, karbohidrat, lemak, vitamin, mineral, asam amino esensial, asam lemak esensial, enzim, beta karoten dan klorofil sehingga banyak digunakan sebagai pakan ikan, suplemen makanan, bahan penawar berbagai penyakit, bahan untuk biofuel dan bioremediator ( Srihati dan Carolina, 1994; Lim, et.al., 2010; Phukan et.al., 2011). Mikroalga uniseluler ini berbentuk simpel, fotosintetik, sehingga banyak dikembangkan dalam pengolahan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 104 Seminar Nasional Biologi 2013 limbah. Mikroalga ini mudah diperoleh di tempat-tempat pembudidayaan sumber daya laut meskipun secara alami juga banyak terdapat di perairan. Sel Chlorella berbentuk bulat, hidup soliter, berukuran 2-8 μm (Gambar 1). Dalam sel Chlorella mengandung 50% protein, lemak serta vitamin A, B, D, E dan K, disamping banyak terdapat pigmen hijau (klorofil) yang berfungsi sebagai katalisator dalam proses fotosintesis (Sachlan, 1982). Sel Chlorella umumnya dijumpai sendiri, atau kadang-kadang bergerombol. Protoplast sel dikelilingi oleh membran yang selektif, sedangkan di luar membran sel terdapat dinding yang tebal terdiri dari sellulosa dan pektin. Di dalam sel terdapat suatu protoplast yang tipis berbentuk seperti cawan atau lonceng dengan posisi menghadap ke atas. Pirenoid-pirenoid stigma dan vakuola kontraktil tidak ada. Warna hijau pada alga ini disebabkan karena kandungan klorofil a dan b dalam jumlah yang besar, di samping karotin dan xantofil (Volesky,1990). Gambar 1. Sel Chlorella perbesaran 10 x 100 Chlorella sp membutuhkan beberapa faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhannya di kultur terbuka antara lain : cahaya, temparatur, tekanan osmosis, pH, air, salinitas, kandungan oksigen, dan aerasi (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Cahaya dibutuhkan sebagai sumber energi untuk fotosintesis. Kisaran temparatur optimal bagi pertumbuhannya berada pada rentang suhu 25 – 30 oC. Temparatur ini mempengaruhi proses-proses fisika kimia dan biologi yang berlangsung dalam sel mikroalga. Peningkatan temparatur hingga batas tertentu akan merangsang aktifitas molekul, meningkatnya laju difusi dan juga laju fotosintesis (Sachlan, 1982). Derajad keasaman (pH) media kultur merupakan faktor pengontrol yang menentukan kemampuan biologis mikroalga dalam memanfaatkan unsur hara. Prihantini et al.,2005 dalam Prabowo (2009) menyatakan bahwa pH yang sesuai untuk pertumbuhan Chlorella berkisar antara 4,5 - 9,3. Chlorella sp memiliki toleransi kisaran salinitas yang tinggi. Chlorella air laut dapat tumbuh baik pada salinitas 15-35 ppt (Hirata, 1981 dalam Prabowo, 2009), salinitas optimal 25-28 ppt (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Chlorella membutuhkan nutrisi yang terdiri atas unsur-unsur hara makro (macronutrients) dan unsur hara mikro (micronutrients). Contoh unsur hara makro untuk pertumbuhan Chlorella adalah senyawa organik seperti N, K, Mg, S, P, dan Cl. Unsur hara mikro adalah Fe, Cu, Zn, Mn, B, dan Mo (Hama dan Miyachi, 1988). Unsur hara tersebut diperoleh dalam bentuk persenyawaan dengan unsur lain. Tiap unsur hara memiliki fungsi-fungsi khusus yang tercermin pada pertumbuhan dan kepadatan yang dicapai oleh organisme yang dikultur tanpa mengesampingkan pengaruh dari linkungan. Kebutuhan nutrien untuk tujuan kultur mikroalga harus tetap terpenuhi melalui penambahan media pemupukan guna menunjang pertumbuhan mikroalga. Unsur N, P, dan S penting untuk sintesa protein. Unsur K berfungsi dalam metabolisme karbohidrat. Unsur Cl dimanfaatkan untuk aktivitas kloroplas, unsur Fe dan Na berperan dalam pembentukan klorofil (Isnantyo dan Kurniastuty, 1995; Hama dan Miyachi, 1988). Reproduksi Chlorella secara aseksual dengan pembentukan autospora yang merupakan bentuk miniatur dari sel induk. Tiap satu sel induk (parrent cell) akan membelah menjadi 4, 8, atau 16 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 105 Seminar Nasional Biologi 2013 autospora yang kelak akan menjadi sel-sel anak (daughter cell) dan melepaskan diri dari induknya (Bold dan Wynne, 1985 dalam Prabowo, 2009). Selama pertumbuhannya mikroalga mengalami beberapa fase pertumbuhan 1. Fase lag (istirahat). Sejak dari penambahan inokulum ke media kultur hingga beberapa saat sesudahnya, fase ini terjadi peningkatan paling signifikan ukuran selnya karena secara fisiologis mikroalga menjadi sangat aktif. Pada fase ini terjadi sinteis protein dan metabolisme berjalan tetapi pembelahan sel belum terjadi sehingga kepadatan sel belum meningkat karena mikroalga sedang beradaptasi dengan lingkungan barunya. 2. Fase logaritmik (log) atau eksponensial. Pada fase ini terjadi pembelahan sel sehingga laju pertumbuhan meningkat secara intensif. Dalam kondisi yang optimum, laju pertumbuhan dapat mencapai nilai maksimal sehingga dapat dilakukan pemanenan untuk keperluan pakan ikan dan industri. 3. Fase penurunan laju pertumbuhan. Pembelahan sel masih terjadi pada fase ini meskipun tidak seintensif fase log, sehingga laju pertumbuhan menurun dibandingkan fase sebelumnya. 4. Fase stasioner. Laju reproduksi dan laju kematian relatif seimbang pada fase ini. Kepadatan mikroalga relatif tetap karena penambahan dan pengurangan jumlah mikroalga seimbang. 5. Fase kematian. Jumlah sel pada fase ini mengalami penurunan karena laju kematian lebih besar daripada laju reproduksi. Chlorella sp. mampu menurunkan konsentrasi logam Cd secara maksimal sebesar 30,61% pada perlakuan 1,5702 ppm pada skala laboratorium dengan menguji konsentrasi logam berat Cd air media di awal dan di akhir penelitian (Kusrinah, 2001). Kematian alga terjadi pada kadar logam maksimal, seperti Cu maksimal 18 mg/l, sedang Cd, Cr dan Zn maksimal 10 mg/l. Pada penelitian Afkar et.al. (2010), C.vulgaris mampu mengakumulasi logam Cu2+>Co2+>Zn2+. Logam berat merupakan salah satu komponen pencemar perairan yang cukup mendapat perhatian saat ini. Beberapa jenis logam berat berguna untuk metabolisme makhluk hidup dalam kadar rendah namun tidak demikian dalam kadar tinggi. Kadar logam berat yang tinggi bersifat toksik dan berbahaya bagi makhluk hidup. Logam berat sukar terdegradasi bahkan cenderung terakumulasi dalam tubuh makhluk hidup yang terpapar. Logam berat menjadi polutan di udara, tanah dan perairan. Logam berat di udara berasal dari hasil pembakaran. Logam berat di tanah berasal dari hasil kegiatan antropogenik yang menggunakan bahan-bahan kimia seperti pupuk, pestisida, dan sebagainya. Kehadiran logam berat di perairan berasal dari buangan limbah rumah tangga, serapan air tanah, dan limbah industri. Penggunaan pupuk dan pestisida yang mengandung logam berat secara berlebihan serta lumpur-lumpur hasil pengolahan limbah industri meningkatkan kandungan logam berat di perairan. Logam berat yang telah teridentifikasi sebagai polutan dalam badan air antara lain adalah arsenik (Ar), copper (Cu), kadmium (Cd), timbal (Pb), kromium (Cr), nikel (Ni), merkuri (Hg), dan seng (Zn). Kurang lebih 20 jenis logam dikelompokkan sebagai senyawa toksik dalam konsentrasi tinggi dan berbahaya bagi kesehatan manusia (Akpor & Muchie, 2010). Pemerintah telah menentukan batas baku mutu lingkungan dengan beberapa peraturan. Berdasarkan PP MenLH 3/2010, nilai maksimal yang diijinkan sebagai ukuran baku mutu air limbah bagi kawasan Industri: Cd sebesar 0,1 mg/l; Cu 2 mg/l; Pb 1 mg/l; Ni 0,5 mg/l; Zn 10 mg/l. Logam berat Cd dan Pb merupakan 2 jenis logam yang kadar toksisitasnya cukup tinggi dan non-biodegradable. Kedua logam ini dipilih karena sering digunakan secara luas dalam proses komersial, industri logam, industri cat, tekstil, keramik, dan baterai (Kadirvelu et.al., 2001). Logam berat Pb dan Cd termasuk logam transisi yang dalam perairan ditemui dalam bentuk ion-ion bebas, pasangan ion organik, dan ion kompleks. Kedua logam ini belum diketahui manfaatnya bagi tubuh organisme, sebaliknya justru menimbulkan penyakit (Slamet, 1996). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 106 Seminar Nasional Biologi 2013 Logam Cd, merupakan logam anorganik yang lebih toksik dibanding Pb. Logam berat Cd seringkali digunakan dalam industri logam, batere, bahan cat warna, plastik, percetakan dan tekstil atau kegiatan pertanian yang mengakibatkan penumpukan Cd pada sedimen dan lumpur. Konsentrasi logam berat di laut meningkat karena adanya masukan dari daratan secara terus menerus (Sanusi, 2006). Keracunan Cd menyebabkan gangguan tubuh yang akut dan kronis seperti penyakit Itai-itai, kerusakan ginjal, emfisema, hipertensi, atropi testis (Leyva et.al., 1997), kerusakan paru-paru dan hati (Bedoui et.al.,2008) serta bersifat karsinogenik (Brown et.al., 2000). Timbal (Pb) dalam perairan dapat berasal dari kontaminasi pipa, solder, dan kran air, serta dari limbah industri yang dibuang ke sungai. Jenis industri yang menggunakan timbal dalam prosesnya antara lain industri pengolahan logam, kertas, batere, elektronik, dan sebagainya. Keracunan timbal berdampak pada gangguan sistem syaraf, sistem sirkulasi, ginjal dan sistem reproduksi (Tunali et.al., 2006). Mengingat tingginya resiko cemaran logam Pb dan Cd terhadap kesehatan tubuh manusia dan biota yang lain, maka perlu kewaspadaan bila C. vulgaris akan digunakan sebagai bahan pangan, suplemen makanan, maupun obat. C.vulgaris laut dalam penelitian ini diteliti pertumbuhan dan kemampuannya mengakumulasi logam berat. 2. METODE Tempat dan waktu penelitian Penelitian ini merupakan penelitian skala laboratorium, dilakukan di Laboratorium Ekologi dan Biosistematik, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP, bulan Juni - Oktober 2012. Sterilisasi Alat dan Media Kultur Sterilisasi bertujuan menghilangkan atau meminimalkan keberadaan mikroorganisme atau zat pengganggu pada alat dan media kultur yang akan digunakan selama penelitian. Tahapan sterilisasi yang dilakukan merujuk pada Isnansetyo dan Kurniastuty (1995) sbb : a. Semua peralatan non elektronik dicuci dengan menggunakan sabun pencuci perabotan gelas, kemudian dibilas dengan air dingin yang telah dididihkan pada suhu 100 oC sebelumnya. Kemudian peralatan dibilas dengan larutan HCl 4 N yang telah diencerkan 10% dan dibilas kembali dengan air dingin hasil rebusan. Selanjutnya dibilas dengan larutan alkohol 70% dan terakhir dibilas dengan aquades hingga hilang bau alkoholnya. Peralatan ditiriskan di atas meja yang telah disemprot alkohol sebelumnya. b. Selang plastik aerator, gelas kultur, dan pengatur debit udara disterilkan terlebih dahulu dengan direndam larutan kaporit 10-15 menit. Kemudian dicuci dengan air dingin hasil rebusan dan ditiriskan seperti peralatan gelas. Penyiapan Media Kultur. Air laut disterilisasi dengan merebus hingga mendidih selama kurang lebih 2 jam, didinginkan sampai temparatur ruang. Air laut steril 1 l dimasukkan dalam bejana kaca volume 3 l kemudian ditambahkan pupuk Walne 0,5 ml sebagai nutrisi bagi mikroalga. Bibit C. vulgaris dimasukkan ke dalam bejana tersebut kurang lebih 10.000 sel/ml. Bibit tersebut diperoleh dari Laboratorium Balai Besar Pengembangan Budidaya Air Payau (BBPBAP) Jepara. Guna memperoleh kepadatan awal tersebut digunakan rumus yang digunakan Kusrinah (2001) : V1N1 = V2N2 V1 = volume inokulum yang diinginkan V2 = volume medium kultur N1 = kepadatan stok (sel/ml) N2 = kepadatan sel yang diinginkan Medium kultur berada pada rentang pH optimum untuk produktivitas perairan, yaitu 7,5 – 8,5 (Basmi et al., 2004 dalam Prabowo, 2009). Salinitas medium berada pada konsentrasi tinggi, yaitu 34 ppt untuk menciptakan kondisi stress yang mampu mempercepat pertumbuhan mikroalga (Bosma dan Wijffels, 2003 dalam Prabowo, 2009). Sumber cahaya berasal dari cahaya lampu neon 36 watt Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 107 Seminar Nasional Biologi 2013 dan temparatur kultur dapat berada pada rentang 27-28 oC. Delapan belas bejana kultur disusun pada rak. Kemudian media kultur diukur kandungan logam Pb dan Cd total dengan AAS demikian juga kandungan kedua logam tersebut dalam sel C. vulgaris Pada hari ke- 4, dalam kultur ditambahkan larutan logam CdSO 4 dengan konsentrasi 1 ; 3 ; 5 mg/l (ppm) masing-masing 3 kali ulangan. Bejana kultur yang lain diisi dengan larutan logam Pb(NO3)2 dengan 3 konsentrasi yang sama masing-masing 3 kali ulangan. Sebagai kontrol digunakan bejana kultur yang dibiarkan tanpa campuran logam berat. Faktor eksternal : intensitas cahaya, salinitas , pH dan suhu dipantau selalu dalam keadaan yang relatif konstan setiap harinya. Jumlah sel Chlorella vulgaris dihitung setiap harinya dengan rentang waktu 24 jam hingga 76 hari penelitian menggunakan Haemocytometer Neubauer Improved (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995) dengan 2 kali pengukuran untuk masing-masing kultur. Jumlah sel yang diamati dan dihitung pada kotak bujur sangkar yang mempunyai sisi 1 mm. Rumus yang digunakan : Kepadatan = N x 104 sel/ml (N = jumlah Chlorella vulgaris yang diamati) Pengamatan Penelitian Parameter yang diamati meliputi : 1. Jumlah sel C.vulgaris (sel/ml) setiap hari selama kultur 14 hari, hari ke- 22, 26, dan 76 penelitian . 2. Kandungan logam berat Cd2+ dan Pb2+ dalam medium kultur hari ke-0 dan hari ke-76. 3. Kandungan logam berat total Cd2+ dan Pb2+ dalam C.vulgaris hari ke-0 dan hari ke-76. Persentase penurunan konsentrasi logam berat Pb dan Cd dengan rumus : a. Penurunan konsentrasi logam berat = Konsentrasi logam berat awal – konsentrasi logam berat akhir b. Prosentase penurunan konsentrasi = (Penurunan konsentrasi logam berat / konsentrasi logam awal) x 100% 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan gambar 2, pola pertumbuhan C. vulgaris kelompok perlakuan (Cd 1 ppm, 3 dan 5 ppm) menunjukkan pola yang serupa. Jumlah sel meningkat hingga hari ke-10 dan 11, menurun sejak hari ke-11dan 12, meningkat lagi hari ke-13 hingga hari ke- 26, lalu terus menurun hingga akhir perlakuan. Kelompok perlakuan memiliki pola pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan kelompok kontrol, terutama pada hari ke 8 hingga hari ke-11. Gambar 2. Pertumbuhan C. vulgaris dengan penambahan ion Cd. Kelompok kontrol : fase adaptasi 3 hari, menurun pada hari ke-4, fase eksponensial dimulai pada hari ke-5 dan terus berlanjut hingga mencapai puncak pada hari ke-8. Jumlah sel C. vulgaris Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 108 Seminar Nasional Biologi 2013 menurun pada hari ke-9 sampai hari ke-11, kemudian jumlahnya meningkat lagi hingga hari ke-26, lalu menurun kembali hingga akhir perlakuan (hari ke-76). Pada medium yang ditambahkan ion Cd 1 ppm dan 5 ppm sel C. vulgaris mencapai masa puncak pada hari ke- 11, sedangkan pada kelompok perlakuan 3 ppm tercapai pada hari ke- 9, dan kelompok kontrol pada hari ke 7. Penurunan jumlah sel pada masing-masing kelompok pun terjadi pada hari yang bervariasi. Kelompok kontrol, jumlah sel menurun pada hari ke- 8, sedangkan kelompok 1 ppm Cd dan 5 ppm Cd jumlahnya menurun pada hari ke-12, sedangkan kelompok 3 ppm Cd menurun pada hari ke- 10. Pada gambar 2. nampak bahwa pola pertumbuhan sel C. vulgaris dalam medium Cd kelompok perlakuan nyaris serupa, terutama kelompok perlakuan 1 ppm dan 5 ppm. Peningkatan jumlah sel hingga hari ke -11 menunjukkan bahwa pada penelitian ini ion Cd konsentrasi 1 ppm dan 5 ppm mampu memicu pertumbuhan sel. Sifat toksik ion logam pada konsentrasi yang lebih tinggi tidak nampak pada pola pertumbuhan sel C. vulgaris penelitian ini. Pertumbuhan sel justru terhambat pada kelompok 3 ppm. Kemungkinan justru sifat toksik Cd terjadi pada konsentrasi 3 ppm ini. Pada konsentrasi 3 ppm tersebut sel mencapai puncak pertumbuhan pertama pada hari ke- 10 yang artinya lebih cepat dibandingkan kelompok 1 dan 5 ppm yang baru mencapai puncak pertumbuhan pada hari ke-11. Menariknya mengapa justru pada konsentrasi 5 ppm pola pertumbuhan sel lebih baik dibandingkan kelompok 3 ppm. Kemungkinan karena faktor lingkungan medium . Dari gambar 2 ini tampak pula bahwa pola pertumbuhan kelompok perlakuan lebih baik dibandingkan kelompok kontrol. Pada penelitian ini kelompok kontrol mencapai puncak pertumbuhan pertama pada hari ke-7, puncak kedua pada hari ke- 12, dan puncak ketiga pada hari ke- 26. Pola pertumbuhan kelompok kontrol lebih rendah kemungkinan karena tidak ada penambahan ion Cd. Sel C. vulgaris pada penelitian ini mencapai jumlah sel tertinggi pada hari ke- 26 dan setelah itu jumlah sel mengalami penurunan. Jumlah sel yang terus menurun hingga akhir perlakuan kemungkinan karena berkurangnya nutrisi yang terdapat dalam medium. Nutrisi tersebut digunakan oleh sel C. vulgaris sebagai sumber energi untuk pertumbuhan sel dan mengatasi cekaman lingkungan. Rata-rata jumlah sel pada hari ke-26 dari yang tertinggi ke yang terendah berturut-turut adalah sel dalam medium dengan penambahan ion Cd 3 ppm > 5 ppm > 1 ppm > kontrol. Jumlah sel ini serupa dengan kondisi di akhir perlakuan (hari ke-76). Pola pertumbuhan sel C. vulgaris pada medium dengan penambahan Pb menunjukkan hal yang serupa dengan kelompok Cd (gambar 3). Kelompok perlakuan lebih baik pertumbuhannya dibanding kelompok kontrol. Perbedaan pola pertumbuhan kelompok Pb dengan kelompok Cd adalah pada puncak pertumbuhan sel. Kelompok Pb mencapai puncak pertumbuhan pertama pada hari ke-7 (terutama pada kelompok 1 dan 3 ppm). Puncak pertumbuhan kedua sama dengan kelompok Cd yaitu hari ke-26. Puncak pertumbuhan pertama ini (hari ke-7) serupa dengan kelompok kontrol. Dengan demikian pola pertumbuhan pada kelompok Pb menyerupai pola pertumbuhan kelompok kontrol. Kelompok perlakuan dengan penambahan ion logam Pb 5 ppm bahkan paling baik pertumbuhannya dibanding kelompok yang lain. Kelompok perlakuan dg Cd mencapai puncak antara hari ke- 9 sampai hari ke 11. Berdasarkan pola pertumbuhan sel tersebut tampak bahwa ion Cd mampu menunda puncak pertumbuhan dibandingkan ion Pb. Gambar 3. Pertumbuhan C. vulgaris dengan penambahan ion Pb Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 109 Seminar Nasional Biologi 2013 Berdasarkan pertumbuhan populasi C. vulgaris pada hari ke- 26, pertumbuhan yang terbaik adalah C. vulgaris yang ditumbuhkan pada medium dengan penambahan ion Pb 5 ppm, diikuti oleh kontrol, kemudian perlakuan dengan penambahan 3 ppm dan terendah adalah perlakuan dengan penambahan ion Pb 1 ppm (5 ppm > kontrol > 3 ppm > 1 ppm). Sedangkan jumlah sel di akhir perlakuan berturut-turut Pb 3 ppm > 5 ppm > kontrol > 1 ppm. Berdasarkan grafik tersebut (gambar 3) terlihat bahwa ion Pb menunda fase puncak populasi, terutama pada kelompok Pb 5 ppm. Seperti halnya pada penambahan ion Cd, penambahan ion Pb juga memicu pertumbuhan sel. Chlorella vulgaris dan beberapa mikroalga seperti Dunaliella tertiolecta, Scenedesmus acutus memiliki toleransi tinggi terhadap pengambilan ion logam berat bahkan laju pertumbuhan mikroalga tersebut menurun tanpa hadirnya ion logam berat pada media kulturnya (Glick and Pasternak, 2001). Hal inilah yang mungkin menyebabkan mengapa pertumbuhan sel C. vulgaris kelompok kontrol lebih rendah dibanding kelompok perlakuan. Pada beberapa penelitian dikatakan bahwa semakin tinggi konsentrasi ion logam maka pertumbuhan sel semakin menurun seperti penelitian yang dilakukan oleh Afkar et.al. (2010) terhadap C. vulgaris yang dikultur pada media dengan penambahan ion logam Co, Cu dan Zn konsentrasi 10 -610-9 M. Kandungan klorofil a dan klorofil b nya pun semakin rendah seiring dengan peningkatan konsentrasi logam yang ditambahkan. Pada penelitian ini tidak tejadi fenomena seperti itu. Pada akhir penelitian (hari ke- 76) jumlah sel pada konsentrasi 1 ppm justru menunjukkan jumlah yang paling rendah dibanding kelompok 3 dan 5 ppm. Kesulitan dalam penghitungan sel saat pengamatan cukup mempengaruhi keakuratan data penelitian karena pengulangan bahkan pengurangan saat penghitungan. Sel yang relatif kecil dan harus diamati di bawah mikroskop menjadi satu kendala tersendiri dalam penghitungan sel. Maka mungkin untuk mengetahui pertumbuhan sel dapat digunakan cara lain seperti pengukuran kandungan klorofilnya. Malick dan Rai (1993) menyatakan bahwa faktor lingkungan mempengaruhi aktivitas mikrobia untuk mengatasi limbah logam berat. Sifat karakteristik mikrobia berbeda-beda dan secara langsung mempengaruhi aktivitasnya di lingkungan tertentu. Chlorella sp membutuhkan beberapa faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhannya antara lain : cahaya, temparatur, tekanan osmosis, pH air, salinitas, kandungan oksigen, dan aerasi (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Fluktuasi pertumbuhan sel C. vulgaris terjadi karena pengaruh lingkungan yang cukup besar meskipun beberapa faktor dapat dikontrol. Pengaruh pH terhadap aktivitas mikrobia mengatasi limbah cukup besar. Pada penelitian ini nilai pH berada pada rentang 78. Kondisi ini serupa dengan penelitian yang dilakukan Aarti et. al. (2008); Kotteswari et.al.(2007). Chlorella vulgaris dan Anabaea doliolum aktif mengakumulasi logam Ni2+ dan Cr6+ pada pH 7-8. Peningkatan nilai pH dari 7 ke 8 pada penelitian ini sesuai dengan penelitian Dominic et.al. (2009) yang menunjukkan perubahan pH medium ke arah alkali pada perlakuan dengan Chlorella vulgaris, Synechocystis salina, dan Gleocapsa gelatinosa. Karbondioksida yang dihasilkan dari proses respirasi tumbuhan atau hewan dalam perairan mempengaruhi penurunan pH. Karbondioksida dan bikarbonat hilang dari perairan karena proses fotosintesis tanaman air meningkatkan pH. Peningkatan pH pada penelitian ini mungkin juga akibat penguraian protein dan persenyawaan nitrogen yang lain. Nitrogen dalam penelitian ini diperoleh dari pupuk Walne yang menjadi nutrisi C. vulgaris dalam kultur. Amonium (NH4+), nitrat (NO3+) dan nitrit (NO2+) merupakan bentuk senyawa nitrogen organik yang telah mengalami penguraian . Umumnya alga menggunakan senyawa amonium yang merupakan hasil disosiasi amonium hidroksida (Darley, 1982). Goldman dan Horne (1983) menyatakan reaksi pembentukan amonium adalah sebagai berikut : NH3 + H2O NH4OH NH4+ + OH-. Bila reaksi bergerak ke kanan maka konsentrasi amonium dalam media meningkat dan pH menjadi basa. Nilai pH tidak meningkat lagi karena adanya gas CO 2 yang terlarut dalam media kultur sehingga digunakan sebagai buffer alami (Cole, 1994). Gas tersebut akan menjadi asam karbonat yang terurai menjadi ion-ion karbonat dan ion bikarbonat. Reaksi kesetimbangan antara CO 2 terlarut, asam karbonat, ion bikarbonat dan ion karbonat akan menyebabkan pH bergeser pada kisaran 6-9 dan tidak meningkat lagi (Sze, 1993) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 110 Seminar Nasional Biologi 2013 Temparatur media kultur pada penelitian ini berada pada kisaran 26-28 oC, yang artinya masih dalam kisaran optimum bagi sel C. vulgaris untuk tumbuh yaitu 25-30 oC (Aksu et.al.,1992). Temparatur lingkungan mempengaruhi aktifitas enzim yang digunakan oleh C. vulgaris untuk metabolisme selnya termasuk untuk pertumbuhan. Temparatur yang rendah akan menghambat kerja metaloenzim yang digunakan untuk penyerapan logam. Pengaruh cahaya terhadap pertumbuhan mikroalga sangat besar karena sifatnya yang fotoautotrof sehingga cahaya digunakan sebagai sumber energi untuk fotosintesis. Pada penelitian ini sumber cahaya diperoleh dari sinar lampu TL 36 watt yang diletakkan pada sisi belakang atas bejana perlakuan (kl 10 cm ) selama 24 jam, meskipun pada siang hari mendapatkan tambahan sinar matahari dari sisi kiri rak. Bejana yang berisi medium kultur dengan penambahan ion Pb 1 ppm paling banyak mendapatkan tambahan cahaya ini dibandingkan perlakuan lain. Sedangkan kelompok perlakuan Cd 5 ppm berada pada deretan yang paling jauh dari jendela sehingga tambahan cahaya tidak maksimal. Namun ternyata sumber cahaya ini tidak terlalu berpengaruh terhadap jumlah selnya, terbukti dari tingginya jumlah sel pada kelompok Cd 5 ppm yang jauh dari jendela dibandingkan kelompok 1 ppm. Aerasi yang diberikan selama 24 jam pada setiap bejana perlakuan berfungsi untuk menambah masukan CO2 bebas yang diperlukan untuk fotosintesis sekaligus untuk mengaduk larutan sehingga nutrisi dapat tercampur merata. Namun kekuatan aerasi ini agak sulit diatur secara seragam, sehingga kemungkinan ada beberapa bejana yang tidak mendapatkan aerasi secara maksimal. Hal ini sangat berpengaruh terhadap proses fotosintesis yang secara langsung akan berpengaruh pada pertumbuhan selnya. Aerasi ini pun berfungsi mencegah pengendapan sel dan menjaga kestabilan pH (Srihati dan Carolina, 1995), mencegah stratifikasi suhu air, memberi kesempatan terjadinya pertukaran gas (Dianursanti, 2012). Salinitas merupakan fakor penting juga untuk pertumbuhan sel C. vulgaris dalam penelitian ini. Chlorella air laut dapat tumbuh baik pada salinitas 15-35 ppt (Hirata, 1981 dalam Rostini, 2007), salinitas optimal 25-28 ppt (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Pada penelitian ini media kultur sangat mudah mengalami kenaikan salinitas. Hal ini karena faktor metabolisme selnya sendiri yang mampu mengeksresikan garam-garaman dan juga faktor penguapan yang tinggi terhadap media kultur karena faktor pemanasan dari cahaya lampu TL yang digunakan sebagai sumber cahaya. Garam ini nampak di sekitar bejana penelitian sebagai butiran-butiran putih. Aerasi juga mempercepat terjadinya transpirasi sehingga meningkatkan salinitas pula. Penambahan aquades dilakukan untuk menurunkan kadar salinitas hingga mendekati kisaran 35 ppt. Upaya untuk menurunkan salinitas ini berakibat terjadi pengenceran nutrisi dan pengenceran larutan yang akhirnya berdampak pula pada pertumbuhan sel. Larutan EDTA yang terdapat dalam pupuk Walne memungkinkan ion logam tetap berada dalam larutan. Tetapi kemungkinan sebagian ion logam ini terendapkan bersama garam-garaman yang terbentuk, akibatnya sebagian konsentrasi ion logam juga menurun. Maka dapat dipahami mengapa pada bejana dengan penambahan ion Pb maupun Cd dengan konsentrasi yang lebih tinggi justru diperoleh jumlah sel yang lebih banyak dibandingkan pada konsentrasi rendah, seperti kelompok Pb 5 ppm dibandingkan dengan kelompok 1 ppm, kelompok Cd 5 ppm dengan kelompok 3 ppm. Faktor nutrisi juga merupakan faktor penting dalam pertumbuhan sel C. vulgaris . Media Walne dalam penelitian ini digunakan sebagai tambahan nutrisi bagi sel C. vulgaris untuk tumbuh. Meskipun larutan Walne bukanlah yang terbaik, namun pupuk ini paling sering digunakan dalam pemeliharaan kultur C. vulgaris karena mengandung berbagai macam nutrisi yang dibutuhkan sel C. vulgaris, sehingga sel mudah menyesuaikan dengan dengan kondisi intra selnya untuk proses penyerapan unsur hara secara difusi (Dianursanti, 2012). Dalam larutan Walne juga terdapat beberapa mineral lain seperti Na, Zn, Fe, Cu, Co, yang dibutuhkan untuk metabolisme sel. Boron merupakan salah satu mineral penting yang digunakan dalam fotosintesis. Mengingat penelitian ini dilakukan dalam rentang waktu yang cukup panjang, maka tentu nutrisi akan mengalami pengurangan. Jumlah sel C. vulgaris yang semakin meningkat hingga hari ke-26 jelas membutuhkan nutrisi yang besar. Besarnya konsumsi ini menyebabkan berkurangnya ketersediaan nutrisi sehingga jumlah sel semakin menurun. Namun yang menarik, dengan jumlah nutrisi yang semakin berkurang, jumlah sel Chlorella masih cukup tinggi. Kemungkinan sel C. vulgaris ini memanfaatkan logam-logam yang ditambahkan ini untuk bertahan hidup pada kondisi nutrien yang minim. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 111 Seminar Nasional Biologi 2013 Kualitas sel C. vulgaris Rocchetta et al. (2006) menyatakan bahwa sel alga yang terpapar logam berat akan mengalami perubahan morfologi dan biokomia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efek penghambatan ataupun perangsangan sel alga terhadap penggunaan logam berat tergantung pada konsentrasi logam berat yang ada dalam mediumnya. Perubahan itu dapat berupa perubahan pigmen alga, jumlah selnya, kandungan lemak, protein maupun karbohidrat. Perubahan pigmen alga nampak pada medium yang ditambahkan ion Pb 3 ppm dan penambahan ion Cd 1, 3 dan 5 ppm. Jumlah sel memang cukup banyak, namun sel mengalami klorosis. Torresdey et al. (2005) menyatakan bahwa pengaruh logam berat Pb pada tanaman adalah mengurangi produksi klorofil dan pertumbuhan tanaman, menurunkan superoksida dismutase (SOD), sedangkan logam berat Cd menurunkan aktifitas enzim dan pertumbuhan tanaman, menyebabkan kerusakan membran, klorosis dan kerusakan akar. Chlorella vulgaris yang merupakan organisme fotosintetik uniseluler dalam penelitian ini kemungkinan mengalami hambatan pembentukan dan produksi klorofil. Superoksida dismutase merupakan kelompok metaloenzim yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup. Enzim ini dapat berupa Copper, Zink superoxide dismutase (Cu, Zn SOD) yang terdapat dalam sitoplasma organisme eukariotik dan Manganese superoxide dismutase (Mn-SOD) yang banyak terdapat dalam mitokondria sel eukariotik aerobik (Choi, 1999). Kadar ion logam yang semakin tinggi menyebabkan gangguan pertumbuhan C. vulgaris , kemungkinan karena ion logam baik Pb maupun Cd menggantikan ion Zn dalam metaloenzimnya sehingga mengambat biosintesis klorofil sehingga terjadi klorosis. Pada penelitian yang dilakukan oleh El-Naggar et.al. (1999) menyebutkan bahwa pertumbuhan Nostoc muscorum terpicu oleh kadar ion Co rendah (0,01 ppm) namun tidak berpengaruh secara signifikan pada pertumbuhan Colotrix fusca. Sedangkan pada kadar ion Co yang lebih tinggi pertumbuhan keduanya terhambat akibat ion Co menggantikan ion Zn dalam beberapa metaloenzim baik in vitro maupun in vivo. Ion Co menghambat biosintesis klorofil karena ion Co menggantikan ion Magnesium (Mg) yang terdapat pada molekul klorofil dan reduksi kandungan klorofil merupakan gejala umum keracunan logam berat. ( El-Sheekh et.al., 2003; Osman et.al., 2004). Hal tersebut nampak dalam gambar penelitian ini, terutama pada medium dengan penambahan ion logam Pb 3 ppm dan 5 ppm (Gambar 4.b dan c). Pada gambar tersebut penambahan ion Pb 1 ppm tidak berpengaruh besar pada morfologi maupun pigmentasinya, tetapi tidak pada konsentrasi 3 ppm dan 5 ppm yang menampakkan gejala klorosis. Pada gambar 4.4 dengan penambahan ion Cd 1, 3, 5 ppm terlihat bahwa semua sel menunjukkan gejala klorosis, bahkan kerusakan pada dinding selnya (Gb. 4. c). Konsentrasi sel yang semakin tinggi semestinya berbanding terbalik dengan jumlah selnya namun ternyata tidak selalu demikian. Kualitas sel yang justru cukup besar pengaruhnya terhadap peningkatan konsentrasi logam dalam medium. Berdasarkan kulitas sel C. vulgaris maka dapat dikatakan toksisitas Cd lebih tinggi daripada Pb karena pada kultur dengan penambahan ion Cd 1, 3 dan 5 ppm menampakkan gejala klorosis ini. A. D. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 112 Seminar Nasional Biologi 2013 B. E. C. F. Gambar 4. Kondisi Sel C. vulgaris hari ke 76 pada medium dengan penambahan ion Pb 1 ppm (A); 3 ppm (B); 5 ppm (C); 1 ppm Cd (D); 3 ppm Cd (E); 5 ppm Cd (F), perbesaran 10 x 100 Kemampuan sel C. vulgaris dalam menurunkan kandungan logam berat sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan baik biotik dan abiotik. Faktor lingkungan biotik meliputi sifat karakteristik mikrobia dan kepadatan sel, sedangkan faktor abiotik meliputi pH, kandungan nutrien, temparatur dan cahaya (Malick dan Rai, 1993). Kepadatan sel Chlorella vulgaris dan Anabaena doliolum berpengaruh terhadap meningkatnya daya pengikatan logam berat di lingkungan, meskipun tidak sebanding dengan peningkatan kepadatan sel (Aarti et.al., 2008). Berdasarkan uji kandungan ion logam berat Cd dan Pb dalam medium pada awal perlakuan dan akhir perlakuan penelitian ini menunjukkan terjadinya pengurangan konsentrasi ion logam baik Pb maupun Cd. Sel C. vulgaris telah melakukan biosorpsi (Tabel 1). Pada setiap kelompok perlakuan dengan penambahan ion logam Pb menunjukkan penurunan konsentrasi ion logam di akhir penelitian. Dinding sel C. vulgaris mampu mengikat ion Pb . Demikian pula yang terjadi pada kelompok dengan penambahan ion Cd. Imani et.al. (2011) menyatakan bahwa faktor kunci remediasi logam adalah bahwa logam bersifat non-biodegradable tetapi dapat melakukan transformasi melalui proses sorpsi, metilasi, kompleksasi dan mengubah nilai valensinya. Saat ion logam berat tersebar di sekitar sel, ion logam akan terikat pada elemen yang terdapat pada dinding sel berdasarkan kemampuan daya affinitas kimia yang dimiliki sel tersebut (Droste, 2007). Sebelum ion logam sampai ke membran sel dan sitoplasma sel, ion logam tersebut harus melalui dinding sel mikroalga yang mengandung berbagai macam variasi polisakarida dan protein yang memiliki sejumlah sisi aktif yang mampu berikatan dengan ion logam. Terjadi pertukaran ion monovalen dan divalen seperti Na, Mg, dan Ca yang terdapat pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat kemudian terbentuk formasi kompleks antara ion-ion logam berat dengan kelompok fungsional seperti karbonil, amino, thiol, hidroksi, fosfat dan hidroksi-karboksil. Proses biosorpsi ini berlangsung cepat dan bolak-balik dan terjadi baik pada sel mati maupun pada sel hidup. Proses ini berlangsung efektif dengan kehadiran pH tertentu dan kehadiran ion-ion lainnya dimana logam berat dapat menjadi garam tak terlarut yang diendapkan (Tortora, 2001 dan Glick and Pasternak, 2001). Maka dinding sel sering disebut sebagai bagian terpenting dari mekanisme pertahanan sel karena dinding sel merupakan penghalang pertama terhadap akumulasi logam berat yang bersifat toksik. Pada penelitian ini ion-ion logam baik Pb maupun Cd yang bervalensi 2 akan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 113 Seminar Nasional Biologi 2013 menggantikan ion divalen ataupun monovalen yang terdapat pada dinding sel C. vulgaris sehingga ion logam di luar sel tentu akan berkurang. Di samping itu pH medium yang berkisar antara 7-8 masih memungkinkan terjadinya biosorpsi ini meskipun mungkin masih ada sebagian ion logam yang berikatan dengan ion lain sehingga menjadi garam yang terendapkan. Tabel 1. Konsentrasi rata-rata ion logam Pb dan Cd dalam medium awal dan akhir perlakuan serta prosentase penurunan logam dalam medium Jenis ion logam Pb Cd Konsentrasi (mg/l) 1 3 5 Kontrol 1 3 5 kontrol konsentrasi dalam medium (mg/l) H0 1,01 3,01 5,01 0,010 1,009 3,009 5,009 0,009 H76 0,20 1,13 2,39 0,003 0,21 1,33 2,45 0,003 Rata-Rata prosentase Penurunan Logam Dalam Medium (%) 80 a 62 c 52 d 70b 79 e 56 f 51 f 67g Konsentrasi dalam sel Chlorella (mg/l) H0 0,02 0,02 0,02 0,02 0,013 0,013 0,013 0,013 H76 2,15 4,08 6,02 0,034 1,23 2,78 4,02 0,016 BCF 10,75a 3,61b 2,51b 11,33a 5,85c 2,09d 1,64d 5,33c Setelah terjadi proses biosorpsi (passive uptake), mekanisme berikutnya adalah active uptake di mana sel C. vulgaris memindahkan ion logam yang telah terikat di dinding sel ke organel sel yang lebih dalam (bioakumulasi/absorpsi). Mekanisme ini terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan sel dan akumulasi ion logam tersebut. Berdasarkan tabel 1 nampak bahwa terjadi peningkatan konsentrasi ion logam Pb dan ion Cd dalam sel C. vulgaris dalam medium kultur di akhir penelitian. Berdasarkan hal tersebut maka dapat dinyatakan bahwa terjadi biokonsentrasi, yaitu peningkatan konsentrasi ion logam dalam biota yang nilainya lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ion logam dalam medium. Apabila paparan bahan toksik berlangsung terus menerus sel akan mengalami bioakumulasi. Fitoplankton dapat digunakan sebagai agen kelat bagi logam berat yang terlarut dalam badan air. Beberapa senyawa organik dalam tubuh fitoplankton, termasuk klorofil, mampu mengikat logam berat membentuk senyawa kompleks melalui gugus-gugus yang reaktif terhadap logam berat seperti sulfidril dan amina. Ikatan kompleks tersebut menyebabkan logam berat menjadi lebih stabil dan terakumulasi dalam sel fitoplankton. Namun kandungan senyawa organik yang berperan sebagai ligand tidak sama pada setiap jenis fitoplankton tergantung kondisi fisiologisnya. Melalui proses aktif Chlorella dapat mensintesis protein pengkelat logam. Fitokelatin disintesis dari turunan tripeptida (glutation) yang tersusun dari glutamat, cystin dan glisin. Glutation ini ada dalam seluruh sel. Jika terjadi pencemaran logam Cd misalnya glutation akan membentuk fitokelatin-Cd selanjutnya diteruskan ke vakuola (Haryoto dan Agustono, 2004). Penyerapan logam Cd berkaitan dengan pH medium : 2 S-H + Cd2+ S-Cd-S + 2H+ S = permukaan absorben (Dasta & Tabati, 1992 dalam Haryoto & Agustono, 2004) Chlorella pyrenidosa lebih banyak mengakumulasi ion Cd 2+ pada pH 7 dibandingkan pada pH 8. Pada pH basa ion logam secara spontan akan bereaksi dengan ion hidroksida membentuk ikatan logam-hidroksida membentuk ikatan logam-hidroksida, sedangkan pada pH asam akan terjadi persaingan antara ion logam dengan ion H + untuk berikatan dengan dinding sel mikrobia. Sehingga akumulasi logam dalam sel mikrobia pada pH netral lebih besar dibanding dengan pH asam maupun basa. Berdasarkan hal di atas maka C. vulgaris mampu mengakumulasi ion logam Pb dan Cd dengan konsentrasi yang bervariasi dalam jangka waktu yang lebih lama dan bersifat menetap. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 114 Seminar Nasional Biologi 2013 Penambahan ion Pb 1 ppm, 3 ppm, dan 5 ppm ke dalam medium, menunjukkan nilai biokonsentrasi yang semakin rendah dalam C. vulgaris . Demikian juga pada penambahan ion Cd terjadi akumulasi ion logam pada C. vulgaris yang nilainya semakin menurun seiring dengan peningkatan konsentrasi ion logam yang ditambahkan. Kecuali pada kelompok kontrol Cd, yang nilai biokonsentrasinya lebih rendah dibandingkan kelompok perlakuan. Pada penelitian yang dilakukan oleh Imani et.al. (2011) menyatakan bahwa peningkatan konsentrasi ion Pb, Cd dan Hg menghambat pertumbuhan sel Dunaliella. Namun Dunaliella merupakan salah satu alga yang cukup toleran dengan konsentrasi ion logam Pb, Cd dan Hg yang tinggi hingga 40 mg/l. Dunaliella mampu mengabsorpsi Pb, Cd dan Hg 65%, 72% dan 65% hingga 1 jam kontak. Setelah itu terjadi proses absorbsi yang konstan sampai 40 jam pada setiap eksperimen (Faryal and Hameed, 2005; Faryal et.al., 2006; Fomina et.al., 2005). Jumlah dan macam nutrien yang terdapat di lingkungan mempengaruhi aktivitas mikrobia untuk mengatasi limbah logam berat. Penambahan asam-asam organik dan logam valensi 2 dapat menghambat pengikatan logam berat Ni2+ dan Cr6+ oleh sel Chlorella vulgaris dan Anabaena doliolum (Mallick and Rai, 1993). Penambahan Fe-EDTA dan FeCl3 dan Mangan (0,2 mg/l) akan menghambat akumulasi kadmium dalam sel Chlorella pyrenidosa (Hart dan Scaife, 1997). Jika bioakumulasi berlanjut maka dapat terjadi biomagnifikasi yang melibatkan rantai makanan sebagai penghubungnya. Biomagnifikasi merupakan kecenderungan peningkatan konsentrasi bahan pencemar seiring dengan peningkatan level tropik pada rantai makanan. Sehingga produsen mengakumulasi bahan toksik terendah dan konsumen terakhir mengakumulasi paling banyak. Meskipun pada beberapa penelitian tidak ditemukan biomagnifikasi pada rantai makanan di perairan laut. Hal ini karena logam mudah dieliminasi dan tidak terakumulasi bahkan di tingkat trofik di atas ikan biosorpsi logam menurun sesuai dengan peningkatan ukuran tubuh organisme (Gray, 2002). Tetapi mengingat besarnya logam yang tereliminasi lebih sedikit dibandingkan yang terakumulasi maka bioakumulasi ion logam dalam mikroalga, terutama C. vulgaris, perlu mendapat perhatian. DAFTAR PUSTAKA [1]. N., P. Sumathi and V. Subrahmanian. 2008. Phycoremediation to Improve Algal Water Quality. Indian Hydrobiology. 11(1):173-184 [2]. Afkar , E., H. Ababna dan A.A. Fathi. 2010. Toxicological Response of the Green Alga Chlorella vulgaris, to Some Heavy Metals. American Journal of Environmental Sciences 6 (3) : 230 – 237 [3]. Akpor O.B and Muchie M. 2010. Remediation Of Heavy Metal In Drinking Water And Wastewater Treatment Systems : Processes And Applications. International Joernal of Physical Sciences vol. 5 (12) pp 1807-1817 [4]. Aksu, Z., Y. Sag dan T. Kutsal..1992.The Biosorption of Copper by C. vulgaris and Z. ramigera. Environ Technol. 13 ; 579-586 [5]. Bedoui,K.., I.Bekri-Abbes, E.Srasra. 2008. Removal of Cadmium (II) from Aqueous Solution Using Pure Smectite and Lewatite S 100 : The Effect of Time and Metal Concentration, Desalination. 223, 269-273 [6]. Brown,P.A., S.A. Gill, S.J. Allen. 2000. Metal Removal from Wastewater Using Peat. Water Res. 34 :3907-3916. [7]. Choi, JM., CH Pak, CW Lee. 1996. Micronutrient Toxicity in French Marigold. Journal of Plant Nutrition. 19 : 901-916 [8]. [1]Cole. 1994. Textbook of Limnology. Waveland Press Inc., Illionis. [9]. Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. Universitas Indonesia Press. Jakarta [10]. Darley, W.M. 1982. Alga Biology : A Physiological Approach. Blackwell Scientific Publications, Oxford [11]. Dianursanti. 2012. Pengembangan Sistem Produksi Biomassa Chlorella vulgaris Dalam Reaktor Plat Datar Melalui Optimasi Pencahayaan Menggunakan Teknik Filtrasi Pada Aliran Kultur Media. Disertasi. Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Program Studi Teknik Kimia. Depok [12]. Dominic VJ, S. Murali and MC Nisha. 2009. Phycoremediation Efficiency Of Three Micro Algae Chlorella vulgaris, Synechocystis salina and Gloeocapsa gelatinosa. SB Academic Review Vol. XVI: No.1 & 2 :138-146 [13]. Droste, R. 2007. Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. John Wiley and Sons. New York. USA. [14]. El-Naggar, A.H., M.E.H. Osman, M.A. Dyab dan E.A. El-Mohsenawy. 1999. Cobalt and Lead Toxicities on Colothrix fusca and Nostoc muscorum. J.Union Arab Biol.Cairo,7:421-441 [15]. El-Sheek,M.M., A.H. El-Naggar, M.E.H. Osman and E.El-Mazaly. 2003. Effect Cobalt On Growth, Pigmens And The Photosintetic Electron Transport In Monoraphidium minutum and Nitzchia perminuta.Braz J.Plant Physiol., 15 : 159166. DOI : 10.1590/S1677-04202003000300005 [16]. Faryal, R., dan A. Hameed. 2005. Isolation and Characterization of Various Fungal Strains from Textile Effluent for Their Use in Bioremediation. Pak. J. Bot., 37 : 1003-1008 [17]. Fomina, M., S. Hiller, JM Charnock, K Melvillie, IJ Alexander, GM Gadd. 2005. Role of Oxalic Acid Over-Excretion in Toxic Metal Mineral Transformations by Beauveria caledonica. Appl. Environ. Microbiol., 7 (1) : 371 - 381 [18]. Glick, Bernard and Pasternak. 2001. Molecular Biotechnology. ASM Press. Washington DC. USA Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 115 Seminar Nasional Biologi 2013 [19]. Goldman dan Horne .1983. Limnology. McGraw-Hill, Inc. Auckland [20]. Gray,J.S. 2002. Biomagnification in Marine System : The Perpective of an Ecologist. Marine Pollution Bulletin 45: 4652. [21]. http://www.elsevier.com/locate/morpolbud [22]. Hama, O.H. dan S. Miyachi. 1988. Chlorella. Microalgae Biotechnology 1 st edition. Cambridge University [23]. Hart,B.A., and B.D. Scafie. 1997. Toxicity dan Bioacumulation of Cadmium in Chlorella pyrenidosa. Env. Research 14 : 401 – 413. [24]. Haryoto dan Agustono W. 2004. Kinetika Bioakumulasi Logam Berat Kadmium oleh Fitoplankton Chlorella sp Lingkungan Perairan Laut. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi vol. 5 no.2 : 89-103 [25]. Imani, S, S.Rezael-Zarchi, A.M. Zand dan H.B. Abarg.Hashemi, H. Boma, A. Javid, A.M. Zand dan H.B. Abarghouei. 2011. Hg, Cd and Pb Heavy Metal Bioremidiation by Dunaliella Alga. Journal of Medicinal Plants Research. Vol. 5 (13) pp. 2775-2780. http:/www.academicjournals.org/JMPR [26]. Kadirvelu,K., K.Thamaraiselvi, C. Namasivayam. 2001. Removal of Heavy Metals from Industrial Wastewaters by Adsorption onto Activated Carbon Prepared from an Agricultural Solid Waste. Biorsour. Technol., 76. Pp.63-65. [27]. Kotteswari, M., SJ Murugesan, Kamaleswari and M. Veeralakshmi. 2007. Biomanagement of Diary Effluent by Using Cyanobacterium. Indian Hydrology. 10(1) : 109-116 [28]. Kusrinah. 2001. Penurunan Konsentrasi Logam Berat Kadmium (Cd) Air Laut Oleh Chlorella Sp Pada Skala Laboratorium. Skripsi. Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam. Universitas Diponegoro. Semarang [29]. Leyva, R.R., J.R.R. Mendez, J .M.Barron, L.F. Rubio, R.M.G. Coronado. 1997. Adsorption of Cadmium (II) from Aqueous Solution onto Activated Carbon. Water Sci.Technol.35 :205-211 [30]. Lim,S.L, W.L.Chu, S.M.Phang. 2010. Use Chlorella vulgaris for Bioremediation of Textile Wastewater. Biosource Technology 101, 7314-7322.doi:10.1016/biotech.2010.04.092 [31]. Mallick, N., and L.C. Rai. 1993. Influence of Culture Density, pH, Organic Acid and Divalent Cations on The Removal of Nutrients and Metals by immobilized Anabaena doliolum and Chlorella vulgaris . World Journal of Microbiol & Biotech.9 : 196 - 201 [32]. Osman, M.E.h., M.M. El-Naggar, M.M. El-Sheekh dan E. El-Mazally. 2004. Differential Effect of Co 2+ and Ni 2+ on Protein Metabolism in Scenedesmus obiquus and Nitzschia perminuta. Environ. Toxicol. Pharmacol., 16 ; 169 – 178. DOI : 10.1016/i.etap.2003.12.004 [33]. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup nomor 03 Tahun 2010 Tentang Baku Mutu Air Limbah Bagi Kawasan Industri. 18 januari 2010 [34].http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCYQFjAA&url=http%3A%2F%2Fjdih.me nlh.go.id%2Fpdf% diakses 3 Mei 2012 [35]. Phukan, M.M., R. S, Chutia, B.K. Konwar, R. Kataki. 2011. Microalgae Chlorella as A Potential Bio-Energy Feedstock. Applied Energy [36]. http://www.elsevier.com/locate/apenergy diakses 12 Mei 2013 [37]. Prabowo, Danang A. 2009. Optimasi Pengembangan Media untuk Pertumbuhan Chlorella sp Pada Skala Laboratorium. Skripsi. Program Studi Ilmu dan Teknologi Kelautan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB [38]. Rocchetta,I., V. Mazzuc dan M.R. Carmen. 2006. Effect of Chromium on The Fatty Acid Composition of Two strains of Euglena gracili. Environ. Pollut., 141 : 353 – 358. DOI : 10.1016/j.envpol.2005.08.035 [39]. Sachlan,M. 1982. Planktonologi. Jurusan Perikanan Universitas Diponegoro, Semarang [40]. Sanusi, H.S. 2006. Kimia Laut, Proses Fisik Kimia dan Interaksinya di Lingkungan. Departemen Ilmu dan Kelautan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. IPB. Bogor 188 hal [41]. Slamet, J.S. 1996. Kesehatan Lingkungan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta : 35 hal [42]. Srihati dan Carolina. 1995. Kualitas Algae bersel tunggal Chlorella sp. Pada Berbagai Media. Seminar Ilmiah Hasil Penelitian dan Pengembangan Bidang Fisika Terapan. nd [43]. Sze. 1993. A Biology of the Algae. 2 ed.. Wm.C.Brown Publishers. Dubuque. [44]. Torresdey, JL., JRP Videa, GD Rosa dan J Parson. 2005. Phytoremediation of Heavy Metals and Study of The Metal Coordination By X-Ray Absorbtion Spectroscopy. Coordination Chemistry Reviews. 249 : 1797 – 1810 TH [45]. Tortora, GJ. 2001. Microbiology an Introduction. 7 ed. World Student Series. San Francisco. USA [46]. Torresdey, JL., JRP Videa, GD Rosa dan J Parson. 2005. Phytoremediation of Heavy Metals and Study of The Metal Coordination By X-Ray Absorbtion Spectroscopy. Coordination Chemistry Reviews. 249 : 1797 – 1810 TH [47]. Tortora, GJ. 2001. Microbiology an Introduction. 7 ed. World Student Series. San Francisco. USA [48]. Tunali, S.C., A. Abuk., T. Akar. 2006. Removal of Lead and Copper ions from aqueous Solutions by Bacterial Strain Isolated from Soil. Chem.Eng.J. 115, 203-211 [49]. Volesky, B. 1990. Biosorption and Biosorbents in Biosorption of Heavy Metals. Edited by B Volesky (CRC Press, Boca Raton, Florida) 3-5 [50]. Wang, J dan VP Evangelaou. 1995. Metal Tolerance Aspects of Plant Cell Wall and Vacuole. In : Pessarakli M (ed) Handbook of Plant and Crop Physiology. Marcel Dekker, Inc. New York Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 116 Seminar Nasional Biologi 2013 Variasi Jenis Dan Kelimpahan Copepoda Di Perairan Pesisir Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah Hanung Agus Mulyadi1&2, Muhammad Zainuri3, Ita Widowati3 2. 1. 3. Pascasarjana MSDP, UNDIP UPT Balai Konservasi Biota Laut Ambon-LIPI E mail: [email protected] ABSTRACT Copepod has an important roles in the marine food chain process. They are support of the marine organisms at the higher tropic level as a natural food. According to their function and the lack of data in Pemalang, study about copepods in the Pemalang waters is important. This research was conducted during four months (October-November 2012 and January-February 2013) at 20 stations. Aim of this research is to study about genera and abundant of Copepods in Pemalang coasal waters. Sampling was done by conical planktonet (100 µm mesh size). The results showed that there were 24 species of copepods which consists of 18 species of Calanoida, one species of poecilostomatoida, three species of Cyclopoida, and two species of harpacticoida. The abundance of Copepods ranged between 159-919 ind/m3 (438 ± 214.2 ind/m3). The Highest abundance at station 5 (919 ind/m3) and the lowest at Station 6 (159 ind/m3). Copepods Acartia erythrea and Corycaeus asiaticus are the main species. The highest abundance of Acartia erythrea is about 300 ind/m3 and Corycaeus asiaticus is about 314 ind/m3. This is indicated that the two species have the widely distribution than others. Keywords: Copepods, Calanoida, Pemalang waters. ABSTRAK Keberadaan copepoda di suatu perairan berperan penting dalam proses rantai makanan sehingga mampu mendukung kehidupan biota laut pada tingkat trofik di atasnya. Terkait dengan peran penting copepoda dan terbatasnya kajian tentang jenis-jenis copepoda di perairan pesisir Pemalang maka perlu dilakukan penelitian terkait jenis-jenis copepoda . Penelitian ini dilakukan selama empat bulan (Oktober-November 2012 dan Januari-Februari 2013) sebanyak 20 Stasiun. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui jenis dan kelimpahan copepoda di pesisir Kabupaten Pemalang. Pengambilan sampel dilakukan dengan conical planktonet (ukuran mata jaring 100 µm, diameter mulut jaring 0,45 cm) secara horizontal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat 24 jenis copepoda yang terdiri dari 18 jenis calanoida, satu jenis poecilostomatoida, tiga jenis cyclopoida, dan dua jenis harpacticoida. Kelimpahan copepoda berkisar antara 3 3 3 159-919 ind/m (438±214,2 ind/m ). Kelimpahan tertinggi terjadi di Stasiun 5 (919 ind/m ) dan paling rendah di 3 Stasiun 6 (159 ind/m ). Copepoda yang mendominasi adalah ordo calanoida jenis Acartia erythrea dan dari ordo poecilostomatoida jenis Corycaeus asiaticus. Kelimpahan tertinggi Acartia erythrea mencapai 300 ind/m3 dan Corycaeus asiaticus sebesar 314 ind/m3. Hal ini mengindikasikan bahwa spesies tersebut memiliki distribusi yang luas dibanding spesies yang lain. Kata Kunci: Copepoda, Calanoida, Perairan Pemalang. 1. PENDAHULUAN Keberadaan plankton di suatu perairan sangat penting, dimana plankton sebagai pakan alami dari hampir semua organisme di laut. Berdasarkan lamanya suatu organisme menjalani fase atau tahap planktonik dalam daur hidupnya, maka zooplankton dibedakan menjadi dua kelompok yaitu holoplankton dan meroplankton (Omori & Ikeda, 1984; Nontji, 2008). Holoplankton merupakan plankton yang seluruh tahapan dalam siklus hidupnya dijalani sebagai plankton. Pada umumnya zooplankton termasuk dalam kelompok ini, dimana salah satu kelompok yang mendominasi adalah copepoda. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 117 Seminar Nasional Biologi 2013 Copepoda merupakan komponen penting zooplankton dan mampu mencapai 50-80% dari total komposisi zooplankton (Wickstead, 1976). Dalam trofik ekologi, copepoda berperan penting dalam proses rantai makanan yaitu sebagai pakan alami untuk beberapa biota laut seperti ikan herbivora dan bivalvia. Delsman (1939) dalam Arinardi (1997) menjelaskan bahwa copepoda berukuran besar seperti Euchaeta, Undinula, Eucalanus, Candacia, dan Labidocera merupakan makanan utama dari ikan Kembung (Rastrelliger kanagurta) di Perairan Laut Jawa. Secara lebih lanjut Inoue et al., (2005) menyampaikan bahwa copepoda calanoida ditemukan predominan di dalam saluran pencernaan ikan Belanak (Mugil cephalus cephalus). Begitu juga dengan kebiasaan makan dari ikan Bubara (Caranx latus) yang mengkonsumsi copepoda dari ordo calanoida dengan FO (frequency of occurrence) sebesar 23 % dari total makanan yang dikonsumsi (Silvano, 2001). Wong & Levinton (2006) melaporkan bahwa bivalvia Mytilus edulis termasuk biota filter feeder yang mengkonsumsi mesozooplankton. Di Teluk Ambon, ketersediaan makanan alami (plankton) mampu mendukung sumberdaya ikan pelagis kecil dari suku Clupeidae (Syahailatua, 2006). Begitu juga dengan keberadaan copepoda di perairan pesisir Kabupaten Pemalang yang ikut berkontribusi terhadap keberlangsungan kehidupan biota pada tingkat tropik di atasnya. Beberapa kajian telah dilakukan terkait kelimpahan plankton di perairan Tegal (Mulyadi, 2002; Mulyadi, 2004), Perairan Jepara (Arinardi, 1990; Endrawati et al., 2007), di perairan Demak (Zainuri, et al., 2008), dan di Perairan Pekalongan (Satria, 2010) tetapi belum ada yang mengkaji di perairan pesisir Pemalang. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji jenis dan kelimpahan copepoda di perairan pesisir Kabupaten Pemalang sehingga diharapkan mampu memberi kontribusi terhadap Pemerintah Daerah maupun pihak terkait dalam upaya pengelolaan sumberdaya perikanan berbasis pada ketersediaan pakan alaminya. 2. BAHAN DAN METODE Penelitian ini dilakukan di Perairan pesisir Kabupaten Pemalang, Provinsi Jawa Tengah selama 4 bulan (Oktober-November 2012, Januari-Februari 2013). Pengambilan sampel copepoda dilakukan secara horizontal menggunakan conical planktonnet (mesh size 100 µm, diameter mulut jaring 0,45 m dan panjang 180 cm) secara horizontal pada 20 stasiun (Gambar 1). Sampel yang tersaring dikoleksi dalam botol plastik ukuran 250 ml dan diberi pengawet formalin 4% (Omori & Ikeda, 1984). Analisa sampel Copepoda dilakukan di laboratorium biologi laut, Universitas Diponegoro dengan menggunakan metode Wickstead (1965), pengamatan menggunakan mikroskop binokuler dan kemudian diidentifikasi dengan buku-buku acuan Yamaji (1984), Nishida (1984), Mulyadi (2002), Mulyadi (2004). Gambar 1. Lokasi Pengambilan Sampel Meroplankton di Perairan Pesisir Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 118 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Total copepoda yang berhasil diidentifikasi sebanyak 24 jenis yang terdiri dari 18 jenis calanoida, satu jenis poecilostomatoida, tiga jenis cyclopoida, dan dua jenis harpacticoida. Jenis-jenis copepoda di perairan Pesisir Pemalang secara lebih lanjut tersaji pada Tabel 1a dan b. Tabel 1a. Jenis-Jenis Copepoda di Perairan Pesisir Kabupaten Pemalang (Oktober-November 2012), Jawa Tengah. Ordo Calanoida Poecilostomatoida Cyclopoida Harpacticoida Spesies Candacia discaudata Undinula vulgaris Canthocalanus pauper Centropages brevifurcus Centropages furcatus Pseudodiaptomus incisus Acartia erythrea Acartia Pacifica Pontella tridactyla Pontellopsis inflatodigitata Temora discaudata Tortanus forcipatus Labidocera javaensis Calanopia discaudata Parvocalanus crassirostris Acrocalanus gibber Subeucalanus subcrassus Subeucalanus crassus Corycaeus asiaticus Oithona brevicornis Copilia quadrata Sapphirina sp Euterpina acutiforns Microsetella sp Total jenis Oktober 2012 St2 St3 St4 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 11 13 18 St1 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 12 St5 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 11 November 2012 St7 St8 St9 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 13 10 12 St6 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 12 St10 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 10 Tabel 1a. Jenis-Jenis Copepoda di Perairan Pesisir Kabupaten Pemalang (Januari-Februari 2013), Jawa Tengah. Ordo Calanoida Poecilostomatoida Cyclopoida Harpacticoida Total Jenis Spesies Candacia discaudata Undinula vulgaris Canthocalanus pauper Centropages brevifurcus Centropages furcatus Pseudodiaptomus incisus Acartia erythrea Acartia Pacifica Pontella tridactyla Pontellopsis inflatodigitata Temora discaudata Tortanus forcipatus Labidocera javaensis Calanopia discaudata Parvocalanus crassirostris Acrocalanus gibber Subeucalanus subcrassus Subeucalanus crassus Corycaeus asiaticus Oithona brevicornis Copilia quadrata Sapphirina sp Euterpina acutiforns Microsetella sp 11 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 10 12 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 12 Januari 2013 13 14 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 11 12 15 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 10 16 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 12 Februari 2013 17 18 19 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 18 15 17 Ket: ● hadir; - : absen Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 119 20 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 12 Seminar Nasional Biologi 2013 Berdasarkan Tabel 1, terlihat bahwa pada umumnya copepoda yang ada di perairan pesisir Kabupaten Pemalang termasuk copepoda estuarin dan neritik meskipun beberapa diantaranya terdapat jenis Copepoda oseanik seperti Undinula vulgaris, Subeucalanus crassus dan S. subcrassus. Hal ini sesuai dengan Arinardi et al., (1997) yang menyatakan bahwa Copepoda jenis neritik menjadi kelompok dominan di perairan Laut Jawa. Copepoda di perairan pesisir Kabupaten Pemalang sebagian besar merupakan Copepoda neritik meskipun ada beberapa yang termasuk jenis oseanik. Hal ini terkait dengan lokasi penelitian yang termasuk perairan pesisir (estuarin) dan terdapat sungai besar dari Desa Mojo sehingga massa air yang ada merupakan campuran antara massa air dari sungai dan laut yang berada di sekitarnya. Ditemukannya Copepoda oseanik jenis Subeucalanus crassus dan S. subcrassus di daerah estuarin baik pada bulan Oktober 2012 dan November 2012 (musim peralihan II) maupun pada bulan Januari 2013 dan Februari 2013 (musim barat) mengindikasikan besarnya pegaruh dari laut lepas (Laut Cina Selatan) yang mulai memasuki perairan Laut Jawa pada musim peralihan II dan semakin menguat intensitasnya pada musim barat. Berdasarkan distribusi geografinya, komposisi copeppoda yang ditemukan di perairan pesisir Kabupaten Pemalang termasuk jenis yang distribusinya berada di Samudera Hindia dan Samudera Pasifik seperti jenis Acartia erythrea, A. Pacifica, dan Acrocalanus gibber. Hal ini diduga terkait dengan adanya arus musim. Pada bulan Juni-Agustus (musim timur) arus akan bergerak dari arah timur masuk ke barat yang membawa massa air dari Samudera Hindia melalui Laut Banda menuju ke Laut Flores dan masuk ke Laut Jawa bahkan diduga sebagian masuk ke Laut China, pada musim peralihan II (September-November) arus dari timur mulai melemah dan memasuki musim barat (Desember-Februari) arus musim barat bergerak dari Laut Cina Selatan menuju Laut Jawa dan Flores yang berlangsung secara dinamis sehingga massa air yang di dalamnya terdapat zooplankton ikut terdistribusi mengikuti perjalanan arus. Hal ini sesuai dengan Wyrkti (1961); Rahardjo & Ilahude (1965); Gordon (2005) yang menyatakan bahwa kondisi arus permukaan di Perairan Indonesia (laut terbuka) sangat dipengaruhi oleh musim termasuk perairan di sekitar Laut Jawa yang dipengaruhi oleh musim barat dan musim timur serta musim-musim peralihan diantara keduanya. Lebih lanjut Arinardi et al., (1996) menjabarkan bahwa kondisi arus musim ini disebabkan karena letak geografis Indonesia dan angin musim. Pada musim barat dan musim timur, angin berhembus dengan kecepatan mencapai 30-45 km/jam selama tiga bulan. Posisi Laut Cina Selatan, Selat Karimata, Laut Jawa, Laut Flores, Laut Banda Selatan dan Laut Arafura ternyata hampir berhimpit dengan sumbu bertiupnya angin. Sehingga pada musim barat, arus musim dari Laut Cina Selatan masuk ke Laut Jawa terus menuju ke Laut Flores, Laut Banda Selatan, Laut Arafura dan sebagai arus kompensasi ada dua yaitu satu menuju ke Samudera Pasifik dan satunya lagi menuju Samudera Hindia. Arus yang menuju ke Samudera Pasifik berasal dari Laut Flores melalui Laut Banda Utara, Laut Seram dan Laut Halmahera, sedangkan untuk arus yang menuju ke Samudera Hindia berasal dari Laut Banda Selatan lewat Laut Timor. Mulyadi (1997) melaporkan bahwa Jenis Labidocera javaensis merupakan spesies baru (new species) dari perairan Tegal. Lebih lanjut Mulyadi (2004) menjelaskan bahwa jenis Pseudodiaptomus incisus ada di Laut Jawa tetapi sebelumnya tercatat sebagai spesies endemik Laut Cina Selatan. Jenis copepoda Labidocera javaensis dan Pseudodiaptomus incisus juga ditemukan di perairan Berau, Kalimantan Timur (Fitriya, 2011). Ditemukannya jenis Pseudodiaptomus incisus di perairan Pemalang mengindikasikan bahwa distribusinya semakin menyebar tidak hanya endemik di Laut Cina Selatan. Begitu juga dengan ditemukannya jenis Labidocera javaensis di pesisir Pemalang yang sebelumnya merupakan spesies baru dari perairan Tegal, mengindikasikan bahwa distribusinya sampai ke perairan Pemalang. Hal ini sangat memungkinkan karena topografi perairannya saling berdekatan antara perairan Tegal dan perairan Pemalang. Kelimpahan Copepoda berkisar antara 159-919 ind/m3 dengan rata-rata mencapai 438±214,2 ind/m3 (Gambar 2). Berdasarkan Gambar 2. terlihat bahwa Kelimpahan tertinggi terjadi di Stasiun 5. Lokasi tersebut terletak di daerah muara sungai dari Desa Mojo. Tingginya kelimpahan copepoda di lokasi tersebut diduga terkait dengan melimpahnya fitoplankton sebagai pakan alaminya. Calbet (2005) melaporkan bahwa pada suatu tingkat tropi dari proses ekologi, Copepoda akan memanfaatkan kondisi melimpahnya fitoplankton di perairan sebagai makanan utama. Seiring dengan blooming atau peningkatan pertama kali kelimpahan fitoplankton pada waktu itu, maka beberapa saat kemudian akan diikuti dengan melimpahnya zooplankton. Kecepatan antara pertumbuhan fitoplankton dan zooplankton akan beriringan sampai pada kondisi tertentu. Pada saat Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 120 Seminar Nasional Biologi 2013 terjadi peningkatan pertumbuhan fitoplankton, kandungan unsur hara di perairan akan menurun dimana pada saat yang bersamaan atau sesaat setelah terjadi blooming fitoplankton terjadi proses rantai makanan yaitu proses pemangsaan oleh zooplankton. Lebih lanjut Asriyana & Yuliana (2012) menjabarkan bahwa biomassa zooplankton ditentukan oleh jumlah substansi atau energi yang dimanfaatkan oleh zooplankton berupa biomassa fitoplankton atau bakteri atau detritus organik. Gambar 2. Kelimpahan Total Copepoda di Perairan Pesisir Kabupaten Pemalang (Ind/m3). Copepoda yang mendominasi adalah ordo calanoida jenis Acartia erythrea dan dari ordo poecilostomatoida jenis Corycaeus asiaticus. Kelimpahan tertinggi Acartia erythrea mencapai 300 ind/m3 dan Corycaeus asiaticus sebesar 314 ind/m3 (Gambar 3). Terlihat bahwa Copepoda yang dominan adalah jenis Acartia erythrea, Acartia pacifica, Acrocalanus gibber, Corycaeus asiaticus, Canthocalanus pauper dan Subeucalanus subcrassus. Tingginya kelimpahan Copepoda jenis tersebut diduga terkait dengan kondisi temperatur dan salinitas di perairan yang mendukung pertumbuhannya. Mulyadi (2004) menyampaikan bahwa beberapa jenis copepoda Acartia erythrea, Acartia pacifica dan Acrocalanus gibber termasuk dalam kelompok yang lebih toleran terhadap salinitas (euryhaline). Barnes (1974) menyatakan bahwa copepoda jenis Acartia termasuk copepoda khas perairan pesisir yang ditemukan dalam jumlah yang melimpah. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 121 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 3. Kelimpahan Copepoda di Perairan Pesisir Kabupaten Pemalang. SIMPULAN Jenis-jenis copepoda di perairan pesisir Kabupaten Pemalang sebanyak 24 jenis copepoda yang terdiri dari 18 jenis calanoida, satu jenis poecilostomatoida, tiga jenis cyclopoida, dan dua jenis harpactocoida. Kelimpahan copepoda berkisar antara 159-919 ind/m3 dengan rata-rata 438±214,2 ind/m3. Kelimpahan tertinggi terjadi di Stasiun 5 (919 ind/m 3) dan paling rendah di Stasiun 6 (159 ind/m3). Copepoda yang mendominasi adalah ordo calanoida jenis Acartia erythrea dan dari ordo poecilostomatoida jenis Corycaeus asiaticus. Kelimpahan tertinggi Acartia erythrea mencapai 300 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 122 Seminar Nasional Biologi 2013 ind/m3 dan Corycaeus asiaticus sebesar 314 ind/m 3. Hal ini mengindikasikan bahwa spesies tersebut memiliki distribusi yang luas dibanding spesies yang lain. DAFTAR PUSTAKA [1]. Arinardi, O.H. 1990. Zooplankton di Perairan Pantai Kartini, Jawa Tengah. Oseanologi di Indonesia 23:13-23. [2]. Arinardi, O.H., Trimaningsih., Riyono, S.H., and E. Asnaryanti. 1996. Kisaran Kelimpahan dan Komposisi Plankton Predominan di Perairan Kawasan Tengah Indonesia. P2O-LIPI. 94pp. [3]. Arinardi, O.H. 1997. Status pengetahuan plankton di Indonesia. Oseanologi dan Limnologi di Indonesia 30: 63-95. [4]. Asriyana & Yuliana. 2012. Produktivitas Perairan. Bumi Aksara. 278hal. [5]. Calbet, A.,Atenza, d.,Broglio, E., Alcaraz, M.,Vaque, D. 2006. Trophic Ecology of Calanoides acutus in Gerlache Strait and Bellingshausen Sea Waters (Antartica, December 2002). Polar Biol, 29:510-518. [6]. Endrawati, H., M. Zainuri., E. Kusdiyantini., dan H.P. Kusumaningrum. 2007. Struktur komunitas copepoda di Perairan Jepara. Ilmu Kelautan 12(4):193-198. [7]. Fitriya, N., R. Kaswadji., & Mulyadi. 2011. Komposisi kopepoda di perairan Berau, Kalimantan Timur. Oseanologi dan Limnologi di Indonesia 37(2):355-368. [8]. Gordon, A.L. 2005. Oceanography of The Indonesian Seas and Their Throughflow. Oceanography 18 (4): 14-18. [9]. Inoue, T., Suda, Y., Sano, M. 2005. Food habits of fishes in the surf zone of a sandy beach at Sanrimatsubara, Fukuoka Prefecture, Japan. Ichthyological Reseacrh 52: 9-14. [10]. Mulyadi, 1997. Three new species of pontellidae (Copepod, Calanoida) from coastal waters of Java, Indonesia. Crustaceana 70(6):653-675. [11]. Mulyadi. 2002. The calanoid copepods family pontellidae from Indonesian waters. With Notes on Its speciesgroups. Treubia, 32 :1-167. [12]. Mulyadi, 2004. Calanoid copepods in Indonesian waters. Nagano Natural Environmental Foundation. Published by Research Centre for Biology, Indonesian Institute of Sciences, Bogor, Indonesia:195 pp.[13]. Nontji, A. 2008. Plankton Laut. LIPI Press. Jakarta. 331p. [14]. Rahardjo. G. and A.G. Ilahude 1965. Temperature and salinity observations in the Java Sea. Baruna Exped. I, Sect, A.B.C (1): 77-116. [15]. Satria, H. 2010. Distribusi, kelimpahan dan jenis-jenis plankton di lokasi sekitar rumpon dasar Pantai Utara, Pekalongan. Prosiding Semnas Biologi. Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010. 22 pp. [16]. Syahailatua, A. 2006. Ikan-ikan suku Clupeidae di Teluk Ambon: diversitas, variasi panjang, dan kondisi relatif. Ichthyos 5(1):7-14. [17]. Wickstead, J.H. 1965. An introduction to the study of tropical plankton. HutchinsonTrop. Monogr: 160 hal. [18]. Wyrkti, 1961. Physical Oceanography of the Southeast Asian Waters. Naga Report 2:1-195pp. [19]. Yamaji, I. E. 1984. Illustrations of the marine plankton of Japan. Hoikusha Publishing Co., LTD, Japan, 536pp. [20]. Zainuri, M., H. Endrawati., Widianingsih., Irwani. 2008. Produktivitas biomassa copepoda di perairan Demak. Ilmu Kelautan 13(1):19-24. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 123 Seminar Nasional Biologi 2013 Kearifan Lokal Masyarakat Samin Dalam Menjaga Ketahanan Pangan Jumari Magister Biologi FSM UNDIP Email:[email protected] ABSTRAK Masyarakat Samin adalah masyarakat yang ―termarginalkan ‖ oleh stigma negatif dan ketidak berpihakan penguasa terhadap masyarakat kecil. Pada sisi lain mereka mampu berswasembada pangan, mandiri dalam kehidupan sosial dan mandiri dalam memenuhi kebutuhan hidup. Satu hal penting yang perlu ditekankan bahwa masyarakat Samin jarang mengalami krisis pangan. Penelitian ini bertujuan untuk mengungkapkan pengetahuan dan strategi adaptasi masyarakat Samin dalam memenuhi dan menjaga kebutuhan pangan. Penelitian di lakukan pada desa-desa pemukiman masyarakat Samin di Kabupaten Kudus, Pati, Blora Jawa Tengah dan Bojonegoro Jawa Timur. Pendekatan penelitian dengan teknik wawancara open ended dan semi struktural untuk mengungkapkan pengetahuan masyarakat dalam memanfaatkan dan mengelola sumberdaya pangan dan lingkungannya; serta observasi langsung untuk inventarisasi keanekaragaman sumber pangan lokal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Masyarakat Samin telah mempunyai pengetahuan lokal bagaimana mereka mengelola sumberdaya hayati dan lingkungannya untuk memenuhi kebutuhan pangan. Dalam sistem pertanian mereka mempunyai strategi adaptasi untuk memenuhi kebutuhan pangan mereka. Masyarakat Samin telah mengikuti sistem pertanian ‗modern‘ namun tetap mempertahankan sistem tradisional antara lain dalam penyediaan benih, sistem penggunaan tenaga kerja, pembagian hasil panen dan pengelolaannya. Masyarakat Samin mempunyai kearifan lokal bagaimana memenuhi kebutuhan pangan dan mempertahankan kehidupan mereka. Kata kunci: Ketahanan pangan, Kearifan lokal, strategi adatasi, Masyarakat Samin 1. PENDAHULUAN Masyarakat Samin merupakan suatu kelompok masyarakat yang mengikuti ajaran Samin Surosentiko yang muncul pada masa kolonial Belanda[1] [2]. Saat ini mereka tinggal di pedesaan di daerah perbatasan Jawa Tengah dan Jawa Timur yakni di desa Larikrejo dan Karangrowo, Kecamatan Undaan Kabupaten Kudus; di wilayah Kecamatan Sukolilo Pati; di beberapa desa di Kabupaten Blora; dan di desa Margomulyo, Kabupaten Bojonegoro [3] [4]. Masyarakat Samin adalah masyarakat yang ―termarginalkan ‖ oleh stigma negatif dan ketidak berpihakan penguasa terhadap masyarakat kecil. Pada sisi lain mereka mampu berswasembada pangan, mandiri dalam kehidupan sosial dan mandiri dalam memenuhi kebutuhan hidup. Membangun masyarakat desa yang mandiri merupakan visi desa 2030 yang dirumuskan oleh beberapa pakar. Pengertian mandiri dalam visi desa 2030[5], diartikan sebagai masyarakat desa yang mempunyai kualitas memenuhi sarana prasarana dasar, memenuhi kebutuhan pangan, menciptakan lapangan pekerjaan dalam desa, membangun pendidikan berbasis lokal, membangun identitas yang berbasis nilai budaya lokal, merencanakan pembangunan sendiri dan merumuskan kesejahteraan ekonomi sendiri. Aspek kemandirian tersebut belum sepenuhnya terpenuhi, namun setidaknya dalam pemenuhan kebutuhan pangan, kebutuhan dasar, menciptakan lapangan kerja dan membangun identitas yang berbasis lokal telah diwujudkan oleh masyarakat Samin. Masyarakat desa dihadapkan pada masalah keterbatasan sumberdaya alam yang sampai saat ini masih menjadi sumber nafkah masyarakat desa. Keterbatasan ini menurut Satria et al. [5] disebabkan oleh tiga hal, (1) ketimpangan penguasaan Sumberdaya alam, (2) konversi lahan pertanian menjadi lahan lain, (3) penurunan kualitas sumberdaya alam. Ketimpangan sumberdaya alam ini ditunjukkan oleh adata bahwa 0.02% penduduk Indonesia menguasai 56% aset dan 70% Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 124 Seminar Nasional Biologi 2013 dari aset yang dikuasai adalah tanah. Di sisi lain, lebih dari 46.61% petani Indonesia merupakan petani gurem yang hanya memiliki tanah kurang dari 0.25ha [5]. Meskipun dihadapkan pada keterbatasan sumberdaya alam dan keterbatasan kemampuan sumberdaya manusia namun masyarakat Samin terbukti mampu beradaptasi dengan melakukan serangkaian aktivitas dan tindakan untuk mempertahankan kehidupannya. Sebagai masyarakat pedesaan yang hidup dari sektor pertanian, masyarakat Samin mempunyai tradisi yang kuat dan mempunyai strategi adaptasi, teknik budidaya, teknik produksi, dan teknik pengelolaan sumberdaya biologi terutama tumbuhan dan hewan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari . Hal ini menunjukkan pentingnya pengetahuan pemanfaatan tumbuhan dan hewan secara tradisional tersebut, dimana hal tersebut merupakan informasi yang sangat berharga untuk pemanfaatan maupun pelestariannya. Pengetahuan memanfaatkan dan mengelola sumberdaya hayati dan lingkungan yang dimiliki masyarakat lokal merupakan pengetahuan yang kharakteristik, dipengaruhi oleh kekuatan tradisi, faktor sosial budaya dan kondisi biofisik lingkungan setempat. Karena adanya keterkaitan yang kuat antara masyarakat Samin dengan sumberdaya hayati dan lingkungannya maka sangat relevan untuk dilakukan kajian dengan pendekatan bidang biologi.Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untukuntuk mengungkapkan pengetahuan dan strategi adaptasi masyarakat Samin dalam memenuhi dan menjaga kebutuhan pangan. 2. BAHAN DAN METODE Penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus 2011 sampai dengan Februari 2012. Lokasi penelitianpada desa-desa pemukiman masyarakat Samin di Kabupaten Kudus, Pati, Blora Jawa Tengah dan Bojonegoro Jawa Timur. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: alat rekam suara, kamera, alat tulis, peta, gunting, parang, tali plastik, kantong plastik berbagai ukuran, amplop sampel, kertas mounting, label gantung, kertas koran, dan sasak. Adapun bahan kimia yang digunakan adalah alkohol 70%, formalin 5% dan spiritus. Penelitian menggunakan teknik wawancara open ended dan semi struktural untuk mengungkapkan pengetahuan masyarakat dalam memanfaatkan dan mengelola sumberdaya pangan dan lingkungannya; serta observasi langsung untuk inventarisasi keanekaragaman sumber pangan lokal [6] [7].Dalam penelitian ini digunakan informan kunci yaitu anggota masyarakat yang dianggap mampu memberikan informasi yang akurat dengan kriteria tokoh masyarakat, anggota masyarakat yang memiliki pengetahuan cukup baik mengenai keanekaragaman jenis tumbuhan. Untuk mendapatkan informan kunci yang tepat didasarkan atas rekomendasi dari tokoh adat/ tokok masyarakat setempat [7] dan digunakan metode snowbolling[8][9].Data dianalisis secara deskribtif kualititif dan kuantitatif. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Masyarakat Samin masih memiliki sifat tradisional yang kental. Segala aspek kehidupannya sangat erat berhubungan dengan lingkungan sekitarnya. Sebagai petani mereka mempunyai ketergantungan yang tinggi terhadap sumberdaya hayati dan lingkungannya. Mereka sebagian besar tinggal di di sekitar kawasan hutan jati, dengan lahan pertanian yang kering dan luas lahan yang terbatas. Sebagian tinggal di pedesaan dengan lahan sawah berawa dan sering dilanda banjir saat musim hujan. Kondisi biofisik yang kurang menguntungkan ini tidak menyurutkan semangat mereka untuk bertahan menjadi petani. Sebaliknya mereka justru tertantang untuk melakukan berbagai upaya agar bisa bercocok tanam dengan keterbatasan lahan yang ada. Masyarakat Samin menggantungkan kehidupan utama pada sektor pertanian. Secara turun temurun telah melakukan praktek kegiatan pertanian yang diadaptasikan dengan kondisi biofisik yang ada.Mereka telah memanfaatkan dan mengelola dalam memanfaatkan dan mengelola berbagai satuan lingkungan dengan sumberdaya alam yang ada untuk memenihi kebutuhan hidup mereka.Bentuk bentuk aktivitas dan strategi adapasi mereka tergambar dalam sistem pertanian sawah, sistem pertanian lahan kering, sistem penyimpanan hasil dan keanekaragaman sumber pangan hayati dan nabati. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 125 Seminar Nasional Biologi 2013 Sistem Pertanian Sawah Pertanian sawah merupakan bentuk aktivitas utama masyarakat Samin. Secara garis besar tahap-tahap pengerjaan lahan sawah hampir sama petani lainnya. Strategi adaptasi dibidang pertanian dilakukan teknik bercocok tanam yang mengadaptasikan dengan kondisi lingkungan. Dalam sistem pertanian sawah mereka sudah mengguna cara-cara pertanian modern dengan mengadaptasikan sistem pertanian tradisional seperti penggunaan benih dari hasil seleksi sendiri, penggunaan pupuk organik/pupuk kandang, cara penanggulangan hama, dan sistem sambatan (gotong-royong) dalam penggarapan lahan. Terdapat beberapa perbedaan diantara sejumlah lokasi penelitian karena kondisi biofisik lahan persawahan yang agak berbeda dan perkembangan pengetahuan masyarakat dalam mengelola sawah (Tabel 1). Tabel 1 Kondisi persawahan dan aktivitas dilakukan pada tiap desa di lingkungan masyarakat Samin Jenis kegiatan Jenis Sawah Sawah rawa Sawah Irigasi Sawah tadah hujan Pola Tanam Padi-padi-Palawija Padi-padi Padi-palawija-bero Teknologi pengolahan lahan Modern dgn traktor Tradisional (hewan ternak) Kultivar padi yang di tanam Jenis unggul Kultivar local Cara mendapatkan benih Membeli Membuat sendiri Penggunaan pupuk Pupuk kimia Pupuk organik (pupuk kandang) Penanggulangan hama Pestisida kimia Pestisida hayati Cara halus ( kepercayaan lokal) Penanganan panen Dengan sabit dan alat perontok padi Gabah dijual langsung (basah) Gabah dikeringkan (sebagian disimpan) Sistem pengelolaan tenaga kerja Gotong royong Upahan Sistem penyimpanan gabah Sendiri Kolektif (lumbung padi) A √ B C √ √ D E √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Keterangan: A:Larikrejo dan Kaliyoso Kudus; B: Bombong dan Ngawen Pati; C: Klopoduwur Blora; D: Tambak Blora; E: Jepang Margomulyo Bojonegoro Sistem pertanian sawah masyarakat Samin diatur sedemikian rupa dengan pola tanam dan tahap penggarapan yang disesuaikan dengan kondisi biofisik lahan dan kebutuhan bahan pangan. Sehingga kebutuhan bahan pangan bisa tercukupi. Sebagian besar tanah wilayah Blora dan Bojonegoro merupakan tanah Mollisol[10]. Tanah Mollisol setara dengan tanah Andosol berasal dari batuan gamping, kaya bahan organik dan basa kation. Sedangkan tanah di dataran rengah Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 126 Seminar Nasional Biologi 2013 Kabupaten Kudus, Pati dan Blora merupakan tanah Inseptisol setara dengan tanah Latosol merupakan tanah endapan (alluvial) dengan tekstur halus dan berlempung. Berdasarkan hasil analisis beberapa sampel tanah didapatkan bahwa tanahdi Kaliyoso Kudus dan Sukolilo Pati serta Tambak Blora cenderung basa, kandungan bahan C- organik berkisar 1-3%, dan N-Total dengan kandungan P-Olsen lebih dari 20 ppm. Menurut Hardjowigeno [11] jenis tanah demikian termasuk kategori tanah sangat subur. Sedang di Klopoduwur Blora dan Jepang Margomulyo Bojonegoro kadar P-Olsen lebih rendah berkisar antara 5-10 ppm, termasuk klasifikasi tanah subur. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi tanah pertanian masyarakarat Samin mendukung untuk kegiatan pertanian. Kondisi kesuburan tanah ini kemungkinan disebabkan oleh peran dan aktivitas masyarakat dalam mengelola tanah dan menjaga kesuburan tanah antara lain pemberian pupuk kandang, dan pupuk organik, pengaturan pola tanam, sistem tumpang sari dan dan tumpang gilir serta pemberaan lahan. Hal ini membuktikan bahwa masyarakat secara telah melakukan aktivitas yang berpengaruh posistif terhadap lingkungannya. Untuk mengantisipasi sawah yang sering tergenang air karena banjir di daerah Sukolilo dilakukan dengan mengatur pola tanam. Dalam setahun mereka bisa dua kali menanam padi. Waktu tanam diajukan atau diundur disesuaikan dengan kondisi hujan saat itu sehingga tanaman padi tidak terendam banjir. Sedang pada sawah tadah hujan padi ditanam satu kali, selebihnya untuk penanaman palawija atau diberokan. Tabel 2 menunjukkan kalender masa tanam padi dan palawija di persawahan masyarakat Samin. Tabel 2.Kalender masa tanam padi dan palawija sawah di lingkungan masyarakat Samin Sep Okt Nov Dusun Kaliyoso Sukolilo Klopoduwur Tambak Jepang Keterangan: masa tanam pertama (MT1); masa tanam palawija Des Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agt masa tanam kedua (MT2); Kondisi iklim terutama curah hujan di lingkungan masyarakat Samin berdasarkan data curah hujan selama 5 tahun terakhir (2005-2009) menunjukkan bahwa jumlah bulan dengan curah hujan lebih dari 100mm berdasarkan kriteria Schmidt & Ferguson adalah 4-5 bulan kering (pada bulan Nopember hingga April). Pada bulan-bulan tersebut masyarakat melakukan aktivitas tanam padi. Awal penanaman padi juga disesuaikan dengan kondisi lahan persawahan mereka, sehingga terdapat variasi diantara komunitas Samin yang diamati. Masyarakat Samin biasanya memulai masa tanam pertama (MT1) pada bulan Oktober hingga Nopember, tetapi masyarakat Samin di Sukolilo Kabupaten Pati, umunya memulai menanam padi lebih awal yaitu sekitar bulan September. Hal ini dilakukan lebih akhir dikhawatirkan tanaman padi terendam banjir, karena biasanya pada sekitar bulan Desember-Februari curah hujan tinggi dan sering terjadi banjir, sehingga tidak bisa di tanami padi. Oleh karena itu masyarakat Samin di Sukolilo Pati memajukan awal masa tanam mereka untuk menghindari terjadinya banjir. elanjutnya mereka menanami kembali sawah mereka dengan padi (MT2) setelah air surut sekitar bulan Maret-Juni. Masyarakat Samin di Klopoduwur Blora dan Jepang Bojonegoro, umumnya menanam padi hanya sekali setahun, sebagian besar sawahnya merupakan tadah hujan. Mereka memulai menanam padi sekitar bulan Nopember-Desember, disesuaikan dengan kondisi curah hujan. Setelah tanam padi dilakukan penanaman palawija, kemudian tanah diberokan. Dari contoh sistem pengaturan pola tanam yang dilakukan masyarakat Samin di atas menunjukkan bahwa mereka telah melakukan tindakan yang sudah sesuai dengan kondisi lingkungan biofisik berupa iklim maupun kondisi fisik lahan yang ada. Masyarakat Samin mampu beradaptasi dengan keterbatasan kondisi lingkungannya. Hasil utama pertanian masyarakat Samin adalah padi. Tabel 3 menyajikan luas tanam, produktivitas padi di lingkungan masyarakat Samin berdasarkan data yang diolah dari Dinas Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 127 Seminar Nasional Biologi 2013 pertanian setempat, monografi desa dan Kecamatan dalam angka tiap desa pada 2 tahun terakhir (2008-2009). Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa produktivitas lahan paling tinggi adalah di dusun Tambak, Blora, sedangkan yang paling rendah adalah di dusun Jepang Bojonegoro. Tabel 3 Luas tanam, produktivitas dan produksi padi sawah pada tahun 2008-2009 di lingkungan masyarakat Samin Desa/Dusun Luas panen(Ha) Produktivitas (ton/ha) Produksi (ton) Kaliyoso Kudus 105.00 6.45 677.25 Sukolilo Pati 244.00 5.06 1342.00 Klopoduwur Blora 101.00 6.00 555.50 Tambak Sumber Blora 40.00 7.50 300.00 Jepang Bojonegoro 5.25 4.50 23.63 (Sumber:data sekunder, diolah dari data dinas pertanian setempat, data kecamatan dalam angka) Sistem pertanian lahan kering Masyarakat Samin juga menerapkan sistem agroferestri. Sistem agroforestri adalah sistem pertanian dan penggunaan lahan dimana pepohonan berumur panjang dan tanaman pangan atau pakan ternak berumur pendek diusahakan pada petak yang sama dalam suatu pengaturan ruang dan waktu [12]. Pekarangan dan tegalan di pedesaan sekitar pemukiman masyarakat Samin bisa dikatakan merupakan suatu kawasan agroforestri karena pada lahan tersebut dibudidayakan berbagai sumberdaya tanaman yang awalnya dari hutan dan sangat bermanfaat bagi kehidupan sehari-hari. Jenis tanaman sayuran, buah-buahan, tanaman obat serta berbagai jenis tanaman lainnya sangat penting untuk menunjang kehidupan masyarakat. Keuntungan sosial ekonomi dan ekologi dari pekarangan maupun tegalan tersebut antara lain dapat dilihat peranannya dalam perbaikan gizi, peningkatatan pendapatan atau penghematan belanja keluarga, cadangan sumberdaya saat ekonomi sulit, perlindungan tanah, pelestarian kultivar dan sebagainya. Pekarangan dan tegalan di pada Masyarakat Samin dan di pedesaan pada umumnya memadukan tanaman bermanfaat asal hutan dengan tanaman khas pertanian.Kehadiran dan campur tangan manusia secara terus menerus meyebabkan lahan tersebut menjadi bersifat artifisial (buatan) hingga membuat suatu sistem khas. Kekayaan jenis di setiap dusun pengamatan berkisar 100 s/d 150 jenis, sedang secara keseluruhan di pekarangan dan tegalan masyarakat Samin mencapai sekitar 200 jenis (Gambar 1). Berdasarkan perannya dalam menyediakan kebutuhan sehari-hari pekarangan dan tegalan di sekitar pemukiman masyarakat Samin telah memberikan kontribusi yang tidak sedikit. Meskipun keanekaragaman jenis yang tersedia tidak terlalu besar, namun berdasarkan penelaahan lebih lanjut sumberdaya tumbuhan yang ada telah dan dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari, terutama untuk memenuhi kebutuhan pangan, dan sebagian kecil untuk obat tradisional, bahan bangunan, peralatan, pakan ternak kayu bakar dan lainnya. Gambar 1. Jumlah jenis tumbuhan berguna pada pekarangan dan tegalanmasyarakat Samin Pekarangan dan tegalan menyimpan potensi sumberdaya nabati yang cukup besar bagi masyarakat Samin bagi masyarakat Samin.Namun selama ini tidak dikelola secara intensif. Tidak banyak aktivitas masyarakat yang mengupayakan lahan secara intensif dengan pemupukan, pemeliharaan secara intensif maupun pembuatan klon atau kultivar baru untuk meningkatkan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 128 Seminar Nasional Biologi 2013 produktivitas lahan. Meskipun hasil produksi yang diperoleh selama ini terutama digunakan hanya untuk memenuhi kebutuhan subsisten, namun perlu ada upaya lebih lanjut untuk meningkatkan produktivitas lahan sehingga lebih membawa manfaat bagi masyarakat. Sebagian penduduk Samin yang tinggal di sekitar hutan jati merupakan petani penggarap (pesanggem) hutan jati milik Perhutani setempat.Masyarakat memiliki pengetahuan yang cukup memahami mengenai sistem agroforestri yang telah dijalaninya secara turun temurun. Sistem tumpangsari merupakan suatu bentuk agroforestri sederhana yang dikembangkan di areal hutan jati di Jawa [12] .Sistem ini dikembangkan dalam program penghutanan sosial Perum Perhutani.Sistem ini telah banyak membantu warga di sekitar areal hutan jati yang umumnya lahan persawahan sangat terbatas.Bahkan sebagian warga yang tidak mempunyai sawah menggantungkan kehidupannya dari hasil pertanian di ereal hutan jati ini. Produksi pertanian berupa jagung pada lahan sawah dan tegalan disajikan pada Tabel 4. Dari data tersebut tercatat tiga lokasi yang mempunyai produksi jagung, yaitu Sukolilo pati, Klopoduwur Blora dan dusun Jepang Bojonegoro. Lahan di persawahan masyarakat Samin Kudus di Kaliyoso dan Larikrejo umumnya tanah berawa, pada musim kemarau tanah kering dan retak-retak, berdasar pengalaman masyarakat tidak cocok ditanami jagung. Sedang di dusun Tambak, pada musim kemarau masih tetap menanam padi, atau menanam jenis palawija selain jagung. Tabel 4 Luas panen, produktivitas dan produksi jagung di sawah dan tegalan (tahun 2008/2009) di lingkungan masyarakat Samin Desa/Dusun Luas panen (Ha) Produktivitas(ton/ha) Produksi (ton) Kaliyoso Kudus Sukolilo Pati 88 5.50 484.00 Klopoduwur Blora 75 5.20 390.00 Tambak Sumber Blora Jepang Bojonegoro 40.3 5.00 201.50 Sumber: (Data sekunder, diolah dari Dinas pertanian setembat, data Kecamatan dalam angka) Penyediaan sumber pangan nabati Masyarakat samin telah membudidayakan sebagian besar jenis tumbuhan bahan kebutuhan sehari-hari. Dari hasil penelitian didapatkan 118 jenis tumbuhan bahan pangan. Lebih dari 85% (102 jenis) tumbuhan pangan merupakan jenis yang sudah dibudidayakan, hanya sebagian kecil diambil dari non budidaya. Sumber bahan makanan pokok masyarakat Samin adalah beras.Bahan pangan sumber karbohidrat lainnya berupa umbi-umbian dan biji-bijian atau kacang-kacangan.Sumber bahan makanan tambahan yang paling besar adalah dari kelompok sayur-sayuran dan buah-buahan (Gambar 2). Gambar 2 Jumlah jenis tumbuhan bahan pangan yang digunakan oleh masyarakat Samin Kebutuhan masyarakat Samin terhadap sumberdaya hayati diwujudkan dalam praktek-praktek pemanfaatan sumberdaya nabati yang terdapat di sekitar pemukiman mereka. Masyarakat Samin telah mampu menyediakan kebutuhan bahan pangannya sendiri. Mereka berusaha membudidayakan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 129 Seminar Nasional Biologi 2013 berbagai jenis tanaman pangan di sawah, pekarangan, tegalan atau ladang dengan sistem tumpang sari (multiple cropping). Padi merupakan hasil utama pertanian mereka.Keanekaragaman jenis bahan pangan pengganti beras sebenarnya cukup besar, tetapi karena perubahan pola makanan pokok yang sekarang semuanya tergantung pada beras, maka peran bahan pangan pengganti menjadi terpinggirkan. Penyimpanan Hasil Panen. Masyarakat Samin selalu menyimpan sebagian hasil panennya untuk kebutuhan makan atau kebutuhan lainnya. Hasil panen pada masa tanam 1(MT1) biasanya tidak banyak menyimpan hasil panen, karena banyak digunakan kebutuhan pembiayaan pengolahan lahan dan penanaman berikutnya (MT2). Mereka hanya menyimpan secukupnya untuk kebutuhan makan selama musim tanam padi berikutnya (3-4bl). Sedangkan setelah hasil panen MT2 lebih banyak disimpan untuk persiapan selama musim kemarau, sampai musim tanam padi berikutnya. Cara penyimpanan hasil panen padi (gabah) dilakukan secara sendiri maupun secara kolektif. Umumnya setiap rumah warga Samin menyimpan hasil panen mereka secara sendiri-sendiri. Gabah kering yang sudah dimasukkan dalam sak, disimpan di bagian samping ruang tamu. Simpanan gabah ini diambil sedikit sedikit untuk kebutuhan makan sendiri, atau dijual untuk ditukarkan/di belikan barang kebutuhan lain seperti minyak goreng, sabun, gula, garam dan kebutuhan lain yang mereka tidak dapat menghasilkan sendiri. Cara penyimpanan gabah secara kolektif dilakukan oleh masyarakat Samin di Pati dan Kudus. Mereka membentuk semacam paguyupan simpan pinjam padi yang dikelola secara kelompok. ―Paguyupan Kadang Sikep‖ merupakan nama kelompok Masyarakat Samin di Kudus dan pati yang kegiatannya antara lain mengelola lumbung pangan. Beranggotakan warga Samin di dukuh Ngawen, dukuh Bombong, dukuh Nggaliran Kab. Pati dan dukuh Kaliyoso, Kudus. Penyimpanan padi dilakukan setiap panen sebanyak 20kg/keluarga. Untuk peminjaman dikenakan tambahan pengembalian 5kg/kwintal. Gabah disimpan di rumah warga sikep di dukuh Nggaliran Kudus dan Dukuh Ngawen Pati. Pada kelompok tersebut terdapat dua lumbung padi yakni Lumbunggede yang melayani masyarakat Samin pada empat desa dan Lumbung cilik yang khusus untuk masyarakat Samin dusun Ngawen, Pati. Penyediaan sumber pangan hewani. Stategi menyediakan sumberdaya hewani tercermin dalam berbagai praktek pemanfaatan jenis-jenis hewan yang ada. Peran dan pemanfaatan sumberdaya hewan bagi masyarakat Samin dapat dilihat dari pemanfaatan dan pengelompokannya. Potensi jenis sumberdaya hewan paling banyak adalah sebagai sumber bahan pangan (29 jenis) atau 35% dari jenis yang ada (Gambar 3). Namun berdasarkan pengamatan di lapangan ternyata kebutuhan bahan pangan sumber protein berupa daging, telor dan sebagian besar dipenuhi dari hasil membeli dari pasar. Gambar 3 Jumlah jenis dan kategori pemanfaatan hewan pada masyarakat Samin Sebagian kebutuhan protein hewani dipenuhi dari ikan yang mereka tangkap dari sungai, rawa dan embung. Hasil tangkapan ikan untuk kebutuhan sendiri dan sebagian dijual. Kegiatan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 130 Seminar Nasional Biologi 2013 penangkapan ikan hanya dilakukan oleh masyarakat Samin di Kudus dan Pati. Mereka melakukan penangkapan ikan pada saat menjelang akhir musim hujan, saat rawa atau embung mulai surut. Alat penangkap ikan yang digunakan antara lain: Branjang, jaring, jala, kail, kembu, lodong, jaring. Jenisjenis ikan hasil tangkapan antara lain disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Jenis ikan hasil tangkapan di sungai, rawa dan embungpada lingkungan masyarakat Samin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nama lokal Bethik Bloso/betutu Kotes/kutuk Lundu/lele rawa Sapu-sapu Sepat Tawes Urang Wader Welut Nama Ilmiah Anabas testudineus Oxyleotris marmorata Channa striata Mystus sp Hypostomus plecostomus Trichogaster trichopterus, Barbonymus gonionotus Triops longicaudatus Rasbora argyrotaenia Monopterus albus Lokasi Rawa, sungai Rawa,sungai embung Sungai Rawa, sungai, embung Rawa, embung, sungai Rawa, sungai,embung Sungai, rawa Sungai sungai, rawa sawah, Teknik adaptasi yang dikembangkan masyarakat Samin dalam bidang pertanian dengan sistem pertanian sawah, dan pertanian lahan kering sangat penting bagi kehidupan sosial ekonomi masyarakat Samin. Hasil panen padi (Oryza sativa) berperan penting sebagai penyedia bahan pangan pokok dan barang komersial (dijual) untuk memenuhi kebutuhan lainnya. Panen jagung (Zea mays) saat musim kemarau atau dari hasil sistem tumpangsari di lahan perhutani merupakan komoditas penting setelah padi. Sistem budidaya dengan sistem tumpang sari telah berperan mencukupi kebutuhan hidup sehari-hari terutama untuk kebutuhan pangan. Sebagaimana layaknya masyarakat di Indonesia yang hidupnya sangat tergantung dari sumberdaya alam, setiap kelompok masyarakat atau etnik memiliki sistem pengelolaan sumberdaya alam tersendiri [13].Demikian pula masyarakat Samin dalam mengelola wilayah dan sumberdaya alamnya mereka mempunyai sistem tersendiri yang dikembangkan berdasarkan tingkat kemajuan budaya dan kondisi lingkungannya. Sistem tersebut merupakan hasil pengetahuan dan praktek dalam berinterksi dengan sumberdaya hayati dan lingkungan [14].Pengetahuan tersebut mengandung nilainilai kebaikan dan kebijaksanaan yang bisa dipertahankan dan dijadikan contoh masyarakat lainnya.Nilai-nilai tersebut yang kita bisa kita angkat menjadi kearifan local. SIMPULAN Strategi adaptasi dibidang pertanian dilakukan teknik bercocok tanam yang mengadaptasikan dengan kondisi lingkungan. Dalam sistem pertanian sawah mereka sudah mengguna cara-cara pertanian modern dengan menadaptasikan sistem pertanian tradisional seperti penggunaan benih dari hasil seleksi sendiri, penggunaan pupuk organik/pupuk kandang, cara penanggulangan hama, dan sistem sambatan (gotong-royong) dalam penggarapan lahan.Dalam sistem agroforesti mereka melakukan sistem multiple cropping (tumpang sari) yang sangat berperan dalam memenuhi beranekragam sumber bahan pangan. Dengan cara demikian masyarakat Samin mampu memenuhi pangan sendiri untuk kebutuhan sehari-hari. Masyarakat Samin mempunyai kearifan lokal bagaimana memenuhi kebutuhan pangan dan mempertahankan kehidupan mereka. