2. tinjauan pustaka

2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ekosistem Sungai
Sungai merupakan suatu ekosistem perairan tawar yang dikenal secara
umum selain waduk, danau maupun situ. Ekosistem sungai merupakan perairan
mengalir (lotik) yang memiliki karakteristik aliran air yang cukup kuat dan
memiliki pola pencampuran massa air yang lebih bersifat menyeluruh sehingga
perairan sungai biasanya lebih keruh akibatnya proses penetrasi cahaya ke dasar
sungai menjadi terhambat (Goldman & Horne 1983). Kondisi ekosistem perairan
sungai berbeda dengan perairan tergenang (lentik) seperti danau, maupun waduk
yang memiliki stratifikasi kolom air sehingga proses pencampurannya relatif kecil
dan bersifat spasial. Karakteristik arus yang kuat pada ekosistem sungai biasanya
dipengaruhi oleh iklim dan musim, dimana pada musim kemarau arus yang terjadi
lambat sedangkan pada musim hujan arus yang mengalir sangat kuat sehingga
mengakibatkan pengikisan tanah dan batuan (erosi) yang akhirnya menimbulkan
sedimentasi.
Berdasarkan pola arus yang terjadi, ekosistem perairan sungai dapat dibagi
menjadi dua yaitu ekosistem perairan sungai berarus cepat dan lambat. Pada
ekosistem sungai berarus cepat biasanya dicirikan oleh tipe substrat berbatu dan
berkerikil serta segmen sungai berada pada gradien tinggi, sedangkan ekosistem
sungai berarus lambat biasanya tipe substratnya berpasir dan berlumpur, ciri
lainnya biasanya dalam, lebar, dan berlokasi di dataran rendah. Menurut Clapham
(1983) pola arus merupakan faktor utama (pembatas) terhadap keberadaan jumlah
dan tipe organisme autotrop sehingga pola arus ini merupakan faktor pengontrol
produktivitas dari ekosistem perairan sungai.
Menurut Thornton et al. (1990) produsen primer di sungai, danau, dan
waduk terdiri dari fitoplankton, bakteri, alga bentik (perifiton), dan makrofita.
Pada kondisi perairan berarus perifiton lebih berperan sebagai produsen primer,
sedangkan fitoplankton cenderung lebih dominan peranannya pada sungai yang
dalam dan besar (Welch 1980).
6
2.2. Hidromorfometri Sungai Ciliwung
Sungai Ciliwung merupakan salah satu sungai besar yang mengalir
sepanjang kurang lebih 120 km yang melewati beberapa wilayah, yaitu Kota
Bogor, Kab. Bogor, Depok, dan Jakarta dengan luas daerah pengaruhnya (DAS)
sekitar 387 km2. Hulu Sungai Ciliwung berada di Gunung Gede, Gunung
Pangrango serta Puncak, dan bermuara di wilayah perairan laut Jawa. Akibat
tekanan berbagai bentuk aktivitas domestik dan industri yang berada di sepanjang
DAS-nya kondisi air sungai Ciliwung mengalami penurunan kualitas dan tidak
sesuai lagi dengan peruntukkannya. Beban bahan pencemar yang paling utama
masuk ke perairan Sungai Ciliwung umumnya adalah bahan organik dan logam
berat. Sumber pencemar yang berpotensi menurunkan kualitas air Sungai
Ciliwung sebagian besar berasal dari aktivitas antropogenik dari limbah rumah
tangga, pertanian/sawah, peternakan, dan industri (Kido et al. 2009). Keberadaan
bahan pencemar, selain mengakibatkan turunnya kualitas perairan juga
berpengaruh terhadap hilangnya keanekaragaman hayati khususnya spesies
asli/endemik (Khosla et al. 1995; Brahmana & Firdaus 1997).
Keberadaan Sungai Ciliwung sangat penting bagi sektor pertanian (irigasi),
industri, maupun bahan baku air minum untuk masyarakat Kota Depok dan
Jakarta. Kegiatan antropogenik yang berada disepanjang DAS Ciliwung bila tidak
dikelola dengan baik akan berdampak negatif terhadap sumberdaya airnya seperti
permasalahan pencemaran. Kondisi ini dapat menimbulkan gangguan, kerusakan,
dan bahaya bagi makhluk hidup yang bergantung pada sumberdaya air serta hidup
dan ditemukan pada ekosistem sungai mulai dari tanaman air, plankton, perifiton,
bentos dan ikan. Biota yang terpengaruh langsung terhadap kondisi lingkungan
yang berubah-ubah di perairan sungai adalah biota-biota yang siklus hidupnya
relatif menetap seperti bentos maupun perifiton.
