Epidemiologi Epidemi (epidemic) adalah meningkatnya penyakit

Epidemiologi
Epidemi (epidemic) adalah meningkatnya penyakit dengan hebat pada waktu dan wilayah
tertentu dalam satu populasi tumbuhan. Epidemi terjadi pada jangka waktu tertentu, jadi tidak
selalu terjadi. Epidemi terjadi pada tempat, ruang, atau wilayah tertentu, jadi tidak merata.
Suatu penyakit yang terdapat merata dan terus-menerus tidak dianggap sebagai penyakit
epidemic, tetapi penyakit endemic. Suatu penyakit yang merata di seluruh benua atau dunia
disebut pandemic. Tetapi jika penyakit hanya terdapat disana-sini dan tidak meningkat disebut
sporadic.
Epidemi berasal dari kata Yunani, epi (=diatas, diantara) dan demos (=rakyat). Oleh karena itu
di waktu yang lampau banyak ahli yang mengusulkan agar penyakit tumbuhan tidak disebut
epidemic, tetapi epifitotik (epiphytotic), yang berarti “di antara tumbuhan”. Namun usul ini tidak
mendapat perhatian sehingga sampai sekarang dalam ilmu penyakit tumbuhan tetap dipakai
istilah epidemi sebagai kata benda dan epidemic sebagai kata sifat.
Penyebaran pathogen
Berkembangnya suatu pathogen sebagian ditentukan oleh banyaknya inoculum yang dibentuk,
pembebasan inoculum dari tubuh buah atau substrat, ketahanan inoculum terhadap keadaan
yang tidak baik, luas dan lamanya penyebaran, dan factor-faktor yang mempengaruhi
perkecambahan inoculum dan infeksi.
Patogen-patogen membentuk beberapa macam inokulum. Virus dan bakteri tidak membentuk
inokulum tertentu. Butir-butir (partikel) virus dan bakteri individual merupakan inokulum sendiri.
Jamur membentuk beberapa macam inokulum dengan bermacam-macam cara. Miselium yang
tumbuh, miselium yang tahan (dormant mycelium) di dalam biji atau bagian-bagian tumbuhan
lainnya, berkas miselium atau rizomorf, dan sklerotium yang mempunyai bermacam-macam
bentuk dan ukuran dapat berfungsi seperti spora, yaitu menularkan penyakit. Hanya bedanya
miselium dan sklerotium tidak dapat disebarkan oleh angin, tetapi di lain pihak mempunyai
ketahanan yang lebih tinggi terhadap keadaan yang tidak baik.
Rhizomorf beberapa jenis jamur akar dapat tumbuh beberapa meter di dalam tanah dan
mengadakan infeksi pada akar tumbuhan yang rentan, misalnya pada Armilariella mellea dan
Rigidoporus microporus. Untuk penyebaran lokal rhizomorf lebih efektif daripada spora. Setelah
mencapai akar tumbuhan yang rentan, mula-mula rizomorf tumbuh melekat di luar akar secara
epifit. Agak jauh dari ujung rizomorf jamur membentuk miselium yang masuk (mengadakan
infeksi) ke dalam kulit akar. Jika pertumbuhan epifit terhenti, misalnya karena fungisida, infeksi
tidak dapat berkembang juga.
Kebanyakan jamur akar menular dengan perpindahan miselium dari akar yang sakit ke akar
yang sehat setelah terjadi singgungan atau kontak antara akar-akar tersebut.
1
Spora merupakan inokulum yang paling penting dari jamur-jamur. Ini disebabkan karena
ukurannya yang kecil, jumlahnya yang sangat banyak, dan dapat dibentuk dalam ruang yang
kecil dan banyak yang dapat disebarkan meluas dengan cepat oleh angin setelah terbentuk.
Pada kebanyakan jamur pembebasan spora terjadi secara pasif, tetapi pada jamur tertentu
pembebasan terjadi secara aktif. Spora jamur yang dibentuk di dalam jaringan tumbuhan inang
hanya dapat bebas setelah hancurnya jaringan ini. Hal ini juga terjadi pada pembebasan bakteri.
Pada jamur tertentu, perkembangan spora menimbulkan tekanan pada epidermis hingga pecah
dan spora terlepas.
Pada umumnya penyebaran patogen tumbuhan terjadi secara pasif. Memang beberapa jenis
bakteri, zoospora jamur dan nematoda dapat berenang, tetapi ini hanya dapat dipakai untuk
penyebaran dalam jarak yang sangat pendek. Agensia penyebaran patogen yang penting
adalah angin, air, serangga, hewan-hewan lain, dan manusia. Diantaranya yang penting adalah
angin, serangga dan manusia.