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 131 Seminar Nasional Biologi 2013 DAFTAR PUSTAKA [1] Benda HJ, Castle L. 1969. The Samin Movement. In: Bijdragen toot de Taal-, Land- en Volkenkunde 125; 2: 207-240 [2] Hutomo 1996;).Hutomo.SS. 1996.Tradisi dari Blora.Semarang: Citra almamater [3] Mumfangati T,et al. 2004. Kearifan Lokal di Lingkungan Masyarakat Samin kabupaten Blora Jawa Tengah.Yogyakarta: Penerbit Jarahnitra [4] Poluso 2006).Poluso NL. 2006. Hutan Kaya Rakyat melarat: Penguasaan Sumber Daya dan Perlawanan di Jawa, terjemahan Landung Simatupang. Jakarta: KONPHALINDO [5]Satria A, Rustiadi E, Purnomo AE, Editor. 2011. Menuju Desa 2030. Yogyakarta: Pohon Cahaya [6](Grandstaff & Grandstaff 1987 Satria A, Rustiadi E, Purnomo AE, Editor. 2011. Menuju Desa 2030. Yogyakarta: Pohon Cahaya [7]Purwanto Y. 2007.Ethnobiologi.Ilmu interdisipliner, metodologi, aplikasi, dan prosedurnya dalam pengembangan Sumberdaya tumbuhan. Bogor: Bahan Kuliah Pascasarjana IPB(inpress) [8] Golar. 2006. Adaptasi sosio-kultural komunitas adat Toro dalam mempertahankan kelestarian hutan. Di dalam: Soedjito H, editor. Kearifan Tradisional dan Cagar Biosfir Indonesia. Jakarta: Komisi Nasional MAB Indonesia-LIPI Press [9] Akbar PS. 2008. Metodologi Penelitian Sosial. Jakarta: Bumi Aksara [10] [Bakosurtanal] Badan Koordinasi Survei Tanah dan Pemetaan Nasional 1999. Peta Tanah Indonesia. Jakarta: Bakosurtanal [11] Pringgopawiro, Sukido, 1992. Geologi Lembar Bojonegoro Jawa Timur. Bandung: Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi. Departemen Pertambangan dan Energi [12] Foresta H, Kusworo A, Michon G, Djatmiko WA. 2000. Agroforest Khas Indonesia Sebuah Sumbangan Masyarakat. Bogor: IRD [13] Joshi L, Wijaya K, Sirait M, Mulyoutami E. 2004. Indegenous Systems and Ecologycal Knowledge Among Dayak People in Kutai Barat, East Kalimantan. Bogor: World Agroforestri Centre-ICRAF Working Paper No 2004_3 [14] Iskandar J. 2001. Ekologi Manusia. Manusia Budaya dan Lingkungan. Bandung: Humaniora Hutama Press Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 132 Seminar Nasional Biologi 2013 Kandungan Hara, Pertumbuhan dan Berat Segar Caisim (Brassica rapa L. var. parachinensis) Dipengaruhi oleh Aplikasi Pupuk Hayati Bio-GS Menggunakan Carrier CampuranGambut-S Nofiana L.1,2, Prihastanti E.1, Izzati M.1, Raharjo B.2 1 Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Tumbuhan, Jurusan Biologi, UNDIP 2 Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRACT Excessiveuse of synthetic chemical fertilizers in decades has cause denvironmental pollution an dreducesoil fertility.Developed alternativeisthroughsubstitutionwithbiological fertilizers or biofertilizer. Biofertilizer material inoculated with beneficial microbes to plants such as nitrogen-fixing and IAA producing bacteria. Peat and sludge of cigarette industry were the organic material that support the viability of the inoculant bacteria, thus helping the growth and productivity of plants. This study aimed to determined the effect of biofertilizer application on chemical properties of growing media, growth and fresh weight of caisim, as well as determined the optimal biological dose of fertilizer on the growth and productivity of caisim. The study design was a randomized block design with one factor that is dose of fertilizer, with 5 levels that were control without fertilizer (K0), control + NPK 4 g/pot (K1); biofertilizer with vary of dose were 10 g/pot (K2), 20 g/pot (K3) and 30 g/pot (K4). The variables measured were total of organic C, total of NPK and C/N ratio (chemical properties of growing media) measured before planting; plant height, leaf number and root length (growth parameters) measured each week; fresh weight plant (productivity parameters) measured at maturity. The results showed that the addition of biofertilizer effect in: a) increased on the chemical properties of the growing media on organic C content, and total N, but did not effect on total P and K and C/N ratio; b) increased on the productivity at the plant fresh weight, but had no effect on the plant height, leaf number, and root length, c) increased on the producitvity of fresh weight plant with dose of biofertilizer 20g/pot, but if had lower dose of biofertilizer, the plant productivity did not increased. Key word :biofertilizer, peat, sludge of cigaretteindustry, physico-chemical properties ofthe soil, growth, productivity, Caisim (Brassica rapa L.) ABSTRAK Pemakaian pupuk kimia sintetik berlebih dalam beberapa dasawarsa telah menimbulkan akibat pencemaran lingkungan dan menurunkan tingkat kesuburan tanah. Alternatif yang dikembangkan adalah melalui substitusi dengan pupuk hayati. Pupuk hayati merupakan bahan yang diinokulasi dengan mikroba yang bermanfaat bagi tanaman seperti bakteri pensintesis IAA dan penambat nitrogen. Gambut dan sludge industri rokok merupakan bahan organik yang mendukung viabilitas bakteri inokulan, sehingga membantu pertumbuhan dan produktivitas tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh aplikasi pupuk hayati terhadap kandungan hara, pertumbuhan dan berat segar caisim, serta menentukan dosis pupuk hayati yang optimal terhadap pertumbuhan dan produktivitas caisim. Rancangan penelitian adalah Rancangan Acak Kelompok Lengkap dengan satu faktor yaitu dosis pupuk, dengan 5 taraf yaitu kontrol tanpa pupuk (K0); kontrol + NPK 4 g/pot (K1); pupuk hayati 10 g/pot (K2), 20 g/pot (K3) dan 30 g/pot (K4). Variabel yang diamati adalah C organik total, NPK total dan rasio C/N (kandungan kimiawi); tinggi tanaman, jumlah daun dan panjang akar (parameter pertumbuhan) diukur per minggu; berat segar tanaman (parameter produktivitas) diukur setelah panen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan pupuk hayati berpengaruh dalam a) peningkatan kandungan hara media tanam pada kandungan C-organik, dan N total, namun tidak berpengaruh pada P dan K total serta rasio C/N; c) peningkatan produktivitas pada berat segar tanaman, namun tidak berpengaruh pada pertumbuhan yaitu tinggi, jumlah daun, dan panjang akar, d) peningkatan produktivitas pada berat segar tanaman dengan pupuk hayati dosis 20 g/pot, namun apabila dosis pupuk ditingkatkan justru menurunkan produktivitas tanaman. Kata kunci : pupuk hayati, gambut, sludge industri rokok,hara, pertumbuhan, Caisim (Brassica rapa L.var. parachinensis) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 133 Seminar Nasional Biologi 2013 1. PENDAHULUAN Pemakaian pupuk kimia sintetik berlebih dalam beberapa dasawarsa telah menimbulkan akibat pencemaran lingkungan dan menurunkan tingkat kesuburan tanah. Alternatif yang dikembangkan adalah melalui substitusi dengan pupuk hayati. (Simanungkalit dan Suriadikarta, 2006). Formulasi Bio-GS menggunakan bahan organik dari gambut dan sludge industri rokok yang terbukti berpotensi sebagai carrier bagibakteri multistrain yang diinokulasi yaitu kombinasi antara Bacillus sp. DUCC-BR-K.1.3 (Nofiana, 2009) yang merupakan bakteri pensintesis IAA (Raharjo, 2004) dengan kelompok mikroba penambat nitrogen nonsimbiotikyaitu Azospirillum sp. (Nofiana, 2011) yang berperan meningkatkan ketersediaan N bagi tanaman melalui fiksasi N 2 dari atmosfer (Gandhi & Saravanakumar, 2009). Menurut Peraturan Menteri Pertanian No. 02/Pert/HK.060/2/2006, sebelum pupuk didaftarkan untuk dilepas ke pasar terlebih dahulu harus lolos uji mutu di laboratorium dan uji efektivitas melalui percobaan rumah kaca. Pengujian tersebut memiliki tujuan agar pupuk yang dilepas ke pasaran memiliki standar mutu sesuai dengan yang telah ditetapkan pemerintah (Sutriadi, 2010). Pengujian pupuk hayati Bio-GS dilakukan pada tanaman sayuran caisim (Brassica rapa L. var. parachinensis). Caisim dipilih karena masa panen yang singkat yakni sekitar 40-80 hari dari mulai pembenihan (Dixon, 2007). Kebutuhan tanaman uji yang semakin meningkat harus diiringi dengan perbaikan budidaya yang sudah ada agar hasilnya meningkat, salah satunya adalah melalui pemupukan (Handoyo & Agusta, 2010). Pupuk hayati Bio-GS belum terbukti secara ilmiah dalam mendukung pertumbuhan dan produktivitas tanaman caisim organik, sehingga masih diperlukan penelitian tentang uji efektivitas pupuk hayati tersebut di lapangan. 2. MATERI DAN METODE Materi Tanah liat (kebun) Hortus Botanicus Jurusan Biologi FSM Undip, Caisim varietas Bandungan, gambut Rawa Pening Ambarawa, sludge dari IPAL PT. Utama Multiniaga Indonesia Kudus, kultur bakteri Bacillus sp.DUCC-BR-K1.3 (koleksi Lab. Mikrobiologi Jurusan Biologi FSM Undip), serta Azospirillum sp. (koleksi Lab. Mikrobiologi Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Faperta UGM), medium NA, medium NB, kertas saring, pH stick, akuades, alkohol, minyak emersi dan kapas, polietilen bag. Metode Pembuatan pupuk hayatiBio-GS Gambut Rawapening dan sludge industri rokok yang diinokulasi dengan bakteri multistrain dan penentuan jumlah populasi bakteri. Penanaman Penanaman dilakukan pada pot dengan diameter 25 cm. Bibit yang digunakan berumur 3-4 minggu atau sudah mempunyai 3-5 helai daun. Pemeliharaan Penyiraman dilakukan setiap hari sekali yaitu pada pagi hari. Penyulaman dilakukan untuk mengganti bibit yang mati 3-7 hari setelah tanam. Pengendalian hama dan penyakit dilakukan secara mekanik dan secara hayati menggunakan ekstrak daun mimba setelah 2 minggu setelah tanam hingga saat panen. Pemupukan kembali dengan dosis pupuk perlakuan dilakukan 2 Minggu Setelah Tanam (MST). Pemanenan Panen pada tanaman caisim dilakukan pada umur 40 hari dan mulai dilakukan pada minggu ke 4 setelah tanam sebelum bunga bermunculan. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 134 Seminar Nasional Biologi 2013 Parameter Parameter perubahan sifat kimia media tanam adalah kadar C organik total, N,P,K dan rasio C/N pada media tanam tanpa dan yang diberi pupuk. Parameter pertumbuhan yang diukur antara lain tinggi tanaman, dan jumlah daun (diukur per minggu). Panjang akar diukur pada 4 Minggu Setelah tanam (MST). Bobot per tanaman (g) diukur pad waktu panen. Analisis data Analisis data dilakukan dengan uji F pada tingkat kepercayaan 95 % dan apabila berbeda nyata akan dilanjutkan dengan Uji Jarak Berganda Duncan atau Duncan Multiple Range Test (DMRT) 5%. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Dosis Pupuk Hayati Bio-GS terhadap Kandungan Hara Media Tanam Nilai C organik tertinggi pada perlakuan pupuk hayati dosis 30 g/pot (K4) yaitu 3,28% diikuti dosis 20 g/pot (K3) dan dosis 10g/pot (K2) masing-masing yaitu 2,50% dan 0,18% (Tabel 1). Menurut Suriadikarta dan Simanungkalit (2006), media tanam yang tergolong subur adalah apabila memiliki kandungan C organik yang memadai untuk produktivitas tanaman yaitu >2,5 %. C organik dengan jumlah >2,5% menunjukkan perbaikan sifat kimiawi (peningkatan kadar hara C) yang sekaligus dapat memperbaiki sifat biologi (mikroorganisme) tanah. Hal tersebut disebabkan kandungan C organik dalam media tanam merupakan sumber energi dan nutrien yang dapat digunakan oleh mikroba tanah (Bashan et al., 2004; Suriadikarta dan Simanungkalit, 2006; Gandhi and Saravanakumar, 2009), terutama mikroba yang diinokulasi dalam pupuk hayati yaitu Bacillus sp. DUCC-BR-K.1.3 dan Azospirillum sp. Populasi mikroba yang memperoleh nutrien akan dapat bertahan hidup atau viable di dalam carrier pupuk hayati, akan berperan dalam mineralisasi bahan organik yang terdapat dalam tanah menjadi senyawa anorganik (Figueredo et al., 2010). Khusus untuk Bacillus sp. DUCC-BR-K.1.3, salah satu senyawa yang dihasilkan adalah IAA atau Indol Acetic Acid (Raharjo, 2004; Bashan, 2004; Simanungkalit dkk., 2006) yang merupakan hormon tumbuh bagi tanaman. Di sisi lain Azospirillum sp. merupakan rhizobakteri yang tidak hanya telah lama dikenal sebagai agen penambat nitrogen tapi juga mampu menghasilkan fitohormon IAA (Kaymak, 2010). Dengan adanya berbagai senyawa kimiawi pemicu pertumbuhan yang akan dirilis oleh mikroba, maka dapat memperbaiki sifat kimia media tanam. Hal ini merupakan sal ah satu peran pupuk hayati Bio-GS dalam perbaikan sifat kimia tanah pertanian. Tabel 1. Hasil analisis kandungan hara media tanam yang diberi pupuk dan tanpa pupuk Dosis Pupuk C organik (%) N tot (%) P tot (%) K tot (%) Rasio C/N Kontrol tanpa pupuk Kontrol+ 4g/pot NPK Pupuk Hayati 10g/pot Pupuk Hayati 20g/pot 1,25 (rendah) 1,40 (rendah) 2,18 (sedang) 2,50 (sedang) 0,15 (rendah) 0,32 (sedang) 0,19 (rendah) 0,29 (sedang) 0,12 0,21 0,10 0,11 0,05 0,14 0,05 0,06 8,33 (rendah) 4,38 (sgt rndh) 11,47 (sedang) 8,62 (rendah) Pupuk Hayati 30g/pot 3,28 (tinggi) 0,29 (sedang) 0,10 0,06 11,31 (sedang) Nilai N total pada perlakuan pupuk hayati dosis 20 g/pot (K3) dan 30 g/pot (K4) yaitu 0,29% menunjukkan nilai tidak berbeda signifikan dibandingkan dengan media tanam yang diberi 4 g/pot NPK, sehingga dapat diartikan bahwa penambahan pupuk hayati dapat menggantikan konsentrasi 4 g/pot NPK sebagai pupuk N. Nilai P dan K total pada ketiga perlakuan pupuk hayati menunjukkan perbedaan nilai yang tidak signifikan dari kontrol tanpa pupuk. Hal ini dimungkinkan karena hara P dan K yang ada pada pupuk hayati yang ditambahkan hampir sama pada media tanam kontrol tanpa pupuk, sehingga perlu penambahan dari mineral anorganik. Kadar N, P dan K yang tersedia pada pupuk NPK berupa mineral anorganik murni yang tidak terikat bahan-bahan organik dan bersifat tersedia bagi tanaman tanpa melalui proses dekomposisi sebagaimana pada pupuk hayati. Hal ini yang menyebabkan kadar N, P dan K total pada media Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 135 Seminar Nasional Biologi 2013 tanam dengan pupuk kimia merupakan nilai tertinggi. Berbeda dari pupuk kimia, kadar NPK total pada pupuk hayati Bio-GSdipengaruhi oleh proses dekomposisi substrat gambut dan sludge industri rokok oleh mikroba. Substrat tersebut mengandung bahan organik yang membutuhkan waktu lama untuk dipecah menjadi mineral anorganik yang tersedia bagi tanaman. Rasio C/N erat hubungannya dengan N total. Hasil analisis rasio C/N pada media tanam tanpa pupuk menunjukkan kandungan yang rendah (Tabel 1), dikarenakan C organik yang tergolong rendahdan tidak ada penambahan N anorganik. Kesehatan tanah dipengaruhi oleh rasio C/N tanah. Nilai rasio C/N merupakan petunjuk dekomposisi (mineralisasi) yang dilakukan oleh mikroorganisme dalam tanah, sehingga adanya bahan organik dalam tanah dapat diolah menjadi energi oleh mikroorganisme (Richard, 2005; Edwards et al., 2011). Mikroorganisme tanah memiliki rasio C/N yaitu 8:1, sedangkan rasio optimal untuk pertumbuhan mikroorganisme tanah adalah 24:1, 8 unit C untuk pertahanan tubuh dan 16 unit C untuk energi bagi mikroorganisme tanah (soils.usda.gov, 2011). Perlakuan kontrol NPK memiliki nilai 4,38 yang memiliki kriteria sangat rendah (tabel 4.1). Hal ini menunjukkan bahwa tanah yang hanya diberi NPK memiliki kadar N total tinggi, dimungkinkan berasal dari penambahan pupuk N yang merupakan mineral anorganik tersedia dari pupuk yang ditambahkan, dan nilai tersebut menunjukkan nilai C yang rendah, karena kurang dari 8:1 untuk kehidupan mikroorganisme tanah. Hal ini dapat berdampak buruk bagi kesehatan tanah dan proses mineralisasi, sehingga tanah mudah terkena erosi dan gangguan stabilitas fisik tanah lainnya (Frey, 2005; Richad, 2005). Hal ini menyebabkan media tanam yang hanya diberi 4 g/pot NPK tidak cukup optimal untuk pertumbuhan tanaman. Perlakuan pupuk hayati Bio-GS memiliki rasio C/N rendah hingga sedang (Tabel 1). Nilai rasio C/N pada kontrol tanpa pupuk dan perlakuan pupuk hayati Bio-GS memiliki nilai kurang dari 24:1, tetapi lebih dari 8:1. Kriteria rendah untuk perlakuan pupuk hayati dosis 20 g/pot, serta kriteria sedang untuk perlakuan pupuk hayati dosis 10g/pot dan 30 g/pot. Hasil nilai rasio C/N kurang dari 24:1 menurut soil.usda.gov (2011) menunjukkan kadar C organik tanah yang rendah, sedangkan kadar N yang tinggi, sehingga surplus N dapat dipakai oleh pertumbuhan tanaman atau dipakai oleh mikroorganisme tanah untuk mendekomposisi material lain yang ada dalam media tanah ketika terdapat residu yang memiliki rasio lebih dari 24:1. Pengaruh Dosis Pupuk Hayati Bio-GS terhadap Pertumbuhan Caisim Analisis terhadap pertambahan tinggi, jumlah daun dan panjang akar tanaman caisim selama 4 minggu pada media tanam tanpa dan yang diberi pupuk hayati Bio-GS serta yang hanya diberi pupuk NPK 4 g/pot disajikan pada Tabel 2. Perlakuan kontrol tanpa pupuk (K0) menunjukkan pertambahan tinggi, jumlah daun, dan panjang akar yang relatif sama dengan yang perlakuan pupuk hayati Bio-GS dosis 10 g/pot (K2) dan 30 g/pot (K4) yang dimungkinkan karena hara yang relatif sama antar perlakuan kontrol tanpa pupuk dan pupuk hayati dosis 10 g/pot dan 30 g/pot membantu dalam aerasi akar dan penyerapan air. Tabel 2. Analisis pertumbuhan tanaman selama 4 minggu dengan uji DMRT taraf 5 % Perlakuan Δ Tinggi Tanaman (cm) Δ Jumlah Daun (helai) ab 5,2 ± 0,41 b Panjang Akar (cm) cd 9,4e ± 0,63 d K0 (kontrol tanpa pupuk) 12,3 ± 0,82 K1 (kontrol + 4 g/pot NPK) 11,3 ± 0,82 4,2 ± 0,41 7,8 ± 0,63 K2 (pupuk hayati 10g/pot) 11,6b ± 0,82 5,4cd ± 0,41 9,4e ± 0,63 K3 (pupuk hayati 20 g/pot) 17,2a ± 0,82 7,2c ± 0,41 7,4e ± 0,63 K4 (pupuk hayati 30 g/pot) 14,8ab ± 0,82 4,8cd ± 0,41 6,9e ± 0,63 e Ket: a,b,c,d,e: Rerata yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama berbeda tidak nyata pada DMRT taraf 5% Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 136 Seminar Nasional Biologi 2013 Media tanam kontrol yang diberi pupuk NPK (K1) menunjukkan pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman terendah dari perlakuan lainnya, akan tetapi berbeda tidak signifikan dari kontrol tanpa pupuk dan perlakuan pupuk hayati dosis 10g/pot (K2) dan 30 g/pot (K4). Pertumbuhan pada kontrol yang diberi pupuk NPK tidak optimal kemungkinan disebabkan oleh kadar C organik yang rendah dan dapat berdampak buruk bagi kesehatan tanah dan proses mineralisasi, sehingga tanah mudah terkena erosi dan gangguan stabilitas fisik tanah lainnya, termasuk terjadinya pencucian hara (Frey, 2005; Richard, 2005). Hal ini menyebabkan media tanam yang hanya diberi 4 g/pot NPK tidak cukup optimal untuk pertumbuhan tanaman. Ketiga perlakuan dosis pupuk hayati berdasarkan analisis DMRT taraf 5% memiliki perbedaan dalam pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman yang tidak signifikan. Perlakuan dosis 20 g/pot (K3) menunjukkan nilai tertinggi diantara semua perlakuan, bahkan berbeda signifikan dengan kontrol pupuk NPK. Hal ini berarti dosis 20 g/pot dapat digunakan sebagai substitusi dosis pupuk kimia NPK yang digunakan yaitu 4 g/pot. Hal ini dimungkinkan pada perlakuan tersebut memiliki kandungan hara tanah yang lebih baik daripada perlakuan pupuk hayati lainnya yaitu kadar N total yang sedang (Tabel 4.1) dimana N berguna bagi pemanjangan sel (Campbell et al., 2008) Penambahan dosis pupuk hayati tidak menyebabkan kenaikan pertumbuhan dimungkinkan karena tidak ada perbedaan yang signifikan dari sifat kimiawi media tanam yaitu kadar P dan K total (Tabel 4.1). Hal ini diperkuat dengan adanya kedua bakteri dalam pupuk hayati yang keduanya dapat mensekresikan senyawa organik berupa IAA dari triptofan (salah satu sumber N bagi bakteri) yang berasal dari eksudat akar dan bahan organik, dimana triptofan berlebih dapat meracuni bakteri sehingga diubah menjadi IAA. Tanaman juga memproduksi auksin, sehingga dimungkinkan penambahan dosis pupuk justru meningkatkan kadar IAA yang justru menurunkan pertumbuhan, karena tanaman membutuhkan IAA dalam kadar sangat rendah (Husein et al, 2006). Bacillus sp.DUCC-BR-K.1.3 (Raharjo, 2004) dan Azospirillum sp. sebagai agen penambat N juga dilaporkan menghasilkan IAA (Elmerich, 1984 in Kaymak, 2010; Husein et al., 2006). IAA dapat meningkatkan atau menghambat pertumbuhan tanaman bergantung pada konsentrasinya, dan konsentrasi IAA berlebih bagi tanaman justru menghambat pertumbuhan (Husein et al., 2006). Perlakuan pupuk hayati dosis 20 g/pot diinokulasi dengan jumlah bakteri 10 7 CFU/g Bacillus sp.-DUCC-BR-K.1.3 dan Azospirillum sp. sejumlah 108 CFU/g, apabila dosis pupuk dinaikkan 10 g, yang berarti jumlah populasi meningkat satu kali lipat, kemungkinan IAA tidak menaikkan justru menurunkan hasil tanaman. Pengaruh Dosis Pupuk Hayati Bio-GS terhadap Berat Segar Tanaman Caisim Berat segar tanaman merupakan refleksi dari keseluruhan produktivitas yang dapat dihasilkan oleh tanaman meliputi akar, batang dan daun yang masih mengandung kadar air. Berat segar tanaman pada kontrol NPK memiliki nilai terendah yaitu 6,24g, tetapi hasil uji DMRT nilai tersebut relatif sama dari kontrol tanpa pupuk, pupuk hayati dosis 10g/pot dan 30 g/pot. Berdasarkan hasil uji DMRT bobot tertinggi yang memiliki perbedaan signifikan dari perlakuan lainnya adalah perlakuan dosis 20 g/pot pupuk hayati (K3) dengan nilai 19,85 g. Dosis pupuk hayati lainnya tidak menaikkan berat segar tanaman dalam jumlah yang signifikan dibandingkan dengan kedua kontrol. Perlakuan pupuk hayati 20 g/pot mempunyai sifat kimiawi yang mendukung kenaikan berat segar yaitu pada kadar C organik total dan N total media tanam. Menurut Campbell et al (2008) Nitrogen merupakan penyumbang terbesar bagi pertumbuhan dan produktivitas. Nitrogen diperlukan sebagai komponen protein, asam nukleat, klorofil dan molekul-molekul organik penting lainnya; sementara kandungan C organik dari perlakuan ini memiliki nilai > 2,5%, sehingga menurut Simanungkalit et al. (2006) dapat berfungsi menjaga fungsional lahan; dan dapat mencegah kehilangan hara karena fisik tanah stabil (Rice, 2005; Edwards et al., 2011). Penambahan dosis pupuk hayati tidak menambah berat segar tanaman, justru berat segar per tanaman menjadi berkurang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 137 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 1. Histogram uji beda rerata berat segar tanaman (g) hasil perlakuan dosis pupuk dengan uji DMRT; Ket : a,b, : Rerata yang diikuti huruf yang sama berbeda tidak nyata pada DMRT taraf 5% SIMPULAN Kesimpulan atas penelitian ini adalah bahwa penambahan pupuk hayati Bio-GS berpengaruh dalam : a) peningkatan sifat fisik media tanam pada kapasitas lapang, namun tidak berpengaruh terhadap tekstur dan porositas tanah. Sifat kimia media tanam meningkat pada BO tanah, C-organik total, N total dan pH, sedangkan pada kadar P dan K total serta rasio C/N tidak dipengaruhi penambahan pupuk hayati; b)peningkatan berat segar tanaman, namun tidak berpengaruh signifikan pada pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah daun, dan panjang akar); c) peningkatan berat segar tanaman caisim dengan menggunakan dosis 20 g/pot pupuk hayati Bio-GS, namun apabila dosis pupuk ditingkatkan justru menurunkan produktivitas tanaman. UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih kepada a) Direktorat Jenderal Perguruan Tinggi atas diberikannya Beasiswa berikut dana penelitian selama masa studi pada Program Magister Biologi Universitas Diponegoro; b) Drs. Budi Raharjo, M.Si dari Lab. Mikobiogenetika Jurusan Biologi FSM Undip selaku pemilik kultur bakteri Bacillus sp.-DUCC-BR-K.1.3; c) PT. Utama Multiniaga Indonesia dan PT. Djarum Kudus atas pemberian wewenang untuk memanfaatkan sludge industri rokok yang digunakan di dalam penelitian. DAFTAR PUSTAKA [1]. Bashan, Y. 1998. Inoculants of Plant Growth-Promoting Bacteria for Use in Agriculture. Biotechnol. Adv. 16(4): 729-770. [2]. Bashan, Y., Holguin, G., L.E de-Bashan. 2004. Azospirillum-plant relationship: physiological, molecular, agricultural, and environmental advances (1977-2003). J. Microbiol 50 : 521-577 [3]. Dixon, G.R. 2007. Vegetable Brassicas and Related Crussifers. Crop Production Science in Horticulture Series : 14. United Kingdom [4]. Edwards J.H., Wood C.W., Thurlow D.L., and Ruf M.E. 1999. Tillage and crop rotation effects on fertility status of a Hapludalf soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 56:1577-1582 [5]. Figueiredo, M.V.B., Seldin, L., Araujo, F.F., Mariano R.L.M. 2010. Plant Growth Promoting Rhizobacteria: Fundamentals and Applications. In:D.K. Maheshwari (ed.), Plant Growth and Health Promoting Bacteria, Microbiology Monographs 18, DOI 10.1007/978-3-642-13612-2_2 [6]. Frey, S.D. 2005. Agregation : Microbial Aspects. In : Hillel D., Rosenzweg, C., Powlson, D., Scow., Michail, S., Sparks, D. (eds). 2004. Encyclopedia of Soils in The Environment (Vol 1). [7]. Gandhi, A., & Saravanakumar, A. 2009. Studies on Shielf Life of Azospirillum lipoferum, Bacillus megaterium and Pseudomonas fluorescens in Vermicompost Carrier. J. Phytopathol. 1(2): 100-107. [8]. Gaskin, J.W., Hartel, P., Little, E., Harris, G., 2010. Soil Inoculants. Colleges of Agricultural and Environment Sciences & Familiy and Consumer Sciences, The University of Georgia [9]. Handoyo, G.C. dan Agusta, H. 2010. Respon Tanaman Caisim (Brassica chinensis) terhadap Pupuk NPK (16-20-29) di Dataran Tinggi. Makalah Seminar Departemen Agronomi dan Hortikultura. [10]. Husein, E, Saraswati, R., Hastuti, R.D. 2006. Rhizobakteri Pemacu Tumbuh Tanaman. dalam : Simanungkalit R.D.M., Suriadikarta, D.A., Saraswati, R., Setyorini, D. dan Hartatik, W. (Eds). 2006. Pupuk Organik dan Pupuk Hayati : Organic Fertilizer and Biofertilizer. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 138 Seminar Nasional Biologi 2013 [11]. Kaymak, C.H. 2010. Potential of PGPR in Agricultural Innovations. In : D.K. Maheshwari (ed.), Plant Growth and Health Promoting Bacteria, Microbiology Monographs 18, DOI 10.1007/978-3-642-13612-2_2 [12]. Nofiana, L. 2009. Viabilitas Rhizobakteri Bacillus sp. DUCC-BR K1.3 pada Media Pembawa Tanah Gambut Disubstitusi dengan Padatan Limbah Cair Industri Rokok. Laporan Kerja Praktek. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro, Semarang. [13]. Nofiana, L. 2011. Potensi Campuran Gambut-Padatan Limbah Cair Industri Rokok sebagai Media Pembawa Multistrain Bacillus sp. DUCC-BR-K.1.3 dan Bakteri Penambat Nitrogen yang Berbeda. Skripsi. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro, Semarang. [14]. Raharjo, B. 2004. Penapisan Rhizobakteri Tahan Tembaga (Cu) dan Mampu Mensintesis IAA dari Rizosfer Kedelai (Glicyne max L.). Tesis. Institut Teknologi Bandung, Bandung. [15]. Rice, C.W. 2005. Carbon Cycle in Soils: Dynamic and Management.in Hillel D., Rosenzweg, C., Powlson, D., Scow., Michail, S., Sparks, D. (eds). 2004. Encyclopedia of Soils in The Environment (Vol 1). [16]. Richard, T.L. 2005. Compost. In: Hillel D., Rosenzweg, C., Powlson, D., Scow., Michail, S., Sparks, D. (eds). 2004. Encyclopedia of Soils in The Environment (Vol 1). [17]. Simanungkalit dan Suriadikarta, D.A. 2006. Pendahuluan. dalam : Simanungkalit R.D.M., Suriadikarta, D.A., Saraswati, R., Setyorini, D. dan Hartatik, W. (Eds). Pupuk Organik dan Pupuk Hayati : Organic Fertilizer and Biofertilizer. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor. [18]. __________________, Husen, E. & Saraswati, R. 2006. Baku mutu pupuk hayati dan suatu Pengawasannya. dalam : Simanungkalit R.D.M., Suriadikarta, D.A., Saraswati, R., Setyorini, D. dan Hartatik, W. (Eds). Pupuk Organik dan Pupuk Hayati : Organic Fertilizer and Biofertilizer. Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Bogor. [19]. Soils.usda.gov.2011. Carbon to Nitrogen Ratios in Cropping Systems. USDA NRCS East National Technology Support Center, Greensboro, NC,in cooperation with North Dakota NRCS [20]. Sutriadi, M.T. 2010. Pengaruh Pupuk Organik Cair pada Pertumbuhan dan Hasil Caisim (Brasssica rapa convar) di Inceptisols. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 139 Seminar Nasional Biologi 2013 Diversitas Bryoflora Epifit Pada Area Penggunaan Lahan Di Gunung Ungaran Jawa Tengah Lilih Khotimperwati1), Rully Rahadian2), Karyadi Baskoro3) 1,2,3 Jurusan Biologi, Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 1 2 3 E-mail : [email protected], [email protected], [email protected] ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenai diversitas jenis tumbuhan lumut epifit pada area penggunaan lahan di Gunung Ungaran, Jawa Tengah. Penelitian bertujuan mengetahui diversitas jenis tumbuhan lumut epifit pada penggunaan lahan yang berbeda, yaitu perkebunan kopi dan teh. Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan 40 jenis tumbuhan lumut epifit, mencakup 23 jenis lumut sejati/ lumut daun (13 famili, 21 marga) dan 21 jenis lumut hati (6 famili, 11 marga). Famili Hypnaceae (lumut sejati) memiliki jumlah jenis paling banyak (4 jenis), sedangkan pada lumut hati, famili Lejeunaceae mempunyai jumlah jenis terbanyak (8 jenis). Terdapat perbedaan komposisi jenis tumbuhan lumut epifit yang tumbuh pada perkebunan kopi dan teh. Kemiripan jenis pada perkebunan kopi dan teh di Gunung Ungaran sebesar 36,73%. Kata kunci: bryophytes epifit, diversitas, land use, Gunung Ungaran 1. PENDAHULUAN Bryophyte merupakan istilah untuk menyebut sekumpulan tumbuhan lumut yang meliputi lumut tanduk, lumut hati dan lumut daun. Tumbuhan lumut merupakan salah satu kelompok Embryophyta terbesar setelah Angiospermae [1]. Tumbuhan lumut memiliki keragaman yang tinggi dan sebagaian besar hidup di darat. Pada saat ini tercatat ada sekitar 18.150 spesies bryophytes, yang terdiri lumut daun (13000 spesies), lumut hati (5000 spesies) dan lumut tanduk (150 spesies) [2]. Meskipun tumbuhan lumut (bryoflora) merupakan kelompok tumbuhan terestrial terbesar kedua, akan tetapi masih sedikit perhatiannya dibanding tumbuhan vaskular dan hewan tingkat tinggi. Selain memiliki keragaman yang tinggi, tumbuhan lumut juga memiliki habitat yang bervariasi, salah satunya tumbuh di atas permukaan pohon atau disebut lumut epifit [1]. Lumut epifit dapat dikelompokkan berdasarkan tempat menempelnya, yaitu lumut yang melekat pada batang pohon (corticolous), ranting pohon (ramicolous) dan pada daun (epiphyllous) [3]. Tumbuhan lumut merupakan komponen penting keutuhan ekosistem hutan. Lumut epifit merupakan kontributor utama terhadap keragaman spesies secara keseluruhan pada berbagai tipe hutan [4]. Bryophytes merupakan komponen penting kawasan hutan di pegunungan tropis dan berperan signifikan dalam keseimbangan air dan siklus hara [5]. Lumut dan tumbuhan epifit lain menyimpan air untuk kemudian melepaskannya dan selanjutnya digunakan oleh vegetasi lain, dengan demikian lumut mempertahankan kelembaban yang tinggi di kanopi selama periode kering [1]. Akan tetapi tumbuhan lumut merupakan salah satu kelompok tumbuhan kriptogami yang sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan. Bryophyte merupakan tumbuhan poikilohidrik, tidak mempunyai berkas pengangkut, menyerap air dan nutrisi langsung dari atmosfer melalui permukaan tubuhnya [6]. Tumbuhan lumut juga tidak mempunyai lapisan kutikula sehingga kemampuan memperoleh dan kehilangan airnya sangat cepat [7]. Oleh karena itu tumbuhan lumut sangat sensitif terhadap fluktuasi perubahan kelembaban. Akan tetapi mereka juga dapat menyerap dengan cepat sejumlah air yang berasal dari kabut, embun ataupun dari sumber air yang tidak bisa dimanfaatkan oleh tumbuhan lain. Habitat merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi ukuran populasi dan keragaman hayati [8]. Hilangnya habitat, terutama karena perubahan penggunaan lahan dan aktifitas manusia merupakan pendorong utama hilangnya keragaman hayati, termasuk komunitas tumbuhan lumut [9]. Selain hal tersebut, fragmentasi hutan juga menyebabkan perubahan dalam distribusi dan kelimpahan organisme [10]. Perubahan struktur habitat umumnya melibatkan penipisan kanopi, sehingga lapisan vegetasi yang lebih rendah menjadi lebih terpapar banyak angin dan radiasi sinar Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 140 Seminar Nasional Biologi 2013 matahari sehingga kondisinya lebih kering dibandingkan dengan tegakan hutan alami [11]. Lebih dari 5 juta hektar kawasan hutan tropis yang masih asli terganggu dan berubah menjadi lahan pertanian setiap tahun [12]. Alih fungsi hutan primer menjadi hutan sekunder atau perkebunan akan menurunkan keragaman lumut epifit [13]. Sementara itu informasi mengenai kekayaan lumut epifit di perkebunan masih sangat jarang. Penelitian tentang keragaman tumbuhan lumut epifit pada berbagai penggunaan lahan yang berbeda, yaitu di perkebunan kakao, hutan sekunder dan hutan alami. Hasilnya menunjukkan bahwa pada hutan kakao mempunyai kekayaan jenis lumut paling rendah dibandingkan di hutan sekunder dan hutan alami [14]. Gunung Ungaran merupakan salah satu gunung berapi di Jawa Tengah tepatnya di kabupaten Semarang, di sebelah barat berbatasan dengan kabupaten Kendal. Hutan alami yang terdaapt di lereng gunung Ungaran semakin lama semakin berkurang, karena terjadinya kelongsoran, penebangan hutan secara liar dan sebagian besar adalah karena perubahan tata guna lahan. Sebagian besar Wilayah telah ditanami tanaman budi daya seperti kopi, teh, cengkeh dan pisang serta terdapat hutan pinus. Kekayaan jenis lumut di perkebunan monokultur tidak setinggi di hutan primer yang merupakan habitat alami. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian tentang keragaman tumbuhan lumut epifit pada pemanfaatan lahan di lereng gunung Ungaran. Penelitian bertujuan mengetahui diversitas jenis tumbuhan lumut epifit pada penggunaan lahan yang berbeda, yaitu perkebunan kopi dan teh 2. METODE PENELITIAN Waktu dan Lokasi Penelitian. Pengambilan sampel dilakukan pada bulan April – Mei 2013, di perkebunan teh dan kopi di sepanjang jalur pendakian Gunung Ungaran Jawa Tengah, pada ketinggian 700 – 1600 m.dpl. Lokaasi penelitian terletak pada koordinat antara 110 o 19‘836‖- 110o21‘374‖E dan 7o8‘931‖ 7o10‘588‖S. Data klimatik dari BMKG di wilayah Ungaran mempunyai kelembaban relative 77– 86%, temperature bulanan 24,7 – 26,4 oC dan curah hujan bulanan 99 – 550 mm. Pengambilan sampel Pengambilan sampel lumut epifit di kawasan Gunung Ungaran dimulai dari kawasan Wana Wisata Nglimut (+ 700 m.dpl) sampai dengan Wilayah Promasan (+ 1700 m.dpl.). Stasiun pengamatan difokuskan pada perkebunan utama yang ada di kawasan tersebut yaitu perkebunan teh dan kopi. Titik stasiun di sepanjang gradien ketinggian lereng Gunung Ungaran dengan berbagai interval ketinggian. Titik stasiun I. < 1000 mdpl. (Zona tropik), Titik stasiun II. 1000 - 1500 m.dpl. (Zona submontana), Titik stasiun III . >1500 m.dpl (Zona montana) Pengambilan sampel lumut epifit di perkebunan kopi. Setiap titik pengamatan dibuat kuadrat ukuran 20 x 30 m. Tumbuhan lumut diambil dari 10 pohon berdiameter 10-20 cm. Pada setiap pohon diletakkan dua plot kecil berukuran 20 x 30 cm yang diposisikan pada ketinggian pohon antara 0-2 m, hingga berjumlah 25 plot kecil. Pada setiap plot kecil diambil sampel lumutnya. Pengambilan sampel lumut epifit di perkebunan teh. Pada setiap stasiun di buat 2 titik pengamatan. Setiap titik pengamatan dibuat kuadrat ukuran 20 x 30 m. Pada setiap kuadrat dibuat 3 garis transek berjarak 5 m, setiap garis transek ditentukan 5 pohon teh masing-masing berjarak 5m. Pada setiap pohon diambil lumutnya dengan luasan 20 x 30 cm. Sampel yang teah diambil dimasukkan ke dalam amplop kertas dan diberi label. Selanjutnya sampel lumut pada perkebunan kopi dan teh diidentifikasi menggunakan buku identifikaasi dan kunci identifiksi. Dilakukan pula pengukuran parameter lingkungan, meliputi temperatur udara, kelembaban udara, penetrasi cahaya pada setiap stasiun. Data klimatik wilayah Ungaran yang meliputi curah hujan, temperatur udara dan kelembaban udara bulanan bersumber dari BMKG. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 141 Seminar Nasional Biologi 2013 Analisis Data. Data spesies lumut daun yang diperoleh kemudian dianalisis secara deskriptif. Hasil identifikasi disajikan dalam bentuk tabel daftar spesies lumut . Spesies-spesies lumut yang ada di setiap lokasi pengambilan sampel dibandingkan berdasarkan frekuensi kehadirannya. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Keragaman Bryoflora . Identifikasi tumbuhan lumut epifit pada kulit batang kopi dan teh di lereng gunung Ungaran, Kabupaten Semarang, Jawa Tengah diperoleh 40 jenis lumut yang termasuk dalam 19 famili, 2 Divisi. Divisi Bryophyta terdiri dari 23 spesies, 13 famili, 21 marga, sedangkan Divisi Marchantiophyta terdiri dari 17 spesies, 6 famili, 11 marga (Tabel 1). Lumut yang tumbuh pada kulit batang (kortikola) tersebut hanya merupakan bagian dari kekayaan lumut yang tumbuh di area penelitian. Jumlah jenis lumut epifit yang teridentifikasi tersebut jauh lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah jenis lumut epifit di hutan alami lereng Gunung Ungaran [15]. Famili Hypnaceaea (4 spesies) & Brachyteciaceae (3 spesies) pada Divisi Bryophyta serta Lejeunaceae (8 spesies) dan Frullaniaceae & Plagiochilaceae masing-masing dengan 3 spesies merupakan famili dengan jumlah spesies terbanyak di area penelitian. Hypnaceaea merupakan tumbuhan lumut pleurokarp, ukuran sedang, daun biasanya mengkilat, batang merayap, bercabang tidak beraturan dan dapat berikatan kuat sehingga dapat membentuk hamparan yang menyelimuti pohon. Hypnaceaea merupakan lumut epifit fakultatatif yang dapat membentuk karpet yang luas pada bagian bawah batang. Total marga anggota famili Hypnaceaea di seluruh dunia berjumlah kurang lebih 50 marga [1]. Brachytheciaceae, merupakan tumbuhan lumut pleurokarp, sebagian besar menempati habitat yang lembab, berukuran sedang sampai besar, membentuk hamparan karpet yang longgar. Batang merayap, pada bagian distal menyebar, percabangan menyirip tidak beraturan. Daun halus atau plicate, bercostae tunggal, alar sel berbentuk bujur sangkar atau persegi panjang. Terdiri dari 30 – 40 marga di seluruh dunia. Familii Lejeuneaceae terdiri dari 8 spesies, merupakan famili yang memiliki jumlah spesies terbanyak pada penelitian ini. Menurut [16] anggota famili ini banyak ditemukan epifit di hutan tropis pegunungan. Faktor yang menyebabkan famili Lejeuneaceae banyak ditemukan, antara lain Lejeuneaceae merupakan famili dari divisi Marchantiophyta yang memiliki jumlah spesies terbesar [2]. Familii ini mudah dikenali karena daun – daunnya tersusun inkubus dengan lobule yang memanjang, memiliki kantung air yang memungkinkannya dapat beradaptasi untuk menyimpan air dan mengurangi resiko kekeringan, sehingga anggota famili ini dapat bertahan hidup dengan baik [17 . Tabel 1. Jenis-jenis lumut epifit pada batang pohon kopi dan teh. Frekuensi (%) Divisi Bryophyta Familii Bartramiaceae Brachytheciaceae Bryaceae Calymperaceae Fissidentaceae Hypnaceae Nama Jenis Philonotis gracilima Cirriphyllum piliferum Cirriphyllum sp Eurhynchium meridionale Bryum capillare Pohlia sp Octoblepharum albidum Fissidens sp Ctenidium molluscum Ectropothecium nervosum Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 142 Kopi 14.81 3.70 3.70 3.70 14.81 3.70 3.70 22.22 0.00 0.00 Teh 0 0 0 0 11.11 0 0 0 5.56 5.56 Seminar Nasional Biologi 2013 Leucodontaceae Neckeraceae Pottiaceae Rhizogoniaceae Sematophyllaceae Marchantiophyta Stereophyllaceae Thuidiaceae Acrobolbaceae Frullaniaceae Lejeuneaceae Metzgeriaceae Plagiochilaceae Porellaceae Jumlah spesies Pylaisia polyantha Taxiphyllum taxirameum Leucodon sp1 Leucodon sp2 Himatocladium cyclophyllum Neckera pumila Luisierella barbula Scopelophila cataractae Hymenodon pilifer Rhaphidorrhynchium amoenum Sematophyllum sp Entodontopsis sp Thuidium cymbifolium Lethocolea glossophylla Frullania riojaneirensis Frullania sp Jubulla sp Cheilolejeunea mimosa Lejeunea flava Lejeunea obodensis Lejeunea sp Lopholejeunea applanata Lopholejeunea sp Mastigolejeunea sp Taxilejeunea sp Metzgeria furcata Plagiochila fordiana Plagiochila multipinnula Plagiochila sp Porella campylophylla 40 3.70 3.70 0.00 3.70 3.70 3.70 7.41 33.33 25.93 0 0 5.56 0 0 0 11.11 0 16.67 3.70 22.22 14.81 7.41 3.70 3.70 3.70 11.11 3.70 0.00 11.11 0.00 11.11 7.41 3.70 7.41 7.41 3.70 7.41 3.70 14.81 35 0 72.22 5.56 0 0 0 5.56 11.11 0 16.67 11.11 5.56 0 0 0 0 11.11 0 0 0 0 14 Frullaniaceae merupakan kelompok epifit dari lumut hati berdaun. Distribusinya luas dengan pusat keragaman terdapat di wilayah tropik yang lembab Banyak anggotanya merupakan komponen penting flora kryptogamic pada hutan hujan tropik. Beberapa spesies tidak hanya terdapat pada lingkungan lembab tetapi kadang juga pada vegetasi yang kering, sehingga beberapa diantaranya termasuk spesies xerophyte. Tumbuh pada batang atau batuan di habitat yang terbuka, di hutan yang menghijau sepanjang tahun, perkebunan maupun savana. Famlili ini juga mudah dikenali dengan pigmentasinya yang berwarna kemerahan, susunan daun inkubus, hampir berbentuk garis, daun – daun berlobus dua, lobule nya sering kali membentuk kantong air, seringkali terdapat tambahan keels pada lembaran daunnya. Marga Frullania merupakan karakteristik dari lumut sun epifit [1,2]. Perbandingan Komposisi lumut epifit di perkebunan kopi dan teh Spesies lumut epifit di perkebunan kopi dan teh di lereng gunung Ungaran yang teridentifikasi adalah 40 spesies. Jumlah spesies tersebut kurang lebih 50% dari lumut yang ditemukan di hutan alam di lereng Gunung Ungaran [15]. Beberapa penelitian juga menunjukkan bahwa kekayaan spesies lumut epifit di perkebunan lebih rendah dari pada di hutan alami [18,19]. Perkebunan kopi dan teh di lereng gunung Ungaran merupakan habitat yang terbuka dan mempunyai vegetasi yang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 143 Seminar Nasional Biologi 2013 homogen, hanya terdapat beberapa pohon yang berfungsi sebagai pemecah angin. Sementara itu di hutan alam yang ada di sekitar perkebunan mempunyai vegetasi yang heterogen [20], dengan kanopi yang lebih tertutup. Perubahan tata guna lahan menjadi perkebunan akan mengubah kondisi mikroklimat, terutama cahaya, temperatur dan kelembaban. Perubahan mikroklimat menyebabkan perubahan distribusi yang berdampak pada komposisi dan keragaman jenis lumut. Perbandingan jumlah dan komposisi jenis lumut epifit pada perkebunan kopi dan teh disajikan pada Tabel 1. Pada perkebunan kopi ditemukan 35 spesies, terdiri dari 15 spesies lumut hati dan 20 spesies lumut daun. Sementara itu di perkebunan teh ditemukan jumlah spesies yang lebih sedikit dibandingkan dengan yang tumbuh di perkebunan kopi, yaitu14 spesies, terdiri dari 6 spesies lumut hati dan 8 spesies lumut daun. Berdasarkan hasil pengamatan tersebut diketahui bahwa spesies dari lumut sejati (divisi Bryophyta) lebih banyak dari lumut hati (divisi Marchantiophyta). Hal tersebut karena Bryophyta lebih tahan terhadap kondisi kekeringan dibandingkan Marchantiophyta yang lebih menyukai tempat lembab atau teduh. Selain itu karena divisi Bryophyta memang mempunyai jumlah spesies lebih besar daripada Marchantiophyta. Keberadaan lumut epifit pada batang sangat dipengaruhi kelembaban udara yang ada di sekitarnya. Kulit batang merupakan habitat yang lebih kering dibandingakan dengan tanah [21]. Jika kita bandingkan faktor lingkungan di perkebunan kopi dan teh (Tabel. 2), di perkebunan kopi kisaran kelembaban udara lebih tinggi, intensitas cahaya, temperatur udara dan kecepatan angin lebih rendah bila dibandingkan di perekebunan teh. Kondisi di perkebunan kopi tersebut lebih mendukung keberadaan berbagai spesies lumut lumut epifit dari pada di perkebunan teh. Oleh sebab itu kekayaan lumut epifit di perkebunan kopi lebih banyak dari pada di perkebunan teh. Sementara itu lumut yang tumbuh di perkebunan teh merupakan spesies yang tahan terhadap habitat yang lebih kering. Tabel 2. Faktor lingkungan di perkebunan kopi dan teh. Faktor lingkungan Kelembaban udara (%) Intensitas cahaya (lux) Temperatur udara (oC) Kecepatan angin Perkebunan kopi 55 – 58,9 Perkebunan teh 51 – 57,3 1055 - 7400 3550 - 7680 27,5 – 30,6 30,9 – 31,9 0 0,6 – 2,8 Beberapa spesies lumut epifit hanya dapat dijumpai di salah satu perkebunan saja, sementara jenis yang lain dapat ditemukan di perkebunan kopi dan teh. Kompoosisi jenis di kedua perkebunan mempunyai kesamaan 36,73%. Hal tersebut terjadi karena setiap spesies mempunyai tanggapan berbeda terhadap lingkungannya. Keberadaan lumut epifit selain dipengaruhi oleh kondisi mikroklimate juga dipengaruhi oleh spesies pohon inang, Distribusi dan kemelimpahan tumbuhan lumut dapat dipengaruhi oleh karakter fisik dan kimia pohon inang [22]. diameter batang, tekstur kulit batang, daya serap air dan tingkat keasaman kulit batang [16,23]. Berdasarkan hasil pengamatan diameter batang, pohon kopi berdiameter lebih besar dari pada pohon teh. Hal tersebut menyebabkan jumlah spesies lumut epifit yang tumbuh pada batang kopi lebih banyak dibandingkan dengan batang teh. Pohon berukuran besar mempunyai mikrohabitat yang heterogen sehingga dapat memberikan habitat untuk spesies yang yang berbeda pula [23]. Persentase kehadiran masing-masing spesies di perkebunan kopi dan teh disajikan pada Tabel 1. Sematophyllum sp mempunyai nilai frekuensi tertinggi di perkebunan teh (72,22%) sedangkan di perkebunan kopi frekuensinya 22,22 %. Sementara itu Scopelophila cataractae merupakan spesies yang nilai frekuensinya tertinggi di perkebunan kopi (33,33%) dan tidak ditemukan di perkebunan teh. Sematophyllum sp termasuk dalam famili Sematophylaceae, sedangkan Scopelophila cataractae merupakan bagian dari famili Pottiaceaea. Famili Sematophylaceae merupakan famili yang kehadirannya paling sering di area penelitian, 72,22% di perkebunan teh dan 25,93% di Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 144 Seminar Nasional Biologi 2013 perkebunan kopi (Tabel 3). Selanjutnya disusul famili Lejeunaceae dan Pottiaceae. Pada perkebunan kopi, famili Lejeunaceae frekuensinya 40,74% dan 27,78% di perkebunan teh. Berdasarkan kondisi habitat yang terbuka dan tertutup, jenis lumut menurut Gradstein (2001) dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu ―shade epifit‖, ―sun epifit‖ dan ―generalist epifit‖. Tabel 3. Frekuensi famili pada perkebunan kopi dan teh. Divisi Familii Frekuensi (%) Kopi Bryophyta Bartramiaceae 14.81 0 Brachytheciaceae 11.11 0 Bryaceae 18.52 11.11 Calymperaceae 3.70 0 Fissidentaceae 3.70 0 25.93 11.11 Leucodontaceae 3.70 5.56 Neckeraceae 7.41 0 Pottiaceae 37.04 11.11 Rhizogoniaceae 25.93 16.67 Sematophyllaceae 25.93 72.22 Stereophyllaceae 14.81 5.56 Thuidiaceae 7.41 0 Acrobolbaceae 3.70 0 Frullaniaceae 18.52 16.67 Lejeuneaceae 40.74 27.78 Metzgeriaceae 7.41 11.11 Plagiochilaceae 11.11 0 Porellaceae 14.81 0 19 10 Hypnaceae Marchantiophyta Jumlah Famili Teh 19 Shade epifit adalah kelompok tumbuhan lumut yang lebih menyukai habitat yang ternaungi. Sun epifit adalah lumut yang menyukai habitat dengan intensitas tinggi. Sementara itu lumut yang hidup di kedua habitat tersebut merupakan kelompok generalist. Semtophylaceae dan Lejeunaceae merupakan kelompok generalist yang menyukai kedua tipe habitat. Pada kondisi iklim mikro yang berbeda jenis-jenis lumut yang ada dapat mengembangkan berbagai adaptasi struktural. Perkebunan teh dan kopi yang relative terbuka dibanding hutan alam menyebabkan lumut harus dapat beradaptasi dengan intensitas cahaya yang tinggi. Sematophyllum sp merupakan lumut sejati yang memiliki dinding sel tebal, permukaan daun berpapila dan mempunyai alar sel. Sedangkan Lejeunaceae merupakan lumut hati yang tepi daunnya mempunyai hyaline, daunnya membentuk kantong air. Adanya srtuktur trsebut mungkin merupakan karakter yang berhubungan dengan adaptasi supaya dapat memanfaatkan kelembaban udara secara lebih baik. SIMPULAN Pada perkebunan kopi dan teh di lereng gunung Ungaran dapat diidentifikasi 40 spesies lumut epifit. Lejeunaceae merupakan famili yang mempunyai jumlah spesies terbanyak di area penelitian. Komposisi jenis tumbuhan lumut di perkebunan kopi berbeda dan lebih beranekaragam daripada yang tumbuh di perkebunan teh. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 145 Seminar Nasional Biologi 2013 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktur Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DP2M) Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Tahun Anggaran 2013, yang telah mendanai penelitian Hibah Bersaing melalui DIPA Nomor : – 023.04.2.189815/2013 tanggal 05 Desember 2012. Ucapan terima kasih juga kepada Eka, Desy, Rina, Andrei, Atik yang telah membantu pelaksanaan penelitian. DAFTAR PUSTAKA [1] Gradstein, S.R., Churchill, S.P., and Allen, N.S. 2001. Guide to the Bryophytes of Tropical America. The New York Botanical Garden Press, New York. [2] Goffinet, B., & Shaw, A. J., 2009, Bryophyte Biology, Cambridge University Press [3] Vanderpoorten, A., and Goffinet, B. 2009. Introduction to Bryophytes. Cambridge University Press, Cambridge [4] Hsu CC, Horng FW, Kuo CM, 2002. Epiphyte biomass and nutrient capital of a moist subtropical forest in north-eastern Taiwan. J Trop Ecol 18:659–670. [5] Hölscher, D., Köhler, L. van Dijk A. I. J. M. & Bruijnzeel, L. A. 2004. The importance of epiphytes to total rainfall interception by a tropical montane rain forest in Costa Rica. Journal of Hydrology 292: 308- 322. [6] Proctor, M.C.F., 1990. The physiological basis of bryophyte production, Botanical Journal of the Linnean Society 104 (1990), pp. 61–77 [7] Song , L., Wen-Yao Liu, Nadkarni, N. M., 2012. Response of non-vascular epiphytes to simulated climate change in a montane moist evergreen broad-leaved forest in southwest China. Biological Conservation 152, 127–135 [8] Hodgson J.A, Thomas, C.D., Wintle B.A., Moilanen, A. 2009. Climate change, connectivity and conservation decision making: back to basics. Journal of Applied Ecology 46(5):964–969, [9] Hanski, I,. 2005, Landscape fragmentation, biodiversity loss and the societal response – The longterm consequences of our use of natural resources may be surprising and unpleasant. Embo Reports 6(5):388–392. [10] Murcia, C. 1995. Edge effects in fragmented forests: implications for conservation. Trends Ecol Evol 10:58–62 [11] Gignac L.D, Dale M.R.T. 2005. Effects of fragment size and habitat heterogeneity on cryptogam diversity in the lowboreal forest of western Canada. Bryologist 108:50–66 [12] Achard, F., Eva, H.D. Stibig, H.J. Mayaux, P. Gallego, J. Richards, T. and Malingreau, J.P. 2002. Determination of deforestation rate of the worlds humid tropikal rain forest, Science 297. pp. 999–1002. [13] Gradstein, S.R. 1992. Threatened bryophytes of the neotropical rain forest: a status report. Tropic Bryol. 6: 83-93. [14] Ariyanti,N.S., Bos, M.M., Kartawinata, K., Tjitrosoedirdjo,S.S., Guhardja, E. & Gradstein, S. R., 2008. Bryophytes on tree trunks in natural forests, selectively logged forests and cacao agroforests in Central Sulawesi, Indonesia, Biological Conservation, Volume 141, Pages 2516–2527 [15] Khotimperwati, L., Rahadian, R., Baskoro, K. 2012. Laporan Penelitian Hibah Bersaing tahun I. Aplikasi Komunitas Bryofauna (Invertebrata) Sebagai Bioindikator Perubahan Iklim Global. LPPM Undip, Semarang. [16] Gradstein, R. & Culmsee, H., 2010. Bryophyte diversity on tree trunks in montane forests of Central Sulawesi, Indonesia, Tropikal Bryology 31: 95-105, 2010 [17] Gradstein, S.R & Pócs, T. 1989. Bryophytes. In: H. Lieth and M.J.A. Werger, Editors, Tropical Rain Forest Ecosystems, Elsevier, Amsterdam (1989), pp. 311–325. [18] Ariyanti, N.S., & Sulistijorini. 2011. Contrasting arboreal and terrestrial bryophytes communities of the Mount Halimun Salak National Park, West Java. Biotropia 2: 81-93. [19] Sporn, S.G., Bos, M.M., Kessler, M., Gradstein, S.R., 2010. Vertical distribution of epiphytic bryophytes in an Indonesia rainforest. Biodivers.Conserv. 19: 745-760. [20] Kalima, T., dan Soeyatman, H.C. 2003. Profil Keragaman dan Struktur Flora Pohon Hutan Lindung Ungaran, Jawa Tengah. Buletin Penelitian Hutan 639: 77-90. [21] González-Mancebo, J.-M., Losada-Lima, A. & Patiño, J., 2004. Forest Floor Bryophytes of Laurel Forest in Gomera (Canary Islands): Life Strategies and Influence of the Tree Species. Lindbergia, Vol. 29, No. 1. , pp. 5-16 [22] Mezaka, A., Brumelis, G. & Piterans, A. 2008. The Distribution of epiphytic bryophyte and lichen species in relation to phorophyte character in Latvian natural old-growth broad leaved forest. Folia Cryptogamica Estonica 44: 89 – 99. [23] Friedel, A., Oheimb, G.V. Dengler, J. & Hardle, W., 2006. Secies Diversity and species compositin of epiphytic bryophytes and lichens comparison of managed and unmanaged beech forests In NE Germany. Feddes Repertorium 117 (1-2): 172 – 185. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 146 Seminar Nasional Biologi 2013 Sistem Pertanian Sawah Organik, Suatu Alternatif Pengelolaan Ekosistem Sawah Yang Sehat, Alami Dan Ramah Lingkungan Mochamad Hadi1, RC Hidayat Soesilohadi2, FX Wagiman3, Yayuk Rahayuningsih4 1 Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 2 3 4 . FakultasBiologi UGM. FakultasPertanian UGM, BagianZoologi LIBANG Biologi LIPI 1 Email :[email protected] ABSTRAK Tanaman padi merupakan tanaman pangan utama di Indonesia. Dalam upaya peningkatan produktivitas padi, masih terdapat banyak kendala diantaranya adalah masalah gangguan hama. Dalam upaya mengendalikan gangguan hama terhadap tanaman padi, awalnya petani menerapkan sistem pertanian konvensional yang menggantungkan aplikasi pestisida sintetik dan penggunaan pupuk sintetik yang berbahan dasar bahan kimia. Dari waktu ke waktu sistem pertanian konvensional telah menimbulkan masalah lingkungan seperti pencemaran lingkungan, resistensi hama dan ikut terbunuhnya musuh alami hama. Strategi lain untuk mengurangi dampak negatif yang timbul adalah dengan penerapan sistem pertanian sawah organik sebagai alternatif yang ramah lingkungan. Sistem pertanian organik dilakukan dengan menghilangkan penggunaan bahan kimia pada pupuk, pestisida maupun sarana budidaya tanaman lainnya. Tujuannya adalah mengurangi beban lingkungan dan menciptalan lingkungan ekosistem sawah yang sehat, alami dan tetap produktif. Dalam sistem pertanian sawah organik tidak menggunakan bahan kimia sintetik dalam aplikasi pupuk maupun pestisida. Pupuk yang digunakan adalah pupuk hayati (organik) berbahan pupuk kandang, pupuk kompos, dan pupuk hijau. Pestisida yang digunakan adalah pestisida botani berbahan dasar campuran berbagai bagian tanaman berpotensi yang ada di lingkungan sekitar. Penggunaan pupuk dan pestisida organik tidak menyebabkan terganggunya ekosistem sawah karena bahan-bahan yang digunakan adalah bahan-bahan organik yang ramah lingkungan. Penggunaan sarana budidaya lain seperti penggunaan benih (bibit), penggunaan air dan pengelolaan gulma dilakukan dengan tanpa bahan kimia sintetis . Kata kunci : pertanian organik, ekosistem sawah organik, ekosistem ramah lingkungan 1. PENDAHULUAN Tanaman padi merupakan tanaman pangan utama di Indonesia, bahkan Asia maupun dunia. Padi dipilih sebagai sumber pangan utama karena cara budidaya dan pengelolaannya menjadi bahan pangan lebih sederhana dibandingkan dengan tanaman pangan lain (Andoko, 2004; Siregar, 1981). Upaya peningkatan produktivitas padi, masih terdapat banyak kendala diantaranya adalah masalah gangguan hama. Taksiran kehilangan hasil yang disebabkan oleh gangguan hama sekitar 10-30% dari potensial produksi nasional (Semangun, 1990; Anonim, 1983). Untuk mengendalikan hama padi, teknik yang umum dilakukan petani yaitu dengan sistem pertanian konvensional yang menggantungkan pemakaian pestisida sintetik secara intensif. Penggunaan pestisida sintetik secara intensif dan tidak bijaksana akan menimbulkan pencemaran lingkungan, resistensi hama dan ikut terbunuhnya musuh alami hama. Strategi lain sebagai alternatif mengurangi dampak negatif pertanian konvensional adalah penerapan sistem pertanian organik. Sistem pertanian organik dilakukan dengan tanpa penggunaan bahan kimia sintetik baik dalam pupuk maupun pestisida. Konsep awal pertanian organik adalah menggunakan seluruh input yang berasal dari dalam pertanian organik itu sendiri, dan dijaga agar input dari luar sangat minimal (Winarno, 2004). Desa Bakalrejo, Susukan, Semarang, dipilih sebagai tempat penelitian karena terdapat beberapa sawah organik dalam pengelolaan Kelompok Tani Green Grow dan bersertifikat nasional dari Lembaga Sertifikasi Pangan Organik INOFICE (SNI 6729:2010 : Sistem Pangan Organik : Padi). Masalahnya adalah apakah sistem pertanian organik dapat menjadi alternatif yang ramah lingkungan untuk menciptakan ekosistem sawah yang sehat, alami dan ramah lingkungan. Tujuannya Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 147 Seminar Nasional Biologi 2013 adalah dengan ekosistem sawah yang sehat, alami dan ramah lingkungan diharapkan mampu meningkatkan produktivitas padi dan mendukung ketahanan pangan Indonesia. Pertanian organik didasarkan pada standar produksi yang spesifik dan tepat yang bertujuan pencapaian agroekosistem yang optimal dan berkelanjutan secara ekologi, sosial, ekonomi (BSN, 2004). 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian dilakukan di Dusun Dolok, Desa Bakalrejo Kecamatan Susukan, Kabupaten Semarang. Sawah organik adalah milik Ibu Siti Sunarti yang tergabung dalam Kelompok Tani Organik Green Grow. Bersertifikasi nasional sejak November 2010 sebagai sawah organik produsen pangan organik ruang lingkup padi. Pengamatan dilakukan dengan pengamatan langsung di ekosistem sawah organik. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengolahan lahan sebelum tanam meliputi sistem pengairan, pembajakan tanah, pemupukan awal, penggaruan dan perataan. Penanaman meliputi penyiapa benih, pindah tanam. Pengolahan setelah tanam meliputi penyiangan, pengelolaan hama penyakit, pemanenan. Pada dasarnya sistem pengairan sawah organik harus bebas kandungan bahan kimia cemaran. Hal ini dilakukan dengan membuat bak treatment yang ditanami Eceng Gondok (Eichorrnia crassipes) untuk menyerap cemaran dan menjaga kualitas air. Di bak treatment ini juga di tebar ikan sebagai alat bioindikator kualitas air, dan ditanami tanaman air sebagai pupuk hijau seperti Azolla, Pistia, Marsillea. Pembajakan dilakukan setelah pengairan untuk mengolah tanah dan membersihkan atau membenamkan gulma. Pemupukan dilakukan sebelum tanam (pindah tanam). Pupuk yang digunakan adalah pupuk organik yaitu campuran pupuk kandang, pupuk hijau, pupuk kompos. Pupuk kandang berasal dari kotoran kerbau, kotoran sapi, kotoran kambing atau kotoran bebek. Pupuk hijau yang digunakan adalah sisa jerami dan tumbuhan air/seperti Azolla, Pistia, Marsillea, Lemna, dan lain sebagainya. Pupuk kompos yang digunakan adalah kompos yang dibuat sendiri berbahan dasar jerami dan pupuk kandang ditambah EM 4 sebagai starter. Penggaruan dilakukan dengan tujuan meratakan tanah sebagai media tanam. Penanaman meliputi dua tahap, yaitu penyiapan benih dan pindah tanam. Penyiapan benih dilakukan dengan penaburan benih padi organik dengan dosis 1 kg benih untuk 4 m 2 lahan. Sebelumnya benih dijemur selama 6 jam pada kondisi sinar matahari penuh, kemudian direndam selama 48 jam, kemudian ditiriskan dan diperam dalam ember selama 24 jam, sesudahnya ditabur di lahan persemaian. Pembersihan gulma dilakukan secara mekanik, pengendalian hama dilakukan dengan biopestisida sebanyak 2 kali. Benih siap dipindah-tanamkan setelah berumur 25 hari. Benih dipindah-tanamkan dengan jarak tanam 20-25 cm dan 3-4 benih setiap lubang tanam. Lima belas hari setelah pindah tanam dilakukan penyiangan pertama terhadap gulma secara mekanik. Penyiangan kedua dilakukan pada 30 hari sesudah tanam dengan cara yang sama. Pengamatan hama dan penyakit atau organisme pengganggu tanaman (OPT) dilakukan setiap minggu, dengan tujuan apabila terdapat OPT dapat segera diketahui. OPT yang perlu diwaspadai antara lain adalah belalang, ulat, penggerek batang padi, walang sangit, tikus, wereng, penyakit hawar daun dan jamur. Pengendalian OPT dilakukan dengan menggunakan pestisida organik atau biopestisida dengan memanfaatkan bahan-bahan yang ada di lingkungan sekitar. Pengendalian terhadap belalang dan ulat serta penggerek batang padi dapat menggunakan biopestisida berbahan biji mahoni, daun nimba, daun tembakau yang ditumbuk dan direndam dengan air kelapa selama satu minggu. Pengendalian terhadap tikus dilakukan secara mekanis dengan cara gropyokan dan penangkapan atau juga dengan pengumpanan. Pengendalian wereng dilakukan dengan menggunakan biopestisida berbahan daun sirsak, sereh, bawang putih yang ditumbuk dan direndam dengan air kelapa selama satu minggu. Pengendalian walang sangit dilakukan dengan pengumpanan menggunakan umpan bangkai tikus atau bangkai bekicot. Pengendalian penyakit hawar dan jamur menggunakan biopestisida berbahan jahe dan laos yang ditumbuk dan direndam air kelapa selama satu minggu. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 148 Seminar Nasional Biologi 2013 Organisme musuh alami yaitu predator dan parasitoid yang umum dijumpai di sawah organik dan berpotensi sebagai agen pengendali hayati adalah Laba-laba, Semut, Dolicopodidae, Carabidae, Staphylinidae (predator), Tetrastikus, Telenomus dan Trichogramma, Tachinidae, Phoridae (kelompok parasitoid) (Aminah, 2012; Pratama, 2012; Nurcahya, 2012; Aryani, 2012). Jenis gulma sawah organik yang umum dijumpai adalah Pistia stratoides (kiapu), Salvinia molesta (kiambang), Azolla pinnata, Echinochloa crusgalli (rumput jawan), Marsilea crenata (semanggi), Eichornia crassipes (eceng gondok), Alternanthera sessilis (kremah), Monochoria vaginalis (wehwehan), Cynodon dactylon (rumput grinting), dan Commelina diffusa (brambangan) (Purdyaningrum, 2012). Juga Ludwigia octovalvis (cacabean), Ludwigia ascendens (cacabean), Limnocharis flava (genjer), Scirpus sp (wlingi), Paspalum commersonii (rumput), Eleocharis acicularis (rumput), Eclipta alba (urang aring), Dactyloctenium aegyptium (rumput), Cyperus sp (tekitekian), Eleusine indica (rumput lulangan). Pengendalian terhadap gulma dilakukan secara mekanik dengan pencabutan gulma secara langsung. Pemanenan padi dilakukan setelah umur tanaman mencapai 120 – 130 hari, dengan kondisi bulir padi sudah menguning, merunduk dan cukup kering. Setelah pemanenan maka dilakukan perontokan gabah, gabah selanjutnya dijemur sampai kering. Dari 1 hektar sawah organik dapat dihasilkan 5 ton beras dalam setiap panen. Dari 5 ton beras, hanya 2,5 ton untuk dijual dan sisanya untuk upah para penggarap sawah dan konsumsi sendiri (pemilik). Beras organik yang dihasilkan (IR 36) dijual dalam kisaran harga Rp. 9.000 – Rp. 11.000. Menurut Widjajanto (2005), Amarger (2001), Sutanto (2002), Cuttle, dkk (1999) beberapa persyaratan sawah organik antara lain : 1. Lahan sawah harus benar-benar bebas bahan pencemar kimia. 2. Sawah telah melalui 3. masa konversi 2-3 tahun. 4. Semua proses produksi harus bebas dari penggunaan bahan kimia sintetis. 5. Sawah organik harus mempunyai batas-batas yang jelas dengan lahan pertanian lainnya, pembatas bisa menggunakan saluran air dan tanaman leguminosa. SIMPULAN Dengan pertanian organik yang meminimalkan masukan bahan kimia sintetik akan membentuk : 1. Ekosistem yang alami, ramah lingkungan dan sehat sehingga keseimbangan antara produsen (tamanan padi) dan konsumen (herbivore) serta musuh alami akan menjadi lebih baik. 2. Keanekaragaman hayati meningkat tetapi kemelimpahan individu merata, sehingga potensi menjadi hama dapat ditekan oleh mekanisme keseimbangan hayati. 3. Ketahanan atau kestabilan ekosistem sawah organik akan mampu menunjang produktivitas padi sehingga akan mampu pula menunjang ketahanan pangan nasional. DAFTAR PUSTAKA [1] Andoko, A. 2004. BudidayaPadiSecaraOrganik. PenebarSwadaya. Jakarta. [2] Siregar, H. 1981. BudidayaTanamanPadi di Iindonesia. SastraHusada. Jakarta. [3] Semangun, H. 1990. Penyakit - penyakitTanamanPangan di Indonesia.GadjahMada University Press.Yogyakarta. [4] Anonim. 1983. PedomanBercocokTanamPadi, Palawija, Sayur-sayuran.DepartemenPertanian Jakarta. [5] Winarno, F.G. 2004. PanganOrganikdanPengembangannya di Indonesia.http://www.kompas.com/kompascetak/0211/04/iptek/pang30.htm. [6] BSN (BadanStandarNasional). 2004. SistemPanganOrganik. \My20%Documents\sni_organik.htm. [7] Purdyaningrum, LR. 2012. Kemelimpahanjenisgulmapadisawahorganikdananorganik. Biologi FSM UNDIP [8] Aminah, 2012. Keanekaragaman Hymenoptera parasitoid padalahansawahorganikdananorganik.Biologi FSM UNDIP [9] Pratama, RH, 2012. KeanekaragamananggotaordoDipterapadalahansawahorganikdananorganik.Biologi FSM UNDIP [10] Nurcahya, SI, 2013. Kelimpahanpopulasiwereng di ekosistemsawahorganikdananorganik.Biologi FSM UNDIP [11] Aryani, S. 2012. KeanekaragamanArthropoda predator permukaantanah di sawahorganikdananorganik.Biologi FSM UNDIP. [12] Widjajanto, D.W. danSumarsono. 2005. PertanianOrganik. BadanPenerbitUniversitasDiponegoro. Semarang. [13] Amarger. 2001. Rhizobia in the Field. Adv. In. Agron. [14] Sutanto, R. 2002. PenerapanPertanianOrganik. Kanisius.Yogyakarta. [15] Cuttle, S., R. Weller and E. Jones. 1999.. Organic Farming : Opportunities for Dairy Farmers. IGER Innovations. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 149 Seminar Nasional Biologi 2013 Penelitian Pendahuluan Kandungan Logam Timbal (Pb) pada Kerang Hijau (Perna viridis Linnaeus) di Beberapa Pasar Kota Semarang, Jawa Tengah Nanik Heru Suprapti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRAK Dalam mempertahankan keamanan pangan pada pembangunan nasional yang berkelanjutan, diperlukan perhatian pada pangan yang berasal dari laut (seafood) termasuk kerang hijau (Perna Viridis Linnaeus) dari ancaman bahaya logam berat. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa kandungan logam berat Pb pada kerang hijau (Perna Viridis Linnaeus) di beberapa pasar di kota Semarang, Jawa Tengah. Penelitian dilakukan pada bulan Agustus 2011 - Maret 2012. Metode penelitian dengan sistematik random sampling pada 10 pasar di kota Semarang. Analisa data yang digunakan adalah Analisis Deskriptif dengan membandingkan kandungan Pb pada kerang hijau dengan ketentuan menurut SNI (2009). Uji kandungan logam berat dianalisis menggunakan atomic absorption spektrometer (AAS) di laboratorium Kimia Analitik Universitas Diponegoro. Hasil penelitian menunjukkan adanya kandungan logam berat (Pb) pada daging kerang hijau berkisar antara 39,7619 mg/kg - 55,0481 mg/kg dan telah melebihi nilai ambang batas yang ditentukan oleh SNI:1mg/kg Kata kunci : Logam berat timbal (Pb), kerang hijau (Perna Viridis Linnaeus), pasar kota Semarang 1. PENDAHULUAN Berkembang pesatnya industri di daerah Semarang telah mengakibatkan timbulnya pencemaran lingkungan, termasuk tercemarnya perairan yang ada pada daerah dekat kawasan Industri. Pencemaran ini mengakibatkan penurunan kualitas air baik secara fisik, kimia, maupun biologi. Perairan yang tercemar dapat mengakibatkan biota yang hidup di perairan tersebut terkontaminasi oleh zat pencemar yang dapat berdampak negatif pada biota perairan, termasuk ikan, kekerangan, dan biota lainnya sebagai bahan makanan yang konsumsi masyarakat (Adjtas, 2008). Bahan pencemar yang sangat potensial berasal dari limbah logam berat, termasuk logam berat Pb, Cd, maupun Cr (Nanik, 2008), akan terakumulasi pada biota, salah satunya adalah kerang hijau (Perna viridis ). Hal ini disebabkan cara makan dari kerang hijau adalah dengan cara menyaring air atau filter feeder. Sifat kerang lebih banyak menetap (ceccile) dan bukan termasuk organisme migratori, sehingga biota ini sering digunakan sebagai hewan uji dalam pemantauan tingkat akumulasi logam berat pada organisme laut. Salah satu logam berat yang berbahaya adalah Pb yang merupakan logam berat non essential bersifat nuerotoksik dan bisa mengalami bioakumulasi. Logam berat Pb dapat terakumulasi dan tinggal dalam jaringan tubuh organisme dalam jangka waktu lama sebagi racun yang terakumulasi (Jimmy, 2002). Jenis kerang hijau (Perna viridis) yang dijual di beberapa pasar Semarang pada umumnya berasal dari Pantai Utara Semarang dan sekitarnya, untuk itu perlu diadakan penelitian apakah kerang hijau yang dijual di pasar Semarang telah mengandung logam berat, khususnya logam berat Pb dan apakah telah terjadi bioakumulasi yang sudah melebihi batas ambang yang ditentukan SNI 2009. 2. METODA PENELITIAN Penelitian ini dimulai pada bulan Agustus 2011 sampai dengan Maret 2012. Lokasi pengambilan sampel menggunakan sistematik random sampling yaitu pada 10 pasar di Kota Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 150 Seminar Nasional Biologi 2013 Semarang, yang dianggap mewakili berbagai kecamatan di kota Semarang, Propinsi Jawa Tengah. Sepuluh pasar tersebut yaitu Pasar Langgar, Pasar Karang Ayu, Pasar Johar, Pasar Genuk, Pasar Gayamasari, Pasar Bom Lama, Pasar Peterongan, Pasar Banyumanik, Pasar Pedurungan, Pasar Sampangan. Pengambilan sampel kerang hijau di pasar dengan cara membeli pada masing-masing pasar sebanyak 500 gr. Sampel kerang yang sudah diperoleh dari penjual kemudian dimasukkan kedalam plastik lalu dicuci dengan air untuk membersihkan kerang dari batu, kerikil, dan kotoran yang menempel. Sampel direbus menggunakan air mendidih untuk memisahkan bagian cangkang dan daging kerang. Daging kerang diambil sebanyak 50 gr, kemudian dioven pada suhu 100 ºC sampai mendapatkan berat kering (Radojevic and Bashin,1999). Sampel kerang kemudian dianalisis kandungan Pb nya menggunakan alat Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) di Laboratorium Kimia Analitik Universitas Diponergoro Semarang. Analisis data kandungan logam berat Pb secara deskriptif kuantitatif yaitu kandungan Pb yang diperoleh dibandingkan dengan nilai ambang batas kandungan Pb ditentukan oleh SNI tahun 2009. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Kerang hijau (Perna viridis) merupakan salah satu jenis kerang yang termasuk golongan molusca yang pada umumnya hidup di laut. Kerang hijau umunya menempel pada substrat yang keras seperti kayu, batu, atau lumpur keras dengan bantuan byssus. Kerang hijau merupakan kerang yang mempunyai cangkang yang tipis, keduanya simetris dan umbonya melengkung kedepan. Cangkang berukuran lebih panjang daripada umbonya (Vakily, 1989). Sifat kerang yang umumnya hidup menetap di dasar perairan dan cara makannya secara filter feeder, sehinggga mempunyai kemampuan untuk mengakumulasi bahan-bahan polutan seperti bakteri dan logam berat. Hal itulah yang menyebabkan kelas bivalvia ini dapat mengakumulasi logam berat Pb yang tinggi seperti yang ditemukan di beberapa pasar di kota Semarang (Tabel 1). Tabel 1: Hasil analisis logam berat Pb pada daging kerang hijau (Perna viridis) Lokasi Sampling Ulangan (ppm) Ulangan (ppm) Ulangan (ppm) Rata-Rata (ppm) Pasar Langgar Pasar karang Ayu Pasar Johar Pasar Genuk Pasar Gayamsari Pasar Bom Lama Pasar Peterongan Pasar Banyumanik Pasar Pedurungan Pasar Sampangan 55.5288 58.6364 55.2885 48.3796 39.5238 41.7431 45.7944 54.0000 39.0476 41.2621 54.5673 54.7727 56.7308 50.0000 43.8095 38.5321 45.5607 50.7000 40.2381 38.3495 55.2885 55.9091 55.5288 46.2963 41.9048 40.5963 44.3925 54.3000 39.7619 41.5049 55.0481 56.3636 55.7692 48.1481 41.6667 40.3669 45.0934 53.1000 39.7619 40.5339 Sebenarnya kerang hijau merupakan kerang yang mempunyai kandungan nutrisi yang tinggi membantu meningkatkan kesehatan dan memberikan perlindungan terhadap kanker usus besar. Merupakan sumber yang sangat baik untuk Vitamin B12 yang dapat membantu pembentukan sel darah merah dan diperlukan untuk metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Kerang hijau mengandung asam lemak Omega 3 yang dapat mengurangi timbulnya sindrom pramenstruasi, memperlambat pertumbuhan tumor, kanker, membantu mencegah arthritis dan mengatasi gangguan kulit. Kerang hijau pada saat ini sudah banyak yang diekspor pada berbagai mancanegara terutama ke daerah Eropa, salah satu yang berhasil mengembangkan budidaya domestik untuk kerang hijau adalah Banten dan Cirebon. Namun demikian, terjadinya pencemaran oleh loham Pb khususnya di lingkungan perairan menyebabkan terakumulasinya logam tersebut pada daging kerang hijau, seperti yang terlihat pada Tabel 1. Logam Pb adalah logam yang lunak kebiruan atau kelabu keperakan yang lazim terdapat pada endapan sulfit yang tercampur mineral-mineral lain terutama seng dan tembaga. Logam Pb Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 151 Seminar Nasional Biologi 2013 biasannya digunakan dalam produksi baterai penyimpan untuk mobil, produk-produk logam, amunisi, pelapis kabel, dan solder, bahan kimia pewarna, dan lain-lainnya (Palar, 2008). Jika masuk ke dalam tubuh organisme, logam Pb merupakan logam yang bersifat neurotoksin dan terakumulasi dalam tubuh manusia dan hewan sehingga dapat menimbulkan bahaya dalam tubuh semakin meningkat. Menurut Underwood dan Day (2001), Pb biasannya dianggap sebagai racun yang bersifat akumulatif tergantung levelnya. Logam berat Pb yang terlarut dalam badan perairan pada konsentrasi tertentu akan berubah fungsi menjadi sumber racun bagi organisme perairan. Daya racun yang ditimbulkan oleh logam berat Pb terhadap semua biota perairan tidak sama, namun kehancuran dari satu kelompok dapat menjadikan terputusnya mata rantai kehidupan. Terjadinya pencemaran logam Pb khususnya di lingkungan perairan kebanyakan bersumber dari aktifitas manusia yang mengekstrasi dan mengeksploitasi logam tersebut, seperti hasil buangan limbah pabrik, industri dan lain-lain. Logam Pb biasanya mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup, masuk ke dalam tubuh pada saat mengkonsumsi makanan yang terkontaminasi logam tersebut. Kandungan dalam jaringan terus meningkat sesuai dengan kenaikan konsentrasi Pb dalam air dan lamanya organisme tersebut berada dalam perairan yang tercemar Pb. Hal ini disebabkan karena organisme air tidak mampu meregulasi Pb yang masuk kedalam tubuh organisme (Darmono, 1996). Berdasarkan hasil penelitian kandungan Pb pada kerang hijau yang diambil dari beberapa pasar di Semarang, ternyata kandungannya tinggi berkisar antara 39,7619 mg/kg – 55,0481 mg/kg. Jika dibandingkan dengan Standar Nasional Indonesia (SNI) 2009, kadar maksimum Pb pada kekerangan: 1 mg/kg, yang berarti kerang hijau yang ditemukan pada beberapa pasar disemarang telah melebihi batas ambang yang ditentukan. Menurut standart WHO kandungan Pb yang ditemukan pada kerang hijau ini, telah melebihi batas ambang yang ditentukan, karena batas konsumsi daging kerang yang mengandung Pb per minggunya untuk orang dewasa sebesar 50 µg/kg berat badan dan untuk anak-anak 25µg/kg berat badan. Berdasarkan data tersebut diatas maka diperlukan penanganan lebih lanjut untuk kerang yang diambil dari berbagai pasar di kota Semarang yaitu harus dilakukan proses purifikasi (pencucian) agar sebelum dikonsumsi oleh masyarakat, kerang tersebut bebas dari logam berat Pb. SIMPULAN DAN SARAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa kerang hijau yang berasal dari 10 pasar di kota Semarang telah mengandung logam berat Pb yang tinggi dan sudah melebihi batas ambang konsumsi mingguan yang ditetapkan oleh WHO. SARAN Logam berat Pb sangat berbahaya bersifat neurotiksin sehingga jika ingin mengkonsumsi kerang hijau yeng berasal dari pasar Semarang diperlukan proses purifikasi terlebih dahulu. Perlu penelitian lebih lanjut pemasaran dari kerang hijau yang mengandung logam berat Pb mulai dari sumber pengambilannya sampai pada konsumen pemakainya. Perlu penelitian lebih lanjut bagaimana proses purifikasi yang tepat untuk mengamankan kerang hijau dari bahaya logam berat khususnya Pb. UCAPAN TERIMA KASIH Saya ucapkan terima kasih kepada Laboratorium Ekologi dan Biosistematik yang telah memberikan fasilitas dalam penelitian ini dan ucapan terima kasih juga kepada Laboratorium Kimia Analitik FSM UNDIP yang membantu didalam analisis kandungan logam berat serta kami ucapkan juga kepada Saudara Chairil Insani yang telah membantu di dalam pengambilan data di lapangan. DAFTAR PUSTAKA [1]. Atdjas, D. 2008. Dampak Kadar Cadmium (Cd) dalam Tubuh Kerang Hijau (Perna viridis) Didaerah Tambak Muara Karang Teluk Jakarta Terhadap Kesehatan Manusia http://www.foxitsoftware.com. 20 September 2011. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 152 Seminar Nasional Biologi 2013 [2]. Badan Standarisasi Nasional, 2009. SNI Nomor 3460.1-2009 mengenai Syarat Mutu dan keamanan Pangan. SenayanJakarta. [3]. Darmono. 1995. Logam Dalam Sistem Makhluk Hidup. Ui Press: Jakarta [4]. _______, 2011. Lingkungan Hidup dan Pencemaran: Hubungannya Dengan Toksikologi Senyawa Logam. UI Press: Jakarta. [5]. Jimmy, M. dan Asnawati. 2002. Profi Kandungan Logam Berat Kadmium (Cd) dan Krom (Cr) dalam Daging Kupang Beras (Tellina versicolor). Jurusan Kimia FMIPA Universitas Jember: Jember. [6]. Nanik, H.S. 2008. Kandungan Chromium pada Perairan, Sedimen, dan Kerang Darah (Anadara granosa) di wilayah Pantai Sekitar Muara Sungai Sayung, Desa Morosari Kabupaten Demak, Jawa Tengah. Bioma Vol. 10, No,2, Hal 5356. [7]. Palar, H.2008. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Rineka Cipta: Jakarta. [8]. Radojevic, M. And V.N. Bashin,1999. Practical Environment Analysis. The Royal Society of Chemistry, Cornwall,U.K. [9]. Underwood, A.L. dan Day, R.A., (2011), “Analisis Kimia Kuantitatif”, Edisi VI, Penerbit Erlangga, Jakarta. [10]. Vakily, J.M. 1989. The Biological and Culture of Mussels of The Genus Perna. Manila. [11]. World Health Organization (WHO). 2006. Evaluation of certain food contaminant: sixty-fourth report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives. Rome: Italy. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 153 Seminar Nasional Biologi 2013 Keragaan Fisiologi dan Histologi Udang windu tahan H2S Okid Parama Astirin, Marti Harini, Noor Soesanti Handajani PS Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas MaretSurakarta E mail : [email protected] ABSTRAK Jenis udang yang paling banyak dibudidayakan maupun penangkapan dari perairan alam di Indonesia adalah udang windu (Penaeus monodon, Fab.). Namun produktivitas budidaya udang windu cenderung menurun. Penurunan ini diakibatkan antara lain oleh penyakit terutama virus (White Spot Syndrome Virus/WSSV), buruknya manajemen budidaya, penurunan kualitas air dan rendahnya keragaman genetik pada induk dan benih udang windu yang dihasilkan. Berdasarkan hasil survai yang telah dilakukan pada bulan Oktober 2003, salah satu faktor yang memungkinkan terjadinya kegagalan produksi udang adalah penurunan kualitas lingkungan budidaya tambak, sehingga menyebabkan terbentuknya senyawa H 2S (hidrogen sulfida) di dasar tambak.Telah dilakukan penelitian dengan melakukan seleksi ketahanan terhadap H 2S terhadap udang windu. Hubungan pencemar H2S dengan derajat kerusakan struktur histologis insang dan hepatopankreas dideskripsikan secara kualitatif, berdasarkan kenampakan mikroskopik jaringan. Fisio-morfologi udang windu yang meliputi warna tubuh, warna karapas, warna eksoskeleton, mobilitas diamati secara visual dan dicatat sebanyak 5 kali sehari. Seleksi dilakukan terhadap 300 ekor sampel udang windu asal Aceh. Udang windu tahan H2S dengan keragaman genetik tinggi memiliki keragaan fisiologi dan histologi yang tetap normal dan tidak menunjukkan adanya gangguan. Keragaan histologi udang mati oleh H 2S menunjukkan adanya degenerasi hidropik, inti piknotik, karioreksis. Lamela insang mengkerut, memipih, dinding sel selubung filamen/lamela insang pecah, susunan menjadi tidak teratur dan kutikula mengelupas. Sel tubulus hepatopankreas banyak terdapat vakuola dan sel hipertropi. Keragaan fisiologi udang tahan ditunjukkan dengan laju pertumbuhan tetap berlangsung, sedangkan kelompok udang mati pertumbuhan menjadi sangat lambat. Mobilitas harian pada udang mati sangat tinggi pada siang hari terutama menjelang kematian. Kata kunci: Udang windu, H2S, Keragaan histo-fisiologi. 1. PENDAHULUAN Dewasa ini perkembangan usaha perikanan khususnya komoditas udang penaeid menunjukkan peningkatan yang nyata dan berpotensi besarmenghasilkan devisa negara tanpa terpengaruh oleh krisis ekonomi (FAO, 2001). Jenis udang yang paling banyak dibudidayakan maupun penangkapan dari perairan alam di Indonesia adalah udang windu (Penaeus monodon, Fab.). Namun dalam 5 tahun terakhir produktivitas budidaya udang windu cenderung menurun. Penurunan ini diakibatkan antara lain oleh penyakit terutama virus (White Spot Syndrome Virus/WSSV), buruknya manajemen budidaya (Haryanti dkk., 1993; Haryanti dkk., 2003), penurunan kualitas air (Chanratchakool, 2003; Leophairatana, 2003; Deviana, 2004) dan rendahnya keragaman genetik pada induk dan benih udang windu yang dihasilkan (Moria dkk., 2003 b). Berdasarkan hasil survai yang telah dilakukan pada bulan Oktober 2003, salah satu faktor yang memungkinkan terjadinya kegagalan produksi udang adalah penurunan kualitas lingkungan budidaya tambak, sehingga menyebabkan terbentuknya senyawa H 2S (hidrogen sulfida) di dasar tambak. Adanya H2S akan menyebabkan pertumbuhan terhambat, penurunan daya tahan terhadap penyakit dan meningkatnya kematian udang. Timbulnya H2S hingga menyebabkan penurunan produksi udang ini ternyata tidak hanya terjadi di Indonesia. Di Tamil Nadu-India produktivitas udang budidaya selama 2001-2002 hanya 9,5% dari total produksi udang (Kumaran et al., 2003 cit. Adhikari, 2003), yang disebabkan karena manajemen pengelolaan lingkungan tambak tidak optimal (Adhikari, 2003). Hal yang sama terjadi pula di Makoba Bay, Zanzibar, Tanzania pada tahun 1998-2002 seperti yang dilaporkan oleh Mmochi and Mwdanya (2003). Timbulnya gas H2S juga terjadi di Australia (Anonim, 2000) dan Thailand (Leophairatana, 2003). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 154 Seminar Nasional Biologi 2013 Survei dan pengamatan di beberapa tambak udang intensif dan semi intensif dimana dalam kurun waktu Oktober 2003-Pebruari 2004, menunjukkan bahwa kematian udang yang hidup pada tambak dengan timbulan H2S tidak mati secara serentak. Untuk mengatasi adanya senyawa H 2S di tambak diperlukan karakterisasi individu udang windu yang kemungkinan tahan terhadap senyawa H2S. Tujuan umum penelitian ini adalah mengkaji respon fisiologi, struktur histologi yang dikaitkan dengan ekspresi genetis individu udang windu yang tahan terhadap keberadaan pencemar H 2S. 2. METODE PENELITIAN Penelitian bersifat eksperimen laboratoris dengan lingkungan pemeliharaan terkontrol. Hubungan pencemar H2S dengan beberapa parameter fisiologi udang dianalisis secara diskriptif, sedangkan hubungan pencemar H 2S dengan derajat kerusakan struktur histologis insang dan hepatopankreas dideskripsikan secara kualitatif, berdasarkan kenampakan mikroskopik jaringan.Hewan uji yang digunakan adalah Penaeus monodon, Fab., juvenil, dengan induk asal Aceh yang dipelihara di Laboratorium Budidaya Perikanan, Balai Besar Riset Perikanan Budidaya Laut Gondol, dengan perlakuan H2S. Ukuran udang juvenil dengan berat rata-rata 0,47 gram, kisaran panjang total 4-5 cm. Setelah diketahui LC50-96 jam (Astirin, 2005a) kemudian ditentukan variasi konsentrasi pemeliharaan. Sulfida sedimen dihasilkan melalui stimulasi periodik dengan injeksi larutan stok H 2S yang dibuat dengan melarutkan Na2S.9H2O ke dalam deionized water (metode Yusoff et al., 1998 yang dimodifikasi). Fisio-morfologi udang windu yang meliputi warna tubuh, warna karapas, warna eksoskeleton, mobilitas diamati secara visual.Struktur mikroskopis udang (dibuat dengan metode parafin), diamati struktur lamela insang dan hepatopankreas. 