2.3. Perifiton
Perifiton merupakan gabungan beberapa ganggang, cyanobacteria, mikroba
heterotrofik, dan detritus yang melekat pada permukaan batuan, kayu dan tanaman
serta hewan air yang terendam pada ekosistem perairan (Odum 1971). Perifiton di
perairan mengalir pada umumnya terdiri dari diatom (Bacillariophyceae), alga
hijau berfilamen (Chlorophyceae), bakteri atau jamur berfilamen, protozoa, dan
7
rotifera (tidak banyak pada perairan tidak tercemar), serta beberapa jenis benthos
(Welch 1952). Komunitas pembentukan perifiton yang ada pada substrat
dalam perairan seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Perifiton meskipun tidak banyak digunakan, tetapi cocok untuk penilaian
kualitas perairan sungai (Patrick 1973; Stevenson & Lowe 1986; Rott 1991;
Round 1991; Stevenson & Pan 1999). Berdasarkan tipe substrat tempat
menempelnya, perifiton dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
a. Epilithic, perifiton yang menempel pada batu.
b. Epidendritic, perifiton yang menempel pada kayu.
c. Epiphytic, perifiton yang menempel atau hidup pada permukaan daun
maupun batang tumbuhan.
d. Epizoic, perifiton yang menempel pada permukaan tubuh hewan.
e. Epipelic, perifiton yang menempel pada permukaan sedimen.
f. Epipsamic, perifiton yang menempel pada permukaan pasir.
Perifiton dalam ekosistem perairan berfungsi sebagai sumber makanan
penting bagi organisme dengan tingkat trofik yang lebih tinggi, seperti:
avertebrata, larva, dan beberapa ikan. Perifiton
juga dapat menyerap bahan
pencemar yang ada di perairan, sehingga dapat membatasi penyebarannya di
lingkungan khususnya perairan. Komunitas perifiton biasa digunakan dalam
sistem produksi akuakultur yaitu sebagai sumber makanan bagi ikan.
Proses perkembangan perifiton merupakan bentuk proses akumulasi yaitu
terjadinya peningkatan biomassa seiring dengan bertambahnya waktu. Akumulasi
tersebut merupakan hasil kolonisasi dan komposisinya, dimana keberadaannya
sangat dipengaruhi oleh kemampuan perifiton dan media penempelnya.
Kemampuan
perifiton
dalam
menempel
pada
substratnya
menentukan
eksistensinya terhadap pencucian arus sehingga keberadaan komunitasnya tetap
mantap.
Perifiton yang menempel pada substrat mati seperti batuan
keberadaannya akan lebih mantap, tidak mengalami perubahan, rusak maupun
mati, meskipun terbentuknya komunitas berjalan lambat (Ruttner 1974).
8
Keterangan :
a. Bakteri
b. Navicula menisculus var.
upsaliensis - prostrate,
mucilage coat.
c. Gomphonema parvulum –
short stalks,
d. Gomphonema olivaceum –
long stalks,
e. Fragilaria vaucheriae –
rosette, mucilage pads,
f. Synedra acus – large
rosette, mucilage pads,
g. Nitzschia sp.- rosette,
mucilage pads,
h. Stigeocionium sp.- upright
filaments
Gambar 2. Materi pembentukan perifiton (Annonim, 2009)
Komposisi alga yang biasa ditemukan pada perairan sungai dan menempel
pada batuan (Epilithic) dan tanaman air (Epiphytic) dari hasil penelitian yang
dilakukan
Bishop (1973) terdiri atas Cyanophyta, Rhodophyta, Cryptophyta,
Bacillariophyta, Chrysophyta, Euglenophyta, dan Chlorophyta. Sedangkan
menurut Hynes (1972) bentik alga yang sering ditemukan pada perairan dalam
jumlah besar antara lain: Synedra, Nitzschia, Navicula, Diatoma, dan Surirella.
Diatom dari kelompok pennales merupakan alga bentik yang mendominasi pada
perairan berarus kuat dan seiring dengan menurunnya arus, maka keanekaragaman
alga dalam perairan akan meningkat selain diatom juga tumbuh alga bentik dari
kelompok Chlorophyta dan Myxophyta (Whitton 1975).
Kelompok diatom jenis pennales pada perairan berarus cenderung
mendominasi karena berkaitan dengan bentuk sel (frustul) yang simetris bilateral
dan sistem aliran air yang melewati sitoplasma sehingga mampu bergerak
meluncur melawan arus. Selain itu, pada frustule yang berupa sobekan sobekan
9
sel
(raphe),
terdapat
sitoplasma
yang
di
dalamnya
mengandung
mucopolysaccharides yang mampu mengeluarkan helaian cairan perekat sehingga
mampu menempel di substrat dan memungkinkan untuk membantu bergerak
(Sze 1993; Basmi 1999). Perkembangan perifiton di perairan sangat dipengaruhi
oleh faktor lingkungan antara lain kecerahan, kekeruhan, tipe substrat,
kedalaman, pergerakan air, arus, pH, alkalinitas, kesadahan, dan nutrien. Populasi
perifiton akan menurun pada perairan yang kurang mendapatkan cahaya cukup.