Angin dapat mengangkut banyak spora dalam jarak yang jauh dan menyebarkannya pada suatu
wilayah yang sangat luas. Bahkan angin yang sangat lemah pun sudah dapat mengangkut
spora ke sekitarnya. Serangga merupakan agensia yang sangat penting bagi bermacam-macam
virus. Manusia mengangkut penyebab penyakit dari tempat satu ke tempat yang lain, dari
negara yang satu ke negara lain, bahkan dari benua yang satu ke benua yang lain, di dalam
hasil pertanian yang diperdagangkan.
1. Penyebaran oleh angin
Dewasa ini umumnya orang beranggapan bahwa penyebaran butir-butir bakteri dan virus oleh
angin tidak memegang peranan yang penting. Meskipun demikian angin dapat menerbangkan
daun dan menularkan penyakit bakteri pada kapas (Xanthomonas campestris pv. malvacearum)
sejauh ½ mil atau lebih.
Banyak jamur parasit yang penyebarannya terutama dilakukan oleh angin, karena jamur
membentuk dan membebaskan spora ke udara dalam jumlah yang tidak terjitung, mempunyai
ukuran yang kecil, ringan sekali, sehingga mudah diangkut oleh angin dalam jarak jauh.
Beberapa contoh penyakit yang disebarkan atau ditularkan melalui udara dikenal dengan istilah
penyakit tular udara (air borne) antara lain: Puccinia graminis tritici, penyebab penyakit karat
pada gandum, Hemileia vastatrix, penyebab penyakit karat pada daun kopi, Peronosclerospora
maydis, penyebab penyakit bulai pada jagung, dan Exobasidium vexans, penyakit cacar teh.
2. Penyebaran oleh air
Air mempunyai arti yang kurang penting dalam penyebaran penyakit tumbuhan jika
dibandingkan dengan angin. Selain itu penyebarannya hanya bersifat lokal.
Beberapa contoh patogen tanaman yang disebarkan oleh air antara lain, Xanthomonas
campestris pv. campestris, penyebab penyakit busuk hitam pada kubis dan penyakit bercak
2
daun bersudut (X. campestris pv. malvacearum) pada kapas, Phytopthora nicotianae var.
nicotianae, penyebab penyakit lanas pada tembakau dan Phytopthora palmivora, penyebab
penyakit busuk kaki hitam pada lada.
3. Penyebaran oleh serangga
Serangga tidak hanya menyebarkan patogen tetapi beberapa patogen dapat membiak di dalam
tubuh serangga, dan beberapa patogen dapat bertahan hidup dalam tubuh serangga selama
tidak ada tumbuhan inang yang cocok. Jadi serangga dapat memegang peranan dalam
penularan, penyebaran, pembiakan dan pertahanan patogen. Tetapi sebagai sgensia penyebar
serangga hanya dapat menyebarkan patogen dalam jarak yang dekat saja.
Serangga merupakan agensia paling penting dalam penyebaranv virus. Hanya terdapat sedikit
penyakit virus yang tidak dapat ditularkan oleh serangga. Sebagian besar dari vektor yang
dapat menularkan dan menyebarkan penyakit virus mempunyai alat mulut menghisap. Yang
terpenting adalah kutu daun (aphididae) dan wereng (leafhopper).
Beberapa macam
Coccinelidae dan belalang yang mempunyai alat mulut menggigit dapat menularkan virus.
Penyakit bakteri tertentu dapat disebarkan oleh serangga. Penyakit layu bakteri pada labulabuan antara lain pada melon, yang disebabkan oleh Erwinia tracheiphila, penyebarannta sama
sekali tergantung dari kumbang ketimun (cucumber beetle). Bahkan bakteri dapat bertahan
dalam usus kumbang.
Jamur ada juga yang disebarkan oleh serangga. Sebagai contoh penyebaran Phoma sabdariffae,
penyebab bercak daun pada rosella, oleh Podagrica javana. Infeksi Phoma biasanya terjadi di
dekat kelenjar madu, karena Podagrica tertarik oleh kelenjar madu yang terdapat pada daun.
Penyakit layu pada pohon Pinus Jepang (Japanese Red Pine), yang disebabkan oleh nematoda
Bursaphelenchus sp. disebarkan oleh kumbang Monochamus sp. (kelompok kumbang berantena
panjang “long horn beetle”). Penyakit layu pada pinus ini menyebabkan kerusakan yang luas
pada hutan pinus di Jepang.