3. HASIL dan PEMBAHASAN 3.1. Keragaan fisio-morfologi udang windu 3.1.1 Mobilitas vertikal harian Udang windu yang hidup pada bak penelitian pada waktu siang hari sebagian (sekitar 20% dari jumlah yang ada) tampak menunjukkan gerakan aktif. Pada saat udang menjelang kematiannya aktifitas pergerakannya semakin meningkat. Gerakan dilakukan semakin menuju permukaan air dengan gerakan maju, kemudian di sekitar permukaan air gerakan adalah melenting ke belakang, lalu kembali melenting sebelum akhirnya mati. Pada udang yang tetap bertahan hidup gerakan tidak terlalu aktif pada siang hari, bahkan masih ada udang yang menguburkan diri (burrowing) pada sedimen yang mengandung senyawa H2S. Selama kurun waktu penelitian dengan pengamatan 5 kali sehari tidak nampak perbedaan ciri morfologi (warna tubuh, warna karapas/ warna eksoskeleton) antara udang windu yang tahan terhadap H2S dengan yang kemudian mati sebelum penelitian diakhiri. 3.1.2. Berat relatif Rata-rata berat awal udang windu adalah 0,46 gram. Grafik berat udang yang hidup dalam bak yang diukur dari awal hingga saat akhir penelitian dengan selang waktu 5 hari. Tabel 1. Rata-rata berat udang windu Perlakuan Hari ke 5 Po: Kontrol P1: Konstr. H2S air 0,07 mg/L P2: Konstr. H2S air 0,09 mg/L. P3: Konstr. H2S air 0,11 mg/L 0,61a ± 0,04 0,64 a ±0,03 0,61 a ±0,03 0,59 a ±0,03 Rata-rata berat (gr)+ SD Hari ke 10 Hari ke 15 Hari ke 20 0,69 a ±0,03 0,69 a ±0,03 0,69 a ±0,03 0,69 a ±0,03 1,01 a ±0,09 0,94 a ±0,04 0,93 a ±0,02 0,93 a ±0,02 0,79 a ±0,01 0,77 a ±0,05 0,79 a ±0,04 0,77 a ±0,04 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 155 Seminar Nasional Biologi 2013 ME Pada kelompok kontrol mengalami kenaikan berat badan relatif lebih cepat dibandingkan dengan kelompok yang hidup pada media air yang mengandung senyawa H 2S, kecuali untuk 5 hari pertama. Berat awal seluruh kelompok udang windu 0,46 gram meningkat rata-rata menjadi 1,01 gram pada kelompok kontrol, sedangkan kelompok tahan terhadap senyawa H2S rata-rata meningkat menjadi 0,93 gram. Pada hari ke-15 kenaikan berat antara kelompok kontrol dibandingkan dengan kelompok udang yang tahan terhadap senyawa H 2S tidakberbeda nyata (P<0,05). Berdasarkan kondisi ini dapat dinyatakan meskipun ada perlambatan laju pertumbuhannya tetapi kelompok udang windu yang hidup pada media air yang mengandung senyawa H2S tetap mengalami proses pertumbuhan. Rata-rata berat awal kelompok mati oleh adanya senyawa H 2S adalah 0,46 gram. Berat rata-rata seluruh kelompok yang mati oleh adanya senyawa H 2S hingga akhir penelitian adalah 0,47 gram sehingga dapat dikatakan tingkat pertumbuhan sangat rendah. Menurut pendapat Mayo (1985), perbedaan nyata antara toksisitas hidrogen sulfida dengan rendahnya DO adalah pada lamanya waktu yang diperlukan untuk timbul gejala. 3.1.3. Panjang total Rata-rata panjang total awal udang windu adalah 40,27 mm. Kelompok kontrol mengalami ratarata pertambahan panjang total 13,14 mm. Kelompok yang hidup pada konsentrasi H 2S 0,07 mg/L, 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L rata-rata pertambahan panjang total berturut-turut adalah 10,24 mm, 9,88 mm dan 8,18 mm. Rata-rata panjang total udang windu tercantum pada Tabel 2. Pertambahan panjang total tertinggi dicapai pada kelompok kontrol sedangkan kelompok yang hidup pada air yang mengandung H2S tetap mengalami pertambahan panjang.. Tabel 2. Rata-rata panjang total udang windu Perlakuan Rata-rata panjang total (mm) + SD Hari ke 10 Hari ke 15 Hari ke 5 42,19a ±0,53 42,48 a ±1,09 41,60 a ±0,45 42,17 a ±0,50 Po: Kontrol P1: Konstr. H2S air 0,07 mg/L P2: Konstr. H2S air 0,09 mg/L. P3: Konstr. H2S air 0,11 mg/L 45,17 a ±0,61 44,93 a ±0,84 45,49 a ±0,66 44,25 a ±1,05 47,83 a ±2,14 46,73 a ±1,52 46,27 a ±0,59 45,67 a ±1,75 Hari ke 20 53,66 a ±0,8 50,51 ab±0,98 50,15 ab ±0,76 48,77 b ±2,58 3.1.4. Panjang karapas Rata-rata panjang karapas awal semua kelompok adalah 8,60 mm dengan panjang karapas tertinggi 11,1 mm dan terendah 7 mm. Hingga akhir masa penelitian kelompok kontrol mengalami rata-rata pertambahan panjang karapas 7,71 mm. Kelompok yang hidup pada konsentrasi H 2S 0,07 mg/L, 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L rata-rata pertambahan panjang karapas berturut-turut adalah 7,62 mm, 7,51 mm dan 7,07 mm. Rata-rata pertambahan panjang karapas udang windu tercantum pada Tabel 3. Secara keseluruhan tampak bahwa pertambahan panjang karapas baik kelompok kontrol maupun yang hidup pada air yang mengandung H2S hampir sama yaitu sekitar 7 mm. Tabel 3. Rata-rata panjang karapas udang windu Perlakuan Hari ke 5 Po: Kontrol P1: Konstr. H2S air 0,07 mg/L P2: Konstr. H2S air 0,09 mg/L. P3: Konstr. H2S air 0,11 mg/L a 9,87 + 0,55 9,04ab+ 0,35 8,83ab+ 0,04 8,95 b+ 0,37 Rata-rata panjang karapas (mm) + SD Hari ke 10 Hari ke 15 a 13,18 + 0,22 12,54 ab+ 0,59 11,11ab+ 0,60 11,76ab + 0,40 a 15,77 + 0,21 14,93 a + 0,44 14,43 a+ 0,19 14,57 b+ 0,26 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 156 Hari ke 20 16,31 a + 0,71 16,22 a+ 0,72 16,11 a + 0,95 15,67 a + 0,14 Seminar Nasional Biologi 2013 3.2. Hubungan senyawa H2S dengan struktur histologi udang windu (P. monodon, Fab) dalam lingkungan pemeliharaan terkontrol 3.2.1. Struktur histologi insang Menurut Darmono (1991) secara histologi, struktur insang udang penaeus adalah dendrobranchiate yang terdiri atas sebuah axis dengan cabang-cabang lamela sekunder, kemudian lamela bercabang lagi menjadi filamen-filamen yang bercabang dua dekat ujungnya. Struktur histologi insang kelompok udang windu kontrol ditunjukkan pada Gambar 1. Bagian percabangan filamen (bagian distal) inilah yang penting dalam pernafasan dan bagian ini terdiri dari kutikula yang tipis dibatasi oleh sel epithelium (hypodermis) yang terutama terdapat di bagian medial. Gambar 1.a dan Gambar 1.b ditunjukkan adanya sel epithelium beberapa lapis, pembuluh darah pada stroma lamela insang. Struktur histologi secara keseluruhan menunjukkan struktur normal. Sediaan Gambar 1.c dan Gambar 1.d disayat melewati pangkal kaki (pereipoda), dapat diamati adanya beberapa sel nephrocyt di sekitar pangkal kaki. Menurut Darmono (1991), sel nephrocyt mampu mengambil dan mengakumulasi partikel toksik. Nephrocyt terletak pada ruang hemocoel pada aksis insang atau pangkal kaki. Pada dasarnya udang windu memiliki mekanisme untuk mengakumulasi senyawa toksik dalam batas tertentu yang masih dapat ditoleransi oleh udang. Struktur histologi insang kelompok udang windu mati oleh konsentrasi senyawa H 2S 0,07 mg/L, 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L dalam media hidupnya ditunjukkan pada gambar 2.a dan Gambar 2.b. menunjukkan sebagian sel penyusun filamen insang mengalami oedem sedangkan bagian lain masih menunjukkan struktur normal. Sediaan yang tampak pada Gambar 2.c menunjukkan terdapat filamen insang normal di sisi kiri sedangkan sebagian besar di sisi kanan telah mengalami kerusakan struktur sel hingga tampak filamen menjadi pipih, jumlah sel amat sedikit/saling menggumpal satu sama lain (Gambar 2.d). Kerusakan insang yang demikian akan mengakibatkan mekanisme pertukaran oksigen (O2) dan sisa metabolit menjadi tidak sempurna. Secara keseluruhan kerusakan yang terjadi pada jaringan insang tidak merata, sebagian masih dapat dijumpai struktur filamen insang normal tetapi di tempat lain didapatkan filamen dan lamela insang yang mengalami kerusakan. Kematian udang kemungkinan disebabkan sel nephrocyt tidak mampu untuk mengakumulasi senyawa H2S yang diberikan dalam konsentrasi LC 50-96 jam secara terus menerus, sehingga mengakibatkan kerusakan beberapa organ dan jaringan atau ke-tidakmampuan secara metabolik melakukan detoksikasi senyawa ini. 4 7 2 3 1 6 4 5 8 (a) 0,02 mm 3 0,02 mm (b) 1 9 9 6 1 1 8 (c) 10 2 6 4 5 8 5 2 0,02 mm (d) 0,02 mm Gambar 1. Struktur histologi insang kelompok udang windu kontrol. (1) pembuluh darah afferen primer, (2) pembuluh darah efferen primer, (3) Lamela insang (4) filamen insang (5) inti sel epithelium (6) kutikula (7) karapas (8) nephrocyt Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 157 Seminar Nasional Biologi 2013 (sel berwarna merah) (9) otot tubuh (10) pangkal kaki (a-b) filamen insang (c-d) Pangkal kaki (periopoda) dengan sel nephrocyt Kelebihan senyawa H2S yang tidak tertampung pada sel nephrocyt akan menembus pertama kali organ osmoregulasi yaitu insang. Di beberapa tempat tampak gambaran filamen yang mengalami oedema, sehingga mengakibatkan kutikula menjadi longgar terlepas dari kedudukan yang semestinya sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2 (e-h). Secara keseluruhan sediaan insang menunjukkan bahwa sel penyusun lamela maupun filamen insang menjadi tersusun tidak teratur. Kematian individu kelompok ini tampaknya diakibatkan oleh kerusakan struktural yang semakin meluas dari jaringan insang sehingga mekanisme pengikatan oksigen berkurang dan mempermudah masuknya gas H 2S ke dalam sirkulasi darah menuju organ penting lainnya. Struktur histologi insang kelompok udang windu tahan terhadap senyawa H 2S dengan konsentrasi 0,07 mg/L; 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L ditunjukkan pada Gambar 3. yang berisi haemocyanin pada stroma lamela insang 4 7 2 3 1 6 4 5 8 (a) 0,02 mm 3 0,02 mm (b) 1 9 9 6 1 1 8 (c) 10 2 6 4 5 8 5 2 0,02 mm (d) 0,02 mm Gambar 1. Struktur histologi insang kelompok udang windu kontrol. (1) pembuluh darah afferen primer, (2) pembuluh darah efferen primer, (3) Lamela insang (4) filamen insang (5) inti sel epithelium (6) kutikula (7) karapas (8) nephrocyt (sel berwarna merah) (9) otot tubuh (10) pangkal kaki (a-b) filamen insang (c-d) Pangkal kaki (periopoda) dengan sel nephrocyt. Pewarnaan Hematoxylin Eosin Kelebihan senyawa H2S yang tidak tertampung pada sel nephrocyt akan menembus pertama kali organ osmoregulasi yaitu insang. Di beberapa tempat tampak gambaran filamen yang mengalami oedema, sehingga mengakibatkan kutikula menjadi longgar terlepas dari kedudukan yang semestinya sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2 (e-h). Secara keseluruhan sediaan insang menunjukkan bahwa sel penyusun lamela maupun filamen insang menjadi tersusun tidak teratur. Kematian individu kelompok ini tampaknya diakibatkan oleh kerusakan struktural yang semakin meluas dari jaringan insang sehingga mekanisme pengikatan oksigen berkurang dan mempermudah masuknya gas H 2S ke dalam sirkulasi darah menuju organ penting lainnya. Struktur histologi insang kelompok udang windu tahan terhadap senyawa H 2S dengan konsentrasi 0,07 mg/L; 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L ditunjukkan pada Gambar 3. yang berisi haemocyanin pada stroma lamela insang. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 158 Seminar Nasional Biologi 2013 3 8 8 (a) 0,02 mm (b) 0,02 mm 6 2 2 5 6 1 1 4 3 0,02 mm (d) 0,02 mm (c) 8 5 3 4 7 2 6 1 2 (e) (f ) 0,02 mm 0,02 mm 2 4 5 6 3 3 9 (g) (h) 0,02 mm 0,02 mm Gambar 2. Struktur histologi insang kelompok mati oleh senyawa H2S konsentrasi 0,07 mg/L; 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L dalam media hidupnya. (1) pembuluh darah efferen/afferen sekunder, (2) lamela insang (3) filamen insang yang normal (4) filamen insang yang memipih (5) inti sel epithelium normal (6) inti sel nekrotik/piknotik (7) kutikula tipis mengelupas (8) sel penyusun filamen yang mengalami oedema (9) sel penyusun filamen oedem (a-f) tingkat kerusakan sel belum meluas (g-h) Kerusakan sel sudah sangat meluas. Pewarnaan Hematoxylin Eosin Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 159 Seminar Nasional Biologi 2013 1 4 2 3 1 1 6 4 2 5 0,02 mm (a) 7 0,02 mm (b) 1 2 4 4 5 6 2 5 (d) (d) 0,02 mm 3 0,02 mm 7 4 2 6 5 1 1 7 2 4 4 0,02 0,02 mm mm Gambar 3. Struktur histologi insang kelompok udang windu tahan terhadap senyawa H 2S dengan konsentrasi 0,07 mg/L; 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L. (1) pembuluh darah efferen/afferen primer, (2) pembuluh darah efferen/ afferen sekunder (3) pembuluh darah efferen/afferen tersier (4) lamela insang (5) filamen insang, (6) inti sel epithelium (7) kutikula. Pewarnaan Hematoxylin Eosin (f) (e) 3.2.2. Struktur histologi hepatopankreas yang hidup pada media air yang mengandung senyawa H2S Hepatopankreas adalah organ yang paling penting pada udang, yang memproduksi enzimenzim pencernaan, menyimpan sari makanan dan membuang sisanya. Menurut Darmono (1991), hepatopankreas terdiri atas tubuli yang tertutup, memproduksi enzim-enzim yang dialirkan melalui duktus hepatopankreatikus. Sel-sel epithel hepatopankreas berbentuk kolumner, dan bentuknya berubah-ubah pada waktu makan. Menurut Al-Mohana and Nott (1986) sel epithel hepatopankreas terdiri atas sel E (embryonic), sel F (fibriller), sel B (blister like), sel R (resorbsi) dan sel M (midget). Sel F berfungsi dalam sintesis dan sekresi enzim-enzim digesti, sedangkan sel B berfungsi dalam mencerna makanan (Al-Mohana et al., 1985; Al-Mohana and Nott, 1986). Tidak dijelaskan fungsi masing-masing jenis sel. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 160 Seminar Nasional Biologi 2013 Struktur histologi hepatopankreas udang windu kelompok kontrol dapat ditunjukkan pada Gambar 4 2 2 1 3 3 4 1 0,02 mm 0,02 mm (b) (a) Gambar 4. Struktur histologi hepatopankreas udang windu kelompok kontrol. (1) tubulus dengan bentuk sel kolumner-poligonal (2) jaringan pengikat ekstratubularis (3) inti sel (4) sel dengan kumulasi granula glikogen. Pewarnaan Hematoxylin Eosin Tubulus hepatopankreas udang windu kelompok kontrol sebagaimana terlihat pada Gambar 5. disusun oleh sel tubulus yang padat, tanpa inti sel piknotik maupun nekrotik. Tampak beberapa ruang kosong (granula) diantara sel penyusun tubulus adalah sel yang berisi timbunan glikogen sebagai produk hasil pencernaan hepatopankreas. Struktur histologi hepatopankreas udang windu kelompok mati oleh senyawa H2S konsentrasi 0,07 mg/L, 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L dalam media hidupnya ditunjukkan pada Gambar 5.17. Adanya senyawa H 2S akan mengakibatkan terjadinya proses degenerasi hidropik yang pada akhirnya dapat membentuk vakuola di dalam sel-sel penyusun tubulus hepatopankreas. Semakin banyak sel yang mengalami degenerasi hidropik maka fungsi hepatopankreas untuk menghasilkan enzim-enzim akan berkurang. Jaringan pengikat intertubularis menebal yang mengakibatkan jarak antar tubulus menjadi saling berjauhan. Inti sel sebagian besar normal, namun beberapa tempat sudah dijumpai adanya inti piknotik. Struktur histologi hepatopankreas kelompok udang windu mati oleh senyawa H 2S konsentrasi 0,09 mg/L dalam media hidupnya menunjukkan proses degenerasi hidropik yang makin meluas. Inti sel pada beberapa tempat normal tetapi inti piknotik juga nampak di dalam sel penyusun tubulus hepatopankreas. 4 4 3 2 6 1 2 1 3 (a) 0,02 mm (b) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 161 0,02 mm Seminar Nasional Biologi 2013 4 1 5 3 3 2 5 2 1 (c) (d) 0,02 mm 0,02 mm 1 3 4 4 2 3 1 2 (e) 0,02 mm (f) 0,02 mm Gambar 5.. Struktur histologi hepatopankreas kelompok udang windu mati oleh senyawa H 2S konsentrasi 0,07 mg/L, 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L dalam media hidupnya. (1) tubulus dengan bentuk sel kolumner-poligonal (2) jaringan pengikat ekstratubularis (3) inti sel normal (4) inti sel piknotik (5) vakuola (a-b) udang windu mati pada konsentrasi 0,07 mg/L, (c-d) udang windu mati pada konsentrasi 0,09 mg/L (e-f) udang windu mati pada konsentrasi 0,11 mg/L. Pewarnaan Hematoxylin Eosin Struktur histologi hepatopankreas kelompok udang windu mati oleh senyawa H 2S konsentrasi 0,11 mg/L dalam media hidupnya menunjukkan sel-sel penyusun tubulus hepatopankreas sangat banyak mengalami kerusakan degeneratif. Adanya senyawa H2S berhubungan dengan metabolisme yang berkaitan dengan ikatan S dari komponen gugus yang terlibat dalam proses metabolisme. Substrat pertama-tama bereaksi dengan gugus –SH pada residu sistein utama pada sisi aktif enzim. Reaksi ini adalah reaksi glikolisis penyimpan energi kedua yang membentuk ATP. Residu sistein menyimpan kemungkinan untuk adanya pengikatan dengan senyawa H 2S. Individu udang windu tahan terhadap senyawa H 2S tampaknya memiliki suatu sistem metabolik khusus yang spesifik dimana adanya senyawa toksik dapat disekresi atau dimetabolisir hingga toksisitas berkurang/hilang. Pada dasarnya organisme memiliki mekanisme detoksikasi dalam batas tertentu oleh adanya senyawa toksik. Pada individu udang windu kelompok yang mati oleh senyawa H2S telah terjadi penurunan fungsi enzim secara kuantitatif karena terjadi kerusakan struktural. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 162 Seminar Nasional Biologi 2013 1 2 1 3 2 3 (b) 0,02 mm (a) 0,02 mm 3 1 3 2 2 1 (c) (d) 0,02 mm 0,02 mm 3 2 2 1 (e) 1 (f) 0,02 mm 0,02 mm Gambar 6. Struktur histologi hepatopankreas kelompok udang windu tahan terhadap senyawa H 2S dengan konsentrasi 0,07 mg/L; 0,09 mg/L dan 0,11 mg/L. (1) Tubulus dengan bentuk sel kolumner-poligonal (2) jaringan pengikat ekstratubularis (3) inti sel (a-b) udang windu tahan H2S pada konsentrasi 0,07 mg/L, (c-d) udang windu tahan H2S pada konsentrasi 0,09 mg/L (e-f) udang windu tahan H2S pada konsentrasi 0,11 mg/L. Pewarnaan Hematoxylin Eosin Gambar 6 menunjukkan bahwa tubulus hepatopankreas udang windu tahan terhadap senyawa H2S tersusun cukup padat, dipisahkan satu sama lain oleh jaringan pengikat longgar tipis. Tidak nampak adanya inti piknotik maupun vakuola sel yang menunjukkan adanya degenerasi hidropik. Inti sel tubulus hepatopankras tampak normal. Secara struktural keseluruhan tidak terjgadi kerusakan seluler yang berarti pada sel-sel hepatopankreas individu udangwindu yang tahan terhadap senyawa H2S. Melihat struktur histologis yang tidak menunjukkan timbulnya kerusakan yang berarti, sehingga dipastikan fungsi enzim juga berlangsung secara normal SIMPULAN Udang windu tahan H2S dengan keragaman genetik tinggi memiliki keragaan fisiologi dan histologi yang tetap normal dan tidak menunjukkan adanya gangguan. Keragaan histologi udang mati oleh H2S menunjukkan adanya degenerasi hidropik, inti piknotik, karioreksis. Lamela insang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 163 Seminar Nasional Biologi 2013 mengkerut, memipih, dinding sel selubung filamen/lamela insang pecah, susunan menjadi tidak teratur dan kutikula mengelupas. Sel tubulus hepatopankreas banyak terdapat vakuola dan sel hipertropi. Keragaan fisiologi udang tahan ditunjukkan dengan laju pertumbuhan tetap berlangsung, sedangkan kelompok udang mati pertumbuhan menjadi sangat lambat. Mobilitas harian pada udang mati sangat tinggi pada siang hari terutama menjelang kematian. DAFTAR PUSTAKA [1]. Adhikari, S. 2003. Fertilization, soil and water quality management in small-scale ponds Part II – Soil and water quality management, J. Aquaculture Asia, January-March 2003 Vol. VIII No. 1. [2]. Al-Mohana S.J., J.A.Nott dan D.J.W Lane. 1985. Mitotic E and Secretory F Cells in the Hepatopancreas of Shrimp, Penaeus semisulcatus (Crustacea-Decapoda). J. Mar. Biol Ass. U.K 901-910 [3]. Al-Mohana S.J., J.A.Nott dan D.J.W Lane. 1985. M-Midgut Cells in the Hepatopancreas of the Shrimp. Penaeus semisulcatus, de Haan 1844 (Decapoda, Natantia), J. Crustaceana 48: 260-268. [4]. Al-Mohana S.J.dan J.A.Nott. 1986. B Cells and Digestion in the Hepatopancreas of Penaeus semisulcatus (Crustacea Decapoda), J. Mar. Biol. Ass. UK66: 403-414. [5]. Anonim, 2000. Aggregate Emission Data Estimation Technique Manual For The Aquaculture In Tropical Australia, www.fao.org/docrep/t8582e/ t8582e03.htm [6]. Astirin, OP., 2005a, Toksisitas Hidrogen Sulfida (H2S) Pada Udang Windu (Penaeus monodon, Fab) Asal Aceh dan Jawa Timur, J. Aquacultura Indonesiana No (6): 1-7. [7]. Chanratchakool P. 2003. Problems in Shrimp Culture during the Wet Season, J. Aquaculture Asia, April-June 2003, Vol VIII, No 2: 38-39. [8]. Darmono, 1991, Budidaya Udang Penaeus, Penerbit Kanisius, Yogyakarta. [9]. Deviana I, 2004. Laporan Tahunan 2003-Divisi Technical Service, PT CP Prima, Jawa Timur [10]. FAO FishStat Plus. 2001. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Fisheries Department Statistical Database and Software. Version 2.30.http://www.fao.org [11]. Haryanti, Ismi S, Khalik A dan Takano, M, 1993. Penggunaan Beberapa Jenis Saringan Air Dan Sinar Ultraviolet Untuk Pemeliharaan Udang Windu,J Penelitian Budidaya Pantai, Vol 9, No 2: 59-68 [12]. Haryanti, Moria S.B, Mahardika K., dan Permana IG Ng, 2003. Standart Mutu benih Udang Penaeus monodon dan Lithopenaeus vannamei melalui analisis morfologi dan rasio RNA/DNA,Laporan Teknis Proyek Riset Perikanan Budidaya Laut, Gondol Bali. [13]. Lehninger, A.L. 1982. Principles of Biochemistry, Worth Publishers, New York [14]. Leophairatana A. 2003. The Controversies of Thailand’s Large Shrimp Exports, February 28, 2003 p 4-14. [15]. Mmochi A. J. and A. W. Mwandya. 2003. WATER QUALITY AT MAKOBA IMPS 15: WIOMSA Water Quality in the Integrated Mariculture Pond Systems (IMPS) at Makoba Bay, Zanzibar, Tanzania, Western Indian Ocean J. Mar. Sci. Vol. 2, No. 1, pp. 15-23, 2003 [16]. Moria SB, Haryanti S, Permana I.G.Ng, dan Bejo S. 2003 a. Variasi Genetik Pada Ikan Napoleon Ceilinus undulatus Dengan Metode Restriction Fragment Length Polimorphism (RFLP) mt-DNA, Laporan Teknis Proyek Riset Perikanan Budidaya Laut, Gondol Bali. [17]. Yusoff FM, A.T Law, H.Y. Teo and M.T Hoque. 1998. Effect of Hydrogen Sulfide on Early Developmental Stages of Javanese Carp (Puntius gonionotus (Bleeker),Asian Fisheries Science 11 (1998): 231-238 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 164 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengaruh Penambahan Biji Rambutan (Nephelium lappaceum L) Sebagai Ransum Terhadap Bobot Hati Dan Jantung Ayam Broiler Reni Rakhmawati dan Mei Sulistyoningsih Program Studi Pendidikan Biologi Fakultas Pendidikan Matematika dan IPA IKIP PGRI Semarang Email: [email protected]; [email protected] ABSTRACT Broiler chicken is types of the broiler that is still a top priority to meet the needs of the human animal protein. Given the pre-eminent characters that do not require a extensive place in the maintenance, highly nutritious, fast growth and efficient to convert food into meat so quickly reach the age of heavy selling with high body weight, but it has a high tendency fatty nature also, because it was followed the genes forming fat. The percentage of carcass to live weight usually increases with the increase in live weight, but the percentage of non-carcass decreased. The objective of this study was to determine the effect of rambutan seed (Nephelium lappaceum L) as rations toward liver and heart weights in broiler starter period. The material used is 102 tails Day old chick (DOC) trademark "CP 707", Gumboro vaccine, B1 strain of ND, ND Lasota, and vitachick. The equipment used was a chickenrun as many as 16 plots. Each place was equipped with a feed, water points and 40 watt incandescent bulbs each. The experimental design used in this study was a completely randomized design (CRD) with four treatments and four replications. The treatment applied: P1: chicken feed concentrate 100% (control); P2: chicken feed concentrate 97.5% + 2.5% rambutan seed flour; P3: chicken feed concentrate 95% + 5% rambutan seed flour; P4: chicken feed concentrate 92.5% + 7.5% rambutan seed flour. Data obtained was analyzed by Analysis of Variance (ANOVA), followed by Duncan's Multiple Range Test (UJGD). Results of Analysis of Variance liver weights of broilers showed Calculate F (0.839) <F Table 5% (3.49) and heart weight of broilers showed Calculate F (2,629) <F Table 5% (3.49) can be explained that the seeds rambutan did not affects the liver and heart weights of broiler chickens.The conclusion is that the rambutan seed concentration of 2.5%, 5%, and 7.5% gave no significant effect on the liver and heart weights in broiler starter period. Key words: rambutan seed, liver, heart, broiler ABSTRAK Ayam broiler merupakan jenis ayam ras pedaging yang masih menjadi prioritas utama untuk memenuhi kebutuhan protein hewani manusia. Mengingat sifat-sifat unggulnya yaitu tidak memerlukan tempat luas dalam pemeliharaan, bergizi tinggi, pertumbuhan cepat dan efisien mengkonversikan makanan menjadi daging sehingga cepat mencapai usia berat jual dengan bobot badan yang tinggi. Persentase karkas terhadap berat hidup biasanya meningkat sesuai dengan peningkatan berat hidup, tetapi persentase non karkas menurun. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan biji rambutan (Nephelium lappaceum L) sebagai ransum terhadap bobot hati dan jantung pada ayam broiler periode starter. Materi yang digunakan adalah 102 ekor Day old chick (DOC) merk dagang ―CP 707‖, vaksin gumboro, ND strain B1, ND lasota, dan vitachick. Peralatan yang digunakan adalah kandang litter sebanyak 16 petak. Setiap petak kandang dilengkapi dengan tempat pakan, tempat air serta lampu pijar 80-40 watt sebanyak 4 buah. Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan empat perlakuan dan 4 ulangan. Perlakuan yang diterapkan: P1 : pakan ayam kosentrat 100% (kontrol); P2: pakan ayam kosentrat 97,5% + tepung biji rambutan 2,5% ; P3: pakan ayam kosentrat 95% + tepung biji rambutan 5%; P4 : pakan ayam kosentrat 92,5% + tepung biji rambutan 7,5%. Data yang diperoleh dianalisis dengan Analisis of Variance (ANAVA), dilanjutkan dengan Uji Jarak Ganda Duncan (UJGD). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 165 Seminar Nasional Biologi 2013 Hasil Analisis Varians bobot hati ayam broiler menunjukkan F Hitung (0,839) <F Tabel 5 % (3,49) dan bobot jantung ayam broiler menunjukkan F Hitung (2,629) <F Tabel 5 % (3,49) dapat dijelaskan bahwa biji rambutam tidak mempengaruhi bobot hati dan jantung ayam broiler.Kesimpulan ialah biji rambutan memberikan tidak pengaruh terhadap bobot hati dan jantung pada ayam broiler periode starter. Kata kunci: biji rambutan, hati, jantung, broiler 1. PENDAHULUAN Tingginya tingkat konsumsi masyarakat terhadap buah rambutan terutama pada musim rambutan, menyumbang begitu banyak sampah organik seperti kulit dan biji buah rambutan. Salah satu pemanfaatan sampah organik sebagai eksplorasi adalah dengan menggunakan biji buah rambutan sebagai alternatif pakan sebagai bahan penyusun ransum mengingat harganya yang relatif murah. Biji rambutan mengandung zat-zat yang diperlukan ayam broiler seperti berikut: protein, lemak, dan karbohidrat. Ransum merupakan kumpulan bahan makanan yang layak dimakan oleh ayam dan telah disusun mengikuti aturan tertentu.Aturan itu meliputi nilai kebutuhan gizi bagi ayam dan nilai kandungan gizi dari bahan makanan yang digunakan. Hewan memerlukan nutrisi untuk memenuhi proses fisiologis dalam kehidupannya. Pemenuhan nutrisi yang tepat baik secara kualitatif dan kuantitatif diperlukan untuk meningkatkan hasil metabolisme yang dapat menunjang perkembangan dan pertumbuhan hewan (Rusli, 2010). Ayam broiler merupakan salah satu jenis unggas yang mampu tumbuh dengan cepat dan dapat memanfaatkan pakan lebih efisien dibandingkan dengan unggas lainnya, pada jangka waktu yang relatif singkat yaitu umur empat sampai enam minggu (Irwan, 2004). Berdasarkan latar belakang tersebut, penelitian ini mengkaji pengaruh penambahan biji rambutan (Nephelium lappaceum) ransum terhadap bobot hati dan jantung ayam broiler. 2. MATERI DAN METODE Penelitian dilaksanakan bulan Mei – Juni 2013 dengan menggunakan ayam broiler DOC berjumlah 102 ekor dengan berat awal 28,01 ± 1,57g. Penelitian ini terdiri dari 4 perlakuan dan tiap perlakuan terdapat 4 kali ulangan. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Perlakuan yang diterapkan yaitu P1 : pakan ayam kosentrat 100% (kontrol); P2: pakan ayam kosentrat 97,5% + tepung biji rambutan 2,5% ; P3: pakan ayam kosentrat 95% + tepung biji rambutan 5%; P4 : pakan ayam kosentrat 92,5% + tepung biji rambutan 7,5%. Data yang diperoleh dianalisis dengan Analisis of Variance (ANAVA), dilanjutkan dengan Uji Jarak Ganda Duncan (UJGD). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Produk yang digunakan adalah biji rambutan yang telah dikupas kulitnya, disangrai bijinya, dan dijadikan tepung, dengan kandungan nutrisi seperti yang tercantum pada Tabel 1. Hasil penelitian menunjukkan tidak ada pengaruh pemberian suplemen biji rambutan terhadap bobot jantung dan bobot hati ayam broiler (P>0,05). Tabel 1. Komposisi Zat Nutrisi Biji Rambutan No Macam Analisis Kadar 100% BK 1 Kadar air 11,6682 2 Kadar abu 1,6619 3 Kadar lemak kasar 26,9975 4 Kadar serat kasar 31,2347 5 Kadar protein kasar 9,8242 6 Kadar Ca 0,23 7 Kadar P 0,19 Sumber: Hasil analisis laboratorium ilmu makanan ternak dan laboratorium ilmu nutrisi dan pakan, UNDIP Semarang. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 166 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 2. Rataan Bobot Hati dan Jantung Broiler Akibat Suplementasi Biji Rambutan Perlakuan P1 (biji rambutan 0%) P2 (biji rambutan 2,5%) P3(biji rambutan 5%) P4(biji rambutan 7,5%) Rataan Bobot Hati % 2,5 2,7 2,9 2,4 g 34,281 25,992 31,252 26,987 Rataan Bobot Jantung g 7,370 4,912 6,017 5,821 % 0,54 0,77 0,56 0,53 Hasil penelitian menunjukkan tidak ada pengaruh suplementasi biji rambutan terhadap bobot hati ayam broiler (P>0,05). Rataan bobot hati ayam broiler berturut-turut yaitu perlakuan P1=2,5%, P2=2,7%, P3 = 2,9% dan P4 = 2,4%. Hal ini sesuai dengan pendapat Tanudimadja (1980) bahwa bobot hati ayam broiler berkisar 1,7 – 2,3% dari berat badan. Hati ayam akan membesar jika mendapat cekaman makanan. Cekaman makanan pada hati terutama terjadi jika serat kasar ransum terlalu tinggi sesuai dengan pendapat Akiba dan Matsutomo (1978). Kandungan serat kasar pada ransum lebih dari 8% akan memperlihatkan pembesaran hati. Persentase pemberian biji rambutan dalam ransum yang diberikan tidak berpengaruh terhadap persentase bobot hati ayam broiler. Hal ini didukung dengan tidak adanya kelainan fisik yang ditandai dengan tidak adanya perubahan konsistensi serta organ hati berwarna coklat kemerahan. Menurut McLelland (1990), hati yang normal berwarna coklat kemerahan atau coklat terang dan apabila terjadi keracunan warna hati akan berubah menjadi kuning. Kelainan-kelainan hati secara fisik biasanya ditandai dengan adanya perubahan warna hati, pembengkakan dan pengecilan pada salah satu lobi atau tidak adanya kantung empedu. Gejala-gejala klinis pada jaringan hati tidak selalu teramati karena kemampuan regenerasi jaringan hati sangat tinggi (Subronto, 1985). Bobot jantung broiler pada penelitian ini menunjukkan, tidak ada pengaruh nyata akibat pemberian suplemen biji rambutan. Rataan bobot jantung ayam broiler berturut-turut yaitu perlakuan P1=0,54%, P2=0,77%, P3 = 0,56% dan P4 = 0,53% hal ini sesuai dengan pendapat Sturkie (1976) bahwa presentase berat jantung lebih kurang 0,4% dari berat badan. Bobot relatif jantung terhadap bobot potong dipengaruhi oleh genotif, pola pemberian pakan, dan akan menurun seiring dengan bertambahnya umur, oleh karena itu persentase penambahan tidak memberikan pengaruh nyata terhadap penambahan bobot jantung ayam broiler (Amponsem et a.l (1991) dikutip dari Kusmayadi (2004)). Persentase bobot jantung pada penelitian ini berada dalam kisaran normal dan tidak terlihat adanya kelainan-kelainan fisik pada jantung. Hal tersebut memberikan indikasi bahwa pemberian biji rambutan dalam ransum sampai taraf 7,5 % tidak mengandung racun dan zat antinutrisi sehingga tidak menyebabkan kontraksi yang berlebihan pada otot jantung. Frandson (1992) menyatakan bahwa jantung sangat rentan terhadap racun dan zat antinutrisi, pembesaran jantung dapat terjadi karena adanya akumulasi racun pada otot jantung. Parkhurst (1989), menyatakan bahwa rendahnya konsumsi pakan dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya bangsa, palatabilitas pakan, temperatur dan tatalaksana. Kenyataan ini menunjukkan bahwa pertumbuhan ternak ayam pada penelitian ini sangat berpengaruh oleh faktor genetik dan faktor lingkungan serta faktor interaksi antara genetik dan lingkungan. Rasyaf (2010), menyatakan bahwa ayam broiler akan tumbuh optimal pada temperatur lingkungan 19-20°C. Dampak dari cekaman panas akan menurunkan efisiensi terhadap proses pencernaan, absorpsi dan transport nutrient (Miles, 2001). Suhu lingkungan tinggi dapat memberikan dampak negatif terhadap kondisi fisiologis dan produktivitas ayam. Dalam kisaran suhu lingkungan optimum, ayam dapat menggunakan pakan lebih efisien, karena ayam tidak mengeluarkan energi untuk mengatasi suhu lingkungan yang tidak normal.Suhu lingkungan tinggi merupakan salah satu faktor penghambat produksi ayam, karena secara langsung hal ini mengakibatkan turunnya konsumsi pakan sehingga terjadi defisiensi zat-zat makanan (Daghir, 1995). Beberapa peneliti melaporkan bahwa suhu lingkungan mempengaruhi konsumsi pakan. Krogh (2000) menyatakan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi konsumsi pakan adalah suhu Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 167 Seminar Nasional Biologi 2013 40 30 20 10 0 34,281 P1(0%) Rataan Perlakuan Bobot Jantung (gr) Rataan Perlakuan Bobot Hati (gr) lingkungan. Suhu ruangan dibawah thermoneutral menyebabkan konsumsi pakan ayam meningkat, sedangkan suhu ruangan diatas kisaran tersebut menyebabkan penurunan konsumsi pakan. Suhu lingkungan yang tinggi menyebabkan naiknya suhu tubuh ayam. Peningkatan fungsi organ tubuh dan alat pernafasan merupakan gambaran dari aktivitas metabolisme basal pada suhu lingkungan menjadi naik. Meningkatnya laju metabolisme basal menurut Fuller dan Random (1997) disebabkan karena bertambahnya penggunaan energi akibat bertambahnya frekuensi pernafasan, kerja jantung serta bertambahnya sirkulasi dan perifera. Proses pencernaan berlangsung pada suhu lingkungan yang lebh tinggi dari suhu nyaman ayam akan menurunkan nilai kecernaan. Miles (2001) menyatakan bahwa cekaman panas akan menghambat suplai nutrient ke jaringan tubuh cekaman panas akan menurunkan aliran darah ke saluran pencernaan sampai 50% seperti pada proventrikulus, gizzard, dan pankreas, sedangkan laju aliran darah pada bagian atas duodenum dan jejunum menurun sampai 70% selama cekaman panas. Hal ini akan berdampak pada penurunan enfisiensi dari pencernaan, absorpsi dan transport nutrient. Di sisi lain penggunaan energi ransum menjadi tidak efisien sehingga akan berpengaruh terhadap produksi. Berdasarkan data di atas, maka dapat dibuat histogram bobot hati dan jantung pada ayam broiler sebagai berikut: 31,252 26,987 25,992 P2 P3 P4 (2,5%) (5%) (7,5%) Level Perlakuan Biji Rambutan 8 6 4 2 0 7,37 4,912 6,017 5,821 P1(0%) P2 P3 P4 (2,5%) (5%) (7,5%) Level Perlakuan Biji Rambutan Gambar 1. Bobot Hati dan Bobot Jantung Broiler akibat Pemberian Biji Rambutan pada Ransum Perlakuan P1 (kontrol) dengan P3, P4 dan P2 yang mengalami penambahan biji rambutan jika dilihat dari histogram (Gambar 1), tidak berbeda jauh perbedaan bobot hatinya. Bobot hati pada penelitian ini masih dalam pertumbuhan yang optimal pada umur 31 hari mencapai berat yang tidak berbeda jauh dengan laporan Crawley et al (1980) yang dikutip oleh Irwan (2004), menyatakan bahwa rataan bobot hati ayam broiler adalah 26,79g atau 1,86% dari bobot hidup pada umur enam minggu. Dilihat dari nilai biaya produksi, penambahan biji rambutan sebagai ransum masih memberikan keuntungan bagi peternak ayam, walaupun memiliki serat yang cukup tinggi namun dengan pemilihan konsentrasi yang tepat masih dapat ditoleransi pencernaan ayam dengan baik. Biaya produksi pakan dapat ditekan dengan penambahn biji rambutan hingga konsentrasi 7,5% dilihat dari penelitian ini, sehingga peternak ayam mendapatkan solusi agar tidak gulung tikar akibat biaya produksi yang tinggi. Hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dijelaskan tidak adanya perbedaan yang signifikan/ tidak beda nyata pada keempat perlakuan terhadap bobot hati dan bobot jantung ayam broiler. Tidak adanya perbedaan nyata pada perlakuan berbeda konsentrasi penambahan biji rambutran terhadap bobot hati dan bobot jantung ayam broiler, diduga karena secara umum tidak adanya perbedaan yang ekstrim di dalam pakan serta adaptasi ayam broiler relatif sama terhadap berbagai penambahan biji rambutan dalam ransum. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 168 Seminar Nasional Biologi 2013 Penelitian ini memberikan hasil terbaik pada perlakuan P4 (suplementasi 7,5 % biji rambutan pada ransum). P4 memberikan hasil persentase bobot hati sebesar 2,4%, hal ini sesuai dengan standar normal bobot hati 2,3 % (Tanudimadja, 1980). Hasil penelitian bobot jantung yang terbaik juga di P4 sebesar 0,53%. Hal ini mendekati dengan standar normal bobot jantung sebesar 0,40% (Sturkie, 1976). SIMPULAN Penelitian ini menyimpulkan tidak ada pengaruh suplementasi biji rambutan pada ransum terhadap bobot hati dan bobot jantung ayam broiler (P>0,05). DAFTAR PUSTAKA [1].Daghir, N.J. 1995. Poultry Production in Hot Climates. CAB International [2].Frandson, R.D. 1992. Anatomi dan Fisiologi Ternak Edisi ke-4.Terjemahan.Gadjah Mada University Press.Yogyakarta. [3].Fuller, H.L. dan M. Random. 1997. Energetic efficiency of different dietary fats for growth of young chicks. Poultry Sci. 56: 549 [4].Irwan, A. 2004.Jurnal Skripsi Persentase Karkas, Giblet, Lemak Abdomen dan Kualitas Karkas Ayam Broiler Grade A dan B. Bogor : Institut Pertanian Bogor. [5].Krogh, T.H. 2000.Wrong Climate may result in loss of production. Skov A/S opslag-Artikler. 71 html [6].Kusmayadi, A. 2004.Pengaruh Pemberian Tetrasiklin dan Kopi dalam Ransum Berenergi Metabolis 2.600 KKal/kg terhadap Persentase Karkas, Potongan Komersial, dan Organ Dalam Ayam Kampung.Skripsi. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor : Bogor. [7].McLelland, J. 1990. A Colour Atlas of Avian Anatomy. Wolfe Publishing Ltd., London. [8].Miles, D. 2001. Understanding heat stress in poultry and strategies to improve production through good manajement and maintaining nutrient and energy intake. Proceedings of The ASA Poultry. Lance Course, Costa Rica [9].Rasyaf. 2010. Panduan Beternak Ayam Pedaging. Jakarta : Penebar Swadaya. [10].Rusli, R. 2010. Beternak Ayam Pedaging. Bandung : CV. Arvino Raya. [11].Subronto. 1985. Ilmu Penyakit Ternak I. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. [12].Strukie, P.D. 1976, Avian Phisiology, 3 rd Ed Spinger Verlag, New York, Heildelberg, Berlin [13].Tanudimadja, K.1980. Anatomy Veteriner IV, Anatomi dan Fisiologi ayam. Bagian Anatomi Veteriner. Fakulas Kedokteran Hewan Institut Pertanian Bogor, Bogor. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 169 Seminar Nasional Biologi 2013 Potensi Gracilaria Verrucosa (Hudson) Papenfuss Sebagai Agen Untuk Pemurnianproduk Garam Riche Hariyati, Silvana Tana, Munifatul Izzati, Teguh Suprihatin, Budi Raharjo Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRAK Produksi garam secara nasional diketahui masih rendah kualitasnya hal ini disebabkan masih tingginya kandungan logam berat ataupun bahan pencemar. Masih tingginya bahan-bahan tersebut antara lain dikarenakan proses produksi yang masih sangat sederhana pada tingkat petani. Untuk mengurangi kandungan logam berat pada garam dapat dilakukan pemurnian secara biologi dengan menggunakan rumput laut Gracilaria verrucosa(Hudson). Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui jumlah biomassa Gracilaria verrucosa(Hudson) Papenfuss paling optimal dalam penyerapan logam berat dan mendapatkan garam yang berkualitas sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Metode penelitian dilakukan secara eksperimen dengan menggunakan bahan uji Gracilariaverrucosa (Hudson) Papenfuss dengan tiga perlakuan yang berbeda yaitu Gracilariasp dengan biomassa 0,5 kg, 1 kg, dan 1,5 kg. Sebagai control adalah tanpa perlakuan ( tanpa Gracilaria) Pengukuran kandungan logam berat dengan menggunakan metode AAS. Logam berat yang diuji adalah Pb, Cr dan Cd. Rancangan percobaan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan ulangan sebanyak lima kali. Hasil penelitian menunjukkan kandungan logam berat Pb pada Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfuss paling tinggi pada perlakuan 1,5 kg, sedangkan untuk logam berat Cr dan Cd keduanya tertinggi pada perlakuan 1 kg setelah tanam selama 4 minggu. Ada penurunan konsentrasi logam berat pada kristal garam namun masih diatas ambang batas ketentuan SNI terutama logam berat Pb Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Gracilaria verrucosa berpotensi dalam penurunan logam berat pada perairan laut Kata kunci : Gracillariaverrucosa, pemurnian, garam 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Garam merupakan mineral penting yang dibutuhkan oleh tubuh dalam bentuk senyawa sodium atau Natrium Klorida (NaCl). Tubuh memerlukan sodium (zat utama dalam garam) dalam jumlah sedikit yang berperan dalam menjaga setiap sel dalam tubuh, menjaga keseimbangan cairan dalam tubuh, membantu sel saraf meneruskan impuls elektrik, dan menjaga fungsi otot (terutama untuk kontraksi dan relaksasi). Akan tetapi bila kadar garam rendah pada tubuh dapat meningkatkan stress pada sistem-sistem dalam tubuh, mengurangi sensitivitas insulin dan mempengaruhi hormon yang mengontrol tekanan darah dan penyerapan garam. Garam yang beryodiumadalah produk makanan untuk keperluan konsumsi rumah tangga yang komponen utamanya adalah NaCl dengan penambahan Kalium Iodida (KI0 3) dan memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI). Berdasarkan hasil pengujian laboratorium pada sampel garam hasil survey/analisis kimia (Penelitian Tematik: Garam Tahun Pertama) menunjukkan bahwa kandungan yodium (rata-rata 61,89 mg/kg) lebih tinggi dari pada yang disyaratkan (minimal 30 mg/kg) untuk garam konsumsi. Data yang diperoleh tersebut menunjukkan bahwa dengan kandungan KI0 3 yang tinggi, kebutuhan akan unsur yodium sudah dapat terpenuhi secara alami dari mineral-mineral laut (Priyono,dkk., 2011). Hal yang perlu dilakukan penelitian selanjutnya adalah menurunkan kandungan logam berat yang terikat pada garam. Untuk mengurangi kandungan logam berat pada garam dapat dilakukan secara biologi yaitu sebelum air laut masuk ke dalam tambak garam terlebih dahulu melewati tambak yang ditanami rumput laut (Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss). Rumput laut ini dapat Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 170 Seminar Nasional Biologi 2013 mengikat logam berat yang ada pada air laut. Pemanfaatan sistem absorpsi untuk pengambilan logam-logam berat dari perairan telah banyak dilakukan. Beberapa jenis alga yang telah ditemukan mempunyai kemampuan yang cukup tinggi untuk mengabsorbsi ion-ion logam, baik dalam keadaan hidup maupun dalam bentuk sel mati (biomassa). Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa gugus fungsi yang terdapat dalam alga mampu melakukan pengikatan dengan ion logam. Gugus fungsi tersebut terutama adalah gugus karboksil, hidroksil, amino, sulfat, dan sulfonat yang terdapat di dalam dinding sel dalam sitoplasma (Yulianto dkk, 2006). Walaupun garam-garam yang dihasilkan oleh petani memiliki kandungan Kalium Iodida (KIO 3) yang tinggi ( lebih tinggi dari pada yang disyaratkan minimal untuk garam konsumsi) akan tetapi masih bermutu rendah. Bahan baku garam adalah air laut. Laut adalah suatu badan air yang berpotensi tempat pembuangan limbah industri (pabrik), rumah tangga, sisa-sisa bahan bakar kapal (perahu) yang mengandung logam berat (sebagai bahan pencemar). Hal ini akan mencemari air laut termasuk garam yang dihasilkan. 1.3. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Meningkatkan kualitas garam melalui pemurnian secara biologi dengan rumput laut Gracilaria sp. 2. Mengetahui penurunan konsentrasi kandungan logam berat pada gara yang dihasilkan. 3. Mengetahui jumlah biomassa Gracilaria sp paling optimal dalam penyerapan logam berat 2. METODOLOGI PENELITIAN Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : air laut yang diambil dari pantai Jepara, tanaman Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss., bahan kimia (reagen untuk analisis kimiawi dan faktor fisik -kimia air laut, uji titrimetri KIO3 . Sedangkan alat yang dipergunakan meliputi : akuarium 40x60x40 cm sebanyak 20 buah, Lux meter, pH meter, refractosalinometer, aerator, pompa air, AAS. Cara kerja. 1. Akuariumdibersihkan , diisi 60liter air laut 2. Aerator dipasangpadaakuarium yang telahterisi air laut. 3. TanamanGracillariaverrucosa (Hudson) Papenfuss. Dimasukkan ke dalam akuarium dan dibiarkan selama 2 jam untuk proses aklimatisasi. 4. Pengukuran intensitas cahaya, pH dan salinitas air laut padaT0 (awal) dan T1 (akhir percobaan). 5. Analisis kandungan Logam berat pada Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. menggunakan AAS. 6. Dilakukan sampling air lautuntuk dianalisis kandungan Pb, Cr, dan Cd dengan menggunakan AAS (data awal). 7. Akuarium dibiarkan selama 4 minggu agar terjadi penyerapan logam berat oleh Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss . 8. Pada akhir penelitian dilakukan pengukuran sifat fisika-kimia air laut dalam akuarium sampling air laut dan untuk dianalisis kandungan Yodium (KIO3) menggunakan cara Titrimetri, kandungan logam berat dengan AAS. 9. Dianalisis kandungan logam berat Pb, Cr dan Cd yang ada pada biomass Gracillariaverrucosa (Hudson) Papenfuss. Dan garam yang dihasilkan dengan menggunakan AAS. Penelitian dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) satu faktor yaitu perlakuan jumlah biomass sebagai berikut : Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 171 Seminar Nasional Biologi 2013 P0 = Kontrol tanpa Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. P1 = 0,5 kg Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. P2 = 1,0 kg Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. P3 = 1,5 kg Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. Tiap-tiap perlakuan dan kontrol dilakukan pengulangan sebanyak 5 (lima) kali. Data penurunan kandungan logam berat dalam air laut, kandungan logam berat dalam biomass Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss.dan kandungan Yodium pada garam dianalisis secara statistik berdasarkan ANOVA dengan menggunakan program SPSS versi 13. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis kandungan logam berat Pb, Cr dan Cd, pada rumput laut Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. pada awal penelitian sebagai berikut : Jenis logam berat Pb Cr Cd Kandungan (mg/Kg) BK. 0,012 0,030 0,030 Setelah dilakukan kultur pada air laut selama 4 minggu maka terjadi peningkatan kandungan logam berat Pb, Cr dan Cd di dalam jaringan rumput laut Gracillaria. Hal ini karena kemampuan penyerapan dan sifat toleran dari rumput laut ini terhadap logam berat dari lingkungannya,seperti terlihat pada histogram sebagai berikut : Gambar 1: Kandungan Pb, Cr, dan Cd pada Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. (mg/Kg) Berat Kering Keterangan : P1, P2 dan P3 merupakan perlakuan penelitian dengan 0,5 , 1,0 dan 1,5 kg Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. Pada Gambar 1 terlihat bahwa ada tingkat penurunan kadar logam berat Pb, Cr, dan Cu sebelum perlakuan dengan sesudah perlakuan hingga mencapai 64 % - 85 %. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar Pb yang paling banyak diserap oleh Gracillaria diikuti dengan logam berat berat Cd dan Cr. Menurut Yulianto dkk, (2006) , kemampuan daya serap Gracillaria sp tergantung pada ketersediaan (availability) logamtoksik di perairan. Semakin tinggi ketersediaan logam toksik dalam perairan akan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 172 Seminar Nasional Biologi 2013 memacu tingginya proses penyerapan oleh tanaman Gracillaria sp. Namun demikian, Gracillaria sp memiliki batas toleransi dalam menghadapi kondisi perairan yang tercemar oleh logam toksik. Penyerapan (absorption) logam toksik dalam kondisi konsentrasi yang tinggi dan berjalan terus menerus, akan menyebabkan penurunan kemampuan penyerapan sebagai akibat menurunnya kondisi fisiologis tanaman yang diakibatkan oleh terjadinya gangguan metabolism tubuh dan juga kemungkinan terjadinya kerusakan anatomi tanaman. Menurut Connell dan Miller (1995) dalam Yulianto dkk (2006),laju perubahan konsentrasi logam toksik dalam tubuh organism dapat terjadi dalam 3 proses, yaitu: 1) penyerapan, dimana laju penyerapan lebih besar dari laju pengeluaran/ekskresi; 2) keseimbangan, dimana laju penyerapan sama dengan laju pengeluaran/ekskresi; 3) depurasi, dimana laju penyerapan lebih kecil dari laju pengeluaran/ekskresi. Untuk proses penyerapan dan keseimbangan, kontak antara organism dan logam toksik yang terdapat di lingkungan masih terjadi. Sedangkan pada proses depurasi kontak antara organism dan logam toksik di lingkungan berhenti Gambar 2. Kadar Pb yang diperlakukan dengan biomassa Gracillaria verrucosa berbeda Gambar 3. Kadar Cryang diperlakukan dengan biomassa Gracillaria verrucosa berbeda Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 173 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 4. Kadar Cdyang diperlakukan dengan biomassa Gracillaria verrucosa berbeda Keterangan : P0 = Tanpa Gracilaria P1 = 0,5 Kg Gracilaria P2 = 1,0 Kg Gracilaria P3 = 1,5 Kg Gracilaria Hasil penelitian pada kandungan logam Pb, Cr dan Cd dalam garam yang dihasilkan menunjukkan terjadinya penurunan. Kandungan logam berat pada garam yang dihasilkan lebih rendah daripada kontrol (tanpa Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss.) namun masih diatas ambang batas yang ditetapkan berdasarkan SNI sebesar 0,5 mg/Kg (ppm). Hal ini terjadi karena kemampuan pengikatan logam berat dari Gracillaria verrucosa (Hudson) Papenfuss. sebagai biomassa sel hidup yang terbatas sesuai dengan kemampuannya. Konsentrasi logam berat yang tinggi di lingkungan dapat menyebabkan gangguan pada sel dan jaringan, bahkan dapat menyebabkan kematian sel . Gracilaria mempunyai kemampuan untuk menyerap berbagai polutan logam berat karena adanya bioabsorption capacity, hal ini karena dinding sel Gracilaria mengandung polisacharida yang kaya akan karboksil sehingga mampu berintraksi dengan ion-ion logam berat. SIMPULAN 1. TerjadipenurunankandunganlogamberatPb, Cr dan Cd pada air lautdanpeningkatankonsentrasilogamtersebutpadaGracillariaverucosa (Hudson) Papenfus. 2. Penurunankosentrasilogamberatpadagaram yang dihasilkan 3. Semakin tinggi jumlah biomassa semakin optimal dalam penyerapan logam berat 4. Gracillariaverrucosa (Hudson) Papenfusberpotensidalampenurunan logam berat pada perairan yang tercemar UCAPAN TERIMA KASIH Kami sampaikan kepada Dekan Fakultas Sains dan Matematika yang telah memberikan dana Hibah Penelitian Tematik Garam tahun 2012. DAFTAR PUSTAKA [1]. Anonim 2012: file://F:\Ganggang(Algae)<<BIOLOGIONLINE.htm.Diakses 30 Maret 2012 [2]. Lobban, CS., Harrison, P.J. 1994. Sea Weed ecology and physiology. Cambridge University Press. P 259-266. [3]. Mahdi, A., 2009. UpayaPeningkatanProduksidanKualitasGaramNasional.PT Garam (Persero) Surabaya.Diakses 30 Maret 2012 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 174 Seminar Nasional Biologi 2013 [4]. Moosa, M.K. 1999. Sumberdaya laut nusantara, keanekaragaman hayati laut dan pelestariannya. Lokakarya Keanekaragaman Hayati Laut. Pemanfaatan secara lestari dilandasi penelitian dan penyelamatan. Widya Graha LIPI, Jakarta 23 Pebruari 1999, 24 hal. [5]. Priyono,dkk. 2011. Penelitian Pengembangan Teknologi Pengolahan Garam Tradisional untuk Peningkatan Produksi & Kualitas Guna Memenuhi Kebutuhan Garam Nasional. Laporan Akhir Hibah Penelitian Unggulan Tematik (Garam) Tahun I Fakultas Sains dan Matematika UNDIP. [6]. Yulianto B., Raden A. danAgung T., 2006. Daya Serap Rumput Laut (Gracilariasp.) Terhadap Logam Berat Tembaga (Cu) Sebagai Biofilter .Buletin Ilmu Kelautan, Juni 2006, Volume 11 (2) 72 – 78. Diakses 30 Maret 2012. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 175 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengaruh Variasi Media Tanam Dan Musim Penanaman Terhadap Pertumbuhan Semai Mangrove Avicennia marina di Pesisir Kota Semarang Rini Budihastuti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail: [email protected] ABSTRACT This research aimed to study the most optimal culture media for mangrove seed of Avicennia marina, the most suitable season for seed culture and the most optimal combination of culture media and seeding season for mangrove Avicennia marina. The research was conducted in Mangunharjo District, Semarang. The research was conducted throuhg experiment including treatments of culture media and season of plantation. Culture media including control (without fertilizer); ratio of fertilizer : soil = 2 : 1; fertilizer : soil = 1 : 1; and fertilizer : soil = 1 : 2. While the plantation was conducted in dry and rainy season. The experiment was conducted with 10 replication for each treatments. The experiment was conducted for 3 months. The result showed there were no significant difference on the number of leaves from the treatment of culture media. The average number of leaves observed from control was 9 leaves; while from treatment fertilizer : soil = 2 : 1 was 12,8 leaves; fertilizer : soil = 1 : 1 was 10,3 leaves; and fertilizer : soil = 1 : 2 was 9,3 leaves. While different plantation season showed significant difference on the leave number of Avicennia marina. Leave number observed from dry season was 7,3 leaves while the rainy season resulted 13,3 leaves. Combination of culture media and pantation season combination showed significant difference of leave numbers. The average leave number resulted from control – dry was 7,5 leaves; fertilizer : soil = 2 : 1 – dry was 7,2 leaves; fertilizer : soil = 1 : 1 – dry was 8,2 leaves; fertilizer : soil = 1 : 2 was 6,4 leaves; control – rainy was 10,4 leaves; fertilizer – soil = 2 : 1 – rainy was 18,4 leaves; fertilizer : soil = 1 : 1 – rainy was 12,3 leaves; and fertilizer : soil = 1 : 2 – rainy was 12,1 leaves. Seeding of Avicennia marina was prefer conducted in the rainy season with the culture media ratio of fertilizer : soil was 2 : 1 to provide the best growth rate of mangrove seedling. Keywords: Avicennia marina, growth, leaf number, culture media; plantation season ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji media tanam yang paling optimal bagi persemaian mangrove jenis Avicennia marina, musim penanaman yang paling baik untuk melakukan persemaian serta bagaimana kombinasi yang paling baik antara media tanam dan musim penanaman yang paling optimal untuk persemaian mangrove jenis Avicennia marina. Penelitian dilaksanakan di Kelurahan Mangunharjo, Kota Semarang. Penelitian dilakukan melalui percobaan dengan perlakuan media tanam dan musim penanaman. Media tanam yang digunakan yaitu kontrol (tanpa pupuk); pupuk : tanah = 2 : 1; pupuk : tanah = 1 : 1; dan pupuk : tanah = 1 : 2. Sementara musim penanaman dilakukan pada musimg kemarau dan musim penghujan. Perlakuan dilakukan dengan jumlah pengulangan 10 ulangan untuk masing-masing perlakuan. Uji coba dilaksanakan selama 3 bulan. Hasil analisis menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan yang nyata pada perlakuan media tanam terhadap pertumbuhan semai Avicennia marina. Rata-rata jumlah daun yang dihasilkan pada perlakuan kontrol (tanpa pupuk) adalah 9 helai; perlakuan pupuk : tanah = 2 : 1 sebanyak 12,8 helai, perlakuan pupuk : tanah = 1 : 1 sebanyak 10,3 helai; dan perlakuan pupuk : tanah = 1 : 2 sebanyak 9,3 helai. Sementara perlakuan musim menunjukkan adanya perbedaan yang nyata pada pertumbuhan semai Avicennia marina. Rata-rata jumlah daun yang dihasilkan dari penanaman pada musim kemarau yaitu 7,3 helai pada penanaman musim kemarau dan 13,3 helai pada penanaman musim penghujan. Kombinasi perlakuan antara media tanam dan musim penanaman menghasilkan rata-rata jumlah daun pada perlakuan kontrol – kemarau sebanyak 7,5 helai, pupuk : tanah = 2 : 1 – kemarau sebanyak 7,2 helai; pupuk : tanah = 1 : 1 – kemarau sebanyak 8,2 helai; pupuk : tanah = 1 : 2 sebanyak 6,4 helai; kontrol – penghujan sebanyak 10,4 helai; pupuk : tanah = 2 : 1 – penghujan sebanyak 18,4 helai; pupuk : tanah = 1 : 1 – penghujan sebanyak 12,3 helai; dan pupuk : tanah = 1 : 2 – penghujan sebanyak 12,1 helai. Pembenihan mangrove jenis Avicennia marina sebaiknya dilakukan pada Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 176 Seminar Nasional Biologi 2013 musim penghujan dengan rasio media tanam pupuk : tanah = 2 : 1 agar diperoleh tingkat pertumbuhan yang paling baik. Kata kunci: Avicennia marina, pertumbuhan, jumlah daun, media tanam, musim tanam 1. PENDAHULUAN Mangrove merupakan vegetasi yang tumbuh di lingkungan pesisir antara daratan dan lautan dengan kemampuan toleransi terhadap kondisi lingkungan yang asin dan mengalami perendaman (pasang surut) secara berkala yang tersebar di wilayah tropis dan sub-tropis [1]. Ekosistem mangrove berkaitan erat dengan produktivitas perikanan, khususnya penangkapan ikan [2]. Produksi penangkapan ikan cenderung mengalami peningkatan seiring dengan semakin meningkatnya luas mangrove di wilayah pesisir. Hal ini dikarenakan beberapa jenis tangkapan ikan komersial memanfaatkan mangrove sebagai daerah asuhan dan/atau daerah pencarian makan. Ekosistem mangrove semakin mengalami penyusutan akibat adanya pembangunan wilayah pantai, pariwisata dan kegiatan budidaya [3] [4]. Jasa-jasa lingkungan yang disediakan ekosistem mangrove merupakan salah satu hal yang tidak dapat diabaikan dalam pengelolaan mangrove [5]. Beberapa jenis kepiting dan gastropoda merupakan jenis-jenis biota yang berasosiasi dengan mangrove [6]. Disebutkan bahwa jenis-jenis kepiting dan gastropoda merupakan konsumen dari produk-produk yang dihasilkan oleh mangrove, seperti halnya serasah mangrove. Keberadaan biotabiota tersebut dalam ekosistem mangrove adalah membantu proses dekomposisi serasah yang dihasilkan oleh vegetasi mangrove. Menambahkan bahwa jenis-jenis fauna yang terdapat di dasar ekosistem mangrove (perairan) udang, kepiting, bivalve dan ikan [1]. Upaya rehabilitasi mangrove telah banyak dilakukan untuk mengembalikan fungsi-fungsi alami ekosistem mangrove. Upaya rehabilitasi mangrove diantaranya dilakukan oleh masyarakat lokal sebagai bentuk kesadaran mengenai pentingnya mangrove [7]. Upaya rehabilitasi yang dilakukan oleh masyarakat tersebut diantaranya bertujuan untuk mendapatkan manfaat ekonomis, baik dalam jangka pendek maupun jangka panjang. Rehabilitasi mangrove dapat optimal, perlu dilakukan berbagai pertimbangan, antara lain usia mangrove, kondisi daerah penanaman dan pengelolaan wanamina [8]. Hal tersebut dikarenakan semai mangrove relatif sensitif terhadap kondisi lingkungan tempat tumbuhnya. Rehabilitasi mangrove sebaiknya dilakukan pada daerah-daerah dimana mangrove tidak dapat mengalami perluasan secara alami karena terhambatnya proses suksesi atau pemulihan secara alami akibat adanya gangguan [9]. Rehabilitasi mangrove juga direkomendasikan untuk lokasi-lokasi dengan tingkat reproduksi atau keberhasilan tumbuh propagul yang rendah. Manfaat adanya rehabilitasi mangrove diantaranya dengan kondisi mangrove yang semakin baik, maka keanekaragaman biota-biota asosiasi mangrove juga akan mengalami peningkatan [10]. Upaya rehabilitasi mangrove yang optimal diperlukan media pembibitan dan waktu penanaman yang tepat. Semai mangrove bersifat sensitif terhadap kondisi lingkungan, untuk itu diperlukan adanya informasi mengenai media penanaman dan waktu pembibitan yang tepat agar mangrove dapat bibit mangrove dapat tumbuh dengan baik. Permasalahannya yaitu belum diketahui bagaimana media tanam yang optimal bagi persemaian mangrove serta kapan waktu persemaian yang paling baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji media tanam yang paling optimal bagi persemaian mangrove jenis Avicennia marina (Api-api/brayo), kapan musim yang paling baik untuk melakukan persemaian, serta bagaimana kombinasi antara media persemaian dengan musim yang paling optimal untuk persemaian mangrove jenis Avicennia marina. Avicennia marina bisa bermanfaat sebagai pendukung ketahanan pangan yaitu bijinya dapat dimanfaatkan untuk membuat makanan olahan berbahan dasar biji Avicennia marina . Makanan yang dihasilkan dari bahan dasar biji Avicennia marina diantaranya agar-agar, bolu, onde-onde, bika, cendol, combro, keripik,dll [11]. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 177 Seminar Nasional Biologi 2013 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian dilaksanakan di Kecamatan Tugu, tepatnya di Kelurahan Mangunharjo. Penelitian dilakukan melalui uji coba terhadap persemaian mangrove Avicennia marina dengan perlakuan berupa media tanam dan musim penanaman. Perlakuan media persemaian yang diterapkan yaitu media tanam tanpa perlakuan (tanah saja); media tanam dengan perbandingan antara pupuk : tanah sebesar 2 : 1; media tanam dengan perbandingan antara pupuk : tanah sebesar 1 : 1; serta media tanam dengan perbandingan antara pupuk : tanah sebesar 1 : 2. Sementara perlakuan musim penanaman yaitu penanaman dilaksanakan pada musim kemarau dan musim penghujan. Perlakuan dilakukan sebanyak 10 ulangan untuk masing-masing perlakuan. Uji coba tersebut dilakukan selama 3 bulan. Rancangan percobaan tersebut digambarkan dalam Tabel 1. Tabel 1. Rancangan Percobaan Penelitian Perlakuan Kontrol Pupuk : Tanah = 2 : 1 Pupuk : Tanah = 1 : 1 Pupuk : Tanah = 1 : 2 Musim Kemarau M1P1 M1P2 M1P3 M1P4 Penghujan M2P1 M2P2 M2P3 M2P4 Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi tanah dan pupuk, sedangkan alatalat yang digunakan meliputi takaran, polibag dan semai mangrove Avicennia marina sebagai obyek tanam. Persiapan penanaman dilakukan dengan persiapan media melalui pencampuran pupuk dengan tanah dengan komposisi yang telah ditentukan menggunakan takaran. Media yang sudah siap kemudian dimasukkan ke dalam polybag untuk kemudian ditanami benih Avicennia marina. Benih-benih yang sudah siap kemudian diletakkan di lokasi persemaian dengan susunan acak (random). Parameter yang diamati dari percobaan tersebut yaitu pertumbuhan semai Avicennia marina. Indikator yang digunakan dari pertumbuhan semai yang diamati yaitu jumlah daun yang dihasilkan selama masa percobaan dilakukan. Analisis data dilakukan dengan ANOVA faktorial. Faktor-faktor yang diamati dari perlakuan meliputi perlakuan media tanam dan musim penanaman serta kombinasi dari keduanya. Analisis tersebut bertujuan untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan baik secara parsial maupun simultan terhadap jumlah daun yang dihasilkan selama periode percobaan (3 bulan). Dari analisis tersebut juga diharapkan dapat diketahui kombinasi perlakuan mana yang menghasilkan tingkat pertumbuhan (jumlah daun) paling baik dari mangrove jenis Avicennia marina yang disemaikan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengamatan jumlah daun Avicennia marina dari percobaan yang dilakukan menunjukkan adanya variasi dari masing-masing perlakuan. Hasil pengamatan tersebut disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Jumlah Daun Avicennia marina Hasil Uji Coba Perlakuan Kontrol Pupuk : Tanah = 2 : 1 Pupuk : Tanah = 1 : 1 Pupuk : Tanah = 1 : 2 Rerata Musim Kemarau Penghujan 7,5 ± 4,8 7,2 ± 2,4 8,2 ± 2,9 6,4 ± 3,4 7,3 ± 3,4 10,4 ± 3,8 18,4 ± 8,5 12,3 ± 5,3 12,1 ± 4,3 13,3 ± 5,5 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 178 Seminar Nasional Biologi 2013 Hasil pengamatan yang disajikan pada Tabel 2 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan jumlah daun dari masing-masing perlakuan. Rata-rata jumlah daun yang dihasilkan dari persemaian yang dilakukan pada musim penghujan lebih tinggi dibandingkan dengan persemaian yang dilakukan pada musim kemarau. Sementara dari perlakuan dengan media tanam yang berbeda menunjukkan adanya perbedaan pola tingkat pertumbuhan antara musim kemarau dan musim penghujan. Hasil uji ANOVA faktorial menunjukkan adanya pengaruh yang sangat nyata terhadap jumlah daun dari penanaman pada musim yang berbeda serta pengaruh simultan yang nyata antara media penanaman dengan musim penanaman. Sementara secara parsial, perlakuan media tanam terhadap jumlah daun menunjukkan pengaruh yang tidak nyata. Hasil uji ANOVA terhadap faktor perlakuan media tenam diperoleh F hitung sebesar 2,686 dengan probabilitas sebesar 0,053 (p > 0,05) yang berarti bahwa tidak terdapat perbedaan yang nyata pada perlakuan media tanam terhadap jumlah daun Avicennia marina. Rata-rata jumlah daun yang dihasilkan dari perlakuan Kontrol adalah 9 helai. Sementara pada perlakuan Pupuk : Tanah = 2 : 1 diperoleh rata-rata jumlah daun sebanyak 12,8 helai. Sedangkan pada perlakuan Pupuk : Tanah = 1 : 1 diperoleh rata-rata jumlah daun sebanyak 10,3 helai dan perlakuan Pupuk : Tanah = 1 : 2 diperoleh rata-rata jumlah daun sebanyak 9,3 helai. Hasil uji ANOVA terhadap faktor musim diperoleh F hitung sebesar 31,349 dengan probabilitas 0,000 (p < 0,01) yang berarti bahwa terdapat perbedaan yang sangat nyata terhadap jumlah daun Avicennia marina pada musim persemaian yang berbeda. Hasil analisis menunjukkan rata-rata jumlah daun pada persemaian musim kemarau adalah 7,3 helai sedangkan pada musim penghujan diperoleh rata-rata jumlah daun sebanyak 13,3 helai. Hasil uji ANOVA terhadap pengaruh simultan antara faktor perlakuan media tanam dan musim penanaman diperoleh nilai F hitung sebesar 2,952 dengan probabilitas 0,038 (p < 0,05) yang berarti terdapat perbedaan yang nyata terhadap jumlah daun dari kombinasi perlakuan tersebut. Hasil uji beda nyata terhadap rata-rata jumlah daun dari perlakuan simultan media tanam dan musim tanam disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Uji Beda Nyata Raata-rata Jumlah Daun Avicennia marina pada Kombinasi Perlakuan Media Tanam dan Musim Tanam Musim Kemarau Kemarau Kemarau Kemarau Penghujan Penghujan Penghujan Penghujan Media Tanam Pupuk : Tanah = 1 : 2 Pupuk : Tanah = 2 : 1 Kontrol Pupuk : Tanah = 1 : 1 Kontrol Pupuk : Tanah = 1 : 2 Pupuk : Tanah = 1 : 1 Pupuk : Tanah = 2 : 1 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 10,000. N 10 10 10 10 10 10 10 10 Subset for alpha = 0.05 1 2 6,4 7,2 7,5 8,2 10,4 12,1 12,1 12,3 12,3 18,4 0,121 0,077 Hasil analisis tersebut menunjukkan bahwa terdapat perbedaan tingkat pertumbuhan (jumlah daun) pada Avicennia marina yang disemaikan dengan media dan musim yang berbeda. Pada musim kemarau, tingkat pertumbuhan semai yang paling baik ditunjukkan oleh media tanam dengan perbandingan antara pupuk : tanah = 1 : 1 dengan rata-rata jumlah daun yang dihasilkan sebanyak 8,2 ± 2,9 helai, sementara tingkat pertumbuhan yang paling rendah dihasilkan dari perlakuan dengan perbandingan pupuk : tanah = 1 : 2 dengan rata-rata jumlah daun yang dihasilkan sebanyak 6,4 ± 3,4 helai. Sementara pada musim penghujan tingkat pertumbuhan yang paling baik dihasilkan dari perlakuan dengan media tanam pupuk : tanah = 2 : 1 dengan rata-rata jumlah daun yang dihasilkan sebanyak 18,4 ± 8,5 helai, sedangkan tingkat pertumbuhan terendah dihasilkan dari perlakuan kontrol Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 179 Seminar Nasional Biologi 2013 dengan rata-rata jumlah daun yang dihasilkan sebanyak 10,4 ± 3,8 helai. Hasil analisis tersebut juga menunjukkan bahwa persemaian yang paling baik dilakukan pada musim penghujan dengan media tanam pupuk : tanah = 2 : 1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada musim penghujan tingkat pertumbuhan lebih tinggi dibandingkan dengan musim kemarau. Hal ini menunjukkan bahwa suplai air tawar merupakan salah satu faktor penting bagi pertumbuhan semai Avicennia marina. Peran suplai air bagi pertumbuhan Avicennia marina pada musim penghujan diduga disebabkan karena adanya dinamika pergerakan air yang lebih tinggi dibandingkan pada musim kemarau. Mangrove jenis Avicennia mampu tumbuh dengan lebih baik pada daerah berlumpur dengan pasang surut yang lebih sering terjadi [12]. Salinitas dan hidrologi merupakan faktor-faktor yang penting terkait dengan upaya rehabilitasi mangrove [13]. Oleh karena itu, analisis terhadap kesesuaian lokasi penting untuk dilakukan sebelum melakukan rehabilitasi mengrove di suatu wilayah. Avicennia marina merupakan jenis mangrove dengan tingkat toleransi terhadap salinitas yang paling tinggi dibandingkan dengan jenis-jenis mangrove yang lain [14]. Namun, diperlukan pula sistem hidrologi yang optimal yang mendukung pertumbuhan semai. Benih mangrove pada umumnya bersifat hydrochorus yang berarti bahwa sebaran mangrove sangat dipengaruhi oleh hidrodinamika berupa pasang surut dan arus [15]. Sistem hidrologi yang berperan bagi pertumbuhan mangrove atara lain berupa suplai air tawar, pasang surut air laut, frekuensi perendaman dan lama perendaman [16]. Pengaruh faktor hidrologi bagi ekosistem mangrove antara lain terhadap suplai nutrien dan mengurangi tingkat pengendapan sedimen dalam ekosistem [17]. Dengan demikian, kebutuhan nutrien bagi pertumbuhan mangrove dapat terpenuhi dan gangguan akibat adanya sedimentasi dapat berkurang. Dampak adanya siklus hidrologi dalam ekosistem mangrove diantaranya adalah meningkatnya ketinggian permukaan lahan basah [18]. Dengan meningkatnya luas lahan basah maka potensi daerah tumbuhnya mangrove juga meningkat. Kondisi lingkungan bagi perkembangan dan pertumbuhan tegakan mangrove ditentukan oleh kenaikan muka air laut, termasuk kondisi hidrologi dan komposisi sedimen yang sesuai, kompetisi dengan spesies tanaman selain mangrove dan ketersediaan semai yang menyebar melalui perairan [19]. Kondisi hidrologis yang baik akan mendukung perkembangan dan rehabilitasi mangrove secara optimal [20]. Hasil analisis juga menunjukkan bahwa selain faktor hidrologi, konsentrasi pupuk juga berpengaruh terhadap tingkat pertumbuhan mangrove Avicennia marina pada musim penghujan. Jenis pupuk yang berpengaruh terhadap peningkatan jumlah daun adalah nitrogen dan fosfor [21]. Tingginya tingkat pertumbuhan Avicennia marina pada media dengan konsentrasi pupuk yang lebih tinggi pada musim penghujan diduga disebabkan karena pupuk yang sifatnya terlarut dalam air, sehingga lebih mudah terserap oleh tanaman [22]. Selain pemupukan, faktor yang mempengaruhi pertumbuhan semai mangrove adalah keberadaan bakteri-bakteri yang berasosiasi dengan mangrove [23]. Ketersediaan bakteri tersebut akan mempengaruhi tingkat penguraian pupuk sehingga lebih mudah diserap oleh semai mangrove. Pada umumnya semai mangrove akan mengalami pertumbuhan daun sebanyak 2 helai setiap bulannya [24]. Pertumbuhan mangrove lebih baik jika pupuk yang digunakan berasal dari serasah jenis vegetasi mangrove yang lain [25]. Hal ini dikarenakan jenis vegetasi mangrove yang lain cenderung menyediakan jenis pupuk yang berbeda dengan jumlah yang lebih banyak dibandingkan jenis pupuk yang dihasilkan oleh vegetasi itu sendiri. Dengan demikian, jenis pupuk lebih bervariasi dan kebutuhan nutrisi akan terpenuhi. DAFTAR PUSTAKA [1] Nagelkerken, I., S.J.M. Blaber, S. Bouillon, P. Green, M. Haywood, L.G. Kirton, J.-O. Meynecke, J. Pawlik, H.M. Penrose, A. Sasekumar dan P.J. Somerfield. 2008. The Habitat Function of Mangroves for Terrestrial and Marine Fauna: A Review. Aquatic Botany 89: 155 – 185. [2] Aburto-Oropeza, O., E. Ezcurra, G. Danemann, V. Valdez, J. Murray dan E. Sala. 2008. Mangroves in the Gulf of California Increase Fishery Yields. PNAS 105(30): 10456 – 10459. www.pnas.org_cgi_doi_10.1073_pnas.0804601105 [3] Barbier, E.B. dan M. Cox. 2003. Does Economic Development Lead to Mangrove Loss? A Cross-Country Analysis. Contemp. Econ. Pol. 21: 418 – 432. [4] Alongi, D.M. 2002. Present State and Future of the World‘s Mangrove Forests. Environ. Conserv. 29: 331 – 349. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 180 Seminar Nasional Biologi 2013 [5] Ronnback, P dan J.H. Primavera. 2000. Illuminating the Need for Ecological Knowledge in Economic Valuation of Mangroves Under Different Management Regimes—A Critique. Ecol Econ 35: 135 – 141. [6] Cannicci, S., D. Burrows, S. Fratini, T.J. Smith III, J. Offenberg dan F. Dahdouh-Guebas. 2008. Faunal Impact on Vegetation Structure and Ecosystem Function in Mangrove Forests: A Review. Aquatic Botany 89: 186 – 200. [7] Amri, A. 2005. Community Participation in Rehabilitation, Conservation and Management of Mangroves: Lessons from Coastal Areas of South Sulawesi, Indonesia. African Study Monographs 29: 19 – 30. [8] Bosire, J.O., F. Dahdouh-Guebas, M. Walton, B.I. Crona, R.R. Lewis III, C. Field, J.G. Kairo dan N. Koedam. 2008. Functionality of Restored Mangroves: A Review. Aquatic Botany 89: 251 – 259. [9] Lewis, R.R. 2005. Ecological Engineering for Successful Management and Restoration of Mangrove Forests. Ecol. Eng. 24: 403 – 418. www.biogeosciences.net/10/3635/2013/doi:10.5194/bg-10-3635-2013 [10] Macintosh, D.J., E.C. Ashton dan S. Havanon. 2002. Mangrove Rehabilitation and Intertidal Biodiversity: A Study in the Ranong Mangrove Ecosystem, Thailand. Estuarine, Coastal and Shelf Science 55: 331 – 345. [11] Priyono, A., Ilminingtyas, D., Muhson., Yuliani, L.S., Hakim Tengku L, 2010. Beragam Produk Olahan Berbahan Dasar Mangrove. KeSEMat, KKP, MFF dann IUN. Semarang [12] Delgado, P., P.F Hensel, J.A. Jimenez dan J.W. Day. 2001. The Importance of Propagule Establishment and Physical Factors in Mangrove Distributional Patterns in A Costa Rican Estuary. Aquatic Botany 71: 157 – 178. [13] Allen, J.A., K. Krauss and R.D. Hauff. 2003. Factors Limiting Intertidal Distribution of the Mangrove Species Xylocarpus granatum. Oecologia 135: 110–121. [14] Jayatissa, L.P., W.A.A.D.L. Wickramasinghe dan F. Dahdouh-Guebas. 2008. Interspecific Variations in Responses of Mangrove Seedlings to Two Contrasting Salinities. Internat. Rev. Hydrobiol. 93(6): 700 – 710. DOI: 10.1002/iroh.200711017 [15] Stocken, T.V., D.J.R. DeRyck, T. Balke, T.J. Bouma, F. Dahdouh-Guebas dan N. Koedam. 2013. The Role of Wind in Hydrochorous Mangrove Propagule Dispersal. Biogeosciences 10: 3635 – 3647. [16] Gilman, E.L., J. Ellison, N.C. Duke dan C. Field. 2008. Threats to Mangroves from Climate Change and Adaptation Options: A Review. Aquatic Botany 89: 237 – 250 [17] Feller, I.C., C.E. Lovelock, U. Berger, K.L. McKee, S.B. Joye dan M.C. Ball. 2010. Biocomplexity on Mangrove Ecosystems. Annu. Rev. Mar. Sci. 2: 395 – 417. 10.1146/annurev.marine.010908.163809 [18] Cahoon, D.R., P.F. Hensel, T. Spencer, D.J. Reed, K.L. McKee dan N. Saintilan. 2006. Coastal Wetland Vulnerability to Relative Sea-Level Rise: Wetland Elevation trends and Process Controls. In: Verhoeven, J.T.A., B. Beltman, R. Bobbink, D. Whigham (Eds.). Wetlands and Natural Resource Management. Ecological Studies 190. Springer-Verlag. Berlin/Heidelberg. pp. 271–292. [19] Krauss, K.W., Lovelock, C.E., McKee, K.L., Lo´pez-Hoffman, L., Ewe, S.M.L., Sousa, W.P. 2008. Environmental Drivers in Mangrove Establishment and Early Development: A Review. Aquat. Bot. 89, 105–127. [20] ashan, Y., M. Moreno, B.G. Salazar dan L. Alvarez. 2013. Restoration and Recovery of Hurricane-Damaged Mangroves Using the Knickpoint Retreat Effect and Tides as Dredging Tools. Journal of Environmental Management 116: 196 – 203. [21] Osman, H.E. dan A.A. AboHasan. 2010. Effect of NPK Fertilization on Growth and Dry Matter Accumulation in mangrove [Avicennia marina (Forssk) vierh] Grown in Western Saudi Arabia. JKAU: Met., Env. & Arid Land Agric. Sci. 21(2): 57 – 70. DOI: 10.4197/Met. 21-2.5 [22] Ravikumar, S., S. Shanty, A. Kalaiarasi dan S. Sumaya. 2010. Bioinoculation of Halophilic Phosphobacteria for Raising Vigorous Seedlings of Rhizophora mucronata. Archives of Applied Science Research 2(6): 261 – 266. [23] Ravikumar, S., K. Kathiresan, S.L. Alikhan, G.P. Williams dan N.A.A. Gracelin. 2007. Growth of Avicennia marina and Ceriops decandra Seedlings Inoculated with Halophilic Azotobacters. Journal of Environmental Biology 28(3): 601 – 603. [24] Affandi, N.A.M., B. Kamali, M.Z. Rozainah, N.M. Tamin dan R. Hashim. 2010. Early Growth and Survival of Avicennia alba Seedlings Under Excessive Sedimentation. Scientific Research and Essays 5(18): 2801 – 2805. [25] Chapman, S.K. dan I.C. Feller. 2011. Away-Field Advantage: Mangrove Seedlings Grow Best in Litter from Other Mangrove Species. Oikos 000: 1 – 9. doi: 10.1111/j.1600-0706.2011.19381.x Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 181 Seminar Nasional Biologi 2013 Respon Pigmen Fotosintetik dan Pertumbuhan Kedelai (Glycine max L.) Terhadap Cekaman Ganda Interferensi Teki (Cyperus rotundus L.) dan Kekeringan Sri Darmanti1), Santosa2), Kumala Dewi2) dan L. Hartanto Nugroho2) 1) Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail : [email protected] 2) Fakultas Biologi UGM ABSTRAK Produksi kedelai (Glycine max L.) di Indonesia masih rendah. Dikarenakan penanaman kedelai kebanyakan dilakukan pada akhir musim kemarau, sehingga cekaman ganda berupa interferensi gulma teki (Cyperus rotundus L) (biotik) dan kekeringan (abiotik) yang terjadi bersamaan menjadi salah satu kendala utama dalam meningkatan produksi kedelai. Tumbuhan merespon cekaman ganda dengan cara berbeda dibanding responnya terhadap masing-masing cekaman secara tunggal, hal ini disebabkan desentralisasi sistem respon tumbuhan terhadap berbagai cekaman, sehingga cekaman ganda harus dilihat sebagai satu bentuk cekaman baru yang berbeda dengan masing-masing cekaman secara tunggal. Penelitian menggunakan metode ekperimental rancangan acak lengkap dua faktor berupa tingkat penyediaan air dan tingkat interferensi teki, bertujuan mengetahui respon pigmen fotosintetik dan pertumbuhan tanaman kedelai terhadap cekaman ganda interferensi teki dan kekeringan, dan masing-masing cekaman secara tunggal. Parameter yang diukur adalah akumulasi klorofil a, klorofil b, karotenoid, biomasa tanaman dan tinggi tanaman. Hasil penelitian menunjukkan bahwa cekaman ganda dan masing–masing cekaman secara tunggal pada semua tingkat perlakuan berpengaruh menurunkan biomasa dan tinggi tanaman kedelai. Akumulasi klorofil a, klorofil b dan karotenoid tidak dipengaruhi oleh cekaman kekeringan secara tunggal pada tingkat perlakuan FTSW 0,5 dan FTSW 0,25, tetapi perlakuan interferensi 3 dan 6 teki dan juga kombinasi interferensi teki dan kekeringan pada semua tingkat perlakuan menurunkan akumulasi klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Perlakuan interferensi 3 dan 6 teki tidak menunjukkan perbedaan pengaruh yang signifikan pada semua parameter yang diukur. Kata kunci : Glycine max L., interferensi, Cyperus rotundus L., kekeringan, cekaman ganda. 1. PENDAHULUAN Produksi kedelai di Indonesia masih rendah. Pada tahun 2011 baru mencapai 37,85% dari ratarata kebutuhan nasional per tahun, bahkan pada tahun 2012 turun menjadi 34,05% [4]. Kendala biotik dan abiotik utama untuk meningkatkan produksi kedelai diataranya adalah penyiangan gulma yang tidak sempurna yang menyebabkan persaingan berat antara tanaman kedelai dengan gulma dan rendahnya tingkat ketersediaan air tanah [22][5][3]. Hal tersebut dikarenakan budidaya kedelai kebanyakan dilakukan pada lahan kering dengan masa tanam menjelang musim kemarau (marengan), sehingga tanaman kedelai akan mengalami cekaman biotik berupa interferensi gulma dan cekaman abiotik berupa kekeringan secara bersamaan [24]. Gulma merupakan kelompok tumbuhan yang tumbuh pada tempat yang tidak dikehendaki, umumnya mempunyai sifat yang sangat konsumtif terhadap faktor tumbuh, kompetitif dan invansif [18]. Pengaruh merugikan gulma terhadap tanaman budidaya secara langsung melalui alelopati dan kompetisi terhadap sumber air, hara dan cahaya yang terbatas [21]. Di alam, fenomena alelopati dan kompetisi sulit dipisahkan sehingga digunakan istilah ―interferensi‖ yang mencakup batasan dari keduanya [25][14]. Teki (Cyperus rotundus L.) merupakan salah satu gulma perenial penting dan dominan pada pertanaman kedelai. Gulma ini sangat sulit diberantas dan dapat menyebabkan penurunan produksi tanaman budidaya 23% hingga 89% [3][16]. Alelopati merupakan mekanisme interaksi antar tumbuhan melalui metabolit sekunder yang disebut sebagai alelokimia, dikeluarkan ke lingkungan dan dapat mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan disekitarnya. Berbagai cekaman biotik dan abiotik meningkatkan aktivitas enzim Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 182 Seminar Nasional Biologi 2013 Phenylalanine ammonia-lyase (PAL) yang mengkatalisis pembentukan metabolit sekunder yang digunakan untuk adaptasi terhadap perubahan lingkungan atau pertahanan terhadap cekaman lingkungan lingkungan [8][17]. Semua metabolit sekunder pada umumnya menunjukkan aktivitas alelokemik, tetapi fenolik dan terpenoid merupakan dua kelompok senyawa utama yang terlibat dalam alelopati [13] dan fenol dihasilkan tumbuhan dalam jumlah berlimpah dan yang terutama berperan sebagai alelokimia [22]. Senyawa fenolik yang sangat umum pada alelopati adalah turunan dari asam sinamat dan asam benzoat, asam kumarat, tanin, polifenol komplek dan flavonoid tertentu [9]. Senyawa yang menyusun alelokimia sangat bervariasi. Senyawa alelokimia tunggal menunjukkan beberapa sifat fitotoksik yang sulit dipisahkan antara pengaruh primer dan sekunder sehingga mekanisme penghambatan yang sesuai sulit dipahami [35]. Namun demikian, menurut [27] mekanisme fitotoksik alelokimia terutama melalui peningkatan produksi Reactive oxygene species (ROS) yang menyebakan terjadinya cekaman oksidatif. Gangguan pada plasma membran merupakan pengaruh alelokimia pertama yang paling mendasar dan selanjutnya mempengaruhi berbagai fungsi sel, menyebabkan gangguan sel secara umum yang pada akhirnya menyebabkan kerusakan dan kematian sel [31][9]. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa alelokimia menyebabkan gangguan sintesis pigmen [29][28][6][33][34], gangguan transport elektron pada PSII dan aktivitas ATPase kloroplas yang berakibat terjadinya penurunan kecepatan fotosintesis [11], pengaruh pada fungsi mitokondria menyebabkan terganggunya respirasi [9][11] serta gangguan aktifitas hormon [11]. Kekeringan didefinisikan sebagai periode curah hujan dibawah kondisi normal, sedangkan cekaman kekeringan merupakan kondisi terjadinya penurunan ketersediaan air tanah yang dapat dihitung sebagai penurunan potensial air (ψw). Penurunan potensial air ini menyebabkan tumbuhan sulit untuk mengabsorbsi air. [30] dan selanjutnya akan menginduksi pembentukan ROS berlebih yang menyebabkan peroksidasi lipid dan kerusakan membran. Pada kondisi cekaman ini tumbuhan akan mensintesis metabolit sekunder lebih banyak yang berfungsi sebagai perlindungan terhadap cekaman [17]. Kebanyakan penelitian terhadap cekaman dilakukan terhadap satu macam cekaman, tetapi pada kondisi alami jarang sekali tumbuhan terpapar hanya pada satu faktor cekaman tunggal [2]. Namun demikian menurut [1] tumbuhan merespon cekaman ganda dengan cara berbeda dibanding responnya terhadap masing-masing cekaman secara tunggal. [26] mengemukakan bahwa pengaruh alelokimia pada tumbuhan target dapat berbeda tergantung pada aklimasi tumbuhan terhadap cekaman yang terjadi sebelumnya, faktor cekaman yang terjadi bersamaan dan perbedaan respon tumbuhan terhadap cekaman abiotik pada saat terdapat alelokimia. Terjadinya interaksi respon tersebut disebabkan oleh desentralisasi sistem respon tumbuhan terhadap berbagai cekaman [23], sehingga menurut [20] dan [1] cekaman ganda harus dilihat sebagai satu bentuk cekaman baru yang berbeda dengan masing-masing cekaman secara tunggal. Pengaruh cekaman ganda dapat meningkatkan dampak berbahaya sehingga jauh melebihi total pengaruh membahayakan dari semua faktor cekaman yang mengenainya, sebaliknya dapat juga tumbuhan yang semula terpapar faktor cekaman tunggal mampu meningkatkan resistensinya terhadap dampak cekaman lain yang terjadi kemudian [2][19]. Dari latar belakang diatas, maka penting untuk dikaji respon fisiologis tanaman kedelai terhadap cekaman biotik berupa interferensi teki dan cekaman abiotik berupa kekeringan yang terjadi bersamaan, diantaranya adalah resspon pigmen fotosintetik yang sangat erat kaitannya dengan proses fotosintesis, pertumbuhan dan perkembangan tanaman kedelai. Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian tentang mekanisme toleransi tanaman kedelai terhadap interferensi teki pada kondisi kekeringan. Hasil penelitian secara keseluruhan diharapkan bermanfaat bagi peningkatan pemahaman dan pengembangan bidang ilmu fisiologi tumbuhan yang mendasari pengembangan ilmu agronomi. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 183 Seminar Nasional Biologi 2013 2. BAHAN DAN CARA KERJA a. Bahan dan alat penelitian Bahan penelitian yang digunakan adalah Umbi teki (Cyperus rotundus L.) diperoleh dari persawahan di kecamatan Tinjomoyo, Semarang. Benih kedelai (Glycine max L. Var. Grobogan) diperoleh dari Balai Penelitian Kacang-Kacangan dan Umbi-Umbian (BALITKABI) Malang, Jawa Timur. Alat utaman yang digunakan adalah Spektrofotometer UV. b. Disain penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Struktur dan Fungsi Tumbuhan, jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP. Penelitian menggunakan metode ekperimental rancangan acak lengkap dua faktor yaitu cekaman kekeringan P1 = FTSW 1 (kontrol), P2 = FTSW 0,5 dan P3 = FTSW 0,25 dan interferensi teki, yaitu T1 = 0 teki (kontrol), T2 = 3 teki dan T3 = 6 teki, tiap unit perlakuan dengan 5 ulangan. c. Cara kerja - Penanaman dan perlakuan Benih kedelai diseleksi, dipilih yang mempunyai ukuran seragam. Umbi teki dipilih yang mempunyai berat seragam, disemaikan dan dipilih yang mempunyai 1 atau 2 mata tunas. Penanaman kedelai dan teki dilakukan pada waktu bersamaan di dalam pot plastik diameter 25 cm, tiap pot berisi 3 kg media tanam berupa tanah latosol dan diberi pupuk dasar 1gr TSP, 0,5gr KCL dan 0,3gr urea. Tiap pot ditanami satu kedelai dan teki dengan jumlah sesuai perlakuan. Perlakuan cekaman kekeringan dimulai 2 minggu setelah tanam dan diakhiri setelah 3 minggu perlakuan. Perlakuan cekaman kekeringan ditentukan berdasarkan nilai The fraction of transpirable soil water (FTSW) [12], dan diperoleh berat pot beserta tanaman pada FTSW 1 (kontrol) = 4,2 kg, FTSW 0,5 = 3,8 kg dan FTSW 0,25= 3,6 kg. Penyiraman dilakukan setiap hari, volume air yang diberikan ditentukan dengan menimbang pot beserta isinya sampai berat sama dengan berat seperti perlakuan. - Penentuan Pigmen fotosintetik Penentuan kandungan pigmen fotosintetik menggunakan metode spektofotometri mengikuti protokol Wang et al (2008) dengan modifikasi. 0,5 gr daun ke 3 di rendam dalam 10 ml dimethyl sulfoxide selama 48 jam dalam gelap dan suhu ruang. Absorbansi klorofil a diukur dengan spektrofotometer pada λ 665 nm , klrorofil b pada λ 649 nm dan karotenoid pada λ 480 nm. Perhitungan kandungan pigmen (µg/ml) menurut [37] : Kl a = 12,19 (A665) - 3,46 (A649)…….. 1 Kl b = 21,99 (A469) - 5,32 (A665)…….. 2 Kar = (1000A480-2,14 kl a -70,16 kl b... 3 220 - Pengukuran parameter pertumbuhan Parameter pertumbuhan yang diukur adalah tinggi tanaman dan biomasa tanaman. Biomasa tanaman dengan metode [15] dengan mengeringkan dalam oven pada suhu 65 oC sampai berat konstan. d. Analisis Data Untuk mengetahui pengaruh perlakuan dan kombinasi perlakuan terhadap parameter yang diukur, data kwantitatif yang diperoleh dianalisis dengan analisis sidik ragam (ANAVA). Untuk mengetahui beda nyata diantara perlakuan diuji lanjut dengan Duncan‘s Multiple Rang Test (DMRT) pada taraf uji 5%. