BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Ekosistem Sungai Air merupakan

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ekosistem Sungai
Air merupakan salah satu sumber daya alam dan kebutuhan hidup yang penting
dan merupakan sadar bagi kehidupan di bumi. Tanpa air, berbagai proses
kehidupan tidak dapat berlangsung. Air termasuk sumber daya alam yang dapat
diperbaharui oleh alam. Air dianggap sebagai milik umum dan terkesan gratis,
sehingga penggunaannya sering dilakukan secara tidak hemat. Sungai merupakan
jaringan alur-alur pada permukaan bumi secara alamiah, mulai dari bentuk kecil
di bagian hulu sampai bentuk kecil di bagian hilir. Air hujan yang jatuh di atas
permukaan bumi dalam perjalanannya sebagian kecil menguap dan sebagian besar
mengalir dalam bentuk bentuk kecil, kemudian menjadi alur sedang dan
seterusnya mengumpul menjadi alur besar atau utama. Dengan demikian dapat
dikatakan bahwa sungai berfungsi menampung curah hujan dan mengalirkannya
ke laut (Loebis et al., 1993).
Setiap organisme dalam lingkungannya masing-masing, lingkungan,
lingkungan biotik dan abiotik. Lingkungan biotik yaitu semua organisme yang
terdapat di sekelilingnya dan lingkungan abiotik yaitu faktor—faktor seperti
iklim, garam-garam yang terlarut dan medium tempat hidupnya. Untuk
mendapatkan energy dan materi yang diperlukan untuk hidupnya, semua
komunitas dan lingkungan abiotiknya merupakan suatu sistem. Di dalam sistem
ini terdapat arus energi dan materi. Sistem seperti ini disebut sebagai ekosistem
(Soemarwoto et al, 1992).
2.2. Produktivitas Primer
Setiap ekosistem atau komunitas, atau bagian-bagiannya memiliki produktivitas
dasar atau disebut produktivitas primer. Batasan produktivitas primer adalah
kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen, melalui proses
Universitas Sumatera Utara
fotosintesis dan kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat
digunakan sebagai bahan pangan. Dapat dikenal pula kategori produktivitas, yaitu
:
1) Produktivitas primer kotor yaitu kecepatan total fotosintesis, mencakup pula
bahan organik yang dipakai untuk respirasi selama pengukuran.
2) Produktivitas primer bersih, yaitu kecepatan penyimpanan bahan-bahan organik
dalam jaringan tumbuhan, sebagai kelebihan bahan yang dipakai untuk
respirasi tumbuhan selama pengukuran. Kecepatan penyimpanan energi
potensial pada tingkat trofik konsumen dan pengurai, disebut produktivitas
sekunder (Resosoedarmo, 1993)
Produktivitas primer bersih adalah ukuran yang penting, karena
produktivitas primer menunjukkan simpanan energi kimia yang tersedia bagi
konsumen dalam suatu ekosistem. Antara 50 % dan 90 % dari produktivitas
primer kotor pada sebagian besar produsen primer tersisa sebagai produktivitas
primer bersih setelah kebutuhan energinya terpenuhi. Produktivitas primer dapat
dinyatakan dalam energi per satuan luas per satuan waktu atau sebagai
biomassa(berat) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem per satuan waktu.
Biomassa umumnya dinyatakan sebagai berat kering suatu bahan organik, karena
molekul air tidak mengandung energi yang dapat digunakan, temperature
kandungan air bervariasi dalam jangka waktu yang singkat (Campbell et al.,
2004).
Cara yang umum dipakai dalam mengukur produktivitas primer suatu
perairanadalah dengan menggunakan botol gelap dan botol terang. Botol terang
dipakai untuk mengukur laju fotosintesis yang disebut produktivitas primer kotor
sementara botol gelap digunakan untuk mengukur laju respirasi. Produktivitas
primer dapat diukur sebagai produktivitas kotor atau produktivitas bersih.