Faktor kekeruhan pada perairan baik yang diakibatkan oleh lumpur maupun
plankton juga mengakibatkan penurunan populasi perifiton khususnya yang hidup
di dasar dan tergantung pada cahaya yang masuk ke perairan untuk
perkembangannya (Wetzel 1979).
2.4. Perifiton sebagai Bioindikator Pencemaran Perairan
Komunitas perifiton memiliki peran dalam ekosistem air tawar dan
merupakan reaktor biogeokimia bertenaga surya, habitat biogenik, gambaran
elemen hidrolik, maupun sistem peringatan dini untuk perubahan lingkungan,
serta keberadaan keanekaragaman hayati (Stevenson 1996; Wehr & Sheath 2003;
Azim et al. 2005).
Kondisi lingkungan dengan habitat yang stabil sangat mendukung
tercapainya suatu komunitas organisme baik flora maupun fauna dalam suatu
ekosistem, sehingga dapat tetap eksis dan berkembang dengan baik. Perubahan
yang terjadi pada variabel lingkungan dapat mempengaruhi komunitas organisme
secara menyeluruh mulai pada komposisi jenis, spesies, bentuk morfologi
individu, anatomis, fisiologis, dan jumlah individu.
Organisme yang mampu
maupun yang tidak mampu bertahan hidup pada kondisi lingkungan yang
mengalami perubahan biasanya dapat dijadikan sebagai biota indikator dari
lingkungan yang bersangkutan.
Perubahan yang mendasar pada struktur
komunitas akibat adanya perubahan lingkungan adalah terjadinya perubahan
keanekaragaman jenis dari komunitas yang bersangkutan (Basmi 1999).
Salah satu manfaat penggunaan perifiton sebagai bioindikator adalah
karena secara umum spesies perifiton bersifat menetap dalam waktu yang lama
dan mampu merespon bahan polutan yang terlarut dalam perairan, sehingga
10
mampu memberikan informasi tentang kondisi kualitas suatu perairan sesuai
dengan yang sebenarnya (Crossey & La Point 1988; Stewart & Davies 1990).
Masuknya beban polutan ke dalam ekosistem perairan akan mempengaruhi
komponen biota akuatik terutama pada struktur dan fungsinya dalam rantai
makanan yang dapat diketahui dengan adanya perubahan komposisi, jumlah, dan
kelimpahan taksanya.
Penilaian kualitas lingkungan yang dewasa ini banyak dilakukan untuk
melengkapi hasil pendugaan parameter fisika dan kimia adalah dengan
memasukkan parameter biologi. Menurut Soewignyo et al. (1986), penentuan
kualitas perairan secara biologi dapat dianalisis secara kuantitatif yaitu dengan
melihat jumlah kelimpahan jenis organisme yang hidup di lingkungan perairan
tersebut dan dihubungkan dengan keanekaragaman tiap jenisnya dan cara
penentuan yang lain adalah dengan analisis secara kualitatif dengan melihat jenisjenis organisme yang mampu beradaptasi pada kondisi lingkungan tertentu.
Penggunaan perifiton sebagai indikator penilaian kualitas perairan telah
banyak dilakukan penelitian oleh banyak peneliti maupun ahli. Hasil penelusuran
dari beberapa literatur, abstrak, dan web ilmu pengetahuan yang dilakukan oleh
Scott (2010) dengan fokus utama berkaitan dengan ekologi perifiton ditemukan
kurang lebih 150 paper yang terbagi menjadi 7 topik bahasan utama yaitu: 1).
Pengaruh perubahan fisik, 2). Pengaruhnya terhadap pemaparan dan respon, 3).
Faktor lingkungan yang membatasi, 4). Hubungan persaingan, 5). Pengaruh akibat
pemangsaan, 6). Perifiton sebagai indikator lingkungan, 7). Kedudukan perifiton
dalam siklus rantai makanan pada lingkungan kolam. Secara garis besar beberapa
hasil publikasi yang berkaitan dengan keberadaan perifiton dapat dilihat pada
Gambar 3.