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 184 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Respon pigmen fotosintetik tanaman kedelai (Glycine max L) terhadap cekaman ganda interferensi teki (Cyperus rotundus L.) dan cekaman kekeringan adalah sebagai berikut : Tabel 1. Kandungan klorofil a, b dan karotenoid akibat cekaman ganda interferensi teki dan kekeringan. Kl a Kl b Kar Perla-kuan P1 P2 P3 Rerata P1 P2 P3 Rerata P1 P2 P3 Rerata T1 96.04a 87.71ab 92.26a 92.00o 45.04a 42.02a 43.83a 43.63o 9.52a 8.82ab 8.35abc 8.90o T2 50.14d 57.61cd 75.53abc 61.10p 20.93cd 23.31bc 29.207b 24.48p 6.68bc 7.14abc 8.41abc 7.410p T3 45.16d 55.15cd 66.78bcd 55.69p 17.57c 21.61cb 25.65bc 21.61p 6.18c 6.96bc 6.22c 6.45p Rerata 74.61x 76.39x 76.58x 27.85x 28.98x 32.90x 7,47x 7,64x 7,66x Cekaman kekeringan secara tunggal cenderung meningkatkan klorofil a, tetapi tidak menunjukkan peningkatan yang nyata. Sementara interferensi teki menyebabkan penurunan yang nyata terhadap klorofil a, tetapi diantara interferensi 3 teki dan 6 teki tidak menunjukkan perbedaan nyata. Cekaman ganda interferensi 3 teki (T2) dan 6 teki (T3) dan kekeringan FTSW 0,5 (P2) menyebabkan penurunan klorofil a, tetapi pada kekeringan FTSW 0,25 (P3) tidak menunjukkan penurunan yang nyata (Tabel 1 & Gb. 1). Gb 1. Kandungan klorofil a (µg/ml) akibat kombinasi cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). Gb 2. Kandungan klorofil b (µg/ml) akibat kombinasi cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). Cekaman kekeringan secara tunggal menunjukkan kecenderungan meningkatkan klorofil b tetapi tidak menunjukkan pengaruh yang nyata. Semantara interferensi teki menyebabkan penurunan nyata terhadap klorofil b, tetapi diantara interferensi 3 teki dan 6 teki tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Cekaman ganda interferensi teki dan kekeringan pada semua kombinasi Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 185 Seminar Nasional Biologi 2013 perlakuan menyebabkan penurunan yang nyata terhadap klorofil b (Tabel 1 & Gb. 2). Kecenderungan terjadinya peningkatan klorofil a dan b pada cekaman kekeringan ini sesuai dengan yang dilaporkan oleh [36] terhadap tanaman Trachyspermum ammi L., oleh [38] pada Matricaria chamomilla L. Dan oleh Karotenoid selain berperan dalam proses fotosintesis dengan menangkap cahaya dan mengirim energi eksitasinya ke pusat reaksi fotosintesis, juga berperan sebagai antioksidan. Cekaman kekeringan secara tunggal cenderung meningkatkan kandungan kareotenoid tetapi tidak menunjukkan perbedaan nyata. Semantara interferensi teki menyebabkan penurunan nyata terhadap karotenoid, tetapi diantara interferensi 3 teki dan 6 teki tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Cekaman ganda interferensi teki dan kekeringa pada semua kombinasi perlakuan menyebabkan penurunan karotenoid secara nyata (Tabel 1 & Gb. 3). Terjadinya peningkatam kandungan karotenoid akibat cekaman kekeringan juga dilaporkan oleh [32], pada Populus cathayana Rehder. Gb 3. Kandungan karotenoid (µg/ml) akibat kombinasi cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). Dari data tersebut menunjukkan bahwa terdapat perbedaan respon pigmen fotosintetik terhadap cekaman kekeringan secara tunggal dengan cekaman ganda interferensi teki dan kekeringan. Secara umum interferensi gulma teki merupakan faktor dominan yang menentukan respon kedelai terhadap cekaman ganda. Pengaruh gulma secara langsung melalui kompetisi dan alelopati. Menurut [10] potensi alelopatik tumbuhan akan meningkat jika tumbuh pada kondisi kompetisi terhadap sumber daya yang terbatas karena terjadi peningkatan biosintesis metabolit sekunder sehingga pengaruh alelokimia pada tanaman target juga menjadi lebih besar. [33] mengemukakan bahwa 3 alelokimia yaitu o-hydroxyphenyl acetic, ferulat dan p-coumaric menyebabkan menurunnya konsentrasi klorofil dan porfirin pada padi (Oryza sativa). Terdapat tiga prekusor biosintesis porfirin yaitu proto, Mg-proto dan pchlide, dan diketahui bahwa proto dan pchlide menunjukkan perubahan pola konsentrasi yang sangat berbeda. Argumentasinya adalah bahwa Mgchelatase, yaitu enzim untuk perubahan proto menjadi Mg-proto, merupakan target utama alelokimia yang diujikan. Selanjutnya [34] pada penelitian lain juga melaporkan bahwa 3 alelokimia tersebut juga meningkatkan aktivitas enzim chlorophyllase dan Mg-dechelatase yang responsif pada jalur degradasi klorofil. Sehingga dapat disimpulkan bahwa ketiga senyawa alelelokimia tersebut secara luas mempengaruhi biosintesis dan degradasi klorofil padi (Oryza sativa). Sedangkan Kanchan & Jayachandra dalam [35] mengemukakan bahwa penurunan jumlah korofil oleh alelokimia dari trikoma Parthenium hysterphorus disebabkan oleh meningkatnya degradasi klorofil. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 186 Seminar Nasional Biologi 2013 P1 P3 T1 T2 P2 T3 T1 T2 T3 T1 T2 T3 Gb. 4. Perbandingan warna daun kedelai pada perlakuan cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). Dari hasil analisis terhadap data pertumbuhan menunjukkan bahwa perlakuan tunggal cekaman kekeringan dan interferensi teki serta kombinasi kedua perlakuan pada semua tingkat perlakuan secara nyata menurunkan biomasa dan tinggi tanaman kedelai. Tetapi tidak ada perbedaan yang nyata pada perlakuan interferes 3 teki dengan 6 teki (Tabel 2, Gb 5,6,7,8,9). Tabel 2. Pertumbuhan tanaman kedelai akibat cekaman ganda interferensi teki dan kekeringan. BT (gr) TT (cm) Perla -kuan P1 P2 P3 Rerata P1 P2 P3 Rerata T1 2.83a 2.44a 1.14c 2.09o 77.20a 80.40a 48.00b 68.53o T2 1.73b 1.07c 0.61d 1.14p 70.20a 41.20bc 31.20c 47.53p T3 1.22c 0.95cd 0.56d 0.91p 54.60b 50.80b 30.60c 45.33p Rerata 1.86x 1.48y 0.77z 67.33x 57.47y 36.60z Gb 5. Biomasa tanaman kedelai (gr) pada kombinasi cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 187 Seminar Nasional Biologi 2013 Gb 6. Tinggi tanaman kedelai (cm) pada kombinasi cekaman ganda interferensi teki (T) dan kekeringan (P). P1T1 P2T1 P3T1 Gb.7. Tanaman kedelai pada perlakuan tanpa interferensi teki (T!) dan tingkat penyedaiaan air yang berbeda (P1 P2 dan P3). P1T2 P2T2 P3T2 Gb.8. Tanaman kedelai pada perlakuan interferensi 3 teki (T!2) dan tingkat penyedaiaan air yang berbeda (P1, P2 dan P3). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 188 Seminar Nasional Biologi 2013 P1T3 P2T3 P3T3 Gb.8. Tanaman kedelai pada perlakuan interferensi 6 teki (T3) dan tingkat penyedaiaan air yang berbeda (P1, P2 dan P3). Terjadinya penurunan pertumbuhan kedelai tersebut antara lain dikarenakan cekaman kekeringan dapat menyebabkan menurunnya berbagai hara tersedia bagi kedelai, hal tersebut selanjutnya akan menginduksi terjadinya berbagai perubahan fisiologi dan metabolisme. Meskipun pada kondisi cekaman kekeringan secara tunggal terdapat kecenderungan peningkatan kandungan pigmen fotosintesisi, tetapi cekaman kekeringan juga menyebakan menutupnya stoma dan penurunan suplai CO2 sehingga menyebabkan penurunan laju respirasi, laju fotosintesis dan perubahan keseimbangan fitohormon yang menyebabkan penurunan pertumbuhan tanaman kedelai. Selain hal tersebut, pada kondisi cekaman ganda interferensi teki dan cekaman kekeringan gulma teki berpengaruh langsung terhadap tanaman kedelai melalui alelopati dan kompetisi terhadap faktor tumbuh yang terbatas. Kompetisi merupakan bentuk cekaman biotik yang dapat meningkatkan atau mengubah sifat alelopatik tanaman. Potensi alelopatik teki akan meningkat jika tumbuh pada kondisi kompetisi terhadap sumber daya yang terbatas karena terjadi peningkatan biosintesis metabolit sekunder sehingga pengaruh alelokimia teki terhadap kedelai sebagai tanaman target juga menjadi lebih besar [10]. DAFTAR PUSTAKA [1] Akinson N.J. and P. E. Urwin. 2012. The Interaction of Plant Biotic and Abiotic Stresses : From Genes to The\Field. Journal of Experimental Botany, Pp. 1-21. [2] Alexieva, V., S. Ivanov, I. Sergiev and E. Karanov. 2003. Interaction Between Stresses. Bulg. J. Plant Physiol., Special Issue. 1-17. [3] Anonim. (2009). Petunjuk Teknis Pengelolaan Tanaman dan Sumberdaya Terpadu (PTT) Kedelai. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP). Jawa Barat. [4] Anonim (2013). Pedoman teknis Pengelolaan Produksi Kedelai Tahun 2013. Direktorat Jendral Tanaman Pangan Kementrian Pertanian. [5] Atman. 2006). Pengelolaan Tanaman Kedelai di Lahan Kering Asam. Jurnal Ilmiah Tambua V(3):281-287. [6] Batish, D.R., K. Lavanya, H.P. Singh and R.K. Kohli. 2007. Phenolic Allelochemicals Release by Chenopodium murale Affect The Growth, Nodulation and Macromolecule Content in Chickpea and Pea. Plant growth 51:119-128. [7] Bogatek, R and A. Gniazdowska. 2007. ROS and Phytohormones in Plant-Plant Allelopathic Interaction. Plant Signaling & behavior 2(4):317-318. [8] Edreva, A., V.Velikova, T. Tsonev, S. Dagnon, A. Gurel, I. Aktas and E. Gesheva. 2008). Stress-Protective Role of Secundary Metabolites : Diversity of Fuction and Mechanisms. Gen.Appi.Plant Physiology 34(1-2), 67-78. [9] Einhellig, F.A. 2004. Mode of Allelochemical Action of Phenolic Compounds. Dalam Macias F.A. et al (edt.) : Allelopathy : Chemistry and Mode of Action of Allelochemicals. CRC Press, London, New York, Washington. [10]Gawronska H. & A. Golisz. 2006. Allelopathy and biotic Stresses. Dalam : Allelopathy : A Physiological Proccess with Ecological Implication, edt: M.J. Reigosa, N. Pedrol and L. Gondzales. Springer. Netherlands. Pp. 211-227. [11]Gniazdowska, A. and R. Bogatek. 2005. Allelopathic Interaction Between Plants : Multi Site Action of Allelochemicals. Acta Plantarum (27) 3B:395-407. [12] Hainemann A.B., L.F. Stone and N.K. Fageria. 2011. Tranpiration Rate Response to Water Deficit During Vegegtative and Reproductive of Upland Rice Cultivars. Sci. Agric. 68(1) : 24-30. [13]Inderjit and S.O. Duke. 2003. Ecophysiological Aspects of Allelopathy. Planta 217: 529-539 [14]Junaedi, A., M. A. Chozin and K. H. Kim. 2006. Perkembangan Tekini Alelopati. Hayati. Juni 2006 :79-84. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 189 Seminar Nasional Biologi 2013 [15]Jose, S. and A.R. Gillespie. 1998. Allelopathy in Black Walnut (Juglans nigra L.) Alley cropping II. Effects of Juglone on Hydroponically Grown Corn (Zea mays L.) and Soybean (Glycine max L. Merr.) growth and physiology. Plant and Soil 203:199-205. [16]Kavitha, D., J. Prabhakaran, K. Arumugam. 2012. Phytotoxic Effect of Purple nutsedge (Cyperus rotundus L.) on Germination and Growth of Finger millet (Eleusine coracona Gaertn.). International Journal of Research in Pharmaceutical and Biomedical Sciences 3(2):615-619. [17]Khan, T.A., M. Mazid and F. Mohammad. 2011. Status of Secundary Plant Products under Stress : an Overview. Journal of Stress Physiology & Biochemistry 7(2):75-98. [18]Kohli, R.K., D.R. Batish and H.P. Singh. 2006. Allelopathic Interaction in Agroecosystems. Dlm Reigosa MJ, N.Pedrol and L. Gonzales (edt.) : Allelopathy : A Physiological Preocess with Ecological Implicartion. Springaer. Netherlands. [19]Li, G.Z. and M. Gong. 2011.Mechanical Stimulation-Induce Cross-Adaptation in Plants : An Overview. Rev. J. Plant Biol. DOI 10.1007/s12374-011-9178-3. [20]Mittler R. 2006. Abiotic Stress, The field Enviroment and Stress Combination. Trend in Plant Science 11(1): 15-19. [21]Morvillo C.M., E.B. de la Fuente, A. Gil, M.A. Martinez-Ghersa and J.I. Gonzalez-Andujar. 2011. Competitive and Allelopathic Interference between Soybean Crop and Annual Wormwood (Artemesia annua L.) under Field Conditions. Europ.J. Agronomy 34(2011):211-221. [22]Narwal, S.S. and D.A. Sampietro. 2009. Allelopathy and Allelochemicals, Dalam : Sampietro D.A et al. (edts)., Isolation, Identification and Characterization of Allelochemicals/Natural Products. Science Publishers, Plymouth. [22] Partohardjono, S. 2005. Upaya peningkatan produksi kedelai melalui perbaikan teknologi budidaya. Dalam Partohardjono, et al. (penyunting). Analisa dan Opsi Kebijakan Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Monograf No.1 2005 Puslibang Bogor : 132-147. [23] Pedrol, M..N., I. Gomzales and M.J. Reigosa. (2006). Allelopathy and Abiotic Stress. Dlm Reigosa MJ, N.Pedrol and L. Gonzales (edt.) : Allelopathy : A Physiological Preocess with Ecological Implicartion. Springaer. Netherlands. [24]Purwanto dan T. Agustono. 2010. Kajian Fisiologi Tanaman kedelai pada berbagai kepadatan gulma teki dalam kondisi cekaman kekeringan. Journal Agroland 17(2):85-90. [25]Qasem, J.R. and C.L. Foy. 2001. Weed Allelopathy : Its Ecological Impacts and Future Prospects. Journal of Crop Production 4(2):43-119. [26]Sanchez-Morerias, A.M.., N. Pedrol, L. Gonzales and M.J. Reigosa. (2008). 2-3H-Benzoxazolinone (BOA) Induces Loss of Salt Tolerance in Salt-Adapted Plants. Research Paper. F Lorenzo (edt.). Plant Biology. Doi:10.1111/j.1438-8677. [27]Singh, N.B., D. Singh and A. Singh. 2009a. Modification of Physiological responses of Water Stressed Zea mays Seedling by Leachate of Nicotiana plumbagiflolia. General And Applied Plant Physiology 35(1-2):51-63. [28]Sodaeizadeh H., M. Rafleiolhossaini, J. Havlik and V. Damme. 2009. Allelopathic Activity of Different Plant Parts of Peganum harmala L. and Identification of Their Growth Inhibitors Subtances. Plant Growth Regul 59 : 227-236. [29]Singh, N.B., B.N. Pandey and A. Sigh. 2009b. Allelopathic effects of Cyperus rotundus extract in vitro and ex vitro on banana. Acta Physiol Plant 31:633-638 [30]Verslues, P.E., M.Agarval, S. Katiyar-Agarval, J. Zhu and J.K. Zhu. 2006 Methods and Concepts in Quantifying Resistance to Drought, Salt and Freezing, Abiotic Stresses than Affect Plant Water Status. The Plant Journal 45 : 523539. [31]Weir, T.L., S.W. Park and J.M. Vivanco. 2004. Biochemicals and Physiolocical mechanisms Mediated by Allelochemicals. Current Opinion in Plant Biology 7:472-479. [32]Xiao X, X. Xu and F. Yang. 2008. Adaptive Responses to Progressive Drought Stress in two Populus cahtayana. Silna Fennica 42(5):705-719 [33]Yang C.M, C.N. Lee and C.H. Chou. 2002. Effect of Three Allelopathic Phenolics on Chlorophyll Accumulation of Rice (Oryza sativa) Seedlings : I. Inhibitation of Supply – Orientation. Bot.Bull. Acad. Sin. 43:299-304. [34]Yang, C.M., I.F.Chang, S.J. Lin and C.H. Chou. 2004. Effect of Three Allelopathic Phenolics on Chorophyll Acumulation of Rice (Oryza sativa) Seedlings : II. Stimulation of Consumption – Orientation. Bot. Bull. Acad. Sin. 45: 119-125. [35]Zhou Y.H. and J.Q.Yu. 2006. Allelochemicals and Photosynthesis. Dlm. Reigosa MJ, N.Pedrol and L. Gonzales (edt.) : Allelopathy : A Physiological Preocess with Ecological Implicartion. Springaer. Netherlands. [36]Azhar N., B. Hussain, M. Y. Ashraf and K.Y. Abbasi. 2011. Water Stress mediated Changes in Growth, Physiology and Secondary Metabolites of Desi ajwain (Trachysperum ammi L.). Pak. J. Bot., 34:15-19. [37]Wellburn A. R. 1994. The Spectral Determination of Chlorophylls a and b, as willas Total Carotenoid, Using Various Solvents with Spectrophotometer of Different Resolutions. J. Plant.Physiol. Vol. 144:307- 313. [38]Pirzad A., M. R. Shakiba, S. Z. Zalmasi, S. A. Mohammdi, R. Darvihzadeh and A. Samadi. 2011. Effect of Water Stress on leaf Relative water content, Chlorophyll, Proline and oluble Carbohydrates in Matricaria chamomilla L.. Journal of Medical Plants Research. Vol. 5(12):2483-2488 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 190 Seminar Nasional Biologi 2013 Potensi Cangkang Udang Laut Penaeus monodon F. Dalam Mencegah Plak Ateroma Aorta Tikus Putih Hiperlipidemia Sri Isdadiyanto Laboratorium Struktur dan Fungsi Hewan, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email: [email protected] ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemberian cangkang udang laut Penaeus monodon F. terhadap pencegahan terbentuknya plak ateroma aorta yang diinduksi lemak tinggi. Sebanyak 20 ekor tikus putih Sprague Dawley jantan dewasa digunakan sebagai hewan uji. Tikus putih dibagi menjadi empat kelompok lima ekor per kelompok. Kelompok I sebagai kontrol diberi pakan lemak normal. Kelompok II diberi pakan lemak tinggi. Kelompok III diberi lemak tinggi + cangkang udang laut 180 mg/ kg BB/ hari. Kelompok IV diberi lemak tinggi dan setelah satu bulan diberi cangkang udang laut 180 mg/ kg BB/ hari. cangkang udang laut diberikan per oral dalam larutan 2 ml aquades. Penelitian dilakukan selama 90 hari. Pada hari terakhir perlakuan, hewan dikorbankan dan diambil organ jantung untuk pembuatan preparat histopatologi. Gambaran histopatologis aorta dianalisis secara deskriptif. Pakan lemak normal tidak mempengaruhi terbentuknya plak ateroma. Pakan lemak tinggi mempengaruhi terbentuknya plak ateroma. Pakan lemak tinggi + cangkang udang laut yang diberikan secara simultan dapat mencegah terbentuknya plak ateroma aorta. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan, bahwa pakan lemak tinggi adalah faktor utama penyebab aterosklerosis dan cangkang udang laut dapat mencegah terbentuknya plak ateroma. Kata kunci: Cangkang udang laut Penaeus monodon F., plak ateroma, aorta, aterosklerosis, pakan lemak tinggi. 1. PENDAHULUAN Peningkatan kadar kolesterol akibat konsumsi lemak dalam jumlah tinggi terjadi karena lemak yang dikonsumsi sebagian akan diubah menjadi kolesterol. Lemak yang berasal dari sintesis lokal dan makanan, akan ditransportasikan ke hati. Lemak yang berasal dari sintesis lokal dibebaskan dan ditranportasikan ke hati dalam bentuk asam lemak bebas, sedangkan lemak dari makanan ditranportasikan dalam bentuk kilomikron [1]. [2] menyatakan bahwa penyakit pada arteri dapat terjadi dengan peningkatan kadar kolesterol low density lipoprotein (LDL) dan very low density lipoprotein (VLDL) dalam darah (hiperkolesterol). Salah satu penyakit arteri adalah aterosklerosis. Aterosklerosis terjadi bila arteri tersumbat dan menyempit, sehingga menghambat aliran darah ke otot jantung. Tanpa darah yang mencukupi, jantung akan kekurangan oksigen dan nutrien vital yang dibutuhkan jantung untuk bekerja sebagaimana mestinya. Bila satu pembuluh atau lebih aorta tertutup total, dapat menyebabkan serangan jantung dan akhirnya terjadi kematian [3]. Dinding arteri terdiri dari tiga tunika berturut-turut dari bagian dalam ke arah luar yaitu tunika intima, tunika media dan tunika adventisia. Tunika intima terdiri atas satu lapis sel endotelium, tunika media terdiri dari lapisan sel-sel otot polos dan jaringan elastin, tunika adventisia terdiri atas jaringan ikat [4]. Aterosklerosis merupakan penyakit arterial yang ditandai dengan penebalan dinding arteri karena proliferasi sel otot polos tunika media, akumulasi lipid yang disertai dengan pembentukan jaringan fibrosa, kalsifikasi dan berhubungan dengan perubahan tunika intima [5]. Aterosklerosis butuh waktu yang lama. [6] melaporkan setelah enam bulan perlakuan pakan berkolesterol tinggi, terdapat perubahan struktur arteria yang ditandai dengan terbentuknya plaque yang mengandung jaringan fibrosa dan serabut elastin pada lumen arteria. Plaque ini terjadi karena akumulasi lipid pada dinding arteri yang akan mengikat jaringan fibrosa dan mengubah bentuk normal tunika intima [7]. [8] melaporkan bahwa kadar kolesterol LDL yang tinggi memicu penimbunan kolesterol di sel pembuluh Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 191 Seminar Nasional Biologi 2013 darah, yang menyebabkan munculnya aterosklerosis dan terbentuknya plaque di dinding pembuluh darah. Aterosklerosis merupakan penyebab kematian utama di negara berkembang dan melalui proses yang kompleks, melibatkan faktor genetik, faktor lingkungan dan berbagai tipe sel yang saling berpengaruh satu dengan yang lain. Lesi aterosklerotik diawali oleh adanya kerusakan sel-sel endotel pembuluh darah [9]. Cangkang udang laut merupakan produk deasetilasi dari chitin yang ditemukan pada cangkang udang Penaeus monodon [10]. Penelitian terakhir dilaporkan biopolimer alami cangkang udang laut disintesa dari jenis udang Penaeus monodon [11]. Cangkang udang laut merupakan turunan chitin, suatu amino polisakarida yang mengalami asetilasi, terdapat pada eksoskeleton dan kulit arthropoda termasuk insekta, ketam, dan udang [12;13]. Cangkang udang laut merupakan polimer alami, tidak toksik, biokompatibel dan dapat dibiodegradasi [14]. Cangkang udang laut dapat menangkap lemak di lambung sebelum dimetabolisme [15]. Menurut[16] cangkang udang laut bermuatan positif dan mampu berikatan dengan molekul bermuatan negatif, seperti lemak dan garam empedu kemudian membentuk ikatan ionik. Lemak yang terikat oleh cangkang udang laut menjadi sebuah massa yang besar sehingga tidak dapat diabsorbsi dalam traktus digestivus. 2. METODE PENELITIAN Sebanyak 20 ekor tikus putih Sprague Dawley jantan, umur 1,5 bulan dipergunakan sebagai hewan uji. Tikus putih diadaptasikan selama seminggu dalam satu kandang satu ekor tikus diberi pakan standar (mengandung lemak normal 4,5%) dan minum secara ad libitum. Tikus putih dibagi menjadi empat kelompok masing-masing kelompok terdiri lima ekor. Kelompok I adalah kelompok kontrol, yaitu tikus putih yang diberi pakan mengandung lemak normal selama tiga bulan. Kelompok II adalah kelompok tikus putih yang diberi pakan lemak tinggi (mengandung lemak 20%) selama tiga bulan. Kelompok III adalah kelompok tikus putih yang diberi pakan mengandung lemak tinggi dan diberi cangkang udang laut 180 mg/ kg BB/ hari dalam 2 ml aquades selama tiga bulan. Kelompok IV adalah tikus putih diberi pakan lemak tinggi selama tiga bulan, setelah satu bulan pertama, hewan tersebut juga diberi cangkang udang laut 180 mg/ kg BB/ hari dalam 2 ml aquades selama dua bulan. Cangkang udang laut (Penaeus monodon F.) diberikan per oral dengan bantuan spuit injeksi 2,5 ml berkanula. Pada hari terakhir perlakuan, hewan dikorbankan nyawanya dan organ jantung diambil kemudian dimasukkan dalam botol film yang berisi 10% neutral buffered formalin untuk pembuatan preparat histopatologi. Preparat histopatologi aorta dibuat dengan metode parafin dan pewarnaan dengan metode pewarnaan Hematoxylin Ehrlich-Eosin. Pengamatan preparat pada setiap perlakuan dilakukan dengan mikroskop cahaya untuk mengetahui terbentuknya plak ateroma antar kelompok perlakuan. Gambaran histopatologis aorta tikus putih Sprague Dawley dianalisis secara deskriptif, untuk mengetahui terbentuknya plak aterom 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN [17], melaporkan bahwa kadar kolesterol plasma menurun pada tikus yang diberi cangkang udang laut, meskipun mekanismenya belum jelas. Menurut [18], beberapa bahan pangan yang tidak terserap seperti serat bahan pangan (dietary fiber) dapat ikut menurunkan kadar kolesterol dalam darah. Lebih lanjut dikatakan bahwa serat bahan pangan dibutuhkan pada proses pengubahan kolesterol menjadi garam empedu. Terbentuknya plak ateroma pada penelitian ini menandakan telah terjadi disfungsi endotel, hal ini sependapat dengan [9] bahwa disfungsi endotel merupakan kejadian awal dari perkembangan aterosklerosis. Pada kelompok II menunjukkan bahwa pakan lemak tinggi menyebabkan hiperlipidemia sehingga memicu terbentuknya plak ateroma pada aorta, hasil senada dilaporkan oleh Ross [5] bahwa hiperlipidemia dalam jangka panjang dapat menyebabkan aterosklerosis. Aterosklerosis merupakan penyakit arterial yang ditandai dengan penebalan secara parsial atau menyeluruh dinding pembuluh darah karena akumulasi lipid yang disertai dengan pembentukan jaringan fibrosa, kalsifikasi yang berhubungan dengan perubahan tunika intima. [19] dan [20] yang melaporkankan bahwa pakan lemak tinggi yang diberikan pada tikus putih menyebabkan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 192 Seminar Nasional Biologi 2013 terbentuknya plak ateroma di aorta. Menurut [8], kadar kolesterol LDL yang tinggi, memicu penimbunan kolesterol di sel pembuluh darah, yang menyebabkan munculnya aterosklerosis dan terbentuknya plak di dinding pembuluh darah Hasil pengamatan tebal dinding aorta membuktikan bahwa pakan lemak tinggi meningkatkan tebal dinding aorta dan cangkang udang laut dapat mencegah terbentuknya tebal dinding aorta pada tikus putih setelah perlakuan dengan pakan lemak tinggi. Menurut [21] meningkatnya ketebalan tunika intima-media dinding arteri berhubungan dengan konsentrasi apoprotein B dan/atau apoprotein A. Tingginya konsentrasi apoprotein B merupakan indikasi naiknya partikel small dense-LDL yang merupakan partikel aterogenik. Partikel small dense-LDL tersebut mudah mengalami oksidasi sehingga memicu terjadinya keradangan dan akan terbentuk plak sehingga akan meningkatkan ketebalan dinding aorta. Menurut [3] plak yang terbentuk lama-kelamaan terus tumbuh ke dalam lumen sehingga diameter lumen menyempit. Penyempitan lumen menggangu aliran darah ke distal dari tempat penyumbatan terjadi. Salah satu penyakit arteri adalah aterosklerosis. Aterosklerosis terjadi bila arteri tersumbat dan menyempit, sehingga menghambat aliran darah ke otot jantung. Tanpa darah yang mencukupi, jantung akan kekurangan oksigen dan nutrien vital yang dibutuhkan jantung untuk bekerja sebagaimana mestinya. Bila satu pembuluh atau lebih aorta tertutup total, dapat menyebabkan serangan jantung dan akhirnya terjadi kematian. SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan, bahwa pakan lemak tinggi adalah faktor utama penyebab aterosklerosis dan cangkang udang laut Penaeus monodon F. dapat mencegah terjadinya plak ateroma. DAFTAR PUSTAKA nd [1] Mayes PA. Botham KM. 2003. Cholesterol Synthesis, Transport, and Excretion. Harper’s Illustrated Biochemistry, 26 edition. London. Mc.Graw Hill, 219-227. [2] Schmidt C, Fagerberg B. 2008. Apo B/apoA-1 ratio is related to femoral artery plaques in 64-year-old women also in cases with low LDL cholesterol. Atherosclerosis. 196: 817-822. [3] Lewis R, Gaffin D, Hoefnagels M, Parker B. 2004. Life fifth edition. London. McGraw Hill Book Company. Inc.699703. [4] Junquiera LC, Carneiro J. 2003. Basic Histology: Text & Atlas. 10 Edition. London. The McGraw-Hill Companies. Inc. Pp. 203-218. [5] Ross R. 1999. Atherosclerosis An Inflammatory Disease. N E J M 340: 115-126. [6] Williams HJ, Johnson L, Carson KGS, Jackson CL. 2002. Characteristics of intact and ruptured atherosclerotic plaques in brachiocephalic arteries of apolipoprotein E knouckout mice. ATVB Journal. 22:788-795. [7] Stary HC, Chandler A, Dinsmore BRE, Fuster V, Glagov S, Insull Jr. W, Rosenfeld ME, Schwartz CJ, Wagner WD, Wissler RW. 1995. A definition of atherosclerotic lesions and a histological classification of atherosclerosis. Circulation. 92: 1355-1374 [8] Libby P, Theroux P. 2005. Pathophysiology of coronary artery disease. Circulation. 111:3481-3488. [9] Maturana MA, Irigoyen MC, Spritzer PM. 2007. Menopause, estrogens, and endotelial dysfunction: Current concepts. Clinic Version Impresa. 62: 1807-5932. Sao Paulo. [10] Hargono, Abdullah, Sumantri I. 2008. Production of cangkang udang laut is made of the Penaeus monodon shell waste and application to serum cholesterol reduction. Reaktor. 12:53-57. [11] Sewvandi GA, Adikary SU. 2012. Synthesizing and characterization of natural biopolymer cangkang udang laut derived from shrimp type, Penaeus monodon. Tropical Agricultural Research. 23:272-276. [12] Vahouny GV, Connors WE, Subramanian S, Lin DS, Gallo LL. 1983. Comparative lymphatic absorbtion of sitosterol, stigmasterol, fucosterol and differential inhibition of cholesterol absorbtion. Am J Clin Nutr 33: 576-589. [13] Fan D, Zhu X, Xu M, Yan J. 2006. Adsorption properties of Chromium by cangkang udang laut coated montmorillonite. J Biol Sci 6:941-945. [14] Hejazi R, Amiji M. 2003. Cangkang udang laut-based gastrointestinal delivery systems. Journal of Controlled Release. 89: 151-165. [15] Maezaki YK, Tsuji Y, Nakagawa Y, Kawai T, Tsugita W, Takekawa A, Terada H, Hara, Mitsuoka T. 1993. Hypocholesterolemic effect of cangkang udang laut in adult males. Biochi Biotech and Biochem 57: 1439-1444. [16] Gallaher DD, Gallaher CM, Mahrt GJ, Carr TP, Hollingshead CH, Heslink Jr. R, Wise J. 2002. A glucomannan and cangkang udang laut fiber suplement decreases plasma cholesterol excretion in overweight normocholesterolemic humans. J Am Coll Nutr 21: 428-433. [17] Xu G, Huang X, Qiu L, Wu J. 2007. Mechanism study of cangkang udang laut on lipid metabolism in hyperlipidemic rats. Asia Pac J Clin 16: 313-317. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 193 Seminar Nasional Biologi 2013 [18] Elleuch M, Bedigian D, Roissex O, Besbes S, Blecker C, Attia H. 2011. Dietary fibre and fibre-rich by product of food processing: Characterizations, technological functionality and commercial application: A review. Food Chem. 124: 411-421. [19] Wuryastuty H, Wasito R, Raharjo S. 1995. Peroxidation index: Methods and diagnostic value. A Reseach Report University Research for Graduate Education. Directorate General of Higher Education, Jakarta, Indonesia. [20] Adji D. 2007. Immunohistochemistry method to detect C-reactive protein in atheroma plaques of Sprague dawley rats fed high lipid ration. J Sain Vet 25: 23-29. [21] Meisinger C, Loewel H, Mraz W, Koenig W. 2005. Prognostic value of apolipoprotein B and A in the prediction of myocardial infarction in middle-aged men and women: result from the MONICA/KORA Ausburg cohort study. European Heart Journal. 26:271-2 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 194 Seminar Nasional Biologi 2013 Keanekaragaman Flora Pulau Panjang Kabupaten Jepara Jawa Tengah Sri Utami Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRAK Pulau Panjang merupakan pulau kecil dengan luas sekitar 19 Ha, mempunyai potensi untuk dikembangkan karena sumber daya yang dimilikinya. Secara fisik pulau ini menjadi barier atau pelindung pantai Kartini, secara ekologis merupakan habitat berbagai biota baik laut maupun darat dan secara ekonomis menawarkan jasa lingkungan berupa obyek wisata bahari maupun religi. Vegetasi merupakan aset penting di pulau ini karena bermanfaat untuk melindungi ekosistem pulau dari abrasi maupun dalam mendukung kehidupan satwa liar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keanekaragaman dan kemelimpahan tumbuhan yang ada di Pulau Panjang. Metode penelitian dilakukan dengan penjelajahan untuk mengekplorasi tumbuhan di seluruh kawasan melalui jalan setapak yang mengitari pulau. Hasil penelitian didapatkan 37 jenis tumbuhan yang terdiri dari 24 jenis pohon dan 13 jenis tumbuhan semak dan perdu. Kelompok pohon didominasi oleh tumbuhan randu (Ceiba pentandra), Waru (Hibiscus tiliaceus), Kelor (Moringa oleifera), Lamtoro (Leucaena glauca) dan Ketapang (Terminalia cattapa). Sementara tumbuhan semak dan perdu didominasi oleh kirinyu (Euphatorium odoratum), Lantana camara, Abrus pectorius dan Ipomoea pes-caprae. Jenis-jenis tersebut umumnya merupakan jenis tumbuhan yang sudah beradaptasi terhadap lingkungannya. Kata Kunci : Pulau Panjang, flora, dominasi, eksplorasi, jasa lingkungan. 1. PENDAHULUAN Indonesia dikenal sebagai negara kepulauan terbesar di dunia dengan jumlah pulau sekitar 17.508 pulau dengan garis pantai sepanjang 81,791 km selatan (Goltenboth dkk. 2012 dan Supriharyono, 2007). Potensi kawasan kepulauan yang dimiliki, baik daratan maupun lautnya merupakan modal besar untuk dikembangkan dan dijaga kelestariannya. Salah satu pulau yang berpotensi untuk dikembangkan adalah Pulau Panjang, yang secara administrasi berada di wilayah Kabupaten Jepara Jawa Tengah. Pulau ini terletak 1,5 mil (2 km) dari Pantai Kartini Jepara yang dapat dijangkau dengan perahu dalam waktu lebih kurang 30 menit. Ketinngian tempat Pulau Panjang 1 – 10 mdpl (Utami, 2013). Keberadaan Pulau Panjang sangat penting untuk dilakukan konservasi karena secara fisik menjadi pelindung Pantai Kartini. Secara ekologis merupakan habitat berbagai makhluk hidup baik biota laut maupun biota darat. Secara ekonomis Pulau Panjang menawarkan jasa lingkungan berupa obyek wisata bahari maupun religi. Potensi sumber daya alam yang dimiliki Pulau Panjang berupa pantai berpasir putih dan terumbu karang dengan berbagai biota yang ada di dalamnya. Di sebelah dalam pantai terdapat hutan dengan berbagai jenis pohon yang menjulang tinggi diselingi oleh semak dan perdu. Vegetasi di Pulau ini merupakan tempat berkembangbiaknya satwa liar terutama burung. Pentingnya menjaga kelestarian pulau-pulau kecil seperti Pulau Panjang dipertegas dengan dibuatnya Undang-Undang Undang-undang No. 27 Tahun 2007, yang menyatakan bahwa Konservasi Wilayah Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil adalah upaya perlindungan, pelestarian, dan pemanfaatan Wilayah Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil serta ekosistemnya untuk menjamin keberadaan, ketersediaan, dan kesinambungan Sumber Daya Pesisir dan Pulau-Pulau Kecil dengan tetap memelihara dan meningkatkan kualitas nilai dan keanekaragamannya. Pantai Pulau Panjang saat ini telah mengalami abrasi yang cukup memprihatinkan. Usaha yang telah dilakukan pemerintah untuk melindungi pantai dari abrasi adalah dengan membangun break water, namun nampaknya belum bisa mengatasi permasalahan abrasi tersebut. Jika hal ini dibiarkan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 195 Seminar Nasional Biologi 2013 akan mengakibatkan daratan Pulau Panjang menjadi semakin menyempit dan lebih jauh lagi pulau tersebut bisa tenggelam. Kaitannya dengan pengelolaan pulau-pulau kecil banyak faktor yang harus diperhatikan seperti: Pulau kecil secara fisik memiliki sumberdaya daratan (terestrial) yang sangat terbatas, habitatnya seringkali terisolasi dari habitat lain, area tangkapan air terbatas dan mempunyai lingkungan yang khusus dengan proporsi spesies endemik yang tinggi bila dibandingkan dengan pulau kontinen (Franklin, 2008) , secara ekologi memiliki kondisi yang sangat rentan, sehingga mudah megalami perubahan lingkungan (Salm et al. 2000). Keindahan pantai berpasir putih dengan laut dangkal dan airnya yang jernih serta terumbu karang yang masih bagus menjadikan pantai Pulau Panjang menarik untuk dikunjungi wisatawan. Namun dibalik kegiatan yang memberikan hiburan ekowisata dan menambah devisa serta meningkatkan kesejahteraan masyarakat setempat, kegiatan tersebut akan berdampak buruk terhadap lingkungan apabila tidak dikelola dengan baik dan benar. Sementara itu wisata yang sifatnya religi juga banyak diminati oleh masyarakat baik dari Jepara maupun berasal dari luar kota. Mereka melakukan ziarah ke Makam Syeikh Abu Bakar seorang tokoh ulama Jepara. Tempat ini dilengkapi dengan fasilitas seperti : pendopo, masjid, sarana MCK, cafeteria, bahkan ada air barokah yang dipercaya sebagian orang dapat memberikan manfaat, baik kesehatan maupun keselamatan. Pada saat hari libur dan pada peringatan (khoul) Pulau Panjang dipenuhi para peziarah dan puncak peringatan diadakan bulan Syuro (Muharam). Kegiatan ekowisata di tempat ini telah berlangsung cukup lama. Kegiatan wisata alam atau ekowisata merupakan kegiatan yang perlu dikembangkan, karena dari sektor ini dapat meningkatkan penerimaan devisa negara, memperluas lapangan kerja serta memperkenalkan kebudayaan tanah air. Disamping memperoleh keuntungan secara finansial, kegiatan ekowisata juga akan mendatangkan kerusakan lingkungan (Supardi, 2003). Menurut Brandon (1996), bahwa ekowisata tidak bisa dilihat sebagai sesuatu yang tidak berbahaya atau pemanfaatan sumberdaya alam yang tidak merusak karena banyak kawasan lindung dengan biodiversitas tinggi memiliki kerapuhan dan tidak mampu bertahan terhadap gangguan akibat aktivitas manusia atau pengunjung. Vegetasi merupakan aset penting di kawasan pulau kecil seperti Pulau Panjang. Vegetasi bermanfaat untuk melindungi pantai dari abrasi dan sebagai habitat dalam rangka mendukung kehidupan satwa liar. Oleh karena itu dalam usaha untuk melindungi ekosistem Pulau Panjang perlu dilakukan eksplorasi flora di Pulau Panjang sebagai dasar dalam menyususn strategi konservasi di Pulau Panjang. 2. METODOLOGI Alat dan bahan yang digunakan: gunting potong tanaman, kamera, sasak tumbuhan, alat tulis, gunting potong tanaman dan kertas koran. Alat pengukur faktor lingkungan: altimeter, hygrometer, termometer dan pH meter. Waktu dan tempat penelitian: Juli 2013 dan sebagai tempat penelitian adalah di kawasan Pulau Panjang Jepara Jawa Tengah. Metode Penelitian: penelitian ini bersifat eksploratif. Teknik pengambilan data yaitu mencatat seluruh tanaman yang ditemukan dengan melakukan penjelajahan menelusuri jalan setapak yang mengelilingi seluruh kawasan Pulau Panjang. Setiap jenis yang ditemukan dicatat nama spesiesnya, sementara itu yang belum diketahui namanya dibuat herbarium untuk dilakukan identifikasi (Backer, 1968; Bhattacharyya & Johri, 1999 dan Steenis, 1981). Dilakukan pengukuran faktor lingkungan meliputi: suhu udara, suhu tanah, kelembaban udara, kelembaban tanah, ketinggian tempat dan pH tanah. Selain jenis tumbuhannya dicatat juga satwa liar (burung) yang berada di kawasan tersebut. Data yang diperoleh bersifat kualitatif semi kuantitatif. Analisis data dilakukan secara diskripsi. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 196 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil penelitian ditemukan 37 jenis tumbuhan yang terdiri dari 24 jenis pohon dan 13 jenis tumbuhan semak dan perdu (Tabel 1). Jenis pohon yang melimpah antara lain kapuk randu (Ceiba pentandra), Waru (Hibiscus tiliaceus), Kelor (Moringa oleifera), Lamtoro (Leucaena glauca) dan Ketapang (Terminalia cattapa). Hasil selengkapnya terdapat pada tabel 1. Pohon-pohon tersebut mempunyai kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan pantai. Adapun hasil pengukuran lingkungan di kawasan Pulau Panjang terdapat dalam tabel 2. Bentuk adaptasi tersebut berupa perkembangan daun-daun dengan kutikula berlilin yang tebal untuk mencegah kerusakan sebagai akibat percikan garam dan evaporasi tinggi sewaktu suhu tinggi (Goltenboth, dkk. 2012). Tabel 1. Jenis-jenis Tumbuhan dan Kemelimpahannya di Pulau Panjang Jepara No A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Nama Spesies Pohon Acacia farnesiana Willd. Annona squamosa Avicennia officinalis Bambusa sp. Carica papaya Casuarina equisetifolia Ceiba pentandra Delonix regia Hibiscus tiliaceus . Lannea coromandelica Leucaena glauca Melia azadarach Musa paradisiaca Moringa oleifera Lamk. Muntingia calabura Pandanus sp. Pemphis acidula Plumeria acuminata Pterocarpus indicus Rhizophora mucronata Sonneratia alba Tectona grandis Tevetia peruviana Terminalia cattapa B 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Semak dan perdu Abrus pectorius Antigonon leptosus Amorphophallus variabilis Crotalaria striata Dioscorea alata Euphatorium odoratum Lantana camara Ipomoea pes-caprae Manihot utillisima Morinda citrifolia Pachyrrzus erosus Pemphis acidula Strobilus asper Nama lokal Kemelimpahan Akasia Srikaya Mangrove Api-api Bambu Pepaya Cemara Randu Flamboyan Waru Ki kuda Lamtoro Mindi Pisang Kelor Kersen/Talok Pandan duri Setigi Kamboja Angsana Mangrove Bako Mangrove Bogem Jati Tevetia Ketapang + + + + + ++ +++ + +++ + +++ + + +++ + ++ ++ + ++ + + + + +++ Abrus Air mata pengatin Kesuwek Orok-orok Uwi Kirinyu Ceplikan Kangkungan Singkong Mengkudu Bengkoang Sentigi Serut +++ + + + ++ +++ +++ +++ + + + + + Keterangan: +++ = jumlah lebih dari 10 individu; ++ = jumlah 5-10 individu + = jumlah kurang dari 4 individu Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 197 Seminar Nasional Biologi 2013 Di daerah pantai juga ditemukan spesies mangrove namun jumlah spesies maupun individunya hanya sedikit yaitu Sonneratia alba, Rhizophora mucronata dan Avicennia officinalis. Hal ini disebabkan lingkungan tempat tumbuhnya kurang sesuai untuk pertumbuhan jenis-jenis mangrove. Menurut Dahuri (2003), mangvove tumbuh optimal di wilayah pesisir yang mempunyai muara sungai besar dan delta yang aliran airnya banyak mengandung lumpur karena pengendapan lumpur diperlukan sebagai subtrat bagi pertumbuhaannya. Sementara itu lingkungan pantai Pulau Panjang bersubstrat pasir dan tidak ada aliran sungai. Dari kelompok perdu yang paling dominan adalah Ipomoes pes-caprae, tumbuhan ini tumbuh di belakang pantai berpasir dan berperan sebagai tumbuhan pioner. Tumbuhan Setigi (Pemphis acidula) juga ditemukan di Pulau Panjang. Tanaman ini termasuk tanaman pantai. Menurut Nurhidayati dkk. (2009) tanaman Setigi merupakan salah satu jenis tanaman khas yang terdapat di Kepulauan Karimunjawa dan jumlahnya tinggal sedikit yaitu 2 individu. Tanaman ini umumnya dimanfaatkan sebagai souvenir dan tanaman bonsai. Kondisi Setigi ini sangat mengkhawatirkan, oleh karena itu jika tidak dilakukan upaya konservasi akhirnya akan menyebabkan kepunahan spesies tersebut. Menurut IUCN Red list (2013) tanaman ini termasuk ke dalam kategori Lest Concern sehingga keberadaanya perlu dilindungi. Tabel 2. Hasil Pengukuran faktor Lingkungan di Kawasan Pulau Panjang Jepara. Stasiun Parameter pH tanah Suhu tanah Suhu udara Kelembaban Kelembaban Ketinggian tanah udara Tempat Tepi pantai 5,5 28 33 45% 55% 0 Tengah 6 24 30 40% 40% 0 Dalam 6,2 28 33 30% 53% 10 Vegetasi sebelah dalam kawasan pantai terdiri dari pohon-pohon yang menjulang tinggi terutama dari jenis pohon randu. Pohon-pohon tersebut menjadi tempat bertengger beberapa jenis burung. Jenis-jenis burung yang ditemukan berjumlah 10 jenis dan burung tersebut kebanyakan termasuk burung laut (Tabel 3). Menurut SK Bupati Jepara No. 246 Tahun 2010 tentang penetapan jenis/spesies burung yang dilindungi di Pulau Panjang diantara jenis tersebut merupakan jenis burung yang dilindungi di kawasan Pulau Panjang yaitu burung kuntul (Egretta sp), selain itu jenis Kowak Malam Abu (Nycticorax nycticorax), semua jenis burung cangak dari jenis Ardea dan semua jenis burung dara laut (Sternidae). Tabel 3. Jenis-jenis Burung di Pulau Panjang Jepara No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nama Spesies Alcedinidae Ardeola speciosa Apodidae Egretta alba Egretta grazetta Fregata andrewsi Lonchura punctulata Orthotomus rufficef Prinia familiaris Pycnonotus goiavier Nama Lokal Raja udang Blekok Walet Kuntul besar Kuntul kecil Cikalang Bondol Cinenen Prenjak Trucukan Kemelimpahan ++ + + +++ +++ + +++ +++ +++ +++ Keterangan: +++ = jumlah >10 individu ++ = jumlah 5- <10 individu + = jumlah < 4 individu Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 198 Seminar Nasional Biologi 2013 SIMPULAN Dari hasil penelitian dapat dismpulkan bahwa di Pulau Panjang ditemukan 37 jenis 36 jenis tumbuhan yang terdiri dari 24 jenis pohon dan 13 jenis tumbuhan semak dan perdu. Kelompok pohon didominasi oleh tumbuhan randu (Ceiba pentandra), Waru (Hibiscus tiliaceus), Kelor (Moringa oleifera), Lamtoro (Leucaena glauca) dan Ketapang (Terminalia cattapa). Sementara tumbuhan semak dan perdu didominasi oleh kirinyu (Euphatorium odoratum), Lantana camara, Abrus pectorius dan Ipomoea pes-caprae. Jenis-jenis tersebut umumnya merupakan jenis tumbuhan yang sudah beradaptasi terhadap lingkungan tersebut. DAFTAR PUSTAKA [1]. Backer, C.A & R.C. Bakhuizen van den Brink. 1968. Flora of Java. Vol. I dan III. Noordhof N.V. Gronigen, The Netherlands. [2]. Bhattacharyya, B & B.M Johri. 1999. Flowering Plants Taxonomy and Phyllogeny. Naresa Publishing. House. New Delhi. [3]. Brandon K. 1996. Ecotourism and Conservation: A Review of kye Issues. Environmental Department Papers No. 033. Biodiversity Series.pp. 14-15. [4]. Goltenboth, F; Timotius,K.H; Milan, P.P dan Margraf,J. 2012. Ekologi Asia Tenggara: Kepulauan Indonesia. Penerbit Salemba Teknika, Jakarta. [5]. Dahuri, R. 2003. Keanekaragaman Hayati Laut. Aset Pembangunan Berkelanjutan Indonesia. PT Gramedia Jakarta. [6]. Daerah Kabupaten Jepara No.2 Tahun 2011 pasal 30 Tentang Rencana Tata Ruang dan Wilayah Kabupaten Jepara Tahun 2011-2031 [7]. Franklin, F. Keppel, G and Whistler, W.A. 2008. The Vegetation and Flora of Lakeba, Nayau and Aiwa Islands, Central Lau Group, Fiji. Jurnal Micronesica Vol. 40 No.1: 169-225 [8]. IUCN Red List. 2013. The Red List of Threatened Spesies. http://www.iucnredlist.0rg/details/178838/0. Diunduh tgl 1 Agustus 2013. [9]. Nurhidayati, T. Saptarini, D. Jadid, N dan Listiani, Ethnobotanical and Plant Profile Studies at Kariminjawa Village of Jepara Regency, Central Java. Jurnal for Technology and Sience.Vol.20 No.1 : 1 - 10 [10]. Salm RV, Clark JR and Siirila E. 2000. Marine and Coastal Protected Areas: A Guide for Planners and Managers. Third Edition. Internasional Union For Conservation of Nature and Natural Resources, Bland, Switzerland. [11]. Supardi, I. 2003. Lingkungan Hidup dan Kelestariannya. PT Alumni, Bandung. [12]. Supriharyono, 2007. Konservasi Ekosistem Sumber Daya Hayati. Di Wilayah Pesisir dan Laut Tropis. Pustaka Pelajar, Yogyakarta. [13]. Van Steenis, C.G.G.J. 1981. Flora. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 199 Seminar Nasional Biologi 2013 Produksi Kitinase Bakteri Kitinolitik Pada Media Kitin Cangkang Udang: Kajian Awal Untuk Biokonversi Limbah Kitin Sebagai Komponen Pakan Sri Pujiyanto, Sunarno dan R. S. Ferniah Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Telp/Fax (024) 7499494 Email: [email protected] ABSTRAK Bakteri kitinolitik merupakan bakteri yang mampu menghasilkan kitinase untuk menguraikan kitin menjadi monomer penyusunnya. Kemampuan bakteri kitinolitik dalam mendegradasi kitin merupakan peluang untuk pemanfaatan limbah berkitin. Cangkang udang merupakan limbah dengan kandungan kitin tinggi sehingga potensial dikembangkan sebagai komponen pakan. Penelitian ini mengkaji kemampuan bakteri kitinolitik isolat lokal untuk biokonversi kitin melalui aktivitas kitinase. Hasil pengujian menunjukkan aktivitas kitinase tertinggi dicapai pada jam ke 18 setelah inkubasi, pada medium yang mengandung kitin cangkang udang. Hal ini menandakan bahwa kitin cangkang udang dapat didegradasi menjadi N asetil D glukosamin. Produksi N asetil glukosamin maksimum terjadi pada jam ke 48 setelah inokulasi dengan bakteri kitinolitik. Kata kunci: kitinolitik, kitin, cangkang udang 1. PENDAHULUAN Kitinase merupakan enzim yang berperan dalam pemecahan ikatan 1,4 β-glikosidik pada kitin. Kitin adalah polisakarida penyusun komponen struktural pada fungi dan insekta. Kemampuan kitinase mendegradasi kitin menyebabkan enzim ini dimanfaatkan sebagai agen biokontrol, baik biofungisida maupun bioinsektisida. Kitinase dari Trichoderma sp. dapat menghambat pertumbuhan Phytium sp. dan Fusarium sp. pada tanaman hias (Gohel et al., 2006). Kitinase dari ulat Maneluca sexta dimanfaatkan sebagai agen bioinsektisida karena dapat menghambat pertumbuhan larva penggerek daun (Heliothis virescens) hingga 80% (Fukamizo, 1999). Aplikasi dan potensi pemanfaatan kitinase yang luas menyebabkan kebutuhan kitinase meningkat. Kitinase merupakan enzim induktif yang hanya disintesis apabila di dalam medium produksi terdapat kitin sebagai induser. Penggunaan koloid kitin dari kitin komersial pada penelitian Pujiyanto dkk. (2006) dalam medium produksi memperbesar biaya produksi karena selain mahal, kitin komersial juga sulit diperoleh di Indonesia. Sumber kitin alternatif yang murah dan mudah didapat perlu diupayakan untuk digunakan sebagai induser dalam medium produksi kitinase, di antaranya adalah cangkang udang. Cangkang udang tersusun atas zat kitin. Pemanfaatan cangkang udang dan rajungan masih sangat terbatas. Selama ini, cangkang tersebut menjadi limbah perikanan yang mengakibatkan pencemaran lingkungan (Wang et al., 1997). Penelitian ini untuk menganalisis produksi kitinase isolat bakteri B06 pada medium kitin cangkang udang dan kitin cangkang rajungan dibandingkan dengan kitin komersial, sekaligus mengetahui konsentrasi yang tepat penambahan kitin sehingga diperoleh produksi kitinase yang maksimum. 2. BAHAN DAN METODE Isolasi Kitin dari Cangkang Udang (Wang et al., 1997) Cangkang udang dicuci dan dibersihkan dari kotoran lalu dikeringkan pada suhu 65 oC. Cangkang udang dihaluskan dengan blender. Tepung cangkang yang didapat, direndam dalam larutan HCl 2 N dengan perbandingan 1:8 (b/v) pada suhu kamar selama 2 hari. Hasil perendaman Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 200 Seminar Nasional Biologi 2013 disaring dan dicuci, lalu dikeringkan pada suhu 65 oC. Residu yang diperoleh direndam dalam larutan NaOH 2 N pada suhu 100 oC dengan perbandingan 1:8 (b/v) selama 30 menit. Residu yang telah direndam, disaring dan dicuci sampai pH residu tepat 7. Residu yang diperoleh dikeringkan pada suhu 65 oC hingga berat konstan. Tepung yang diperoleh merupakan kitin cangkang udang. Isolasi kitin dari cangkang rajungan dilakukan dengan cara yang sama dengan isolasi kitin dari cangkang udang. Kitin cangkang udang dan kitin cangkang rajungan dibuat menjadi bentuk koloid dan digunakan sebagai sumber kitin untuk produksi kitinase. Pemeliharaan dan Peremajaan Isolat Bakteri B06 Isolat bakteri B06 ditumbuhkan pada medium agar kitin miring. Kultur diinkubasi pada suhu kamar selama 48 jam. Isolat stok disimpan pada suhu 4 oC. Medium Produksi Enzim dan Sumber Isolat Medium agar kitin terdiri dari 0,1% MgSO4.7H2O, 0,02% K2HPO4, 0,1% ekstrak yeast, 0,5% koloid kitin, 1,5% agar); medium produksi terdiri dari 1% pepton, 0,5% ekstrak yeast, koloid kitin (perlakuan), 0,1% NaCl, 0,1% K2HPO4, 0,05% MgSO4.7H2O, 0,001% FeSO4. 7H2O, 0,001% ZnSO4. 7H2O, masing-masing 0,0001% CuSO4. 5H2O, MnSO4. nH2O, CaCl2. 2H2O pH 7. Koloid kitin bersumber dari kitin komersial, kitin cangkang udang, dan kitin cangkang rajungan dengan konsentrasi masing-masing 0,5%; 1,0%; dan 1,5%. Isolat bakteri B06 diisolasi dari perairan air tawar di Jawa Tengah dan merupakan koleksi Pujiyanto dkk. (2005). Pembuatan Starter Lima puluh mililiter medium produksi dengan koloid kitin dari masing-masing sumber kitin konsentrasi 0,5% diinokulasi dengan 1 ose biakan isolat bakteri B06 dari medium agar kitin miring. Kultur bakteri tersebut diinkubasi pada suhu ruang (27 oC) dengan penggojogan 120 rpm selama 18 jam. Produksi Enzim Starter sebanyak 5% (v/v) atau 5 mL starter diinokulasikan ke dalam 100 mL medium produksi dan diinkubasi dengan agitasi 120 rpm pada suhu ruang. Setiap 6 jam sekali dilakukan pengambilan kultur. Kultur yang diambil disentrifugasi 4000 rpm selama 10 menit. Supernatan yang diperoleh merupakan enzim kasar dan digunakan untuk uji aktivitas kitinase, pengukuran kadar protein, dan kandungan gula pereduksi dalam medium. Pengujian Aktivitas Enzim Aktivitas kitinase ditentukan dengan metode Ueda & Arai (1992) dengan substrat koloid kitin. Dua mililiter buffer fosfat, 1 mL larutan koloid kitin 0,5% dan 1 mL supernatan dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan diinkubasi selama 1 jam pada suhu 37 oC. Aktivitas enzim dalam campuran ditentukan secara turbidimetri pada λ 660 nm. Satu unit aktivitas didefinisikan sebagai jumlah enzim yang menyebabkan pengurangan absorbansi sebesar 0,001 campuran reaksi per menit (Ueda & Arai, 1992). Pengujian Kadar Protein Jumlah protein yang terkandung dalam supernatan ditentukan dengan menggunakan metode Lowry. Sebanyak 0,1 mL supernatan, 0,9 mL akuades dan 1 mL larutan Lowry dimasukkan ke dalam tabung reaksi, dihomogenisasi dan diinkubasi selama 15 menit pada suhu ruang. Larutan folin ciocalteau ditambahkan sebanyak 3 mL, dihomogenisasi dan diinkubasi pada suhu ruangan selama 45 menit. Setiap sampel larutan diukur absorbansi dengan spektrofotometer pada λ 540 nm. Kadar protein dalam sampel ditentukan dengan kurva standar Bovine Serum Albumin (BSA) (Copeland, 1994). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 201 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengujian Kandungan Gula Pereduksi Kandungan gula pereduksi dalam medium ditentukan dengan menggunakan reagen DNS. Sebanyak 1 mL supernatan dan 1 mL reagen DNS dimasukkan dalam tabung reaksi, lalu dipanaskan pada suhu 100 oC selama 5 menit. Campuran didinginkan dan ditambah akuades sebanyak 4 mL dan segera diukur absorbansinya dengan spektrofotometer pada λ 570 nm. Kandungan gula pereduksi dalam sampel ditentukan dengan kurva standar N-asetil D-glukosamin (GlcNAc) (Chaplin & Kennedy, 1994). Penentuan aktivitas spesifik Aktivitas spesifik yaitu nilai perbandingan antara aktivitas enzim dengan kadar protein (Winarno, 1989) 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Kitin dari Cangkang Udang Hasil isolasi kitin dari cangkang udang disajikan pada Tabel 2. Tabel 1. Prosentase kitin hasil isolasi dari cangkang udang Sumber kitin Cangkang udang Tepung cangkang (g) 250 Kitin (g) (%) 61,30 24,52 Hasil isolasi kitin dari cangkang udang menghasilkan kitin sebanyak 24,52% dan 9,46%. Suhardi (1993) menyatakan, bahwa kandungan kitin pada cangkang kering udang adalah sebesar 20-50%. Hasil isolasi kitin dari cangkang udang pada penelitian ini memperlihatkan hasil yang sama dengan Kusumawati (2006) yang memperoleh kitin sebanyak 200-250 g dari 1 kg cangkang udang atau prosentasenya 20%-25%. Kitin hasil isolasi dari cangkang rajungan biasanya memperlihatkan hasil yang lebih rendah dari total kitin yang terkandung dalam cangkang rajungan secara umum. Hasil isolasi kitin yang diperoleh dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain adanya cangkang siap molting atau cangkang hasil molting yang turut dalam proses isolasi. Cangkang hasil molting mempunyai kandungan senyawa anorganik kalsium karbonat yang lebih tinggi dibanding senyawa organik kitin dan protein (Suhardi, 1993). Faktor lain yang mempengaruhi hasil isolasi kitin pada penelitian ini adalah metode yang digunakan untuk isolasi kitin dari cangkang. Perbedaan proses isolasi kitin dari suatu cangkang krustase mengakibatkan perbedaan jumlah kitin hasil isolasi (Suhardi, 1993). Kitin hasil isolasi dari cangkang udang mempunyai tekstur yang sama dengan kitin hasil isolasi dari cangkang rajungan. Kitin hasil isolasi ini selanjutnya dihidrolisis untuk memperoleh kitin dalam bentuk koloid. Proses hidrolisis kitin dilakukan menggunakan larutan asam (HCl). Koloid kitin digunakan sebagai substrat sekaligus induser dalam medium produksi kitinase. Koloid kitin bertindak sebagai sumber karbon dalam produksi kitinase oleh mikroorganisme (Kondo et al., 2002). Kitin bentuk koloid lebih mudah didegradasi oleh mikroorganisme kitinolitik (Sharaf, 2005). Produksi Kitinase dan Uji Aktivitas Enzim Uji aktivitas kitinase dilakukan dengan metode Ueda & Arai (1992) yaitu dengan turbidimetri. Hasil pengujian aktivitas kitinase dari 3 perlakuan dapat dilihat pada Gambar 1. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 202 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 1. Aktivitas kitinase oleh isolat bakteri kitinolitik pada medium dengan sumber kitin kulit udang dan konsentrasi yang berbeda selama waktu inkubasi 48 jam. Gambar 1 memperlihatkan bahwa aktivitas kitinase dari semua perlakuan menunjukkan kecenderungan yang sama. Aktivitas kitinase pada jam ke-0 sudah terlihat. Hal ini menunjukkan bahwa pada awal inkubasi sudah terjadi aktivitas kitinase yang diduga berasal dari starter yang diinokulasikan. Peningkatan aktivitas kitinase terjadi hingga jam ke-18. Peningkatan aktivitas ini terjadi karena bakteri B06 mampu memproduksi kitinase dengan kitin tersedia sebagai indusernya. Sel bakteri mampu mengenali struktur kitin, sehingga terjadi kontak fisik antara permukaan sel dengan kitin dalam medium (Felse & Panda, 1999). Adanya kontak fisik antara kitin dengan sel bakteri mengakibatkan terjadinya biosintesis enzim. Mekanisme biosintesis kitinase pada sel bakteri tidak terlepas dari peran operon chi (Gambar 2). Gambar 2. Mekanisme biosintesis kitinase karena induksi kitin yang melibatkan peran operon chi (Ahad dkk., 2005). Operon merupakan suatu kumpulan gen yang menyandi reaksi metabolik tertentu sedangkan gen-gen operon chi menyandi terbentuknya kitinase. Kitin dalam medium berbentuk kristal tak larut dan bertindak sebagai induser kitinase. Reseptor pada permukaan sel bakteri mengikat kitin sehingga dilepaskan suatu protein reseptor kitin ke dalam sitoplasma. Protein ini berikatan pada represor operon chi sehingga represor menjadi tidak aktif dan proses transkripsi dapat berlangsung. Proses transkripsi diteruskan dengan proses translasi di ribosom. Proses translasi menghasilkan protein enzim yang kemudian dilepaskan ke sitoplasma. Produksi maksimum kitinase oleh isolat bakteri B06 tercapai pada waktu inkubasi 18 jam. Ketiga sumber kitin, baik kitin komersial, kitin cangkang udang, maupun kitin cangkang rajungan mampu menginduksi produksi kitinase oleh isolat bakteri B06. Memasuki waktu inkubasi 24 jam, aktivitas kitinase mulai menurun. Penurunan aktivitas kitinase disebabkan oleh adanya akumulasi Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 203 Seminar Nasional Biologi 2013 produk hidrolisis kitin oleh kitinase. Degradasi kitin menghasilkan N-asetil D-glukosamin (GlcNAc) dan akumulasi produk ini dalam medium akan menghambat biosintesis kitinase. Keberadaan monomer GlcNAc memungkinkan sel bakteri memanfaatkan monomer ini secara langsung sebagai sumber karbon tanpa harus memproduksi kitinase (Felse & Panda, 1999). Gambar (4.3) memperlihatkan kenaikan jumlah GlcNAc dalam medium hingga waktu inkubasi 48 jam. GlcNAc merupakan produk degradasi kitin. Mulai jam ke-24 terjadi penurunan aktivitas kitinase, artinya proses degradasi kitin oleh kitinase menurun sehingga produk degradasi kitin menurun. Akan tetapi pada jam tersebut kadar GlcNAc dalam medium mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan oleh adanya produksi enzim lain selain kitinase yang berperan dalam proses degradasi kitin. Menurut Felse & Panda (1999), kitobiase merupakan enzim yang diproduksi seiring dengan diproduksinya kitinase oleh mikroorganisme. Mekanisme kerja kitobiase yakni mendegradasi turunan kitin menjadi monomer GlcNAc dan biosintesis kitobiase tidak dipengaruhi oleh akumulasi produk degradasi. Keberadaan kitobiase dapat menyebabkan akumulasi produk degradasi kitin yakni GlcNAc bahkan ketika produksi kitinase menurun. Felse & Panda (1999) membuktikan bahwa dalam kultur batch, aktivitas kitinase oleh Serratia marcescens menurun karena adanya akumulasi GlcNAc dalam medium. Pengaruh GlcNAc dapat dicegah dengan penggunaan fermentor kultur kontinyu. Gambar 3. Kandungan gula pereduksi (GlcNAc) dalam medium produksi selama waktu inkubasi 48 jam. Selain mekanisme represi katabolit, penurunan aktivitas kitinase diduga juga disebabkan oleh adanya enzim proteolitik. Felse & Panda (1999) menduga, bahwa aktivitas proteolitik yang tinggi mengakibatkan rendahnya aktivitas kitinase karena proteolitik mendegradasi kitinase. Meskipun demikian, mekanisme degradasi kitinase oleh proteolitik masih perlu diteliti lebih lanjut. Variabel pendukung lain yang dievaluasi bersamaan dengan aktivitas enzim adalah kadar protein dalam medium. Tujuan analisis kadar protein adalah untuk mengetahui aktivitas spesifik enzim. Hasil pengukuran kadar protein dalam medium disajikan pada Gambar 4. Gambar 4. Kadar protein dalam medium produksi selama waktu inkubasi 48 jam. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 204 Seminar Nasional Biologi 2013 Kitinase merupakan enzim ekstraseluler. Isolasi kitinase dari kultur bakteri B06 dapat dilakukan dengan sentrifugasi. Sel bakteri akan mengendap dan enzim akan terlarut dalam supernatan tetapi enzim kasar hasil sentrifugasi mengandung komponen lain selain kitinase. Gambar 5 memperlihatkan aktivitas spesifik kitinase. Aktivitas spesifik menunjukkan tingkat kemurnian enzim dan didefinisikan sebagai unit aktivitas enzim per milligram protein. Gambar 5. Aktivitas spesifik kitinase selama waktu inkubasi 48 jam. Secara umum, aktivitas spesifik kitinase pada semua perlakuan memperlihatkan kenaikan seiring dengan peningkatan waktu inkubasi. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat kemurnian enzim semakin meningkat seiring dengan penambahan waktu inkubasi. Kemurnian enzim berhubungan dengan kandungan protein non-kitinase dalam supernatan. Semakin tinggi protein non-kitinase dalam supernatan, semakin rendah tingkat kemurnian enzim. Hal ini dikarenakan protein non-kitinase bertindak sebagai zat pengotor dalam pengukuran aktivitas spesifik kitinase dan seiring dengan peningkatan waktu inkubasi terlihat bahwa kandungan protein non-kitinase dalam medium semakin berkurang. Keberagaman konsentrasi kitin yang ditambahkan dalam medium produksi bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian konsentrasi yang berbeda dari masing-masing sumber kitin terhadap produksi kitinase. Berdasarkan analisis sidik ragam, diketahui pula bahwa perlakuan perbedaan konsentrasi memberikan hasil yang berbeda tidak nyata (p>0,05). Hal ini menunjukkan bahwa penambahan kitin dalam medium produksi hingga konsentrasi 1,5% tidak mempengaruhi aktivitas kitinase oleh isolat bakteri B06. Penambahan kitin hingga 1,5% tidak meningkatkan aktivitas kitinase karena pemberian kitin pada jumlah tersebut telah melewati batas optimum untuk produksi enzim. Kondo et al. (2002) menyatakan bahwa penambahan koloid kitin melebihi batas optimum tidak akan mempengaruhi rata-rata aktivitas enzim. Menurut Sharaf (2005), produksi optimum kitinase dicapai dengan penambahan koloid kitin sebanyak 1%, sedangkan pada penelitian ini penambahan koloid kitin sebanyak 0,5% dapat menghasilkan produksi kitinase maksimum. SIMPULAN Kitin cangkang udang maupun kitin cangkang rajungan dapat digunakan sebagai alternatif sumber kitin dalam medium produksi kitinase menggantikan kitin komersial. Penambahan kitin sebanyak 0,5% dalam medium produksi telah mampu menginduksi kitinase sehingga produksi kitinase maksimum. DAFTAR PUSTAKA [1]. Ahad, M., Oktaviawati, E., Ulfah, U.M., Normasari, dan Wicaksono, A.N. 2005. Pemanfaatan Limbah Cangkang Kepiting sebagai Pengganti Kitin Komersial untuk Memproduksi Enzim Kitinase. Disampaikan pada Program Kreativitas Mahasiswa Bidang PKMP di Universitas Muhammadiyah Malang. Malang. September 2005. [2]. , 2006. Produksi Kitinase oleh Isolat Bakteri Kitinolitik BK-05 pada Medium Kitin Cangkang Kepiting. Skripsi. Jur. Biologi FMIPA Universitas Diponegoro. Semarang. [3]. Chaplin, T. and M. Kennedy. 1994. Carbohydrate Analysis: A Practical Approach. Oxford University Press. Oxford. [4]. Copeland, R. 1994. Methods for Protein Analysis. Chapman and Hall. New York. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 205 Seminar Nasional Biologi 2013 [5]. Felse, P.A. and T. Panda. 1999. Regulation and cloning of microbial chitinase genes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 51:141-151. [6]. Fukamizo, T. 1999. Chitinolitic enzymes: catalysis, substrate binding, and their application. Kinki University. Japan. [7]. Gohel, V., P. Vyas, and H.S. Chhatpar. 2005. Activity staining method of chitinase on chitin agar plate through polyacrylamide gel electrophoresis. African Journal of Biotechnology. 4: 87-90. [8]. Gomez, K.A. dan A.A. Gomez. 1995. Prosedur Statistik untuk Penelitian Pertanian. Alih bahasa: E. Sjamsuddin dan J. Baharsyah. Edisi kedua. UI Press. Jakarta. [9]. Kondo, K., M. Matsumoto, and N. Nishide. 2002. Production of chitinase from Trichoderma viride and the enzymatic property. J. Chem. Eng. 40:113-116. [10]. Kusumawati, Y. 2006. Mengenal Lebih Dekat Kitosan. http//:www.Pikiran Rakyat. 26 Januari 2006. Diakses 04 Juli 2007. [11]. Pelczar and Chan. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi. UI Press. Jakarta. [12]. Pujiyanto, S., R.S. Ferniah, dan R. Rahadian, 2005. Potensi Bakteri Kitinolitik akuatik Isolat Lokal sebagai Agen Pengendali Larva Nyamuk Aedes aegypti Guna Mencegah Timbulnya Wabah Demam Berdarah. Disampaikan pada Pekan Ilmiah Perguruan Tinggi di Jawa Tengah tahun 2005. Salatiga. 20-22 November 2005. [13]. , 2006. Produksi Kitinase dan Penerapannya sebagai Bioinsektisida untuk Mengendalikan Larva Nyamuk Aedes aegypti Guna Mencegah Timbulnya Wabah Demam Berdarah. Disampaikan pada Workshop Hasil Penelitian Program Fasilitasi Perguruan Tinggi Provinsi Jawa Tengah. Semarang. 5-8 September 2006 [14]. Schlegel, H.G. and K. Schmidt. 1994. Mikrobiologi Umum. Alih Bahasa: Tedjo Baskoro. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. [15]. Sharaf, E. F. 2005. A potent chitinolytic activity of Alternaria alternata isolated from Egyptian black sand. Polish Journal of Microbiology. 54:145-151. [16]. Suhardi, 1993. Khitin & Khitosan. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. [17]. Ueda, M. and M. Arai. 1992. Purification and properties of chitinases from Aeromonas sp. 10S-24. Biosci. Biotech. Biochem. 60: 1195-1197. [18]. Wang, S. L., S. H. Chiou and W. T. Chang. 1997. Production of chitinase from shellfish waste by Pseudomonas aeruginosa K-187. Proc. Nat. Sci. 21: 71-78. [19]. , and W.T. Chang. 1997. Purification and characterization of two bifunctional chitinases/lysozyme extracellulary produced by Pseudomonas aeruginosa K-187 in a shrimp and crab shell powder medium. Appl. Environ. 63: 380-386. [20]. Winarno, F. G. 1989. Enzim Pangan. Gramedia. Jakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 206 Seminar Nasional Biologi 2013 Biodiversitas Flora Pesisir Cilacap Selatan Kala Holosen Berdasarkan Fosil Polen Dan Spora SWA Suedy,1) R Setijadi,2) A Widagdo2) 1) Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email: [email protected] 2)Jurusan Geologi, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Jenderal Soedirman (UNSOED) Kampus Teknik UNSOED Blater, Purbalingga ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui biodiversitas flora pesisir di daerah Cilacap selatan pada Kala Holosen berdasarkan fosil polen dan spora tumbuhan yang ditemukan dari hasil pemboran di Karangturi Cilacap (0°30‘38.69‘‘LS; 9°15‘39.38‘‘). Metode preparasi standar palinologi dan pengamatan mikroskopis digunakan untuk identifikasi fosil polen dan spora. Berdasarkan pengamatan pada 46 sampel dari hasil pemboran sedalam 2.80 meter berhasil diidentifikasi 10272 fosil yang terdiri dari 31 tipe polen dan spora tumbuhan (17 tipe dihasilkan oleh tumbuhan berhabitus pohon; 4 tipe dihasilkan oleh tumbuhan berhabitus semak-herba dan 10 tipe merupakan spora dari Pteridophyta). Flora pesisir yang ditemukan terutama adalah flora kelompok mangrove dan back mangrove diantaranya Sonneratia alba, Sonneratia caseolarais, Nypa 14 fruticans, Avicenia sp., Croton sp. dan Acrostichum aureum. Penentuan umur dengan carbon dating C menunjukkan bahwa kisaran umur sampel hasil pemboran di lokasi penelitian adalah 11697-2520 tahun yang lalu dan termasuk pada kisaran Kala Holosen. Kata kunci: flora, pesisir, tipe Kala, Holosen. 1. PENDAHULUAN Pesisir selatan Cilacap mempunyai kawasan ekosistem mangrove yang sangat penting di Jawa Tengah, terbentang di daerah estuarin mulai dari barat muara Sungai Citanduy sampai Sungai Donan di sebelah timur, dan disebelah selatan berbatasan dengan Pulau Nusakambangan. Berbeda dari ekosistem pada umumnya ekosistem daerah ini mempunyai ciri khas karena membentuk suatu lagoon sehingga mendapat pengaruh besar dari ekosistem di sekitarnya. Salah satunya yaitu pengaruh sedimentasi yang sangat cepat dari intrusi lumpur yang terbawa aliran Sungai Citanduy, Cibeureum, Cikujang, Donan, Pekalongan, Cikonde dan sungai lainnya yang bermuara di wilayah ini. Gambaran citra satelit menunjukkan adanya dinamika perubahan garis pantai pada kawasan pesisir di wilayah pesisir selatan Cilacap. Hal ini ditunjukkan oleh gambaran morfologi beting gesik yang berulang, sehingga menarik untuk diteliti bagaimana dinamika flora pesisir termasuk mangrovenya dari waktu ke waktu. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui biodiversitas flora penyusun mangrove di wilayah ini pada Kala Holosen. Pada Kala Holosen, suhu muka bumi berfluktuasi beberapa kali untuk kemudian mencapai kondisi suhu bumi saat ini. Perubahan suhu merupakan salah satu aspek dari perubahan iklim. Pada daerah lintang tinggi perubahan suhu kurang dari 10 0C sudah berdampak langsung pada tumbuhan dan komunitasnya. Perubahan komunitas tumbuhan pada daerah tropis justru lebih disebabkan dampak tidak langsung dari perubahan suhu bumi akibat naik turunnya muka laut. Penurunan muka laut akan menggeser jalur-jalur tumbuhan pantai, juga mengakibatkan meningkatnya kekeringan sebagai akibat perluasan daratan. Sejak Kuater, variasi flora yang ada dapat dikatakan sama dengan flora sekarang bahkan sampai tingkat spesies, sehingga kajian iklim Holosen dan paleo-flora dengan pendekatan palinologi menjadi sangat signifikan dilakukan (Yulianto dan Sukapti, 1998). Sejarah ekologi suatu daerah dapat diungkap melalui pendekatan mikropaleontologis, dengan menggunakan bukti palinologi. Bukti palinologi berupa serbuk sari (polen) dan atau spora yang terendapkan dalam sedimen dalam bentuk fosil. Studi paleoekologi dapat dilakukan dengan menggunakan analisis palinologi yang merupakan metode yang tepat untuk menelusuri sejarah Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 207 Seminar Nasional Biologi 2013 vegetasi, iklim dan ekologi di suatu wilayah (Duong, 2009). Metode palinologi merupakan metode yang didasarkan pada rekam polen dalam sedimen. Penelitian palinologi juga memungkinkan identifikasi terhadap perubahan-perubahan penting pada tahapan suksesi paleoekologi (CazzaloKlepzig et al., 2005). 2. METODE PENELITIAN Pengambilan sampel menggunakan metode survey Stratified Random Sampling. Pengambilan sampel sedimen dengan pemboran menggunakan core barrel berdiameter 4 cm. Pengeboran dilakukan sedalam 5 meter. Setiap inti bor sedimen dipotong dengan interval 5 cm kemudian dipreparasi di laboratorium (Zheng et al., 2008). Pengambilan sampel dilakukan di Karangturi (0°30‘38.69‘‘LS; 9°15‘39.38‘‘) Kroya, Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah. Preparasi palinologi dilakukan di Laboratorium Palinologi/Mikropaleontologi ITB. Pengamatan menggunakan mikroskop Olympus tipe CX 21. Pemotretan menggunakan kamera mikroskop Moticam 5.0. dan kamera digital. Ukuran sampel yang diamati sama yaitu jumlah individu per 400 µl sampel (Haberle, 1997; Ellison, 2008). Identifikasi, penentuan taksa fosil dan afinitas botaninya menggunakan referensi: Germeraad et al. (1968), Huang (1972), Thanikaimoni et al. (1984), dan Morley (1990). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengeboran pada lokasi ini didapatkan inti bor sedalam 2,80 meter yang dibagi menjadi 46 sampel. Hasil pengeboran menunjukkan sedimen bagian bawah berupa lempung hitam kaya material organik berupa fragmen karbon. Dijumpai potongan akar pada kedalam 100-186 cm, material kayu. Bagian bawah pada kedalaman 186-205 dijumpai lapisan lempung hitam dengan fragmen karbon. Data hasil penarikhan radiokarbon dengan metode 14C untuk menentukan umur absolut yang dilakukan di Pusat Pengembangan Geologi dan Kelautan (PPGL) Bandung menjukkan umur : Kedalaman 80 cm Umur 3540 ±120 years BP 220 cm 9250 ± 160 years BP Berdasarkan perhitungan kecepatan sedimentasi, maka kisaran umur pada lokasi Karangturi ini berkisar 11697 – 2520 tahun yang lalu atau berumur Holosen. Berdasarkan 46 sampel yang diamati, berhasil diidentifikasi sejumlah 10351 palinomorf terdiri dari 79 palinomorf marin (dynocst dan test foram lining) dan 10272 polen dan spora. Hasil ini menunjukan bahwa rerata ditemukan 225 palinomorf setiap 200 µl sampel pengamatan. Palinomorf marin mempunyai rerata 2 setiap 200 µl, dan rerata untuk palinomorf polen dan spora 223 setiap slide preparat mikroskopis. Secara umum palinomorf yang ditemukan menunjukkan bahwa paleoflora daerah Karangturi pada Kala Holosen setidaknya terdiri dari 31 tipe polen dan spora. Tipe polen dan spora yang teridentifikasi dapat dibagi menjadi flora yang berhabitus pohon (AP) 17 tipe (51,52%), berhabitus non pohon (NAP) 14 tipe (42,42%). Dari 14 tipe yang berhabitus non pohon dapat di bagi menjadi 4 bertipe semak herba (12,12%) dan 10 tipe (30,30%) merupakan tumbuhan paku (Pteridophyta). Berdasarkan habitatnya, setidaknya telah ditemukan 18 tipe polen dan spora tumbuhan yang merupakan tumbuhan pesisir termasuk juga kelompok mangrove. Fosil polen dan spora tumbuhan pesisir tersebut adalah: 1. Zonocostites ramonae (Rhizophora type) Ciri: spherical, berukuran 15-20 µm, apertura tricolporate, kolpus pendek, endeksin membentuk costae pada ekuator aperture, hiasan eksin psilate. 2. Spinizonocolpites echinatus (Nypa fruticans Wumb.) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 208 Seminar Nasional Biologi 2013 Ciri: planokonvek, apertura monocolpate memanjang ekuatorial (zonocolpate), ukuran 33µm dengan hiasan eksin echinate. 3. Florschuetzia levipoli (Soneratia caseolaris (L.) Engl.) Ciri: prolate, ukuran 30-60 µm, apertura triporate, hiasan eksin psilate pada kutubnya, verrucateareolate pada ekuator. 4. Avicennia type Ciri: subprolate-spheroidal,ukuran 27 µm, apertura tricolpate hiasan eksin reticulate. 5. Excoecaria sp. Ciri: subcircular, berukuran 30 µm, apertura tricolporate, hiasan eksin reticulate 6. Discoidites novaguenensis (Brownlowia sp.) Ciri: circular polar, ukuran 20-30 µm, apertura tricolpate, hiasan eksin reticulate. 7. Camptostemon sp. Ciri: circular, ukuran 65 µm, apertura periporate hiasan echinate. 8. Acrostichum aureum Linn. Ciri: spora semiangular berukuran sampai 75 µm, apertura trilete, hiasannya psilate. 9. Retitricolporites equatoralis (Calophyllum sp.) Ciri: prolate, ukuran 20-25 µm, apertura tricolporate sejajar pada bagian ekuator, hiasan eksin reticulate. 10. Dicolpopollis sp.(Calamus sp.) Ciri: dicolpate, ukuran 20-25 µm, aperture dicolpate berukuran besar sehingga tampak seperti bertemu, hiasan eksin reticulate. 11. Oncosperma sp. Ciri: planokonvek, ukuran 20-25 µm, apertura monosulcate memanjang ekuatorial sehingga tampak seperti terpotong menjadi dua bagian, hiasan eksin bacculate. 12. Marginipollis concinus (Barringtonia sp.) Ciri: prolate-subprolate,ukuran 23-25 µm, apertura syncolpate dengan penebalan sehingga tampak seperti labia, eksin psilate. 13. Pandaniidites sp. (Pandanus sp.) Ciri: spherical, ukuran 15 µm, apertura monoporate hiasan eksin echinate. 14. Ilexpollenites sp.(Ilex sp.) Ciri: oblate-spheroidal, ukuran 18-20 µm, apertura tricolpate, hiasan eksin clavate. 15. Stellatopollis sp. (Croton sp.) Ciri: spheroidal, ukuran 55 µm, inaperturate, hiasan eksin gemmate. 16. Acanthaceae type Ciri: prolate-perprolate, pandangan ekuatorial, ukuran 40-70 µm, apertura heterocolpate, hiasan eksin verrucate. 17. Haloragacidites (Casuarina sp.) Ciri: semiangular pada pandangan polar, ukuran 20-30 µm, apertura triporate, hiasan scabrate halus. 18. Verrucatosporites usmensis (Stenochlaena palustris) Ciri: planokonvek, ukuran 40-60 µm, apertura monolete, hiasan verrucate. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa biodiversitas mangrove di pesisir selatan Cilacap cukup beragam. Pantai selatan Jawa Tengah memiliki ekosistem mangrove yang sangat penting, diantaranya pesisir selatan Cilacap dan terutama di Segara Anakan. Di wilayah ini keberadaan hutan mangrovenya sangat menarik karena keadaan geomorfologinya mendukung untuk terbentuknya ekosistem yang dinamis (Sukardjo, 1985). Sedimentasi yang tinggi dari sungai Citanduy, Cikoneng/Cimeneng, dan sungai-sungai lain menyebabkan terbentuk daratan baru yang didominasi tumbuhan mangrove pioner seperti Avicennia dan Sonneratia, sedangkan Rhizophora menempati bagian kecil yang airnya tetap mengalir (Sasaki dan Sunarto, 1994). Penelitian oleh Setyawan dkk, (2002) terhadap seluruh muara sungai di pantai selatan Jawa mulai dari teluk Pacitan hingga muara sungai Donan dan Segara Anakan menemukan 29 spesies mangrove, dimana Sonneratia alba, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 209 Seminar Nasional Biologi 2013 Rhizophora mucronata, Avicennia alba dan Nypa fruticans merupakan spesies yang paling sering ditemukan. Pantai selatan Jawa memiliki geomorfologi khas pada muara sungai dengan terbentuknya gumuk pasir (sand dunes). Gumuk pasir menyebabkan terbentuknya laguna yang terlindung dari hempasan gelombang laut sehingga memungkinkan kehidupan komunitas mangrove. Pada musim hujan, gumuk pasir terbuka oleh besarnya debit air sungai sehingga laguna memiliki ekosistem pasang surut, sedangkan pada musim kemarau dengan sedikitnya debit air sungai, maka gumuk pasir sepenuhnya menutupi muara sungai sehingga air sungai menggenang dan salinitas laguna menurun. Spesies mangrove yang tumbuh di muara sungai diperkirakan melakukan adaptasi terhadap salinitas dan air yang menggenang tersebut (Djohan, 2000 (komunikasi pribadi) dalam Setyawan dkk, 2003). SIMPULAN Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa: 1. Sedimen yang diambil dari daerah Karangturi, pesisir selatan Cilacap berumur Holosen dengan kisaran umur 11697 – 2520 tahun yang lalu. 2. Telah ditemukan 31 tipe fosil polen dan spora dimana 18 diantaranya adalah fosil polen dan spora kelompok tumbuhan mangrove DAFTAR PUSTAKA [1]. Duong, N.T. 2009. Palynological investigation from a deep core at the coastal area of the Red River Delta, Vietnam. VNU Journal of Science, Earth Science 25: 192-203. [2]. Cazzalo-Klepzig, M., R. Manegat and M. Guerra-Sommer. 2005. Palynology and paleobotany in the reconstruction of landscape units in the Candiota Coalfield Permian of Parana Basin, Brazil. Revista Brasileira de Paleontologia 8(1): 8398. [3]. Ellison JC. 2008. Long-term Retrospection on Mangrove Development Using Sediment Cores and Pollen Analysis: A Review. Aqua. Bot. 89: 93-104. [4]. Germeraad JH, Hopping CA, Muller J. 1968. Palynology of Tertiary Sediments from Tropical Areas. Rev Palaeobot Palynol 6: 189-348. [5]. Haberle S. 1997. Upper Quartenary Vegetation and Climate History of Amazon Basin Correlating Marine and Terrestrial Pollen Records. Proc of Oce Dril Prog Sci Res, Vol. 155: 381-396. [6]. Huang TC. 1972. Pollen of Taiwan. Taipei, Taiwan: National Taiwan University, Botany Departemen Press. [7]. Morley RJ. 1990. Short Course Introduction To Palynology With Emphasis on Southeast Asia. Purwokerto: Fakultas Biologi UNSOED. [8]. Sasaki, Y. and H. Sunarto. 1994. Mangrove forest of Segara Anakan lagoon. In Takashima, F. and K. Soewardi (ed.). Ecological Assessment for Management Planning of Segara Anakan Lagoon, Cilacap, Central Java. Tokyo: NODAI Center for International Program, Tokyo University of Agriculture and JSPS-DGHE Program. [9]. Setyawan, AD., A. Susilowati dan Wiryanto. 2002. Habitat Reliks Vegetasi Mangrove di Pantai Selatan Jawa. Biodiversitas 3 (2): 242-256. [10]. Setyawan, AD., K. Winarno dan PC. Purnama. 2003. Ekosistem Mangrove di Jawa: 1. Kondisi Terkini. Biodiversitas 4 (2): 130-142. [11]. Sukardjo, S. 1985. Laguna dan vegetasi mangrove. Oseana 10 (4):128-137. [12]. Thanikaimoni G, Caratini C, Venkatachala BS, Ramanunjam CGK, Kar RK. 1984. Selected Tertiary Angiosperm Pollen From India and Their Relationship with African Tertiary Pollen. Francais: Institut Francais de Pondichery, Travaux de La Section Scientifique et Technique. [13]. Yulianto E, Sukapti WS. 1998. Perubahan Iklim Selama Rentang Plistosen Atas Hingga Holosen di Indonesia Berdasarkan Rekaman Data Palinologi. Prosiding Pertemuan Ilmiah Tahunan XXVII Ikatan Ahli Geologi Indonesia, 8-9 Des. Yogyakarta. hlm. 66-71. [14]. Zheng, Y.H., W.J. Zhou, S.C. Xie and X.F. Yu. 2008. A comparative study of n-alkane biomarker and pollen records: an example from southern China. Chinese Sci. Bull. 6: 1065-1072 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 210 Seminar Nasional Biologi 2013 Lampiran Gambar Beberapa Fosil Polen dan Spora Yang Ditemukan di Pesisir Cilacap Acrostichum aureum Zonocostites ramonae (Rhizophora type) Spinizonocolpites echinatus (Nypa fruticans Wumb.) Excoecaria sp. Retitricolporites equatoralis (Calophyllum sp.) Haloragacidites (Casuarina sp.) Dicolpopollis (Calamus sp.) Florschuetzia levipoli (Soneratia caseolaris (L.) Engl.) Marginipollis concinus (Barringtonia sp.) Discoidites novaguenensis (Brownlowia sp.) Acanthaceae type Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 211 Avicennia type Seminar Nasional Biologi 2013 Pengaruh Pemberian Buah Jambu Biji Merah (Psidium Guajava, L) Terhadap AIP (Atherogenic Index Of Plasma) Pada Tikus Hiperkolesterolemia Sugeng Maryanto Program Studi Ilmu Gizi STIKes Ngudi Waluyo. Jl. Gedongsongo-Candirejo, Ungaran; Email : [email protected] ABSTRAK Latar belakang: Buah jambu biji merah memiliki kandungan serat khususnya serat larut air (pektin) yang tinggi. Serat larut air di dalam tubuh bersifat hipokolesterolemik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek pemberian buah jambu biji merah terhadap AIP (atherogenic index of plasma) pada tikus hiperkolesterolemia. Metode: Penelitian ini merupakan eksperimental murni dengan rancangan randomized pre test-post test control group design terhadap tikus Sprague Dawley yang dibuat hiperkolesterolemia. Tikus dibagi dalam 4 kelompok, kelompok 1 diberi pakan standar, kelompok 2,3 dan 4 semua diberi pakan tinggi kolesterol. Kelompok 3 dan 4 masing-masing ditambah tepung buah jambu biji merah 0,72 g dan pektin setara dengan yang terkandung tepung buah jambu biji. Profil lipid diperiksa menggunakan metode Enzymatic Colorimetric Test CHOD-PAP dan GPO-PAP meliputi kadar kolesterol total, LDL, HDL dan trigliserida. AIP (atherogenic index of plasma) dihitung berdasarkan log [TG/HDL]. Analisis data menggunakan t-test dan Anova dengan derajat kemaknaan 0,05. Hasil: Pemberian buah jambu biji merah pada tikus hiperkolesterolemia terbukti secara bermakna memperbaiki profil lipid, yaitu menurunkan kolesterol total (32%), LDL (43%), trigliserida (18%) dan meningkatkan HDL (18%). Hasil ini hampir sama dengan penurunan dengan pemberian pektin yaitu berturutturut 32%, 47%, 19% dan 20%. Hasil perhitungan AIP (atherogenic index of plasma) menunjukkan bahwa pemberian buah jambu biji merah dan pektin menurunkan skor AIP secara bermakna berturut-turut 0,16 dan 0,17; yang meningkat pada kelompok yang hanya mendapat pakan tinggi kolesterol. Simpulan: Pemberian buah jambu biji merah pada tikus hiperkolesterolemia terbukti dapat menurunkan AIP (atherogenic index of plasma). Kata kunci : Jambu biji merah, serat larut air, profil lipid, AIP. ABSTRACT Background: Red guava fruit has high soluble fiber (pectin) content. Soluble fiber has a hypocholesterolemic effect. The study aimed to analyze the effect of red guava fuits supplementation on AIP (atherogenic index of plasma) in hypercholesterolemia rats. Method: The study was a randomized pre test-post test control group design was done on hypercholesterolemia Sprague Dawley rats. Rats were divided into 4 groups, receiving normal feed, hypercholesterol feed only, hypercholesterol feed + 0,72 g of red guava flour and hypercholesterol feed + pectin equal to that in red guava flour. AIP (atherogenic index of plasma) was calculated by log [TG/HDL]. Lipid profile was examined using the Enzymatic Colorimetric Test CHOD-PAP and GPO-PAP method, were total cholesterol, LDL, HDL and triglycerides. Data were analysed with 95% level of confidence using oneway Anova. Result: Red guava fruit supplementation in hypercholesterolemia rats was significantly improved lipid profiles, which lowers total cholesterol of 32%, LDL of 43%, triglycerides of 18% and increase HDL of 18% . This results were almost same with pectin supplementation, there were total cholesterol of 32%, LDL of 47%, triglycerides of 19% and HDL of 20%, respectively. Supplementation with red guava fruit and pectin had significantly lowered AIP of 0.16 and 0.17, respectively; but only the group received high-cholesterol feed had increased AIP. Conclusion: red guava fruit supplementation in hypercholesterolemic rats beeing abble to lower the AIP. Keywords: Red guava, soluble fiber, lipid profile, AIP. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 212 Seminar Nasional Biologi 2013 1. PENDAHULUAN Jambu biji (Psidium guajava L) adalah tanaman tropikal berasal dari Amerika, khususnya Brazil dan Antiles, ditemukan berbagai varietas. Pada saat ini jambu biji menyebar sampai ke Asia Tenggara termasuk Indonesia. Beberapa jenis jambu biji yang diunggulkan dan digemari oleh masyarakat Indonesia antara lain jambu Pasar Minggu, Jambu Bangkok, jambu Palembang, jambu sukun, jambu apel, jambu sari, jambu merah atau jambu merah getas. 1 Pada umumnya buah jambu biji dikonsumsi sebagai selayaknya buah. Sebenarnya buah jambu biji memiliki manfaat yang lebih dari sekedar buah. Daunnya dimanfaatkan oleh banyak orang secara tradisional untuk mengatasi berbagai macam penyakit, sedangkan buahnya sendiri dipercayai dapat mengatasi berbagai macam gangguan kesehatan antara lain obat diare, antiinflamasi, antidiabetik, kardioaktif, dan sebagai sumber antioksidan.2 Buah jambu biji merah juga dipercayai dapat membantu penyembuhan demam berdarah dengue (DBD).1 Buah jambu biji mengandung serat pangan (dietary fiber) yang tinggi khususnya serat larut air (pektin), selain itu juga mengandung vitamin C dua kali lipat dibanding buah jeruk manis.3 Kandungan serat dalam buah jambu biji tertinggi diantara buah tropikal lain dan lebih tinggi daripada kandungan serat golongan serealia.4-6 Serat pangan (dietary fiber) terutama serat larut air (pektin), di dalam tubuh bersifat hipokolesterolemik, mempunyai efek perlawanan terhadap PJK melalui penurunan kolesterol.7 Maryanto dan Fatimah-Muis melaporkan bahwa buah jambu biji (daging buah putih) terbukti menurunkan kadar kolesterol-total, kolesterol-LDL dan trigliserida secara bermakna.8 Penyakit jantung koroner berkembang sebagai akibat interaksi berbagai faktor risiko, utamanya adalah ketidak normalan profil lipid di dalam darah (dislipidemia) yaitu meliputi tingginya kolesterol total, LDL (hiperkolesterolemia), trigliserida dan rendahnya HDL.9 Tindakan yang umum dilakukan untuk mengetahui risiko terjadinya PJK adalah dengan pemeriksaan profil lipid darah yang meliputi kolesterol total, LDL, HDL dan trigliserida. Selama ini kolesterol LDL merupakan faktor risiko yang paling sering digunakan sebagai indikator terhadap kejadian PJK. Studi epidemiologis dan klinis secara konsisten menunjukkan bahwa konsentrasi kolesterol LDL dalam plasma berhubungan dengan peningkatan risiko PJK, akan tetapi kadar LDL bukan merupakan satu-satunya prediktor,10 kadar trigliserida juga perlu diperhatikan. Studi epidemiologis pada kelompok umur ≤ 45 tahun di Semarang menunjukkan bahwa kadar trigliserida ≥ 150 mg/dL memiliki risiko 2,8 kali lebih besar menderita PJK dibandingkan orang dengan kadar trigliserida < 150 mg/dL.11 Risiko PJK akibat tingginya trigliserida ini akan meningkat pada orang yang mengkonsumsi tinggi karbohidrat sederhana. 12 Prediktor lain untuk mengetahui risiko munculnya penyakit jantung koroner adalah dengan menghitung AIP (atherogenic index of plasma). AIP merupakan suatu angka yang menunjukkan nilai log [TG/HDL]. Indeks ini menunjukkan bahwa peningkatan kadar trigliserida akan meningkatkan risiko PJK. Sebagai acuan telah diajukan oleh Frohlich dan Dobiášová sebagai berikut, AIP < 0,11 = low risk; 0.11 – 0.21 = intermediate risk ; dan > 0,21 = increased risk).13 Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek pemberian buah jambu biji merah terhadap AIP (atherogenic index of plasma) pada tikus hiperkolesterolemia. Manfaat yang diharapkan adalah ditemukannya informasi ilmiah tentang potensi buah jambu biji merah dalam menurunkan beberapa faktor risiko PJK melalui penghitungan AIP. 2. METODE Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen murni dengan rancangan randomized pre testpost test control group design.14 Subyek penelitian adalah tikus Sprague Dawley jantan umur 2 bulan berjumlah 28 ekor yang berasal dari LPPT UGM, dengan berat badan berkisar 150 –160 gram. Tikus dibagi dalam 4 kelompok, kelompok 1 diberi pakan standar, kelompok 2,3 dan 4 semua diberi pakan tinggi kolesterol. Kelompok 3 dan 4 masing-masing ditambah tepung buah jambu biji merah 0,72 g dan pektin setara dengan yang terkandung tepung buah jambu biji merah getas. Untuk menentukan jumlah sampel minimal tiap kelompok dipergunakan rumus Federer dan memperoleh angka 7 pada tiap kelompok.15 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 213 Seminar Nasional Biologi 2013 Tikus diadaptasikan, diberi pakan standar AIN 93 selama 3 hari, dilanjutkan dengan pakan normal dan pakan tinggi kolesterol standar AIN 93.16 Pakan tinggi kolesterol diberikan dengan cara menambahkan kristal kolesterol 1% dan sodium kolat selama 14 hari (tikus menjadi hiperkolesterolemia). Kemudian dilakukan randomisasi dan pengelompokkan pada kandang individu dan dilanjutkan selama 28 hari. Tikus diberi pakan rerata sebanyak 13 g/hari pada seluruh kelompok. Perlakuan dilakukan dengan cara memberikan suspensi air tepung buah jambu biji merah menggunakan sonde. Pemberian perlakuan mengacu pada kebutuhan serat pangan untuk laki-laki dewasa menurut rekomendasi ADA17 dan dikonversi untuk tikus 200 g menurut Laurence and Bocharch18 sebanyak 0,72 g. Pembuatan tepung buah jambu biji merah dilakukan dengan cara menghancurkan daging buah yang sudah kering menjadi tepung, kemudian dianalisis kandungan serat menggunakan metode Enzymatic-Gravimetric (AOAC Official Methods),19 analisis dilakukan di Laboratorium Pangan dan Gizi Unika Soegijapranata Semarang. Pemeriksaan parameter dilakukan dengan cara mengambil sampel darah tikus melalui sinus retro-orbitalis,20 menggunakan pipet hematokrit sebanyak 1 ml pada semua kelompok. Pemeriksaan profil lipid (kolesterol total, LDL, HDL dan trigliserida) dilakukan dua kali, sebelum dan sesudah diberi perlakuan jambu biji dan pektin menggunakan metode Enzymatic Colorimetric Test CHOD-PAP dan GPO-PAP.21 AIP (atherogenic index of plasma) dihitung berdasarkan log [TG/HDL].13 Pemeliharaan hewan coba dan pemeriksaan parameter dilakukan di Pusat Studi Pangan dan Gizi UGM. Data seluruh kelompok dianalisis dengan oneway Anova yang dilanjutkan dengan Post Hoc test.22,23 Semua analisis dilakukan pada derajat kemaknaan 0,05. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN HASIL 1. Profil lipid Pemeriksaan profil lipid ini dimaksudkan untuk mengetahui risiko PJK melalui penghitungan AIP. Hasil pemeriksaan profil lipid sebelum dan sesudah perlakuan tersaji dalam Tabel 1-4. Tabel 1. Kadar Kolesterol total pada berbagai kelompok Rerata hasil pemeriksaan (mg/dL) Awal SB Akhir SB (%) Kelompok Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan jambu biji (P1) Perlakuan pektin (P2) Uji-T (p-value) 103,9 7,7a 173,3 3,9b 113,0 7,7a 187,7 4,4b 10,0 (10%) 14,4 (8%) < 0,001 < 0,001 179,7 5,4b 176,4 6,8b 122,0 8,2c 120,0 6,1c -57,8 (32%) -56,4 (32%) < 0,001 < 0,001 Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar perlakuan (Anova) Tabel 2. Kadar LDL pada berbagai kelompok Kelompok Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan jambu biji (P1) Perlakuan pektin (P2) Rerata hasil pemeriksaan (mg/dL) Awal SB Akhir SB (%) Uji-T (p-value) 24,3 3,3a 57,5 2,3b 31,5 2,9a 62,3 1,9b 7,2 (30%) 4,8 (8) < 0,001 < 0,001 60,0 2,9b 56,3 3,6b 34,5 2,1c 29,8 2,1c -25,5 (43%) -26,5 (47%) < 0,001 < 0,001 Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar perlakuan (Anova) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 214 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 3. Kadar HDL pada berbagai kelompok Rerata hasil pemeriksaan (mg/dL) Awal SB Akhir SB (%) Kelompok Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan jambu biji (P1) Perlakuan pektin (P2) Uji-T (p-value) 72,1 2,4 57,7 2,4b a 67,3 1,8 50,6 2,0b a -4,8 (7%) -7,1 (12%) < 0,001 < 0,001 59,2 3,0b 69,7 2,5c 10,6 (18%) < 0,001 62,3 3,3c 74,6 2,4d 12,3 (20%) < 0,001 Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar perlakuan (Anova) Tabel 4. Kadar Trigliserida pada berbagai kelompok Rerata hasil pemeriksaan (mg/dL) Awal SB Akhir SB (%) Kelompok Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan jambu biji (P1) Perlakuan pektin (P2) Uji-T (p-value) 72,4 5,7a 110,4 8,9b 82 6,0a 127,5 6,1b 13 (12%) 17,1 (15%) < 0,001 < 0,001 108,3 3,8b 88,6 2,5c -19,7 (18%) < 0,001 104,9 3,8b 85,3 3,0c -19,6 (19%) < 0,001 Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar perlakuan (Anova) Hasil pemeriksaan menunjukkan adanya peningkatan kadar kolesterol total, LDL dan trigliserida pada kelompok yang diberi pakan normal (N) dan tinggi kolesterol (K); sedangkan kadar kolesterol HDL mengalami penurunan. Pada kelompok perlakuan jambu biji (P 1) dan pektin (P2) terjadi penurunan kadar kolesterol total, LDL dan trigliserida; sedangkan kadar kolesterol HDL mengalami peningkatan. 2. AIP (atherogenic index of plasma) Penghitungan AIP dilakukan berdasarkan profil lipid sebelum dan sesudah perlakuan dimaksudkan untuk mengetahui status aterogenik plasma berdasarkan lipoprotein yang ada di dalam darah. Tabel 5 memperlihatkan penurunan AIP yang bermakna pada kelompok P 1 (61%) dan P2 (75%) dari kategori increased risk (AIP : >0,21) menjadi low risk (AIP <0,11), tetapi meningkat pada kelompok N dan K. Dengan demikian dikatakan bahwa buah jambu biji merah dan pektin terbukti menurunkan AIP tikus hiperkolesterolemia. Tabel 5. Skor AIP pada berbagai kelompok Kelompok Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan jambu biji (P1) Perlakuan pektin (P2) Rerata hasil pemeriksaan Awal SB Akhir SB (%) 0,130 0,021a 0,282 0,051b 0,263 0,027b 0,227 0,034c 0,131 0,025a 0,401 0,035b 0,104 0,017ac 0,058 0,025c 0,001 (7%) 0,12 (43%) -0,16 (61%) -0,17 (70%) Uji-T (p-value) < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang berbeda menunjukkan ada perbedaan antar perlakuan (Anova) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 215 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 6. Uji beda perubahan () AIP antar kelompok perlakuan Kelompok rerata ± Pakan normal (N) Pakan tinggi kolesterol (K) Perlakuan Jambu biji P1 Perlakuan Pektin (P2) 0,001 0,12 -0,16 -0,17 ± ± ± ± SB 0,004a 0,022a b 0,017 0,015b Keterangan : angka-angka rerata yang diikuti huruf superscript yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan antar perlakuan Uji beda perubahan () AIP antar kelompok perlakuan menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan antar kelompok perlakuan (P 1 dan P2). Dengan demikian dikatakan bahwa buah jambu biji merah dan pektin memiliki potensi sama dalam menurunkan AIP (Tabel 6). PEMBAHASAN Analisis tentang prediksi akan munculnya PJK didasarkan pada keberadaan lipoproprotein yang bersifat aterogenik dan protektif yang disebut sebagai Index Atherogenic of Plasma (AIP). Terbukti bahwa buah jambu biji merah (P 1) dan pektin (P2) dapat menurunkan AIP secara bermakna, nilai p < 0,001 (Tabel 5). Hasil uji beda pada Tabel 6 memperlihatkan bahwa tidak ada perbedaan antar kelompok P1 dan P2. Berdasarkan hasil tersebut dikatakan bahwa buah jambu biji merah mempunyai kemampuan yang tidak berbeda dengan pektin dalam menurunkan AIP tikus hiperkolesterolemia, yaitu dari kategori increased risk (AIP : >0,21) menjadi low risk (AIP <0,11). AIP menggambarkan keseimbangan antara lipoprotein yang bersifat aterogenik (trigliserida) dan protektif (HDL). Dalam penelitian ini terbukti bahwa buah jambu biji merah dan pektin dapat menurunkan lipoprotein aterogenik yakni trigliserida secara bermakna dengan nilai p < 0,001. Terbukti juga bahwa buah jambu biji merah dan pektin meningkatkan lipoprotein HDL secara bermakna dengan nilai p < 0,001 (Tabel 3 dan 4). AIP berkaitan dengan ukuran partikel pro-aterogenik dan anti-aterogenik yang berkaitan dengan Fractional Esterification Rate (FER). Frohlich dan Dobiášová melaporkan hasil penelitiannya bahwa FER sangat kuat berhubungan dengan perubahan HDL, trigliserida. Konsentrasi trigliserida tinggi berhubungan dengan keberadaan partikel VLDL dan small dense LDL. Pada sisi lain peningkatan HDL berhubungan dengan sifat protektif seperti menghambat esterifikasi kolesterol sehingga menurunkan FER. Penurunan HDL akan berdampak pada peningkatan FER. Nilai FER merupakan indikator independen pada angiographic.13 Small dense LDL bersifat mudah teroksidasi dibandingkan LDL, yang selanjutnya akan membentuk sel busa. Peristiwa inilah yang merupakan awal terjadinya atrosklerosis. Dalam penelitian lain dilaporkan oleh Dobiášová bahwa peningkatan konsentrasi trigliserida plasma berhubungan dengan peningkatan kejadian PJK yang disertai dengan peningkatan populasi small dense LDL.24 Penelitian terkait juga dilaporkan oleh Supriyono dalam penelitiannya terhadap faktor risiko PJK di RSUP dr Kariadi dan RS Telogorejo. Dilaporkan bahwa orang dengan kadar trigliserida ≥150 mg/dL memiliki risiko 2,8 kali lebih besar menderita PJK dibandingkan orang dengan kadar trigliserida <150 mg/dL.11 Penurunan AIP yang terjadi pada dasarnya berupa penurunan kadar lipoprotein yang bersifat pro-aterogenik yaitu trigliserida dan LDL dan peningkatan anti-aterogenik yaitu HDL. Dengan demikian sebenarnya penurunan AIP ini merupakan gambaran mekanisme perbaikan profil lipid yang sebagai akibat dari pemberian buah jambu biji merah dan pektin. SIMPULAN DAN SARAN Pemberian buah jambu biji merah pada tikus hiperkolesterolemia terbukti dapat menurunkan AIP (atherogenic index of plasma). Berdasarkan kenyataan ini perlu dilakukan penelitian tentang buah jambu biji merah pada manusia dengan pemberian buah jambu biji merah segar atau dalam bentuk jus. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 216 Seminar Nasional Biologi 2013 UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Yayasan Ngudi Waluyo dan STIKes Ngudi Waluyo yang telah membiayai penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1]. Ditjen BPPHP Departemen Pertanian. Jambu biji. Jakarta: Subdit Teknologi Pengolahan Hasil Hortikultur; 2002. [2]. Gutiérrez RM, Mitchell S and Solis RV. Psidium guajava: A review of its traditional uses, phytochemistry and pharmacology. J Ethnopharmacol 2008; 117(1):1-27. [3]. Mahattanatawee K; Manthey JA; Luzio G; Talcott ST; Goodner K And Baldwin EA. Total Antioxidant Activity and Fiber Content of Select Florida-Grown Tropical Fruits. J. Agric. Food Chem 2006; 54:19. [4]. Su-Chien C; Meei-Shyuan L; Chia-Jung L and Mou-Liang C. Dietary Fiber Content and Composition of Fruits in Taiwan. Asia Pacific Journal Clinical Nutrition 1998; 7(3/4):206-210. [5]. Shinnick FL, Ink SL and Marlett JA. Dose Response to a Dietary Oat- bran Fraction in Cholesterol Fed Rats. Journal of Nutrition 1990; 120:561-568. [6]. Suido H, Tanaka T,Tabei T, Takeuchi A, Okita M, Kishimoto T, Kasayama S and Higashino K. A Mixed Green Vegetable and Fruit Beverage Decreased the Serum Level of Low-Density Lipoprotein Cholesterol in Hypercholesterolemic Patients. J Agric Food Chem 2002; 50(11):3346-3350 [7]. Anand SS, Islam S, Rosengren A, Franzosi MG, Steyn K, Yusufali AH, Keltai M, Diaz R, Rangarajan S and Yusuf S. Risk Factors for Myocardial Infarction in Women and Men: Insights From the INTERHEART Study. European Heart Journal. 2008; 29(7):932-940. [8]. Maryanto S dan Fatimah-Muis S. Pengaruh Pemberian Jambu Biji (Psidium guajava L) pada Lipid Serum Tikus (Sprague Dawley) Hiperkolestromia). Jurnal M Med Indon 2004; 39(2):10-16. [9]. AHA. International Cardiovascular Disease Statistics. American Heart Association, americanheart.org 2004; 1-15. [10]. De Backer G, Ambrosioni E, Borch-Johnsen K. European guidelines on cardiovascular disease and preventionin clinical practice. Atherosclerosis 2003; 171:145-55. [11]. Supriyono M. Faktor-faktor risiko kejadian penyakit jantung koroner pada kelompok usia ≤ 45 tahun (Studi kasus di RSUP dr Kariadi danRS Telogorejo Semarang (Tesis Program Pasca Sarjana – Magister Epidemiologi UNDIP) 2008. th [12]. Noventi S, Sugiri, Purwaningsih E, Bachtiar A. High carbohydrate intake as risk factor in young coronary patient.19 Annual Scientific Meeting of Indonesia Heart Association 2010; 784-5. [1]. Frohlich J, Dobiášová M. Fractional Esterification Rate of Cholesterol and Ratio of Triglycerides to HDL-Cholesterol Are Powerful Predictors of Positive Findings on Coronary Angiography. Clinical Chemistry 2003; 49(11):1873-80 [13]. Campbell DT and Stanley JC. Experimental and quasi-experimental designs for research. Boston: Houghton Mifflin Company; 1966. p. 13-24. nd [14]. Federer WT. Statistics and society: Data collection and Interpretation, 2 ed.Marcel dekker, Inc, NY. 1991; p.142. th Accessed August 16 2009. Available from URL:http://books.google.co.id/books?id=cP6_qcbH7TMC& pg=PT1&lpg= PT1&dq=federer,+statistics+and+society&source. [15]. Reeves PG. Components of the AIN-93 diets as improvements in the AIN-76A Diet J Nutr 1997; 127: 838S–841S. [16]. Timm, DA and Slavin, JL. Dietary Fiber and the Relationship to Chronic Diseases. American Journal Of Lifestyle Medicine 2008; 2: 233 [17]. Ngatijan. Metode laboratorium dalam toksikologi. Yogyakarta: Bagian Farmakologi dan Toksikologi Fakultas Kedokteran UGM; 2006. p. 81. [18]. Prosky L, Asp NG, Schweizer T F, DeVries J W and FurdaI. Determination of insoluble, soluble, and total dietary fibre in foods and food products. Interlaboratory study. J Assoc Off Anal Chem 1988; 71: 1017-1023. [19]. Suckow MA, Danneman P, Brayton C . The Laboratory mouse. New York : CRC Taylor & Francis Group, LLC; 2000. p.122-125. [20]. Wilson DD. Manual of laboratory and diagnostic test. Mc Graw Hill. 2008 th [12]. Armitage P, Berry G, Matthews JNS. Statistical method in medical research, 4 ed. Massachusetts. Blackwell Science Inc. 2002. [22]. Dahlan MS. Statistik untuk kedokteran dan Kesehatan, edisi 5. Jakarta, Salemba Medika. 2011. [23]. Kristensen M, Jensen MG, Aarestrup J, Petersen KEN, Søndergaard L, Mikkelsen MS, Astrup A. Flaxseed Dietary Fibers Lower Cholesterol and Increase Fecal Fat Excretion, but Magnitude of Effect Depend on Food Type. Nutrition Metabolism 2012; 9(8). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 217 Seminar Nasional Biologi 2013 Interaksi Antara Sistem Budidaya Dan Metode Tanam Terhadap Pertumbuhan Dan Kandungan Agar Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfus. Sugiyatno, Munifatul Izzati, Nintya Setiari Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected];[email protected]; [email protected] ABSTRAK Indonesia merupakan negara yang sebagian besar wilayahnya adalah perairan laut. Salah satu sumber daya hayati perairan laut yang mampu menghasilkan komoditas penting adalah G. verrucosa, diantaranya sebagai bahan baku industri agar. Budidaya G. verrucosa dapat dilakukan di tambak secara polikultur dengan bandeng dan udang windu, baik melalui metode tanam dasar maupun apung.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap pertumbuhan dan kandungan agar G. verrucosa.Penelitian dirancang menggunakan Split Plot Design denganperlakuan sistem monokultur, polikultur sedang dan polikultur tinggi yang dikombinasikan dengan metode tanam dasar dan apung.Masingmasing perlakuan dilakukan 5 ulangan. Hasil penelitian menunjukkan tidak ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap pertumbuhan dan kandungan agar G. verrucosa.Sistem budidaya tidak berpengaruh terhadap berat basah, berat kering dan kandungan agar total G. verrucosa, tetapi metode tanam berpengaruh sangat nyata. Berat basah, berat kering dan kandungan agar total G. verrucosa metode apung lebih tinggi daripada metode dasar. Kandungan agar total paling tinggi pada sistem budidaya monokultur dengan metode tanam apung yang mencapai 16, 64 gram. Kata kunci: Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfus., Polikultur, Metode tanam, Agar. 1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara yang sebagian besar wilayahnya adalah perairan laut.Perairan laut mempunyai banyak potensi yang dapat dikembangkan guna memenuhi kebutuhan hidup masyarakat.Salah satu sumber daya hayati perairan laut yang mampu menghasilkan komoditas penting adalah rumput laut, terutama Gracilaria verrucosa (Hudson) Papenfus.Jenis rumput laut ini umum dibudidayakan pada lahan tambak di daerah pesisir dengan kondisi air payau.G.verrucosa banyak diolah untuk memenuhi kebutuhan bahan baku pada industri agar. Agar adalah produk kering tidak berbentuk (amorphous) yang mempunyai sifat seperti gelatin dan merupakan senyawa hasil ekstraksi rumput laut yang banyak dibutuhkan untuk industri pengolahan pangan dan kesehatan [9].Senyawa agar memiliki karakteristik khas yang bisa dimanfaatkan sebagai zat penstabil bahan-bahan tertentu sehingga dapat diaplikasikan pada berbagai macam produk.Sekarang ini kebutuhan agar semakin meningkat dengan banyaknya produk yang dibutuhkan masyarakat[6].Dengan kondisi yang demikian, maka diperlukan upaya untuk mengoptimalkan produksi khususnya di sektor budidaya G.verrucosa. Budidaya G.verrucosa yang dilakukan pada lahan tambak akan lebih meningkatkan pendapatan dan memberikan nilai tambah karena masyarakat didorong untuk memanfaatkan lahan secara produktif. Hal ini dikarenakan sistem budidaya dapat dilakukan secara polikultur.Sistem polikultur ini dapat meliputi G.verrucosa, Bandeng dan Udang windu.Menurut Pantjara dkk [5], Polikultur udang windu Penaeus monodon dan rumput laut G.verrucosa merupakan salah satu upaya dalam pemanfaatan tambak marjinal dan sekaligus sebagai diversifikasi komoditas yang dapat berkontribusi dalam peningkatan produksi di subsektor perikanan. Secara ekologis, rumput laut G.verrucosa menjadi pemegang peranan kunci dalam rantai makanan, menentukan kualitas perairan tambak dan menentukan struktur komunitas dalam ekosistem (sistem hubungan timbal balik yang komplek antara makhluk hidup dengan lingkungan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 218 Seminar Nasional Biologi 2013 biotik dan abiotik yang bersama-sama membentuk suatu sistem ekologi) perairan.Keberadaan Gracilaria verrucosa pada tambak secara signifikan menghasilkan oksigen terlarut (DO) dan pH yang lebih tinggi.Selain itu G.verrucosa juga mampu menurunkan konsentrasi amonia dan nitrit (limbah) yang bersifat racun bagi udang windu [3]. Budidaya sistem polikultur ikan bandeng dan udang windu dimungkinkan akan berdampak terhadap pertumbuhan G.verrucosa. Selain itu berdasarkan pengalaman di lapangan, para petani biasa melakukan penanaman dengan dua metode tanam yang berbeda yaitu metode dasar dan apung. Berdasarkan posisi tanaman rumput laut, metode budidaya bisa dilakukan dengan tiga cara, yaitu metode dasar (bottom method), metode lepas dasar (off-bottom method), dan metode apung (floating method)[6]. Setiap metode penanaman dipilih berdasarkan keadaan perairan, tujuan budidaya dan jenis rumput laut yang dibudidayakan. Keuntungan ekonomi menjadi pertimbangan penting dalam budidaya, Oleh karena itu diperlukan informasi mengenai pengaruh interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam khususnya terhadap pertumbuhan G. verrucosa.Demikian juga perlu diketahui pengaruh interaksi kedua faktor terhadap kandungan agar dalam G. verrucosa sebagai produk utama komoditas rumput laut. Perumusan masalah Apakah ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap pertumbuhan dan kandungan agar G.verrucosa? Tujuan Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap pertumbuhan dan kandungan agar G. verrucosa. Manfaat Manfaat yang bisa diperoleh dari penelitian ini yaitu memberikan informasi tentang pertumbuhan dan kandungan agar Gracilariaverrucosa dengan sistem budidaya dan metode tanam yang lebih menguntungkan baik secara kuantitas maupun kualitas produk rumput laut. 2. METODE PENELITIAN a. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada lahan tambak di desa Mororejo, Kecamatan Kaliwungu, Kabupaten Kendal dan Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Tumbuhan FMIPA Universitas Diponegoro.Adapun waktu penelitian berlangsung pada bulan Juni – Nopember 2010. b. Alat dan bahan Penelitian Alat yang digunakan untuk penelitian meliputi : Bambu, plastik, tali rafia, pathok, waring, timbangan,gelas bekker, gelas ukur, pH meter, pemanas (Hot Plate), magnetic stirer, kertas saring, timbangan analitik, mortar, inkubator dan blender. Bahan yang digunakan untuk penelitian meliputi rumput laut jenis Gracilariaverrucosa, bibit bandeng, bibit udang windu, air suling, asam sulfat dan alkohol. c. Cara kerja Penelitian Persiapan lahan Penelitian ini menggunakan lahan tambak yang dibagi menjadi 3 plot pengamatan berukuran 2 x 5 m. Plot dibuat dari plastik yang dirancang seperti keramba berfungsi untuk mencegah pengaruh hewan-hewan lain non-perlakuan. Pada masing-masing plot ditanami Gracilaria verrucosa dengan metode tanam dasar (B1) dan metode tanam apung (B2). Pada setiap metode, Gracilaria verrucosa yang digunakan sebanyak 5 titik (ulangan) dengan berat masing-masing 200 gram [1]. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 219 Seminar Nasional Biologi 2013 Adapun jumlah hewan yang dimasukkan pada setiap plot sebagai faktor perlakuan sistem budidaya terdiri atas P1 (Monokultur) hanya Gracilaria verrucosa, P2 (Polikultur Rendah) terdiriGracilaria verrucosa, 2 ekor Bandeng dan 5 ekor udang windu dan P3 (Polikultur Tinggi) terdiri Gracilaria verrucosa, 250 ekor bandeng dan 20 ekor udang windu. Pengamatan Pengukuran berat dilakukan setelah 8 minggu penanaman, dimana Gracilaria verrucosa mengalami pertumbuhan maksimal yang siap untuk dipanen.Berat Gracilaria verrucosa yang ditimbang dalam kondisi basah dan kering konstan.Pengamatan kandungan agar dilakukan berdasarkan prosedur metode analisis menurut Winarno (1990)[9]. Rancangan percobaan Penelitian dirancang menggunakan Split Plot Design atau Rancangan Petak Terbagi (RPB).Rancangan penelitian ini terdiri atas faktor perlakuan sistem budidaya monokultur (P1), polikultur rendah (P2) dan polikultur Tinggi (P3) serta metode tanam dasar (B1) dan metode tanam apung (B2). Menurut tingkat kepentingannya, faktor P lebih diutamakan daripada faktor B. Oleh karena itu faktor P ditempatkan sebagai faktor perlakuan petak-petak utama (mainplot), sedangkan faktor B sebagai faktor perlakuan petak-petak bagian (subplot) [2] Parameter penelitian Parameter yang diamati dalam penelitian ini meliputi : Berat basah Gracilaria verrucosa (gram). Thallus Gracilaria verrucosa hasil tanam dicuci kemudian diangkat dari tambak dengan ditiriskan terlebih dahulu, selanjutnya dilakukan penimbangan setelah air tidak lagi menetes dari Gracilaria verrucosa. Berat kering Gracilaria verrucosa (gram). Gracilaria verrucosa yang telah dipanen dari tambak dijemur di bawah matahari hingga kering. Gracilaria verrucosa yang sudah kering dioven kemudian ditimbang sampai berat konstan. Kandungan agar (gram). Analisis kandungan agar dilakukan dengan metode Winarno (1990)[9]. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Pengaruh sistem budidaya dan metode tanam kandungan agar G. verrucosa terhadap berat basah, berat kering dan Berat basah G. verrucosa Hasil analisis terhadap berat basah G. verrucosa menunjukkan tidak ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap berat basah G. verrucosa (P > 0,05). Sistem budidaya tidak berpengaruh nyata (P > 0,05). Namun metode tanam berpengaruh sangat nyata (P < 0,05) terhadap berat basah G. verrucosa. Gambar 1. Berat basah G. verrucosa Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 220 Seminar Nasional Biologi 2013 Berat kering G. verrucosa Hasil analisis terhadap berat kering G. verrucosa menunjukkan tidak ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam (P > 0,05). Sistem budidaya tidak berpengaruh nyata (P > 0,05). Namun metode tanam berpengaruh sangat nyata (P < 0,05) terhadap berat kering G. verrucosa. Gambar 2. Berat kering G. verrucosa Berat agar total Hasil analisis terhadap berat agar total G. verrucosa menunjukkan tidak ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam (P > 0,05). Sistem budidaya tidak berpengaruh nyata (P > 0,05). Namun metode tanam berpengaruh sangat nyata terhadap berat agar total (P < 0,05). Gambar 3. Berat Agar Total G. verrucosa Sistem budidaya baik monokultur maupun polikultur tidak berpengaruh terhadap berat basah, berat kering dan kandungan agar total G. verrucosa. Petani akan lebih untung jika tambak diberdayakan dengan sistem polikultur, dimana dengan komoditas lebih dari satu akan mendatangkan manfaat ekonomi yang lebih besar. Para petani bisa memanen G. verrucosa, bandeng dan udang windu dalam satu lahan. Penerapan teknik budidaya secara polikultur dapat meningkatkan craying capacity atau daya dukung lahan tambak pada keadaan dimana pertumbuhan produksi akan tetap stabil[7]. Hasil produksi dengan sistem monokultur, petani hanya dapat memanen satu produk dalam satu periode. Namun dengan polikultur, hasil panen dalam satu periode akan bertambah dengan pemanfaatan lahan luasan yang sama, hal ini sangat membantu peningkatan penghasilan petambak. Budidaya rumput laut secara polikultur sangat menguntungkan karena selain memperoleh pendapatan tambahan dari penjualan bandeng dan udang, bandeng juga bisa mengurangi lumut (klekap) yang menempel pada rumput laut[6]. Pada metode tanam apung menunjukkan berat basah dan berat kering rata-rata G. verrucosa lebih tinggi daripada metode dasar.Hal ini disebabkan karena perbedaan jumlah tangkapan cahaya oleh G. verrucosa yang digunakan untuk fotosintesis.Dengan metode apung cahaya mampu ditangkap tanaman lebih banyak sehingga laju fotosintesis lebih cepat dan menghasilkan produk Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 221 Seminar Nasional Biologi 2013 fotosintat lebih tinggi daripada G. verrucosa yang ditanam dengan metode dasar.Metode dasar ditanam pada kedalaman yang sulit terjangkau cahaya matahari, sehingga laju fotosintesis terhambat.Hal ini menyebabkan fotosintat sebagai penghasil energi untuk pertumbuhan juga berkurang. Dengan demikian, biomassa G. verrucosaakan menurun yang ditandai dengan berat basah dan berat kering rendah. Intensitas cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan alga, dimana sebagian besar alga memiliki kisaran toleransi terhadap intensitas cahaya. Alga akan mengalami pertumbuhan cepat jika berada pada intensitas cahaya tinggi dan pertumbuhan lambat jika berada pada intensitas cahaya rendah[4]. Selain itu, karbondioksida dalam perairan juga berpengaruh terhadap pertumbuhan G. verrucosa.Karbondioksida (CO2) merupakan salah satu faktor dalam reaksi fotosintesis.Berat basah dan berat kering G. verrucosa yang ditanam dengan metode apung lebih tinggi daripada metode dasar.Pada G. verrucosayang ditanam dengan metode apung mendapatkan CO 2 lebih banyak daripada G. verrucosayang ditanam di dasar. Hal ini karena G.verrucosa apung dapat memperoleh CO2 dari udara permukaan secara difusi dan hasil respirasi seluruh organisme dalam ekosistem tambak. Sedangkan pada G. verrucosadasar hanya memperoleh CO2 dalam bentuk terlarut yang jumlahnya lebih sedikit daripada G. verrucosa apung. CO2 merupakan senyawa yang diperlukan oleh tanaman untuk proses fotosintesis. Pada ekosistem perairan, karbondioksida dapat berasal dari atmosfir yang masuk ke dalam perairan melalui proses difusi. Karbondioksida juga dihasilkan dari proses respirasi oleh seluruh organisme dalam ekosistem perairan. Karbondioksidadambil dari ekosistem perairan dalam bentuk terlarut, H2CO3, HCO3- dan CO32-. Tanaman akuatik mengikat CO 2 dengan bantuan enzim fotosintesis ribulosa 2,5 bifosfat karboksilase. Tanaman air yang menggunakan HCO 3- sebagai sumber karbon mampu mengubah bikarbonat menjadi CO 2 dengan bantuan enzim karbonat anhidrase yang dihasilkan oleh tanaman akuatik [3]. Dasar Apung Gambar 4.G. verrucosa hasil tanam dasar dan apung Gracilaria verrucosa yang ditanam dengan metode dasar menunjukkan warna thallus yang lebih gelap daripada G. verrucosayang ditanam dengan metode apung (Gambar 4.).Perbedaan warna morfologi ini terjadi karena komposisi pigmen yang berbeda.G.verrucosa apung memiliki komposisi pigmen penangkap cahaya yang lebih tinggi daripada G. verrucosa dasar. Semakin tinggi komposisi pigmen, maka cahaya yang ditangkap juga semakin banyak. Hal ini akan dapat memacu reaksi fotosintesis, sehingga pertumbuhan menjadi lebih baik. Cahaya merupakan energi dasar untuk proses fotosintesis, karena energi cahaya menggiatkan beberapa proses dan sistem enzim yang terlibat dalam rangkaian fotosintesis. Selanjutnya pada G. verrucosa yang ditanam dengan metode dasar tampak thallus yang tidak lebat, sedangkan pada G.verrucosa yang ditanam dengan metode apung sangat lebat. Hal ini terjadi karena pertumbuhan G. verrucosa yang ditanam dengan metode dasarterhambat oleh banyaknya kotoran yang menempel pada permukaan thallus. Endapan lumpur dan feses hewan menutupi permukaan G. verrucosa, kondisi ini akan menurunkan laju pertumbuhan thallus. Sedangkan thallus G. verrucosa yang ditanam dengan metode apung bersih sehingga pertumbuhan lebih baik dan tampak lebat. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 222 Seminar Nasional Biologi 2013 Berdasarkan pengamatan G. verrucosa yang ditanam dengan metode dasar dan apung dapat dibedakan secara morfologi sebagai berikut : Tabel 1. Perbedaan morfologi hasil pengamatan G. verrucosa Metode tanam Faktor Pembeda Warna Thallus Pertumbuhan Thallus Kotoran yang menempel Dasar Gelap Tidak lebat Banyak lumpur dan endapan feses hewan budidaya Apung Cerah Sangat lebat Bersih Metode tanam berpengaruh sangat nyata terhadap kandungan agar total G. verrucosa. Namun pengaruh metode budidaya terhadap kandungan agar total ini lebih ditentukan oleh berat keringG. verrucosa. Hal ini dikarenakan kandungan agar total diperoleh dari hasil kali antara berat kering G. verrucosa dengan kandungan agar per 1 gram sampel yang diekstraksi. Berat kering yang tinggi menunjukkan jumlah biomassa yang banyak.Semakin banyak biomassa G. verrucosa, maka kandungan agar juga semakin tinggi.Metode apung menghasilkan biomassa G. verrucosa lebih banyak daripada metode dasar, sehingga kandungan agar pada metode apung juga lebih tinggi. Berdasarkan penelitian, pada setiap 1 gram G. verrucosa kering serbuk didapatkan agar kering rata-rata seberat 0,72 gram. Analisis statistik menunjukkan tidak ada pengaruh perlakuan terhadap kandungan agar per 1 gram G.verrucosa kering yang diekstraksi dalam menghasilkan agaragar.Kandungan agar merupakan akumulasi hasil fotosintesis yang tersimpan dalam bentuk molekul karbohidrat. 1 Gambar 5. Agar kering dan agar murni hasil ekstraksi, (1) Agar-agar murni basah, (2) Agar kering 2 Agar adalah campuran polisakarida yang disusun dari dua fraksi utama yaitu agarose dan agaropektin.Agaropektin mengandung muatan sulfat dan agarose umumnya bebas sulfat.Hal ini berhubungan dengan sifat kimia dan fisika agar, dimana gel terbentuk karena adanya fraksi agarose, sementara agaropektin memberikan sifat kenta[8]. SIMPULAN Penelitian ini dapat diambil simpulan bahwa : 1. Tidak ada interaksi antara sistem budidaya dan metode tanam terhadap pertumbuhan dan kandungan agar G. verrucosa. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 223 Seminar Nasional Biologi 2013 2. Sistem budidaya tidak berpengaruh terhadap berat basah, berat kering dan kandungan agar total G. verrucosa, tetapi metode tanam berpengaruh sangat nyata. Berat basah, berat kering dan kandungan agar total G. verrucosa metode apung lebih tinggi daripada metode dasar. 3. Kandungan agar total paling tinggi pada sistem budidaya monokultur dengan metode tanam apung yang mencapai 16, 64 gram. DAFTAR PUSTAKA [1]. Aslan, L. M. 1990. Budidaya Rumput Laut. Kanisius: Yogyakarta. [2]. Hanafiah, K. A. 2001. Rancangan Percobaan, Teori dan Aplikasi. Raja Grafindo Persada. Jakarta. [3]. zzati, M., Kartono, Sutimin, dan D. Insani. 2008. Analisis Model Dinamik Pertumbuhan Biomassa Rumput Laut Gracilaria verrucosa. Jurnal Matematika Vol. 11, No.1, April: 20-24. [4]. Nurdiana, D. R. dkk. 2008. Komposisi dan fotostabilitas pigmen rumput laut (Padina australis Hauck.) dari kedalaman yang berbeda. Jurnal Ilmu Kelautan. Desember, Vol.13 no 4 : 233 – 240. [5]. Pantjara, B., E. A. Hendradjat, dan Rachmansyah. 2008. Peningkatan produktivitas tambak melalui polikultur Udang windu dan rumput laut. Balai Riset Perikanan Budidaya Air Payau. Maros, Sulawesi Selatan, (Abstrak) [6]. Poncomulyo, T. dkk. 2006. Budidaya dan Pengolahan Rumput Laut. AgroMedia Pustaka : Jakarta [7]. Syahid, M. Subhan, A. dan Armando, R. 2006. Budidaya Udang Organik Secara Polikultur.Penebar swadaya: Jakarta. [8]. Untari, F. 2008. Mengenal Agar, Karagenan dan Alginat. Warta Oceanografi. Juli-September, Vol. XXII no.3: 154-158. [9]. Winarno, F.G. 1990. Teknologi Pengolahan Rumput Laut. Pustaka Sinar Harapan : Jakarta Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 224 Seminar Nasional Biologi 2013 Fikoremediasi Dalam Menunjang Ketahanan Pangan: Peluang Dan Tantangan Tri Retnaningsih Soeprobowati Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail : [email protected] ABSTRAK Salah satu problem pencemaran perairan adalah eutrofikasi, suatu proses pengkayaan perairan oleh nitrogen dan fosfor sehingga menyebabkan pertumbuhan tidak terkontrol dari tumbuhan air. Sebagai akibatnya maka fungsi utama badan air menjadi terganggu, seperti pendangkalan. Salah satu alternatif penanganan problem eutrofikasi adalah dengan fikoremediasi. Fikoremediasi adalah pemanfaatan mikroalga untuk perbaikan lingkungan. Penelitian ini dirancang untuk mengkaji landasan pengembangan fikoremediasi dalam menunjang ketahanan pangan. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan mengembangkan kultur mikroalga (Chlorella) yang ditumbuhan dalam air limbah yang kaya nitrogen dan fosfor. Populasi Chlorella diamati setiap hari, demikian halnya dengan kandungan klorofil-a dan kandungan Total Nitrogen (TN) dan Total Fosfor (TP) untuk kemudian dikaji korelasi dengan kandungan klorofil-a. Untuk fikoremediasi, maka Chlorella lebih efisien meremediasi nitrogen dibandingkan dengan fosfor. Berdasarkan hasil penelitian ini maka ada 2 korelasi yang sangat kuat antara pupulasi Chlorella dan kandungan klorofil-a (R =0,85) dengan bentuk hubungan y = 2,8196x - 4,1246. Setelah proses remediasi nutrien perairan, Chlorella dapat dipanen dan dijadikan sebagai pakan alami benih ikan sehingga menunjang ketahanan pangan. Waktu pemanenan yang tepat dalam fikoremediasi adalah antara hari ke-6 sd ke-7. Namun, Chlorella juga merupakan bioakumulator logam berat, sehingga merupakan suatu tantangan guna pemanfaatan yang aman setelah dipanen dari fikoremediasi logam berat. Setelah remediasi logam berat, maka Chlorella harus ditimbun dan tidak boleh digunakan bahkan sebagai pupuk sekalipun. Keyword: fikoremediasi, eutrofikasi, Chlorella, ketahanan pangan 1. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan penduduk yang sedemikian pesat, maka problem lingkungan menjadi permasalahan serius yang perlu segera diatasi dan diantisipasi agar tidak lebih buruk lagi. Perairan darat Indonesia mengalami krisis yang sangat serius sehingga merupakan bencana perairan. Hal ini diindikasikan dengan sering terjadinya banjir, sementara di wilayah lainnya terjadi kekeringan, berkurangnya kualitas dan kuantitas air tanah, pencemaran di daerah estuari dan pesisir, degradasi perairan tawar, kematian massal ikan, eutrofikasi yang berdampak pada blooming mikroalga dan tumbuhan air, serta penurunan produktivitas perikanan [ 1]. Problem utama perairan darat Indonesia adalah eutrofikasi sehingga mengakibatkan fungsi utama danau menjadi terganggu [2]. Eutrofikasi adalah proses pengkayaan badan air oleh nutrien terutama nitrogen dan fosfor namun juga elemen lainnya seperti silika, potasium, kalsium dan mangaan[ 3] maupun bahan organik khususnya ratio karbon organik terlarut dengan nitrogen organik terlarut (dissolved organic carbon to dissolved organic nitrogen, DOC:DON) [4] sehingga mengakibatkan pertumbuhan tidak terkontrol dari tumbuhan air. Peranan eutrofikasi terhadap suksesi danau masih menjadi bahan perdebatan. Moss [5] dan Welch & Lindell [3] menyangkal bahwa pendangkalan danau berkaitan dengan kesuburannya. Sementara itu Harper [6] mempercayai bahwa eutrofikasi merupakan bagian dari suksesi alami danau. Eutrofikasi harus dibedakan dengan suksesi danau. Suksesi danau merupakan proses alamiah yang terjadi sebagai akibat sedimentasi yang tinggi dari daerah tangkapan, sedangkan eutrofikasi adalah proses pengkayaan perairan oleh nutrien yang dapat terjadi secara alami atau buatan. Secara alami, danau menjadi eutrofik sebagai akibat dari pembakaran hutan, gempa bumi, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 225 Seminar Nasional Biologi 2013 erosi, atau input nutrien berasal dari kotoran burung seperti yang terjadi di Eropa. Pada umumnya eutrofikasi alami berlangsung sangat lama, sampai ratusan tahun. Namun, kebanyakan kasus eutrofikasi adalah karena ulah manusia [7] Banyak kasus Hamfull Algal Blooms(HABs) berkorelasi dengan eutrofikasi. Namun HABs sendiri sangat tergantung pada spesies[ 4]. Pengelolaan dalam penanganan eutrofikasi adalah dengan menurunkan konsentrasi nitrogen, fosfor, dan bahan organik, sehingga tumbuhan air termasuk mikroalgae dapat tumbuh secara lebih terkendali. Perairan yang eutrofik dapat diperbaiki dengan mengaplikasikan fikoremediasi. Fikoremediasi adalah pemanfaatan makroalga atau mikroalga untuk remediasi lingkungan [ 8]. Namun penggunaan istilah fikoremediasi akhir-akhir ini cenderung untuk proses perbaikan lingkungan dengan mengaplikasikan proses biologi khususnya mikroalga [9,10]. Banyak penelitian telah dikembangkan dalam fikoremediasi, baik dalam skala laboratorium maupun aplikasi di alam. Fikoremediasi dapat diaplikasikan untuk penghilangan nutrien dari limbah yang kaya bahan organik, nutrien dan kandungan senobiotik dengan bantuan alga sebagai biosorben, menurunkan kandungan asam dan logam berat dari limbah, konsentrasi C02, transformasi dan degradasi senobiotik, dan mendeteksi toksikan [11]. Salah satu spesies mikroalga yang telah banyak diteliti untuk fikoremediasi adalah Chlorella. Pada hari ke 14, C. vulgaris mampu menurunkan konsentrasi Pb, Cu, dan Cd 90%, 83% 62% dalam media kultur yang diberi 0,5 mg/L logam berat [12]. Chlorococcum humicola mampu menurunkan 95.81%sulfat, 70.27% BOD dan 70.51% total alkalinitas. Skala lapang, Chlorococcum humicola mampu meremediasi sludge 47.75%. menurunkan BOD 93.20%, TSS 80.83%, TDS 80.79% and EC 80.83% [9]. C. conglomerata mampu menurunkan nitrat dan fosfat limbah industri minuman ringan dengan sangat cepat baik dalam skala laoratoris maupun skala lapang [9]. Penelitian ini dirancang dengan tujuan untuk mengkaji pertumbuhan populasi C. vulgaris dalam skala laboratoris dan mengkaji korelasi dengan kandungan klorofil-a. Selanjutnya dikaji peluang dan tantangan dalam fikoremediasi. Penelitian dasar ini diharapkan menjadi landasan dalam penelitian lebih lanjut dalam mendukung ketahan pangan yang merupakan prioritas utama dalam Agenda Riset Nasional 2010 2014. Ketahanan pangan adalah kondisi terpenuhinya pangan bagi rumah tangga yang tercermin dari tersedianya pangan yang cukup, baik jumlah maupun mutunya, aman, merata dan terjangkau (Undang Undang No 7 Tahun 1996 Tentang Pangan). Permasalahan dan tantangan yang dihadapi dalam aspek ketersediaan dan produksi pangan, disamping banyak dipengaruhi oleh perubahan cepat pada lingkungan global dan perubahan iklim, secara umum terjadi akibat bertambahnya kebutuhan pangan seiring dengan laju pertumbuhan penduduk dan semakin menyempitnya lahan. Mikroalga yang telah dipergunakan untuk fikoremediasi dapat dipapen dan dijadikan sebagai pakan ikan/ternak yang pada gilirannya mampu mendukung ketersediaan pangan. 2. METODE PENELITIAN Stok kultur mikroalga dibiakkan dalam skala laboratorium dengan perlakukan KCl konsentrasi 0,03, mg/L pada pH 7 dan diamati populasinya setiap hari, demikian halnya dengan kandungan klorofil-a. Laju pertumbuhan dihitung dengan rumus: µ = (ln Xt – ln Xo) / t Untuk pemanfaatan dalam HRAP, maka stok mikroalga harus dibiakkan sampai mencapai konsentrasi yang dikehendaki, yaitu konsentrasi awal klorofil-a alga mencapai 3,5 ± 0,5 mg/l [13]. Tujuan kultur alga ini agar didapatkan alga yang siap digunakan untuk aplikasi lapang. Selanjutnya diujikan dalam penurunan konsentrasi Total Nitrogen (TN) dan Total Fosfor (TP). Pada penelitian ini dilakukan analisis penyisihan TN dan TP yang terdapat pada reaktor uji yang dibagi menjadi 3 kelompok yaitu kelompok I (KCl 0 gr/L dengan pH 5,7, dan 9), kelompok II (KCl 0,03 gr/L dengan pH 5,7, dan 9), dan kelompok III (KCl 0,05 gr/L dengan pH 5,7, dan 9). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 226 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka, pengembangan stok biakan mikroalga dapat dilakukan dengan pengambilan stok di alam yang telah mengalami blooming salah satu jenis mikroalga. Dalam penelitian ini stok diperoleh dari alam dan spesies yang dominan adalah Chlorella, meskipun dijumpai pula Ankistrodesmus Schroederia, Scenedesmus, Chlorococcus, Paramecium, Characium, Diatoma, Achnanthes, Nitzschia, Cyclotella, Synedra dan 3 spesies lainnya yang sulit diidentifikasi. Populasi Chlorella mendominasi diatas spesies lainnya (99,23%) sehingga dapat dikatakan bahwa stok alam mikroalga dari kolam ini merupakan stok Chlorella, sedangkan spesies lainnya merupakan kontaminan (Gambar 1). Gambar 1 Pembiakan Alga di Laboratorium Tabel 1. Populasi mikroalga dari stok alam (individu x 10.000/L Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 227 Seminar Nasional Biologi 2013 Dapat dilihat pada Gambar 1 bahwa konsentrasi klorofil-a mengalami peningkatan dari sebesar 3,88 mg/l menjadi 8,41 mg/l pada hari ke 8. Pada hari ke 1-2 terjadi fase adaptasi, mikroalga (Chlorella) melakukan proses aklimatisasi terhadap lingkungan barunya sebelum pembelahan sel dan produksi biomassa terjadi secara signifikan. Pada hari ke-2 bahkan terjadi penurunan populasi Chlorella yang mengindikasikan fase adaptasi tersebut. Fase selanjutnya (hari ke 3 – 6) disebut dengan fase eksponensial. Pada fase ini Chlorella melipatgandakan diri pada laju maksimumnya, karena belum ada keterbatasan nutrien. Fase stasioner terjadi pada hari ke 7-8 dimana laju pertumbuhan sama dengan laju kematian pada semua reaktor. Fase stasioner ini terjadi dikarenakan pada fase ini populasi Chlorella berkurang karena laju pertumbuhan lebih kecil dari laju kematian, dapat dilihat berdasarkan nilai konsentrasi pada hari ke-7 yaitu 8,90 mg/l menurun nilai konsentrasi klorofilnya pada hari ke-8 menjadi 8,41 mg/l. Kematian alga ini diakibatkan karena nutrisi yang semakin berkurang. Sel Chlorella memiliki tingkat reproduksi yang tinggi, setiap sel Chlorella mampu berkembang menjadi 10.000 sel dalam waktu 24 jam [14]. Pemanfaatan Clorella dilakukan menggunakan teknik kultur. Keberhasilan teknik kultur bergantung pada kesesuaian antara jenis mikroalga yang dibudidayakan dan beberapa faktor lingkungan, salah satu hal yang perlu diperhatikan adalah faktor derajat keasaman (pH) agar metabolisme sel mikroalga tidak mengganggu (Chojnacka, 2009). Derajat keasaman (pH) media menentukan kelarutan dan ketersediaan ion mineral sehingga mempengaruhi penyerapan nutrien oleh sel. Perubahan nilai pH yang drastis dapat mempengaruhi kerja enzim serta dapat menghambat proses fotosintesis dan pertumbuhan beberapa mikroalga. Kultur Chlorella dengan medium ekstrak taoge paling optimal dalam pertumbuhan populasinya dengan pH awal 7, dengan puncak populasi pada hari ke 10 [14]. Dalam penelitian ini pH selama percobaan selalu dijaga agar tetap 7. Jika dilihat kandungan klorofil-a nya, maka terjadi kenaikan yang signifikan dari hari ke 1 hingga ke 8 dan terjadi penurunan pada hari ke 9. Ada hubungan yang cukup kuat antara populasi Chlorella dengan kandungan klorofil-a pada reaktor dengan R2=0,85 dan bentuk hubungannya y = 2,82x-4,12. Selanjutnya dari hasil pengukuran klorofil –a setiap harinya maka didapatkan laju pertumbuhan Chlorella yaitu 0,12 /hari (Gambar 4). Pada penelitian dengan sistem batch dilakukan pengukuran parameter klorofil-a, TN dan TP. Klorofil-a merupakan pigmen hijau alga dan paling penting dalam proses fotosintesis. Fungsi klorofil-a pada alga adalah menyerap energi dari sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintesis. Gambar 2. Hubungan antara populasi Chlorella dan kandungan klorofil-a pada reaktor Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 228 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 3. Kultur Chlorella pada pH7 dan penambahan KCl 0,03 mg/L, (a) hari ke 0, (b) hari ke 3, (c) hari ke 6, dan (d) hari ke 8. Gambar 4. Grafik Laju Pertumbuhan Alga Air Rawa Pening Menurut Aslan dan Kapdan [13] konsentrasi Chlorella sp. sebelum dikontakkan dengan air limbah diharapkan konsentrasi klorofil-a mencapai ±3,5 mg/L. Pada hari keempat kultur dilakukan analisis pengukuran konsentrasi alga dan didapatkan sebesar 6,30 mg/L dengan metoda spektofotometri. Konsentrasi alga yang ada sudah sesuai dengan besarnya konsentrasi yang siap digunakan dengan air limbah, hal ini terjadi karena waktu kultur alga telah tujuh hari. Sehingga dengan konsentrasi tersebut biakan alga dapat dikontakkan dengan air limbah. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 229 Seminar Nasional Biologi 2013 Dari hasil pengamatan, dapat diketahui alga yang paling dominan pada biakan alga tersebut antara lain Chlorella dan yang termasuk dalam diviso Chlorophyta (alga hijau). Kultur alga yang digunakan untuk air limbah adalah jenis Chlorella sp. [13, 15]. dan Scenedesmus [16]. Analisis TN dan TP dilakukan untuk mengetahui besar penyisihan Nitorgen dan Fosfor yang mampu dilakukan oleh mikroalga. Data pengamatan nilai parameter Total N dan P yang telah didapatkan disajikan dalam bentuk tabel dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Perbandingan Penyisihan N dan P pada Reaktor Uji Nama Kelompok Kelompok I KCl 0 pH 5 KCl 0,03 pH 5 KCl 0,05 pH 5 Kelompok II KCl 0 pH 7 KCl 0,03 pH 7 KCl 0,05 pH 7 Kelompok III KCl 0 pH 9 KCl 0,03 pH 9 KCl 0,05 pH 9 Total N awal (mg/L) Total N akhir (mg/L) Efisiensi Removal (%) Total P awal (mg/L) Total P akhir (mg/L) Efisiensi Removal (%) 4,427 4,539 4,654 4,129 4,201 4,295 8,70 9,55 9,83 0,124 0,132 0,148 0,114 0,121 0,133 7,98 8,67 9,93 4,485 4,541 4,669 3,806 3,498 3,444 19,49 29,45 33,40 0,129 0,144 0,152 0,114 0,109 0,107 11,64 23,85 29,87 4,493 4,598 4,701 3,698 3,189 3,003 22,76 30,56 36,11 0,131 0,158 0,173 0,107 0,117 0,116 18,32 25,88 32,76 Berdasarkan Tabel 2 di atas terlihat bahwa penurunan nilai konsentrasi TN dan TP terjadi pada semua reaktor. Penurunan nilai konsentrasi terbesar terjadi pada reaktor uji kelompok II dan III. Senyawa anorganik yang merupakan hasil perombakan bakteri heterotrof seperti NH 3, N2, dan nitrat dapat dimanfaatkan kembali oleh organisme lain terutama oleh mikroalga, berbanding lurus dengan konsentrasi klorofil yang semakin besar apabila nutrisi berupa KCl juga meningkat maka semakin banyak alga yang tumbuh maka akan semakin banyak pula senyawa anorganik yang dimanfaatkan kembali sebagai nutrisi pada mikroalga, sehingga membantu proses penyisihan TN pada air pada reaktor. Sedangkan pada penyisihan TP terjadi akibat adanya proses pemakaian makanan hasil hidrolisis untuk membentuk (sintesis) protoplasma baru. Proses asimiliasi merupakan kebalikan dari proses digesti (hidrolisis), karena proses asimilasi membentuk senyawa-senyawa kompleks dari senyawa-senyawa sederhana. Keterbatasan dalam penelitian ini adalah tidak dianalisisnya jenis bakteri yang ada dalam reaktor. Simbiosis antara alga dan bakteri pada media, bakteri heterotrof dalam proses metabolismenya mengubah unsur-unsur dalam limbah menjadi bahan organik yang kemudian diserap oleh alga dalam proses fotosintesis dengan produknya yang berupa air, energi, dan oksigen. Penurunan tersebut tetap dapat berlangsung karena terjadi proses metabolisme oleh mikroorganisme dalam mengolah limbah serta dari pencampuran udara bebas. Penurunan konsentrasi bahan organik juga terjadi karena digunakan sebagai sumber nutrien untuk pertumbuhan oleh mikroorganisme [17]. Berdasarkan hasil tersebut di atas, maka peluang pertama aplikasi fikoremediasi pada skala lapang adalah pada High Rate Algal Pond (HRAP), yaitu sistem pengolahan air limbah dengan biaya relatif murah yang dirancang sebagai kolam oksidasi dangkal agar mikroalga dapat tumbuh dengan baik. HRAP yang optimal di DTA Rawapening dengan kedalaman 40 – 60 cm [18]. Setelah Chlorella dimanfaatkan untuk fikoremediasi Nitrogen dan Fosfor, maka dapat dipanen dan dbuat pupuk atau biofuel, sehingga dapat mendukung ketahanan pangan. Dalam aplikasi di lapang, maka konsorsium mikroalga dan bakteri akan meningkatkan hasil lebih tinggi dibandingkan dengan monokultur, karena oksigen yang dihasilkan oleh mikroalga diamnfaatakn oleh bakteri untuk mengubah bahan organik.Keunggulan fikoremediasi pada pembentukan lipid dan karbohidrat oleh mikroalga pada Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 230 Seminar Nasional Biologi 2013 HRAP yang tidak memerlukan oksigen dan tidak berbau, lebih efektif dan efisien,minim dampak, aplikasi sederhana, fleksibel dan murah [19]. Chlorella menurunkan konsentrasi seng (Zn) 71,6% pada pada skala laboratoris dengan konsentrasi Zn yang diberikan 0,1542 ppm [20]. Pada perlakukan 0,5 mg/L memberikan dampak positif pertumbuhan populasi Chlorella, yang memiliki populasi paling tinggi dibandingkan jenis lainnya. Penurunan Pb, Cd, dan Cu setelah perlakukan selama 14 hari berturut-turut sebesar 90%, 62%, dan 83% [12]. Secara umum Chlorella vulgaris dan Porphyridium dengan konsentrasi logam berat Pb, Cd, Cu, dan Cr 1 mg/L memiliki daya penurunan logam berat di media kultur paling besar dibandingkan dengan konsentrasi 3 dan 5 mg/L [10, 21]. Pada kultur Chlorella vulgaris Beyerinck, persentase penurunan konsentrasi logam berat Pb 90%, Cd 92% [21]. BCF pada Chorella vulgaris dan Porphyridium paling tinggi terjadi pada semua perlakukan logam berat Pb, Cd, Cu, dan Cr konsentrasi 1 mg/L [10,21,]. Namun lama waktu paparan mempengaruhi nilai BCF. Porphyridium menunjukkan toleransi yang lebih tinggi terhadap Cu dibandingkan dengan Pb, Cd, dan Cr. BCF Porphyridium pada hari ke 8 dari yang paling tinggi adalah Cu > Cr > Cd > Pb, dan pada hari ke 15 adalah Cu > Pb > Cd > Cr [10]. Berdasarkan kecenderungan dari data, maka Pb memerlukan waktu lebih lama untuk terakumulasi, sementara Cu lebih cepat. Hal ini juga terlihat pada BCF Chlorella vulgaris Beyerinck pada hari ke 76 dari yang paling tinggi adalah Pb > Cd [21]. Logam berat diserap secara aktif melalui metabolisme Chlorella vulgaris Beyerinck, dengan menghasilkan protein pengkhelat logam fitokhelatin sebagai respon negatif logam berat. Fitokhelatin disintesis dari glutasi tripeptida yang tersusun dari glutamat, cystidin, dan glisin yang terdapat dalam seluruh sel [22]. Dalam lingkungan logam berat, glutasi akan membentuk fitokhelatin-Cd yang selanjutnya akan diteruskan ke vakuola [23]. Di sisi lain, adanya kemampuan mikroalga mengakumulasi toksikan, misalnya logam berat, merupakan tantangan, sehingga sebelum dimanfaatkan, toksikan tersebut harus dieliminir terlebih dahulu. Hal tersebut dapat dilakukan dengan pengembangan mikroalga transgenik, yaitu manipulasi genentik untuk meningkatkan kemampuan detoksifikasi [17]. Masih banyak peluang dan tantangan dalam fikoremediasi, seperti pengembangan fioremediasi oleh konsorsium mikroalga-mikroalga, mikroalga-tumbuhan air, konsorsium mikroalgabakteri, maupun mikroalga-bakteri-tumbuhan air. Dalam aplikasi lapang, seringkali hal tersebut sulit dihindari sehingga perlu dikaji lebih lanjut mana yang lebih optimal dalam fikoremediasi pencemaran air. Pemanfaatan teknologi dan inovasi dapat membuka jalan bagi temuan terapan yang lebih baru. Oleh karena itu, penguatan dan pengembangan sains dasar merupakan kunci utama dalam menjamin keberlanjutan dari upaya pemanfaatan teknologi dan peningkatan daya saing industri. Pengembangan ilmu hayati atau biologi, diarahkan untuk mencapai sasaran yang mencakup diantaranya penyempurnaan basis data sumberdaya alam atau hayati; penguasaan ilmu hayati beserta aspek lingkungannya, pengembangan ilmu manipulasi genetika tanaman dan hewani; penguasaan dan pengembangan metode kultur jaringan, seperti yang tertuang dalam Agenda Riset Nasional 2010- 2014. SIMPULAN Ada korelasi yang sangat kuat antara pupulasi Chlorella dan kandungan klorofil-a (R2=0,85) dengan bentuk hubungan y = 2,8196x - 4,1246. Setelah proses remediasi nutrien perairan, Chlorella dapat dipanen dan dijadikan sebagai pakan alami benih ikan sehingga menunjang ketahanan pangan. Waktu pemanenan yang tepat dalam fikoremediasi adalah antara hari ke-6 sd ke-7. Namun, Chlorella juga merupakan bioakumulator logam berat, sehingga merupakan suatu tantangan guna pemanfaatan yang aman setelah dipanen dari fikoremediasi logam berat. Setelah remediasi logam berat, maka Chlorella harus ditimbun dan tidak boleh digunakan bahkan sebagai pupuk sekalipun. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 231 Seminar Nasional Biologi 2013 UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih diucapkan kepada Ir. Junaidi, MT dan Ir. Winardi Dwi Nugraha MT dari Jurusan Teknik Lingkungan UNDIP dan Her Nur Yoga, mahasiswa Program Magister Biologi UNDIP atas kolaborasinya. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] G. Haryani, ―Bencana perairan darat di Indonesia: membangun kapasitas kesiapsiagaan bersama masyarakat‖, Prosiding Seminar Nasional Limnologi VI. Pusat Limnologi LIPI Cibinong: xiii-xxvi. 2010. KLH, ―Program Danau Prioritas Nasional 2010-2014‖. Kementerian Lingkungan Lingkungan Hidup, pp: 7. 2010 nd E.B. Welch and T. Lindell, T., Ecological Effect Of Wastewater: Applied Limnology And Pollutant Effect. 2 Ed. E & FN Spon, London. 1992. D.M. Anderson, P.M. Glibert, and J.M. Burkholder, Harmful Algal Blooms and Eutrophication: Nutrient Sources,Composition, and Consequences, Estuaries 25(4b): 704-725. 2002. nd B. Moss, ―Ecology of freshwaters‖. 2 ed. Blsckwell Scientific Publication, London. 1993. D. Harper, ―Eutrophication of freshwaters: principles, problems and restorations‖ Chapman & Hall, New York. 1992. T.R. Soeprobowati, ―Eutrophication‖ (literature review). Majalah Penelitian X(40): 101-109, Desember 1998. Lembaga Penelitian UNDIP. 1998. E.J. Olguin, Phycoremediation: Key issues for cost-effective nutrient removal process. Biotechnol. Adv. 22: 81 – 91. 2003. V Sivasubramanian and M Muthukumaran 2012. Large scale phycoremediation of oil drilling effluent. J. Algal Biomass Utln. 3 (4):5 – 1. 2012. jalgalbiomass.com T.R. Soeprobowati and R. Hariyati, ―Bioaccumulation of Pb, Cd, Cu, and Cr by Porphyridium cruentum (S.F. Gray) Nägeli‖, International Journal of Marine Science 3(27): 212-218. 2013. doi: 10.5376/ijms.2013.03.0027 F. Ahmad, A.U. Khan and A. Yasar, ―Comparative Phycoremediation of Sewage Water by Various Species of Algae‖, Proceedings of the Pakistan Academy of Sciences 50 (2): 131–139. 2013. T.R. Soeprobowati and R. Hariyati, , ―The Potential Used Of Microalgae For Heavy Metals Remediation‖. Proceeding nd The 2 International Seminar on New Paradigm and Innovation on natural Sciences and Its Application, Diponegoro University, Semarang Indonesia, 72-87. 3 October 2012. S. Aslan, dan I.K. Kapdan, ―Batch Kinetics of Nitrogen and Phosphorus Removal From Synthetic Wastewater By Algae‖, Ecological Engineering 28: 64–70. 2006. N.B. Prihantini, B. Putri, dan R. Yuniati, Pertumbuhan Chlorella spp. dalam medium ekstrak tauge (MET) dengan variasi ph awal. Makara Sains. 9 (1): 1-6. 2005. S. Lim, W. Chu, and S. Phang, ‖Use of Chlorella vulgaris for bioremediation of textile wastewater‖, Bioresource Technology, 101: 7314-7322. 2010. I. Godos, S. Blanco, P.A. Encina, E. Becares, and R. Muñoz, ―Influence of flue gas sparging on the performance of high rate algae ponds treating agro-industrial wastewaters‖, Journal of Hazardous Materials, 179: 1049-1054. 2010. S. Bhatnagar and R. Kumari, ―Bioremediation: A Sustainable Tool for Environmental Management – A Review‖, Annual Review & Research in Biology 3(4): 974-993, 2013. www.sciencedomain.org T.R. Soeprobowati, Junaidi, W.D. Nugroho, ―Pengembangan High Rate Alga Pond (HRAP) di Rawapening untuk remediasi nutrien‖. Prosiding Workshop Penyelamatan ekosistem Danau Rawapening, penelitian ilmiah sebagai solusi teknis penyelamatan ekosistem danau Rawapening dalam skala super prioritas, 2013. J.B.K. Park, R.J. Craggs dan A.N. M. Shilton, ‖Wastewater Treatment High Rate Algal Ponds for Biofuel Production‖. Science Direct : Bioresource Technology 102: 35-42. 2010. T. Hastutiningsih, H. Sugondo, and T.R. Soeprobowati, ―The ability of Chlorella sp. on reducing Zn concentration of sea water in the Laboratory‖, Journal of Coastal Development, 3(2): 567-572, Feb 2000 F.S. Purnamawati, T.R. Soeprobowati, dan M. Izzati, ―Pertumbuhan Chlorella vulgaris Beijerinck Dalam Medium Yang Mengandung Logam Berat Cd Dan Pb Skala Laboratorium‖, Makalah dalam Seminar Biologi, Jurusan Biologi UNDIP Semarang 14 September 2013, A.L. Lehniger, D.L. Nelson, and M.M. Cox, Principles Of Biochemistry, 4th ed. New York: Worth Publishers. 2005. Haryoto dan A. Wibowo, Kinetika Bioakumulasi Logam Berat Kadmium oleh Fitoplankton Chlorella sp Lingkungan Perairan Laut. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi 5(2): 89-103. 2004. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 232 Seminar Nasional Biologi 2013 Pemberian Suplemen Serbuk Kunyit (Curcuma longa) Terhadap Kualitas Telur Burung Puyuh (Coturnix coturnix japonica) Tyas Rini Saraswati1), Wasmen Manalu2), Damiana Rita Ekastuti2), Nastiti Kusumorini2) 1) Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail [email protected] 2) Mayor Ilmu-ilmu Faal dan khasiat Obat, Sekolah Pascasarjana, IPB ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas telur burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit dengan menggunakan parameter konsumsi pakan dan minum harian, kadar vitelogenin serum, bobot telur, indeks kuning telur, indeks kerabang telur, haugh unit, kadar kalsium tulang, kerabang, serum, dan feses, kadar kolesterol, lemak, dan protein telur. Penelitian menggunakan metode rancangan acak lengkap (RAL). Hewan coba yang digunakan dalam penelitian ini ialah 60 ekor burung puyuh betina, yang dibagi ke dalam 4 kelompok percobaan, yaitu : kontrol, perlakuan pemberian serbuk kunyit dengan dosis 13 mg/ekor/hari, 27 mg/ekor/hari, 54 mg/ekor/hari. Satu satuan percobaan terdiri dari 3 ekor puyuh. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan Analysis of variance (ANOVA) dan dilanjutkan dengan Uji Duncan dengan selang kepercayaan 95% (α=0.05). Analisis keseluruhan dengan menggunakan perangkat lunak software SAS 9.1 for windows. Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bahwa pemberian serbuk kunyit memperbaiki kualitas telur burung puyuh melalui peningkatan bobot telur, indeks kuning telur, indeks kerabang telur, haugh unit, terjadi penurunan kadar kolesterol dan lemak telur, peningkatan kadar protein telur. Serbuk kunyit meningkatkan metabolisme kalsium. Kata kunci : Burung puyuh (Coturnix coturnix japonica), vitelogenin, kualitas telur 1. PENDAHULUAN Populasi penduduk Indonesia sekitar 220 juta orang memerlukan kesediaan pangan hewani bermutu tinggi. Telur, selain sebagai sumber protein dan kolesterol, juga mempunyai beberapa fungsi biologis, meliputi aktivitas antimikroba, immunomodulator, dan antioksidan yang bermanfaat bagi kesehatan [1]. Burung puyuh termasuk ternak dengan produktivitas yang relatif tinggi, dan mulai bertelur sekitar umur 42 hari [2]. Produksi telur saat awal sedikit dan akan meningkat sesuai bertambahnya umur [3]. Telur tersusun dari kuning telur (yolk), putih telur (albumen), kerabang tipis, kerabang keras, dan beberapa bagian lain yang cukup kompleks. Penyusun utama kuning telur adalah air, lipoprotein, protein, mineral, dan pigmen [4];[5]. Prekursor kuning telur disintesis di hati dibawah induksi hormon estrogen. Estrogen beredar menuju hati, memasuki jaringan dengan cara difusi dan secara spesifik merangsang sintesis vitelogenin [6]. Melalui aliran darah vitelogenin dibawa ke ovarium untuk pertumbuhan folikel. Folikel yang matang akan diovulasikan. Keberadaan kuning telur dalam magnum merupakan stimulasi dari saluran reproduksi untuk mensekresikan albumen. Protein albumin berupa ovalbumin, ovotransverin dan lisosim disintesis dalam kelenjar tubuler, sementara avidin dan ovomucin disintesis oleh sel goblet. Selama berada di dalam magnum kandungan air akan meningkat dua kali sehingga mencapai 3,5-7 gram air setiap gram protein [5]. Kerabang telur terdiri atas dua bagian, yakni kerabang tipis (membran) dan kerabang telur keras yang dihasilkan oleh isthmus. Membran tersusun atas protein yang berbentuk serat dan berikatan dengan keratin tetapi juga kolagen yang mengandung hidroksiprolin dan hidroksilisin serta elastin. Kerabang telur secara umum terdiri atas air, protein, dan bahan kering terutama CaCO 3 dan sisanya berupa MgCO3 serta Ca3(PO4)2 [4]; [5]. Serbuk kunyit mengandung kurkumin yang bersifat sebagai hepatoprotektor serta fitoestrogen yang tinggi [7]. Kurkumin diketahui membantu proses perbaikan fungsi hati, dengan cara Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 233 Seminar Nasional Biologi 2013 mempercepat regenerasi sel hati dan melindungi hati dari pengaruh racun yang dapat merusak hati. Ekstrak kasar akar Curcuma longa pada kadar 100 mg/kg berat badan mempunyai efek hepatoprotektif dan melindungi integritas struktur sel hati tikus yang diinduksi parasetamol [8]. Kurkumin memiliki aktivitas antioksidan, menghambat peroksidasi lipid [9], mempunyai efek anti virus dan juga dianggap sebagai pembersih oksigen reaktif dan spesies nitrogen. Kurkumin berpotensi sebagai antiinflamasi [10];, menghambat metabolisme asam arakidonat, siklooksigenase (COX), lipoxygenase (LOX), dan sitokin (interleukin dan tumor necrosis factor) Nuklir faktor-kB [11]. Fitoestrogen memiliki berbagai aktivitas estrogenik pada hewan. Fitoestrogen dapat mengikat pada reseptor estrogen. Potensi estrogenik senyawa ini juga telah diteliti dalam beberapa spesies ikan. Diet fitoestrogen menghasilkan perubahan besar di tingkat plasma vitelogenin (prekursor kuning telur [12]. Estrogen juga berparan dalam regulasi metabolisme kalsium [13]. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kualitas telur burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit dengan menggunakan parameter konsumsi pakan minum harian, kadar vitelogenin serum, bobot telur, indeks kuning telur, indeks kerabang telur, haugh unit, kadar kalsium tulang, kerabang, serum, dan feses, kadar kolesterol, lemak, dan protein telur. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Mei 2011-Agustus 2011. Penelitian ini dilakukan pada beberapa tempat, yaitu pembuatan serbuk kunyit dan analisis kadar kurkumin di Laboratorium BALITRO Bogor, pemeliharaan burung puyuh di kandang hewan percobaan laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan, Jurusan Biologi, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro, pengukuran kadar trigliserida dan kolesterol, protein di Wahana Laboratorium Semarang. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah burung puyuh (Coturnix coturnix japonica) betina, serbuk kunyit (Curcuma longa Linn) yang diambil dari induk rimpang kunyit umur 9 bulan, pakan (tanpa antibiotic, mengandung protein kasar 22.76%, lemak kasar 4.38%, karbohidrat 54.41%, kolesterol 0.82 g/100 g, serat kasar 5.7%, energi metabolis 2890.1 kkal/kg, abu 6.79%, dan air 11.66%), bahan kimia untuk pengujian kadar lemak, kolesteroltrigliserida, protein. Alat yang digunakan adalah timbangan, sentrifuge, spektofotometer, dan mikrotom set. Metode Penelitian Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap. Hewan coba yang digunakan dalam penelitian ini ialah 60 ekor burung puyuh betina, yang dibagi dalam 4 kelompok percobaan, yaitu: P0: Kontrol (tidak diberi suplemen serbuk kunyit), P1: Pemberian suplemen serbuk kunyit dengan dosis 13,5 mg/ekor/hari, P2: Pemberian suplemen serbuk kunyit dengan dosis 27 mg/ ekor/hari, P3: Pemberian suplemen serbuk kunyit dengan dosis 54 mg/ekor/hari. Masing-masing kelompok percobaan dengan 5 kali ulangan. Satu satuan percobaan terdiri atas 3 ekor puyuh. Serbuk kunyit dilarutkan dalam air, kemudian dicampur dalam 30 g pakan dan dikeringanginkan. Setelah pakan habis, ditambahkan pakan secara ad libitum. Sisa pakan ditimbang setiap hari. Pemberian perlakuan setiap hari dari mulai umur 22 hari sampai umur 60 hari. Di akhir percobaan, semua burung puyuh dikorbankan. Hati diambil dan dimasukkan ke dalam larutan BNF 10%, kemudian dibuat preparat histologi. Parameter yang diamati adalah konsumsi pakann minum harian, kadar vitelogenin serum, bobot telur, indeks kuning telur, indeks kerabang telur, haugh unit, kadar kalsium tulang, kerabang, serum, dan feses, kadar kolesterol, lemak, dan protein telur. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 234 Seminar Nasional Biologi 2013 Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan Analysis of Variance (ANOVA), dilanjutkan dengan Uji Duncan dengan selang kepercayaan 95% (α=0.05). Analisis keseluruhan dengan menggunakan perangkat lunak software SAS 9.1 for windows. 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Rataan konsumsi pakan harian, konsumsi minum harian, dan kadar vitelogenin serum setelah pemberian serbuk kunyit disajikan pada Tabel 1. Pemberian serbuk kunyit sampai dosis 54 mg/ekor/hari tidak berpengaruh nyata (P> 0.05) terhadap konsumsi pakan harian, namun berpengaruh nyata (P< 0.05) terhadap konsumsi minum harian dan kadar vitelogenin serum. Tabel 1 Rataan konsumsi pakan, konsumsi minum, dan kadar vitelogenin serum burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit 0 Parameter a 13.5 mg/ekor/hari a 19.57±1.87 Konsumsi pakan harian (g) 19.13±2.92 Konsumsi minum harian (ml) 43.13±1.34 43.41±2.89 b 19.72±2.66 b Kadar vitelogenin serum (mg/dl) 2.47±1.15 27 54 mg/ekor/hari mg/ekor/hari a a 20.20±1.79 19.27±1.65 b 43.91±2.2 b a 16.50±4.31 48.18±1.06 a a a 20.69±0.9 Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (t α< 0.05). Pemberian serbuk kunyit tidak berpengaruh nyata (P<0.05) terhadap konsumsi pakan, hal ini menunjukkan bahwa rasa pahit pada kunyit tidak mempengaruhi palatabilitas pakan. Pemberian serbuk kunyit berpengaruh nyata (P<0.05) terhadap konsumsi minum harian. Pemberian serbuk kunyit dengan dosis 13.5 mg/ekor/hari dan 27 mg/ekor/hari belum meningkatkan konsumsi minum. Peningkatan konsumsi minum setelah pemberian serbuk kunyit sebesar 54 mg/ekor/hari. Rata-rata konsumsi minum setelah pemberian serbuk kunyit dengan dosis 54 mg/ekor/hari sebesar 48.18 ml, sedangkan konsumsi minum pada kontrol sebesar 43.13 ml. Air sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan sel. Sel mengandung 85-95%, yang digunakan untuk menjaga lingkungan interna sel maupun proses anabolisme. Kandungan kurkumin pada serbuk kunyit dapat menginduksi beberapa faktor transkripsi, sitokinase, faktor-faktor pertumbuhan, dan enzym-enzym lainnya. Target molekul kurkumin adalah STAT (Signal transducer and activators of transcriptions), dan hepatocyte growth factor [14]. Pemberian serbuk kunyit juga mampu meningkatkan fungsi aktifitas anabolik sel hati dengan meningkatkan sintesis vitelogenin. Sejalan dengan peningkatan konsumsi minum, pemberian serbuk kunyit meningkatkan kadar vitelogenin serum. Semakin tinggi dosis yang diberikan sampai dosis 54 mg/ekor/hari kadar vitelogenin pada serum semakin meningkat.Vitelogenin adalah prekursor kuning telur yang disintesis di hati dan diinduksi oleh hormon estrogen. Adanya fitoestrogen pada serbuk kunyit mampu menginduksi hati untuk mensintesis vitelogenin. Hasil analisis kadar fitoestrogen pada serbuk kunyit sebesar 6.73% [15]. Fitoestrogen mempunyai fungsi estrogenik. Fitoestrogen mampu berikatan dengan reseptor estrogen [12]. Ikatan fitoestrogen dengan reseptor akan memacu biosintesis komponen penyusun kuning telur. Vitelogenin yang disintesis di hati, dikeluarkan ke plasma dan diangkut dalam bentuk VLDL ke oosit [16]; [17]. Oleh enzim chatepsin VLDL dipecah menjadi fosfitin dan lipovitelin dan akan diakumulasi untuk pertumbuhan folikel. Rataan bobot telur, indeks kuning telur, haugh unit, dan indeks kerabang telur setelah pemberian serbuk kunyit disajikan pada Tabel 2. Pemberian serbuk kunyit berpengaruh nyata (P< 0.05) terhadap bobot telur, dan indeks kuning telur, indeks kerabang telur, dan haugh unit. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 235 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 2 Bobot telur, Indeks kuning telur, haugh unit, dan indeks kerabang telur burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit 0 Parameter 13.5 27 54 mg/ekor/hari 9.00±0.60b mg/ekor/hari 9.30±0.62a Bobot telur (g) 8.71±0.63 mg/ekor/hari 9.11±0.83b Indeks Kuning telur 0.38±0.03b 0.38±0.05b 0.38±0.02b 0.44±0.04a Haugh Indeks 91.39±2.48b 91.51±2.59b 94.140.41a 93.91±1.96ab Indeks kerabang telur 5.98±0.54 b ab b a 5.74±0.33 a 6.28±0.54 6.28±0.49 Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (t α< 0.05). Peningkatan dosis serbuk kunyit sampai dengan 54 mg/ekor/hari menyebabkan peningkatan bobot telur hingga 6.8%, peningkatan Indeks kuning telur (Ikt) hingga mencapai 0.44, sedangkan Indeks kuning telur pada kontrol adalah 0.39. Nilai Ikt normal adalah 0.33-0.5. Rata-rata telur mempunyai Ikt 0.4. Mutu telur juga bisa diukur dengan haugh unit. Telur yang baik mempunyai nilai haugh unit 60-72 [18]. Pemberian serbuk kunyit mempengaruhi peningkatan haugh unit. Haugh unit tertinggi pada pemberian serbuk kunyit hingga mencapai 94.143, sehingga dinyatakan mempunyai kualitas yang sangat baik. Telur yang rusak mempunyai haugh indeks kurang dari 50 [18]. Rataan kadar kalsium serum, tulang, kerabang dan feses pada puyuh setelah diberi suplemen serbuk kunyit disajikan pada Tabel 3. Pemberian suplemen serbuk kunyit tidak berpengaruh nyata (P>0.05) terhadap kalsium serum, namun berpengaruh nyata (P<0.05) terhadap kadar kalsium tulang, kalsium kerabang dan kalsium feses. Peningkatan dosis serbuk kunyit sampai dengan 54 mg/ekor/hari menyebabkan peningkatan kadar kalsium tulang dan kalsium kerabang dan menyebabkan penurunan kadar kalsium feses. Sumber utama kalsium adalah kalsium pada pakan. Kadar kalsium pakan adalah 4.02 mg/dl. Hasil penelitian terhadap kadar kalsium feses menunjukkan bahwa pemberian suplemen serbuk kunyit menyebabkan berkurangnya kalsium feses, artinya pemberian serbuk kunyit mampu meningkatkan absorpsi kalsium. Serbuk kunyit mengandung fitoestrogen yang mempunyai kemampuan meningkatkan absorpsi kalsium [7]. Selanjutnya kalsium dialirkan lewat darah. Kadar kalsium dalam darah dipertahankan dalam keadaan homeostasis. kalsium akan dipakai untuk pembentukan kerabang telur dan kelebihan kalsium disimpan dalam tulang. Tabel 3 Kalsium serum, tulang, kerabang, dan feses burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit 0 Kalsium serum (mg/dl) 10.06±0.55a 13.5 mg/ekor/hari 10.06±2.51a Kalsium tulang (mg/dl) 13.04±0.2a 13.04±1.68a Kalsium kerabang (mg/dl) Kalsium feses (mg/dl) 40.54±0.7 1.32±0.12a Parameter a 42.85±0.43 1.1±0.06a b 27 mg/ekor/hari 9.51±0.86a 54 mg/ekor/hari 10.63±1.53a 14.79±0.71a 14.80±0.61a Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (tα< 0.05). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 236 b 42.78±0.3 1.11±0.11a b 42.72±0.73 0.69±0.6a Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 4 Kadar kolesterol, lemak, dan protein telur burung puyuh setelah pemberian serbuk kunyit 0 Parameter a Kadar kolesterol telur (mg/dl) 1030.6±7.30 Kadar lemak telur (mg/dl) 12.59±0.04 Kadar protein telur (mg/dl) 12.57±0.09b a 13.5 mg/ekor/hari b 1010.05±7.6 b 27 mg/ekor/hari c 988.26±3.64 c 54 mg/ekor/hari d 915.71±4.24 d 11.92±0.1 11.55±0.09 11.23±0.08 13.03±0.09a 13.12±0.15a 13.11±0.07a Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (tα< 0.05). Rataan kadar kolestrol, lemak, dan protein telur puyuh setelah diberi suplemen serbuk kunyit disajikan pada Tabel 4. Pemberian suplemen serbuk kunyit berpengaruh nyata (P<0.05) pada kadar kolesterol dan kadar lemak telur. Peningkatan dosis serbuk kunyit sampai dengan 54 mg/ekor/hari menyebabkan penurunan kadar kolesterol dan lemak pada telur puyuh. Hal ini sesuai dengan penelitian [19] yang melaporkan bahwa Curcuma longa dapat menurunkan kadar lipid total pada kuning telur. Penurunan kadar kolesterol dan lemak pada telur disebabkan semakin banyak folikel yang berkembang pada puyuh yang diberi suplemen serbuk kunyit, sehingga kolesterol dan lemak sebagai komponen penyusun kuning telur akan terdistribusi ke sejumlah folikel yang berkembang, akibatnya kandungan kolesterol dan lemak pada masing- masing telur akan rendah. Kadar kolesterol pada telur dapat berkurang hingga 11.15%, sedangkan kadar lemak pada telur dapat berkurang hingga 10.76%. Pemberian suplemen serbuk kunyit berpengaruh nyata (P<0.05) pada kadar protein telur. Peningkatan dosis serbuk kunyit sampai dengan 54 mg/ekor/hari menyebabkan peningkatan kadar protein telur. Sintesis putih telur di dalam sel epitelium dan sel kelenjar tubuler pada bagian magnum dari saluran reproduksi. Serbuk kunyit berperan dalam menginduksi peningkatan sintesis protein. Rata-rata kadar protein telur pada kontrol sebesar 12.573 mg/dl, sedangkan yang diberi perlakuan dengan dosis 54 mg/ekor/hari sebesar 13.11 mg/dl, jadi kadar protein telur meningkat hingga 4.27%. SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bahwa pemberian serbuk kunyit memperbaiki kualitas telur burung puyuh melalui peningkatan bobot telur, indeks kuning telur, indeks kerabang telur, haugh unit, terjadi penurunan kadar kolesterol telur, lemak telur, dan peningkatan kadar protein telur. Serbuk kunyit meningkatkan metabolisme kalsium. DAFTAR PUSTAKA [1] Kovacs J, Phillips M, and Mine Y. 2005. Review. Advances in the Value of Eggs and Egg Components for Human Health.J. Agric Food Chem. 2005. 53. 8421-8431. Published on web 09/30/2005. [2] Nixon T.M. 2008. Sukses Beternak Puyuh. Penerbit Agromedia Nusantara. [3] Tetty 2002. Puyuh Si Mungil Penuh Potensi. Agro Media Pustaka. Jakarata. [4] Suprijatna E, Atmomarsono U, Kartasudjana R. 2005. Ilmu Dasar Ternak Unggas. Jakarta.Penebar Semangat. [5] Yuwanta T. 2004. Dasar Ternak Unggas. Yogyakarta.Kanisius. [6] Levi L, Pekarski I, Gutman E, Fortina P, Hyslop T, Biran J, Levavi B, Lubzens E. 2009. Licensee BioMed Central Ltd.http ://www.biomedcentral .com/1471-2164/10/141. [7] Ravindar P.N, Babu K.N, Sivaraman K. 2007. Turmeric. The Genus Curcuma. CRC Press. London, New York. [8] Somchit M.N, Zuraini A, Bustamam A, Sulaiman MR, Nuratunlina R. 2005. Protective Activity of Tumeric (Curcuma longa) in Paracetamol Induced-Hepatotoxicity in Rat. International Journal of Pharmacology 1(3):252-256. [9] Kohli K, Ali J, Antasari M.J, Raheman Z. 2005. A Natural Antiinflamatory agent. Education Forum 37(3) :141-147. [10] Chattopadhyay I, Biswa K, Bandyopadhyay U and Banerjee R.K. 2004. Tumeric and Curcumin: Biological action and medicinal applications. Review article. Current Science. 87(1) [11] Schulz O. 2008. The biological activity of curcumin. Wellness Foods Europe :10-13. [12] Turker H and Bozcaarmutlu. 2009. Effect of Total Isoflavones Found in Soybean on Vitellogenin Production in Common Carp. Research article. Kafkas Univ Vet Fak Derg 15(4): 561-568 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 237 Seminar Nasional Biologi 2013 [13] Ghalid 2008.Exogenous estradiol:Blood profile, Productive and reproductivePerformance of Female Japanese Quails at Different Stages of Production. Asian Journal of Poultry Science. 1-8. [14] Aggarwal B.B, Sundaram C, Malani N, Ichikawa H. 2006. Curcumin: The Indian Solid Gold. SVNY-Aggarwal. December, 2006. 16:34. [15] Saraswati T.R, Manalu W, Ekastuti D.R, Kusumorini N. 2013. The Role of Turmeric Powder in Lipid Metabolism and the Effect on the quality of the First of Quail‘s egg. The Journal of The Indonesian Tropical Animal Agriculture vol 38 no 2. [16] Ito Y, Kihara M, Nakamura E, Yonezawa S, Yoshizaki N. 2003. Vitellogenin Transport and Yolk Formation in Quail Ovary. Zoological Science 20:717-726 [17] Elnagar S and Elhady AM. 2009. Exogenous Estradiol: Productive and Reproductive Performance and Physiologycal Profile of Japanese Quail hens. International Journal of Poultry Science 8(7): 634-641. [18] Silalahi M. 2009. The Effects of Several Concerning Plants Preservative Materials on Haugh Unit Value, Weight and Consumption-Egg‘s Quality During Preservation. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. [19] Karaalp M, Elmasta M, Geoc N, Sezer M, Yavuz M and Ozkan M. 2011. Bay Laurel (Laurus nobilis L) in Japanese Quails Feeding. Performance and Egg Quality Parameters. Journal of Animal and Veterinery Advance 10 (14):18831889. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 238 Seminar Nasional Biologi 2013 Kadar Kolesterol Dan Lemak Kasar Daging Puyuh Setelah Pemberian Bahan Tambahan Pakan Tepung Kunyit Dan Tepung Ikan Swangi Pada Ransum Puyuh Dengan Periodisasi Waktu Pemberian Tepung Kunyit Yang Berbeda W. Kartikayudha1, Isroli2, N.H. Suprapti1, T.R. Saraswati1 1 Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Eemail: [email protected] 2 Fakultas Peternakan dan Pertanian UNDIP Kampus Tembalang, Semarang 50275 – Indonesia ABSTRACT This research conducted to study the influence of turmeric powder and swangi fish meal in the diets of quails as feed additives by different period times of turmeric powder toward cholesterol and fat levels from pectorales and femorales quails meats. Research was designed by 2x3 completely randomized design. The first factor is the type diet of quail used in this study, which consists of two levels : RA (standard diet) and RB (85% standard diet + 15% swangi fish meal). The second factor is the type periods time of turmeric powder that conducted in this study that consists of three levels : P0 (quails were given the type diet of quail without add turmeric powder), P1 (turmeric powder 54 mg/quail/day was added in the type diets of quails when the quails aged 210 days old for a month), and P2 (turmeric powder 54 mg/quail/day was added continuously until the end of the observation in the type diets of quails when the quails aged 14 days old). Difference of means between treatment groups were analyzed by Duncan Multiple Range Test in 95% significance level. The analysis showed that cholesterol level in the pectorales and femorales of quails meats can be reduced by giving turmeric powder and swangi fish meal. Cholesterol level in the pectorales and femorales of quails meats can be reduced by treatment turmeric powder P1 respectively 13,24% dan 4,86%, treatment turmeric powder P2 respectively 20,81% and 9,54%, treatment swangi fish meal (RB) respectively 15,08% dan 15,28%. Fat level in quail meat can be reduced by giving turmeric powder that combined with RB (85% standard diet + 15% swangi fish meal). It can reduced the fat level of femorales of quail meat, but it can‘t reduced the fat level of pectorales of quail meat. Treatment RBP1 can reduced 13,51% fat level in the femorales of quail meat, whereas treatment RBP2 can reduced 16,45% fat level in the femorales of quail meat. Key word : quail, turmeric powder, swangi fish meal, quail meat ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh pemberian tepung kunyit dan tepung ikan swangi sebagai bahan tambahan pakan pada ransum puyuh dengan periodisasi waktu pemberian tepung kunyit yang berbeda terhadap kadar kolesterol dan lemak kasar daging puyuh pektorales dan femorales. Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap faktor 2x3, yaitu 2 faktor jenis ransum terdiri atas RA (ransum standar) dan RB (85% ransum standar + 15% tepung ikan swangi), serta 3 faktor periode pemberian tepung kunyit terdiri atas P0 (tanpa diberi tepung kunyit), P1 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari pada saat puyuh berumur 210 hari selama satu bulan), P2 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari pada saat puyuh berumur 14 hari sampai akhir pengamatan). Perbedaan bermakna antara kelompok perlakuan dianalisis dengan menggunakan uji Duncan pada taraf signifikasi 95%. Hasil analisis menunjukkan kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales dapat diturunkan kadarnya melalui pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit dan tepung ikan swangi. Berturut-turut kadar daging puyuh pektorales dan femorales yang diberi perlakuan tepung kunyit P1 mengalami penurunan kolesterol sebesar 13,24% dan 4,86%, perlakuan tepung kunyit P2 mengalami penurunan kolesterol sebesar 20,81% dan 9,54%, perlakuan tepung ikan swangi (RB) mengalami penurunan kolesterol sebesar 15,08% dan 15,28%. Pemberian tepung kunyit dan tepung ikan swangi meskipun berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap penurunan kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales, akan tetapi pengaruhnya tidak berbeda nyata terhadap kadar lemak kasar daging puyuh pektorales dan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 239 Seminar Nasional Biologi 2013 femorales. Pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit hanya dapat berpengaruh nyata terhadap kadar lemak kasar daging puyuh pada saat dikombinasikan/diberikan secara bersama-sama dengan tepung ikan swangi. Kombinasi tepung kunyit dan tepung ikan swangi dapat menurunkan kadar lemak kasar daging puyuh femorales, akan tetapi tidak dapat menurunkan kadar lemak kasar daging puyuh pektorales. Kadar lemak kasar daging puyuh femorales yang berhasil diturunkan melalui pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit dan tepung ikan swangi secara bersama-sama sebesar 13,51% pada perlakuan RBP1, dan 16,45% pada perlakuan RBP2. Kata kunci : puyuh, tepung kunyit, tepung ikan swangi, daging puyuh 1. PENDAHULUAN Produksi daging puyuh meskipun jumlahnya tidak sebesar daging unggas lain (misalnya ayam), akan tetapi pada saat sekarang ini banyak peternakan yang mulai mengembangkan puyuh dan memberikan kontribusi dalam pemenuhan produksi daging di seluruh dunia [7]. Puyuh selain menghasilkan telur dengan produktivitas cukup tinggi, juga dapat menghasilkan daging dengan nilai gizi yang tinggi saat memasuki masa afkir. Daging puyuh dapat dijadikan sebagai alternatif dalam pemenuhan kebutuhan daging karena mengandung kadar protein yang tinggi [8]. Kadar protein yang terdapat pada daging puyuh sekitar 19,6%, lebih tinggi daripada daging ayam broiler dan bebek yang berturut-turut mengandung protein sebesar 18,6% dan 11,5%. Protein daging puyuh sedikit lebih rendah daripada daging sapi yang mengandung protein sebesar 22,1% [8,9]. Harga yang relatif murah juga menjadi keunggulan lain daging puyuh, sehingga dapat dijadikan sebagai alternatif dalam pemenuhan produksi daging [3]. Faktor yang terkadang mengurangi minat atau keinginanan masyarakat untuk mengkonsumsi daging hasil produk pangan asal hewani adalah tingginya kadar kolesterol dan lemak yang terkandung dalam daging. Hal ini dikarenakan konsumsi produk daging yang tinggi kolesterol dan lemak secara berlebihan dapat menyebabkan berbagai penyakit seperti stroke dan serangan jantung [7]. Formulasi ransum dengan pemberian bahan tambahan pakan dapat dijadikan sebagai salah satu upaya untuk menghasilkan produk daging yang rendah kolesterol dan lemak. Pemberian bahan tambahan pakan dengan kandungan nutrisi yang tepat dapat mempengaruhi kualitas daging yang dihasilkan [15]. Tepung kunyit dan tepung ikan swangi dapat dijadikan sebagai alternatif bahan tambahan pakan pada ransum puyuh agar dihasilkan daging puyuh yang rendah kolesterol dan lemak karena mengandung senyawa kimiawi yang dapat berperan dalam proses metabolisme. Tepung kunyit mengandung senyawa kurkumin yang dapat meningkatkan proses digesti lemak [1], sedangkan tepung ikan swangi mengandung asam amino esensial lisin dan metionin dalam jumlah cukup, yang dapat berperan dalam metabolisme lemak dan kolesterol [5]. Informasi mengenai peran tepung kunyit dan tepung ikan swangi sebagai bahan tambahan pakan penting untuk memberikan data mengenai dosis dan waktu pemberian yang tepat agar dapat mengoptimalkan metabolisme dan meningkatkan poduktivitas puyuh. Oleh karena itu perlu diadakan suatu penelitian apakah pemberian tepung kunyit dan tepung ikan swangi sebagai bahan tambahan pakan pada ransum puyuh dengan periodisasi waktu pemberian tepung kunyit yang berbeda dapat berpengaruh terhadap optimalisasi metabolisme dan peningkatan produktivitas puyuh yang dapat dilihat dari kadar kolesterol dan lemak kasar yang terdapat pada daging puyuh pektorales dan femorales. 2. BAHAN DAN CARA KERJA 2.1 Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan adalah puyuh betina (Coturnix-coturnix japonica L), alkohol absolut, H2SO4, KOH 33%, etanol, eter, solven, asetat anhidrid, sekam, aquadest, air minum, vitamin, disinfektan, vaksin Medivac ND Hitchner B1, tepung kunyit, tepung ikan, ransum komersial. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah kandang kolektif, kandang sangkar (batere), tempat pakan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 240 Seminar Nasional Biologi 2013 (ransum), tempat minum, gelas ukur, timbangan, set alat bedah, oven, tabung reaksi, kondensor, labu Kjeldahl, kertas saring whatman no.2, mortir, sieve no. 20 dan no. 30 mesh, grinder, dan lampu 25 watt. 2.2. Cara Kerja Cara kerja penelitian mulai persiapan kandang, aklimatisasi puyuh, penimbangan ransum puyuh, dan pencampuran pakan mengacu pada prosedur kerja yang dilakukan oleh Saraswati et al. [12]. a. Persiapan Kandang Kandang yang dipakai selama penelitian ada 2 macam, yaitu kandang kolektif dan kandang sangkar (batere). Proses aklimatisasi untuk proses adaptasi puyuh dilakukan di kandang kolektif dengan luasan 1 m 2 dengan tinggi kaki 50 cm untuk kapasitas 30 ekor puyuh. Puyuh kemudian dipindahkan ke kandang sangkar atau batere yang berukuran sesuai standar komersial, yaitu dengan panjang 110 cm, lebar 40 cm, dan tinggi 45 cm, setelah proses aklimatisasi puyuh di kandang kolektif selesai dilakukan. Setiap satu unit kandang batere terdiri dari 10 buah kotak kandang, masing–masing kotak diberi sekat pemisah. Lampu 25 Watt sebanyak 2 buah dipasang pada masing-masing kandang di sisi yang berbeda sebagai penerang dan penghangat suhu bagi puyuh. Proses fumigasi dengan menggunakan desinfektan (komposisi Cetylpyridium Chloride 1% Cetyltrimethyl Ammonium Bromide 2% dan Benzalkonium Chloride 2% ) sebanyak 10 mL dilakukan sebelum puyuh ditempatkan dalam kandang. Tempat pakan dan minum secara rutin dibersihkan setiap hari. b. Aklimatisasi Puyuh Selama penelitian berlangsung puyuh dipelihara dan diaklimatisasi selama 2 minggu di kandang kolektif, aklimatisasi dilanjutkan di kandang betere selama 1 minggu. Hari pertama pemberian air gula di pagi hari sebagai asupan energi bagi DOQ untuk selanjutnya air minum diberikan secara ad libitum. Pemberian vitamin anti-stress diberikan pada hari ketiga melalui air minum dengan komposisi 1 liter air ditambah dengan 1 gram vitamin anti-stress di pagi hari dan diganti air biasa pada sore hari. Hari berikutnya puyuh dipuasakan selama 2 jam kemudian dilakukan vaksinasi dengan penetesan vaksin. Vaksin komersial yang digunakan adalah vaksin Medivac ND Hitchner B1. Rute pemberian vaksin ND melalui penetesan pada mata puyuh. Setelah masa aklimatisasi selesai, sebanyak 90 ekor puyuh didistribusikan ke dalam 30 kotak kandang sistem batere, yang telah dilengkapi dengan pencahayaan, tempat pakan, tempat minum, penampung kotoran, dan penampung telur. Satu kotak kandang batere berisi 3 ekor puyuh. Puyuh dibagi ke dalam 6 kelompok, sehingga masing-masing kelompok perlakuan terdapat 15 hewan coba. c. Penimbangan Ransum Puyuh Ransum dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu ransum standar (RA) dan ransum tinggi protein (RB). Ransum standar yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari ransum komersial. Komposisi ransum standar terdiri atas jagung, dedak, bungkil kedelai, bungkil kelapa, bungkil kacang tanah, tepung daging, tepung tulang, tepung daun, pecahan gandum, canola, vitamin, kalsium, fosfor, mineral. Ransum tinggi protein ditimbang menggunakan rasio 85% ransum standar dan 15% tepung ikan swangi. Penimbangan ransum (RA dan RB) pertama kali dilakukan pada awal bulan untuk dijadikan stok. Komposisi nutrisi yang terdapat pada kedua jenis ransum (RA dan RB) terdapat pada Tabel 2.1 Nutrien Kadar air (%) Abu (%) Lemak kasar (%) Protein kasar (%) Tabel 2.1. Komposisi Nutrisi Pada Kedua Jenis Ransum. RA (ransum standar) RB (ransum standar + tepung ikan) 11,66 6,79 4,38 22,76 12,18 7,05 4,92 25,19 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 241 Seminar Nasional Biologi 2013 Serat kasar (%) Karbohidrat (%) Fosfor (%) Kalsium (%) Kolesterol (g/100g) Energi metabolis (Kcal/kg) Asam amino: Lisin (ppm) Metionin (ppm) 5,70 54,41 0,73 3,68 0,82 2890,10 4,15 41,29 0,82 4,40 0,68 2920,25 16000 671,94 16597,68 1047,85 d. Pencampuran Pakan Kunyit yang digunakan berasal dari spesies Curcuma longa. Pemberian tepung kunyit perhari yang optimal dari penelitian sebelumnya, yaitu 54 mg/ekor, untuk penelitian ini menggunakan 3 ekor puyuh perkandang, sehingga menjadi 54 mg x 3 = 162 mg tepung kunyit/kandang. Pembuatan formula ransum perlakuan dengan cara tepung kunyit sebanyak 162 mg kunyit disemprot dengan air sebanyak 5 kali secara merata sehingga menjadi kental dan lengket, kemudian ditambah dengan ransum standar 30 g dan dicampur rata. Pencampuran tepung kunyit dengan ransum standar 30 g didasarkan pada konsumsi ransum standar puyuh/ekor/hari dari penelitian sebelumnya, yaitu 20 g, sehingga untuk 1 kandang yang terdiri atas 3 ekor puyuh menjadi 60 g/hari/kandang. Pemberian 60 g ransum standar perkandang dibagi menjadi 2 waktu, yaitu pagi dan sore hari, sehingga masing-masing waktu diberi 30 g ransum standar. Butiran ransum yang sudah ditambahkan tepung kunyit kemudian dikeringanginkan selama 2 hari sehingga terbentuk ransum perlakuan, yang kemudian diberikan ke puyuh dengan meletakkannya di dasar tempat pakan puyuh. Ransum perlakuan (ransum standar + tepung kunyit) yang telah diletakkkan di dasar tempat pakan, kemudian diberi penambahan ransum standar atau ransum tinggi protein (85% ransum standar + 15% tepung ikan) secara adlibitum, dengan tetap memastikan bahwa ransum perlakuan berada di dasar tempat pakan agar ransum perlakuan langsung termakan oleh puyuh. 