penentuan produktivitas primer

I. PENENTUAN PRODUKTIVITAS PRIMER
DENGAN METODE OKSIGEN
Produktivitas primer di perairan menggambarkan jumlah energi cahaya yang
diserap dan disimpan oleh jasad produser (fitoplankton) dalam bentuk bahan makanan
(bahan organik), lewat proses fotosintesis dan kemosintesis, dalam periode waktu
tertentu. Nilai produktivitas primer yang dihasilkan oleh organisme-organisme autotrof
(fitoplankton) di perairan dapat diduga dari kemampuannya berfotosintesis. Ada 3
metode yang umum digunakan untuk menduga kemam puan fotosintesis organismeorganisme tersebut, yaitu: metode oksigen, metode 14C dan metode khlorofil. Praktikum
kali ini dimaksudkan untuk melakukan percobaan penentuan produktivitas primer
dengan metode oksigen.
Metode ini didasarkan atas terbentuknya oksigen selama berlangsungnya proses
fotosintesis. Dapat diasumsikan bahwa dalam proses fotosintesis, jumlah oksigen (O2)
yang terbentuk setara dengan jumlah karbon dioksida (CO2) yang terpakai. Meskipun
asumsi ini tidak terlalu tepat, tapi cara penghitungan karbon yang terbentuk dari evolusi
oksigen masih bisa digunakan.
Secara sederhana fotosintesis dapat dinyatakan dalam reaksi sebagai berikut:
energi cahaya
6 CO2 + 6 H2O
 C6H12O6 + 6 O2
Nutrien, klorofil
Dari reaksi di atas terlihat bahwa untuk membentuk 6 molekul oksigen dibutuhkan 6
molekul karbon dioksida. Jadi untuk mengubah nilai mg O2 yang terbentuk (selama
fotosintesis) ke dalam unit mg C (karbon) adalah:
6 atom C
6x12
----------- = ---------- = 0,375
12 atom O
12x16
(Catatan: 12 adalah berat atom C, dan 16 berat atom O).
Dengan metode oksigen, beberapa parameter produktivitas primer dapat ditentukan,
seperti:
-
GPP (Gross Primary Production) = total fotosintesis atau total asimilasi atau
produksi primer kotor.
-
-
NPP (Net Primary Production) = jumlah bahan organik yang disimpan dalam
jaringan setelah dikurangi dengan jumlah yang terpakai untuk respirasi selama
selang waktu tertentu.
R (Respiration) jumlah oksigen yang digunakan untuk proses respirasi.
NCP (Net Community Production) = NPP dikurangi konsumsi oksigen oleh
organisme heterotrophik selama periode tertentu.
Persiapan:
a. Alat : botol BOD, water sampler (Kemmerer atau van Dorn water sampler)--jika
diperlukan--untuk air contoh dari kedalaman tertentu, peralatan untuk analisis
DO, penyangga botol BOD saat inkubasi
b. Bahan : air contoh yang diinkubasi, reagen untuk analisis DO
Prosedur:
1. Siapkan sekurang-kurangnya 3 botol standar BOD (masing-masing dengan
volume ± 300 cc). Salah satu dari botol tersebut dilapisi dengan plastik hitam atau
isolasi (‘cellotape’) hitam rapat-rapat sehingga cahaya tidak masuk ke dalam
botol (botol gelap); botol-botol lainnya dibiarkan terang.
2. Secara berturut-turut dan hati-hati, masukkan air contoh yang diperoleh dari
kedalaman tertentu kedalam botol gelap (D, dark bottle), botol terang (L, light
bottle), dan botol terang yang lain yang akan disebut botol awal (I, initial bottle).
Hindari terbentuknya gelembung-gelembung udara dalam botol.
3. Benamkan dan gantungkan satu botol gelap dan satu botol terang yang sudah
berisi contoh air di lokasi contoh air tersebut berasal (misal pada interval
kedalaman 1 m, 3 m, dan 5 m di suatu danau atau kolam). Biarkan botol-botol ini
berada dalam air atau diinkubasi selama periode waktu tertentu (3-6 jam).
Terhadap satu botol terang yang lain (initial bottle) segera dilakukan pengukuran
kandungan oksigen terlarut dengan metode Winkler atau dengan alat DO-meter.
4. Setelah masa inkubasi (antara 3 sampai 6 jam inkubasi) berakhir, botol-botol
terang dan gelap tersebut diangkat untuk segera dilakukan analisis kandungan
oksigen terlarut. Catat kandungan oksigen (mg/L) dari masing-masing botol
dalam suatu tabel, sesuai dengan kedalamannya.