11
Respon algae terhadap bertambahnya
unsur hara di sungai (Huntsman 1948)
Kolonisasi dan periodisitas
algae sungai (Brown 1908)
1900
1905
1910
Pengaruh aliran pada
respirasi perifiton
(McIntire 1966)
Lingkungan penentu penyebaran
diatom (Patrick 1948)
Suksesi perifiton
(Eddy 1925)
Aliran metabolisme
(Odum 1958)
1915
Keterbatasan CO2 dalam
proses fotosintesis
bryophytes di perairan
(Blackman & Smith 1910)
1920
1925
1930
1935
1940
Fiksasi N oleh cyanobacteria
(Allison & Morris 1930)
1945
1950
1979
1981
1983
1987
1989
1991
1970
1975
Metoda 32P untuk
produktivitas perifiton
(Elwood & Nelson 1972)
Meta analisis keterbatasan
unsur hara (Francoeur 2001)
Ekologi alga
(Stevenson et al. 1996)
1985
1965
Pengaruh aliran pada
perpindahan massa
(Whitford & Schumacher 1961)
Dinamika perifiton
(Pringle et al. 1988)
1977
1960
Kondisi cahaya dibawah
tutupan tanaman sempadan
(McConnell & Singler 1959)
Karakteristik perifiton
sungai di British
(Bucher 1940)
Pengaruh aliran pada pertumbuhan
perifiton (Horner & Welch 1981)
1955
Pengaruh cahaya dan
aliran pada komposisi
perifiton
(McIntire 1968)
1993
1995
1997
Pengaruh UVR pada perifiton
(Weidman et al. 2005)
1999
Batas lapisan
perpindahan perifiton
(Hart & Finell 1999)
Hubungan klorofil dengan
unsur hara (Biggs 2000)
2001
2003
2005
2007
2008
Pengaruh UVR dan DOC
pada perifiton
(Frost et al. 2007)
Meta analisis dengan kontrol atasbawah dibandingkan bawah-atas
(Hillebrand 2002)
Gambar 3. Publikasi ekologi perifiton dari awal abad 20th hingga tahun 2008
(Scott 2010).
Penggunaan perifiton untuk menilai kualitas air sungai didasarkan pada 3
pendekatan yaitu :
1. Pendekatan yang paling lama (tua) yaitu berdasarkan konsep indikator spesies,
seperti pemakaian jenis alga untuk menilai kualitas air. Pendekatan yang paling
lama digunakan adalah sistem saprobik (Hill et al. 2000), sistem ini masih
digunakan secara luas untuk monitoring penilaian kualitas air dan air buangan
meskipun hingga saat ini banyak mengalami perbaikan (Lange-Bartelot 1979;
Frederich et al. 1992). Sistem saprobik terbukti memiliki kelemahan dalam
pemantauan kerusakan ekosistem sungai, karena tidak memberikan informasi
keterkaitannya antara keberadaan beban unsur hara dengan rendahnya
keragaman hayati yang terbentuk (Patrick 1973; Guzkowska & Gasse 1990).
2. Pendekatan yang didasarkan pada struktur komunitas dimana anggapan bahwa
lingkungan yang masih alami (pristine) akan mendukung tingginya
keanekaragaman
hayati dibandingkan
dengan lingkungan yang
telah
12
mengalami gangguan, jadi keberadaan struktur komunitas mencerminkan
kesehatan dari suatu ekosistem. Indeks struktur komunitas (keragaman,
kelimpahan, kekayaan taksa dan keseragaman) biasa digunakan dalam
pemantauan pencemaran sungai dari point source (Freidrich et al. 1992).
3. Pendekatan indeks biotik yang digunakan untuk menilai kualitas air dan
ekosistem sungai secara terintegrasi (Fausch et al. 1984; Karr et al. 1986;
Kerans & Karr 1994). Indeks biotik dikembangkan dengan memadukan dua
konsep pendekatan antara indikator spesies dan struktur komunitas dalam
penilaian kualitas air berdasarkan hubungan parameter fisika kimia kondisi saat
ini dan yang sebelumnya. Dalam pendekatan ini memanfaatkan analisis
multivariat untuk mengetahui hubungan antara data kondisi lingkungan dengan
keberadaan organisme dikaitkan dengan pendekatan kondisi karakteristik
ekologi danau maupun sungai (Frits et al. 1993; Dixit & Smol 1994; Pan et al.
1996, Reynoldson et al. 1997).
2.5. Indeks Integritas Biotik Perifiton (Periphyton Index Biotik Integrity)
Penilaian kualitas perairan dengan menggunakan indeks biotik saat ini
banyak dikembangkan dan digunakan karena dalam informasi yang diberikan
terhadap keberadaan kualitas perairan akan mendekati keadaan yang sebenarnya.