2.3. Variabel Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah kadar kolesterol dan kadar lemak kasar daging puyuh. Sampel daging yang diambil berasal dari daging puyuh pektorales dan femorales. Kadar kolesterol ditentukan menggunakan metode Liebermann Burchard, sedangkan penentuan kadar lemak kasar menggunakan metode A.O.C.S. Official Method Ba 3-38 [14]. 2.4. Analisis Data Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap faktor 2x3, yaitu 2 faktor jenis ransum terdiri atas RA (ransum standar) dan RB (85% ransum standar + 15% tepung ikan), serta 3 faktor periode pemberian tepung kunyit terdiri atas P0 (tanpa diberi tepung kunyit), P1 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari pada saat puyuh berumur 210 hari selama satu bulan), P2 (diberi tepung kunyit 54 mg/ekor/hari pada saat puyuh berumur 14 hari sampai akhir pengamatan). Data yang diperoleh diolah dengan menggunakan ANOVA (analysis of varian) dalam RAL Faktorial, apabila terdapat perbedaan bermakna maka dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf signifikasi 95%. Analisis data menggunakan program SAS versi 9. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Kadar Kolesterol Kadar kolesterol daging puyuh berdasarkan hasil analisis bervariasi. Rata-rata kadar kolesterol daging puyuh pektorales berkisar 34,96 mg/100g – 52,45 mg/100g (Tabel 3.1), sedangkan rata-rata kadar kolesterol daging puyuh femorales berkisar 36,44 mg/100g – 47,60 mg/100g (Tabel 3.2.). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 242 Seminar Nasional Biologi 2013 Perbedaan ransum (RA dan RB) berpengaruh nyata terhadap rerata kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales. Puyuh yang diberi perlakuan ransum B rerata kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales berturut-turut mengalami penurunan sebesar 15,08% dan 15,28%. Adapun penyebabnya, kualitas asam amino dalam ransum B (yang mengandung lisin dan metionin lebih banyak) menjadikan β-oksidasi asam lemak pada perlakuan puyuh ransum B lebih optimum dibandingkan perlakuan puyuh ransum A (Tabel 2.1.). Karnitin secara kimiawi disintesis oleh tubuh dengan memanfaatkan senyawa makronutrien pada ransum, yaitu metionin dan lisin, dan senyawa mikronutrien ransum, yaitu niasin, FeSO 4, piridoksin / vitamin B6, dan asam askorbat / vitamin C dengan bantuan enzim spesifik (methylase, mitochondrial hidroxylase, aldolase, dehydrogenase, cytosolic hydroxylase). Pemanfaatan ransum yang kaya akan asam amino lisin dan metionin dapat meningkatkan β-oksidasi asam lemak. Hal ini dikarenakan karnitin yang terbentuk dari asam amino lisin dan metionin ransum, dapat berperan sebagai pembawa asam lemak ke mitokondria agar dapat didegradasi di dalam tubuh melalui proses degradasi asam lemak [5]. Asam lemak tidak dapat masuk ke mitokondria dan tidak dapat mengalami proses oksidasi kecuali berikatan dengan karnitin membentuk asil karnitin [6]. Periodisasi pemberian tepung kunyit setelah puyuh berumur 210 hari (P1), dan setelah puyuh berumur 14 hari (P2) turut berperan dalam menurunkan kadar kolesterol daging puyuh, baik kolesterol daging puyuh pektorales maupun femorales. Penurunan kolesterol paling signifikan terjadi pada periodisasi pemberian tepung kunyit pada ransum setelah puyuh berumur 14 hari (P2). Rerata kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales yang diberi bahan tambahan pakan tepung kunyit sejak puyuh berumur 14 hari (P2) berturut-turut mengalami penurunan sebesar 20,81% dan 9,54%, sedangkan rerata kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales yang diberi bahan tambahan pakan tepung kunyit sejak puyuh berumur 210 hari (P1) berturut-turut mengalami penurunan sebesar 13,24% dan 4,86%. Pemberian tepung kunyit pada ransum dapat meningkatkan metabolisme kolesterol dikarenakan kurkumin yang terkandung didalam tepung kunyit dapat merangsang sekresi asam empedu, dimana salah satu bahan dasar untuk biosintesa asam empedu adalah kolesterol. Konsentrasi kolesterol kemudian menjadi berkurang sebagai akibat peningkatan sekresi asam empedu tersebut [2, 10]. Kurkumin juga dapat menurunkan kadar kolesterol dengan menghambat enzim Hmg-CoA reduktase yang berperan dalam biosintesis kolesterol [16]. Hasil analisis kimiawi terhadap kandungan kolesterol daging puyuh (Tabel 3.1. dan Tabel 3.2.) secara terpisah menunjukkan pemberian tepung kunyit dan tepung ikan swangi pada ransum memberikan pengaruh simultan (interaksi) terhadap kadar kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales. Kandungan asam amino pada ransum B yang kaya akan asam amino lisin dan metionin karena penambahan tepung ikan swangi pada ransum, serta kandungan kurkumin pada tepung kunyit yang dapat meningkatkan kemampuan tubuh untuk mendigesti lemak dan menghambat biosintesis kolesterol [1, 16], dapat meningkatkan metabolisme lemak dan kolesterol yang menghasilkan ATP, sehingga dapat membuat kolesterol tubuh menjadi rendah Tabel 3.1. Rata-Rata Kadar Kolesterol Daging Puyuh Pektorales Ransum Perlakuan Tepung Kunyit P0 P1 Rerata P2 ........................................... mg/100g............................................................ a b c a RA 52,45 ± 1,69 47,33 ± 1,81 44,49 ± 2,26 48,09 ± 1,92 RB 47,87b ± 1,10 39,71d ± 1,00 34,96e ± 1,40 40,84b ± 1,31 Rerata 50,16a ± 1,40 43,52b ± 1,41 39,72c ± 1,83 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 243 Seminar Nasional Biologi 2013 Keterangan : superskrip yang berbeda pada perlakuan baris dan kolom rata-rata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Superskrip yang berbeda pada baris dan kolom rerata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Tabel 3.2. Rata-Rata Kadar Kolesterol Daging Puyuh Femorales Ransum Perlakuan Tepung Kunyit P0 P1 Rerata P2 ............................................ mg/100g........................................................... RA 47,60a ± 1,81 46,13ab ± 2,06 44,33bc ± 1,49 46,02a ± 1,79 RB 41,70cd ± 2,72 38,82de ± 2,50 36,44e ± 1,35 38,99b ± 2,19 Rerata 44,65a ± 2,27 42,48b ± 2,28 40,39b ± 1,42 Keterangan : superskrip yang berbeda pada perlakuan baris dan kolom rata-rata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Superskrip yang berbeda pada baris dan kolom rerata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05 3.2. Kadar Lemak Kasar Kadar lemak kasar daging puyuh berdasarkan hasil analisis sangat bervariasi. Rata-rata kadar lemak kasar daging puyuh pektorales berkisar 6,33% – 6,96% (Tabel 3.3.), sedangkan rata-rata kadar lemak kasar daging puyuh femorales berkisar 5,69% - 6,96% (Tabel 3.4.). Hasil analisis menunjukkan bahwa perlakuan pemberian tepung kunyit dengan durasi waktu berbeda tidak berpengaruh nyata terhadap rerata kadar lemak kasar daging puyuh pektorales dan femorales. Faktor umur puyuh dapat menjadi penyebab yang menjadikan kadar lemak kasar daging puyuh pektorales dan femorales menjadi tinggi saat akhir pemeliharaan dan tidak berbeda nyata. Bertambahnya umur unggas mengakibatkan deposisi lemak pada daging menjadi meningkat karena unggas dewasa (fase layer) cenderung mengkonsumsi pakan lebih banyak [11]. Hal ini diperkuat hasil penelitian yang dilakukan oleh Estancia et al., dimana pemberian ekstrak kunyit pada ayam broiler tidak berpengaruh terhadap kadar lemak kasar daging ayam broiler. Lemak yang terbentuk di akhir pemeliharaan mengakibatkan peningkatan kembali kadar lemak kasar daging ayam broiler yang diturunkan oleh kunyit [4]. Perbedaan ransum A (RA) dan ransum B (RB) tidak berpengaruh nyata terhadap rerata kadar lemak kasar daging pektorales, karena RA dan RB berbeda dalam kandungan protein (RA = 22,76%, RB = 25,19%), sedangkan protein bukan sumber utama lemak tubuh. Kandungan energi metabolis (RA = 2890,1 kkal/kg; RB = 2920,25 kkal/kg) dan lemak kasar (RA = 4,38%; RB = 4,92%) pada kedua jenis ransum yang tidak terpaut banyak, diduga menjadi penyebab lain kandungan lemak kasar daging puyuh pektorales tidak berbeda nyata. Hal ini dikarenakan ransum yang mempunyai kandungan energi metabolis dan lemak tinggi dan tidak digunakan sebagai sumber energi akan disimpan didalam tubuh sebagai lemak. Unggas tidak sepenuhnya mengadaptasikan terhadap konsumsi energi terutama energi makanan. Konsumsi energi secara berlebihan akan diikuti dengan tingginya deposisi lemak [13]. Hasil yang berbeda didapati pada kadar lemak kasar daging puyuh femorales, dimana perbedaan ransum A (RA) dan ransum B (RB) berpengaruh nyata terhadap rerata kadar lemak kasar daging puyuh femorales, dan juga pemberian tepung kunyit bersama-sama dengan tepung ikan swangi pada ransum B menunjukkan adanya pengaruh simultan (interaksi) terhadap kadar lemak kasar daging puyuh femorales (Tabel 3.4.). Perpaduan sifat aktif muskuli femorales dengan ransum B yang kaya akan asam amino lisin dan metionin, serta kurkumin pada tepung kunyit yang dapat menstimulasi produksi bilus dan meningkatkan kemampuan tubuh untuk mendigesti lemak [1], dapat meningkatkan metabolisme lemak yang menghasilkan ATP, sehingga dapat menurunkan perlemakan daging puyuh femorales. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 244 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 3.3. Rata-Rata Kadar Lemak Kasar Daging Puyuh Pektorales Ransum Perlakuan Tepung Kunyit P0 P1 Rerata P2 .............................................%........................................................................ RA 6,81a ± 0,38 6,96a ± 0,55 6,56a ± 0,75 6,78a ± 0,56 RB 6,08ab ± 0,63 5,89b ± 0,42 5,69b ± 0,52 5,89b ± 0,52 6,44 ± 0,51 6,43 ± 0,49 6,13 ± 0,64 Rerata Tabel 3.4. Rata-Rata Kadar Lemak Kasar Daging Puyuh Femorales Ransum Perlakuan Tepung Kunyit P0 P1 Rerata P2 .............................................%...................................................................... RA 6,78 ± 0,28 6,77 ± 0,42 6,56 ± 0,39 6,70 ± 0,36 RB 6,96 ± 0,23 6,33 ± 0,34 6,48 ± 0,54 6,59 ± 0,37 Rerata 6,87 ± 0,26 6,55 ± 0,38 6,52 ± 0,47 Keterangan : superskrip yang berbeda pada perlakuan baris dan kolom rata-rata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). Superskrip yang berbeda pada baris dan kolom rerata menunjukkan berbeda nyata (P<0,05). SIMPULAN Kolesterol daging puyuh pektorales dan femorales dapat diturunkan kadarnya melalui pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit dan tepung ikan swangi, sedangkan terhadap kadar lemak kasar daging puyuh, hanya pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit pada ransum B yang dapat menurunkan kadar lemak kasar daging puyuh. Kadar lemak kasar daging puyuh yang berhasil diturunkan melalui pemberian bahan tambahan pakan tepung kunyit pada perlakuan ransum B hanya kadar lemak kasar daging puyuh femorales. UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada DIKTI atas pemberian Beasiswa Unggulan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Dr. Tyas Rini Saraswati, M.Kes selaku pemberi ide atau gagasan penelitian, dan telah mengizinkan penulis menggunakan hewan percobaan dari penelitian nutrisi pangan yang beliau lakukan dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1] Akram, M., Uddin S., Ahmed, A., Usmanghani, K., Hannan, A., Mohiuddim, E., and Asif, M. 2010. Curcuma Longa And Curcumin. Rom. J. Biol. – Plant Biol. 55(2): 65-70. [2] Arifin, Z. dan Kardiyono. 1985. Temulawak dalam pengobatan tradisional. Prosiding Simposium Nasional Temulawak. Universitas Padjadjaran. Bandung. hlm 210-219. [3] Bappenas. 2000. Budidaya Burumg Puyuh. Kemal Prihatman, editor. Kemenristek. Jakarta. [4] Estancia, K., Isroli, dan Nurwantoro. 2012. Pengaruh Pemberian Ekstrak Kunyit (Curcuma domestica) Terhadap Kadar Air, Protein dan Lemak Daging Ayam Broiler. Animal Agriculture Journal. 1(2): 31-39. [5] Feller, A.G. and Rudman, D. 1988. Role of carnitin in human nutrition. J Nutr. 118(5): 541- 547. [6] Fenita, Y. 2002. Supplementasi lisin dan metionin serta minyak ikan lemuru ke dalam ransum berbasis hidrolisat bulu ayam terhadap peternakan dan pertumbuhan ayam ras pedaging. Disertasi. Program Pascasarjana IPB. Bogor. [7] Genchev, A., Mihaylova, G., Ribarski, S., Pavlov, A., and Kabakchiev, M. 2008. Meat Quality And Composition In Japanese Quails. Trakia Journal of Sciences. 6(4): 72-82. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 245 Seminar Nasional Biologi 2013 [8] Ioniţă, L., Micloşanu, P.E., Roibu C., and Custură, I. 2010. Bibliographical Study Regarding The Quails’ Meat Quality In Comparison To The Chicken And Duck Meat. Lucrări Ştiinţifice - Seria Zootehnie. Vol.56. P.224-229. [9] Johnson, D. D., Eastridge, J. J., Neubauer, D.R., and McGowan, C.H. 1994. Effect of sex class on nutrient content of meat from young goat. J. Anim Sci. 73(1) :296-301. [10] Puastuti, W. 2001. Pengaruh pemberian temulawak (Curcuma xanthorriza, Roxb) dan minyak kelapa dalam ransum terhadap kadar lemak dan kolesterol telur. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. Balai Penelitian Ternak. Bogor. hlm 609-614. [11] Rasyaf, M. 1983. Memelihara Bururng Puyuh. Kanisius. Yogyakarta. [12] Saraswati, T.R., Manalu, W., Ekastuti, D.R., and Kusumorini, N. 2013. Increased Egg Production of Japanese Quail (Coturnix japonica) by Improving Liver Function Through Turmeric Powder Supplementation. International Journal of Poultry Science 12. X(X); XX-XX (Inpress). [13] Scott, M.L., Neshein, M.C., and Young, R.J. 1982. Nutrition of The Chicken. 3th Ed. Scott, M.L. and Associates. Ithaca. New York. [14] Sugiyanti, S. 2012. Analisa Bahan Pakan. Wahana Lab. Semarang. [15] Suwiti, N.K. 2008. Identifikasi Daging Sapi Bali Dengan Metode Histologis. Majalah Ilmiah Peternakan. 11(1) : 31-35. [16] Wientarsih, I. 2000. Influence of curcumin on lipid metabolism in rabbits. Dissertation. Georg-August University, Gottingen Germany. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 246 Seminar Nasional Biologi 2013 Kualitas Kerabang Telur Puyuh (Coturnix coturnix japonica L.) Setelah Pemberian Tepung Kunyit (Curcuma longa L.) Pada Pakan Yuliana Permata Sari, Silvana Tana, Tyas Rini Saraswati *Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail: [email protected] ABSTRAK Kerabang merupakan salah satu penentu kualitas telur, karena cangkang dapat melindungi isi telur. Berbagai cara telah dilakukan untuk mendapatkan kualitas telur yang baik. Pakan yang ditambahkan serbuk kunyit merupakan salah satu alternatif agar produktivitas optimal terutama pada cangkangnya. Kunyit mengandung kurkumin dan minyak atsiri yang dapat meningkatkan kerja organ pencernaan terutama pada usus. Efek yang baik pada organ usus ini mempengaruhi metabolisme kalsium, dimana kalsium merupakan salah satu mineral penyusun kerabang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian tepung kunyit (Curcuma longa L.) dalam pakan puyuh (Coturnix coturnix japonica L.) terhadap kualitas kerabang telur yang dihasilkan. Penelitian ini menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 perlakuan dan 5 kali ulangan dimana P0: kelompok puyuh yang diberi pakan standar, P1: kelompok puyuh yang diberi pakan standar + tepung kunyit sebanyak 54 mg/ekor/hari pada umur 14 hari selama 30 hari, dan P2: kelompok puyuh yang diberi pakan standar + tepung kunyit sebanyak 54 mg/ekor/hari pada umur 45 hari selama 30 hari. Parameter yang diukur adalah konsumsi pakan dan minum , berat telur, tebal kerabang, kemudian data diolah dengan menggunakan Analysis of Varian (Anova) menggunakan SAS dan uji lanjut Duncan pada taraf signifikan 95%. Hasil penelitian menunjukkan pemberian tepung kunyit dapat meningkatkan ketebalan kerabang telur puyuh. Kata kunci : Kerabang telur puyuh, tepung kunyit (Curcuma longa L.), puyuh (Coturnix coturnix japonica L.) 1. PENDAHULUAN Puyuh merupakan salah satu komoditas unggas yang semakin populer di masyarakat. Hal ini terbukti dengan banyaknya masyarakat yang berminat untuk memelihara puyuh serta meningkatnya masyarakat dalam mengkonsumsi produk yang dihasilkan dari ternak puyuh, karena dinilai memiliki kandungan protein yang tinggi, terutama telur yang merupakan produk utama (Sijabat, 2007). Kerabang merupakan salah satu yang menentukan kualitas telur, karena cangkang dapat melindungi isi telur. Kerabang telur merupakan bagian telur yang paling luar dan paling keras. Kerabang juga sebagai pelindung mekanis terhadap embrio yang sedang berkembang dan sebagai penghalang masuknya mikroba. Banyak faktor yang mempengaruhi kualitas kerabang yaitu: suhu, penanganan telur, penyakit, umur puyuh dan kandungan kalsium. Kerabang terutama tersusun atas kalsium karbonat (CaCO3). Kalsium karbonat berperan penting sebagai sumber utama kalsium (Ca) (Nuryati, 1998). Pemberian tepung kunyit merupakan salah satu alternatif agar menghasilkan produktivitas yang optimal terutama pada telur (Fitriyah, 2008). Yasni, dkk, dalam Sugiarto (2007), mengatakan bahwa kunyit telah diketahui mengandung kurkumin dan minyak atsiri yang mempengaruhi kerja saraf dan hipofisa serta hati untuk memproduksi cairan empedu dan mensekresikannya ke usus halus. Platel & Srinivasan (1996) dalam Muhamad (2008), kurkumin juga memiliki efek yang baik pada organ usus yaitu dapat meningkatkan aktivitas enzim lipase, sukrose dan maltase. Efek yang baik pada organ usus ini mempengaruhi metabolisme dari kalsium. Girindra (1990) menyatakan bahwa, kalsium di absorsi di duodenum dan jejunum proksimal oleh protein pengikat kalsium yang disintesis sebagai respon terhadap kerja 1,25 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 247 Seminar Nasional Biologi 2013 dihidroksikolekalsiferol. Kandungan kalsium pakan memegang peran penting pada proses kalsifikasi kerabang telur. Peningkatan sekresi asam dan air melalui proventrikulus akan meningkatkan kelarutan kalsium karbonat pakan dan meningkatkan retensi kalsium intestinum selama kalsifikasi kerabang telur (Yuwanta, 2004). Berdasarkan hal – hal tersebut diatas perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh penambahan serbuk kunyit pada pakan terhadap kualitas kerabang telur puyuh. Penambahan kunyit ke dalam pakan puyuh diharapkan agar mendapatkan telur dengan kualitas yang baik. Kualitas telur dapat ditentukan dengan melihat besar telur, berat telur, bentuk telur, kerabang dan kebersihan kerabang, indeks putih telur, indeks kuning telur, warna kuning telur dan nilai Haugh Unit (HU) (Djulardi, 2006). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas pemberian tepung kunyit sebanyak 54 mg/ ekor/ hari (Curcuma longa L.) dalam pakan puyuh (Coturnix coturnix japonica L.) terhadap kualitas kerabang telur yang dihasilkan. 2. BAHAN DAN METODE Jenis puyuh yang digunankan dalam penelitian ini adalah puyuh Jepang (Coturnix coturnix japonica L.), sebanyak 45 ekor DOQ (Day Old Quail) betina. Penelitian ini dilaksanakan dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 perlakuan (P0, P1, P2,) setiap perlakuan 5 ulangan setiap satu kandang ulangan diisi dengan 3 ekor puyuh. Hewan coba yang digunakan pada penelitian adalah puyuh Jepang (Coturnix coturnix japonica L.) yang dikelompokkan ke dalam 3 kelompok perlakuan, yaitu: P0 : Kelompok puyuh yang diberi pakan standar puyuh P1 : Kelompok puyuh yang diberi pakan standar yang dicampur dengan tepung kunyit 54 mg/ekor/hari dari umur 14 hari sampai umur 44 hari P2 : Kelompok puyuh yang diberi pakan standar yang dicampur dengan tepung kunyit 54 mg/ekor/hari pada saat masak kelamin umur 45 sampai umur 75 hari Setelah pemberian perlakuan pada P1 dan P2 selesai, puyuh tetap dipelihara sampai dengan umur empat bulan, namun di dalam pakan sudah tidak diberikan tambahan tepung kunyit lagi. Pengambilan data telur untuk dilakukan analisis pada saat puyuh berumur 4 bulan. Parameter utama yang dihitung dalam pengukuran telur adalah berat kerabang, tebal kerabang, sedangkan berat telur, konsumsi pakan, konsumsi minum dan indeks kerabang merupakan parameter pendukung utama. Untuk pengukuran berat telur dan berat kerabang digunakan timbangan elektrik Acis dengan skala 0,001 gram, untuk tebal kerabang digunakan jangka sorong, sedangkan untuk indeks kerabang dilakukan perhitungan dengan menggunakan rumus berdasarkan (Yuwanta, 2004) sebagai berikut: I= C/S x 100 Keterangan: I= indeks kerabang telur (g/cm 2) C= Berat Kerabang telur (g) S= luas permukaan kerbang telur (cm 2) Luas permukaan kerabang telur dihitung berdasarkan berat telur menurut rumus mongin sebagai berikut: S = 3,978 W0,7056 dimana W adalah berat telur. Setelah itu Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis sidik ragam (ANOVA) pada program SAS, dengan uji lanjut Duncan, pada taraf signifikan 95% (Mattjik dan Sumertajaya, 2006). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil analisis data (tabel 1) yang dilakukan terhadap berat kerabang, indeks kerabang, berat telur, konsumsi minum dan konsumsi pakan tidak menunjukkan adanya perbedaan nyata antara kelompok puyuh yang diberi tambahan tepung kunyit dalam pakan pada umur 14 sampai umur 44 hari dan yang diberi pada umur 45 hari sampai umur 75 hari dengan kontrol. Artinya perlakuan penambahan tepung kunyit yang diberikan pada kelompok puyuh tersebut tidak Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 248 Seminar Nasional Biologi 2013 mempengaruhi indeks kerabang, berat telur, berat kerabang, konsumsi minum dan konsumsi pakan. Akan tetapi pada ketebalan kerabang menunjukan adanya peengaruh dari pemberian tepung kunyit. Tabel 1. Hasil analisis rata – rata berat kerabang, tebal kerabang, indeks kerabang, berat telur, konsumsi minum dan konsumsi pakan, setelah pemberian tepung kunyit (Curcuma longa L) Perlakuan P0 P1 P2 Konsumsi Pakan (g/ekor/hari) 23,240a 23,337a 25,803a Konsumsi Minum (ml/ekor/hari) 13,622a 15,296a 13,406a a a Berat Telur (g) 10,775 11,272 11,269a a a Berat kerabang (g) 1,413 1,504 1,454a b a Tebal Kerabang (mm) 0,11 0,35 0,18ab 2 a a Indeks Kerabang (g/cm ) 6,641 6,687 6,631a Keterangan: huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukan berbeda tidak nyata pada taraf kepercayaan 95%. P0 = kontrol (pakan tanpa tambahan tepung kunyit), P1 = penambahan tepung kunyit dalam pakan pada umur 14 hari sampai umur 44 hari, P2 = penambahan tepung kunyit dalam pakan pada umur 45 hari sampai umur 75 hari. Parameter Konsumsi pakan puyuh pada P0, P1 dan P2 dari hasil penelitian tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Rata – rata puyuh P0 mengkonsumsi 23, 240 gram pakan perhari, puyuh P1 mengkonsumsi pakan 23, 337 gram perhari dan puyuh P3 mengkonsumsi 25, 803 gram perhari. Tingkat konsumsi pakan puyuh dipengaruhi oleh tingkat energi dan palatabilitas pakan pada puyuh. Palatabilitas adalah rasa yang dihasilkan dari makanan. Selain itu juga bergantung pada ukuran tubuh ternak, sifat genetis, suhu lingkungan, perkandangan, tempat pakan per ekor, air minum, kualitas dan kuantitas pakan dan juga penyakit pada unggas. Kandungan pada pakan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas dari telur. Puyuh yang memperoleh pakan dengan kandungan protein 20% mampu menunjukan persentase produksi telur yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang memperoleh protein lebih rendah (Suprijatna, 2005). Selain pakan, konsumsi minum puyuh juga mempengaruhi kualitas dari telur yang dihasilkan. Hasil analisis data konsumsi minum yang didapatkan menunjukkan perbedaan tidak nyata. Pada tabel 1 menunjukkan bahwa pada perlakuan P1 jumlah konsumsi pakan sedikit namun jumlah konsumsi minumnya banyak, sedangkan pada perlakuan P2 jumlah konsumsi pakan banyak sedangkan jumlah minumnya sedikit. Hal ini menunjukan bahwa tingkat konsumsi pakan yang tinggi menyebabkan puyuh akan cepat kenyang sehingga puyuh dalam mengkonsumsi minum akan menjadi lebih sedikit. Suhu lingkungan juga mempengaruhi konsumsi minum dari puyuh, dimana apa bila suhu lingkungan tinggi maka konsumsi minum akan lebih tinggi juga (Djulardi, 2006). Kebutuhan air berkaitan erat dengan pengeluaran air dari tubuh, sehingga terjadi keseimbangan. Air dalam tubuh dapat hilang melalui ekresi feses dan urin, pernafasan dan sejumlah kecil hilang melalui permukaan tubuh. Kebutuhan dan kehilangan air dipengaruhi oleh banyak faktor seperti umur, ukuran tubuh, jenis pakan, produksi telur, serta kondisi lingkungan. Konsumsi air pada puyuh akan meningkat dengan bertambahnya umur. Peningkatan temperatur lingkungan menyebabkan bertambahnya konsumsi air dari biasanya sebagai usaha untuk mempertahankan temperatur tubuh agar tetap konstan. Homeostasis yang terlihat adalah perubahan sikap unggas terhadap temperatur tinggi, yaitu cenderung mengurangi konsumsi pakan, tetapi dapat didimbangi oleh peningkatan konsumsi air minum sampai diperoleh tingkat distensi tertentu pada tembolok sebagai indikator kenyang. Air dibutuhkan dalam proses kalsifikasi untuk melarutkan CaCO 3, sekresi air melalui proventrikulus akan meningkatkan kelarutan kalsium karbonat pakan dan meningkatkan retensi kalsium intestinum selama kalsifikasi kerabang telur. Sumber air bagi unggas berasal dari air minum, air di dalam pakan dan air metabolis. Kerabang telur secara umum terdiri dari air, protein, dan bahan kering terutama CaCO3 dan sisanya berupa MgCO3 serta Ca3(PO4)2. (Yuwanta, 2004; Suprijatna, 2005; Djulardi, 2006). Pada tabel 1 memperlihatkan bahwa berat telur puyuh hasil penelitian masih berada dalam kisaran normal, sebagaimana di kemukakan oleh Nugroho (1990) bahwa berat telur puyuh pada masa produksi selama 4 minggu pertama adalah 8,9 gram dan berat telur yang maksimal adalah 10,8 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 249 Seminar Nasional Biologi 2013 gram pada periode bertelur 28 minggu. Sedangkan Anggorodi (1995) menyatakan bahwa telur puyuh mempunyai berat 7 - 8% dari berat induk yaitu berkisar antara 7 – 11 gram perbutir. Kerabang telur merupakan bagian terluar dari telur dan berfungsi sebagai pelindung isi telur. Berat kerabang dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan data seperti pada tabel 1 rerata berat kerabang yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 1,413 gram sampai dengan 1,504 gram. Stadellman dan Cotteril (1994) dalam Juliambarwati dkk, (2012), menyatakan bahwa berat kerabang telur berkisar antara 9 – 12% dari total berat telur. Tidak adanya pengaruh perlakuan terhadap berat kerabang telur diduga karena ransum yang digunakan pada masing – masing perlakuan mempunyai kandungan protein, energi, Ca, dan P yang hampir sama. Dalam pembentukan kerabang, kalsium dan fospor dengan komponen utama kalsium karbonat (CaCO 3), sangat mempengaruhi kualitas kerabang telur (Nort and Bell, 1990). Rataan tebal kerabang yang dihasilkan dalam penelitian ini berkisar antara 0,110 mm sampai dengan 0,350 mm. Tiwari dan Panda (1978) dalam Wiradimadja dkk, (2006), ketebalan kerabang berkisar antara 0,130 mm sampai dengan 0,215 mm. Tebal kerabang telur dari hasil analisis data yang dilakukan dapat dilihat pada tabel 1 menunjukan perbedaan nyata antara kelompok kontrol yang diberikan pakan standar yaitu 0,110 mm dengan kelompok perlakuan pada umur 14 hari 0,350 mm. Sedangkan kelompok perlakuan yang diberikan pada umur 45 hari menunjukan perbedaan tidak nyata 0,180 mm terhadap kontrol. Perbedaan ini diduga ada peran dari kalsium karbonat (CaCO3) yang ditimbun dari dalam matrik organik yang berisi protein dan mukopolisakarida. Matrik protein ini dapat diperoleh melalui bahan makanan yang dikonsumsi unggas (Nuryadi, 2000). Kolagen merupakan jenis protein yang terdapat pada jaringan ikat, dan terdiri dari asam amino glisin prolin, dan hidroksi prolin, sedangkan keratin adalah protein yang banyak mengandung asam amino sistin yang berperan dalam pembentukan cangkang telur (Poedjiadi, 1994). Rasio asam amino dalam protein matrik tersebut dapat berubah sesuai dengan umur induk unggas (Sofwah, 2007). Hal ini disebabkan karena semakin lamanya unggas bertelur (terus menerus bertelur), unggas tersebut tidak dapat menghasilkan ion kalsium karbonat untuk menyelimuti telur yang bertambah besar ukurannya pada akhir masa produksi (Amrullah, 2003). Ketebalan kerabang juga dipengaruhi oleh banyak sedikitnya rongga udara pada kerabang. Rongga udara yang terletak di bagian ujung telur yang tumpul berperan sebagai tempat persediaan oksigen untuk pernapasan embrio dalam telur. Tebal tipisnya kerabang sangat mempengaruhi kualitas telur. Kerabang berfungsi untuk melindungi isi dalam telur, seperti kuning telur dan putih telur. Apabila telur itu fertil maka kerabang telur berfungsi untuk melindungi embrio yang ada didalam telur. Selain itu juga berfungsi untuk sirkulasi udara dalam telur. Maka demikian kerabang telur baiknya tidaklah terlalu tipis maupun terlalu tebal (Nuryati, 1998). Selain itu juga waktu pemberian tepung juga mempengaruhi ketebalan kerabang, dimana dapat dilihat P1 ketebalan kerabangannya lebih tebal dibandingkan dengan kontrol dan P2. Puyuh P1 diberikan tambahan tepung kunyit pada umur 14 hari sampai dengan umur 44 hari, sedangkan P2 diberikan pada umur 45 hari. Perbedaan waktu pemberian tepung kunyit ini dapat mempengaruhi efek kunyit terhadap puyuh. Puyuh dengan pemberian di awal waktu dapat memperbaiki sel dan jaringan sistem pencernaan dengan maksimal, ini dikarenakan umur puyuh yang masih muda, sehingga perbaikan sel dan jaringan dapat berjalan dengan baik karena jaringan masih aktif melakukan perbaikan. Kerabang telur yang diukur termasuk didalamnya lapisan tipis kerabang, sebab tidak mudah untuk dilepaskan. Hasil berat yang diperoleh dikonversikan keadalam luas permukaan telur yang kemudian dinyatakan dalam indeks kerabang telur. Jadi, indeks kerabang telur adalah perbandingan antara berat kerabang telur dan luas permukaan kerabang telur. Maka apabila berat kerabang semakin tinggi maka indeks kerabang juga semakin tinggi. Pada tabel 1 menunjukan tidak adanya perbedaan yang signifikan terhadap indeks kerabang telur. Ini menunjukan bahwa pemberian tepung kunyit tidak mempengaruhi indeks dari kerabang telur. Kunyit dalam bentuk tepung dapat digunakan untuk mengoptimalkan kerja organ pencernaan, dan mengobati kelainan organ tubuh khususnya pencernaan. Jika ditambahkan dalam pakan, kunyit dapat meningkatkan kerja organ pencernaan. Fungsi kunyit dalam meningkatkan kerja organ pencernaan unggas yaitu merangsang dinding kantong empedu mengeluarkan cairan empedu dan merangsang keluarnya getah pankreas yang mengandung enzim amilase, lipase, dan protease yang berguna untuk meningkatkan pencernaan zat makanan seperti karbohidrat, lemak, dan protein. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 250 Seminar Nasional Biologi 2013 Disamping itu minyak atsiri yang dikandung kunyit dapat mempercepat pengosongan isi lambung (Riyadi, 2009). Kunyit juga dapat memperbaiki organ reproduksi dari puyuh. Tepung kunyit yang ditambahkan dalam pakan dapat membantu proses kalsifikasi pada kerabang telur. Hasil metabolisme dari kalsium yang berasal dari pakan disimpan dalam plasma darah dalam bentuk ion kalsium sebelum terjadi kalsifikasi kerabang telur, karena kalsium tidak disimpan dalam uterus. Mineralisasi dari kalsium karbonat dilakukan didalam uterus pada jam setelah ovulasi, kemudian secara cepat terbentuklah cone yang berbentuk slindris dan mengandung lapisan palisade. Kalsium dideposisikan sebanyak 0,33 mg/jam selama 10-23 jam setelah ovulasi, dan ovulasi berikut 30 menit setelah peneluran. Akhir dari kalsifikasi terhenti setelah CaCO3 dalam bentuk kristalin. Kutikula dibentuk 1,5 jam sebelum peneluran (Yuwanta, 2004). SIMPULAN Berdasarkan hasil analisis data yang telah dilakukan menunjukan perbedaan tidak nyata pada berat kerabang, indeks kerabang, bobot telur, konsumsi minum dan konsumsi pakan. Namun, pemberian tepung kunyit tersebut berpengaruh pada tebal kerabang. Simpulan pada penelitian ini adalah pemberian tepung kunyit (Curcuma longa L) dapat meningkatkan ketebalan kerabang telur puyuh. DAFTAR PUSTAKA [1]. Amrullah, I.K. 2003. Nutrisi Ayam Petelur. Lembaga Satu Gunung Budi. Bogor [2]. Djulardi. 2006. Nutrisi Aneka Ternak dan satwa Harapan. Andalas University Press. Padang [3]. Fitriyah, A. 2008. Kadar Hormon Testoteron Plasma Darah dan Kualitas Spermatozoa Burung Puyuh (Coturnix coturnix japonica) Setelah Diberi Minyak Ikan Lemuru dan Minyak Sawit. Animal Production. [4]. Girindra, A. 1990. Biokimia I. PT. Gramedia. Jakarta. [5]. Juliambarwati, M, Adi R, dan Aqni H. 2012. Pengaruh Penggunaan Tepung Limbah Udang Dalam Ransum Terhadap Kualitas Telur Itik. Sains Peternakan Vol. 10 (1) : ISSN 1693-8828 [6]. Mattjik A.A, dan Sumertajaya I.M. 2006. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi SAS dan Minitab. Bogor: IPB Press. [7]. Muhamad, K. Y. 2008. Efek Pemberian Serbuk Kunyit, Bawang Putih dan Zink terhadap Performa Ayam Broiler. Skripsi. IPB. Bogor. [8]. North, M.O and D.D, Bell. 1990. Commercial Chiken Production Manual 4th Edition. Van Nonstand Rienhold. New York. [9]. Nuryadi, D.R. 2000. Dasar – Dasar Reproduksi Ternak. Universitas Brawijaya. Malang [10]. Nuryati, T. 1998. Sukses Menetaskan Telur. PT Penebar Swadaya. Jakarta [11]. Poedjiadi, A.N. 1994. Dasar – Dasar Biokimia. UI Press. Jakarta [12].Riyadi, S. 2009. Kunyit dan Jahe Baik Untuk Ayam Broiler. http://slamet-riyadi03.blogspot.com/2009/04/kunyit-dan-jahebaik-untuk-broiler.html. 4 April 2013 [13]. Sijabat, N.W.N. 2007. Pengaruh Suplementasi Mineral (Na, Ca, P dan Cl) Dalam Ransum Terhadap Produksi Puncak Telur Puyuh (Coturnix – coturnix japonica). Skripsi. Fakultas Pertanian USU. Medan [14]. Sofwah, R. 2007. Kerabang Telur (Struktur, Komposisi, dan Faktor yang Mempengaruhi Kualitasnya). CP-Buletin Service. Divisio Agro Feed Bussines Charoen Pokhpand Indonesia. Jakarta [15]. Sugiarto. 2007. Pengaruh Pemberian Tepung Kunyit (Curcuma domestika VAL) Dalam Ransum Terhadap Perfomans Produksi Kelinci Periode Pertumbuhan. J. Agroland 14(1). [16]. Suprijatna, R.E. 2005. Meningkatkan Keuntungan Beternak Burung Puyuh. Agromedia Pustaka. Jakarta [17]. Wiradimadja, R, Wiranda G.P, Maggy T.S, dan Wasmen M. 2006. Performan Kualitas Telur Puyuh Jepang Yang Diberi Ransum Mengandung Tepung Daun Katuk (Sauropus androginus L.). Seminar Nasional Fakultas Peternakan Unpad. Bandung [18]. Yuwanta, T. 2004. Dasar -Dasar Ternak Unggas. Kanisius. Yogyakarta Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 251 Seminar Nasional Biologi 2013 Ekstrak Organik Oe-1 Untuk Meningkatkan Efisiensi Penggunaan Pupuk NPK dan Mengoptimalkan Pertumbuhan Serta Hasil Padi Hibrida Mapan P-05 Zuziana Susanti1, Ayub Darmanto2, Era Adi Chandra2, Tita Rustiati1 1 2 Balai Besar Penelitian Tanaman Padi dan Agrosid Manunggal Jalan Raya Km. 9 Sukamandi Subang, Jawa Barat Email : [email protected]; [email protected] ABSTRACT The intensively excessive use of NPK inorganic fertilizers results in unbalance soil nutrition as well as decreases indigenous soil-microorganism. Depletion of organic matter and soil physical, chemical, biological fertility decrease soil productivity. To address soil related problems, it is necessary to improve rice cultivation by combining in-organic fertilizers with organic fertilizer, such as OE-1 to balance soil nutrition and optimize rice yield. The experiment aims to examine the most efficient dosage of NPK inorganic fertilizers in combination with application of OE-1. The experiment had been conducted at the experimental station, Indonesian Centre for Rice Research, situated at Sukamandi, Subang, West Java during Dry Season (April-September 2012). Newly developed hybrid rice, MAPAN P-05, was transplanted at 15 days seedling age, under two-paired row transplanting system, well known as LEGOWO 2:1 (20:10:40), 1-2 seedling per hill. The experiment was designed in Randomized Complete Block, 12 fertilizer treatments‘ with 3 replications. P1 was existing fertilizer recommendation as Control at (140N-50P2O5-50K2O) ha-1; P2 was 100% + 10 kg OE-1 ha-1; P3 was 75% + 10 kg OE-1 ha-1 and P3 was 75% + 10 kg OE-1 ha-1. The next treatments were combination of the decrease of NPK Fertilizers and the increase dosage of organic fertilizer OE-1. P5 (100%NPK-20kg OE1 ha-1), P6 (75% NPK-20kg OE1 ha-1), P7 (50% NPK-20kg OE1 ha-1), P8 (100% NPK- 30kg OE1 ha-1), P9 (75% NPK-30 kg OE1 ha-1), P10 (50 NPK-30 OE1 ha-1), P11 (100% NPK-50 kg OE1 ha-1), P12 (100%NPK-100 OE-1 ha-1). Results of the experiment showed (1). Treatment P7 ((50% NPK-20kg OE1 ha-1) produced the highest grain yield at 7662 kg ha-1 or increased by 22.8% compared to existing fertilizer recommendation (Control); (2) The reduction of NPK inorganic fertilizers by 75% and even 50% in combination with OE-1 organic fertilizer application resulted in higher grain yield compared to existing fertilizer recommendation (Control). The result indicated significant effect of OE-1 fertilizer to substitute NPK in-organic fertilizer. Key words: Nutrition, Organic, Efficiency, Legowo, Hybrid. ABSTRAK Pupuk kimiawi NPK secara intensif dapat menyebabkan ketidakseimbangan hara dalam tanah dan mengurangi flora dan fauna tanah alami. Rendahnya kandungan bahan organik dan memburuknya sifat fisika, kimia dan biologi menyebabkan produktivitas tanah kurang optimal. Akibatnya, input yang berupa pupuk menjadi kurang efisien, sehingga untuk menghasilkan tiap satuan berat gabah diperlukan jumlah pupuk yang lebih besar. Oleh karena itu pemberian pupuk NPK secara terus-menerus harus diimbangi pemakaian bahan organik seperti ekstrak OE-1 untuk mengoptimalkan keseimbangan hara dalam tanah. Penelitian yang bertujuan untuk mendapatkan komposisi dosis ekstrak organik OE-1 dan subtitusi NPK yang tepat sehingga untuk meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk NPK dan mengoptimalkan pertumbuhan serta hasil padi, telah dilakukan di Kebun Percobaan Balai Besar Penelitian Padi di Sukamandi, Jawa Barat pada MK-I (AprilSeptember 2012). Bibit padi yang akan digunakan adalah Hibrida MAPAN P-05 ditanam pada umur 15 hari setelah sebar dengan menggunakan sistem tanam jajar legowo 2:1 (20-10-40) dan 1-2 bibit per lubang tanam. Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok dengan 12 perlakuan, 3 ulangan. P1 adalah Kontrol atau 100% dosis pemupukan rekomendasi 140 N-50 P2O5-50 K2O; P2-100% NPK dan 10 kg OE-1/ha; P3-75% NPK dan 10 kg OE-1/ha; P4-50% NPK dan 10 kg OE1/ha. Perlakuan selanjutnya merupakan pengurangan dosis NPK yang diikuti dengan peningkatan dosis pupuk organic. P5 (100%NPK-20kg OE1/ha), P6 (75% NPK-20kg OE1/ha), P7 (50% NPK-20kg OE1/ha), P8 (100% NPK- 30kg OE1/ha), P9 (75% NPK-30 kg OE1/ha), P10 (50 NPK-30 OE1/ha), P11 (100% NPK-50 kg OE1/ha), P12 (100%NPK-100 OE-1/ha). Hasil percobaan menunjukkan bahwa (1). Hasil panen tertinggi diperoleh dari perlakuan P7 (50% dosis NPK + 20 kg OE-1/ha), dengan hasil mencapai 7662 kg/ha atau meningkat 22,8% jika dibandingkan perlakuan Kontral Pupuk Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 252 Seminar Nasional Biologi 2013 Rekomendasi dosis 100% NPK; (2). Pengurangan dosis NPK hingga 75% NPK bahkan 50% NPK dengan penambahan ekstrak organic OE-1 memberikan hasil yang lebih tinggi jika dibandingkan pemupukan dosis 100% NPK tapi tanpa penambahan OE-1. Hal ini mengindikasikan pengaruh positif penambahan OE-1 untuk meningkatkan hasil gabah sekaligus mengurangi dan mensubsitusi dosis pupuk NPK dengan Ekstrak Organik OE-1. Kata Kunci : Hara, Organik, Efisiensi, Legowo, Hibrida. 1. PENDAHULUAN 1. 1. Latar Belakang Bahan organik mempunyai peranan penting di dalam tanah karena bahan organik merupakan bagian biota baik flora maupun fauna dan mempunyai sifat yang khas dan berbeda dengan sifat komponen tanah lain. Bahan organik tanah menentukan sifat biologi, kimia dan fisika tanah yang pada akhirnya sangat menentukan daya dukung tanah terhadap tanaman dan komponen lingkungan lainnya (Mulyanto, 2004). Menurut Stevenson (1994), bahan organik tanah adalah semua jenis senyawa organik yang terdapat di dalam tanah, termasuk serasah, fraksi bahan organik ringan, biomassa mikroorganisme, bahan organik terlarut di dalam air, dan bahan organik yang stabil atau humus. Bahan organik tanah berpengaruh terhadap sifat-sifat kimia, fisik, maupun biologi tanah. Menurut Stevenson (1994) fungsi bahan organik di dalam tanah sangat banyak, baik terhadap sifat fisik, kimia maupun biologi tanah, antara lain berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap ketersediaan hara, bahan organik secara langsung merupakan sumber hara N, P, S, unsur mikro maupun unsur hara esensial lainnya. Secara tidak langsung bahan organik membantu menyediakan unsur hara N melalui fiksasi N2 dengan cara menyediakan energi bagi bakteri penambat N2, membebaskan fosfat yang difiksasi secara kimiawi maupun biologi dan menyebabkan pengkhelatan unsur mikro sehingga tidak mudah hilang dari zona perakaran; membentuk agregat tanah lebih baik dan memantapkan agregat yang telah terbentuk sehingga aerasi, permeabilitas dan infiltrasi menjadi lebih baik dan daya tahan tanah terhadap erosi akan meningkat; meningkatkan retensi air yang dibutuhkan bagi pertumbuhan tanaman; meningkatkan retensi unsur hara melalui peningkatan muatan di dalam tanah; mengimmobilisasi senyawa antropogenik maupun logam berat yang masuk ke dalam tanah; meningkatkan kapasitas sangga tanah; meningkatkan suhu tanah; mensuplai energi bagi organisme tanah; dan meningkatkan organisme saprofit dan menekan organisme parasit bagi tanaman. Pupuk kimiawi buatan memasok hara tertentu berupa senyawa anorganik berkonsentrasi tinggi dan mudah larut. Pemberian berulang kali dapat membahayakan flora dan fauna tanah alami, mendatangkan ketimpangan hara dalam tanah, dan dengan sistem pengelolaan hara yang biasa dilakukan saat ini dapat menyebabkan pencemaran air, mempengaruhi kondisi tanah menjadi mengeras, bergumpal dan pH menurun (Dobermann and Fairhurst, 2000; Utami dan Handayani, 2003). Input yang berupa pupuk menjadi kurang efisien, sehingga untuk menghasilkan tiap satuan berat gabah diperlukan jumlah pupuk yang lebih besar. Disamping itu disinyalir pula bahwa tanah sebagai media pertumbuhan tanaman telah mengalami degradasi. Rendahnya kandungan bahan organik dan memburuknya sifat fisika, kimia dan biologi menyebabkan produktivitas tanah kurang optimal (Buckman and Brady, 1982). Pemberian pupuk NPK secara terus-menerus tanpa diimbangi pemakaian bahan organik menyebabkan ketidak seimbangan hara dalam tanah. 1.2. Tujuan Penelitian Mendapatkan Komposisi Dosis OE-1 dan subtitusi NPK yang tepat sehingga aplikasi Ekstrak Organik OE-1 dapat meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk NPK dan mengoptimalkan pertumbuhan serta hasil padi Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 253 Seminar Nasional Biologi 2013 1.3. Kegunaan Penelitian Hasil penelitian diharapkan dapat digunakan sebagai dasar untuk menentukan rekomendasi penggunaan Ekstrak Organik OE-1 sesuai dengan dosis dan waktu pemberian yang disarankan guna meningkatkan pertumbuhan, hasil dan kualitas hasil padi. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian dilakukan di Kebun Percobaan Balai Besar Penelitian Tanaman Padi di Sukamandi, Kabupaten subang, Jawa Barat dengan jenis tanah Ultisol, ketinggian tempat 16 m di atas permukaan laut. Tipe iklim menurut Oldeman kategori E dengan lama bulan basah 3 bulan dan bulan kering 4 bulan dengan lahan termasuk lahan irigasi dengan air yang cukup sepanjang tahun. Pengujian telah dilaksanakan MK-I 2012, pelaksanaan tanam bibit pada tanggal 21 April 2012 dan panen pada September 2012. Penelitian menggunakan rancangan acak kelompok dengan 3 ulangan. Susunan perlakuan dan dosis OE-1 yang digunakan disampaikan pada Tabel 1, sebagai berikut : Tabel 1. Susunan perlakuan pengujian efektivitas Ekstrak Organik OE-1 untuk mensubstitusi NPK di Kebun Percobaan BB-Padi, Sukamandi, MK-I 2012 No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Waktu Aplikasi OE-1 Perlakuan/ Dosis OE-1 0 (Kontrol NPK Rekomendasi) 10 kg/ha 10 kg/ha 10 kg/ha 20 kg/ha 20 kg/ha 20 kg/ha 30 kg/ha 30 kg/ha 30 kg/ha 50 kg/ha 100 kg/ha 20 cm 10 cm v v v v v v v v v Anakan Aktif - PI - 5 5 5 10 10 10 15 15 15 25 50 5 5 5 10 10 10 15 15 15 25 50 40 cm v v v v v v v v v Dosis NPK (in-organik) 100% (140N-50P-50K) 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 100% 40 cm v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v Gambar 1. Sistem tanam jajar legowo 2:1 dengan jarak tanam 20-10-40 Bibit padi yang akan digunakan adalah Hibrida MAPAN P-05 ditanam pada umur 15 hari setelah sebar dengan menggunakan sistem tanam jajar legowo 2:1 (20-10-40) dan 1-2 bibit per Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 254 Seminar Nasional Biologi 2013 lubang tanam. Luas panen ubinan 9m 2 diambil dari rumpun tengah petak perlakuan, sedangkan 12 tanaman sampel untuk mengevaluasi pertumbuhan dan komponen hasil ditentukan diluar dari ubinan. Pengolahan tanah dilakukan secara intensif. Lahan diolah secara sempurna dengan bajak rotari tangan (hand tractor), sehingga membentuk struktur lumpur yang baik dan siap untuk ditanami. Selanjutnya, dibuat petakan perlakuan dengan ukuran tiap petak 5m x 8m atau 40 m 2. Pembatas antar petak berupa galengan selebar 40 cm dan tinggi 30 cm. Selama pertumbuhan tanaman, pemeliharaan yang dilakukan meliputi : 1) Pengairan, diberikan dengan penggenangan secara bertahap disesuaikan dengan umur tanaman yakni tinggi permukaan air disesuaikan dengan tinggi tanaman. Dua minggu menjelang panen pertanaman tidak digenangi lagi. 2) Gulma dikendalikan secara manual melalui penyiangan dengan tangan pada saat 21 hst dan 42 hst. Rerumputan/gulma di lahan penelitian dicabut dan dibersihkan dengan tangan. Selanjutnya pertanaman diusahakan bebas gulma. 3) Pengendalian hama dan penyakit tanaman, dilakukan sebelum dan pada saat ada gejala serangan hama atau penyakit pada tanaman dengan cara menyemprot tanaman dengan pestisida. Khusus untuk pengendalian tikus dilakukan dengan pemasangan pagar plastik dan pengemposan. Variabel yang dikumpulkan meliputi: karakteristik tanah awal dan akhir percobaan, pertumbuhan bibit di pesemaian khususnya yang mendapat perlakuan OE-1, pertumbuhan tanaman (tinggi, jumlah anakan, kandungan khlorofil), komponen hasil (jumlah malai, persen kehampaan, jumlah gabah, bobot 1000 butir) dan hasil ubinan. Pengaruh perlakuan dianalisis dengan sidik ragam, sedang untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan diuji dengan DMRT. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Sifat kimia tanah di lokasi sebelum percobaan dilakukan. Gambaran umum tentang status hara yang mencerminkan karakteristik lokasi penelitian sebelum percobaan dilakukan sebagai mana tertera pada Tabel 2. Hasil analisis menunjukkan bahwa tekstur tanah tergolong pada kelas liat berdebu; pH masam, N total dan K tertukar sangat rendah; Corganik dan KTK rendah; C/N rasio, Ca dan Na sedang; P potensial dan aktual serta kejenuhan basa termasuk tinggi hingga sangat tinggi. Dengan demikian lahan yang dimaksud secara kimiawi memungkinkan untuk menghasilkan pertanaman yang baik, apalagi dengan adanya penambahan pupuk organik yang diharapkan dapat meningkatkan kadar bahan organik dan KTK tanah. Selain itu juga diinformasikan bahwa selama penelitian berlangsung air pengairan cukup dan infestasi hama dan penyakit rendah. Tabel 2. Hasil analisis sifat kimiawi tanah awal pada lokasi penelitian efektivitas Ekstrak Organik OE-1 di Kebun Percobaan BB-Padi, Sukamandi, MK-I 2012 Jenis Analisis Pasir (%) Debu (%) Liat (%) pH H2O pH KCl Total N (%) C-organik (%) C/N rasio P-HCl 25% (mg/100g) Ca (me/100g) Mg (me/100g) K-HCl 25% (mg/100g) Na (me/100g) KTK (me/100g) Kejenuhan basa (%) Brya 1 P2O5 (ppm) Morgan K2O (ppm) Nilai 8,00 48,00 44,00 5,50 4,70 0,09 1,12 12,00 54,00 9,68 2,43 5,00 0,68 11,04 >100,00 3,80 41 Klas Status Tekstur Liat Berdebu Masam Sangat rendah Rendah Sedang Tinggi Sedang Tinggi Sangat rendah Sedang Rendah Sangat tinggi Sangat rendah - Sumber: Laboratorium Penelitian Tanah, 2012. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 255 Tanah Balai Seminar Nasional Biologi 2013 3.2. Pertumbuhan Vegetatif Tanaman Tinggi tanaman. Tinggi tanaman merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Kemudian pertambahan tinggi tanaman adalah bentuk peningkatan pembelahan sel-sel akibat adanya translokasi asimilat yang meningkat. Apabila dilihat dari perkem-bangannya, tinggi tanaman yang diamati sebagai salah satu variabel pertumbuhan telah menunjukkan variasi pertambahan tinggi antar perlakuan. Variasi tinggi tanaman antar perlakuan, menurut hasil uji statistik tidak berbeda nyata. Tinggi tanaman pada 14 hst hingga 64 hst, dengan rentang pengamatan setiap 10 hari sekali disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Pengaruh pemberian Ekstrak Organik OE-1 terhadap tinggi Mapan-P05, Sukamandi MK-I 2012 No P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Rata-rata Perlakuan OE-1 NPK (%) 0 100% 10 100% 10 75% 10 50% 20 100% 20 75% 20 50% 30 100% 30 75% 30 50% 50 100% 100 100% 14 hst 43,3 45,0 46,7 46,7 46,0 45,7 46,0 44,3 46,7 42,7 45,7 46,7 24 hst 64,3 60,0 63,0 64,0 61,3 58,0 60,3 59,3 61,3 57,7 61,0 60,7 tanaman padi hibrida varietas Tinggi tanaman (cm) 34 hst 44 hst 74,7 95,7 68,7 93,0 71,3 92,3 72,7 92,3 70,3 93,0 66,7 88,7 69,7 89,3 69,0 91,3 71,0 91,3 66,3 86,0 70,0 94,7 70,0 93,3 54 hst 105,0 102,0 102,0 105,3 100,7 98,33 99,33 99,00 100,0 97,0 99,3 100,0 64 hst 105,3 105,0 106,0 105,7 105,3 102,3 106,0 103,3 105,7 102,3 103,0 104,3 Angka-angka pada kolom yang sama diikuti oleh huruf yang sama tidak berbedanyata pada taraf 5% DMRT. Jumlah anakan. Hasil pengamatan yang membandingkan jumlah anakan pada fase vegetatif hingga beberapa minggu sebelum panen disajikan pada Tabel 4. Disini tampak bahwa tidak seluruh anakan yang terbentuk selama fase vegetatif dapat bertahan hidup sampai fase generatif. Setelah anakan mencapai jumlah maksimum, yaitu sekitar umur 31-42 hst kemudian terjadi penurunan jumlah anakan. Hal ini disebabkan karena sebagian anakan non produktif mengering dan mati, akibatnya tidak semua anakan yang terbentuk dapat menghasilkan malai. Selain itu, tampak pula bahwa kecenderungan yang serupa dari pengaruh perlakuan pupuk terhadap tinggi tanaman di atas juga terjadi terhadap jumlah anakan. Yang perlu mendapat catatan dari kegiatan pengujian ini bahwa sistem tanam yang digunakan adalah Legowo 20-10-40 sehingga jarak antar tanaman sangat padat. Dengan Legowo tersebut maka jumlah populasi tanaman menjadi 400,000 rumpun tanaman (40 rumpun tanaman per m 2). Tabel 4. Pengaruh pemberian Ekstrak Organik OE-1 terhadap jumlah anakan padi hibrida varietas Sukamandi MK-I 2012. Perlakuan Jumlah anakan No OE-1 NPK (%) 14 hst 24 hst 34 hst 44 hst 54 hst P1 0 100% 3,6 8,8 10,5 11,3 12,8 P2 10 100% 5,2 8,8 11,8 14,8 13,8 P3 10 75% 3,8 8,8 10,5 11,4 11,2 P4 10 50% 4,3 9,3 10,0 11,3 10,7 P5 20 100% 3,6 8,1 9,8 11,5 11,8 P6 20 75% 4,5 8,5 11,1 12,8 12,1 P7 20 50% 4,2 8,5 10,0 12,4 12,3 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 256 Mapan-P05, 64 hst 10,4 11,2 9,0 8,0 10,4 9,8 9,0 Seminar Nasional Biologi 2013 P8 P9 P10 P11 P12 Rata-rata 30 30 30 50 100 100% 75% 50% 100% 100% 4,0 3,9 3,8 4,3 3,7 8,3 8,8 7,9 9,1 7,9 9,9 9,9 10,4 11,9 10,9 12,0 11,6 11,3 12,4 12,8 11,8 12,3 10,9 12,8 12,2 10,0 9,4 8,4 10,9 10,1 Angka-angka pada kolom yang sama diikuti oleh huruf yang sama tidak berbedanyata pada taraf 5% DMRT. Kandungan khlorofil daun. Hasil pengamatan kandungan khlorofil daun secara tidak langsung menggunakan SPAD meter disajikan dalam Tabel 8. Secara umum, tanaman yang tidak mendapatkan tambahan pupuk in-organik NPK mempunyai kandungan khlorofil (tingkat hijau daun) yang lebih rendah jika dibandingkan dengan tanaman yang memperoleh tambahan pupuk NPK. Pemberian pupuk NPK dapat meningkatkan kandungan khlorofil yang dinilai melalui warna hijau daun. Pada perlakuan P12 (Kontrol tanpa penambahan pupuk) mempunyai nilai SPAD 37,1 dan terus menurun hingga 35,1 pada 50 HST. Menurut Peng et al. (1993) batas kritis angka pembacaan khlorofil meter yang dapat digunakan sebagai standar penilaian kecukupan N untuk sejumlah varietas padi adalah 37 SPAD, ini berarti tanaman yang tidak dipupuk telah mengalami kekurangan hara akibat kurangnya ketersediaan Nitrogen dari sumber pupuk. Tabel 8. Hasil pengukuran kandungan klorofil daun padi menggunakan SPAD meter padi varietas Inpari 13 pada percobaan pengaruh pemberian PPC Nano, Sukamandi MK-I 2012. Dosis pupuk SPAD pada hari setelah tanam (HST) (kg/ha) P OE-1 NPK (%) 14 HST 24 HST 34 HST 44 HST P1 0 100% 40.4 35.8 38.4 39.6 P2 10 100% 40.2 35.0 38.5 40.0 P3 10 75% 40.3 35.8 37.5 38.8 P4 10 50% 40.7 36.1 37.1 39.0 P5 20 100% 40.9 35.2 38.8 40.3 P6 20 75% 40.3 34.1 37.8 39.2 P7 20 50% 41.2 34.5 37.4 40.0 P8 30 100% 41.1 32.8 39.5 39.6 P9 30 75% 41.0 35.5 38.7 39.9 P10 30 50% 40.4 35.1 37.5 38.3 P11 50 100% 41.3 35.1 38.9 39.5 P12 100 100% 41.6 33.8 38.7 39.6 Angka-angka pada kolom yang sama diikuti huruf sama tidak berbeda nyata pada taraf 5% DMRT. Angka pembacaan khlorofil meter (SPAD) meningkat dengan adanya peningkatan ketersediaan hara. Hal yang menarik dari penelitian ini bahwa pengurangan dosis pupuk N-P-K hingga 50% yang dikombinasikan dengan aplikasi PPC Nano tidak menurunkan nilai SPAD. Nilai pembacaan SPAD yang tertinggi pada umur 50 HST diperoleh dari tanaman dengan tingkat pemupukan NPK 100% R yang dikombinasikan dengan pemberian PPC Nano, yaitu antara 40,4 - 41,0; sedangkan nilai SPAD dari perlakuan dengan tingkat pemupukan 75% R disertai penambahan PPC Nano rata-rata 39,6 39,9. Begitu juga dengan perlakuan hanya 50% pemupukan Rekomendasi dikombinasikan dengan 300 ml PPC Nano mempunyai rata-rata nilai SPAD sebesar 39,1. Hal ini mengindikasikan bahwa subtitusi hingga 50% dosis pupuk in-organik N-P-K dengan pemberian 300 ml PPC Nano tidak secara nyata menurunkan nilai baca SPAD (kandungan khlorofil daun). Untuk padi Inbrida, Inpari 13, pada umur 50 HST sebaiknya tidak terlalu hijau mengingat tanaman sudah memasuki phase generative, pengisian gabah, sehingga tingkat hijau daun yang teralalu tinggi dapat meningkatkan kepekaan tanaman terhadap hama dan penyakit. Tingkat hijau daun yang terlalu tinggi pada umur 50 HST akan memperbanyak biomass dan memperpanjang phase pembentukan anakan yang tidak produktif sehingga memperkecil jumlah photosintat yang dialokasikan untuk pengisian gabah. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 257 Seminar Nasional Biologi 2013 4.3. Komponen Hasil Komponen hasil. Komponen hasil padi diamati dari 12 rumpun tanaman sampel untuk masingmasing perlakuan. Hasil pengamatan yang dilakukan terhadap komponen hasil meliputi jumlah malai per rumpun, jumlah gabah per malai, persentase gabah isi dan bobot 1000 butir, disajikan pada Tabel 5 Tabel 5. Pengaruh pemberian Ekstrak Organik OE-1 terhadap komponen hasil padi, Sukamandi MK-I 2012 Perlakuan Komponen hasil Dosis pupuk (kg/ha) P P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 OE-1 NPK (%) 0 10 10 10 20 20 20 30 30 30 50 100 100% 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 100% Jumlah malai per rumpun Jumlah gabah per malai 9,0 a 8,0 a 8,0 a 8,3 a 7,3 a 8,0 a 8,7 a 7,7 a 7,7 a 8,0 a 8,3 a 8,3 a 196,5 a 212,1 a 234,3 a 228,0 a 202,4 a 229,2 a 235,3 a 246,0 a 224,2 a 221,3 a 199,6 a 196,5 a Persen gabah isi 59,04 a 59,41 a 59,90 a 59,63 a 60,10 a 59,61 a 60,92 a 60,44 a 60,93 a 60,10 a 60,47 a 60,76 a Bobot 1000 butir (gr) 28,97 a 29,52 a 28,95 a 29,47 a 28,73 a 29,43 a 28,17 a 28,89 a 29,61 a 28,70 a 28,86 a 27,92 a Angka-angka pada kolom yang sama diikuti oleh huruf yang sama tidak berbedanyata pada taraf 5% DMRT Jumlah malai per rumpun (per m2). Hasil pengamatan menunjukkan bahwa jumlah malai yang diperoleh pada padi varietas Mapan dengan sistem tanam Legowo 20-40-20 mencapai antara 7-9 malai/rumpun. Berdasarkan analisis statistik, seluruh perlakuan yang dicobakan berpengaruh tidak nyata terhadap jumlah malai per rumpun (per m2). Hal ini menunjukkan bahwa pengurangan dosis pupuk NPK hingga 50% dan penambahan OE-1 tidak menurunkan jumlah malai per rumpun. Namun demikian, dari 5 dosis OE-1 yang dicobakan baik 10, 20, 30 maupun 50 dan 100 kg OE-1/ha, keseluruhannya mempunyai jumlah malai yang tidak berbeda nyata. Jumlah malai per rumpun tidak berbeda nyata karena kebutuhan minimum tanaman telah tercukupi, bahkan perlakuan Kontrol merupakan Kontrol rekomendasi sehingga tetap mendapatkan asupan hara untuk mencapai jumlah malai optimum. Jumlah malai juga lebih dominan dipengaruhi oleh sifat genetis varietas Mapan, dan dipengaruhi oleh system tanam Legowo 2:1 jarak tanam 2040-10 sehingga jarak dalam baris tanaman terlalu sempit, sehingga jumlah malai yang diperoleh belum merupakan jumlah malai maksimum varietas Mapan-05. Jumlah gabah per malai. Jumlah gabah sangat nyata dipengaruhi oleh sifat genetis varietas Mapan-05 yang memiliki malai panjang dan jumlah gabah permalai sangat banyak. Rata-rata dalam satu malai padi untuk semua perlakuan pupuk antara 196 - 246 butir gabah isi. Komponen hasil jumlah gabah per malai mempunyai korelasi positif dengan panjang malai. Semakin sempurna proses inisiasi malai semakin banyak peluang bakal gabah yang terbentuk. Trend yang sama dengan variable komponen yang lain, pengurungan dosis NPK hingga 50% dan disubstitusi dengan OE-1 tidak menurunkan jumlah gabah per malai. Persentase gabah isi. Secara umum persentase gabah isi pada penelitian ini relatif rendah, persentase tertinggi diperoleh dari perlakuan P7 (penambahan 20 kg OE-1 dan pengurangan 50% dosis NPK) yang hanya mencapai 60%. Hal ini diduga karena secara geentis, varietas Mapan-P05 memiliki jumlah gabah per malai sangat banyak dan malai panjang sehingga proses inisiasi gabah tidak terjadi secara sempurna pada semua gabah. Gabah yang lebih muda belum masak sempurna pada saat panen, sementara gabah yang lebih tua pada ujung malai telah masak sempurna. Kondisi ini yang diduga memerlukan perlakuan pemupukan khusus, seperti penambahan pupuk Kalium pada phase generative untuk meningkatkan kemampuan pengisian biji gabah. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 258 Seminar Nasional Biologi 2013 Meskipun rentang persentase gabah isi tidak nyata antara perlakuan yang mendapat pupuk 100% NPK,maupun pada perlakuan pengurangan NPK hingga 50%, yang berarti bahwa penambahan OE-1 mampu menciptakan kondisi lingkungan cukup baik dan mampu mensubtitusi ketersediaan hara untuk tanaman, namun sifat genetis MApan-o5 lebih dominan. Bobot 1000 butir (gram). Ukuran butir yang diamati lebih dominan dipengaruhi sifat genetis varietas hibrida Mapan-P05 dan tidak banyak bervariasi menurut perlakuan pupuk dengan kisaran antara bobot 27,9-29,6 gr/1000 butir. 4.5. Hasil Gabah (GKG-kadar air 14%) dan kenaikan hasil Hasil padi yang dihitung adalah hasil gabah bersih pada kandungan air 14 persen. Besarnya hasil padi per hektar ditentukan oleh komponen produksinya. Pertumbuhan tanaman sejak fase vegetatif awal sampai generatif dan pemasakan akan menentukan tingkat hasil gabah. Komponen hasil yang dimaksud diantaranya adalah jumlah malai, jumlah gabah per malai, bobot 1000 biji dan persen gabah isi atau tingkat kehampaan bulir. Hasil panen yang diperoleh pada perlakuan rekomendasi (dosis pupuk 140 kg N/ha, 50 P2O5/ha dan 50 K2O/ha) yang dalam pengujian ini digunakan sebagai Kontrol mempunyai hasil terendah yaitu 6237kg/ha. Dengan tanpa mengurangi dosis NPK, penambahan 10 kg OE-1/ha dapat meningkatkan hasil menjadi 6375 kg/ha atau hasil meningkat hanya 2.2%. Fenomena menarik terjadi dari penelitian efektivitas OE-1 karena pengurangan dosis NPK hingga 75% NPK bahkan 50% NPK pada penambahan ekstrak organic OE-1 memberikan hasil yang lebih tinggi jika dibandingkan pemupukan dosis 100% NPK tapi tanpa penambahan OE-1. Secara lengkap hasil yang diperoleh pada perlakuan penambahan OE-1 untuk mensubstitusi dosis NPK, serta kenaikan hasil yang dicapai disajikan pada Tabel 6 berikut Tabel 6. Pengaruh pemberian Ekstrak Organik OE-1 terhadap hasil dan kenaikan hasil padi, Sukamandi MT-I 2012. No P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Perlakuan Dosis pupuk (kg/ha) OE-1 % NPK 0 10 10 10 20 20 20 30 30 30 50 100 CV (%) Angka-angka pada kolom DMRT Hasil dan kenaikan hasil Hasil GKG 14% k.a. (kg/ha) Kenaikan hasil terhadap P1 (%) 100% 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 75% 50% 100% 100% 6237 a 6375 a 2.2 7046 a 12.9 7396 a 18.6 7015 a 12.8 7244 a 16.5 7662 a 22.8 7043 a 12.9 7009 a 12.4 7588 a 21.7 6412 a 2.8 6274 a 0.6 5,12 yang sama diikuti oleh huruf yang sama tidak berbedanyata pada taraf 5% Dosis Ekstrak Organik OE-1 dicobakan pada 5 level dosis, terdiri dari 3 dosis berturut turut 10, 20 dan 30 kg OE-1/ha masing-masing dengan pengurangan dosis NPK hingga 75% dan 50%, dan dosis 50 dan 100 kg OE-1/ha tanpa pengurangan dosis NPK. Hasil gabah pada perlakuan 100% NPK tidak berbeda nyata jika dibandingkan dengan perlakuan 75% NPK dan 50% NPK. Hal ini mengindikasikan pengaruh penambahan OE-1 untuk meningkatkan hasil gabah sekaligus mengurangi dosis pupuk NPK. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 259 Seminar Nasional Biologi 2013 SIMPULAN DAN SARAN 1. 2. 3. 4. Hasil panen tertinggi diperoleh dari perlakuan P7 (50% dosis NPK + 20 kg OE-1/ha), dengan hasil mencapai 7662 kg/ha atau meningkat 22,8% jika dibandingkan perlakuan Kontral Pupuk Rekomendasi Dosis 100% NPK. Pengurangan dosis NPK hingga 75% NPK bahkan 50% NPK dengan penambahan ekstrak organic OE-1 memberikan hasil yang lebih tinggi jika dibandingkan pemupukan dosis 100% NPK tapi tanpa penambahan OE-1. Hal ini mengindikasikan pengaruh positif penambahan OE-1 untuk meningkatkan hasil gabah sekaligus mengurangi dan mensubsitusi dosis pupuk NPK dengan Ekstrak Organik OE-1. Secara umum persentase gabah isi pada penelitian ini relatif rendah, persentase tertinggi diperoleh dari perlakuan P7 (penambahan 20 kg OE-1 dan pengurangan 50% dosis NPK) yang hanya mencapai 60%. Hal ini diduga karena secara geentis, varietas Mapan-P05 memiliki jumlah gabah per malai sangat banyak dan malai panjang sehingga proses inisiasi gabah tidak terjadi secara sempurna pada semua gabah. Untuk meningkatkan efisiensi baik dari segi teknis maupun nilai ekonomis Ekstrak Organik OE-1 disarankan untuk menggunakan dosis tidak lebih dari 20 kg/ha per musim, mengingat penambahan ekstrak organik hingga dosis 50 kg/ha dapat menurunkan hasil gabah. Efek residu dari penggunaan OE-1 tidak nyata meningkatkan kandungan C-organik dan N (%) tanah. DAFTAR PUSTAKA [1]. Adiningsih S. 1998. Peranan Efisiensi Penggunaan Pupuk Untuk Melestarikan Swasembada Pangan, dalam Inovasi Teknologi Pertanian Seperempat Abad Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Buku 1. Badan Litbang Pertanian. Jakarta. [2]. Dobermann A, T Fairhurst. 2000. Rice: Nutrient Disorders & Nutrient Management. International Rice Research Institute, MCPO Box 3127, Makati, Philippines.191p. [3]. Mulyanto, B. 2004. Pengelolaan Bahan Organik Tanah Untuk Mendukung Kelestarian Pertanian di Lahan Basah. Proceding Simposium Nasional Pertanian Organik Keterpaduan Teknik Pertanian Tradisional dan Inovatif. Fakultas Pertanian IPB dan Asia Network of Organik Recycling, Bogor 30 November 2004. [4]. Pramono, J. 2004. Kajian Penggunaan Bahan Organik pada Padi Sawah. J.Agrosains 6(1): 11-14. [5]. Raymond W Miller and Roy L Donahue. 1990. Soils, An Introduction to Soils and Plant Growth. Sixth edition. 768p. [6]. Sri Rochayati, IGM Subiksa, K. Subagyono, A B Siswanto dan J. Sri Adiningsih. 1998. Pengelolaan Hara Untuk Menghadapi Tantangan Peningkatan Produksi Tanaman Pangan Di Masa Mendatang. dalam Inovasi Teknologi Pertanian Seperempat Abad Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Buku 1. Badan Litbang Pertanian. Jakarta. [7]. Stevenson, F.J. 1994. Humus Chemistry Genesis, Composition, Reaction. John Willey & Sons Inc, New York [8]. Utami, S.N.H., dan S. Handayani. 2003. Sifat Kimia Entisol Pada Sistem Pertanian Organik. Ilmu Pertanian 10(2): 63-69 [9]. Wigena, I.G.P., E. Tuherkih, T. Suhartini. 2006. Peningkatan ProduktivitasLahan sawah dengan Intensifikasi di Sukabumi Dengan Pemanfaatan Pupuk Organik dan Hayati. Prosiding Inovasi Teknologi Padi Menuju Swasembada Beras Berkelanjutan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Badan Penelitian dan Pengembangan pertanian [10]. Yoshida, S. 1981. Fundamental of rice crop science IRRI, Philippines. 269p Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 260 Seminar Nasional Biologi 2013 Kandungan Protein Pada Macroalgae Invasif Sargassum muticum Melalui Hidrolisis Asam dan Enzimatis Arif Umami1-3, Kevin Hardouin1, Nathalie Bourgougnon1, Gilles Bedoux1, Ita Widowati3and Valerie Stiger-Pouvreau2 1 Laboratoire de Biotechnologie et Chimie Marines (LBCM), EA3884, Université de Bretagne-Sud (UBS), Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Université européenne de Bretagne (UEB), campus de Tohannic, 56017 Vannes, France 2 LEMAR (UMR 6539 CNRS UBO Ifremer IRD)- Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Université de Bretagne Occidentale (UBO), Technopôle Brest-Iroise, 29280 Plouzané, France. 3.Faculty of Fisheries and Marine science, University of Diponegoro Email : [email protected] ABSTRAK Pertumbuhan yang cepat dari macroalgae telah menimbulkan permasalahan lingkungan di berbagai negara. Spesies macroalgae invasif yang telah mendapat perhatian adalah alga coklat Sargasssum muticum.Populasi organisme tersebut akan terakumulasi di daerah pantai yang akan berdampak baik secara ekologis maupun secara estetik. Secara umum. dinding sel alga tersusun atas polisakarida yang menjadi penghalang fisik bagi proses ekstraksi. Teknik hidrolisis telah lama digunakan untuk mendapatkan materi yang terkandung dalam alga. Hidrolisisdapat menggunakan asam dan enzim yang masing-masing memiliki keuntungan dan kelemahan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengukur kandungan protein S.muticum melalui hidrolisis enzimatis dan asam. Penelitian menggunakan dua tipe enzim komersial yaitu carbohydrase ( Viscozyme, Celuclast 1,5L FG, Ultraflo, dan Glucanex 100G) dan Protease( Neutrase and Protamex ). Hidrolisis enzimatis dilakukan pada temperature 50o C selama 5 jam. Sedangkan hidrolisis asam menggunakan HCl 0.1 N pada temperature 100o C selama 2 jam. Hasil menunjukkan bahwa Celluclast 1.5 L FG mampu menghasilkan yield dengan kandungan protein yang lebih tinggi dibanding dengan hidrolisis asam. Kandungan protein yang tinggi pada S.muticum berpotensi sebagai alternatif baru sumber protein nabati yang bersumber dari laut. Kata kunci : S.muticum, enzymatic hydrolysis, acid hydrolysis, carbohydrase, protease 1. PENDAHULUAN Rumput laut memiliki keragaman taksonomi yang tinggi, metabolit disintesis dengan struktur yang bervariasi dengan aktivitas biologis yang menarik (Stengel, Conan & Popper, 2011). Makroalga memiliki proses fotosintesis yang menggunakan energi cahaya untuk memproduksi karbohidrat dari karbon dioksida dan air. Bahkan, beberapa makroalga telah beradaptasi sehingga mereka dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang kompetitif dan kompleks, seperti variasi suhu, salinitas, intensitas cahaya yang rendah dan keterbatasan nutrisi (Plaza, Cifuentes, & Ibanez, 2008). Akibatnya, meningkatnya jumlah alga tertentu berpotensi menyebabkan penyebaran alga invasif, sebagai contoh Sargassum muticum. Sargassum muticum merupakan spesies makroalga coklat yang awalnya ditemukan di perairan Jepang, namun sekarang spesies tersebut dapat ditemukan di Samudra Pasifik(Josefsson and Janson, 2011) serta di Indonesia. Kandungan bioaktif pada Sargassum telah diteliti terutama kandungan phenol dan phlorotanin. Oleh karena itu, Penelitian pada spesies tersebut akan sangat menarik untuk dilakukan sehingga komposisi atau bahan yang terkandung didalamnya dapat diketahui (Lihat review Balboa et al., 2013; Heo et al. 2005). Dinding sel makroalga secara struktur dan kimia tersusun kompleks dan heterogen (Wijesinghea and Jeon, 2011). Material berupa polisakarida yang terikat dengan sulfat, ion dan protein (Lobban and Harison, 2004). Adanya polisakarida tersebut merupakan pengahalang fisik yang mengurangi efisiensi ekstraksi untuk mendapatkan molekul yang diinginkan (Wijesinghea and Jeon, 2011).Teknik Hidrolisis merupakan teknik yang sering digunakan untuk mendapatkan bahan aktif di rumput laut. Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memutus ikatan antar molekul dengan Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 261 Seminar Nasional Biologi 2013 menggunakan air menjadi kation ( H +) dan anion ( OH-) melalui proses kimia dan sering merubah keasaman (pH) larutan (Bettelheim, et.al., 2010). Penggunaan hidrolisis asam telah secara luas diimplementasikan oleh industri-industri untuk mendapatkan metabolit yang diinginkan. Bagaimanapun juga, teknik tersebut menghasilkan limbah asam yang dapat membahayakan lingkungan beserta makhluk hidup yang tinggal didalamnya (Chandel et.al., 2012). Selain teknik hidrolisis asam, saat ini dikenal pula hidrolisis enzimatik yang lebih ramah lingkungan serta mampu menghasilkan produk sesuai dengan target yang diinginkan dengan jumlah yang besar (Taherzadeh and Karimi 2007). Oleh karena itu dalam penelitian ini, akan digunakan dua teknik yang berbeda untuk mengetahui kandungan protein dalam S.muticum sehingga nantinya akan bermanfaat sebagai sumber informasi khususnya bagi industri yang bergerak disektor pangan. 2. BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilakukan pada bulan Februari – Juni 2013 di LBCM (Laboratoire de Biologie et Chimique Marine ) kota Vannes, Perancis. Bahan Kimia Enzim komersial yang digunakan meliputi 4 tipe Carbohydrase (Viscozyme L, Ultraflo L, Celluclast 1.5 L FG and Glucanex) dan 2 tipe protease (Protamex, Neutrase 0.8 L) yang disediakan oleh Novozymes A/S (Bagsvaerd, Denmark). Sementara itu bahan-bahan kimia lainnya disediakan oleh Sigma-adrich, Acros organics, Merck, Alfa Aesar, Prolabo, Avocado, Thermo Scientific. Preparasi sampel Sargassum muticum (Yendo) Fensholt (Ochrophyta, Fucales, Sargassaceae) didapatkan pada bulan Juni 2012 di Grand Dellec, Plouzané (48° 22' 56'' N, 4° 37' 0'' W). Sampel dicuci menggunakan air destilasi untuk menghilangkan sedimen, air laut,dan macrofauna. Sampel kemudian di hancurkan hingga berbentuk serbuk dengan ukuran 3 mm menggunakan mesin penggiling (Jupiter 885, Küchemaschinen GmbH, Deutschland). Hasil yang didapat kemudian disimpan pada -25°C sebelum digunakan. Hidrolisis Asam Sepuluh milligram sampel kering di tambahkan HCL 0,1 N pada 100 oC selama 2 jam. Setelah proses hidrolisis selesai, sampel tersebut ditambahkan 5 mL NaOH 0,1 N. Hidrolisis Enzimatis Proses hidrolisis enzimatis mengacu pada metode Heo et al. (2003) dengan modifikasi. Dua gram sampel kering dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 100mL kemudian ditambah 48 mL Buffer phosphate (pH 6) dan diinkubasi dalam water bath selama 1 jam. 100 mg enzim (5% dari berat kering) Kemudian ditambahkan kedalam sampel. Hidrolisis berlangsung pada temperatur 50 oC selama 5 hour. Reaksi dihentikan dengan menaikkan temperatur hingga 85 oC selama 15 menit. Hidrolisat kemudian di sentrifugasi pada 8000 g selama 20 menit. Uji kandungan Protein Metode pengukuran kandungan protein sesuai dengan Smith et al,1985 menggunakan Micro BC Assay Kit (cat. UP75860C, INTERCHIM). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Degradasi struktur polisakarida pada dinding sel rumput laut merupakan langkah awal yang penting untuk mendapatkan metabolit (Wijesinghe and Jeon, 2011). Hidrolisis enzimatis pada suatu substrat tergantung dari beberapa factor fisika kimia. Pemilihan enzim atau gabungan dari enzim yang tepat dapat meningkatkan hasil (yield) yang diharapkan (Samarakoon and Jeon, 2012). Secara Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 262 Seminar Nasional Biologi 2013 umum, materi penyusun dari dinding sel dari makroalga adalah selulosa. Polisakarida ini mengandung rantai linear β glukosa yang terikat membentuk microfibril sehingga memperkuat dinding sel makroalga ( Lee, 2008). Dalam penelitian ini penggunaan enzim dan asam dapat merusak dinding sel dan mengurai karbohidrat yang kemudian mempermudah pelepasan metabolit intraselular ( Siriwardhana et al.,2008). Yield yang terkandung di hidrolisat telah dihitung terlebih dahulu sebelum memulai analisis biokimia. Hasil persentase yield dalam hidrolisat ditunjukkan pada gambar 01. Pada gambar 01 menunjukkan bahwa hidrolisis enzimatis menggunakan carbohydrase dan protease mampu menghasilkan yield lebih banyak dibanding tanpa enzim (blank). Kemudian, carbohydrase mampu menghasilkan lebih baik dibanding protease. Hal ini disebabkan dinding sel macroalgae tersusun atas polisakarida( Lee, 2008; Kloareg, 1986) dimana carbohydrase secara efisien mampu menghasilkan yield lebih banyak dibanding protease. Gambar 01. Bar merah menunjukkan persentase yield sedangkan bar biru menunjukkan persentase residu Hasil hidrolisis enzimatis disajikan pada Gambar 01, nampak pada carbohydrase (C3; Celluclast) adalah yang tertinggi dengan menghasilkan 34,9 ± 0,7 % dm algae. Sementara itu pada hidrolisis asam, protein yang dihasilkan sebesar 33.8 ± 5.0 % dm algae Gambar 02. Hidrolisat protease ditunjukkan pada warna hitam ; carbohydrase warna abu-abu, ekstraksi dengan air (tanpa enzim) ditunjukkan dengan warna putih; Blank ( tanpa enzim), Viscozyme L ( C1), Ultraflo L ( C2), Celluclast 1,5L FG (C3), Glucanex 100G (C4), Neutrase 0,8L (P1), Protamex (P2). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 263 Seminar Nasional Biologi 2013 Menurut hasil penelitian Harnedy and Fitzgerald (2011), Alga coklat mengandung protein sebesar 3-15% dm algae. Hasil ini sangat menarik untuk dicermati mengingat tingginya kandungan protein yang dihasilkan baik melalui hidrolisis asam maupun hidrolisis enzimatik. Kandungan protein yang tinggi pada rumput laut S.muticum berpotensi sebagai sumber protein nabati yang dapat dijadikan sebagai sumber protein alternatif. Terlebih, penggunaan enzim komersial dalam penelitian ini telah banyak digunakan dalam industri untuk menghasilkan suatu produk yang aman baik bagi lingkungan maupun untuk makhluk hidup termasuk manusia. SIMPULAN S.muticum merupakan macroalgae yang dapat dijumpai di Indonesia dan memiliki potensi untuk dimanfaatkan karena mengandung protein sebesar 33.8 ± 5.0 % dm algae( hidrolisis asam) dan 34,9 ± 0,7 % dm algae( hidrolisis enzimatik). UCAPAN TERIMA KASIH Peneliti mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang membantu dalam merealisasikan penelitian ini, yaitu kepada LBCM, université de Bretagne sud, dan Beasiswa Unggulan Kemendikbud, serta pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. DAFTAR PUSTAKA [1]. Balboa, E.M., Conde. E, Moure. A, Falqué. E, Domínguez. H. 2013. In Vitro Antioxidant Properties of Crude Extracts and Compounds from Brown Algae. Food Chemistry 138 (2013) 1764–1785. [2]. Bettelheim, F. A., Brown W.H., Campbell M. K.,. Farrell. S.O. 2010. Introduction to General, Organic and Biochemistry, Ninth Edition. Brooks Cole [3]. Chandel, A.K., Antunes, F. A. F., de Arruda, P. V. Milessi, T. S. S., da Silva, S. S. and das G. de Almeida Felipe, M. 2012. Dilute Acid Hydrolysis of Agro-Residues for the Depolymerization of Hemicellulose: State-of-the-Art. D-Xylitol. Springer-Verlag Berlin Heidelberg [4]. Harnedy .P.A and FitzGerald. R.J. 2011. Bioactive Proteins, Peptides, And Amino Acids From Macroalgae. J. Phycol. 47, 218–232 (2011). [5]. Heo.S.J, Park. E.J., Lee K.W., Jeon Y.J. 2004. Antioxidant Activities of Enzymatic Extracts From Brown Seaweeds. Bioresource Technology 96, 2005, p 1613–1623. [6]. Kloareg, B., M. Demarty, & S. Mabeau (1986). Polyanionic characteristics of purified sulphated homofucans from brown algae. Int. J. Biol. Macromol. 8:380-6. [7]. Lee, R.E. 2008. Phycology. Cambridge University Press. New York. Digital printing. 2008 [9]. Lobban, C. S. and Harrison, P. J.2004. Seaweed Ecology and Physiology. Cambridge University Press. New York. Digital printing 2004. [10]. Plaza, M., Cifuentes, A., & Ibanez, E. (2008). In the search of new functional food ingredients from algae. Trends in Food Science and Technology, 19,31–39. [11]. Samarakoon. K and Y.J. Jeon. 2012. Bio-functionalities of proteins derived from marine algae—A review. Food Research International 48, 2012,p 948–960. [12]. Siriwardhana, N., Kim, K., Lee, K., Kim, S., Ha, J., Song, C., Lee, J., & Jeon, Y. (2008). Optimization of hydrophilic antioxidant extraction from Hizikia fusiformis by integrating treatments of enzymes, heat and pH control. International Journal of Food Science and Technology, 43,587–596. [13]. Smith, P.K., et al (1985) Measurement of protein using bicinchinonic acid. Anal. Biochem. 150:76-85. [14]. Stengel D. B., Connan. S., Popper. Z. A., 2011. Algal chemodiversity and bioactivity: Sources of natural variability and implications for commercial application. Biotechnology Advances 29, 2011, p 483–501. [15]. Taherzadeh M. J. and Karimi K. 2007. Enzyme-Based Hydrolysis Processes for Ethanol from Lignocellulosic Materials: A Review. BioResources 2(4), 707-738. [16]. Wijesinghea, W.A.J.P. and Jeon, Y.J.. 2011. Enzyme-assistant extraction (EAE) of bioactive components: A useful approach for recovery of industrially important metabolites from seaweeds: A review. Fitoterapia 83, 2012, p 6–12. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 264 Seminar Nasional Biologi 2013 Teknik Pembibitan Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) Yang Dibudidayakan Pada Beberapa Lahan Binaan Pt. Sidomuncul Di Wilayah Tawangamangu Ayu Anintia Yuhana R. dan Erma Prihastanti *) Laboratorium Biologi Stuktur dan Fungsi Tumbuhan Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRACK Sub-district Tawangmangu is one cultivation site of stevias plant (Stevia rebaudiana Bertoni M.). The purpose of this study was to analyze the breeding techniques by farmers, especially in the area Tawangmangu stevia Karanganyar district and comparing the conditions microclimate with stevias plant growth. Microclimate condition of stevia cultivation in Tawangmangu areas still in range of requirement stevia grows, unless the air temperature. To be optimal, stevia plants should be cultivated at the temperature of 14-27oCso that can be addition of hoods.Nurseries Stevia includes is cultivationand manufactured bedengan and spreading insecticide Furadan 3GR on land. Nursery preparation done by the method of separation of cuttings and tubers. Nursery cuttings method has the advantage because hasbetter regeneration so resistant to cuts, whereas severance weevil nursery has benefits are rapid plant growth, strong roots and seeds can be harvested in the first month after stevia planting. Stem cuttings are dipped into a solution or root stimulants atonik before planting on land. Maintenance stevia includes of watering plants, weeding, fertilizing, and pruning. Keywords: Stevia rebaudiana, stevia seedlings, cuttings, bulbs separation, mikroklimat ABSTRAK Kecamatan Tawangmangu merupakan salah satu lokasi budidaya tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.).Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis teknik pembibitan yang dilakukan oleh petani stevia khususnya di daerah Tawangmangu Kabupaten Karanganyar serta membandingkan kondisi mikroklimat dengan syarat tumbuh tanaman stevia.Kondisi mikroklimat budidaya tanaman stevia di daerah Tawangmangu masih berada pada kisaran syarat tumbuh kecuali suhu udaranya. Agar optimal, tanaman stevia sebaiknya dibudidayakan pada suhu 14-27oC dengan penambahan sungkup. Pembibitan Stevia meliputi pengolahan lahan dan pembuatan bedengan serta penebaran insektisida Furadan 3GR pada lahan.Persiapan bibit dilakukan dengan metode stek dan pisah bonggol.Pembibitan dengan metode stek memiliki kelebihan karena memiliki daya regenerasinya yang kuat sehingga tahan terhadap pemangkasan, sedangkan pembibitan dengan pisah bonggol keuntungannya adalah pertumbuhan tanaman cepat, perakaran bibit kokoh serta dapat dipanen pada bulan pertama setelah penanaman. Batang stek dicelupkan kedalam larutan perangsang akar atau atonik sebelum ditanam pada lahan. Pemeliharaan tanaman meliputi penyiraman, penyiangan, pemupukan, dan pemangkasan. Kata kunci: Stevia rebaudiana, pembibitan stevia, stek, pisah bonggol, mikroklimat 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Industri pertanian berfokus pada budidaya stevia sebagai pemanis alternatif yang membutuhkan metode yang efektif dan efisien. Populasi tanaman dalam budidaya stevia sangat tinggi 60 ribu sampai 100 ribu tanaman per ha dan diremajakan setiap dua atau tiga tahun. Oleh karena itu, diperlukan bahan tanam dalam jumlah banyak dan berkesinambungan. Perbanyakan stevia dengan biji kurang efektif karena rendahnya persentase perkecambahan biji [1] dan terjadinya inkompatibilitas-sendiri sehingga keragaman genetik turunannya sangat tinggi. Perbanyakan stevia Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 265 Seminar Nasional Biologi 2013 paling umum dilakukan khususnya di indonesia adalah dengan stek batang yang menghasilkan benih yang seragam tetapi jumlahnya terbatas serta perbanyakan melalui teknik pisah rumpun dengan waktu panen yang lebih cepat. Saat ini budidaya stevia bisa dikatakan mengalami penurunan produktivitas.Penurunan produksi ini berpengaruh pada pasokan untuk industri makanan maupun industri jamu seperti PT. Sidomuncul yang sejak lama menggunakan stevia sebagai pemanis pada produksi jamunya. Penurunan ini terjadi salah satunya karena proses pembibitan yang kurang tepat yang dilakukan oleh petani stevia khususnya yang dibudidayakan di daerah Tawangmangu yang merupakan salah satu sentra tanaman obat di Indonesia. Tanaman stevia dibudidayakan oleh mayoritas penduduk setempat karena perawatannya yang mudah serta periode panen yang singkat.Petani setempat terpusatkan pada pengelolaan budidaya stevia hingga diperoleh produktivitas yang tinggi serta kontinyuitas budidaya dengan penyediaan benih.Teknik budidaya tanaman stevia menentukan produktivitas tanaman serta kandungan gula yang terdapat di dalamnya. Analisis lapangan tentang teknik maupun cara pembibitan yang dilakukan petani ini menunjukan bahwa kondisi mikroklimat sangat berpengaruh untuk dapat diperolehnya bibit yang berkualitas. Pembibitan stevia dilakukan dengan beberapa tahapan diantaranya penyiapan lahan, penyiapan bibit, persiapan penanaman, penanaman bibit, serta pemeliharaan tanaman. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang muncul dalam penelitian ini yaitubagaimana penerapan teknik pembibitan stevia dalam meningkatkan produktivitas tanaman stevia yang dibudidayakan pada lahan binaan PT. Sidomuncul di wilayah Tawangmangu 1.3 Tujuan Tujuan penelitian ini mempelajari teknik pembibitan tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) yang dilakukan petani stevia pada lahan binaan PT. Sidomuncul di wilayah Tawangmangu dan menganalisis kondisi mikroklimat serta mendapatkan alternatif cara pembibitan yang lebih sesuai sehingga produksi dan mutu dapat maksimal. 1.4 Manfaat Manfaat penelitian ini yaitu Menambah wawasan tentang teknik budidaya khususnya pembibitan stevia dan memberikan informasi tentang teknik pembibitan tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) yang dilakukan petani Stevia di wilayah Tawangmangu 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Stevia Kingdom Divisi Sub-divisi Kelas Ordo Famili Genus Spesies : Plantae : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledonae : Campunulatae : Compositae : Stevia : Stevia rebaudiana Bertoni M. [2] 2.2 Pembibitan Stevia rebaudiana Macam-macam perbanyakan Berdasarkan cara perbanyakan, bibit dibagi menjadi dua, yaitu : Bibit Generatif Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 266 Seminar Nasional Biologi 2013 Bibit generatif diperoleh dari hasil perbanyakan secara kawin (sexual).Bibit generatif lebih dikenal konsumen dengan bibit dari biji sebab bibit ini dikembangkan dari biji.Anggapan seperti ini tidak selalu benar sebab ada bibit dari biji yang tidak diperoleh dari hasil perkawinan (biji apomiktik). Bibit Vegetatif Bibit vegetatif diperoleh dari pembiakan secara tak kawin (asexual).Alasan yang utama sehingga banyak bibit yang diperbanyak secara vegetatif ialah untuk mendapatkan bibit yang memiliki sifat-sifat yang serupa dengan induknya. Bibit dari biji Cara perbanyakan ini bahkan dapat terjadi secara alami. Biji tanaman yang jatuh ke tanah, baik secara alami atau melalui tangan manusia (setelah buahnya dikonsumsi), akan tumbuh menjadi tanaman jika mendapat kondisi yang sesuai untuk pertumbuhannya. Bibit Stek (cuttage) Bibit setek diperoleh dengan memisahkan atau memotong beberapa bagian dari tanaman, seperti akar, batang, daun, dan tunas dengan maksud agar bagian-bagian tersebut membentuk akar. Bibit cangkok (air layerage). Bibit cangkokan termasuk jenis bibit yang diperoleh secara vegetatif, tanpa melalui proses perkawinan (aseksual). Pencangkokan lebih banyak digunakan pada tanaman buah karena kebanyakan cabang tanaman ini tidak dapat dilengkungan seperti cara pembubunan yang umum. Bibit okulasi (budding) Bibit okulasi termasuk jenis bibit yang diperoleh secara vegetatif, tanpa melalui proses perkawinan (aseksual). Sebenarnya bibit ini tidak murni bibit vegetatif sebab batang bawahnya berasal dari biji. Bibit ini diperoleh dengan menempel tunas pada batang bawah yang telah disiapkan sebelumnya [3]. 3. METODOLOGI 3.1 Waktu dan tempat Penelitian ini dilakukan pada tanggal 20 April -31 Agustus 2012 di Kecamatan Tawangmangu. 3.2 Bahan dan alat Bahan yang digunakan yaitu alat tulis, kamera, soil tester, higrometer dan perekam suara.Bahan yang digunakan yaitu tanaman Stevia rebaudianaBertoni M. 3.3 Cara Kerja Cara kerja meliputi : observasi, wawancara, pengukuran mikroklimat, pengambilan data sekunder, praktek lapangan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN b. Bentuk budidaya tanaman Stevia di daerah Tawangmangu Bentuk budidaya tanaman Stevia rebaudiana tersaji pada Tabel berikut ini: a b Gambar : a. polikultur (Nglurah) dan b monokultur (Kalisoro) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 267 Seminar Nasional Biologi 2013 4.2 Kondisi mikroklimat Kondisi mikroklimat tempat budidaya tanaman stevia pada daerah yang berbeda c. Tempat Suhu (0C) Kelembapan (%) Ph tanah Kelembapan tanah (%) Kalisoro 31,35 53,29 6,67 47,00 Nglurah 28,64 64,86 5,95 94,67 Data sekunder Tabel.Syarat tumbuh tanaman Stevia rebaudiana yang baik [4]. No 1. 2. Kondisi Lingkungan Ketinggian Suhu Udara 3. Curah Hujan 4. 5. Tanah PH Daerah Tawangmangu 500-1500 m dpl Syarat tumbuh stevia 500-1000 mdpl 0 17-22 C 1.434-3.277 mm/th Latosol 4,5-6,5 0 14-27 C 1600-1850 mm/th Latosol/Andosol 4,5-7,0 Daerah Tawangmangu masih berada pada kisaran syarat tumbuh yang sesuai, kecuali suhunya. Hasil pengukuran mikroklimat menunjukkan bahwa suhu budidaya >28 0C.Suhu yang tidak sesuai dapat mempengaruhi hasil budidaya. 4.4 Teknik Budidaya Stevia di Tawangmangu 4.4.1 Penyiapan Lahan a b Gambar : (a). Proses pengolahan lahan (b). Penaburan insektisida Furadan 3GR Pengolahan lahan bertujuan untuk menghilangkan gas-gas beracun yang terdapat dalam tanah [3].Tanah diolah dengan cara membuang vegetasi yang tumbuh pada lahan. Pengolahan lahan meliputi pula pembuatan bedengan dan penebaran insektisida Furadan 3GR di atas permukaan tanah.Bedengan dapat ditutup dengan mulsa untuk mencegah pertumbuhan gulma.Gulma merupakan tanaman pengganggu yang tumbuh di sekitar tanaman budidaya.Gulma dapat menurunkan produktivitas tanaman budidaya karena menimbulkan persaingan dalam pemerolehan zat hara dalam tanah.Untuk bedengan yang menggunakan mulsa biasanya adalah budidaya dengan teknik pola tanam secara monokultur, berbeda dengan bedengan tanpa mulsa merupakan lahan yang digunakan untuk pola tanam secara polikultur. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 268 Seminar Nasional Biologi 2013 4.4.2 Penyiapan Bibit a b Gambar :(a). Pemisahan bibit(b). Pencelupan batang bibit kedalam larutan atonik Bibit yang disiapkan adalah bibit yang berasal dari stek dan pisah bonggol yang derasal dari tanaman induk.Tanaman stevia di daerah Tawangmangu umumnya diperbanyak secara vegetatif, karena paling terbukti efisien. Perbanyakan stevia secara generatif dengan biji sulit dilakukan karena daya berkecambahnya yang sangat rendah yaitu 1% . Kekurangan dari pembibitan ini yaitu membutuhkan waktu yang lama sampai bibit siap tanam (munculnya 3 helai daun membutuhkan waktu sekitar 2-3 bulan) dan jika bibit hasil pembenihan ditanam pada saat musim penghujan, pertumbuhannya lambat karena daun tertutup tanah [1]. 4.4.3 Penanaman a b Gambar :(a). Penanaman bibit pisah bonggol(b). Penanaman bibit stek Penanaman stevia dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan stek dan pisah bonggol. Untuk penanaman dengan stek bibit stevia dari tanaman indukan dipotong dengan menggunakan tangan dengan panjang batang sekitar 15cm, kemudian 2-3 batang ditanam ke lahan yang telah disediakan. Sedangkan untuk penanaman menggunakan metode pisah rumpun dilakukan dengan cara mengambil serumpun bibit yang kemudian dipisah-pisahkan menggunakan tangan sekitar 2-3 rumpun lalu ditanam kedalam lahan yang disediakan. 4.4.4 Pemeliharaan Tanaman Pemeliharaan tanaman stevia meliputi kegiatan penyiraman, penyiangan, pemupukan, dan pemangkasan.Penyiraman dilakukan ketika awal penanaman, hingga tanah basah.Ketika musim penghujan, penyiraman tidak perlu dilakukan.Kondisi lahan budidaya stevia selalu di buat basah, sehingga saat musim kemarau dilakukan penyiraman sekali dalam seminggu, dilakukan saat pagi atau sore hari.Pemeliharaan tanaman stevia oleh pembudidaya setempat, tidak memperhatikan aspek pengendalian hama dan penyakit serta penyulaman. Penyulaman merupakan kegiatan mengganti tanaman muda yang mati atau tumbuh tidak normal dengan tanaman yang baru denagn tujuan untuk mencukupkan jumlah populasi tanaman per satuan luas lahan [2]. SIMPULAN Budidaya dilakukan dengan beberapa tahap diantaranya persiapan lahan meliputi pembukaan lahan dan pengolahan tanah serta penaburan Furadan 3GR, penyiapan bibit yaitu menggunakan bibit stek dan pisah bonggol dimana bibit sebelumnya dicelupkan kedalam larutan atonik, penanaman dengan jarak tanam yang hanya dikira-kira, serta pemeliharaan tanaman meliputi penyiraman, penyulaman, penyiangan, pemupukan,pemangkasan serta pengendalian hama. Data hasil Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 269 Seminar Nasional Biologi 2013 mikroklimat menunjukan bahwa suhu daerah Tawangmangu sekitar 29,66 0C melebihi dari syarat tumbuh stevia 14-270C. Suhu yang terlalu tinggi akan menghambat pertumbuhan tanaman stevia, untuk itu dapat dilakukan penyungkupan sehingga suhu dapat disesuaikan sesuai syarat tumbuh stevia. Salah satu faktor yang menyebabkan penurunan mutu produksi stevia adalah tidak adanya proses pemilihan bibit antara tanaman sehat dan tanaman sakit. DAFTAR PUSTAKA [1] GoettemoelerJ and A. Ching. 1999. Seed Germination inStevia rebaudiana.http://www.hort.piirdue.edu. 20 Desember 2011. [2] Rukmana, H.R. 2003. Budi Daya Stevia Bahan Pembuatan Pemanis Alami.Kanisius.Yogyakarta.hal 35.[3] Steenis, van. 2003. Flora cet 9.PT. Pradnya Paramitha. Jakarta [3] Setiawan, A. I. 1999. Kiat Memilih Bibit Tanaman Buah, Penebar Swadaya, Jakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 270 Seminar Nasional Biologi 2013 Perbedaan Bentuk Budidaya, Kondisi Mikroklimat, Morfologi Dan Persentase Kerusakan Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni.M) Yang Dibudidayakan Pada Lahan Binaan Pt. Sidomuncul Di Tawangmangu Edi Purnomo dan Erma Prihastanti Laboratorium Biologi Stuktur dan Fungsi Tumbuhan Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRACT Tawang mangu is one of cultivation sitestevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.). Observations of stevia plant cultivationin some areashave differentmorphologies. Morphological differencesare influenced bythe stevia plantpolycultureandmonoculturefarmingtechniquesas well asconditionsofmicroclimate such as air temperature, airhumidity, soilpHandsoilmoisture. The purposeof this research was to determinedifferences inplant morphology, to compare stevia healthy plants and stevia sick plants, measuring of microclimate factor in some cultivation land that built by PT. Sidomuncul. Microclimate measurement performed with microclimate tools such as hygrometer and soil tester. Morphology stevia plant that cultivated in polyculture system is better than in monoculture system. This difference influenced by cultivation system factor, microclimate condition, and the irrigation. The number of diseased stevia plant that cultivated in polyculture is greater than in monoculture. Microclimate condition of stevia cultivation in Tawangmangu areas still in range of requirement stevia grows, unless the air temperature. To be optimal, stevia plants should be cultivated at the temperature of 14-27oC with polyculture system. Kata kunci: Stevia rebaudiana,steviacultivation, microclimate, morphologystevia, Tawangmangu ABSTRAK Tawang mangu merupakan salah satu lokasi budidaya tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.). Pengamatan tanaman stevia di beberapa daerah budidaya memiliki perbedaan morfologi. Perbedaan morfologi tanaman stevia dipengaruhi oleh teknik budidaya polikultur dan monokultur, kondisi mikroklimat seperti suhu udara, kelembapan udara, ph tanah dan kelembapan tanah. Tujuanpenelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan morfologi tanaman, membandingkan tanaman stevia sehat dan tanaman stevia sakit, mengukur factor mikro klimat pada beberapa lahan budidaya petani bianaan PT. Sidomuncul. Pengukuran mikro klimat dilakukan dengan menggunakan alat bantu berupa hygrometer dan soil tester. Bentuk morfologi tanaman pada sistem polikultur memiliki bentuk morfologi yang paling baik dibandingkan dengan sistem monokultur. Perbedaan ini disebabkan oleh factor sistem budidaya, kondisi mikroklimat dan pengairan yang berbeda.Jumlah tanaman stevia yang sakit pada sistem polikultur lebih besar dibandingkan pada sistem monokultur. Kondisi mikroklimat budidaya tanaman stevia di daerah Tawangmangu masih berada pada kisaran syarat tumbuh kecuali suhu udaranya. Agar optimal, tanaman stevia sebaiknya dibudidayakan pada suhu 14-27oC dengan sistem polikultur. Kata kunci: Stevia rebaudiana, budidaya stevia, mikroklimat, morfologi stevia, Tawangmangu 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pemanis makanan merupakan salah satu bahan tambahan makanan. Pemanis makanan meliputi pemanis alami dan pemanis sintetik. Pemanis sintetik seperti saccarin dan aspartam dapat menganggu kesehatan. Penggunaan pemanis alami seperti gula tebu jika berlebihan dapat menyebabkan penyakit diabetes karena kandungan kalorinya yang tinggi. Penggunaan pemanis Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 271 Seminar Nasional Biologi 2013 dalam makanan dapat diatasi dengan penggunaan pemanis alami nonkalori yang dapat diperoleh dari tanaman stevia (Stevia rebaudiana). Daun stevia mengandung senyawa glikosida diterpen dengan tingkat kemanisan antara 200-300 kali gula tebu, dengan kalori yang sangat rendah serta umur panen yang lebih pendek daripada tanaman tebu [1]. Steviosida adalah glikosida yang paling banyak dihasilkan. Ekstrak dari satu atau lebih senyawa ini memiliki tingkat kemanisan mencapai 300 kali gula [2]. Salah satu pengembangan tanaman stevia di Indonesia yaitu di daerah Tawangmangu. Tawangmangu merupakan salah satu sentra tanaman obat di Indonesia. Tanaman stevia dibudidayakan oleh mayoritas penduduk setempat karena perawatannya yang mudah serta periode panen yang singkat. Petani setempat terpusatkan pada pengelolaan budidaya stevia hingga diperoleh produktivitas yang tinggi serta kontinyuitas budidaya dengan penyediaan benih. Teknik budidaya tanaman stevia menentukan produktivitas tanaman serta kandungan gula yang terdapat di dalamnya. Morfologi merupakan salah satu cabang ilmu biologi yang mengkaji bentuk ataupun karakteristik luar dari suatu tanaman. Analisa morfologi mampu memberikan manfaat bagi petani untuk meningkatkan produksi tanaman stevia dengan melakukan studi secara pengamatan dan pengukuran dari bentuk luar tanaman stevia. Sejak lima tahun terakhir, budidaya tanaman stevia di Tawangmangu mengalami penurunan produktivitas menyebabkan pengaruh pada jumlah pasokan stevia kering yang harus dikirimkan ke beberapa pihak industri salah satunya yaitu PT. Sidomuncul. Adanya penurunan ini selain berdampak buruk kepada pihak industri yang harus melakukan import, juga berdampak buruk bagi petani stevia di Tawangmangu yang mayoritas berpenghasilan dari hasil panen stevia. 1.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang muncul dalam penelitian ini yaitupengaruh perbedaan tempat dan bentuk budidaya terhadap bentuk morfologi tanaman stevia. 1.3 Tujuan Tujuan penelitian ini mikroklimat dan bentuk budidaya terhadap perbedaan morfologi tanaman stevia pada beberapa lahan budidaya. 1.4 Manfaat Manfaat penelitian ini yaitu memberikan masukan tentang bentuk budidaya yang sesuai untuk tanaman stevia serta untuk menentukan waktu panen yang tepat dan proses penanganan panen tanaman stevia di Kecamatan Tawangmangu. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Klasifikasi Stevia Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub-divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Campunulatae Famili : Compositae Genus : Stevia Spesies : Stevia rebaudiana Bertoni M. [3] 2.2 Biologi Stevia rebaudiana a. Ciri Morfologi Stevia rebaudiana Stevia merupakan tanaman berbentuk perdu (semak), tingginya antara 60 - 90 cm dengan panjang daun 3 - 7 cm dan memiliki banyak cabang. Batang stevia berbentuk lonjong, ditumbuhi oleh bulubulu yang halus. Tepi daunnya bergerigi dan tampak halus. Bentuk daun stevia lonjong, langsing dan duduk berhadapan. Tanaman stevia dapat tumbuh dengan baik di tanah latosol yang berwarna Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 272 Seminar Nasional Biologi 2013 merah pada ketinggian 500 – 1500 m dari permukaan laut. Stevia memiliki sistem pengakaran serabut dan terbagi menjadi dua bagian yakni perakaranhalus dan perakaran tebal [4]. b. Kandungan Senyawa pada Stevia Daun stevia mengandung campuran komplek dari pemanis alami yaitu glikosida diterpen [4]. 2.3 Macam – macam pola tanam a. Monokultur Monokultur adalah penanaman satu jenis tanaman pada lahan dan memiliki waktu penanaman yang sama. Monokultur ini menjadikan lahan lebih efisien karena memungkinkan perawatan dan pemanenan secara cepat dengan mesin pertanian menekan biaya tenaga kerja karena wajah lahan menjadi seragam. b. Polikultur Polikultur (multiple cropping) adalah penanaman tanaman lebih dari satu jenis tanaman pada lahan dan waktu tanam yang sama. Polikultur ini dapat menekan laju penyebaran hama dan penyakit tanaman [5]. 3. METODOLOGI 3.1 Waktu dan tempat Penelitian ini dilakukan pada tanggal 20 April -31 Agustus 2012 di Kecamatan Tawangmangu. 3.2 Bahan dan alat Bahan yang digunakan yaitu tanaman Stevia rebaudiana. Alat yang digunakan meliputi alat tulis, kamera, kain merah, meteran, sarung tangan, soil tester, higrometer dan kaliper. 3.3 Cara Kerja Cara kerja meliputi : observasi, wawancara, pengukuran mikroklimat, pengambilan data sekunder, pengambilan sampel, dan pengukuran morfologi. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Bentuk budidaya tanaman Stevia di daerah Tawangmangu Bentuk budidaya tanaman Stevia rebaudiana tersaji pada Tabel berikut ini: No 1. Daerah budidaya Sekipan Bentuk budidaya Polikultur 2. Nglurah Polikultur 3. Kalisoro Monokultur Bentuk budidaya tanaman Stevia rebaudiana di kecamatan Tawangmangu memiliki bentuk budidaya yang berbeda. Bentuk budidaya yang dilakukan umumnya terdiri dari dua bentuk yaitu budidaya monokultur dan budidaya polikultur. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 273 Seminar Nasional Biologi 2013 4.2 Kondisi mikroklimat Kondisi mikroklimat tempat budidaya tanaman stevia pada daerah yang berbeda Tempat Suhu (0C) Kelembapan (%) Ph tanah Kelembapan tanah (%) Kalisoro 31,35 53,29 6,67 47,00 Sekipan 28.99 56,22 6,60 58,89 Nglurah 28,64 64,86 5,95 94,67 b. Data sekunder Tabel. Syarat tumbuh tanaman Stevia rebaudiana yang baik [4] No 1. Kondisi Daerah Syarat tumbuh Lingkungan Tawangmangu stevia Ketinggian 500-1500 m 500-1000 mdpl dpl 2. Suhu Udara 3. 0 0 17-22 C 14-27 C Curah 1.434-3.277 1600-1850 Hujan mm/th mm/th 4. Tanah Latosol Latosol/Andosol 5. PH 4,5-6,5 4,5-7,0 Daerah Tawangmangu masih berada pada kisaran syarat tumbuh yang sesuai, kecuali suhunya. Hasil pengukuran mikroklimat menunjukkan bahwa suhu budidaya >28 0C. Suhu yang tidak sesuai dapat mempengaruhi hasil budidaya. c. Morfologi tanaman Stevia Daerah Sekipan Kalisoro Nglurah Tinggi tanaman (cm) Panjang kanopi (cm) 27.35 9.88 19.20 23.00 16.88 28.06 Jarak antar rumpun (cm) 24.55 23.11 25.94 Tinggi tanaman di daerah polikultur (Sekipan dan Nglurah) memiliki tinggi tanaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan daerah monokultur (Kalisoro). Bentuk budidaya di daerah polikultur memiliki tingkat kelembapan yang cukup tinggi serta tertutupi oleh tanaman lain. Berbeda dengan tinggi tanaman di daerah monokultur yang memiliki tinggi tanaman lebih pendek. Tinggi tanaman pada budidaya yang terpapar matahari secara langsung memiliki tinggi tanaman yang terbatas, berbeda dengan tinggi tanaman pada budidaya yang ternaungi oleh tanaman lain. Cahaya umumnya menghambat pertumbuhan meninggi karena cahaya dapat menguraikan auksin (suatu hormon pertumbuhan) [6]. Panjang kanopi tanaman di daerah polikultur (Sekipan dan Nglurah) memiliki panjang kanopi lebih panjang dibandingkan dengan daerah monokultur (Kalisoro). Hal ini terjadi karena adanya faktor dari bentuk budidaya yang tidak teratur serta jarak antar rumpun yang terlalu jauh. Bentuk budidaya Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 274 Seminar Nasional Biologi 2013 di daerah polikutur terdapat tanaman lain yang menutupi tanaman stevia sehingga tanaman stevia harus melakukan proses adaptasi dengan cara memperluas daerah penyerapan cahaya matahari lewat pemanjangan kanopi daun. Jarak antar rumpun tanaman memiliki pengaruh penting dalam hal kompetisi intraspesifik pada habitat tanaman. Daerah polikultur (Sekipan dan Nglurah) memiliki jarak antar rumpun paling besar dibandingkan dengan daerah monokultur (Kalisoro). Hal ini disebabkan oleh bentuk budidaya yang tidak teratur. d. Morfologi daun tanaman stevia a b c Gambar : Bentuk morfologi tanaman Stevia rebaudiana pada daerah : a) Sekipan (1227 mdpl), b) Kalisoro (1200 mdpl), dan c) Nglurah (1138 mdpl). Daun tanaman stevia di daerah monokultur (Kalisoro) memiliki tingkat kecerahan yang lebih tinggi dibandingkan dengan daerah polikultur (Sekipan dan Nglurah). Daerah polikultur memiliki warna daun berwarna hijau agak tua serta memiliki warna daun terlihat tidak terlalu cerah. Tingkat kecerahan daun ini disebabkan oleh faktor jumlah intensitas matahari yang mengenai daun tanaman. Jumlah intensitas cahaya matahari pada daerah budidaya polikutur (Sekipan dan Nglurah) sangat sedikit disebabkan karena adanya tumbuhan lain yang menaungi tanaman stevia. Warna daun suatu jenis tumbuhan dapat berubah menurut keadaan tempat tumbuhnya dan erat sekali hubungannya dengan persediaan air dan makanan serta penyinaran [7]. 4.6 Sampel Tanaman Stevia Daerah Panjang tanaman (cm) Panjang akar (cm) Panjang zona diameter akar (cm) Sekipan Kalisoro 37.33 30.33 15.27 20.66 18.06 34.33 Nglurah 40.00 18.00 20.66 Tanaman sehat maupun yang terinfeksiakan melakukan adaptasi untuk tetap bisa tumbuh pada kondisi yang tidak stabil. 4.7 Tanaman stevia sehat dan tanaman stevia sakit Daerah Sekipan Kalisoro Nglurah Tanaman sehat (%) 65 70 60 Tanaman terinfeksi (%) 35 30 40 Kawasan budidaya di sekipan berada pada kondisi budidaya yang terancam, hal ini disebabkan karena jumlah tanaman stevia yang terinfeksi sudah mencapai 1/3 jumlah tanaman yang sehat. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 275 Seminar Nasional Biologi 2013 Budidaya di daerah Kalisoro memiliki jumlah tanaman stevia sehat yaitu 30% sedangkan jumlah tanaman stevia terinfeksi yaitu 70%. Kondisi ini tidak jauh berbeda dengan daerah Sekipan. Jumlah tanaman stevia terinfeksi di daerah kalisoro berada pada kisaran <1/3 tanaman yang sehat, sedangkan jumlah tanaman stevia yang terinfeksidi nglurah berjumlah >1/3 jumlah tanaman stevia yang sehat. Berdasarkan jumlah sampel yang diamati, daerah Kalisoro merupakan daerah budidaya dengan jumlah tanaman stevia sehat terbanyak, sedangkan daerah Nglurah merupakan daerah budidaya dengan jumlah tanaman stevia sakit terbanyak. SIMPULAN Morfologi tanaman stevia pada sistem polikultur lebih baik dibandingkan dengan sistem monokultur. Jumlah tanaman yang sakit pada sistem polikultur lebih besar dibandingkan dengan sistem monokultur. Kondisi mikroklimat budidaya tanaman Stevia rebaudiana di daerah Tawangmangu masih berada pada kisaran syarat tumbuh stevia kecuali suhu udaranya. Agar optimal, tanaman stevia sebaiknya dibudidayakan pada suhu 14-27oC dengan sistem polikultur. DAFTAR PUSTAKA [1] Strauss, S. 1995. The perfect sweetener? Technol. Rev. 98:18–20. [2] Duke, J. 1993. Stevia rebaudiana. p. 422–424. In: J. Duke, CRC handbook of alternative cash crops. CRC Press, Boca Raton, FL. [3] Steenis, van. 2003. Flora cet 9.PT. Pradnya Paramitha. Jakarta [4] Rukmana, H.R. 2003. Budi Daya Stevia Bahan Pembuatan Pemanis Alami. Kanisius. Yogyakarta.hal 35. [5] Rodjak, Abdul. 1996. Disertasi. Optimasi Pola Usaha Tani Lahan Keringdalam Hubungannya dengan Pendapatan Petani, Penyerapan Tenaga Kerja dan Konservasi Lahan [6] Raven, P.H., G.B. Johnson, J.B. Losos, S.R. Singer. 2005. Biology.7th ed. Boston. McGraw Hill Companies, Inc. [7] Tjitrosoepomo, G. 2005. Morfologi Tumbuhan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 276 Seminar Nasional Biologi 2013 Pemanfaatan Plasma Lucutan Pijar Korona Sebagai Sumber Nutrien Alternatif Pada Monokultur Dunaliella salina (Dunal) Eko Bambang Fitriyanto, Tri Retnaningsih Soeprobowati Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 ABSTRAK Dunaliella salina (Dunal) merupakan mikroalga yang bersifat uniseluler yang termasuk dalam kelas Chlorophyceae. Mikroalga ini dimanfaatkan sebagai pakan pada budidaya perikanan karena kandungan gizinya yang tinggi. Budidaya Dunaliella salina (Dunal) membutuhkan sumber nutrien yang mampu untuk mengoptimalkan pertumbuhannya,diantaranya adalah nitrogen dan fosfor yang merupakan nutrien yang dibutuhkan pada saat pertumbuhan. Plasma Lucutan Pijar Korona adalah teknologi yang mampu menghasilkan ion nitrogen,sehingga penelitian ini menggunakan Plasma Lucutan Pijar Korona dengan tujuan untuk mengetahui pemanfaatannya sebagai sumber nitrogen yang merupakan nutrien pada pertumbuhan mikroalga Dunaliella salina (Dunal). Kata kunci : Dunaliella salina, plasma lucutan pijar korona,nitrogen,sumber nutrien alternatif 1. PENDAHULUAN Dunaliella salina (Dunal) merupakan mikroalga uniseluler dari kelompok alga hijau (Chlorophycophyta). Dunaliella salina (Dunal) adalah makanan yang paling padat dengan gizi yang ada di muka bumi. Dalam kondisi alaminya setiap sel Dunaliella salina mampu memasok keseimbangan menyeluruh pada vitamin,mineral dan fitonutrien. Dunaliella salina memiliki struktur indigestible yang lebih sedikit dibandingkan dengan Chlorella maupun Spirullina. Dunaliella salina memiliki kandungan nutrisi yang jauh lebih tinggi dari mikroalga lain, seperti Spirulina dan Chlorella. Dunaliella salina dapat memiliki lebih dari dua kali klorofil hingga delapan kali kandungan mineral dan sepuluh kali kandungan antioksidan dari Spirulina. (Anonim, 2010) Nitrogen merupakan unsur yang penting bagi pertunbuhan mikroalga terutama pada fase eksponensial. Saat fase ini terjadi proses penting yaitu pembelahan sel. Nitrogen merupakan bagian penting dari protein, protoplasma, klorofil dan asam nukleat. Organisme berklorofil yang kekurangan nitrogen akan berubah warna menjadi kekuningan karena adanya penghambatan sintesis klorofil. Namun pemupukan nitrogen yang berlebihan akan mengakibatkan pertumbuhan yang berlebihan. Kekurangan N juga akan membatasi pertumbuhan karena tidak ada pembentukan protoplasma baru (Prabowo,2009) Teknologi plasma dipakai sebagai pembangkit ion N+ dari udara bebas. Besarnya komposisi nitrogen dalam udara bebas, hingga mencapai 80 %, menyebabkan peradiasian plasma pada udara bebas berpotensi besar menghasilkan ion N+. Selanjutnya penyusupan ion nitrogen ke dalam suatu bahan akan merubah struktur mikro bahan, sehingga sifat–sifat fisik dan kimia bahan tersebut pun ikut berubah. 2. METODE PENELITIAN Kultur dilakukan secara in vitro dengan menggunakan bejana kaca sebanyak tujuh buah,masing-masing tiga buah bejana untuk perlakuan plasma dan pupuk Walne dengan tiga kali ulangan dan satu buah bejana sebagai kontrol tanpa pemberian pupuk apapun. Perlakuan dengan pupuk Walne bertujuan untuk mengetahui perbedaan populasi yang di kultur dengan plasma, masingmasing sebanyak 0,5 ml dalam satu liter air laut. Media yang digunakan adalah air laut dengan volume 1 liter pada tiap bejana. Inokulasi dilakukan melalui tahap pengamatan awal terhadap stok Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 277 Seminar Nasional Biologi 2013 kultur mikroalga Dunaliella salina, dan didapatkan populasi stok sebanyak 91,3 x 10 3 sel/mL. Hasil ini kemudian dijadikan patokan untuk inokulasi ke dalam 7 bejana kultur yang terbagi menjadi, 3 bejana sebagai sampel perlakuan pupuk plasma, 3 sebagai sampel perlakuan pupuk walne, dan 1 sebagai kontrol. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel Pertumbuhan Dunaliella salina Pertumbuhan Dunaliella salina mengalami fase lag atau adaptasi pada hari ke 1 sampai hari ke 2,kemudian mengalami fase eksponensial pada hari ke 3 sampai ke 5, dengan puncak (peak) populasi terjadi pada hari ke 5 dan kemudian mengalami penurunan laju populasi pada hari ke 6 sampai hari ke 7. Namun pada hari ke 8 kultur Dunaliella salina yang dikultur dengan perlakuan pupuk Walne dan Plasma Lucutan Pijar Korona mengalami pertumbuhan kembali pada hari ke 8 untuk perlakuan dengan Plasma dan pada hari ke 9 pada perlakuan dengan pupuk Walne hal ini terjadi kemungkinan karena masih tersisanya sumber nutrien pada kedua media tersebut dan hal tersebut juga dapat dikarenakan adanya tambahan nutrisi untuk pertumbuhan Dunaliella salina yang diperoleh dari lisis sel-sel yang telah mati (Annisa, 2005). Puncak pertumbuhan populasi pada perlakuan pupuk Walne terjadi pada hari ke 10 dan perlakuan dengan Plasma Lucutan Pijar Korona terjadi pada hari ke 9. Kultur dengan perlakuan pupuk Walne pada hari ke 9 sampai ke 10 mengalami fase stasioner,sedangkan Kultur dengan Plasma Lucutan Pijar Korona lansung mengalami fase penurunan laju pertumbuhan populasi pada hari ke 10,namun penurunan laju pertumbuhan pada kultur dengan perlakuan pupuk Walne mengalami penurunan populasi yang begitu tajam, pada hari ke 11, sementara kultur dengan perlakuan Plasma mengalami laju penurunan populasi secara perlahan pada hari ke 12, sementara pada kontrol hari ke 1 sampai hari ke 2 adalah fase adaptasi lalu mengalami fase eksponensial pada hari ke 3 dan dengan puncak pertumbuhan populasi terjadi pada hari ke 5,fase stasioner tidak terlalu nampak pada kontrol dan kontrol mengalami kematian mulai hari ke 7 kemungkinan hal ini karena nutrien yang ada telah habis. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 278 Seminar Nasional Biologi 2013 Dunaliella salina yang dikultur dengan pupuk Walne dan Plasma Lucutan Pijar Korona mengalami pola pertumbuhan yang mirip namun pertumbuhan populasi terbanyak pada hari ke 1 sampai ke 7 adalah pada kultur yang diperlakukan dengan Plasma Lucutan Pijar Korona sedangakan pada hari ke 8 sampai hari ke 9 ditinjau dari pertumbuhan populasi tinggi pada kultur yang diperlakukan dengan pupuk Walne namun fase penurunan populasi terjadi dengan sangat cepat,tetapi pada kultur yang diperlakukan dengan Plasma walaupun pada hari ke 8 sampai hari ke 14 populasi mikroalga tidak setinggi kultur yang diperlakukan dengan pupuk Walne namun pertumbuhannya cenderung stabil dengan ditandai oleh penurunan jumlah populasi yang bertahap . Pengukuran faktor lingkungan fisika dan kimia didapatkan beberapa data yaitu suhu sekitar 25 28 oC, salinitas awal 32 ‰ - 43 ‰ , pH 8 - 9. Menurut Isnansetyo dan Kurniastuty (1995) suhu optimal untuk pertumbuhan fitoplankton ini berkisar antara 20 C-40ºC. Plankton ini akan tumbuh optimal pada pH 9,tetapi masih dapat bertahan hidup pada perairan yang mempunyai pH 11. Salinitas pada kultur tergolong mengalami peningkatan yang semula 32 ‰ menjadi 43 ‰ sedangkan menurut Sylvester (2002) Kisaran salinitas yang paling optimum untuk pertumbuhan mikroalga adalah 25-35‰, secara alami kandungan garam dalam air dapat meningkat apabila jumlah organisme dalam air menurun. Hal ini terjadi karena aktivitas respirasi dari organisme dalam air akan meningkatkan proses mineralisasi yang menyebabkan kadar garam meningkat. Garam-garam meningkat dalam air karena tidak lagi dikonsumsi oleh organisme yang mengalami penurunan jumlah populasi tersebut. Teknologi plasma dipakai sebagai pembangkit ion N + dari udara bebas. Besarnya komposisi nitrogen dalam udara bebas, hingga mencapai 80 %, menyebabkan peradiasian plasma pada udara bebas berpotensi besar menghasilkan ion N+. Selanjutnya penyusupan ion nitrogen ke dalam suatu bahan akan merubah struktur mikro bahan, sehingga sifat–sifat fisik dan kimia bahan tersebut pun ikut berubah. Pengujian kandungan Plasma Lucutan Pijar Korona menunjukan bahwa kandungan nitrogen pada Plasma sebanyak 0,21 % dan kandungan fosfor sebanyak 0,12 %,sedangkan pengujian kandungan nitrogen dan fosfor pada air laut didapatkan data kandungan nitrogen sebanyak 0,30 % dan fosfor 0,06 %. Unsur fosfor merupakan salah satu unsur esensial bagi pembentukan protein dan metabolisme sel organisme. fosfor sering dianggap sebagai faktor pembatas didasarkan pada kenyataan bahwa fosfor sangat diperlukan dalam proses transfer energi. Jumlah fosfor yang sedikit akan menyebabkan defisiensi zat hara yang dapat menekan pertumbuhan fitoplankton serta mengurangi produktivitas dalam suatu perairan. SIMPULAN Plasma Lucutan Pijar Korona memliki kandungan nitrogen sebesar 0,21% dan kandungan fosfor sebanyak 0,12%. Pemberian 0,5 ml Plasma Lucutan Pijar Korona pada kultur Dunaliella salina pada media air laut 1 liter ternyata mampu untuk menumbuhkan kultur mikroalga Dunaliella salina., sehingga Plasma Lucutan Pijar Korona dapat dimanfaatkan sebagai sumber nutrien alternatif pada pertumbuhan monokultur Dunaliella salina. UCAPAN TERIMAKASIH Terima kasih diucapkan kepada Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati M.App.Sc dari Jurusan Biologi UNDIP atas kolaborasinya. DAFTAR PUSTAKA [1]. Anonim, 2010. Dunaliella salina – Marine Phytoplankton. ICL Health. Alexandria [2]. Annisa.2005. Respon Chlorella pyrenoidosa terhadap Senyawa Klorporifos. Tesis. Departemen Biologi Institut Teknologi Bandung, Bandung. [3]. Isnansetyo,A. dan Kurniastuti. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton Dan Zooplankton. Kanisius, Jakarta. Prabowo, D.A. 2009. Optimasi Pengembangan Media Kultivasi Untuk Pertumbuhan Cchlorella sp. Pada Skala Laboratorium (Skripsi). Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Bogor. [4]. Sylvester, B., Nelvy, dan Sudjiharno. 2002. Biologi Fitoplankton, Budidaya Fitoplankton dan Zooplankton. Balai Budidaya Laut Lampung. Makara,Teknologi. 9: 3-23. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 279 Seminar Nasional Biologi 2013 Pengaruh Perbedaan Pengeringan Terhadap Kandungan Klorofil Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) Dari Lahan Binaan PT. Sidomuncul, Tawangmangu Elisabeth Rani dan Erma Prisahastanti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRAK Stevia rebaudiana Bertoni merupakan salah satu tanaman pemanis alami, yang termasuk dalam keluarga Asteraceae. Stevia digunakan sebagai pengganti pemanis buatan yang bebas kalori dan tidak mempengaruhi kadar gula darah. Stevia memiliki kandungan khas yaitu steviosid dan rebaudiosid. Stevia banyak dibudidayakan di daerah Tawangmangu,Kabupaten Karanganyar. Stevia dipasarkan dalam bentuk simplisia kering, selain kandungan steviosid, stevia juga mengandung klorofil yang penting untuk dipertahankan kandungannya dalam simplisia kering stevia. Klorofil merupakan zat hijau daun yang terdapat pada semua tumbuhan hijau yang berfotosintesis.Klorofil mempunyai manfaat sebagai obat paru-paru,desinfektan, antibiotik dan dapat juga digunakan sebagai food suplemen karena mengandung nutrisi yang dibutuhkan tubuh manusia. Metode penelitian yang dilakukan berupa pengambilan sampel,pengeringan, dan analisis uji kandungan klorofil. Hasil penelitian menunjukkan simplisia stevia yang dikeringkan dengan oven memilki kandungan klorofil total 5.30542mg/L, yang dikering anginkan 4.30893 mg/L, sedangakan yang dikeringkan dengan cahaya matahari 2.49481mg/L. Kandungan klorofil yang paling tinggi terdapat pada simplisia yang dikeringkan dengan oven. Keywords: Stevia,oven,kering angin,cahaya matahari, klorofil. 5. PENDAHULUAN Masyarakat di Indonesia umumnya hanya mengenal tebu dan aren sebagai tanaman penghasil gula, ada tanaman lain yang dimanfaatkan sebagai pemanis yakni stevia. Stevia digunakan sebagai pengganti pemanis buatan seperti aspartam dan sakarin. Di Indonesia sendiri, penelitian untuk kemungkinan pengembangan stevia di Indonesia dilakukan sejak tahun 1984 oleh BPP (sekarang Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia). Salah satu pengembangan tanaman stevia berlokasi di Tawangmangu. Stevia rebaudiana Bertonii M merupakan tanaman tahunan, berbentuk perdu basah, tinggi 30– 90 cm, bercabang banyak. Duduk daun berhadapan. Lamina berbentuk bulat telur, ujung tumpul, tepi daun bergerigi halus, pangkal runcing, panjang 2–4 cm, lebar 1–5 cm, pertulangan menyirip dan berbulu, tangkai pendek berwarna hijau. Batang Stevia berbentuk bulat, berbulu, beruas, bercabang hijau [8]. Stevia mengandung steviosid dan rebaudiosid, steviosid merupakan hasil metabolisme sekunder yang memberikan rasa manis 20 sampai 30 kali lebih manis daripada gula pada umumnya. Komposisi berat kering tersusun atas protein ~6.2%, lipid ~5.6%, karbohidrat total ~52.8%, steviosida ~15% dan substansi terlarut dalam air sekitar 42%. Senyawa non-pemanis yang telah di identifikasi diantaranya labdane diterpen, triterpen, sterol flavonoid, minyak atsiri, pigmen dan materi anorganik [5]. Salah satu pigmen yang penting untuk dipertahankan dalam simplisia stevia adalah pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan yakni klorofil. Pada tanaman tingkat tinggi ada 2 macam klorofil yaitu klorofil-a (C55H72O5N4Mg) yang berwarna hijau tua dan klorofil-b (C55H70O6N4Mg) yang berwarna hijau muda. Klorofil-a dan klorofil-b paling kuat menyerap cahaya di bagian merah (600-700 nm), sedangkan yang paling sedikit cahaya hijau (500-600 nm). Sedangkan cahaya berwarna biru dari spektrum tersebut diserap oleh karotenoid. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 280 Seminar Nasional Biologi 2013 Klorofil mempunyai manfaat antara lain, sebagai obat kanker otak, paru-paru, dan mulut. Klorofil dapat juga digunakan sebagai food suplemen karena mengandung nutrisi yang dibutuhkan untuk tubuh manusia. Sumber klorofil yang paling nyata adalah sayuran hijau. Akan tetapi, lebih baik dikonsumsi dalam keadaan masih mentah. Proses pemanasan saat memasak merusak hampir semua kandungan klorofilnya. Oleh karena itu penting diketahui cara mengolah simplisia stevia khususnya pengeringan untuk mendapatkan simplisia dengan kandungan klorofil yang tetap tinggi dan kualitas yang lebih baik [1]. 2. METODOLOGI Kerja praktek ini dilakukan pada tanggal 20 April - 31 Juli 2012 di lahan binaan PT. Sidomuncul wilayah Tawangmangu, Kabupaten karanganyar dan analisis sampel di laboratorium BSF Tumbuhan Biologi FSM Undip. Alat-alat yang digunakan dalam kerja praktik ini meliputi kamera, golok, sabit, tali rafia, gunting, hygrometer, straples, oven, tabung reaksi, gelas ukur, mortar, blender, timbangan analitik, gelas beker, corong kaca, dan spektrofotometer. Bahan yang digunakan yaitu aseton, tissue, plastik bening, label, kertas coklat, dan simplisia stevia. Penelitian ini dilakukan dengan pengukuran mokroklimat, pengambilan sampel, pengeringan, pengamatan morfologi, dan analisis uji kandungan klorofil. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Kondisi Mikrolimat Kecamatan Tawangmangu Tawangmangu secara keseluruhan berada pada ketinggian 500 –1500m dari permukaan air laut dengan kemiringan 1 – 40 %, kemiringan terbesar berada pada kawasan paling timur dengan kemiringan lebih dari 40 %, [3]. Pengukuran mikroklimat meliputi suhu dan kelembapan dilakukan di dua daerah untuk mewakili keadaan mikroklimat daerah bididaya stevia (Tawangmangu) yang tertera pada tabel berikut: Tabel 3.1.1. Kondisi Mikroklimat di daerah budidaya stevia. Nilai Rata-Rata Sampel Sampel 1 Sampel 2 Suhu 31.3 ᵒ C Kelembapan 47% 30.83 ᵒC 57% 3.2 Simplisia stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) Simplisia stevia yang digunakan, pertama diambil dari hasil pengeringan di gudang tempat pengolahan dan penyimpanan simplisia stevia. Simplisia ini dikeringkan dengan cahaya matahari, tanpa proses pencucian dan sortasi. Simplisia stevia yang kedua yaitu simplisia yang dikeringkan dengan angin, dicuci terlebih dahulu serta dulakukan proses penyortiran. Simplisia stevia yang ketiga ialah sinmplisia yang dikeringkan dengan oven. Simplisia yang dikeringkan dengan cahaya marahari berwarna hijau tua agak kehitaman dan terdapat tanaman lain karena tidak adanya proses sortasi. Menurut Hartmann et al (1990), sortasi adalah pemisahan tanaman dari gulma serta komoditas yang layak pasar (marketable) dengan yang tidak layak pasar, terutama yang cacat dan terkena hama atau penyakit agar tidak menular pada yang sehat. Daun stevia yang mengalami keterlambatan pengeringan akan berwarna hitam karena terjadi proses fermentasi oleh mikroorganisme yang disertai perombakan senyawa steviosida. Tidak adanya Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 281 Seminar Nasional Biologi 2013 proses pembalikan pada saat pengeringan menyebakan proses pengeringan yang tidak merata karena tanaman stevia yang berda di atas lebih terpapar langsung oleh sinar matahari dibandingkan dengan yang dibawah, selain itu air yang terdapat pada tanaman stevia yang berada diatas akan turun ke bawah. Hal ini akan menyebakan tanaman stevia yang berada di bawah lebih cepat busuk karena kondisi yang lembab sehingga warna yang dihasilkan lebih hitam. Simplisia yang dikeringkan dengan angin lebih baik dibandingkan dengan simplisia yang dikeringkan dengan cahaya matahari, warnanya hijau dan tidak ada campuran tanaman lain. Stevia dimasukkan amplop yang terbuat dari kertas coklat, lalu dijemur dibawah naungan sehingga tidak terkena sinar matahari langsung. Simplisia stevia yang dikeringkan dengan oven tidak berbeda jauh dengan simplisia yang dikeringkan dengan angin, warnanya hijau kelihatan lebih segar. Pengeringan selama kurang lebih satu hari dengan suhu oven 65-660C. Menurut Rukmana (2003), pengeringan dengan menggunakan oven dilakukan pada temperatur stabil sebesar 70 o C, selama kurang lebih 24 jam hingga kadar air daun mencapai 10%. Daun stevia kering ditandai dengan perubahan warna daun menjadi hijau kekuning-kuningan. 3.3 Kandungan klorofil simplisia stevia Klorofil merupakan salah satu pigmen yang penting dalam simplisia stevia yakni pigmen pemberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil adalah pigmen hijau yang ada dalam kloroplastida. Klorofil umumnya terdapat pada kloroplas sel-sel mesofil daun, yaitu pada sel-sel parenkim palisade dan atau parenkim bunga karang. Klorofil terdapat pada membrane thylakoid grana dalam kloroplas [1]. Pengukuran kandungan klorofil pada simplisia stevia dengan beberapa cara pengeringan, menunjukkan hasil yang berbeda-beda seperti yang tertera pada tabel 3.3 berikut: Tabel 3.3 Kandungan Klorofil Simplisia Stevia No. 1. 2. 3. Proses pengeringan Cahaya matahari Kering angin Oven Kandungan klororfil a 1.61851 b 2.92744 Total 2.49481 2.31563 2.19292 4.30893 2.41018 4.36195 5.30542 Kandungan klorofil paling tinggi terdapat pada simplisia yang dikeringkan dengan oven, sedangkan simplisia yang dikeringkan dengan cahaya matarahari memiliki kandungan klorofil terendah. Adanya UVA dan UVB pada sinar matahari menjadi penyebab rusaknya kandungan klororfil pada simplisia yang dikeringkan dengan cahaya matahari, serta tidak adanya proses pembalikan pada saat penjemuran atau pengeringan mengakibatkan air terkumpul dibagian bawah yang memicu terjadinya reaksi pembsukan yang dapat mengurangi kandungan klorofil. Menurut Salisbury (1995), pada klorofil terdapat rangkaian yang disebut fitil (C20H39O) yang jika terkena air dengan pengaruh enzim klorofilase akan berubah menjadi fitol (C20H39OH). Fitol adalah alkohol primer jenuh yang mempunyai daya afinitas yang kuat terhadap O2 dalam proses reduksi klorofil. Simplisia stevia yang dikeringkan dengan angin memilki kandungan klorofil total lebih tinggi dari pada simplisia stevia yang dikeringkan dengan cahaya matahari, tetapi simplisia yang dikeringkan dengan cahaya matahari memiliki kandungan klorofil b lebih tinggi. Menurut Yatim (1990), Klorofil pada tanaman tingkat tinggi ada 2 (dua) macam klorofil yaitu klorofil-a (C55H72O5N4Mg) yang berwarna hijau tua dan klorofil-b (C55H70O6N4Mg) yang berwarna hijau muda. Klorofil-a merupakan salah satu bentuk klorofil yang terdapat pada semua tumbuhan autotrof. Sedangkam klorofil-b terdapat pada ganggang hijau chlorophyta dan tumbuhan darat. Akibat adanya klorofil, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 282 Seminar Nasional Biologi 2013 tumbuhan dapat menyusun makanannya sendiri dengan bantuan cahaya matahari. Klorofil-a dan klorofil-b paling kuat menyerap cahaya dibagian merah dengan panjang gelombang (600-700 nm), sedangkan yang paling sedikit cahaya hijau yang panjang gelombangnya (500-600 nm) sedangkan cahaya berwarna biru dari spektrum tersebut diserap oleh karotenoid. Kandungan klorofil-b yang lebih tinggi pada simplisia stevia yang dikeringkan dengan dengan cahaya matahari disebabkan oleh adanya paparan sinar matahari pada siang hari dengan suhu dan panjang gelombang yang tinggi sehingga kloforil-a, pigmen yang peka terhadap λ 680 nm kehilangan inti Mg,. Salisbury (1995) menyatakan bahwa, pada keadaan normal proporsi klorofil-a jauh lebih banyak daripada klorofil-b. Selain klorofil, pada membran thylakoid juga terdapat pigmen-pigmen lain, baik yang berupa turunan-turunan klorofil-a maupun pigmen lainnya. Kumpulan bermacam-macam pigmen fotosintesis disebut fotosintem, berperan menjerap energy cahaya (foton, kuantum) pada reaksi terang untuk menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH2. Contoh turunan klorofil-a yang berperan penting pada fotosintesis adalah feofitin (kloforil-a yang kehilangan inti Mg, menjadi salah satu komponen fotosintem II), pigmen yang peka terhadap λ 680 nm (P680 = sebagai pusat reaksi fotosistem II) , dan P700 (menjadi pusat reaksi fotosintem I). Molekul klorofil tersusun atas 4 cincin pirol dengan Mg sebagai inti. SIMPULAN Simplisia stevia yang dikeringkan dengan oven dan angin berwarna lebih hijau dibandingkan simplisia yang dikeringkan dengan cahaya matahari. Cara yang paling tepat untuk mengeringkan stevia agar kandungan klorofil tetap tinggi yaitu dikeringkan dengan oven. Proses pengeringan dengan cahaya matahari sebaiknya menggunakan naungan agar kandungan klorofil tetap terjaga. DAFTAR PUSTAKA [1] Arrohmah.2007.Studi Karakteristik Klorofil Daun Sebagai Material Photodetector Organik. Skripsi Fisika MIPA:UNS. Surakarta. [2] Barlian, J.P. 1997. Cara Budidaya Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) dan PenelitianPengembangan Tanaman Obat yang Dilakukan BalaiPenelitian Tanaman Obat Tawangmangu, Solo, JawaTengah. Skripsi. Jurusan Budi Daya Pertanian, Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. hal48. [3] Budiarto, T.2008.Dasar Program Perencanaan dan Perencanaan Arsitektur (DP3A) Planetarium Tawangmangu. Universitas Muhammadiyah press.Surakarta. [4] Hartmann, H. T, D. E. Kester and f.T. Davies. 1990. Plant Propagation and Practice. 5* Ed.Prentice Hall Intemational. New Jersey. 727p. [5] Kinghorn, A. D., dan Soejarto, D. D. 1985. Stevioside. dalam L. O. Nabos dan R. C. Gelardi.Alternative sweeteners. 157 – 171. New York. Marcel Dekker Inc. [6] Rukmana, H.R. 2003. Budi Daya Stevia Bahan Pembuatan Pemanis Alami Kanisius, Yogyakarta.hal 35. [7] Salisbury, F. B.. 1995. Fisiologi Tumbuhan jilid 2. ITB Press.Bandung. [8] Tjasarahardja A (1982): Stevia rebaudiana bertonii M, Sumber Daya Pemanis Baru.Ceramah No 13/1982, BPP, Bogor. [9] Yatim, W. 1990. Kamus Biologi. Yayasan Obor Indonesia. Jakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 283 Seminar Nasional Biologi 2013 Perbandingan Biomassa Daun Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M) dari Beberapa Lahan Binaan PT. Sidomuncul di Kecamatan Tawangmangu Kabupaten Karanganyar Ermita Br Tarigan, Erma Prihastanti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 [email protected] ABSTRAK Stevia merupakan salah satu bahan pemanis tambahan yang digunakan di PT. Sidomuncul. Stevia memiliki tingkat kemanisan 200-300 kali sukrosa tebu, namun beberapa tahun terakhir produksi Stevia mengalami penurunan biomassa dan kualitas Stevia. Biomassa tanaman Stevia dipengaruhi oleh teknik budidaya polikultur atau monokultur, kondisi mikroklimat seperti suhu, kelembaban, pH tanah dan pengairan tanaman Stevia. Penelitian ini bertujuan untuk mengukur biomassa daun tanaman Stevia dari beberapa lahan binaan PT.Sidomuncul di Kecamatan Tawangmangu Kabupaten Karanganyar, dan mengetahui tempat tumbuh Stevia yang baik untuk menghasilkan biomassa daun Stevia yang lebih tinggi. Pengukuran biomassa tanaman Stevia dilakukan dengan cara mengukur berat kering daun Stevia dari Tawangmangu yang telah dikeringkan 0 dengan oven pada temperatur 60 C selama satu hari. Hasil pengukuran biomassa Stevia menunjukkan bahwa biomassa daun Stevia yang dibudidayakan secara polikultur lebih tinggi dibandingkan dengan budidaya monokultur. Biomassa daun stevia yang dibudidayakan dengan teknik polikultur yaitu 21.81% sedangkan biomassa daun Stevia yang dibudidayakan dengan teknik monokultur yaitu 16.36%. Budidaya dengan teknik polikultur memiliki kondisi mikroklimat yang lebih sesuai untuk tempat tumbuh Stevia. Suhu yang sesuai untuk tempat tumbuh Stevia yaitu 270 C dengan kelembaban 56%. Tempat budidaya tanaman stevia yang baik untuk menghasilkan biomassa yang tinggi di daerah Tawangmangu sebaiknya budidaya di daerah yang terbuka, sistem pengairan yang cukup dan menggunakan teknik budidaya polikultur. Kata kunci : Stevia rebaudiana, biomassa, budidaya polikultur, monokultur, Tawangmangu 1. PENDAHULUAN Pemanis merupakan salah satu bahan makanan yang saat ini cukup diperhatikan penggunaannya. Pemanis dibagi menjadi 2 golongan yaitu pemanis alami dan pemanis buatan (sintetis). Pemanis alami biasanya berasal dari tanaman. Tanaman penghasil pemanis yang utama adalah tebu (Saccharum officinarum L). Penggunaan pemanis alami seperti gula tebu jika berlebihan dapat menyebabkan penyakit diabetes karena kandungan kalorinya yang tinggi. Pemanis buatan adalah senyawa hasil sintetis laboratorium yang merupakan bahan tambahan makanan yang dapat menyebabkan rasa manis pada makanan. Penggunaan pemanis sintetik dapat beresiko terhadap kesehatan. Penyakit yang dapat disebabkan oleh pemanis buatan berupa diabetes, kanker, kegemukan, maupun penyakit lainnya [9]. Stevia merupakan salah satu bahan pemanis alami yang non-kalori, sehingga sangat baik untuk kesehatan tubuh manusia maupun untuk diet [7]. Tanaman Stevia di Indonesia dapat tumbuh dan bereproduksi dengan baik di daerah-daerah yang mempunyai ketinggian antara 500 m – 1.000 m dari permukaan laut. Suhu udara antara 14 0C – 270C, curah hujan antara 1.600-1.850 mm/tahun, dan 2-3 bulan kering serta panjang penyinaran lebih dari 12 jam/hari [4]. Salah satu pusat budidaya Stevia di Indonesia yaitu di Kecamatan Tawangmangu. Kecamatan Tawangmangu terletak antara 4° 48‘53‖ – 4°20‘16‖ Bujur Timur (BT) dan 7°39‘17‖- 7°39‘49‖ Lintang Selatan (LS). Kecamatan Tawangmangu terletak di bagian timur kota Karanganyar, Jawa Tengah Daun stevia mengandung sejumlah diterpen steviol glikosida yang 300 kali lebih manis daripada sukrosa. Sembilan jenis steviol glikosida yang ditemukan pada Stevia adalah Stevioside, Rebaudioside A, Rebaudioside B, Rebaudioside C, Rebaudioside D, Rebaudioside E, Rebaudioside Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 284 Seminar Nasional Biologi 2013 F, Steviolbioside A dan Dulcoside A [1]. Glikosida yang terdapat pada Stevia dilaporkan bersifat nontoksik, non-mutagenik dan rendah kalori, tidak seperti pengganti gula tradisional seperti xylitol dan sorbitol [2]. Produksi tanaman Stevia berkisar antara 10 g – 30 g daun basah atau 3 g – 9 g daun kering. Biomassa Stevia yang diperoleh ari 1 kg daun basah biasanya sekitar 0.2 kg - 0.25 kg daun kering (rendemen antara 20% - 25%). Daun kering ini akan menjadi steviosida yang berupa kristal stevioside 1%, dengan tingkat kemanisan 200-300 kali gula tebu. Daun stevia kering yang memenuhi standar mutu ekspor adalah daun stevia yang mempunyai kadar air maksimal 10%, kadar steviosida minimal 10%, kadar total steviosida dan rebaudiosida A minimal 11%, dan kandungan kotoran (impuruties) maksimal 3% [4]. 2. METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian dilakukan di Kecamatan Tawangmangu Kabupaten Karanganyar dan Laboratorium Biologi Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Semarang. Penelitian di lakukan dari tanggal 20 April 2012 sampai 08 Agustus 2012. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : Soil Tester, termohigrometer , gunting, oven, timbangan digital, alat tulis, penggaris, kamera. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi daun Stevia rebaudiana Bertoni M dari daerah Sekipan, Kalisoro dan Nglurah, amplop cokelat, plastik klip, millimeter block dan kertas label. Metode Penelitian 1. Survey lokasi penelitian Survey lokasi penelitian dilakukan untuk menentukan lokasi penelitian dan mengamati kondisi lingkungan tempat budidaya Stevia. 2. Wawancara Wawancara dilakukan terhadap petani Stevia di wilayah Tawangmangu, koordinator kelompok tani dan pengepul Stevia, serta humas PT. Sidomuncul. 3. Observasi lapangan dan Pengamatan Observasi lapangan yaitu dengan mengamati lingkungan tumbuh Stevia yang meliputi guludan, penggunaan mulsa, pengairan, bentuk budidaya dan pengukuran mikroklimat diantaranya suhu (oC), kelembaban (%), pH tanah dan kelembaban tanah tempat tumbuh Stevia. 4. Pengambilan Sampel Sampel yang diambil yaiti daun tanaman Stevia dari daerah Kalisoro, Sekipan, dan Nglurah masing-masing sebanyak 1 gr kemudian dimasukkan ke dalam plastik klip. 5. Pengukuran berat basah daun Stevia Sampel daun Stevia yang sudah diambil dari daerah Kalisoro, Sekipan, dan Nglurah kemudian dibawa ke laboratorium Biologi Universitas Diponegoro dan ditimbang dengan timbangan digital sebanyak 0.55 gr. Penimbangan dilakukan setelah daun Stevia disimpan di dalam lemari es selama 1 minggu setelah pengambilan sampel. 6. Pengeringan Daun Stevia yang telah ditimbang sebanyak 0.55 gr kemudian dimasukkan ke dalam amplop cokelat dan dikeringkan dengan Oven selama 24 jam dengan suhu 60 oC. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 285 Seminar Nasional Biologi 2013 7. Pengukuran berat kering daun Stevia Daun Stevia yang telah dikeringkan kemudian ditimbang dengan timbangan digital untuk menghitung berat kering daun Stevia. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Pengukuran Topografi Daerah Kalisoro, Sekipan, Nglurah Topografi Tabel 3.1 Data mikroklimat daerah Kalisoro, Sekipan, Nglurah Kalisoro Sekipan Nglurah Ketinggian 1200 mdpl 1227 mdpl Temperature 31. 35 C 28. 99 C 28. 64 C Kelembaban 53. 28 % 56. 21 % 64. 86 % pH tanah 6. 67 6. 59 5.95 Kelembaban Tanah 47.00 % 58.89 % 94.67 % Budidaya Monokultur, mulsa Polikultur, tanpa mulsa Polikultur, tanpa mulsa 0 0 1138 mdpl 0 Tabel 3.2 Syarat Kondidi Mikroklimat untuk Tumbuh Stevia Syarat Tumbuh Stevia Ketinggian 500-1000 mdpl Suhu Udara 14-27o C Curah Hujan 1600-1850 mm/th Tanah Latosol/Andosol Ph 4. 5-7. 0 .Hasil pengukuran mikroklimat di daerah Tawangmangu dengan ketinggian 1200 mdpl, 1227 mdpl dan 1138 mdpl sesuai dengan syarat tumbuh Stevia. Daerah Tawangmangu memiliki keadaan lingkungan yang cocok dengan syarat tumbuh tanaman Stevia kecuali suhu sehingga tanaman Stevia dapat tumbuh di daerah tersebut namun, beberapa tahun terakhir terjadi masalah penurunan produksi tanaman Stevia. Penurunan produksi terjadi karena dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya ketinggian tempat, kondisi mikroklimat serta teknik budidaya Stevia. Kondisi yang paling berpengaruh yaitu suhu dan pengairan. Suhu di daerah Tawangmangu pada ketinggian 1200 mdpl, 1227 mdpl dan 1138 mdpl melebihi batas syarat tumbuh Stevia sehingga menyebabkan terjadinya penurunan kualitas tanaman Stevia yang mengakibatkan produksi Stevia menurun. Ketinggian tampat sangat berpengaruh terhadap suhu, kelembapan, intensitas cahaya matahari Pengairan yang dilakukan oleh petani Stevia di Tawangmangu tidak teratur. Pengairan dilakukan dengan menggunakan sistem irigasi. Pengairan yang tinggi mengyebabkan kondisi tanah sangat basah, kelembaban tanah mencapai 94,67 %, berbeda dengan pengairan yang dilakukan lebih teratur kelembaban tanah 47%-59%. Kondisi tanah yang terlalu basah akan mempengaruhi kondisi mikroklimat lingkungan tumbuh Stevia, terutama kelembaban. Kondisi tanah yang terlalu lembab dapat mempengaruhi produktivitas tanaman Stevia, kondisi lembab meningkatkan potensi Tanaman Stevia terserang penyakit sehingga kualitas Stevia menurun begitu pula dengan produktivitasnya. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 286 Seminar Nasional Biologi 2013 3.2 Biomassa Daun Stevia Tabel 4.3 Perbandingan biomassa daun Stevia dari daerah Kalisoro, Sekipan, Nglurah Berat Basah (g) Berat Kering (g) Persentase (%) Kalisoro 0.55 0.09 16.36 Sekipan 0.55 0.12 21.81 Nglurah 0.55 0.10 18.18 Hasil pegukuran biomassa daun Stevia dari daerah Tawangmangu terdapat pada table 3.3. Biomassa tumbuhan merupakan hasil dari proses pertumbuhan tanaman selama periode tertentu pada satuan luas tertentu, dengan demikian biomassa suatu jenis tanaman dipengaruhi oleh pertumbuhan jenis tanaman tersebut [10]. [5] menyebutkan bahwa pengukuran biomassa tanaman dapat dilakukan melalui penimbangan bahan tanaman yang sudah dikeringkan. Pengukuran biomassa daun Stevia seperti yang terdapat pada Tabel 3.3 menunjukkan bahwa dari 0.55 g daun Stevia basah dihasilkan biomassa daun Stevia yang berbeda. Hasil pengukuran biomassa yang paling tinggi adalah biomassa daun Stevia yang berasal dari daerah dengan ketinggian 1227 mdpl yang menggunakan teknik budidaya polikultur dan pengairan yang teratur. Biomassa daun Stevia mencapai 21,81 % dan biomassa yang paling rendah adalah daun Stevia yang berasal dari daerah dengan ketinggian 1220 mdpl, budidaya monokultur dan menggunakan mulsa yaitu 16.36 %. Perbedaan biomassa daun Stevia ini dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya teknik budidaya, perawatan tanaman Stevia serta kondisi lingkungan tumbuh Stevia atau mikroklimat. Teknik budidaya Stevia yang ada di daerah Tawangmangu yaitu budidaya polikultur tanpa menggunakan mulsa dan budidaya monokultur dengan mulsa. Budidaya polikultur adalah system penanaman berbagai jenis tanaman yang dipadukan pada suatu lahan, pola tanam polikultur memiliki kelebihan tertentu, namun harus memperhatikan jenis tanaman tumpangsari [6], sedangkan budidaya monokultur merupakan pembudidayaan tanaman dengan hanya menggunakan satu jenis tanaman atau tanpa dikombinasikan dengan tanaman-tanaman lain. Biomassa daun Stevia yang dibudidayakan secara polikultur menghasilkan biomassa yang berbeda dengan budidaya monokultur. Perbedaan biomassa ini disebabkan karena budidaya polikultur yang ada di daerah dengan ketinggian 1138 mdpl tidak teratur dan tanaman tumpangsarinya lebih banyak. Tanaman tumpangsari yang ada di daerah dengan ketinggian 1138 mdpl diantaranya Jambu, Cabai, Sendokan, dan Pisang sedangkan budidaya polikultur di daerah dengan ketinggian 1227 mdpl lebih teratur. Tanaman tumpangsari di daerah dengan ketinggian 1227 mdpl yaitu jagung dan jarak tanam tanaman tumpangsari tidak terlalu dekat. Sedangkan daerah dengan ketinggian 1220 mdpl menggunakan teknik budidaya yang berbeda yaitu budidaya monokultur dan menggunakan mulsa. Tumpangsari yang terlalu banyak akan menyebabkan pertumbuhan daun melebar tetapi daunnya tipis sehingga berat kering daun akan rendah, berbeda dengan daun stevia yang tidak ternaungi, ukuran daun lebih kecil namun ketebalan daunnya lebih tebal. Jarak tanaman Stevia yang terlalu dekat menyebabkan pertumbuhan tanaman Stevia terhambat. Penyiraman tanaman dilakukan dengan teknik irigasi. Penyiraman dilakukan 2 minggu sekali. Penyiraman yang dilakukan tidak teratur, di daerah Nglurah kondisi tanah sangat lembab karena lama penyiraman tidak diperhatikan. Kondisi lingkungan yang terlalu lembab mengakibatkan tanaman stevia mudah terserang penyakit dan kandungan air pada daun Stevia lebih tingi. Penyakit dan kadar air yang terlalu tinggi pada daun Sevia akan menyebabkan kualitas Stevia menurun. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 287 Seminar Nasional Biologi 2013 SIMPULAN Perbedaan teknik budidaya Stevia dengan budidaya polikultur dan monokultur menyebabkan adanya perbedaan biomassa, dimana biomassa daun Stevia dengan budidaya polikultur lebih tinggi dibandingkan daun stevia dengan budidaya monokultur, hal ini karena budidaya dengan teknik polikultur memiliki kondisi mikroklimat yang lebih sesuai untuk tempat tumbuh Stevia. Tempat budidaya tanaman stevia yang baik untuk menghasilkan biomassa yang tinggi di daerah Tawangmangu yaitu budidaya dengan daerah yang terbuka, sistem pengairan yang cukup dan budidaya polikultur, namun harus memperhatikan tanaman polikultur dan jarak tanam Stevia. DAFTAR PUSTAKA [1] Dacome, AS, da Silva CC, da Costa CEM, Fontana JD, Adelmann J da and Costa SC. 2005. Sweet diterpenic glycosides balance of a new cultivarof Stevia rebaudiana (Bert) Bertoni: isolation and quantitative distribution by chromato- graphic, spectroscopic and electrophoretic methods. Process Biochem. 44: 35873594. [2] Gupta, pratibha, Satyawati Sharma, Sanjay Saxena. 2010. Callusing in Stevia rebaudiana (Natural Sweetener) for Glycoside Production. World Academy of Science, Engineering and Technology. [3] Mohede, J. & van Son, R.T.M., 1999. Stevia rebaudiana (Bertoni) BertoniIn : de Guzman, C.C. and Siemonsma, J.S. (Editors). Plant Resources of South-East Asia No. 13: Spices. Backhuys Publisher, Leiden, The Netherlands, pp. 207211. [4] Rukmana, H.R. 2003. Budi Daya Stevia Bahan Pembuatan Pemanis Alami. Kanisius: Yogyakarta.hal 35. [5] Sitompul, S.M. dan B. Guritno. 1995. Analisis Pertumbuhan Tanaman. Yogyakarta: UGM Press. [6] Soekirman, Dkk, 2007. Sayum Sabah Potret Pertanian Polikultur. Medan : BITRA Indonesia. [7] Uddin, mohammed Salim, MSH Chowdhury, MMMH Khan, MB Uddin, R Ahmed, MdA Baten. 2006. In Vitro Propagation of Stevia rebaudiana Bert in Bangladesh. African Journal of Biotechnology Vol. 5 (13), pp. 1238-1240, 3 July 2006 . ISSN 1684–5315 © 2006 Academic Journals [8] Yadav, Ashok Kumar, S. Singh, D. Dhyani, and P. S. Ahujaet . 2010. A Review on The Improvement of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni). Institute of Himalayan Bioresource Technology (Council of Scientific and Industrial Research), Palampur-176061,Himachal Pradesh, India. IHBT Publication number 2067. Received 23 April 2010, accepted 10 August 2010. [9] Winarno, F.G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. [10] Woesono, H.B., 2002.”Studi Produksi Biomassa dan Kemampuan Tegakan Sengon (Paraserianthes felcataria) di Huran Rakyat Dalam Mengurangi Akumulasi CO2 di Udara”, Pascasarjana Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 288 Seminar Nasional Biologi 2013 Perbedaan Anatomi Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) Sehat Dan Terinfeksi Penyakit Pada Budidaya Monokultur Dan Polikultur Dari Berbagai Lahan Binaan Pt. Sidomuncul Di Tawangmangu Risky Amelia1) dan Erma Prihastanti1) 1)Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Tumbuhan, Jurusan Biologi, Fakultas Sains dan Matematika, UNDIP; email : [email protected] ABSTRAK Pengamatan perbedaan anatomi tanaman stevia sehat dan terinfeksi penyakit penting dilakukan untuk mengetahui jenis penyakit yang menginfeksi, mencegah penyebaran penyakit, dan dapat melakukan penanganan secara preventif pada tanaman stevia yang sehat. Bentuk budidaya yang tidak sesuai menghasilkan tanaman stevia sakit, sehingga menyebabkan penurunan produksi tanaman stevia. Tanaman stevia terinfeksi penyakit mempengaruhi perbedaan struktur morfologi dan anatomi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis penyakit tanaman stevia terinfeksi penyakit dan mengkaji hasil perbandingan anatomi stevia sehat dan sakit berdasarkan pengaruh data mikroklimat, dan sistem drainase di lahan binaan PT. Sidomuncul Kecamatan Tawangmangu. Metode penelitian yang dilakukan dengan pengamatan mikroskopis sampel tanaman stevia sehat dan sakit dengan pembuatan preparat segar. Hasil pengamatan menunjukkan sebagian besar tanaman stevia terinfeksi penyakit memiliki anatomi yang ditunjukkan adanya bintik hitam pada bagian kortek. Penyakit ini merupakan serangan dari genus Rhizoctonia dan Sclerotium. Budidaya polikultur juga mempengaruhi munculnya tanaman yang terinfeksi. Budidaya monokultur dapat mengurangi angka tanaman yang terinfeksi penyakit. Kata kunci : Anatomi Stevia, Sistem Drainase, Penyakit Stevia, Pembibitan. 1. PENDAHULUAN Pertanian merupakan sektor yang penting bagi bangsa Indonesia karena merupakan mata pencaharian sebagian besar masyarakat Indonesia dan salah satu sektor andalan bagi perekonomian Negara Indonesia[3]. Konsumsi bahan pemanis gula di Indonesia pada periode tahun 2005/2006 mencapai 3,8 juta ton, sedangkan produksi gula di Indonesia hanya mencapai 2,2 juta ton/tahun [7]. Kekurangan produk gula diatasi dengan melakukan import.Kebijakan pemerintah dalam melakukan import gula memberikan peluang bagi stevia untuk mengisi kekurangan produksi gula. Tanaman stevia pertama kali di budidayakan di Kecamatan Tawangmangu. S. rebaudiana merupakan bahan pemanis alami dengan tingkat kemanisan 200 - 300 kali dari gula tebu, karena mengandung glycoside diterpen. Teknik budidaya S. rebaudiana yang berbeda seperti budidaya secara monokultur dan polikultur berpengaruh terhadap hasil panen stevia yang berakibat terjadinya penurunan produksi. Pengaruh mikroklimat dan sistem drainase tanah yang kurang mendukung dapat menyebabkan tanaman stevia terserang penyakit. Tanaman stevia sakit memiliki ciri morfologi busuk pada pangkal batang, daun berwarna kuning, dan terdapat bercak pada batang dan daun. Tanaman stevia sehat memiliki ciri morfologi daun berwarna hijau cerah, daun tidak berlubang, dan tidak adanya aktivitas pertumbuhan bakteri dan jamur pada pangkal batang. Menurut [5], syarat tumbuh Stevia rebaudiana Bertoni M. memiliki ketinggian tempat 500-1000 mdpl, suhu udara 14-27ºC, curah hujan 1600-1850 mm/th, tipe tanah andosol, pH tanah 4,5 - 7,0. Permasalahan penyakit yang menginfeksi S. rebaudiana akibat aktivitas pertumbuhan jamur dan bakteri menyebabkan terjadinya perubahan struktur anatomi. Penelitian ini dilakukan karena ketertarikan penulis untuk mengetahui jenis penyakit yang menyerang tanaman stevia dan mengkaji perbedaan struktur anatomi batang dan akar tanaman stevia sehat dan terinfeksi penyakit. Penelitian Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 289 Seminar Nasional Biologi 2013 ini bertujuan untuk mengetahui upaya pengendalian jenis penyakit dan menekan penurunan produksi S. rebaudiana. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Bahan Bahan yang digunakan adalah Stevia rebaudiana Bertoni M. yang dibudidayakan pada beberapa lahan binaan PT. Sidomuncul di daerah Kalisoro dan Nglurah Tawangmangu, berupa tanaman stevia terinfeksi penyakit dan sehat. Alat yang digunakan dalam kerja praktik ini meliputi meteran, digimetic caliper, temperature and humidity dan soil tester, fotomikrograf. Cara Kerja Analisis sampel dilakukan di laboratorium BSF Tumbuhan Biologi FSM Undip. Tahapan dalam penelitian ini dibagi dalam beberapa tahapan sebagai berikut: 1. Wawancara Wawancara kepada beberapa arasumber yang terlibat: a. Bapak Bambang Supartoko selaku humas PT. Sidomuncul yang memberikan informasi tentang permasalahn penurunan produksi dari tanaman stevia akibat penyakit busuk batang dan akar. b. Bapak dan Ibu Sugiyono selaku pengepul tanaman stevia tentang budidaya tanaman stevia di daerah Kalisoro dan Nglurah Tawangmangu. 2. Pengamatan (observasi) di lapangan Pengamatan dengan melihat kenampakan morfologi daun dan batang pada tanaman stevia yang terinfeksi penyakit dan sehat, dan teknik budidaya yang dilakukan oleh petani stevia di daerah Kalisoro dan Nglurah Tawangmangu.. 3. Pengukuran Data Mikroklimat Pengukuran data mikroklimat bertujuan untuk mengetahui perbedaan pengaruh suhu, kelembapan (%), pH tanah, dan kelembapan tanah (%) di daerah Kalisoro dan Nglurah Tawangmangu. 4. Pengambilan Sampel Pengambilan sampel tanaman stevia sehat dan terinfeksi penyakit dari lahan budidaya yang berbeda di daerah Kalisoro dan Nglurah Tawangmangu. 5. Pengamatan Morfologi Pengamatan dilakukan untuk mengetahui perbedaan tanaman stevia sehat dan terinfeksi penyakit, serta mengamati penyakit yang biasa menyerang Stevia rebaudiana Bertoni L. 6. Pembuatan Preparat. Pembuatan preparat batang dan akar tanaman stevia sehat dan terinfeksi penyakit bertujuan untuk mengetahui perbedaan anatominya. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tawangmangu secara keseluruhan berada pada ketinggian 500–1500 mdpl dengan kemiringan 1-40%. Data curah hujan selama tahun 2006 adalah 87 hari dengan rata-rata curah hujan 2.058 mm, dimana curah hujan tertinggi terjadi pada Bulan Januari dan terendah pada Bulan Juni s/d Oktober, dan memiliki suhu rata-rata pada siang hari 17 - 22°C, dengan kelembaban udara 70 - 80 %. Tabel1. Data mikroklimat di Desa Kalisoro dan Nglurah. Lokasi Suhu (ºC) Kelembaba n (%) pH Kalisor o Nglurah 31,35 53,28 28,64 64,86 6,6 7 5,9 5 Kelembaba n Tanah (%) 47 94,67 Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 290 Seminar Nasional Biologi 2013 Kondisi mikroklimat di Desa Kalisoro dan Nglurah, Tawangmangu, selama penelitian (AprilAgustus 2012) menunjukkan suhu udara dan pH di daerah Kalisoro lebih tinggi dibandingkan daerah Nglurah yang diperoleh dari beberapa titik pengamatan. Pengukuran kelembaban dan kelembaban tanah di daerah Nglurah lebih tinggi dibandingkan daerah Kalisoro. Perbedaan dari kondisi data mikroklimat inilah yang akan mempengaruhi hasil produksi tanaman stevia dan teknik budidaya yang kurang tepat akan menyebabkan munculnya berbagai jenis penyakit yang menyerang tanaman stevia. Menurut[5], tanaman stevia dapat beradaptasi dengan baik di daerah-daerah yang mempunyai ketinggian antara 500 m -1.000 m dari permukaan laut (dpl), suhu udara antara 14ºC-27ºC, curah hujan antara 1.600-1.850 mm/tahun, 2-3 bulan kering, dan pH antara 4,5-6,5. Permasalahan terhadap kemrosotan jumlah hasil produksi tanaman stevia yang merupakan campuran bahan pemanis alami memerlukan perhatian lebih. Penurunan hasil panen disebabkan karena banyak tanaman stevia yang terkena penyakit busuk pangkal batang. Perlu adanya kajian lebih mendalam terhadap struktur anatomi S. rebaudiana yang terserang penyakit, sehingga dapat dibandingkan dengan tanaman stevia yang sehat. Sampel S. rebaudiana dari lahan budidaya monokultur dan polikultur terdiri dari tanaman stevia sehat dan sakit. Morfologi tanaman stevia sehat adalah batang tanaman kokoh, warna daun hijau cerah, sistem perakaran teratur dan tidak adanya pertumbuhan jamur, bakteri, dan crown gall (tumor pada batang tanaman stevia). Morfologi tanaman stevia sakit adalah batang tanaman layu, warna daun hijau kekuningan, daun banyak yang berlubang, sistem perakaran tidak teratur dan terdapat aktivitas pertumbuhan jamur, dan bakteri disekitar bagian tanaman yang berdekatan dengan permukaan tanah. Hasil mikroskopis preparat akar dan batang S. rebaudiana pada lahan budidaya monokultur (Kalisoro) dan polikultur (Nglurah) dibawah fotomikrograf adalah seperti berikut: A B Gambar 1. Anatomi batang Stevia rebaudiana sistem budidaya monokultur. Keterangan: a) Tanaman stevia sehat ; b) Tanaman stevia sakit. Batang dari guludan antara tanaman stevia sehat dan terserang penyakit terdapat perbedaan pada bagian empulur batangnya. S. rebaudiana sakit terdapat bintik hitam antar dinding selnya, sedangkan S. rebaudiana sehat terdapat sedikit bintik hitam antar dinding selnya. Bintik hitam (Black Spot) banyak ditemukan pada tanaman stevia yang terserang penyakit. A B Gambar 2. Anatomi batang Stevia rebaudiana sistem budidaya polikultur. Keterangan : a) Tanaman stevia sehat; b) Tanaman stevia sakit. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 291 Seminar Nasional Biologi 2013 Anatomi batang tanaman stevia yang dibudidayakan secara polikultur memiliki perbedaan yang terlihat adanya bintik hitam dengan jumlah banyak antar dinding selnya pada bagian empulur batang S. rebaudiana sakit, dibandingkan batang stevia yang berasal tanaman sehat. A B Gambar 3. Anatomi akar Stevia rebaudiana sistem budidaya monokultur. Keterangan : a) Tanaman stevia sehat; b) Tanaman stevia sakit. Akar merupakan bagian dari tanaman yang berada di dalam tanah, fungsi akar adalah untuk menyerap unsur hara dan mineral yang terkandung di dalam tanah. Anatomi akar S. rebaudiana dari lahan budidaya monokultur terdapat perbedaan akar S. rebaudiana sakit terdapat bintik hitam antar dinding sel pada bagian kortek. Akar S. rebaudiana sehat terdapat bintik hitam, berarti tanaman tersebut sudah terinfeksi oleh penyakit yang dibawa melalui transport jaringan pengangkut berupa xylem dan floem. A B Gambar 4. Anatomi akar Stevia rebaudiana sistem budidaya polikultur. Keterangan : a) Tanaman stevia sehat; b) Tanaman stevia sakit. Anatomi akar S. rebaudiana antara sehat dan sakit pada sistem budidaya polikultur tidak terlalu jelas. Anatomi akar S. rebaudiana sehat dan sakit terdapat bintik hitam pada bagian korteks, jumlah bintik hitam terbanyak terdapat pada anatomi akar tanaman stevia sakit. Akar S. rebaudiana sakit terdapat adanya bercak hitam yang merupakan perkembangan calon akar. Timbulnya penyakit pada tanaman stevia dipengaruhi oleh sistem drainase tanah dari kedua lahan budidaya, sistem pengairan, data mikroklimat, dan teknik budidayanya. Sistem drainase yang buruk dapat memacu pertumbuhan cendawan bakteri, dan jamur. Sistem drainase di lahan budidaya monokultur adalah rendah. Lahan budidaya polikultur memiliki sistem drainase tanah yang tinggi sehingga kelembaban tanahnya terlalu lembab. Jenis tanah di Tawangmangu termasuk tipe latosol atau andosol. Menurut[2], jenis tanah di Tawangmangu adalah andosol. Tanah andosol adalah tanah yang berwarna hitam kelam, sangat jarang (very porous), mengandung bahan organik. Sistem pengairan yang kurang sesuai akan menyebabkan tanaman stevia terserang penyakit. Lahan budidaya dengan sistem monokultur memiliki suhu yang terlalu tinggi karena lokasi budidaya tersebut berada di ketinggian 1400 mdpl dan pada area terbuka. Penggunaan mulsa pada lahan budidaya untuk mengurangi evaporasi air tanah. Morfologi tanaman stevia pada lahan budidaya monokultur cenderung lebih kering, kondisi kelembaban tanah hanya 47%. Intensitas penyiraman dilakukan seminggu sekali, sehingga memiliki drainase yang rendah. Kelembaban tanah pada lahan budidaya polikultur mencapai 94.67%, hasil ini menunjukkan tingginya kandungan air di dalam tanah. Sistem drainase pada lahan polikultur memiliki drainase tinggi. Hal ini disebabkan sistem budidaya secara polikultur, memiliki ketinggian tempat mencapai 1138 mdpl, teknik penyiraman dilakukan dengan sistem irigasi atau dialiri air melalui jarak antar guludan. Intensitas penyiraman lebih sering dilakukan yaitu seminggu 2-3 kali. Lahan budidaya polikultur terletak di lereng pegunungan, sehingga sumber mata air melimpah. Menurut [1], drainase Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 292 Seminar Nasional Biologi 2013 yang baik (well drained) dicirikan dengan tanah yang mempunyai daya menahan air sedang, lembab tapi tidak cukup basah dekat permukaan. S. rebaudiana yang di budidayakan secara monokultur dan dengan teknik pemulsaan memiliki ukuran daun kecil, ukuran selnya kecil, lebar daun kecil, dan dinding sel lebih tebal. Daun S. rebaudiana berukuran kecil bertujuan untuk mengurangi terjadinya evaporasi pada permukaan daun dan mencegah bakteri ataupun jamur menembus kedalam selnya, sehingga tanaman lebih tahan terhadap infeksi penyakit. S. rebaudiana yang dibudidayakan secara polikultur dengan kelembaban yang tinggi memiliki ukuran daun yang lebih besar, ukuran selnya besar, ketebalan dinding sel tipis. Sistem drainase tanah tinggi menyebabkan ukuran sel membesar, tetapi ketebalan dinding selnya tipis sehingga bakteri ataupun jamur dapat dengah mudah masuk dan menyebabkan tanaman mudah terinfeksi penyakit. Penyakit yang biasa menyerang tanaman stevia berasal dari cendawan tular tanah. Bagian yang biasa terserang penyakit ini yaitu organ tanaman yang berhubungan atau berdekatan dengan permukaan tanah. Menurut[4] hasil identifikasi penyakit pada tanaman yang terserang layu umumnya menunjukkan penyakit disebabkan oleh Sclerotium rolfsii atau Rhizoctonia solani. Cendawan Rhizoctonia dan Sclerotium bertahan hidup di dalam tanah atau sisa-sisa tanaman dalam bentuk hifa atau sklerotia sebagai mikroorganisme yang bersifat parasit fakultatif. Gambar 5. Sclerotium rolfsii pada Stevia rebaudiana. Kondisi tanah yang terlalu lembab memacu adanya pertumbuhan patogen yang bersifat parasit. Penyakit busuk pada batang stevia disebabkan oleh Rhizoctonia solani. Serangan hama serangga yang biasa menyerang tanaman stevia adalah ulat dari genus Pluttella yang menyebabkan daun berlubang dan berwarna kuning kecoklatan. Ulat Pluttella sp lebih menyukai daun tanaman stevia yang masih berumur muda, yaitu daun yang berada di bagian pucuk atau paling atas. Cara pengendalian penyakit yang menyerang tanaman stevia dapat diterapkan dengan menggunakan aplikasi mikroorganisme antagonisnya, penggunaan varietas tahan, dan cara mekanis. Cara pengendalian penyakit yang sering dilakukan adalah dengan mencabut tanaman yang sakit. Cara ini dapat dilakukan jika jumlah tanaman yang terserang dalam suatu area lahan budidaya hanya sedikit. Jika jumlah tanaman yang terserang banyak maka cara ini tidak efektif dan tidak efisien. Gambar 6. Daun S. rebaudiana berlubang. Tanaman sakit yang telah dicabut harus dibenamkan ke dalam tanah atau dibakar. Menurut [6], organisme antagonis dari cendawan tular tanah umumnya dari genus Trichoderma, Gliocladium, Streptomyces, dan Bacillus. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 293 Seminar Nasional Biologi 2013 KESIMPULAN Tanaman stevia terinfeksi penyakit yang disebabkan karena perbedaan sistem drainase yang buruk memicu aktivitas pertumbuhan jamur yang berasal dari genus Rhizoctonia dan Sclerotium. Ciri anatominya terdapat bintik hitam (black spot). Upaya pengendalian serangan penyakit pada tanaman stevia, di daerah Tawangmangu sebaiknya menggunakan budidaya secara monokultur yang didukung dengan pemakaian mulsa, sistem pengairan yang cukup, drainase sedang dan eradikasi pada lahan terinfeksi DAFTAR PUSTAKA [1] Balittanah. 2007. Laporan Kegiatan Pelayanan Jasa Umum Unit Komesialisasi Teknologi Tahun Anggaran 2006. Bogor, Unit Komesialisasi Teknologi Balai Penelitian Tanah. [2] BPTO Tawangmangu. 2004. Puslitbang farmasi dan obat Tradisional. Badan Litbangkes. Media Litbang Kesehatan Volume XIV nomor . [3] Ekstensia. 2003. Membangun Sistem Penyuluhan Pertanian Partisipatif. Edisi Khusus volume 18 Tahun X. Jakarta, DAFEP. [4] Fichtner, E.J. 2010. Sclerotium rolfsii Kudzu of the fungal world. http://www.cals.ncsu.edu/course/pp728/Sclerotium/Srolfsii.html. [8 August 2012]. [5] Rukmana, H. R. 2003. Budidaya Stevia. Jakarta, Kanisius. [6] Supriati, L. 2005. Potensi antagonis indigenous lahan gambut dalam mengendalikan penyakit rebah semai (Sclerotium rolfsii) pada tanaman kedelai. Tesis Program Pascasarjana. Malang, Universitas Brawijaya.. [7] USDA. 2005. Tabel 2 Konsumsi, Pangsa, dan Pertumbuhan Konsumsi dari Negara Konsumen Utama (2004-2006). http://www.ipard.com/art_perkebun/feb01-06_wrs.asp. (27 November 2012). Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 294 Seminar Nasional Biologi 2013 Evaluasi Penanganan Pasca Panen Tanaman Stevia (Stevia Rebaudiana Bertoni M.) dari Lahan Budidaya Binaan PT. Sidomuncul di Kecamatan Tawangmangu Fauziatul dan Erma Prihastanti Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRAK Kecamatan Tawangmangu merupakan salah satu lokasi budidaya tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.). stevia merupakan pemanis alami non kalori dapat digunakan sebagai pengganti gula sintetis. Proses pasca panen merupakan salah satu tahapan penting dalam produksi simplisia stevia. Tujuan penelitian ini Untuk mempelajari dan mengetahui perbandingan kualitas hasil panen dan pasca panen yang dipengaruh oleh faktor sistem budidaya dan lingkungannya serta untuk mengevaluasi proses pasca panen pada lahan budidaya petani binaan PT. Sidomuncul Kecamatan Tawangmangu, kabupaten Karanganyar. Penelitian ini dilakukan dengan metode wawancara, pengamatan (observasi) dan praktik lapangan. Hasil pengamatan panen dan pasca panen Tanaman stevia (Stevia rebaudiana Bertoni M.) di Kecamatan Tawangmangu menunjukkan umur rata-rata tanaman stevia dipanen pada umur 2-3 bulan, ketika daunnya paling rimbun dan sebelum masuk stadium berbunga. Pemanenan stevia dilakukan pagi hari pukul 06.00 WIB secara manual dengan menggunakan alat berupa sabit dan golok. Proses pasca panen di Tawangmangu terdiri dari pemipilan, pencucian, perajangan, pengeringan, sortasi, pengemasan, dan penyimpanan. Hasil pengeringan tanaman stevia di lahan budidaya petani menghasilkan kualitas kurang sempurna, dilihat dari kadar air pada tanaman stevia masih tinggi sehingga dilakukan pengeringan kembali oleh pengepul. Hasil proses pengeringan menyebabkan adanya perbedaan warna hijau kehitaman karena terjadinya proses pembusukan dan adanya jamur pada tanaman stevia. Perbedaan warna berdampak pada turunnya harga simplisia kering. Harga simplisia stevia kering yang dijual petani ke pengepul menurun hingga 30%, agar mendapatkan peningkatan mutu stevia dan nilai ekonomi dari simplisia stevia sebaiknya proses pengeringan dilakukan menggunakan oven atau sinar matahari dengan pengeringan secara sempurna hingga mencapai kadar air maksimal 10 % sesuai standar yang ditentukan oleh industri jamu dan makanan. Keyword : Stevia rebaudiana, panen, pasca panen, pengeringan, Tawangmangu 1. PENDAHULUAN Stevia merupkan pemanis alamin non tebu yang memiliki keunggulan dibandingkan dengan tebu. Daun stevia mengandung senyawa glikosida diterpen dengan tingkat kemanisan antara 200300 kali gula tebu, tetapi kalorinya sangat rendah bila dibandingkan dengan pemanis berkalori rendah lainnya. Umur panen tanaman stevia lebih pendek daripada tanaman tebu [2]. Pemanis sintetis kontroversial seperti siklamat, yang masih sering digunakan, ternyata hanya mempunyai tingkat kemanisan antara 100-200 kali kemanisan sukrosa. Tingkat kemanisan gula stevia jauh lebih unggul apabila dibandingkan dengan siklamat atau aspartam yang selama ini masih banyak dipakai sebagai pemanis berbagai macam produk makanan dan minuman. Stevia rebaudiana Bertoni M. merupakan tumbuhan perdu asli dari Paraguay. Tanaman stevia ini sudah dibudidayakan di berbagai negara seperti Jepang, Cina, Amerika, Thailand, Malaysia, dan Indonesia. Produk stevia dibuat melalui ekstrak daun kering atau simplisia kering dari tanaman stevia yang memiliki kualitas yang baik. Stevia dengan kualitas baik dihasilkan dari budidaya yang baik serta memperhatikan syarat tumbuh dari tanaman stevia itu sendiri seperti curah hujan, ketinggian, PH, tipe tanah, kelembapan, dan suhu. Proses panen dan pasca panen juga penting dalam menghasilkan simplisia yang berkualitas baik. Proses panen stevia yang perlu diperhatikan yaitu waktu dan umur panen, sedangkan proses pasca panen yang perlu diperhatikan seperti sortasi, pencucian, pengeringan dan pengemasannya. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 295 Seminar Nasional Biologi 2013 Simplisia stevia yang bermutu baik dan bisa untuk di impor yaitu memiliki kriteria seperti kadar air maksimum 10%, kadar steviosida minimum 10% dan kadar kotoran maksimum 3 % [2]. Simplisia stevia di Indonesia banyak digunakan dalam bidang industri jamu dan makanan. Sejak lima tahun terakhir ini, produksi dan mutu stevia mengalami penurunan yang disebabkan berkurangnya lahan produksi, adanya inefisiensi budidaya serta penanganan pasca panen yang kurang baik yang menyebabkan hasil simplisia stevia kering menjadi buruk dan kurang berkualitas, sehingga menyebakan industri pengguna memilih untuk impor dari luar negeri seperti Cina. Penurunan mutu stevia ini dapat meresahkan para petani dan juga membuat pabrik-pabrik makanan harus mengeluarkan biaya yang cukup besar untuk membeli bahan baku stevia dari luar negeri. Proses impor yang cukup lama serta proses penyimpanannya juga cukup sulit karena harus efisien dilakukan pemeriksaan supaya tidak busuk ketika di tempat penyimpanan. Sebenarnya apabila dipandang dari potensinya, tanaman stevia dapat dipastikan memiliki prospek yang baik untuk dikembangkan di Indonesia tetapi hingga saat ini belum banyak perusahaan atau investor yang tertarik untuk mengembangkan stevia secara maksimal. Evaluasi proses budidaya dan penanganan panen dan pasca panen perlu dilakukan agar dapat membantu petani stevia bisa lebih berkembang sehingga menghasilkan produktivitas dalam jumlah banyak dengan kualitas baik sehingga industriindustri makanan di indonesia tidak perlu melakukan impor dengan biaya besar, hanya dengan memanfaatkan simplisia stevia hasil dalam negeri dapat memberikan nilai ekonomi yang tinggi dan dapat memberikan keuntungan bagi petani maupun pengepulnya. 2. METODOLOGI Praktek kerja praktik ini dilakukan pada tanggal 20 April-31 Juli 2012 di lahan binaan PT. Sidomuncul dan gudang penyimpanan di Kecamatan Tawangmangu, Kabupaten karanganyar. Alat yang digunakan dalam kerja praktik ini meliputi alat tulis, kamera, golok, sabit, tali rapia, jarum karung, gunting, alat timbangan, alat pengepres. Bahan yang digunakan diantaranya tanaman stevia yang sudah berumur 2-3 bulan dan sudah berbunga dari beberapa lahan budidaya. Kerja praktik ini dilakukan dengan metode wawancara, pengamatan (observasi) lapangan, praktik lapangan, dan dokumentasi. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Waktu dan Tata Cara Panen Stevia Hasil pengamatan proses panen meliputi waktu panen, umur panen, dan sistem budidayanya yang ditunjukkan pada tabel 3.1 di bawah ini: Tabel 1 Data Hasil Observasi Proses Panen Perlakuan Waktu Panen Umur Panen Proses Panen Pada budidaya mulsa Proses Panen Pada Budidaya tanpa mulsa Alat Panen Hasil Panen Proses Pencucian Keterangan Pagi Hari 2- 3 bulan Umur 2-3 bulan Umur 2–3 bulan dan sudah berbunga Sabit Disimpan di rumah petani Tidak ada Tanaman stevia dipanen ketika umur 2-3 bulan atau saat daunnya rimbun dan hampir berbunga. Waktu panen stevia dilakukan pada pagi hari sekitar jam 06.00. Menurut Rukmana (2003), Waktu yang tepat untuk melakukan panen pertama tanaman stevia adalah pada saat kandungan steviosida maksimal, yaitu pada saat tanaman berumur 40-60 hari, tinggi tanaman mencapai 40 cm-60 cm, berdaun rimbun, dan menjelang stadium berbunga. Waktu panen Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 296 Seminar Nasional Biologi 2013 yang paling baik adalah pada pagi hari pukul 06.00. Pemanenan stevia oleh petani di tawangmangu yaitu dengan cara memotong bagian batang stevia sampai batas permukaan tanah sehingga tidak batang yang tersisa. Cara panen yang dilakukan petani kurang baik karena apabila batang atau rumpun stevia dipangkas habis akan menyebabkan pertumbuhan tanaman stevia berikutnya menjadi kurang baik dan lambat. Menurut Rukmana (2003), panen yang baik dilakukan dengan cara memotong batang tanaman stevia setinggi 10 cm – 15 cm dari permukaan tanah, setiap rumpun disisakan sebanyak 1-2 tangkai agar tanaman yang baru dipanen dapat tumbuh kembali dengan baik. Penggunaan sabit untuk panen stevia kurang efektif karena pada saat pemotongan terdapat proses penarikan dan gesekan sehingga menyebakan tekstur batang tidak rata dan rusak. Batang yang memiliki tekstur tidak baik dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan berkurangnya kandungan yang ada di dalam tanaman tersebut. Menurut Rukmana (2003), alat untuk panen menggunakan gunting pangkas yang tajam sehingga tekstur batang yang dihasilkan lebih rata dan tidak perlu adanya proses penarikan yang menyebakan batang menjadi rusak. Batang tanaman dan daun-daun hasil pemotongan dikumpulkan di tempat yang teduh dan nyaman. 3.2 Pasca Panen Stevia Hasil pengamatan proses pasca panen yang dilakukan oleh petani dan pegawai pengepul meliputi tahapan pasca panen, cara pengeringan, waktu pengeringan, hasil pengeringan, dan pengemasan simplisia stevia yang ditunjukkan pada tabel 4.2 di bawah ini: Tabel 2 Data Hasil Observasi Proses Pasca Panen Perlakuan Proses Sortasi Alat Perajangan Ukuran Perajangan Proses Pengeringan Tempat Pengeringan Waktu pengeringan pada musim kemarau Waktu pengeringan pada musim penghujan Kadar air simplisia kering Warna simplisia kering Pengemasan Tempat Penyimpanan Keterangan Tidak ada Golok Tidak teratur Menggunakan sinar matahari Diatas alas plastik atau terpal Selam 3 hari Lebih dari 3 hari 10% Hijau kekuningan dan beberapa ada yang hitam Karung goni Di gudang penyimpanan selama 1 – 2 minggu Pengamatan pasca panen dilakukan di dua tempat yaitu daerah Nglurah Kecamatan Tawangmangu dan gudang penyimpanan di Kabupaten Karanganyar. Langkah-langkah proses pasca panen meliputi pemipilan, Pencucian, perajangan, pengeringan, sortasi, dan pengemasan 1. Pemipilan Stevia yang sudah dipanen dibawa ke tempat penyimpanan sementara yaitu tempat istirahat petani. Proses selanjutnya setelah dilakukan pemotongan tanaman stevia yaitu pemipilan. Menurut Rukmana (2003) pemipilan yaitu kegiatan memisahkan daun stevia dari batang dan tangkainya. Petani stevia di Tawangmangu tidak melakukan proses pemipilan sehingga daun dan batang masih bersatu, sebaiknya proses pemipilan tetap dilakukan agar didapatkan daun stevia dengan kualitas yang baik. Menurut Rukmana (2003), pasca panen daun stevia sangat perlu diperhatikan agar diperoleh kualitas daun yang baik. Daun-daun stevia hasil panen, harus secepatnya dipipil dari batang atau tangkai dan segera dikeringkan. Waktu pemipilan yang lambat dikhawatirkan akan dapat mengurangi kadar bahan pemanis di dalam daun. Daun yang masih melekat pada batang atau tangkai menyebabkan proses perombakan bahan pemanis yang ada di dalamnya akan berlangsung. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 297 Seminar Nasional Biologi 2013 Lebih cepatnya dilakukan pemipilan daun setelah panen, maka diharapkan Steviosid dapat dipertahankan. 2. Pencucian dan perajangan Proses pencucian bertujuan untuk membersihkan sisa kotoran tanah dan daun kering yang masih melekat pada tanaman stevia, namun kebanyakan petani stevia di Tawangmangu tidak melakukan proses pencucian terlebih dahulu. Hal ini perlu dilakukan karena dapat berpengaruh pada kualitas hasil simplisia kering stevia. Tanaman stevia selanjutnya dilakukan perajangan. Perajangan merupakan proses pemotongan menjadi ukuran yang lebih kecil. Alat yang digunakan untuk merajang yaitu golok. Petani stevia melakukan perajangan dengan ukuran yang tidak teratur, sebaiknya perajangan tersebut memiliki ukuran yang sama agar pada saat proses pengeringan dapat kering secara merata dan sempurna. Stevia yang sudah dipotong dimasukkan ke dalam karung goni. 3. Pengeringan Pengeringan merupakan salah satu proses yang paling penting dalam penangan pasca panen, agar mendapatkan kualitas simplisia yang baik proses pengeringan harus dilakukan lebih teliti dan khusus. Proses pengeringan dilakukan pada dua tempat yaitu rumah petani dan gudang penyimpan milik pengepul dengan menggunakan sinar matahari secara langsung. Stevia yang sudah dirajang, selanjutnya tahapan penjemuran dengan dihamparkan di atas alas plastik (terpal) atau dilantai penjemuran secara merata. Proses ini merupakan proses penjemuran pertama yang dilakukan oleh petani di halaman rumah petani. Penjemuran dilakukan selama 3 hari pada musim kemarau, sedangkan pada musim hujan penjemuran dilakukan lebih dari 3 hari. Stevia yang sudah kering dimasukkan ke dalam karung goni dan di bawa ke tempat gudang penyimpanan pengepul untuk dilakukan pengeringan kembali dengan dihamparkan di atas lantai selama satu hari, proses ini dilakukan untuk lebih memastikan bahwa stevia tersebut kering atau mencapai kadar air 10 % yang dibutuhkan oleh industri makanan dan jamu. Selama proses pengeringan tidak dilakukan proses pembalikan, hal tersebut perlu dilakukan agar dapat kering secara merata. Menurut Rukmana (2003), pengeringan dapat dilakukan dengan dua cara, yakni dengan menggunakan sinar matahari (penjemuran) atau dengan menggunakan oven. Penjemuran dilakukan selama 8 jam hingga kadar air daun mencapai 10%. Pengeringan dengan menggunakan oven dilakukan pada temperatur stabil sebesar 70o C, selama kurang lebih 4 jam hingga kadar air daun mencapai 10%. Daun stevia kering ditandai dengan perubahan warna daun menjadi hijau kekuning-kuningan. Hasil proses pengeringan terdapat stevia kering dengan warna yang berbeda. Stevia dengan kualitas yang baik berwarna hijau kekuningan sedangkan stevia kering dengan kualitas kurang baik berwarna hitam. Perbedaan warna tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor yaitu sistem budidaya yang memiliki drainase tinggi, budidaya dengan drainase tinggi memilki kandungan air yang tinggi sehingga menyebakan tanaman tersebut cepat layu dan busuk, jika tanaman tersebut dikeringkan akan menghasilkan warna hitam. Tanaman stevia yang terkena air akan menyebakan kebusukan karena adanya fermentasi oleh mikroba. Daun stevia yang mengalami keterlambatan pengeringan akan berwarna hitam karena terjadi proses fermentasi oleh mikroorganisme yang disertai perombakan senyawa steviosida. Tidak adanya proses pembalikan pada saat pengeringan menyebakan proses pengeringan yang tidak merata karena tanaman stevia yang berda di atas lebih terpapar langsung oleh sinar matahari dibandingkan dengan yang dibawah, selain itu air yang terdapat pada tanaman stevia yang berada diatas akan turun ke bawah. Hal ini akan menyebakan tanaman stevia yang berada di bawah lebih cepat busuk karena kondisi yang lembab sehingga warna yang dihasilkan lebih hitam. 