4. Penyebaran oleh manusia
Penyebaran efektif yang paling jauh justru dilakukan oleh manusia sendiri. Aktivitas manusia
secara langsung dalam transportasi tanaman-tanaman melalui gunung-gunung, samudera,
maupun padang pasir pada jaman dulu berkontribusi besar dalam pengangkutan hama,
penyakit dan biji-biji gulma yang merugikan.
Dutch elm disease (Ophiostoma ulmi) terbawa dengan papan kayu dari Asia ke Eropa, lalu dari
Eropa ke Amerika. Bersama-sama dengan jamur penyebab penyakit ini, ternyata vektor
serangga yang menularkan penyakit ini, suatu kumbang kulit kayu, terbawa juga. Dengan
demikian penyakit meluas dengan cepat di AS dan setiap tahun mematikan ratusan ribu pohon
elm Amerika (Ulmus americana), sejenis pohon peteduh yang sangat disenangi.
3
Adanya transportasi bibit kentang dari Amerika Selatan, Pegunungan Andean ke Eropa
menyebabkan tersebarnya nematoda Globodera rostochiensis dan G. pallida, penyebab penyakit
layu pada tanaman kentang. Transportasi umbi kentang dari Eropa dan Australia ke Indonesia
khususnya untuk pengembangan kentang di daerah dataran tinggi seperti Batu, Malang juga
menjadi penyebab utama terbawanya Nematoda Sista Kuning (Globodera rostochiensis) hingga
ke Indonesia. Meskipun introduksi tanaman kentang sudah lama dilakukan di Indonesia, namun
baru tahun 2003, teridentifikasi bahwa jenis nematoda ini sudah diketahui berkembang di
Indonesia.
Daur Besar Penyakit Tumbuhan
Jika masuk ke suatu daerah baru suatu penyakit dapat berkembang dengan cepat dan menjadi
epidemi yang berat. Hal yang sama akan terjadi bila timbul ras atau strain patogen baru yang
virulen. Bahkan adanya kultivar rentan yang ditanam secara luas dapat menyebabkan timbulnya
epidemi. Tetapi jika jenis atau varietas tumbuhan itu tidak lalu binasa (musnah) karena epidemi
ini, penyakit akan berkurang dan seterusnya menjadi penyakit epidemik. Keadaan yang terakhir
ini kadang-kadang diganggu oleh adanya faktor-faktor yang membantu, yang dapat
menyebabkan terjadinya epidemi. Faktor-faktor yang dapat membantu terjadi epidemi di suatu
daerah antara lain cuaca, tumbuhan baru yang dimasukkan, terjadinya ras atau strain patogen
yang lebih agresif atau cara bercocok tanam yang menyimpang. Rangkaian kejadian inilah yang
disebut daur besar (grand cycle) suatu penyakit.
Menurunnya epidemi tersebut dapat disebabkan oleh faktor-faktor berikut:
a.
b.
c.
d.
Berkurangnya populasi tumbuhan yang rentan
Terjadinya populasi tumbuhan yang tahan
Adanya usaha pengendalian penyakit
Pengendalian alamiah
Terjadinya Epidemi
Sesuai dengan segitiga penyakit (Disease Triangle), epidemi dapat terutama disebabkan oleh
faktor patogen, tumbuhan dan lingkungan.
1. Epidemi yang disebabkan karena faktor patogen
Terutama terjadi karena jamur yang memiliki spora sangat ringan dan mudah
dipencarkan oleh angin pada jarak yang cukup jauh. Meskipun secara terbatas epidemi
dapat disebabkan oleh patogen yang disebarkan oleh serangga yang aktif berpindah.
Epidemi yang terjadi karena masuknya patogen dari daerah lain, dicontohkan dengan
epidemi pada penyakit karat daun kopi (Hemileia vastatrix) dan cacar teh (Exobasidium
vexans) di Indonesia, hawar daun kentang (Phytopthora infestans) di Irlandia, dan
hawar kastanye (Endothia parasitica) di Amerika Serikat.
2. Epidemi yang disebabkan karena faktor tumbuhan
4
Epidemi hanya terjadi jika terdapat tumbuhan rentan yang ditanam secara luas, lebihlebih jika secara monokultur. Ini dapat disebabkan karena perubahan cara bertanam
(agronomi) atau karena dikembangkannya kultivar baru dengan ketahanan vertikal
sebagai hasil pemuliaan tanaman.