Indeks biotik terintegrasi dapat didesain untuk pengukuran kekayaan spesies,
struktur trofik, dan kelimpahan organisme. Keseluruhan indek yang dihasilkan
dari total jumlah metrik yang ada merupakan respon dari sumber polutan baik
khusus sampai umum ataupun gabungan dari gangguan tersebut (Karr 1993).
Perkembangan indeks multimetrik untuk ekosistem sungai yang terintegrasi
biasanya diperlukan kondisi daerah acuan (reference site).
Konsep penilaian kualitas perairan dengan menggunakan Periphyton Index
Biotic Integrity (PIBI) merupakan penilaian yang menggabungkan beberapa
metrik yang disesuaikan dengan kondisi lingkungan perairan, antara lain:
1. Metrik Kekayaan Taksa Relatif: Jumlah total dari semua spesies yang ada
dalam komunitas. Kekayaan spesies diatom biasanya menurun dengan
meningkatnya kontaminasi bahan organik (Amblard et al. 1990; Witton et
al. 1991), logam berat (Pratt et al. 1987; Crossey & La Point 1988;
13
Scanferlato & Cairns 1990; Sudhakar et al. 1991; Witton et al. 1991), dan
pestisida (Kosinski 1984).
2. Metrik Keanekaragaman Shannon (ukuran kekayaan dan kesamaan taksa)
metrik ini biasa digunakan oleh para ahli biologi, karena relatif mudah
diinterpretasikan dan dibandingkan. Bahls (1993) menyatakan bahwa indeks
keanekaragaman shannon relatif sensitif terhadap perubahan kualitas air.
3. Pencemaran Toleransi Index (PTI)
Indeks Pencemaran didasarkan pada rasio diatom terhadap toleransinya:
1) paling toleran, 2) kurang toleran dan 3) tidak toleran (sensitif). Rasio
tersebut kemudian dikalikan dengan jumlah kelompok masing-masing (1, 2,
atau 3), dan jumlah untuk masing-masing memberikan nilai Indeks
Pencemaran. Bahls (1993) menguraikan kriteria yang digunakan untuk
menetapkan taksa diatom ke grup toleransi polusi dianalisis sebagai variabel
ekologi.
4. Metrik Cyanobacteria
Berbeda dengan % dari diatom, pada peningkatan % Cyanobacteria akan
cenderung menunjukkan adanya peningkatan gangguan pada lingkungan,
terutama sebagai hasil dari pengayaan hara dan organik maupun paparan
zat-zat beracun (Palmer 1969; Patrick 1977; Bott & Rogenmuser 1978;
Steinman et al. 1991; Leland 1995).
5. Indeks Pengendapan (siltation index)
Indeks pengendapan adalah kelimpahan relatif dari spesies Navicula dan
Nitzschia dalam populasi diatom yang menunjukkan substrat tidak stabil,
sehingga berkaitan tingkat sedimentasi di dasar sungai (Bahls 1993).
Peningkatan
kelimpahan
Navicula
dan
Nitzschia
di
lingkungan
menunjukkan adanya gangguan di lingkungan perairan tersebut.
6. Metrik Diatom Eutraphentic.
Diatom Eutraphentic telah banyak digunakan untuk mengidentifikasi dan
menilai perairan yang telah dipengaruhi oleh unsur hara (Palmer 1969;
Lange-Berlatot 1979; Hall & Smol 1992; Christie & Smol 1993; Pan et al.
1996.). Dengan meningkatnya % diatom eutraphentic, maka menunjukkan
14
kecenderungan adanya peningkatan material organik pada perairan tersebut
(Hill et al. 2000).
7. Achnanthes minutissima (%)
Kelimpahan persen dari A. minutissima yang ditemukan berkaitan dengan
terjadinya peristiwa pencemaran atau gangguan lingkungan perairan akibat
pertambangan maupun bahan kimia beracun, dimana terjadinya peningkatan
kelimpahan mengindikasikan besarnya gangguan (misalnya 0-25% = tidak
ada gangguan, 25-50% = gangguan ringan, 50-75% = gangguan sedang, 75100% = gangguan berat). Spesies ini sering mendominasi di sungai akibat
dari drainase tambang, serta gangguan kimia lainnya (Stevenson & Bahls
1999).
8. Metrik klorofil-a
Konsentrasi klorofil a secara luas telah digunakan untuk penilaian
melimpahnya unsur hara yang ada di perairan sungai, mulai dari skala
penelitian sampai regional (Leland 1995; Pan et al. 1999).