Hubungan diantara keduanya dapat dinyatakan sebagai:
Produktivitas bersih (PN)= Produktivitas kotor (Pg)- Respirasi (R)
R = [O2]awal - [O2]akhir pada botol gelap
Pg = [O2]akhir pada botol terang - [O2]akhir pada botol gelap
Universitas Sumatera Utara
Untuk mengubah nilai mg/l oksigen menjadi mg C/m3, maka nilai dalam mg/l
dikalikan dengan gaktor 375,36. Hal ini akan menghasilkan mg C/m3 dalam
jangka waktu pengukuran. Untuk mendapatkan nilai produktivitas dalam satuan
hari, maka nilai per jam harus dikalikan dengan 12, mengingat cahaya matahari
hanya selama 12 jam per hari (Barus, 2004)
Menurut Romimohtarto et al (2001), proses fotosintesis terjadi baik di atas
permukaan laut, di darat, di air tawar maupun di dalam laut. Sinar matahari
bergabung dengan komponen-komponen kimiawi dalam air untuk menghasilkan
jaringan tumbuh-tumbuhan hidup. Reaksi kimia terjadi pada semua jasad
fotosintetik dan merupakan dasar bagi semua kehidupan di perairan, kecuali
bakteri tertentu dan biota air yang mampu berkemosintesis atau membuat
makanan tanpa bantuan cahaya matahari. Mereka yang dinamakan produsen
primer, menjadi sumber makanan secara langsung atau tidak bagi semua
konsumen. Prosesnya disebut produksi primer.
Menurut Michael (1994), dalam Barus (2004), hasil dari proses
fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan berklorofil disebut sebagai
produktivitas primer. Fotosintesis yang memainkan peranan sangat penting dalam
pengaturan metabolisme komunitas, sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya
matahari, konsentrasi karbondioksida terlarut dan faktor temperatur. Laju
fotosintesis bertambah 2-3 kali lipat untuk setiap kenaikan temperatur 100C.
Meskipun demikian,intensitas sinar dan temperatur yang ekstrim cenderung
memiliki pengaruh yang menghambat laju fotosintesis. Secara sederhana dapat
diuraikan bahwa dalam fotosintesis terjadi penyerapan energi cahaya dan karbon
dioksida serta pelepasan oksigen yang berupa salah satu produk dari fotosintesis
tersebut. Sebagai proses kebalikan dari fotosintesis dikenal proses respirasi yang
meliputi pengambilan oksigen serta pelepasan karbondioksida dan energi. Apabila
cahaya tidaka ada maka proses fotosintesis akan terhambat, sementara aktivitas
respirasi terus berlangsung.
Energi matahari yang mencapai bumi sebenarnya merupakan kisaran
sempit dalam spektrum radiasi elektromagnetik. Energi itu mencakup radiasi
dengan panjang gelombang antara 400 dan 700 nm (1 nm = 10-9 meter). Intensitas
radiasi yang mengenai buni beragam dengan latituda dan dengan musim tahun.
Universitas Sumatera Utara
Sumbu bumi menyinggung 23,50 terhadap bidang gerak bumi mengitari matahari.
Untuk alasan ini, belahan bumi utara menerima lebih dari 12 jam cahaya bumi
selama 6 bulan (kira-kira 21 maret sampai 23 september) ketika sumbu bumi
menyinggung ke arah matahari dan kurang dari 12 jam selama bulan-bulan
sisanya ketika itu sumbu itu menjauh. Situasi sebaliknya terjadi di belahan bumi
selatan. Fenomena ini berakibat keuntungan bersih radiasi matahari selama
separuh tahun dan kerugian bersih selama separuh tahun lagi, dan karena itu
menentukan musim-musimnya. Dengan demikian kita mengharapkan
produktivitas hariannya selama bulan-bulan musim panas dapat menyamai
beberapa penelitian yang dilakukan terhadap produktivitas di daerah tropis.
(Kimbal, 1999).
2.3. Fitoplankton
Plankton adalah organisme air yang hidupnya melayang-layang dan
pergerakannya sangat dipengaruhi oleh gerakan air (Barus, 2004). Biota
mengapung ini mencakup sejumlah besar biota air, baik ditinjau dari jumlah
jenisnya maupun kepadatannya. Produsen primer (fitoplankton), herbivora,
konsumen tingkat pertama, larva dan juwana plantonik dari hewan lain. Digabung
menjadi satu membentuk volume biota air yang luar biasa besarnya
(Romimohtarto & Sri J., 2001).