Banyak penyakit tumbuhan yang tidak menyebabkan kerugian yang berarti pada
pertanaman campuran, seperti yang terdapat di tempat-tempat yang usaha taninya
belum intensif. Tetapi penyakit ini akan merugikan jika satu jenis tumbuhan yang rentan
ditanam sendiri secara monokultur pada daerah yang luas. Misalnya di dalam hutan
penyakit akar jarang mengakibatkan kerugiaan yang berarti, berbeda dengan di kebunkebun karet, teh ataupun perkebunan yang lain.
Hawar daun karet Amerika Selatan (Microcyclus ulei) telah lama terdapat dan tidak
merugikan pada karet yang tumbuh dalam hutan-hutan di Brazilia. Tetapi penyakit ini
menjadi sedemikian merusak setelah di sana karet ditanam secara monokultur sebagai
karet perkebunan. Penyakit cacar daun cengkeh (Phyllostica syzygii) berkembang secara
epidemik di Indonesia setelah adanya perluasan penanaman cengkeh dalam rangka
swasembada cengkeh.
Kultivar baru dengan ketahanan vertikal (monogenik) sering mempunyai derajat
ketahanan yang tinggi. Kultivar tahan ini akan mudah diterima oleh para petani,
sehingga menjadi hamparan yang luas. Ini menyebabkan binasanya banyak ras patogen
yang kurang virulen, sehingga patogen yang tertinggal hanya yang mempunyai virulensi
tinggi. Ras ini akan membiak, sehingga populasi patogen terutama terdiri atas ras yang
kuat ini. Dikatakan bahwa kultivar yang tahan tadi dapat “menyaring” ras-ras yang
lemah atau memberikan “tekanan seleksi” kepada patogen, yang akan mempercepat
terbentuknya ras baru dan menyebabkan apa yang disebut sebagai “boom and burst
cycle” yang sering disebut juga boom and bust cycle.
Boom
Burst
Pertambahan areal
Munculnya virulensi baru
Kultivar tahan baru
Virulensi tersebar luas
Gambar 1. “Boom and burst cycle” sebagai akibat pemuliaan dengan ketahanan vertikal
3. Epidemi yang disebabkan karena faktor cuaca
5
Setelah cacar teh masuk di Indonesia pada tahun 1949, setiap terjadi kenaikan
kelembaban kebun dalam jangka waktu yang cukup panjang, penyakit cacar akan
berkembang epidemik, khususnya di kebun-kebun di atas 900 m dari permukaan laut. Di
belakang diuraikan bahwa epidemi cacar teh dipengaruhi oleh kelembaban dan sinar
matahari.
Demikian pula halnya dengan hawar daun kentang. Epidemi akan berhenti jika
kelembanan udara turun. Pada penyakit karat daun kopi epidemi terjadi di musim hujan,
karena penyebaran urediospora terutama dibantu oleh percikan air hujan, sedangkan
perkecambahannya dibantu oleh kelembaban udara.
Ramalan Mengenai Datangnya Epidemi
Jika datangnya epidemi dapat diramalkan dengan jangka waktu yang cukup untuk
melakukan usaha pencegahan, kerugian-kerugian besar akan dapat dihindarkan. Tetapi karena
kebanyakan epidemi itu terutama ditentukan oleh faktor-faktor cuaca yang sukar diramalkan,
hanya sedikit penyakit yang sudah dapat diramalkan epideminya.
Sebelum memulai menyusun sistem peramalan, terlebih dahulu faktor-faktor yang
membantu perkembangan penyakit perlu diketahui. Selain pengamatan faktor-faktor cuaca
seperti kelembaban udara dan penyinaran sinar matahar, sering diperlukan pengamatan
biologis seperti kerapatan spora patogen di udara dan populasi vektor serangga. Makin lengkap
data yang tersedia mengenai hubungan antara intensitas penyakit dengan bermacam-macam
faktor tersebut, cara peramalan akan semakin tepat. Praktek peramalan sangat tergantung dari
hasil-hasil penelitian epidemiologi, meskipun penelitian epidemiologi tidak selalu menghasilkan
sistem peramalan. Seringkali peramalan disebut sebagai “epidemiologi terapan” (applied
epidemiology).
Untuk menyusun cara peramalan perlu diketahui stadium mana dari daur penyakit yang
memegang peranan penting bagi penyakit selanjutnya, dan keadaan luar bagaimana yang
sangat mempengaruhi stadium ini.