Konversikan nilai respirasi, R dari satuan mgO2/L/3jam menjadi mgO2/L/hari didasarkan
pada asumsi bahwa laju respirasi pada periode singkat akan berlangsung secara konstan
selama periode 24 jam. Hal ini diragukan oleh Beyer, 1965 dalam Boyd (1979), tapi
sampai sejauh ini tidak ada cara praktis untuk mengatasi kelemahan tersebut.
GPP
= Produktivitas primer kotor
= kadar O2 pada botol terang dikurangi kadar O2 pada botol gelap; atau
GPP = L - D (mgO2/L)
NPP
= Produktivitas primer bersih
= kadar O2 pada botol terang dikurangi kadar O2 pada botol awal (inisial); atau
NPP = L - I (mgO2/L)
Satuan dan masing-masing parameter di atas masih dalam mg O2/L per lama waktu
inkubasi (t). Untuk mengubah satuan ini menjadi mg C/L/t dapat digunakan rumus
sebagai berikut:
R = 0.375 (I - D) RQ
GPP = 0.375 (L - D) PQ
NPP = 0.375 (L - I) PQ
Catatan:
1. Satuan dan R, GPP dan NPP dengan rumus di atas adalah mgO2/L/periode
inkubasi atau mgC/L/lamanya periode inkubasi. Untuk mengubah nilai satuan ini
ke dalam satuan mgO2/L/hari atau mgC/L/hari, diperlukan nilai intensitas cahaya
selama periode inkubasi (misalnya 3 jam) dan intensitas cahaya selama 1 hari.
Meskipun lamanya inkubasi contoh air relatif singkat, pendugaan nilai
produktivitas primer dalam satu hari masih diperbolehkan, karena diduga laju
fotosintesis sebanding (proporsional) dengan nilai intensitas cahaya, yaitu:
Pt = (Lt x Pi)/Li
Keterangan:
Pt = Produktivitas primer total selama sehari;
Lt = Intensitas cahaya total yang jatuh di permukaan kolam atau danau dalam
sehari (satuan: Langley);
Pi = Produktivitas primer selama periode inkubasi (misal 3 jam);
Li = Intensitas cahaya yang jatuh di permukaan kolam atau danau selama
periode inkubasi.
Misal:
intensitas cahaya dalam sehari, Lt 750 Langley, dan selama periode
inkubasi (antara pk. 09.00-12.00) adalah 250 Langley. Nilai
produktivitas primer bersih (NPP) selama 3 jam adalah 4 mg O2/L/3
jam, maka nilai NPP sehari adalah (750 x 4)/250 mg O2/L/hari = 12 mg
O2/L/hari.
Untuk mengkonversikari nilai respirasi, R dan satuan mg O2/L/3 jam menjadi mg
O2/L/hari, didasarkan pada asumsi bahwa laju respirasi pada periode singkat akan
berlangsung secara konstan selama periode 24 jam. Hal ini diragukan oleh Beyer,
1965 dalam Boyd (1979), tapi sampai sejauh ini tidak ada cara praktis untuk
mengatasi kelemahan tensebut.
2. RQ = Respiration Quotient =
 mol O2 yang dihasilkan
--------------------------------- mol CO2 yang diambil
 mol CO2 yang diambil
3. PQ = Photosynthetic Quotient = -------------------------------- mol O2 yang dihasilkan
4. Nilai PQ = RQ= 1; dengan asuinsi: jika hanya karbohidnat yang dianabolisme
dan dikatabolisme selama proses fotosintesis oleh organisme plankton di air.
5. Nilai PQ = 1,2 dan RQ 1; dengan asumsi: jika hasil metabolisme sebagian besar
disebabkan oleh fitoplankton (Strickland & Parson, 1968).
Sebenarnya nilai PQ dan RQ bervariasi, sesuai dengan reaksi yang terjadi;
sebagai contoh:
a). 106 C02 + 90 H20 + 16 N0a + P0  CHONP* + 154 O2
dalam hal ini, RQ = 154.5/106 = 1,45; dan PQ 106/154,5 = 0,69
b). 106 C02 + 236 H20 + 16 NH4 + HPO4  CHONP* + 118 O2 + 171 H20 + 14 H+
dalam contoh ini, RQ = 118/106 = 1,11; dan PQ = 106/118 = 0,9
Berdasarkan catatan tersebut, nilai PQ yang digunakan dalam penghitungan adalah 1,2,
sedangkan nilai RQ yang digunakan adalah 1.