Fitoplankton merupakan kelompok yang memegang peranan sangat
penting dalam ekosistem air, karena kelompok ini dengan adanya kandungan
klorofil mampu melakukan fotosintesis. Proses fotosintesis pada ekosistem air
yang dilakukan fitoplankton (produsen), merupakan sumber nutrisi utama bagi
kelompok organisme aur lainnya yang berperan sebagai konsumen, dimulai
dengan zooplankton dan diikuti oleh kelompok oragnisme air lainnya yang
membentuk rantai makanan. Dalam ekosistem air hasil dari fotosintesis yang
dilakukan oleh fitoplankton bersama dengan tumbuhan air lainnya disebut dengan
produktivitas primer. Fitoplankton hidup terutama pada lapisan perairan yang
mendapat cahaya matahari yang dibutuhkan untuk melakukan proses fotosintesis
(Barus, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Keberadaan fitoplankton sangat banyak dipengaruhi oleh temperatur,
penetrasi cahaya dan arus. Temperatur sangat menunjang bagi perkembangan dan
pertumbuhan fitoplankton. Berdasarkan penelitian Cairn (1956) dalam Shubert
(1984, hlm: 422) bahwa fitoplankton dikembangkan dalam kondidi temperatur
yang berbeda berdasarkan kelompok fitoplankton, yakni kisaran temperatur untuk
diatom adalah 200C-300C, untuk alga hijau adalah 300C-350C dan untuk alga hijau
biru adalah lebih besar dari 350C.
2.4. Klorofil a
Kadar klorofil a dalam suatu volume air tertentu merupakan suatu ukuran
bagi biomassa tumbuhan yang terdapat dalam air tersebut. klorofil dapat diukur
dengan memanfaatkan sifatnya yang berpijar bila dirangsang dengan panjang
gelombang cahaya tertentu atau mengekstraksi klorofil dari tumbuhan dengan
menggunakan aseton dan kemudian mengukur jumlah ekstrak warna yang
dihasilkan dengan spektrofotometer (Ferguson, 1956).
Proses fotosintesis berlangsung dalam kloroplas, suatu organel yang
terdapat di dalam sel tumbuhan hijau. Kloroplas memiliki membran. Dua lapisan
membran atau pembungkus meneglilingi suatu ruang pusatyang besar yang
dinamai stroma. Stroma mengandungbeberapa banyak enzim larut yang berbeda
yang berfungsi sebagai untuk menggabungkan sebagian organik. Di dalam stroma,
membran juga membentuk granum, setiap granum terdiri dari satu timbunan
kantong atau cepat yang dinamai tilakoid. Granum dihubungkan antara satu sama
lain oleh lamela stroma. Klorofil ada pada membran granum, dan menjadikannya
sistem penyimpanan energi bagi kloroplas. Setiap tilakoid berbentuk seperti
kantong. Pergerakan ion-ion dari ruang ini melintasi membran tilakoid dipercaya
penting dalam proses sintesis. klorofil tidak menyerap panjang gelombang
cahay6a dengan banyak. Karena itu, cahaya ini dipantulkan ke mata dan kita
melihat klorofil sebagai pigmen hijau tersebut (Mader, 1995).
Hasil penelitian diketahui bahwa klorofil a memainkan peranan penting
pada fotosintesis I dan II (dahulu disebut fotoreaksi gelombang pendek dan
gelombang panjang). Pada tahun 1957, Bessel Kok menemukan adanya klorofil a
khususnya yangbdinamakan P700 dan ia berpendapat bahwa itu adalah pusat
Universitas Sumatera Utara
reaksi klorofil a fotosintesis. Selanjutnya diperkirakan keadaan klorofil a khusus
lainnya yakni pusat reaksi lainnya, yakni pusat reaksi P680 dari sistem gelombang
pendek. Klorofil a tidak hanya berperan dalam pemanenean cahaya dan
pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia, juga bertindak sebagai
penyumbang elektron utama (P680, P700), maupun penetima elektron utama.
Feofitin berasal dari klorofil, dengan penggantian Mg dengan H+ di pusat. Sistem
transpor elektron penting untuk reaksi terang dan reaksi gelap yang menyusun
fotosintesis. Terdapat dua pusat reaksi tempat energi dari foton yang terserap
disunakan untuk menjalankan sistem. Pusat-pusat reaksi ini mempunyai banyak
molekul pigmen. Sistem transpor elektron penting untuk reaksi terang dan reaksi
gelap yang menyusun fotosintesis. Terdapat dua pusat reaksi tempat energi dari
foton yang terserap yang digunakan untuk menjalankan sistem. Pusat-pusat reaksi
ini mempunyai banyak molekul pigmen. Apabila suatu pigmen seperti klorofil
atau karotenoid menyerap suatu foton maka energi menaikkan suatu elektron dari
tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi. Pada saat berada pada
tingkat energi tinggi ini molekul pigmen dapat memberikan dan menerima
elektron dari molekul-molekul lain. Fotosintesis mengkatalisis pelepasan elektron
dari molekul air dan elektron-elektron ini akan diterima oleh senyawa. Hal ini
menyiapkan energi yang dibutuhkan untuk pembentukan ATP dan NADP+
(Salisbury & Ross, 1995).
Universitas Sumatera Utara