Selain adanya 3 faktor utama penyebab epidemi (patogen, tumbuhan dan lingkungan
seperti cuaca), epidemi juga dipengaruhi oleh faktor waktu. Gabungan dari faktor patogen,
tumbuhan inangm cuaca dan waktu ini (limas penyakit) dapat membentuk bermacam-macam
kombinasi, meskipun tidak semuanya penting. Untuk beberapa macam penyakit satu tingkatan
yang terjadi pada waktu tertentu dapat menentukan beratnya penyakit untuk seluruh musim.
Agar dapat disusun cara peramalan yang bermanfaat, beberapa syarat berikut
diperlukan.
a) Tumbuhan merupakan tanaman yang penting, misalnya tanaman pangan, atau tanaman
lain yang memiliki arti penting.
b) Penyakit dapat menimbulkan kerugian besar, tetapi hanya pada keadaan-keadaan
tertentu. Kalau pengendalian dilakukan terus-menerus akan membuang biaya, tetapi jika
dilalaikan dapat berbahaya.
c) Perlu terdapat cukup keterangan, baik hasil pengamatan maupun penelitian, mengenai
pengaruh berbagai faktor lingkungan terhadap perkembangan penyakit.
6
d) Para penanam cukup siap dan mengerti
e) Untuk penyakit yang bersangkutan telah tersedia cara pengendalian yang tepat.
f) Terdapat jarak (tenggang waktu) yang cukup panjang antara diumumkannya hasil
peramalan dengan timbulnya epidemi penyakit.
Di Indonesia hanya penyakit cacar (Exobasidium vexans) pada teh yang sudah disusun
beberapa cara untuk peramalan epideminya, sehingga para pekebun dapat meningkatkan
efektivitas pemakaian fungisida untuk mencegahnya. Setelah mengumpulkan data mengenai
hubungan intensitas cacar dengan cuaca selama beberapa tahun, pada tahun 1953 Huysmans
menyusun rumus yang didasarkan atas hubungan antara intensitas cacar dengan kelembaban
udara di waktu siang hari untuk perkebunan teh di Sumatera Utara. Berdasarkan rumus ini
ditentukan batas kritis, kapan pekebun harus melakukan penyerbukan atau penyemprotan
fungisida. Tetapi karena sulitnya pengamatan kelembaban udara di kebun teh yang
topografinya tidak rata, Homburg (1955), van der Knapp (1955) dan de Weille (1959)
menyusun cara peramalan yang didasarkan atas lamanya penyinaran matahari. Sedangkan
Wolthuis (1970) menyusun cara peramalan yang didasarkan atas pengamatan pada
perkecambahan spora cacar di lapangan.
Rumus Epidemiologi
Dari satu tumbuhan sakit patogen dapat memencar ke tumbuhan rentan di sekitarnya. Pada
penyakit bawaan tanah (soil borne), jamur akar merah pada teh (Ganoderma pseudoferreum)
misalnya, penyakit akan meluas dan membentuk rumpang seperti lingkaran. Hanya perdu teh
yang baru terjangkit-yang terdapat di tepi rumpang- yang menjadi sumber infeksi. Perdu sakit
yang berada di tengah rumpang tidak lagi berperan sebagai sumber patogen. Penyakit sperti ini
meluas dengan lambat dan disebut “penyakit berbunga sederhana” (simple interest disease).
Pada penyakit yang disebarkan oleh spora lewat udara, seperti hawar daun pada kentang,
tanaman sakit yang lama maupun yang baru menyebarkan spora ke sekeliling. Tanaman yang
sakit bertambah dengan cepat. Penyakit seperti ini disebut “penyakit berbunga majemuk”
(compound interest disease).
Pada penyakit berbunga sederhana jumlah tanaman sakit, xt, setelah jangka waktu t, adalah
sama dengan jumlah tanaman sakit mula-mula, x0, ditambah dengan laju infeksi, r, kali x0,
dikalikan dengan t.
xt=x0+x0rt
xt=x0(1+rt)
sedangkan untuk penyakit berbunga majemuk (bila t cukup besar)
xt=x0.ert
xt banyaknya tanaman sakit setelah jangka waktu t
7
x0 banyaknya tanaman sakit per satuan waktu t
e bilangan alam (2,7182)
r laju infeksi, tambahan tanaman sakit per satuan waktu
t jangka waktu berlangsungnya epidemi
8