4. Sortasi Sortasi, yaitu kegiatan pemilihan atau pemisahan daun stevia kering dari kotoran, ranting, kerikil dan daun tanaman lain. Proses sortasi ini tidak dilakukan oleh petani sehingga pada tanaman stevia yang sudah kering banyak ditemukan kotoran dan ranting, serta menyebabkan perbedaan warna pada hasil pengeringan. Hal ini dapat menurunkan kualitas mutu dari tanaman stevia kering. Menrut rukmana( 2003) kadar maksimal kotoran sebanyak 3 %. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 298 Seminar Nasional Biologi 2013 5. Pengemasan Pengemasan sevara umum menggunakan plastik atau karung yang berkapasitas 20 kg per bal (kemasan). Daun stevia kering yang dikemas dalam kemasan plastik dapat tahan disimpan selama satu tahun. Bahan yang dikeringkan dapat disimpan dalam wadah kedap udara dalam kondisi gelap selama 2 tahun. Pengemasan dilakukan dengan alat khusus yaitu dengan alat pengepres. Simplisia kering stevia yang sudah dikemas akan disimpan dalam gudang penyimpanan dan siap untuk didistribusikan ke industri makanan dan jamu. Hasil panen petani di Dusun Kalisoro, Nglurah, dan Sekipan Kecamatan Tawangmangu dalam satu kali panen mencapai 100-500 kg dan bobot tanaman stevia kering dalam satu kali panen ratarata 120-125 kg dengan luas lahan yang belum bisa diperkirakan dengan pasti. Harga simplisia stevia kering yang dijual petani ke pengepul berkisar Rp 7000 per kg. Penimbangan bobot simplisia kering dilakukan setelah proses pengemasan, dalam 1 kali pengemasan bobot simplisia rata-rata sebesar 50-60 kg. Simplisia stevia kering didistribusi 1 sampai 2 minggu sekali ke industri PT. Sidomuncul dan industri pangan lainnya. Daun stevia kering yang memenuhi standar mutu ekspor adalah daun stevia yang mempunyai kadar air maksimal 10%, kadar steviosida minimal 10%, kadar total steviosida dan rebaudiosida A minimal 11%, dan kandungan kotoran (impuruties) maksimal 3% (Geuns, 2003). DAFTAR PUSTAKA [1] Geuns, J. M. C. 2003. Stevioside. Phytochem. 64 : 913 – 912. [2] Rukmana, H.R. 2003. Budi Daya Stevia Bahan Pembuatan Pemanis Alami Kanisius, Yogyakarta.hal 35. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 299 Seminar Nasional Biologi 2013 Pemanfaatan Plasma Lucutan Pijar Korona Sebagai Pupuk Alternatif Pada Kultur Chlorella vulgaris B. Filemon Jalu N. P. dan Tri Retnaningsih Soeprobowati Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail : [email protected] ABSTRAK Chlorella vulgaris memiliki potensi sebagai pakan alami, pakan ternak, suplemen, penghasil komponen bioaktif bahan farmasi dan kedokteran. Hal tersebut disebabkan Chlorella vulgaris mengandung berbagai nutrien seperti protein, karbohidrat, asam lemak tak jenuh, vitamin, klorofil, enzim, serat yang tinggi. Plasma lucutan pijar korona dapat dijadikan sumber penyedia nitrogen dan phosphorus Chlorella vulgaris melalui teknik peradiasian plasma. Hasil dari kultur tentang pertumbuhan Chlorella vulgaris dengan plasma didapatkan pertumbuhan populasi Chlorella vulgaris lebih tinggi bila dibandingkan media air tanpa perlakuan penambahan pupuk. Perbedaan terlihat pada fase logaritmik. Pertumbuhan dengan plasma menunjukan peningkatan laju pertambahan populasi. Populasi tertinggi adalah 4.466.000sel/L. Hasil pertumbuhan tertinggi dari Chlorella vulgaris dengan pupuk walne 5.486.000 sel/L pada hari ke-14. Kata kunci:bioaktif, lucutan, pijar, korona 1. PENDAHULUAN Plasma merupakan kondisi ketika gas terisi oleh partikel bermuatan dengan energi potensial antar partikelnya lebih kecil dibandingkan dengan energi kinetik partikel-partikel yang terdapat dalam gas tersebut. Salah satu cara pembangkitan plasma dilakukan melalui lucutan listrik. Plasma yang terbentuk dalam lucutan listrik di kenal dengan plasma lucutan pijar korona. Teknologi plasma dipakai sebagai pembangkit ion N+ dari udara bebas. Besarnya komposisi nitrogen dalam udara bebas, hingga mencapai 80 %, menyebabkan peradiasian plasma pada udara bebas berpotensi besar menghasilkan ion N+. Selanjutnya penyusupan ion nitrogen ke dalam suatu bahan akan merubah struktur mikro bahan, sehingga sifat–sifat fisik dan kimia bahan tersebut pun ikut berubah (Muhlisin, 2005). Mikroalga merupakan kelompok tumbuhan berukuran renik yang termasuk dalam kelas alga, diameternya antara 3-30 μm, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh wilayah perairan tawar maupun laut, yang lazim disebut fitoplankton. Di dunia mikrobia, mikroalga termasuk eukariotik, umumnya bersifat fotosintetik dengan pigmen fotosintetik hijau (klorofil), coklat (fikosantin), biru kehijauan (fikobilin), dan merah (fikoeritrin). Morfologi mikroalga berbentuk uniseluler atau multiseluler tetapi belum ada pembagian tugas yang jelas pada sel-sel komponennya. Hal itulah yang membedakan mikroalga dari tumbuhan tingkat tinggi (Nining, 2005). Eryanto (2003), menyatakan bahwa terdapat empat kelompok mikroalga antara lain diatom (Bacillariophyceae), alga hijau (Chlorophyceae), alga emas (Chrysophyceae) dan alga biru (Cyanophyceae). Penyebaran habitat mikroalga biasanya di air tawar (limpoplankton) dan air laut (haloplankton), sedangkan sebaran berdasarkan distribusi vertikal di perairan meliputi plankton yang hidup di zona euphotik (ephiplankton), hidup di zona disphotik (mesoplankton), hidup di zona aphotik (bathyplankton) dan yang hidup di dasar perairan bentik (hypoplankton). Chlorella vulgaris memiliki potensi sebagai pakan alami, pakan ternak, suplemen, penghasil komponen bioaktif bahan farmasi dan kedokteran. Hal tersebut disebabkan Chlorella vulgaris mengandung berbagai nutrien seperti protein, karbohidrat, asam lemak tak jenuh, vitamin, klorofil, enzim, serat yang tinggi. Selain itu, Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 300 Seminar Nasional Biologi 2013 Chlorella vulgaris merupakan mikroalga kosmopolit yang sebagian besar hidup di lingkungan akuatik baik perairan tawar, laut maupun payau, juga ditemukan di tanah dan di tempat lembab. Sel Chlorella vulgaris memiliki tingkat reproduksi yang tinggi, setiap sel Chlorella vulgaris mampu berkembang menjadi 10.000 sel dalam waktu 24 jam (Nining, 2005). 2. LANGKAH PENELITIAN Persiapan Kultur murni Chlorella vulgaris. diperoleh dari BBPBAP Jepara, kemudian diaklimatisasi pada kondisi Laboratorium Ekologi dan Biosistematika. Tujuan dari aklimatisasi adalah untuk mengkondisikan spesies pada lingkungan laboratorium. Sterilisasi alat dan media Sterilisasi alat dengan menggunakan Chlorin 150 ppm kemudian dinetralisir dengan natrium thiosulfat 60ppm lalu alkohol 70%. Sterilisasi dilanjutkan dengan membilas alat dengan aquades steril. Sterilisasi air media dengan cara mendidihkan air media dari air golongan 1. Pengaturan bejana kultur, pencahayaan, dan aerasi Pengaturan bejana diletakkan di rak kultur dengan ukuran panjang 1m, lebar 30cm, dan tinggi 1,5m. Pengaturan posisi pencahayaan dengan intensitas cahaya dan temperatur digunakan lampu TL 40 watt dengan intensitas cahaya 4000 lux. Pengaturan sistem aerasi dengan aerator yang dialirkan dengan selang aerasi masuk kedalam bejana kultur. Persiapan pupuk Pembuatan pupuk plasma dibuat dengan persiapan awal aquades steril 500mL, kemudian dibagi menjadi aquades 100mL dan dituang dalam cawan. Air diradiasikan dengan plasma selama 60 menit. Perlakuan Kepadatan sel awal Chlorella vulgaris dalam stok sebesar 4.980 sel/mL. Kepadatan sel awal ini selanjutnya digunakan untuk mengetahui volume inokulasi Chlorella vulgaris dalam stok ke bejana kultur. Kepadatan sel awal sejumlah 4.980 sel/mL diinokulasikan sebanyak 10.000 sel/mL dengan media kultur 1000 mL. Hasil perhitungan menyatakan jumlah inokulasi yang harus dimasukan dalam media kultur adalah 2,008 mL dibulatkan menjadi 2mL. 2 mL dimasukan ke dalam 7 bejana. Ulangan dalam perlakuan dilakukan sebanyak 3 kali dan 1 bejana kontrol. 3. HASIL PENGAMATAN POPULASI Gambar 1. Populasi pertumbuhan Chlorella vulgaris Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 301 Seminar Nasional Biologi 2013 Berdasarkan data yang di dapat dari hasil kultur pertumbuhan Chlorella vulgaris. Walne memiliki hasil populasi pertumbuhan terbanyak dari kultur. Plasma yang diperlakukan sebagai pupuk alternatif menempati posisi kedua. Plasma dalam perlakuannya memiliki potensi yang berpengaruh terhadap pertumbuhan Chlorella vulgaris dengan hasil populasi tertinggi sekitar 4.466.000 sel/L. Fluktuasi pola pertumbuhan dari perlakuan plasma terhadap pertumbuhan Chlorella vulgaris cenderung terus meningkat dan belum stabil pada stasioner. Walne yang digunakan sebagai pembanding dalam perlakuan kultur, menunjukan hasil optimum pertumbuhan dengan hasil populasi tertinggi sekitar 5.486.000 sel/L. SIMPULAN Plasma lucutan pijar korona dapat dijadikan sumber penyedia nitrogen dan phosphorus Chlorella vulgaris melalui teknik peradiasian plasma. Hasil pengujian di ketahui pupuk plasma memiliki kandungan nitrogen 0,21% dan phosphorus 0,12%. Hasil dari kultur tentang pertumbuhan Chlorella vulgaris dengan plasma didapatkan pertumbuhan populasi Chlorella vulgaris lebih tinggi bila dibandingkan media air tanpa perlakuan penambahan pupuk. Perbedaan terlihat pada fase logaritmik. Pertumbuhan dengan plasma menunjukan peningkatan laju pertambahan populasi. Populasi tertinggi adalah 4.466.000sel/L. Hasil pertumbuhan tertinggi dari Chlorella vulgaris dengan pupuk walne 5.486.000 sel/L pada hari ke-14. DAFTAR PUSTAKA [1]. Akses, A. 2003. Electromagnetic Characteristics of High Voltage DC Korona 2003 I EEE International Symphosium on Electromagnetic Compatibility. Istambul [2]. Anonymous. 1992. Pedoman Teknis Budidaya Pakan Alami Ikan dan Udang. Departemen Pertanian. Pusat Penelitian dan Pengembangan Perikanan. Jakarta [3]. Arifin. 1997. Studi Interaksi antara Kadmium dan Fitoplankton Lingkungan Laut. Thesis. Program Pasca Sarjana Program Studi Kimia FMIPA UGM, Y ogyakarta [4]. Atlas, R.H. 1993. Microbial Ecology: Fundamental and Application. The Benyamin. Inc [5]. Betawati, Nining. Dkk. 2005. PERTUMBUHAN Chlorella vulgaris spp. Dalam Medium Ekstrak Tauge (MET) Dengan Variasi pH Awal. Departemen Biologi. Fakultas MIPA. Universitas Indonesia. Depok [6]. Boyd, C.E. 1990. Water Quality in Pounds for Aquaculture. Alabama Agricultural Experiment Station, Auburn University. Alabama [7]. Champman, B. 1990. Glow Discharge Processes. John Willey & Sons. New Y ork [8]. Dahuri, R., Rais, S.P. Ginting dan M.J. Sitepu. 2004. Pengelolaan Sumberdaya Wilayah Pesisir dan Laut Secara Terpadu. Edisi revisi. PT. Pradnya Paramita, Jakarta [9]. Direktorat Jenderal Perikanan dan Budidaya. 2006. Petunjuk Teknis Budidaya Rumput Laut. Departemen Kelautan dan Perikanan. Jakarta [10]. Foster, R.A., Subramaniam. A., Mahaffey, C. Et al. 2007. Influence of The Amazon River Plume On Distributions of Free Living and Symbiotic Bacteria In The Western Tropical North Atlantic Ocean. Limnology and Oceanography. [11]. Triadyaksa, Pandji, dkk. 2007. Rancang Bangun dan Pengujian Sistem Reaktor Plasma Lucutan Pijar Korona guna Mempercepat Pertumbuhan Tanaman Mangrove. Semarang [12]. Kim, H. H. dkk. 2002. Performance Evaluation of Discharge Plasma for Gaseous Pollutant Removal, Journal of Electrostatic Elsevier Vol. 55. Muhlisin, M. 2005. Peningkatan Kualitas dan Kuantitas Produksi Jagung (Zea mays) Melalui Penyusupan N+ Menggunakan Sistem Pembangkit Plasma Lucutan Pijar Korona. Laporan Program Dikrutin. Universitas Diponegoro. Semarang [13]. Isnansetyo, Alim dan Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton dan Zooplankton. Cetakan Pertama. Kanisius. Yogyakarta [14]. Kordi, K. M. G. H. 1997. Budidaya Air Payau. Dahara Prize, Semarang. [15]. _______________dan A. B. Tancung. 2007. Pengelolaan Kualitas Air dalam Budidaya Perairan. Rineka Cipta, Jakarta [16]. Kristanto, P. 2004. Ekologi Industri. Penerbit Andi, Yogyakarta Rostini, Iis. 2007. Kultur Fitoplankton (Chlorella vulgarisdan Tetraselmis chuii) Pada Skala Laboratorium. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. [17]. Universitas Padjadjaran. Jatinangor Sastrawijaya, A. T. 1991. Pencemaran Lingkungan. Rineka Cipta, Jakarta. [18]. Setyaningsih, Iriani. dkk. 2005. Konsentrasi Hambatan Minimum Ekstrak Chlorella vulgaris Terhadap Bakteri dan Kapang. Buletin Teknologi Hasil Perikanan. Institut Pertanian Bogor. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 302 Seminar Nasional Biologi 2013 Penggunaan Pupuk Cair Untuk Peningkatan Produktivitas Padi di Tingkat Petani Forita Dyah Arianti1, dan Anggi Sahru R.1 1 Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Jawa Tengah Bukit Tegalepek, Sidomulyo, Ungaran. Kotak Pos 101. Ungaran 50501 Email: [email protected] ABSTRAK Komoditas beras masih menjadi komoditas pangan utama bagi hampir 95 % penduduk Indonesia, sehingga pemenuhan produk pangan utama mutlak harus diutamakan. Provinsi Jawa Tengah merupakan salah satu provinsi penyangga utama ketahanan pangan nasional. Lahan sawah merupakan penyumbang utama untuk memproduksi tanaman pangan khususnya padi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian pupuk cair terhadap pertumbuhan dan keragaan produksi padi di tingkat petani. Kegiatan dilaksanakan di Desa Kemiri, kabupaten Karang Anyar. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) dengan 3 perlakuan dan 4 ulangan. Penelitian ini dilakukan dengan pendekatan Pengelolaan Tanaman Terpadu (PTT), yang meliputi penanaman padi menggunakan varietas unggul baru (VUB), dengan tanam bibit umur muda yaitu < 21 hari sesudah semai (HSS), bibit yang ditanam berjumlah 2 bibit per lubang. Model tanam yang digunakan adalah model tanam jajar legowo 2:1 dengan jarak tanam (20 cm x 20), penggunaan pupuk organik, pemupukan berimbang, pengendalian gulma dengan landak/gosrok, pengairan berselang dan penanaman dengan umur semai < 21 hst dan pengendalian OPT . Varietas padi yang ditanam adalah Conde, pemupukan dengan NPK : Phonska 300 kg/ha dan Urea 250 kg/ha, pupuk cair Ribbon Atom 4 l/ha dan Bio KG 5 l/ha. Dari penelitian ini diketahui bahwa hasil rerata produktivitas padi dengan 3 perlakuan masing-masing adalah dengan pemberian pupuk NPK produktivitasnya mencapai 8,426 t/ha; pupuk NPK + Ribbon Atom produktivitasnya 8,825 t/ha dan NPK + Bio KG sebesar 8,525 t/ha. Kata Kunci : Pupuk cair, produktivitas, padi 1. PENDAHULUAN Beras merupakan komoditas startegis dan memiliki peran penting dalam perekonomian dan ketahanan pangan serta menjadi basis utama dalam revitaliasasi pertanian. Kebutuhan akan beras dari tahun ke tahun terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah pendududk. Kebutuhan beas pada periode 2005-2025 diproyeksikan meningkat dengan laju pertumbuhan 5.7 % per tahun. Dengan demiian, kebutuhan akan beras juga mneningkat dari 52,8 % juta ton pada tahun 2005 menjadi 65,9 juta ton pada tahun 2025 (Badan Litbang 2007). Berbagai upaya untuk meningkatkan produksi dan produktivitas padi telah dilakukan antara lain dengan intensifikasi dan perluasan areal panen melalui penambahan indeks pertanian (IP) dan pembuakaan sawah baru. Tetapi usaha ini belum memberikan hasil yang optimal. Keterbatasan varietas unggul baru (VUB) padi yang tersedia dengan produktivitas yang tinggi dan berumur genjag merupakan kendala utama dalam pelaksanaan penambahan indeks pertanaman (IP). Sehingga dengan demikian perlu adanya upaya penambahan pelepasan VUB padi dengan keragaman sisftsifat unggul yang disesuaikan dengan agroekosistem, masalah spesifik dan preferensi konsumen setempat. Selain varietas dan irigsi , keberhsilan peningkatan produksi padi di awal program intensifikasi hingga tercapainya swasembada beras pada tahun 1984 sangat terkait dengan peningkatan penggunaan pupuk buatan (Abdurarachman 2004). Menurut Adiningsih (1986), meskipun produksi padi dapat meningkat dua kali lipat yaitu dari 18 juta pada tahun 1970 menjadi 38 jutan ton pada tahun1984, dengan peningkatan produktivitas sekitar 75%, yaitu dari 2,25 t/ha (1970) menjadi 3,94 ton/ha pada 1984, tetapi pada periode yang sama penggunaan pupuk mengalami peningkatan 6 kali lipat dari 0,675 juta ton menjadi 4, 420 juta ton. Menurut Purwanto (2003), keberadaan sistem Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 303 Seminar Nasional Biologi 2013 pertanian konvensional dengan teknologi intensifikasi mengakibatkan peningkatan pada aspek produksi dan apek ekonomi di sector pertanian Indonesia selama 3 (tiga) decade, tetapi disisi lain ternyata diiringi dengan terjadinya degradasi lingkungan pertanian, ketergantungan petani terhadap tiga komponen revolusai hijau (pupuk kimia, pestisida dan varietas unggul. Intensifikasi padi dengan asupan pupuk kimia dalam jumlah besar dan dalam jangka waktu lama, serta kurangnya memperhatikan penggunaan bahan organik dan dalam sistem produksi padi sawah telah mengakibatkan penuruan kualitas sumberdaya lahan yang selanjutnya menyebabkan terjadinya pelandaian produktivitas secara nasional pada beberapa tahun terakhir ini (Pramono, 2004). Oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang dapat memperbaiki produksi dan kesuburan tanah. Disamping itu sejalan dengan gema pertanian berbasis sumberdaya dan lingkungan, makin mendorong perlunya rekomendasi teknologi pemupukan. Oleh sebab itu, agar pemupukan dapat effisien dan produksi optimal maka dipandang perlu untuk selalu melakukan studi komparatif teknologi pengelolaan pupuk. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian pupuk cair terhadap keragaan pertumbuhan dan komponen hasil padi sawah ditingkat petani. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Kegiatan dilaksanakan di lahan petani di desa Kemiri, Kabupaten Karang Anyar, pada MT 3. Penelitian ini dilakukan dengan pendekatan Pengelolaan Tanaman Terpadu (PTT), yang meliputi penanaman padi menggunakan varietas unggul baru (VUB), dengan tanam bibit umur muda yaitu < 21 hari sesudah semai (HSS), bibit yang ditanam berjumlah 2 bibit per lubang. Model tanam yang digunakan adalah model tanam jajar legowo 2:1 dengan jarak tanam (20 cm x 20), penggunaan pupuk organik, pemupukan berimbang, pengendalian gulma dengan landak/gosrok, pengairan berselang dan penanaman dengan umur semai < 21 hst dan pengendalian OPT . Varietas padi yang ditanam adalah Conde. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) dengan 3 (tiga) perlakukan dan 4 ulangan. Adapun perlakuannya adalah tanpa pupuk cair dan dengan pupuk caiar yaitu : A. Tanpa pupuk cair (NPK : Phonska 300 kg/ha + Urea 250 kg/ha), B. NPK (Phonska 300 kg/ha + Urea 250 kg/ha) + pupuk cair Ribbon Atom 4 l/ha dan C. NPK (Phonska 300 kg/ha + Urea 250 kg/ha) + pupuk cair Bio KG 5 l/ha. Data yang dikumpulkan antara lain adalah tinggi tanaman, jumlah anakan produktif per rumpun; bobot 1.000 butir gabah dan hasil produksi. Data hasil pengamatan dianalisis secara statistic dengan analysis of variance (ANOVA) untuk mengetahui perbedaanya dan apabila terjadi beda nyata, maka dilanjutkan dengan uji Duncan Multiple Range Test (DMRT) pada taraf 5 % (Steel and Torrie , 1993). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Tinggi Tanaman Tinggi tanaman bukanlah indikator utama pertumbuhan tanaman, disisi lain tanaman yang lebih tinggi tidak menjamin produktivitas suatu tanaman lebih tinggi karena tanaman yang tinggi tetapi batang lemah akan rentan terhadap kerebahan. Keragaan tinggi tanaman dan jumlah anakan padi yang di tanam dengan perlakukan perbedaan pemupukan di desa Kemiri disajikan pada Tabel 1 Tabel 1 . Keragaan tinggi tanaman dan jumlah anakan pada padi varietas Conde yang di tanam dengan perlakukan pupuk cair dan tanpa pupuk cair, pada MT III ,desa Kemiri,.Kabupaten Karanganyar. Perlakuan Tinggi Tanaman (Cm) Jumlah Anakan (Batang) NPK (A) 105,67 a 23,33 a NPK+Ribbon Atom (B) 106,18 a 22,75 a NPK + Bio KG (C) 106,85 a 26,67 b Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 304 Seminar Nasional Biologi 2013 Hasil pengamatan terhadap tinggi tanaman pada padi yang ditanam dengan perbedaan pemupukan menunjukkan keragaman, namun secara statistik tidak menunjukkan perbedaan antar perlakukan. Menurut Samsudin (2007), pertambahan tinggi tanaman merupakan bentuk adanya peningkatan pembesaran sel dari hasil peningkatan fotosintat tanaman. Hasil fotosistat tanaman pada tanaman padi fase pertumbuhan vegetative ditranslokasikan ke batang sebagai tempat penimbunan utama, selanjutnya akan digunakan untuk pertumbuhan organ-organ lainnya yakni akar, batang, daun dan pembentukan anakan. Pertumbuhan tanaman dipengaruhi oleh factor internal dan eksternal. Faktor internal meliputi factor intrasel (sifat genetic/hereditas) dan intersel (hormonal dan enzim), sedangkan faktor eksternal seperti air tanah dan mineral, kelembaban udara, suhu udara dan cahaya (Junaidi, 2009). Jumlah Anakan Anakan merupakan perkembangan percabangan dari sumbu daun pada setiap buku tajuk utama yang memanjang selama pewrtumbuhan vegetative (Yoshida, 1981). Laju pembentukan anakan sangat dipengaruhi oleh laju peningkatan fotosintat yang merupakan hasil fotosintesis, disisi lain kemampuan membentuk anakan akan sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan baik fisik maupun ketersediaan unsur hara. Berdasarkan hasil pengamatan, diperoleh bahwa jumlah anakan dari tanaman padi yang diberi pemupukan berbeda menunjukan respon yang berbeda (Tabel 1) , dan hal ini ditunjukkan dari hasil analisis statistik menunjukan perbedaan yang nyata antara tanaman padi yang hanya diberi pupuk NPK (A) dengan tanaman padi yang diberi pupuk NPK + Bio KG (C). Demikian juga pada tanaman padi yang diberi pupuk NPK + pupuk cair Ribbon Atom (B) berbeda nyata jumlah anakannya jika dibanding dengan tanaman padi yang diberi pupuk NPK + pupuk cair Bio KG (C) secara statistik. Sedangkan jumlah anakan pada tanaman padi yang hanya diberi pupuk NPK (A) tidak berbeda nyata secara statistik jika dibandingkan dengan yang diberi pupuk NPK + pupuk cair Atom Ribbon (B). Hasil pertumbuhan tinggi tanaman yang tertinggi didapatkan pada padi yang di beri perlakuan pupuk NPK + pupuk cair Bio KG. Kondisi demikian kemungkinan disebabkan karena pemberian pupuk yang berbeda. Pupuk cair Bio KG berfungsi sebagai bahan fermentasi bahan organik di dalam tanah dan dapat meningkatkan produktifitas dan kesuburan tanaman. Selain itu Bio KG merupakan pupuk organik cair yang terbuat dari cacing Lumbricus Rubellus serta campuran saripati tumbuhan berkhasiat yang di proses melalui fermentasi alami dengan Mikro organisme fermentasi bahan organik yang dapat mempercepat ketersediaan nutrisi tanaman (http://pupukorgkgsolo.blogspot.com, 2013). Selain itu Bio KG karena berupa pupuk cair sehingga lebih mudah dimanfaatkan oleh tanaman karena unsur-unsur di dalamnya sudah terurai dan tidak dalam jumlah yang terlalu banyak dan manfaatnya lebih cepat terasa. Pembentukan anakan sangat dipengaruhi oleh unsure hara, sinar, jarak tanam, dan teknik budidaya (Syamsiar, 2009). Kemampuan tanaman padi membentuk anakan secara genetic berbeda. Namun demikian, faktor lingkungan dan cara budidaya berpengaruh terhadap jumlah anakan. Faktor ketersediaan hara dalam tanah dan pemupukan sangat berpengaruh terhadap jumlah anakan. Yoshida (1981) menyatakan bahwa setiap buku tajuk buluh utama mempunyai primordial anakan, apakah primordial berkembang menjadi anakan, tergantung sejumlah faktor seperti status hara dalam tanaman, pasokan karbohidrat, dan cahaya serta kondisi suhu. Hasil Panen Rata-rata bobot 1.000 butir yang dihasilkan oleh setiap perlakukan tidak menunjukan perbedaan antar perlakuan. Walau demikian pemberian pupuk NPK + pupuk cair Ribbon Atom (perlakuan B) dapat memberikan produksi yang tertinggi yaitu 8,825 ton/ha GKP ( Tabel 2). Hasil demikian diduga karena respon dari pupuk yang yang diberikan. Meskipun hasil analisis statistik dari hasil Gabah Kering Panen (GKP) tidak menunjukkan perbedaan yang nyata. Swasti et al (2008), bahwa bobot 1.000 butir bergantung pada ukuran gabah, bentuk gabah dan waktu panen. Hasil produksi padi ditentukan oleh komponen hasilnya, sedangkan tiap komponen tersebut ditentukan secara genetik varietas tanaman maupun oleh berbagai factor lingkungan (iklim, hara/tanah dan air) (Suhartatik et al, 2009), kerapatan populasinya /jumlah anakan (Harniwati et al, 2012) dan tinggi tanaman (Widodo, 2004) Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 305 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 2. Hasil produksi (GKP) padi varietas Conde dengan perlakuan pupuk cair dan tanpa pupuk cair, desa Kemiri, Kec. Kebakkramat. MT III Perlakuan Bobot 1.000 butir (Gr) NPK (A) 25,82 a Hasil Gabah Kering Panen (GKP) ton/ha 8,426 a NPK+Ribbon Atom (B) 26,05 a 8,825 a NPK + Bio KG (C) 25,75 a 8,525 a SIMPULAN 1. Perlakuan pemberian pupuk NPK yang ditambah pupuk cair Ribbon Atom dan Bio KG pada tanaman padi tidak berbeda nyata dengan perlakuan yang hanya pupuk NPK pada parameter tinggi tanaman dan hasil produksi padi, tetapi pada parameter jumlah anakan terdapat perbedaan antara yang hanya diberi pupuk NPK dengan jumlah anakan yang diberi pupuk NPK + pupuk cair Bio KG. 2. Hasil produksi padi yang tertinggi dicapai pada perlakuan pupuk NPK + pupuk cair Ribbon Atom yaitu 8, 825 ton/ha, dan yang terndah pada tanaman padi yang hanya diber pupuk NPK yaitu 8, 426 ton/ha. Adapun pemberian pupuk NPK + pupuk cair Bio KG hanya mendapatkan hasil 8,525 ton/ha. DAFTAR PUSTAKA [1]. Abdurachman, S. 2004. Pelandaian produksi padi fenomena pemupukan yang panjang. Berita Puslibangtan. Pusat Penelitian dan Pengembangan pertanian Tanaman Pangan. 30 Oktober 2004. [2]. Adiningsih. S. 1986. Peranan limbah pertanian khususnya jerami dalam penerapan pemupukan berimbang. Dalam Prosiding Pertemuan Teknis Penelitian Tanah. No.6. Cipayung 18 – 20 Maret 1986. [3]. Anonim. 2013. Pupuk, Bioinsektisida dan Suplemen organik cair Kleco Group Solo. http://pupukorgkgsolo.blogspot.com, 2013. Diakses Juli 2013 [4]. GomeZ, K.A., and A.A. Gomes. 1985. Statistical procedures for agricultural Recearch. John Willey & Sons, Inc, Canada. [5]. Herniwati, Kartika F., dan Suhardi. 2012. Petumbuhan dan hasil beberapa varietas unggul baru padi sawah pada lahan sawah irigasi di dataran rendah. Dalam Prosiding Seminar Nasional Inovasi Teknologi Pertanian Spesifik Lokasi. Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian, Badan Litbang Pertanian. Bogor, 19 – 20 Nopember 2011. [6]. Junaidi, W.2009. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman :http://wawanjunaidi.blogspot.com/2009/10/fakto-faktor-yang-mempengaruhi.html. diunduh 25 Juni 2013. [7]. Pramono, J. 2004. Kajian penggunaan bahan organik pada padi sawah., J. Agronomis 6 (1): 11-14. [8]. Purwanto, A. 2003. Prosess, adopsi dan difusi teknologi sistem pertanoan organik (studi kasus usahatani padi organik di desa koutogirang, Kecamatan Ngoro dan Pusat Pendidikan Lingkungan Hidup (PPLH) Selolilan, Kecamatan Trawas. Kabupaten Mojkerto. ITB Central Library. http// www.itb.ac.id. . Diakses 15 April 2013. [9]. Steel, R.G. dan J.H. Torrie. 1993. Prinsip dan prosedur statistika. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.748p. [10]. Swasti, E., A.B. Syarief., Irfan Suliansyah dan Nurwinta E.P. 2008. Potensi varietas lokal Sumatra Barat sebagai sumber genetic dalam pemuliaan tanaman padi. Dalam Prosiding Simposium Penelitian Tanaman Pangan V. Buku 2. Pusat :Penelitian dan Pengembangan Tanaman pangan. Bogor 28-29 Agustus 2007. [11]. Syamsiar. 2009. Respon varietas dan pupuk organik terhadap intensitas serangan penyakit pada pertanaman padi (Oryza sativa L) secara organik. http://respository.usu.ac.id/bitstream/123456789/09E02186 pdf. Diakses 25 juni 2013) [12]. Widodo, M. Chozin, dan Mahmudin. 2004. Introduksi beberapa varietas unggul baru padi gogo di Kabupaten Blora. Seminar nasional Hasil Penelitian Pertanian, Perikanan dan Kelautan. P . 96-106. [13]. Yoshida, S. 1981. Fundamental of Rice Crop Science. IRRI. Manila. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 306 Seminar Nasional Biologi 2013 Keanekaragaman Jenis Plankton Pada Tambak Monokultur dan Polikultur di Desa Mororejo, Kabupaten Kendal Hernur Yoga Priyambodo, Riche Hariyati, dan Sri Utami Laboratorium Ekologi dan Biosistematik Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email: [email protected] ABSTRACT Mororejo village is the center of pond culture in Kendal. To increase the production, the farmers in the area develop monoculture and polyculture ponds. Some farmers choose the polyculture ponds because it makes them possible for reducing the additional feeding. They substitute the additional feeding with the natural food, which is in this case is plankton. The research objective is to compare the plankton community and the quality of water in the monoculture and polyculture ponds since it is believed that the differences of the culture system affect the abundance and diversity of plankton. The method used is screening by taking 100 liter water samples from each monoculture and polyculture ponds for three times. The water is compacted to 100 ml. These steps are followed by the identification of samples and data analysis of Shannon-Wiener Index (H '), Evenness Index (e), Dominance index (C) and the Sorensen index (IS). The parameter measurement results show that monoculture ponds have higher species diversity than polyculture ponds. Meanwhile, the distribution of plankton between the two models is relatively the same. Both ponds have low dominance and the similar kinds of plankton. keywords; Mororejo, ponds, plankton, monoculture, polyculture 1. PENDAHULUAN Tambak merupakan tipe habitat yang dipergunakan dalam kegiatan budidaya air payau. Sebagai budidaya perairan, tambak telah menyumbang keuntungan ekonomi yang besar. Keuntungan tersebut menjadi alasan mengapa bisnis dalam sektor tambak kian berkembang. Dua model tambak kemudian dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan petani tambak yaitu model monokultur dan polikultur. Menurut Amri (2008) dan Syahid (2006) tambak monokultur merupakan tambak budidaya satu komoditas. Sementara itu, tambak polikultur merupakan tambak budidaya untuk pemeliharaan banyak produk dalam satu tempat. Di desa Mororejo juga terdapat tipe monokultur dan polikultur. Tambak monokultur berisi bandeng maupun udang vannamei, sedangkan tambak polikultur terdiri dari udang windu, bandeng, dan rumput laut dari jenis Gracillaria verrucosa. Menurut petani setempat tambak monokultur memiliki kepadatan tambak mencapai 3.000 ekor benih bandeng untuk tiap hektar. Sementara itu tambak polikultur kepadatannya mencapai 3.200 ekor benih tiap hektar terdiri dari 1.200 ekor benih udang windu dan 1.000 ekor benih bandeng. Diduga perbedaan kepadatan tersebut akan berdampak terhadap perbedaan kelimpahan dan keanekaragaman plankton. Menurut Odum (1993), perbedaan kepadatan individu pada suatu komunitas akan berpengaruh terhadap struktur komunitas suatu organisme pada suatu wilayah. Pada tambak perbedaan ini tentu akan berpengaruh terhadap kualitas tambak. Melalui komposisi plankton pada kedua model tambak , maka dapat diketahui bagaimana kualitas masing – masing tambak. Tambak polikultur diduga memiliki keadaan faktor fisik dan kimia yang lebih baik dibandingkan tambak monokultur. Hal tersebut diduga berkaitan dengan komunitas plankton pada tambak polikultur. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 307 Seminar Nasional Biologi 2013 2. BAHAN DAN METODE Penelitian ini dilaksanakan pasa bulan Juli – Agustus 2011, di tambak desa Mororejo, Kabupaten Kendal dan Laboratorium Ekologi dan Biosistematik FSM Universitas Diponegoro. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Fornalin 4% dan sampel plankton. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah ember volume 10 liter, plankton net no.25, SedgewickRafter Cell, termometer digital, Do meter, pipet tetes, botol sampel volume 100 cc, mikrokop, secchi disk, pH meter, refrakto-salinometer, dan botol sampel 600 cc. Pengambilan sampel plankton dilakukan pada 3 tambak monokultur dan 3 tambak polikultur di desa Mororejo dengan mengambil air tambak sebanyak 10 kali dan kemudian dikompositkan menjadi 100 ml. Sampel air kemudian diberi formalin 4%. Setelah itu dilakukan pengukuran faktor fisik seperti temperatur, DO, pH, pnetrasi cahaya, salinitas, kandungan nitrogen, dan fosfat. Pengamatan plankton dilakukan dengan menggunakan Sedgewick-Rafter Cell. Sampel plankton yang sudah homogen dimasukkan ke dalam sel SRCC dengan menggunakan pipet tetes kemudian diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran 100 kali. Tiap sampel dilakukan 3 kali pengamtan dengan 20 lapang pandang yang berbeda. Sementara itu identifikasi plankton dilakukan dengan menggunakan buku identifikasi yaitu, Davis (1955), Hutabarat (1986), Sachlan (1982), Shirota (1966), dan Wirosaputro (1991). Analisis data plankton meliputi Indeks Keanekaragaman Shanon-Wiener (H‘), Indeks Evennes (e), Indeks Dominansi (C), dan Indeks Kesamaan Sorensen (IS). 3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Komposisi Plankton Tambak Monokultur dan Polikultur Berdasarkan identifikasi yang telah dilakukan, diketahui bahwa komposisi fitoplankton yang terdapat pada tambak monokultur terdiri dari filum Cyanophyta 4 spesies, Chrysophyta 37 spesies, Chlorophyta 11 spesies, dan Pyrrophyta 1 spesies, sedangkan tambak polikultur terdiri dari filum Cyanophyta 4 spesies, Chrysophyta 44 spesies, Chlorophyta 17 spesies, dan Pyrrophyta 2 spesies. Komposisi zooplankton pada tambak monokultur terdiri dari Protozoa 13 spesies, Arthropoda 18 spesies, dan Rotifera 3 spesies. Sementara itu pada tambak polikultur terdiri dari Protozoa 10 spesies, Arthropoda 13 spesies, dan Rotifera 2 spesies. Komposisi fitoplankton pada kedua tambak sebagian besar adalah dari filum Chrysophyta dan Chlorophyta. Sementara itu komposisi zooplankton sebagian besar dari filum Arthropoda dan protozoa. Desmid dari filum Chlorophyta termasuk fitoplankton yang banyak didapatkan pada tambak monokultur dan polikultur. Sementara itu Gonatozygon sp merupakan salah satu contoh dari jenis desmid yang dapat diketemukan pada kedua tambak. Sebagai perbandingan komposisi plankton pada kedua tambak dapat dilihat pada gambar 1. Kelompok plankton pada masing – masing tambak tentu mengalami interaksi satu sama lain. Plankton berkompetisi, mengalami predasi, simbiosis maupun mengalami parasitisme. Interaksi yang pertama adalah terjadinya kompetisi dalam komunitas plankton antara sesama jenis, lain jenis, dan organisme lainnya seperti udang dan bandeng. Kompetisi pada suatu komunitas dapat menjaga jumlah dari masing – masing kelompok plankton tersebut. Misalkan, pada Oscillatoria sp terjadi persaingan dengan Chlorella sp untuk mendapatkan unsur fosfat. Persaingan tersebut diduga akan berpengaruh terhadap kelimpahan jenis diantara keduanya. Jika, Oscillatoria sp tinggi jumlahnya, maka Chlorella sp akan mengalami penurunan jumlah. Hal tersebut juga dapat terjadi sebaliknya. Jika Chlorella sp mampu memenangkan persaingan dalam memperoleh unsur fosfat, maka Oscillatoria sp akan menurun jumlahnya. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 308 Seminar Nasional Biologi 2013 Gambar 1. Diagram batang komposisi plankton pada tambak monokultur dan polikultur Interaksi tidak hanya terjadi pada fitoplankton saja. Namun, interaksi juga terjadi antara fitoplankton dengan konsumen I dan II, yaitu zooplankton dan bandeng. Interaksi yang terjadi antara fitoplankton dan zooplankton merupakan predasi atau pemangsaan . Sementara itu juga terjadi predasi antara zooplankton, udang dan bandeng. Predasi yang terjadi antara tambak monokultur berbeda dengan tambak polikultur. Hal ini disebabkan perbedaan konsumen pada kedua tambak. Konsumen I pada tambak monokultur adalah bandeng, sedangkan pada tambak polikultur adalah udang dan bandeng. Data kelimpahan plankton (gambar 2) menunjukkan bahwa kelimpahan plankton lebih tinggi pada tambak polikultur. Diduga hal ini terjadi karena plankton pada tambak polikultur mampu memanfaatkan unsusr fosfat dan nitrat dengan lebih baik. Hal ini tercermin dari tinggi kelimpahan plankton dari filum Chlorophyta dan Chrysophyta. Menurut Davis (1955) jumlah fitoplankton pada suatu ekosistem perairan harus lebih banyak dibandingkan jumlah pemangsanya, agar terjadi keseimbangan ekosistem. Namun, pada tambak monokultur salah satu kelompok fitoplankton jumlahnya lebih rendah dibandingkan zooplankton. Plankton dari filum Chlorophyta lebih rendah jumlahnya dibandingkan plankton dari filum Arthropoda maupun Protozoa. Hal ini menunjukkan terjadinya predasi yang tidak seimbang antara fitoplankton dan zooplankton pada tambak monokultur. Menurut Syahid (2006), terjadi perbedaan jumlah zooplankton antara tambak monokultur dan polikultur. Jumlah zooplankton relatif lebih sedikit pada tambak polikultur. Hal ini dapat terjadi karena pemangsaan dari udang windu (Penaeus monodon) dan Bandeng (Chanos chanos) pada tambak polikultur. B. Keanekaragaman, keseragaman, dominansi dan kesamaan plankton pada tambak monokultur dan polikultur Indeks keanekaragaman (H‘), keseragaman (e), dominansi (C) dan kesamaan (IS) hasil analisis data plankton pada tambak monokultur dan polikultur dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2. Nilai indeks keanekaragaman, keseragaman, dominansi, dan kesamaan tambak monokultur dan polikultur Monokultur Polikultur 87 3.68 0.82 0.04 92 3.53 0.78 0.05 Jumlah Spesies Indeks Keanekaragaman Indeks Keseragaman Indeks Dominansi Kesamaan 54 % Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 309 Seminar Nasional Biologi 2013 Tabel 2. menunjukkan bahwa tambak monokultur memiliki nilai indeks keanekaragaman sebesar 3,68 sedangkan tambak polikultur sebesar 3,53. Menurut Brower (1998), tingkat keanekaragaman plankton pada kedua tambak tergolong tinggi. Nilai indeks keanekaragaman tersebut juga menunjukkan bahwa komunitas plankton pada kedua tambak dalam relatif stabil. Tingginya keanekaragaman pada kedua tambak juga menunjukkan keadaan perairan relatif bersih dan dapat mendukung budidaya tambak yang ada. Nilai indeks keseragaman pada kedua tambak juga tergolong tinggi. Tambak monokultur memiliki nilai keseragaman sebesar 0,82 dan tambak polikultur sebesar 0,78. Hal tersebut menunjukkan penyebaran atau distribusi plankton pada kedua tambak tergolong merata. Perbedaan jumlah individu pada masing – masing spesies relatif kecil. Proporsi individu pada masing – masing spesies masih tergolong seimbang. Basmi (2000) dalam Erlina (2007) mengatakan bahwa nilai keseragaman yang mendekati 1 menunjukkan bahwa komunitas yang ada dalam kondisi yang stabil dengan jumlah individu antar spesies relatif sama. Nilai keseragaman yang baik menandakan lingkungan hidup kedua tambak baik untuk pertumbuhan dan perkembangan masing – masing spesies. Nilai indeks selanjutnya adalah indeks dominansi. Nilai indeks dominansi pada kedua tambak tergolong rendah. Besarnya dominansi pada tambak monokultur hanya mencapai 0.04 dan tambak polikultur hanya sebesar 0.05. Indeks dominansi tersebut menunjukkan tidak adanya spesies yang mendominasi komunitas yang ada. Menurut Odum (1993) persaingan yang seimbang diantara spesies dalam suatu komunitas menyebabkan komunitas tersebut memiliki spesies yang perannya relatif berimbang. Berdasarkan nilai indeks yang disajikan pada tabel 4.3.1, maka terlihat bahwa masing – masing indeks bersesuaian nilainya. Indeks keanekaragaman akan berbanding lurus dengan indeks keseragaman dan berbanding terbalik dengan nilai indeks dominansi seperti terlihat pada tabel yang ada. Selisih nilai indeks pada masing - masing tambak tidak terlalu besar. Dengan demikian perbedaan pada tambak monokultur dan polikultur relatif kecil. Hal ini diperkuat dengan nilai indeks kesamaan sorensen (IS). Kesamaan antara kedua tambak mencapai 54%. Nilai tersebut menunjukkan bahwa komunitas plankton yang ada pada kedua tambak tidak berbeda terlalu jauh. Jika dilakukan perhitungan terhadap nilai perbedaan antara kedua tambak, maka nilainya mencapai 46%. Artinya perbedaan jenis pada kedua tambak hanya mencapai 46%. SIMPULAN Tambak monokultur memiliki keanekaragaman plankton yang relatif lebih tinggi dari tambak polikultur. Sementara itu, distribusi plankton antara kedua model tambak relatif merata, serta keduanya memiliki dominansi yang rendah. Selain itu kedua tambak memiliki jenis – jenis plankton yang hampir sama. DAFTAR PUSTAKA [1]. Amri, K dan Iskandar K. 2008. Budidaya Udang Vannamei secara intensif, semi intensif dan tradisional. PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta [2]. Brower, James E. 1998. Field and Laboratory Methods for General Ecology. Mc Graw Hill, New York [3]. Davis, C.C. 1955. The Marine and Freshwater Plankton. Michigan State University Press. USA [4]. Erlina, A; Agus Hartoko, Suminto. 2007. Kualitas Perairan di Sekitar BBPBAP Jepara Ditinjau dari Aspek Produktivitas Primer Sebagai Landasan Operasional Pengembangan Budidaya Udang dan Ikan. Jurnal Pasir Laut, Vol.2, No.2, Januari 2007: 1 – 17. FPIK UNDIP, Semarang [5]. Hutabarat, S dan Stewart M. E. 1986. Kunci Identifikasi Zooplankton. UI Press, Jakarta [6]. Odum, E.P. 1993. Dasar – Dasar Ekologi. Terjemahan. Gadjah Mada Press, Yogayakarta [7]. Sachlan, M. 1982. Planktonologi. Fakultas Peternakan dan Perikanan UNDIP, Semarang [8]. Shirota, A. 1966. The Plankton of South Vietnam: Freshwater and Marine Plankton. Over Tech Coop Agen, Japan [9]. Syahid, M., Ali Subhan, dan Rochim Armando. 2006. Budidaya Udang Organik Secara Polikultur. Penebar Swadaya, Jakarta [10]. Wirosaputro, S. 1991. Planktonologi Air Tawar (Phytoplankton). Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian UGM. Yogyakarta Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 310 Seminar Nasional Biologi 2013 Kombinasi Cahaya Monokromatik Untuk Meningkatkan Respons Fisologis Ovari dan Oviduk Puyuh Kasiyati, Hirawati Muliani Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 E-mail: [email protected] ABSTRACT Artificial light including the color and duration exposure of the light is critical in the maintenance management of poultry. This study aimed to determine the physiological responses of the quail ovary and oviduct after administration of a combination of monochromatic light as an additional artificial light at night. Fiftysix female quails were divided into four experimental groups, the quail were given yellow incandescent light bulbs (P0), quail were given a combination of red-green monochromatic light (P1), quail were given a combination of red and blue monochromatic light (P2 ), and quail were given a combination of monochromatic light green-blue (P3). Monochromatic light sources such as LED light 5 W, and control of light sources used incandescent bulbs yellow 5 W. The results showed an increase in body weight and reproductive profiles quail, such as the ovarian weight, ovarian follicle diameter, length of the oviduct, and liver weights (P<0,05). However, monochromatic light did not stimulate an increase in feed intake, the number of ovarian follicles, and the oviduct weights (P>0,05). Giving a combination of green and blue monochromatic light as an additional light at night could be increased the physiological ovarian response, while the combination of red and green light could be increased the length of the oviduct without changing the oviduct weight. Key words: monochromatic light, reproductive profile, ovarian follicles, quail ABSTRAK Cahaya artifisial termasuk di dalamnya warna cahaya dan durasi pencahayaan sangat penting dalam manajemen pemeliharaan unggas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui respons fisiologis ovari dan oviduk puyuh setelah pemberian kombinasi cahaya monokromatik sebagai cahaya artifisial tambahan pada malam hari. Sebanyak lima puluh enam ekor puyuh betina dibagi ke dalam empat kelompok percobaan, yaitu kontrol (P0), puyuh yang diberi kombinasi cahaya monokromatik merah-hijau (P1), puyuh yang diberi kombinasi cahaya monokromatik merah-biru (P2), dan puyuh yang diberi kombinasi cahaya monokromatik hijau-biru (P3). Sumber cahaya monokromatik berupa lampu LED 5 W, dan sumber cahaya lampu kontrol dipergunakan lampu pijar warna kuning 5 W. Hasil penelitian menunjukkan terjadi peningkatan bobot tubuh dan profil reproduksi puyuh, yaitu bobot ovari, diameter folikel ovari, panjang oviduk, dan bobot hati. Namun, cahaya monokromatik tidak memacu peningkatan konsumsi pakan, jumlah folikel ovari, dan bobot oviduk. Pemberian kombinasi cahaya monokromatik hijau dan biru sebagai cahaya tambahan pada malam hari dapat meningkatkan respons fisiologis ovari, yaitu peningkatan bobot ovari dan diameter folikel ovari, sedangkan kombinasi cahaya merah dan hijau dapat meningkatkan ukuran panjang oviduk tanpa merubah bobot oviduk. Kata kunci: cahaya monokromatik, profil reproduksi, folikel ovari, puyuh 1. PENDAHULUAN Ovari aves berbeda dari ovari mamalia dalam berbagai hal. Fungsi ovari pada unggas mengandalkan informasi neuroendokrin yang dilepaskan oleh aksis ovari, hipotalamus, dan hipofisis. Deposisi yolk memerlukan partisipasi hati yang mengontrol fungsi ovari. Interaksi antara jaringan hati dan ovari dibutuhkan untuk koordinasi penetrasi yolk dan persiapan pembesaran folikel hingga terjadi ovulasi. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 311 Seminar Nasional Biologi 2013 Beberapa jenis aves yang didomestikasi untuk produksi telur, ovulasi harian terjadi selama beberapa hari. Folikel-folikel yang belum matang (immature) berukuran kecil dan tidak mengalami atresia akan terisi yolk dengan diameter yang semakin meningkat dari hari ke hari. Folikel yang terisi yolk menempel pada tangkai ovari dan tersusun berdasarkan ukuran sehingga membentuk hirarki folikel. Folikel dengan ukuran terbesar akan diovulasikan disetiap siklus ovulasi aves [2],[3],[10]. Pemberian cahaya akan memacu meningkatkan sintesis dan sekresi GnRH (Gonadotrophin realising hormone) yang secara langsung berpengaruh pada peningkatan konsentrasi gonadotropin dalam plasma. Lebih lanjut, gonadotropin dalam plasma menstimulasi pertumbuhan dan perkembangan ovari, serta oviduk termasuk di dalamnya pembentukan hirarki folikel ovari dan perubahan-perubahan dalam oviduk [3][9]. Berbagai sumber cahaya telah dipergunakan untuk meningkatkan performa reproduksi unggas, namun kajian tentang respons fisiologis ovari dan oviduk akibat stimulasi cahaya belum banyak terungkap. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui respons fisiologis ovari dan oviduk puyuh setelah pemberian kombinasi cahaya monokromatik sebagai cahaya artifisial tambahan pada malam hari. 2. BAHAN DAN CARA KERJA Penelitian dilaksanakan di kandang percobaan Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro, Semarang. Puyuh yang dipakai pada penelitian ini adalah DOQ (day old quail) Coturnix coturnix japonica, berjenis kelamin betina. Puyuh percobaan diaklimasi selama 2 minggu dalam kandang kolektif dan 1 minggu dalam kandang sangkar (batere) untuk menyesuaikan faktor fisik lingkungan dan manajemen pemeliharaan. Pada umur empat minggu, puyuh diberi pencahayaan tambahan dengan kombinasi warna cahaya monokromatik selama 12 jam. Pemberian cahaya monokromatik dan kombinasinya berlangsung selama 8 minggu. a) Hewan Coba Sebanyak lima puluh enam ekor puyuh betina dibagi ke dalam empat kelompok percobaan dan masing-masing kelompok terdiri atas dua unit percobaan. Setiap unit percobaan diisi oleh tujuh ekor puyuh. Adapun pengelompokkan perlakuan sebagai berikut. P0 : puyuh yang diberi pencahayaan lampu pijar 5 W warna kuning, P1 : puyuh yang diberi pencahayaan dengan lampu LED 5 W kombinasi warna cahaya merah dan hijau, P2 : puyuh yang diberi pencahayaan dengan lampu LED 5 W kombinasi warna cahaya merah dan biru, P3 : puyuh yang diberi pencahayaan dengan lampu LED 5 W kombinasi warna cahaya hijau dan biru. b) Sistem Pencahayaan Sumber cahaya monokromatik yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah lampu LED (light emitting diodes) warna merah, hijau, dan biru dengan daya 5 W. Sumber cahaya untuk puyuh kontrol berupa lampu pijar 5 W warna kuning. Sumber cahaya disusun secara seri dan digantung di bagian atas pada sisi sebelah dalam setiap kandang sangkar. Rangkaian lampu dilengkapi dengan adaptor untuk mengatur voltase, pengatur waktu (timer) untuk mengatur nyala lampu, serta stabilisator yang digunakan untuk menstabilkan arus yang masuk dengan arus yang keluar. Intensitas cahaya diukur menggunkan light meter (lux meter), yang memiliki kemampuan sampai pengukuran 100 lux. Penambahan cahaya dilakukan setelah matahari tenggelam, yaitu pada pukul 18.00 WIB selama 12 jam (18.00-06.00 WIB). c) Sistem Perkandangan Kandang yang dipakai dalam penelitian ada dua macam, yakni kandang kolektif yang digunakan pada saat aklimasi, memiliki ukuran 80 x 80 x 40 cm dengan kapasitas 100 ekor puyuh dengan jumlah satu unit kandang, dan kandang sangkar dengan jumlah empat unit kandang, berukuran 30 x 40 x 60 cm. Kandang sangkar dibuat dengan kombinasi kawat ram/kasa dan kayu yang dilengkapi dengan tempat pakan, minum, penampung feses, serta alas yang dibuat miring Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 312 Seminar Nasional Biologi 2013 sehingga telur yang dikeluarkan oleh puyuh akan menggelinding keluar dan terkumpul di satu tempat. Setiap satu unit kandang sangkar terdiri atas empat buah kotak kandang, dan masing-masing kotak diberi sekat partisi sehingga setiap satu kotak hanya disinari oleh kombinasi warna cahaya tertentu. d) Pelaksanaan Penelitian Puyuh percobaan yang berumur 2 minggu ditimbang untuk menyeragamkan bobot badan. Puyuh dengan bobot 40,0-60,0 g dipilih sebagai hewan coba, selanjutnya ditempatkan dalam kandang sangkar. Sanitasi kandang dan perlengkapannya dilakukan sebelum puyuh ditempatkan dalam kandang kolektif maupun kandang sangkar. Tempat pakan, tempat minum, dan kandang dibersihkan secara rutin setiap pagi hari dan sanitasi kandang dilakukan setiap satu minggu sekali, dengan menyemprotkan desinfektan. Selama penelitian puyuh diberi makan dan minum secara ad libitum pada pagi, siang, dan sore hari. Feses dibersihkan setiap dua hari sekali pada pagi hari. Pakan yang diberikan pada puyuh percobaan adalah pakan komersial standar yang disesuaikan dengan umur pemeliharaan, yaitu pakan pada fase pertumbuhan (pakan starter dan pakan pada fase bertelur (pakan layer). Selama penelitian puyuh juga diberi vitamin antistres, mulai pada saat pergantian jenis pakan dari pakan starter hingga awal bertelur, dan setelah puyuh pindah kandang selama tiga hari berturut-turut. Vaksinasi menggunakan vaksin ND1 (tetes mata) dan ND2 (melalui air minum) juga dilakukan pada puyuh percobaan. e) Pengukuran Parameter Parameter yang diukur dan diamati adalah bobot ovari, bobot oviduk, jumlah hirarki folikel ovari, diameter folikel ovari, panjang oviduk, bobot tubuh, dan konsumsi pakan. Parameter pendukung berupa protein dan trigliserida serum. Profil oviduk dan ovari, kimiawi darah, yaitu protein dan trigliserida serum diperoleh dari puyuh umur 10 minggu yang telah dikorbankan dengan metode Kosher. Prosedur pengambilan data adalah sebagai berikut, Panjang saluran telur (oviduk) diukur setelah puyuh dibedah dan saluran reproduksi dikeluarkan dari dalam tubuh. Pengukuran panjang saluran reproduksi mulai dari infundibulum, magnum, isthmus, uterus, vagina, dan kloaka menggunakan pita mikrometer. Pengukuran bobot oviduk dilakukan dengan menimbang oviduk (dari invundibulum hingga kloaka) yang telah diisolasi tersebut menggunakan timbangan dengan kepekaan 0,01 g. Jumlah folikel ovari diperoleh dengan menghitung folikel ovari yang telah membentuk hirarki folikel (F1-F5). Diameter folikel ovari diperoleh dari pengukuran menggunakan mikrometer (jangka sorong) folikel ovari yang membentuk hirarki. Bobot hati, diperoleh dengan menimbang hati yang sudah diisolasi setelah pembedahan menggunakan timbangan dengan kepekaan 0,01g Konsumsi pakan diukur dengan menghitung selisih antara pakan yang diberikan dengan jumlah yang tersisa selama satu minggu pemberian pakan sehingga dapat diperoleh konsumi pakan harian dalam satuan g/ekor/hari. Timbangan yang dipergunakan memiliki kepekaan 0,1 g. Bobot tubuh diukur dengan menimbang puyuh setiap satu minggu sekali sampai pada akhir penelitian. Penimbangan bobot badan dilakukan pada pagi hari sebelum pemberian pakan. Timbangan yang dipergunakan memiliki kapasitas beban maksimum 1000 g. Protein dan trigliserida serum diukur dengan prosedur yang sama, yaitu menggunakan metode spektrofotometri, dengan panjang gelombang 546 nm. Darah terlebih dahulu ditampung dalam tabung reaksi, kemudian dibiarkan selama 24 jam sehingga diperoleh serum, serum kemudian dikoleksi dan disentrifugasi untuk memperoleh bagian serum yang jernih. Serum yang jernih dipergunakan untuk pengukuran protein dan trigliserida. f) Rancangan Percobaan dan Analisis Data Rancangan percobaan yang dipergunakan adalah rancangan eksperimental dengan rancangan lingkungan Rancangan Acak Lengkap dan uji lanjut uji jarak berganda Duncan pada taraf signifikansi 95%. Semua analisis data dikerjakan dengan prosedur GLM (general linear model) pada program SAS [13]. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 313 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian disajikan pada Tabel 1. dan Tabel 2. Pemberian kombinasi cahaya monokromatik mampu meningkatkan profil reproduksi puyuh, yaitu bobot ovari, diameter folikel ovari, panjang oviduk, dan bobot hati. Kombinasi cahaya monokromatik yang diterima oleh fotoreseptor hipotalamus puyuh juga meningkatkan bobot tubuh dan protein serum. Namun, cahaya monokromatik tidak memacu peningkatan konsumsi pakan. Konsumsi pakan masih dalam kisaran normal, yaitu 1820 g/ekor/hari. Cahaya yang diterima oleh fotoreseptor hipotalamus merupakan sinyal biologis bagi sistem saraf dan sistem endokrin dalam mengontrol fungsi ovari (reproduksi), tingkah laku, dan karakteristik seks sekunder aves. Terdapat indikasi kombinasi cahaya monokromatik warna hijau dan biru yang diterima oleh puyuh menimbulkan beberapa respons fisiologis terkait dengan fungsi reproduksi, yaitu terjadinya peningkatan bobot ovari dan ukuran diameter folikel ovari. Bertambah besarnya bobot dan ukuran diameter ovari diikuti dengan peningkatan protein dan penurunan trigliserida dalam serum darah (Tabel 2.) Tabel 1. Ringkasan hasil bobot ovari, diameter folikel ovari, hirarki folikel, bobot oviduk, panjang oviduk, dan bobot hati pada puyuh setelah diberikan kombinasi cahaya monokromatik Parameter Bobot ovari (g) Jumlah folikel ovari (hirarki folikel) Diameter folikel ovari (cm) Bobot oviduk (g) Panjang oviduk (cm) Bobot hati (g) Perlakuan P1 ± Sd P2 ± Sd P0 ± Sd b ab ab P3 ± Sd 4,62 ± 0,95 5,86 ± 1,30 5,88 ± 0,49 6,46a ± 0,93 4,60a ± 0,55 5,0a ± 0,01 4,80a ± 0,45 4,61a ± 0,54 11,32b ± 1,91 7,66a ± 1,76 29,70b ± 6,24 4,26b ± 0,23 14,36ab ± 3,45 7,48a ± 0,92 35,98a ± 3,28 5,76a ±1,73 11,58ab ± 1,56 7,34a ± 1,74 29,52b ± 1,81 4,76ab ± 0,44 15,37a ± 2,41 6,81a ± 1,78 31,62ab ± 2,92 4,68ab ± 0,46 Keterangan: huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata (P>0,05). P0: puyuh kontrol; P1: puyuh yang diberi kombinasi cahaya merah-hijau 5 W; P2: puyuh yang diberi kombinasi cahaya merah-biru 5 W; P3: puyuh yang diberi kombinasi cahaya warna hijau-biru 5 W. Sd: standar deviasi Tabel 2. Ringkasan hasil bobot tubuh, konsumsi pakan, protein serum, dan trigliserida serum pada puyuh setelah diberikan kombinasi cahaya monokromatik Parameter Bobot tubuh (g/ekor) Konsumsi pakan (g/ekor/hari) Protein serum (g/dl) Trigliserida serum (g/dl) P0 ± Sd 158,0b ± 4,47 20,32a ± 2,48 12,05c ± 0,16 113,28a ± 1,52 Perlakuan P1 ± Sd P2 ± Sd 156,0b ± 5,47 178a ± 8,36 19,37a ± 1,77 18,96a ± 0,63 b 12,54 ± 0,16 12,83a ± 0,08 b 107,34 ± 1,49 99,03c ± 2,01 P3± Sd 164,0b ± 5,48 18,87a ± 0,95 12,98a ± 0,17 106,04b ± 0,37 Keterangan: huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata (P>0,05). P0: puyuh kontrol; P1: puyuh yang diberi kombinasi cahaya merah-hijau 5 W; P2: puyuh yang diberi kombinasi cahaya merah-biru 5 W; P3: puyuh yang diberi kombinasi cahaya warna hijau-biru 5 W. Sd: standar deviasi Mekanisme kombinasi cahaya yang mengandung unsur cahaya hijau dan biru dapat diperjelas, yaitu fotoreseptor ekstraretina pada aves tersebar di bagian basal otak, septum lateral, hipotalamus (deep brain), intrakranial organ pineal, dan cairan serebrospinal yang terhubung dengan neuron (CSF-contacting neuron). Fotoreseptor merupakan sel saraf yang mengalami spesialisasi untuk menerima sinyal cahaya dan mentransduksikan sinyal cahaya tersebut menjadi sinyal elektrokimiawi. Jaringan otak permeabel terhadap sinyal cahaya dan cahaya yang diabsorpsi oleh jaringan otak akan difilter kembali oleh jaringan neural, namun sebagian besar cahaya dengan panjang gelombang Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 314 Seminar Nasional Biologi 2013 pendek seperti cahaya hijau dan biru akan tetap dapat melakukan penetrasi ke bagian dasar otak [4]. Fotoreseptor hipotalamus sangat sensitif pada sinyal cahaya biru dan hijau. Cahaya biru dan hijau memberikan efek menenangkan bagi unggas, sehingga pertumbuhan meningkat dan agresivitas dapat ditekan. Sebaliknya pemberian cahaya merah bagi unggas menstimulasi perilaku seksual dengan mempercepat dewasa kelamin dan meningkatkan agresivitas unggas [8]. Serangkaian perubahan yang terjadi pada ovari diawali oleh kombinasi cahaya monokromatik hijau dan biru yang diterima oleh fotoreseptor hipotalamus akan menstimulasi hipotalamus untuk mensekresikan GnRH. Hipotalamus memegang peran penting dalam regulasi fungsi ovari. Organ target GnRH adalah hipofisis, kehadiran GnRH pada hipofisis anterior merangsang sintesis dan sekresi FSH (follicle stimulating hormone). Terjadinya peningkatan aliran FSH yang dideteksi oleh reseptor ovari akan memacu perkembangan, pematangan, dan vaskularisasi folikel ovari serta atresia folikel-folikel kecil. Seiring dengan perkembangan folikel ovari, estrogen mulai disintesis oleh folikel yang mulai membesar. Peningkatan sekresi estrogen memacu sintesis yolk di dalam hati, sehingga terjadinya pertambahan bobot ovari dan jumlah folikel disertai dengan peningkatan bobot hati. Hati merupakan tempat terjadinya vitelogenesis. Bahan dasar untuk sintesis yolk adalah lemak dan protein. Salah satu bentuk lemak yang sangat penting dalam sintesis yolk adalah trigliserida. Hasil penelitian menunjukkan trigliserida dalam serum mengalami penurunan pada puyuh yang menerima cahaya monokromatik. Terdapat dugaan penurunan trigliserida dalam serum karena bahan tersebut lebih banyak dialirkan ke hati sebagai salah satu substrat pembentuk yolk (vitelogenesis). Sebaliknya kadar protein dalam serum darah mengalami peningkatan, diasumsikan protein selain sebagai bagian dari lipoprotein pembentuk yolk, juga harus tersedia di dalam magnum sebagai bahan dasar pembentuk albumen telur. Kebutuhan protein yang tinggi pada masa produksi terekspresi pada tingginya kadar protein dalam serum darah. Produksi telur membutuhkan sejumlah besar lipid yolk dan terjadi beberapa hari sebelum ovulasi. Lipid dan protein yolk disintesis di dalam hati di bawah kontrol estrogen. Hasil sintesis bahan pembentuk yolk kemudian ditransport melewati aliran darah menuju folikel ovari. Lipid yang terdapat dalam yolk terdiri atas 2 tipe, yaitu lipoprotein dan vitelogenin. Hati merupakan organ vital dalam proses pembentukan yolk yang berperan dalam membungkus dan mensekresikan trigliserida serta fosfolipid ke dalam yolk target pada ovari sebagai VLDL (VLDLy). VLDLy (very low density lipoprotein yolk) memiliki struktur dan biokimiawi yang unik. Sebagian lipoprotein berukuran normal sebagai VLDL dan apoprotein VLDL II di bagian permukaannya, sebagian kecil VLDLy akan melintasi lamina basal granulosa folikel ovari dan berikatan dengan reseptor apolipoprotein B pada oolema yang kemudian melakukan endositosis masuk ke dalam yolk ovari target. Vitelogenin merupakan protein yang disintesis oleh hati aves betina dan merupakan kompleks fosfolipid dengan kolesterol. Kompleks fosfolipid-kolesterol yang didistribusikan ke ovari akan dipergunakan untuk perkembangan oosit dan dibongkar menjadi fosvitin dan lipovitelin [7]. Sintesis lipoprotein yolk terjadi secara intensif di dalam hati dan kemudian dimobilisasi dari hepatosit (sel hati) menuju ovari. Pada saat proses pembentukan yolk berlangsung, hati akan mengalami pertambahan bobot karena kandungan lipid meningkat serta terjadi perubahan warna menjadi kekuningan [1][5]. Jumlah folikel yang sudah membentuk hirarki folikel tidak mengalami peningkatan antara folikel puyuh kontrol dengan folikel puyuh yang diberikan kombinasi cahaya monokromatik. Namun, diameter folikel menunjukkan peningkatan yang signifikan pada puyuh yang diberikan kombinasi cahaya monokromatik. terjadinya penambahan ukuran diameter folikel disebabkan oleh deposisi bahan yolk yang disintesis oleh hati kemudian ditranspor ke bagian folikel. Jumlah dan diameter folikel ovari dapat dipergunakan untuk menduga produksi telur di masa mendatang. Secara umum panjang oviduk meningkat dengan periode penambahan cahaya monokromatik, khususnya kombinasi cahaya merah-hijau, tetapi pemanjangan oviduk tidak diikuti oleh pertambahan bobot oviduk. Pemanjangan oviduk melibatkan sekresi estrogen yang dihasilkan oleh ovarium puyuh. Pemberian kombinasi cahaya merah-hijau akan menstimulasi fotoreseptor ekstraretina hipotalamus, yaitu fotoreseptor pada hipofisis, bagian basal otak, dan gonad mensekresikan berbagai hormon, diantaranya FSH, LH, dan estrogen yang terlibat di dalam pertumbuhan dan perkembangan ovari dan oviduk. Peningkatan estrogen memacu proliferasi dan deferensiasi sel-sel epitelium oviduk. Diduga Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 315 Seminar Nasional Biologi 2013 proliferasi tidak diikuti oleh penambahan masa sel sehingga bobot sel jaringan oviduk relatif konstan. Hal ini yang menyebabkan bobot saluran telur (oviduk) tetap seragam. Unggas yang dipelihara pada cahaya merah, kombinasi cahaya merah dan hijau, serta kombinasi cahaya merah, hijau, dan biru mengalami peningkatan pertumbuhan oviduk [6]. Fotoreseptor otak aves memiliki hubungan yang erat dengan hipofisis dan gonad dengan melakukan komunikasi secara langsung melalui neuron GnRH sehingga mengaktivasi aksis reproduktif [12]. Unggas yang dipelihara menggunakan cahaya biru dan hijau memiliki pertumbuhan dan bobot tubuh relatif tinggi, serta memiliki perilaku lebih tenang. Kondisi ini didukung pula oleh kadar glukosa dan trigliserida serum yang rendah [11]. Pada penelitian ini bobot tubuh puyuh tertinggi dijumpai pada puyuh yang diberikan kombinasi cahaya merah-hijau. Meskipun bobot tubuh puyuh yang menerima cahaya merah-hijau paling tinggi, namun konsumsi pakan tetap sama dengan kontrol, didukung pula oleh kadar trigliserida serum yang sangat rendah. Artinya, energi yang masuk dari pakan dapat dimanfaatkan secara efektif untuk pertumbuhan, perkembangan, dan pemeliharaan. Cahaya merah yang dikombinasikan dengan cahaya hijau diduga dapat menurunkan perilaku agresif pada puyuh, sehingga puyuh menjadi lebih tenang. Energi yang dihasilkan tidak sepenuhnya untuk gerak dan aktivitas harian. Kelebihan energi atau substrat metabolik dapat dipergunakan untuk pembentukan jaringan tubuh, seperti otot dan jaringan reproduktif. SIMPULAN Pemberian kombinasi cahaya monokromatik hijau dan biru sebagai cahaya tambahan pada malam hari dapat meningkatkan respons fisiologis ovari, yaitu peningkatan bobot ovari dan diameter folikel ovari, sedangkan kombinasi cahaya merah dan hijau dapat meningkatkan ukuran panjang oviduk tanpa merubah bobot oviduk. DAFTAR PUSTAKA [1] Dalton M.N., 2000. Effect of dietary fats on reproductive performance, egg quality. Fatty acid, composition of tissue and yolk and prostaglandin levels of embryonic tissues in japanese quail (Coturnix coturnix japonica) (Thesis). Blacksburg, Virginia: The Faculty of The Virginia Polytechnic and State University. [2] D‘Harde K., and L. Vakaet., 1992. Study yolk precursor transport in the avian ovary with the use of horseradish peroxidase. Int. J. Dev Biol. 36 : 435-438. [3] Etches R.J., 2000. Reproduction in Poultry. CAB International, Singapore. [4] Foster R.G., and B.K. Follet., 1985. The involvement of a rhodopsin-like photopigment in the photoperiodic response of the Japanese quail. J. Comp Physiol A. 157: 519-528. [5] Furuse M., A. Muari., K. Kita., and Okamamura., 1994. Lipogenesis depending on sexual maturation in female japanese quail. Comp Biochem and Physiol 100: 343-345. [6] Hassan M.R., S. Sultana., H.S. Choe., and K.S. Ryu., 2013., Effect of monochromatic and combined light colour on performance, blood parameters, ovarian morphology, and reproductive hormones in laying hens. Ital J. Anim Sci 12(e56): 359-364. [7] Klasing K.C. 2006. Comparative Avian Nutrition. London: CAB International. [8] Lewis P.D., and T.R. Morris., 2000. Poultry and coloured light. J. World’s Poult Sci. 56 (3): 189-207 [9] Lewis P.D., and T.R. Morris., 2006. Poultry Lighting: The Theory and Practice. Northcot, Hampshire UK. [10] Marrone B.L., and F. Hertelendy ., 1983. Steroid metabolism by avian ovarian cells during follicular maturation. Biology of Reproduction 29 : 953-962. [11] Rozenboim I., I. Biran., Y. Cheiseha., S. Yahav., A. Rosenstrauch., D. Saklan., and O. Halevy., 2004. The effect of green and blue light monochromatic light combination on broiler growth and develompment. Poultry Sci 83: 842-845. [12] Saldanha C.J., A.J Silvarman., and R. Silver., 2001. Direct innervation of GnRH neurons by encephalic photoreceptors in birds. J. Biol Rhytm 16: 39-49. ® [13] SAS Institute. 2003. The SAS System for Windows. Release 9.0. SAS Inst., Inc, Cary, NC. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 316 Seminar Nasional Biologi 2013 Kadar Protein Dan Lemak Telur Puyuh Setelah Pemberian Cahaya Monokromatik Niken Wahyu Retno Hapsari, Koen Praseno, Kasiyati Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Hewan, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email: [email protected] ABSTRACT Light is an important and indispensable factor in the poultry lives. An effort to increase the production of the quail egg is by optimizing the cultivation of quail management through the light system, the use of red, green, blue monochromatic light and inandescent bulb to optimized the production of quail eggs that are directly related to the quality of the egg contents, such as protein and fat. The objective of the research was evaluate the potential of monochromatic light as an alternative in lighting governance to improve egg quality, especially to increase protein and reduce fat quail of the egg. The research used to nonfactorial RAL. Data were analyzed using analysis of variance (ANOVA) with Duncan based on test with 95% significance level. Animals used in this research were 56 female quails DOQ, which were divided into four groups. The age of four weeks of quail, given illumination with monochromatic light for 12 hours. The main parameters measured were protein and fat content of the egg. Supporting parameters measured were the eeg weight, feed intake, drink consumtion, body weight, temperature, and humidity. The result obtained showed egg protein and fat significantly different, giving a green monochromatic light is more effective to increase the levels of the egg protein (13,51%) compared to quail maintained using incandescent light (12,05%). The highest fat content of the egg (12,75%) obtained quail fed on inandescent light. Provision of monochromatic light also affects the increase in body weight but lower feed intake in quail. However, the provision of monochromatic light has no effect on drink consumtion and the egg weight. Conclusions of this research was the green monochromatic light could be potential improve egg quality, especially protein egg. Key words: monochromatic light, eeg quail, levels of protein and fat eeg, eeg quality ABSTRAK Cahaya merupakan faktor penting dan mutlak diperlukan dalam kehidupan unggas. Salah satu upaya untuk meningkatkan produksi telur puyuh adalah dengan mengoptimalkan manajemen budi daya puyuh melalui pengaturan sistem pencahayaan, yaitu dengan memanfaatkan cahaya monokromatik untuk mengoptimalkan produksi telur puyuh yang secara langsung berkaitan dengan kualitas telur yang ditinjau dari aspek kimiawi telur, yaitu protein dan lemak telur. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi cahaya monokromatik sebagai alternatif dalam tata laksana pencahayaan untuk memperbaiki kualitas telur, terutama meningkatkan protein dan menurunkan lemak telur puyuh. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) nonfaktorial. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis sidik ragam (ANOVA) dengan uji lanjut Uji Duncan pada taraf uji 95%. Hewan uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah 56 ekor puyuh betina DOQ, yang dibagi menjadi empat kelompok. Umur empat minggu, puyuh diberi pencahayaan dengan cahaya monokromatik selama 12 jam. Parameter utama yang diamati adalah kadar protein dan lemak telur. Parameter pendukung yang diamati adalah bobot telur, konsumsi pakan, konsumsi minum, bobot tubuh, temperatur, dan kelembaban. Hasil penelitian ini didapatkan protein dan lemak telur menunjukkan berbeda nyata, pemberian cahaya monokromatik hijau lebih efektif dalam meningkatkan kadar protein telur (13,51%) dibandingkan dengan puyuh yang dipelihara menggunakan penerangan berupa lampu pijar (12,05%). Kadar lemak telur (12,75%) tertinggi diperoleh pada puyuh yang diberi lampu pijar. Pemberian cahaya monokromatik juga berpengaruh pada peningkatan bobot tubuh tetapi menurunkan konsumsi pakan pada puyuh. Namun, pemberian cahaya monokromatik tidak berpengaruh pada konsumsi minum dan bobot telur puyuh. Simpulan dari penelitian ini adalah pemberian cahaya monokromatik warna hijau berpotensi memperbaiki kualitas telur terutama protein telur. Kata kunci: Cahaya monokromatik, telur puyuh, kadar protein dan lemak telur, kualitas telur Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 317 Seminar Nasional Biologi 2013 1. PENDAHULUAN Telur merupakan produk hewani yang mempunyai peranan besar dalam penyediaan protein hewani bagi masyarakat karena telur merupakan bahan pangan yang sempurna. Selain mempunyai kandungan gizi yang cukup tinggi, telur adalah komoditi peternakan yang mempunyai harga murah sehingga mudah dijangkau oleh seluruh lapisan masyarakat (Mozin, 2006). Nilai gizi telur puyuh lebih baik dibandingkan dengan telur ternak unggas lainnya. Kandungan protein dan lemak telur puyuh lebih baik dibandingkan telur unggas lainnya, karena kadar proteinnya tinggi tetapi kadar lemaknya rendah. Kadar protein telur puyuh sekitar 13,1%, sedangkan kandungan lemaknya relatif rendah, yaitu sekitar 11,1% dibandingkan dengan telur ayam ras dan itik, yaitu protein sekitar 11,3% dan lemak 14,5% (Menegristek, 2008). Salah satu upaya untuk meningkatkan produksi telur puyuh adalah dengan mengoptimalkan manajemen budi daya puyuh melalui pengaturan sistem pencahayaan. Cahaya natural maupun cahaya artifisial yang diterima oleh puyuh dapat menstimulasi peningkatan fungsi biologis sehingga memacu masak kelamin (Kasiyati dkk., 2009). Cahaya mutlak diperlukan karena berfungsi sebagai penghangat, penerangan, dan yang paling penting pada masa produksi pencahayaan yang baik mampu meningkatkan produksi telur hingga 75% (Menegristek, 2008). Penelitian ini diperlukan dalam rangka memanfaatkan cahaya monokromatik untuk mengoptimalkan produksi telur puyuh yang secara langsung berkaitan dengan kualitas telur. Kualitas telur dapat ditinjau dari aspek kimiawi telur, yaitu kadar protein dan kadar lemak telur. 2. METODOLOGI Hewan coba yang digunakan pada penelitian ini adalah puyuh jepang (Coturnix coturnix japonica) dengan jumlah 56 ekor DOQ (Day Old Quail) betina. Puyuh diaklimasi selama dua minggu di kandang kolektif dan satu minggu dalam kandnag sangkar (batere) untuk menyesuaikan dengan faktor fisik dan lingkungan dan manajemen pemeliharaan. Puyuh diberikan pencahayaan monokromatik pada umur 4 minggu. Pemberian cahaya monokromatik dilakukan selama 8 minggu pada pukul 18.00-06.00 WIB. Selama percobaan puyuh diberi makan dan minum secara ad libitum pada pagi, siang, dan sore hari. Puyuh dibagi menjadi empat kelompok percobaan dan masingmasing kelompok terdiri atas 14 ekor puyuh, yaitu: P0 P1 P2 P3 : puyuh diberi pencahayaan lampu pijar 5 W : puyuh diberi pencahayaan lampu LED 5 W warna merah : puyuh diberi pencahayaan lampu LED 5 W warna hijau. : puyuh diberi pencahayaan lampu LED 5 W warna biru Sumber cahaya monokromatik yang digunakan adalah lampu LED (Light Emitting Dioda) warna merah, hijau, dan biru 5 W. Kelompok kontrol dengan lampu pijar 5 W. Rangkaian lampu dilengkapi dengan timer. Kandang yang dipakai dalam penelitian ada dua macam, yaitu kandang kolektif yang digunakan pada saat aklimasi dengan ukuran 80x80x40cm dan kandang sangkar untuk perlakuan berukuran 30x40x45 cm. Telur yang dianalisis kadar protein dan lemaknya diambil dari produksi telur minggu ke-10. Kadar protein dianalisis dengan metode Kjeldahl dan kadar lemak dianalisis dengan metode Ekstraksi Sokhlet. Data penunjang berupa bobot telur, bobot tubuh, konsumsi pakan, konsumsi minum, temperatur, dan kelembaban. Rancangan penelitian yang dipergunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) nonfaktorial terdiri atas empat perlakuan, dengan dua kali ulangan masing-masing ulangan berisi tujuh ekor puyuh. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis sidik ragam (ANOVA) dengan uji lanjut Uji Duncan pada taraf uji 95%. Semua analisis data dikerjakan dengan GLM (General Linear Model) pada program SAS. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 318 Seminar Nasional Biologi 2013 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis data penelitian disajikan dalam Tabel 1. Pemberian cahaya monokromatik berpengaruh pada kadar protein dan lemak telur, serta berpengaruh pada bobot tubuh dan konsumsi pakan. Namun, pada bobot telur dan konsumsi minum tidak berpengaruh. Faktor lingkungan seperti temperatur dan kelembaban pada saat penelitian berkisar antara 27,68-31°C dengan kelembaban 40,89-60,62%. Temperatur dan kelembaban lingkungan selama pemeliharaan puyuh pada penelitian ini sudah sesuai dengan yang dikemukakan oleh Suhaely (2008) yang menyatakan bahwa suhu lingkungan yang optimal untuk puyuh adalah 20°C-25°C. Kelembaban lingkungan untuk pertumbuhan dan perkembangan puyuh secara optimal antara 30-80%. Temperatur dan kelembaban lingkungan pada saat penelitian masih dalam kisaran normal, jika dikaitkan dengan konsumsi air minum selama penelitian ternyata konsumsi minum berbeda tidak nyata (Tabel 1). Hasil analisis protein yang disajikan dalam Tabel 1 menunjukkan bahwa telur yang dihasilkan oleh puyuh dengan pemeliharaan cahaya monokromatik hijau memiliki kadar protein yang lebih tinggi dibandingkan dengan kadar protein telur puyuh kontrol (lampu pijar). Tabel 1. Hasil Penelitian Kadar Lemak Dan Protein Telur Puyuh Setelah Pemberian Cahaya Monokromatik Parameter P0 Perlakuan P2 P1 c b 13,51 P3 a 13,09 b Protein Telur (%) 12,05 13,20 Lemak Telur (%) 12,75a 11,81b 11,38b 11,61b Bobot Telur (g/butir) 9,49a 10,51a 10,41a 9,46a Bobot Tubuh (g/ekor) 156,6b 163,33b 180a 160b Konsumsi Pakan (g/ekor/hari) Konsumsi Minum (ml/ekor/hari) 21,39a 18,76b 18,46bc 15,93c 29,99a 32,61a 28,33a 30,95a Keterangan: Huruf superskrip yang sama pada baris yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata (P>0,05). P0: puyuh diberi cahaya lampu pijar; P1: puyuh diberi cahaya lampu merah; P2: puyuh diberi cahaya lampu hijau; P3: puyuh diberi cahaya lampu biru Kadar protein telur tertinggi dijumpai pada puyuh yang diberikan cahaya hijau. Cahaya monokromatik hijau memiliki panjang gelombang 500-570 nm. Diasumsikan puyuh yang menerima cahaya hijau mampu mengoptimalkan pakan yang dikonsumsi untuk pertumbuhan, reproduksi, dan produksi telur. Hal ini juga didukung oleh data bobot tubuh puyuh yang menerima cahaya hijau lebih tinggi, yaitu 180 g. Sesuai dengan penelitian Kasiyati (2009) cahaya hijau yang diberikan akan menstimulasi pertumbuhan pada periode anak, yaitu dengan menstimulasi pertumbuhan sejumlah sel-sel otot dan tulang. Cahaya hijau yang diterima oleh puyuh melewati jalur retinohipotalamus, yaitu sinyal cahaya diterima oleh fotoreseptor pada retina kemudian diteruskan ke bagian otak, yaitu hipotalamus. Otak sebagai pusat kontrol akan memberikan respons yang tepat pada hipotalamus. Hipotalamus meneruskan sinyal yang diterima menuju hipofisis, sehingga hipofisis mensekresikan berbagai macam hormon, yaitu GH (Growth Hormone), TSH (Tiroid Stimulating Hormone), dan ACTH (Adrenocorticotropic Hormone). Ketiga hormon tersebut yang berperan dalam proses metabolisme pada puyuh. Metabolisme tersebut berupa glikolisis, siklus krebs, β-oksidasi, dan deaminasi. Hasil metabolisme berupa protein, lemak, dan karbohidrat yang menjadi substrat metabolisme lanjut dan akan dipergunakan sebagai bahan untuk pertumbuhan puyuh, reproduksi, dan pembentukan telur. Banyak atau sedikitnya substrat metabolisme akan dapat meningkatkan atau menurunkan protein telur. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 319 Seminar Nasional Biologi 2013 Kelompok puyuh yang diberikan cahaya berupa lampu pijar memiliki kadar protein paling rendah. Hal tersebut dapat terjadi kemungkinan pertumbuhan puyuh tersebut lebih lambat dibandingkan puyuh yang diberikan cahaya monokromatik, sehingga protein lebih banyak digunakan dalam proses pertumbuhan. Pertumbuhan yang berjalan lambat mengakibatkan proses pematangan saluran reproduksi (masak kelamin) menjadi lebih lambat. Faktor yang mempengaruhi kadar protein telur salah satunya adalah kadar estrogen dan pakan. Kadar estrogen yang relatif lebih tinggi akan meningkatkan sintesis protein dalam telur puyuh karena estrogen berfungsi untuk menginduksi pembentukan protein pada telur. Kasiyati (2009) menyatakan estrogen menginduksi sintesis ovoalbumin, conalbumun, ovomusin, dan lisosim dalam oviduk serta vitelogenin dalam hati. Pakan yang dikonsumsi oleh puyuh juga berpengaruh pada kadar protein telur puyuh. Protein akan meningkat ketika kadar protein ransum terpenuhi. Kadar lemak tertinggi dijumpai pada telur yang diberikan cahaya lampu pijar. Lampu pijar menghasilkan cahaya yang lebih terang, sehingga mengakibatkan panas yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan cahaya monokromatik, dan kandangnya menjadi lebih terang sehingga saat diberikan cahaya lampu pijar puyuh lebih banyak bergerak (agresif). Aktivitas harian yang lebih tinggi, menyebabkan puyuh membutuhkan banyak energi. Energi tersebut didapatkan dari pakan. Cahaya lampu pijar memiliki konsumsi pakan lebih tinggi dibandingkan puyuh yang diberikan cahaya monokromatik tunggal. Namun, tingginya konsumsi pakan tidak diimbangi dengan bobot tubuh yang tinggi. Hal tersebut diakibatkan oleh substrat yang berasal dari pakan, yaitu karbohidrat, lemak, dan protein banyak dimetabolisme untuk menghasilkan energi, pertumbuhan, dan homeostasis. Jika pertumbuhan, perkembangan, dan homeostasis sudah berjalan normal, maka energi pakan diarahkan untuk produksi telur. Energi yang terbentuk lebih banyak dipergunakan untuk aktivitas harian, gerak, dan produksi telur. Kelebihan energi akan disimpan sebagai lemak. Lemak sebagai bahan baku sintesis yolk juga terdapat dalam jumlah yang berlebih. Akibatnya, terekspresi dalam telur dengan kadar lemak yang lebih tinggi. Lemak pakan yang dikonsumsi akan lebih banyak digunakan dalam pembentukan telur. Faktor yang berpengaruh pada kadar lemak telur salah satunya adalah kadar trigliserida dan kolesterol pada puyuh. Sebagian besar energi disimpan dalam bentuk trigliserida. Trigliserida yang ditranspor ke dalam sel merupakan komponen membran sel dan di dalam darah sebagai lipoprotein. Pada proses pembentukan telur, trigliserida merupakan komponen penting bersama dengan fosfolipid. Kolesterol selain sebagai prekursor hormon steroid juga merupakan komponen penyusun yolk (Kasiyati, 2009). Hasil analisis bobot telur pada penelitian ini menunjukkan perbedaan yang tidak nyata, sehingga dapat dikatakan pemberian cahaya monokromatik tidak berpengaruh secara langsung terhadap pertambahan bobot telur. Hal tersebut dapat diasumsikan warna cahaya monokromatik yang dipergunakan dalam penelitian ini memiliki fungsi, yaitu mempercepat proses pertumbuhan yang disertai perkembangan gonad maupun saluran telur. Bobot telur merupakan manifestasi dari sintesis dan sekresi komponen kimiawi pembentuk telur. Peningkatan sekresi komponen kimiawi telur disebabkan sel-sel oviduk maupun sel-sel hati dengan pertumbuhan perkembangan optimal mampu bekerja secara baik dalam kerja sintesis dan sekresi substansi pembentukan telur. Hasil analisis data bobot tubuh yang disajikan dalam Tabel 2 menunjukkan bahwa puyuh yang diberikan cahaya monokromatik, yaitu warna hijau memiliki bobot tubuh paling tinggi dibandingkan dengan bobot tubuh yang diberi cahaya merah dan biru serta lampu pijar. Puyuh yang menerima cahaya hijau dapat memanfaatkan pakan yang dikonsumsinya dengan baik dalam proses pertumbuhan. Kasiyati (2009) menyatakan bobot badan merupakan manifestasi dari pertumbuhan yang melibatkan proses hipertropi dan hiperplasia yang kemudian diikuti oleh penambahan material organik ke dalam sel, misalnya deposisi lemak, glikogen, bahan kartilago, dan bahan tulang. Cahaya hijau dapat merangsang pertumbuhan pada usia dini, selanjutnya cahaya hijau mempercepat pertumbuhan otot. Rozenboim et al., (2004) yang menyatakan bahwa puyuh dipelihara dengan cahaya hijau mengalami peningkatan signifikan dalam hal bobot badan dibandingkan jika dipelihara dengan cahaya lampu merah atau putih. Lampu hijau menyebabkan unggas menjadi lebih tenang sehingga mendorong pertumbuhan usia dini dengan meningkatkan proliferasi sel satelit otot rangka. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 320 Seminar Nasional Biologi 2013 Konsumsi pakan pada puyuh yang menerima cahaya berupa lampu pijar lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan pencahayaan yang lain. Terjadinya peningkatan konsumsi pakan pada puyuh yang diberikan oleh cahaya lampu pijar diasumsikan adanya peningkatan suhu lingkungan. Suhu tinggi mengakibatkan kebutuhan energi lebih tinggi, sehingga dapat dikatakan pakan yang dikonsumsi oleh puyuh yang diberi perlakuan cahaya lampu pijar lebih banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi untuk proses metabolisme dibandingkan dalam pertumbuhan maupun reproduksi. Hal tersebut juga terjadi karena panas yang dikeluarkan oleh lampu pijar lebih tinggi dibandingkan dengan panas yang dikeluarkan lampu LED. Lampu pijar menghasilkan warna kuning yang cerah sehingga menyebabkan puyuh dapat melihat pakan yang diberikan menjadi lebih jelas. Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya (2011) menyatakan penggunaan lampu berwarna kuning menghasilkan penerangan yang dapat merangsang puyuh untuk mengkonsumsi pakan yang lebih banyak, karena warna kuning memberikan penerangan yang cerah pada lingkungan kandang dan pakan serta dapat meningkatkan aktivitas ternak, baik aktivitas gerak maupun makan. Konsumsi pakan pada pemberian cahaya biru lebih rendah dibandingkan dengan pemberian cahaya merah dan hijau. Puyuh yang menerima cahaya biru lebih banyak diam dan aktivitas makan menjadi lebih sedikit. Hal tersebut yang menyebabkan konsumsi pakan pada puyuh yang diberi warna biru lebih rendah dibandingakan pemberian cahaya yang lain. SIMPULAN Hasil pada penelitian ini adalah pemberian cahaya monokromatik efektif dalam meningkatkan kadar protein telur dibandingkan dengan pemberian lampu pijar. Kadar lemak telur tertinggi adalah dengan pemberian lampu pijar dibandingkan dengan pemberian cahaya monokromatik. Simpulan dari penelitian ini adalah pemberian cahaya monokromatik warna hijau berpotensi memperbaiki kualitas telur terutama protein telur, sehingga dianjurkan dalam usaha budi daya puyuh. DAFTAR PUSTAKA [1]. Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya. 2011. Pengaruh Warna Dan Intensitas Cahaya Terhadap Konsumsi Pakan, Bobot Telur, Konversi Pakan, dan Berat Jenis Telur Pada Burung Puyuh. http://elibrary.ub.ac.id. Diakses 20 Juni 2013 [2]. Institut Pertanian Bogor, 2012. Telur Dan Komposisi Telur. IPB. Bogor [3]. Kasiyati, Kusumorini N, Maheshwari H, dan Manalu W. 2009. Penerapan Cahaya Monokromatik Untuk Perbaikan Kuantitas Telur Puyuh (Coturnix coturnix japonica. L). Buletin Anatomi dan Fisiologi. Vol XIX (1). Hal: 1-7 [4]. Kasiyati. 2009. Umur Masak Kelamin Dan Kadar Estrogen Puyuh (Coturnix coturnix japonica) Setelah Pemberian Cahaya Monokromatik. Tesis. IPB. Bogor [5]. Menegristek. 2008. Budidaya Burung Puyuh (Coturnix coturnix japonica). http://www. ristek.go.id. Diakses 13 Oktober 2012 [6]. Mozin, S. 2006. Kualitas Fisik Telur Puyuh Yang Mendapatkan Campuran Tepung Bekicot Dan Tepung Darah Sebagai Substitusi Tepung Ikan. Jurnal Agrisains 7. 3: 183-191 [7]. Rozenboim, I. Biran, Y. Chaiseha, S. Yahav, A. Rosenstrauch, D. Skalan, dan O. Halevy. 2004. The Effect of a Green And Blue Monochromatic Light Combination on Broiler Growth and Development. Poultry Science 83: 842-845 [8]. Suhaely, A. 2008. Perancangan Fasilitas Fisik Usaha Ternak Puyuh Skala Komersial Di Kecamatan Ranca Bungur, Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Skripsi. IPB. Bogor DAFTAR PUSTAKA [1]. Bold, S. dan M.J. Wynne.1985.Introduction to the algae. Prentice Hall Inc. Englewood Clift. J.J New Jersey. USA. [2]. Dahuri,Rokhim.2003.Keanekaragaman Hayati Laut. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama [3]. Fachrul, Melati Feriantita.2008. Metode Sampling Bioekologi. Jakarta: Bumi Aksara. [4]. Jasin, 1984 dalam Katili, 2011. Struktur Komunitas Echinodermata Pada Zona Intertidal Di Gorontalo. Jurnal Penelitian dan Pendidikan, Volume 8 Nomor 1/, Maret 2011/. http:ejurnal.ung.ac.id/index.php/JPP/article/.../95/88.pdf [5]. Romimohtarto, Kasijan dan Sri Juwana. 2007.Biologi Laut. Jakarta :Djambatan. [6]. Yudasmara,Gede Ari. 2011. Analisis Komunitas Makroalga Di Perairan Pulau Menjangan Kawasan Taman Nasional Bali Barat. WIDYATECH Jurnal Sains dan Teknologi,/ Volume 11 Nomor 1/, Agustus 2011 [7]. Yuniarti, Anita. Kadar Zat Besi, Serat, Gula Total, Dan Daya Terima Permen Jelly dengan Penambahan Rumput Laut Gracilaria Sp. dan Sargassum Sp.[Artikel Penelitian]. Universitas Diponegoro.;2011. Diakses dari : URL: HIPERLINK eprints.udip.ac.id/32600/1/398_Anita_Yuniarti_G2C007029.pdf Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 321 Seminar Nasional Biologi 2013 [8]. Kepel,Rene Ch, L.J.L Lumingas, dan Hendrick B.A. Lumimbus.2011. Komunitas Alga Makro Di Perairan Pesisir Namano Dan Waisisil, Kabupaten Maluku Tengah, Provinsi Maluku. Jurnal Pasifik , /Volume 3 Nomor 6 /, Agustus 2011 [9]. Trihatmoko, Kharisma.2013. ―Padina australis (Alga Cokelat)‖(On line). edukasi.kompasiana.com/2013/06/21/padinaaustralis-alga-cokelat-571079.html. Diakses 9 Agustus 2013. Peran Biologi dalam Meningkatkan Produktivitas yang Menunjang Ketahanan Pangan 322 Seminar Nasional Biologi 2013 Pertumbuhan Dan Kadar Klorofil Daun Tanaman Stevia (Stevia rebaudiana bertoni M.) pada Budidaya Monokultur dan Polikultur di Lahan Binaan PT. Sidomuncul di Tawangmangu Nur Rochmah Septa Triyana, Erma Prihastanti Laboratorium Biologi Struktur dan Fungsi Tumbuhan, Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Matematika UNDIP Jl. Prof. Sudharto, SH Tembalang Semarang 50275 Email : [email protected] ABSTRAK Tanaman Stevia rebaudiana Bertoni M. merupakan tanaman pemanis alami yang mempunyai tingkat kemanisan 300 kali dari gula tebu biasa yang memiliki keunggulan rendah kalori. Kandungan klorofil daun Stevia akan mempengaruhi produksi metabolit sekunder tanaman Stevia seperti steviosida, steviolbisida, rebaudiosida A, B, C, D, E. Tanaman ini telah banyak digunakan di Industri jamu, salah satunya PT. Sidomuncul untuk pemanis jamu. Sepuluh tahun terakhir ini, terjadi penurunan pasokan tanaman Stevia dari sentra budidaya Stevia di Tawangmangu. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kadar klorofil a, b, total serta parameter pertumbuhan tanaman Stevia pada sistem tanam monokultur dan polikultur. Penelitian dilakukan di lahan binaan PT. Sidomuncul di daerah Tawangmangu. Pengujian kadar klorofil a, b dan total menggunakan spektrofotometer UV dan analisa data menggunakan uji T.. Hasil penelitian menunjukkan tinggi tanaman monokult