9. Matrik Biomassa (AFDM)
Hubungan antara areal pertanian dengan kualitas air tidak mudah untuk
diintepretasikan. Leland (1995) melaporkan bahwa meningkatnya biomassa
perifiton merupakan akibat dari masuknya bahan unsur hara dari lahan
pertanian, sementara yang lain melaporkan bahwa berkurangnya biomassa
perifiton dalam perairan sungai diakibatkan oleh gangguan bahan kimia
(Clark et al. 1979; Boston et al. 1991; Sigmon et al. 1997). Nilai tengah
hasil pengukuran AFDM/m2 digunakan sebagai nilai referensi untuk metrik
biomassa (Hill et al. 2000).
10. Indeks Autotrofik
Rasio AFDM: Chla adalah ukuran dari jumlah bahan organik relatif
terhadap biomassa perifiton. Rasio dari 50 sampai 200 adalah khas untuk
perifiton didominasi kumpulan bentik. Nilai lebih dari 200 dapat
menunjukkan kualitas air yang buruk (APHA 1995).
15
2.6. Parameter Fisika-Kimia
2.6.1. Kedalaman Perairan
Jumlah dan jenis hewan bentos termasuk perifiton dipengaruhi oleh kondisi
kedalaman perairan. Welch, (1952) menyatakan bahwa daerah litoral paling
banyak jumlah dan jenis biota air jika dibandingkan dengan daerah sublitoral dan
profundal.
2.6.2. Arus
Kecepatan arus merupakan faktor lingkungan yang sangat berpengaruh
terhadap keberadaan biota yang ada di perairan mengalir (lotik), kondisi arus
suatu perairan sungai dipengaruhi oleh adanya perbedaan gradien atau ketinggian
lokasi antara bagian hulu dengan hilir, semakin besar perbedaan ketinggiannya,
maka arus air yang mengalir akan semakin deras.
Takao et al. (2006)
menyebutkan bahwa kecepatan aliran dan fluktuasi dari debit sungai merupakan
faktor utama dari organisasi biologi yang ada dalam sistem lotik. Sedangkan
Welch (1980) menambahkan, sungai dangkal dengan kecepatan arus cepat,
biasanya didominasi oleh diatom perifitik.
Alga bentik yang mendominasi
perairan yang berarus kuat dikarakteristikkan oleh adanya diatom golongan
pennales (Tabel 1).
Tabel 1. Distribusi alga dalam kaitannya dengan arus (Round 1964)
Arus
(m/detik)
Tipe komunitas
Jenis yang mendominasi
< 0,2 – 1
Alga bentik
>1
Alga bentik
> 0,5 – 1
>1
Fitoplankton
Fitoplankton
Alga epipelik dan epifitik: seperti Nitzschia,
Navicula, Caloneis, Eunotia, Tabellaria,
Synedra, Oscillatoria, Oedogonium,
Bulbochaete
Alga epilitik: seperti Achnantes, Meridion,
Diatoma, Ceratoneis.
Diatom kecil bersel tunggal, alga biru.
Volvocales, Chrysomonads.
Mason (1981) mengklasifikasi sungai berdasarkan kecepatan arusnya ke
dalam lima kategori yaitu arus yang sangat cepat (> 100 cm/detik), cepat (50-100
cm/detik), sedang (25-50 cm/detik), lambat (10-25 cm/detik), dan sangat lambat
16
(< 10 cm/detik). Kecepatan arus akan mempengaruhi jenis dan sifat organisme
yang hidup di perairan tersebut (Klein 1972). Menurut Whitton (1975) kecepatan
arus adalah faktor penting di perairan mengalir. Kecepatan arus yang besar (> 5
m/detik) mengurangi jenis flora yang dapat tinggal sehingga hanya jenis-jenis
yang melekat saja yang tahan terhadap arus dan tidak mengalami kerusakan fisik.
2.6.3. Suhu
Menurut Perkins (1960), Suhu perairan sangat erat kaitannya dengan
komposisi substrat, kekeruhan, masukan air hujan, luas permukaan perairan yang
langsung terkena sinar matahari, serta masukan air limpasan. Suhu perairan sungai
pada umumnya terdapat perbedaan antara di permukaan yang selalu lebih tinggi
dibandingkan dengan suhu pada kolom perairan (mendekati dasar perairan)
(Nybakken 1988).
Suhu berperan sebagai pengatur proses metabolisme dan fungsi fisiologis
organism, sehingga suhu sangat berpengaruh terhadap percepatan atau
perlambatan pertumbuhan dan reproduksi alga.
Perubahan suhu berpengaruh
terhadap proses fisika, kimia, dan biologi badan air, sehingga suhu juga berperan
dalam mengendalikan kondisi ekosistem perairan. Menurut Welch (1980) kisaran
suhu yang optimum untuk pertumbuhan suatu organisme akuatik seperti alga dari
filum Chlorophyta dan diatom berkisar pada suhu 30 – 35 oC, sedangkan
Cyanophyta bisa toleran terhadap kisaran suhu yang lebih tinggi diatas 30 0C.
2.6.4. Kekeruhan (Turbiditas)
Gambaran sifat optik air dapat dilihat dari nilai kekeruhannya, kondisi ini
sangat tergantung pada banyaknya cahaya yang terserap dan dipancarkan kembali
oleh bahan-bahan yang terdapat dalam air baik bahan organik maupun anorganik
yang terlarut dan tersuspensi biasanya berupa pasir halus dan lumpur maupun
yang berupa plankton dan mikroorganisme lainnya (APHA 1995; Davis &
Cornwell 1991).
Peningkatan kekeruhan pada perairan dapat mengurangi produktivitas
primer dari suatu perairan. Menurut Lloyd (1985), pada perairan dangkal dan
jernih peningkatan kekeruhan hingga 25 NTU mengakibatkan produktivitas
primer turun antara 13 – 50%, sedangkan di danau dan sungai peningkatan
17
kekeruhan sebesar 5 NTU mengurangi produktivitas primer berturut-turut 75%
dan antara 3 – 13%. Kekeruhan yang tinggi dapat mengakibatkan terganggunya
proses osmoregulasi pada suatu organisme, seperti pernafasan dan penglihatan
organisme akuatik (Effendi 2003).
2.6.5. Konduktivitas
Konduktivitas merupakan gambaran kemampuan air dalam menghantarkan
arus listrik secara numerik karena ionisasi garam-garam terlarut dalam air (Cole
1988). Nilai konduktivitas suatu perairan alami berkisar antara 20 – 1500
µmhos/cm (Boyd 1988), sedangkan limbah industri nilai konduktivitasnya
mencapai 10.000 µmhos/cm (APHA 1995). Nilai konduktivitas perairan lebih dari
500 µmhos/cm, maka hidrobiota termasuk perifiton mengalami tekanan secara
fisiologis (Afrizal 1992).
2.6.6. Derajat keasaman (pH)
Perairan alami pada umumnya memiliki kisaran pH antara 6,5 – 8,5
tergantung pada suhu, oksigen terlarut dan kandungan garam-garam ionik yang
ada dalam perairan. Sebagian besar biota akuatik memiliki batas toleransi
terhadap pH. Secara umum kondisi pH antara 7 – 8,5 merupakan kondisi ideal
yang disukai oleh biota perairan (Effendi 2003). Kondisi pH menentukan
dominansi biota akuatik khususnya fitoplankton
misalkan alga biru lebih
menyukai pH netral sampai basa dan respon pertumbuhannya negatif terhadap
asam (pH<6), sedangkan Chrysophyta umumnya pada kisaran pH 4,5–8,5; dan
pada umumnya kisaran pH yang netral akan mendukung keanekaragaman jenis
diatom (Wetzel 1979).
2.6.7. Oksigen Terlarut (DO)
Proses metabolisme dan respirasi organisme akuatik
memerlukan
ketersediaan oksigen terlarut, sehingga keberadaan oksigen terlarut sangat vital
bagi organisme akuatik, selain itu konsentrasi oksigen terlarut juga dapat
digunakan sebagai indikator kualitas air (Odum 1971). Keberadaan oksigen
terlarut di perairan berasal dari difusi oksigen dari udara ke dalam perairan serta
hasil proses fotosintesis dari fitoplankton, sedangkan berkurangnya konsentrasi
oksigen terlarut disebabkan oleh proses respirasi dan dekomposisi bahan-bahan
18
organik yang ada di perairan. Berkurangnya oksigen terlarut berkaitan dengan
banyaknya bahan-bahan organik dari limbah industri yang mengandung bahanbahan yang tereduksi dan lainnya (Welch 1952). Kandungan oksigen terlarut
pada sistem perairan mengalir seperti sungai pada umumnya tinggi, sedangkan
konsentrasi karbondioksida bebasnya cenderung kecil, hal ini disebabkan adanya
kecepatan arus pada sistem sungai yang memberikan sumbangan terhadap proses
difusi oksigen ke dalam perairan (Hynes 1972). Perairan tawar
kandungan
oksigen terlarut berkisar antara 8 mg/liter pada suhu 25 oC. Konsentrasi oksigen
terlarut pada perairan alami biasanya kurang dari 10 mg/l (Mc Neely et al. 1979).
Kualitas air di perairan mengalir dapat dikelompokkan menjadi lima
golongan berdasarkan konsentrasi oksigen terlarut menurut Sachmitz (1971) in
Lumbantobing (1996) Tabel 2.
Tabel 2. Penggolongan kualitas air berdasarkan kandungan oksigen terlarut
(Sachmitz 1971 in Lumbantobing 1996).
Golongan
Kandungan oksigen
terlarut (ppm)
Kualitas air
I
> 8 atau perubahan
terjadi dalam waktu
pendek
Sangat baik
II
6,0
Baik
III
4,0
Kritis
IV
2,0
Buruk
V
< 2,0
Sangat buruk
2.6.8. Alkalinitas
Alkalinitas merupakan gambaran kapasitas air dalam menetralkan asam,
sehingga alkalinitas dapat disebut juga sebagai kapasitas penyangga (buffer
capacity) terhadap perubahan pH perairan. Keberadaan alkalinitas perairan
berkaitan dengan kandungan karbonat yang berasal dari pelapukan batuan dan
tanah yang terlarut dalam air. Perairan dengan nilai alkalinitas tinggi secara tidak
langsung akan berpengaruh terhadap meningkatnya produktivitas perairan.
Perairan alami biasanya memiliki nilai alkalinitas sekitar 40 mg/l CaCO3 (Boyd
1988).
19
2.6.9. Unsur Hara (Nutrien)
Unsur hara yang penting di perairan adalah nitrogen dan fosfor. Nitrogen di
perairan biasanya dalam bentuk nitrogen bebas, nitrat, nitrit, ammonia, dan
amonium. Unsur fosfor dapat ditemukan dalam bentuk senyawa anorganik yang
terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat
(Effendi 2003).
Nitrat dan amonia merupakan sumber utama nitrogen di perairan serta
sumber nitrogen yang dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik
maupun alga dan pada umumnya konsentrasi nitrat di perairan tidak tercemar
biasanya lebih tinggi daripada konsentrasi amonia.
Nitrat juga merupakan zat
hara penting bagi organisme autotrof dan diketahui sebagai faktor pembatas
pertumbuhan (Eaton et al. 1995). Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan
bersifat stabil, sedangkan nitrit biasanya ditemukan dalam jumlah yang sangat
sedikit di perairan karena bersifat tidak stabil terhadap keberadaan oksigen.
Kadar nitrat di perairan alami hampir tidak pernah lebih dari 0,1 mg/liter.
Kadar nitrat yang lebih dari 5 mg/liter menggambarkan terjadinya pencemaran
antropogenik yang berasal dari aktivitas manusia. Pada perairan yang menerima
limpasan dari daerah pertanian yang banyak mengandung pupuk, kadar nitrat
dapat mencapai 1.000 mg/liter (Davis & Cornwell 1991). Kadar nitrit di perairan
relatif kecil karena segera dioksidasi menjadi nitrat. Senyawa nitrat dapat
dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan (Effendi
2003).
Sumber amonia di perairan berasal dari proses penguraian nitrogen organik
(protein dan urea) dan nitrogen anorganik (tumbuhan dan biota perairan yang
telah mati) oleh mikroba jamur (proses amonifikasi). Perairan dengan pasokan
oksigen cukup jarang ditemukan Amonia.
Kadar amonia di perairan alami
biasanya tidak lebih dari 0,1 mg/liter (McNeely et al. 1979). Amonia banyak
digunakan dalam proses produksi urea, industri bahan kimia, serta industri bubur
kertas. Kadar amonia yang tinggi dapat merupakan indikasi adanya pencemaran
bahan organik yang berasal dari limbah domestik, industri, dan limpahan pupuk
(run off) pupuk pertanian (Effendi 2003).
20
Unsur fosfor (P) di alam mayoritas berada dalam bentuk fosfat yang
merupakan bentuk hasil oksidasi sempurna. Fosfat yang dijumpai dalam air
merupakan hasil pelapukan dan terlarutnya mineral fosfat karena erosi tanah,
pupuk, proses asimilasi dan disimilasi tumbuhan, deterjen, limbah industri dan
domestik. Fosfat yang terdapat dalam perairan biasanya terdapat dalam bentuk
terlarut dan tak terlarut. Menurut Goldman et al. (1983) unsur P merupakan kunci
dalam produktivitas primer dan kesuburan suatu perairan yang biasanya terdapat
dalam jumlah sedikit, sehingga unsur ini sering dianggap sebagai faktor pembatas
bagi produktivitas perairan.
Kandungan fosfat yang terlarut di perairan alami pada umumnya tidak lebih
dari 0,10 ppm, sedangkan air sungai pada umumnya mempunyai kandungan fosfat
berkisar 0,001 – 0,05 ppm (Jorgensen 1980). Kandungan fosfat dalam perairan
yang tinggi akbat masuknya pencemaran bahan organik dari limbah rumah tangga
(domestik) maupun industri, dan daerah pertanian dengan dipupuk yang
mengadung unsur fosfat (Wardoyo 1975).