MONERA, PROTISTA DAN FUNGI Biologi Laut (ITK 221) HUBUNGAN EVOLUSIONER KINGDOM MONERA, PROTISTA & FUNGI MONERA Kelompok I (Bakteri saprobik) Kelompok II (Bakteri autotrof) • Bakteri aerobik • Jenis – jenis heterotrof, misalnya Pseudomonas, mampu mengikat nitrogen • Bakteri anaerobik heterotrof, mampu berfermentasi menghasilkan gas metan dan asam laktat cyanobacteria • Bakteri hijau – ungu sulfur • Bakteri kemoautotrof PROTISTA Kelompok III (Bakteri patogenik) FUNGI • Pyrrophyta • Ascomycota (ragi • Chrysophyta • Basidiomycota (Dinoflagellata) & kapang) • Beberapa (Coccolithopor (cendawan & bakteri e, jamur) asosiatif Silicoflagellates • Deuteromycota oportunnis , diatomae) tik dari • Sarcodina kelompok (Radiolaria, Gram (+) Foraminifera) dan Gram (-) • Cilliophora (tintinnidae) • Chlorophyta (Alga hijau) • Phaeophyta (Alga coklat) • Rhodophyta (Alga merah) ALGA ALGA • Alga memiliki banyak variasi reproduksi dalam siklus hidupnya, mulai dari cara vegetatif, aseksual dan seksual • Alga memiliki banyak keanekaragaman morfologi pada tiap – tiap jenis yang berbeda Vegetatif • Formasi tanaman baru merupakan pemisahan bagian tubuh tanaman induk, tanpa melibatkan formasi struktur reproduktif yang khas Reproduksi Aseksual • Formasi tanaman baru terbentuk langsung dari perkembangan sel – sel reproduksi tanpa melalui fusi seksual Morfologi Seksual • Formasi tanaman baru terbentuk dari suatu proses fusi seksual • • • • Sel tunggal Berkoloni Filamen Parenchymatous thalli • Contoh : patahan filamen yang kemudian membentuk tanaman baru Lihat slide berikutnya … T INGKATAN ORGANISASI UNISELULAR Tipe Flagellata (monadal) Deskripsi Keterangan Contoh • berflagelum/(a) : 1, 2, 4, n Flagelasi : • Memiliki bintik mata (eye • Isokont spot/stigma) • heterokont • Memiliki vakuola kontraktil (Chlamydomonas) Rhizopodial • Memiliki kaki semu Coccoid • Memiliki dinding sel (yang (protococcoid) (rhizopodium) dan bersifat amoeboid) • Dinding sel sangat lentur Fagotrof kaku) • Non motile (Clorococcum) T INGKATAN ORGANISASI UNISELULAR Tipe Organisasi kolonial : Coenobia Deskripsi • Jumlah sel (dalam sebuah Keterangan Contoh Colonial - coenobia koloni) tetap • Reproduksi aseksual • Koloni baru terdiri dari sejumlah sel parental (sel terdahulu) (Eudorina) Organisasi kolonial : Colony • Sel vegetatif dan generatif berdiferensiasi • Memiliki plasmodesmata (Volvox) T INGKATAN ORGANISASI FILAMENTOUS Filamentous algae termasuk multiseluler, artinya, fungsi fisiologis masing – masing sel pada alga saling berkaitan dan ketergantungan satu sama lain Tipe Filamentous Deskripsi • Memiliki filamen sederhana atau bercabang • Pola pertumbuhan apical, basal dan intercalar Siphonocladous • Sel – sel dipisahkan oleh sekat – sekat dinding transversal • Multinukleat Keterangan • Berdiferensiasi • Memiliki sel rhizoid Contoh T INGKATAN ORGANISASI FILAMENTOUS Tipe Deskripsi Siphonus (coenocytyc) • Multinukleat tanpa Thallus : Parenchymatous • Jaringan kaku • Memiliki meristem • Pola pertumbuhan sekat dinding transversal apical dan intercalar Thallus : Pseudoparenchymatous • Memiliki parenkim palsu (pseudo) yang terbentuk karena interweaving pada pertumbuhan filamen contiguous Keterangan • Hanya dari jenis Chlorophyceae dan Xanthophyceae • Sel – sel pada filamen utama terpisah dari segala arah Contoh MORFOLOGI ALGA REPRODUKSI ALGA (Seksual VS Aseksual) REPRODUKSI SEKSUAL/GENERATIF • Formasi Gamet REPRODUKSI ASEKSUAL • Formasi Spora Gametangium Sporangium Gamet Spore (mitospore) Aplanogamet Planogamet Aplanospore Planospore (Non-flagella) (flagella) (Non-flagella) (flagella) Contoh : Zoospora Contoh : Sel telur, spermatium Contoh : Zoogamet, spermatozoid Reproduksi Seksual VS Aseksual REPRODUKSI SEKSUAL/GENERATIF • Syngamy (fusi gamet) Dua tingkatan proses : Plasmogami (fusi sitoplasmik) REPRODUKSI ASEKSUAL Aplanospore (Non-flagella) a) Autospore : spora nonKaryogami (Penyatuan nuklei) flagella yang merupakan miniatur sel induk (Chlorella) b) Hypnospore (Cystospore) : Zigot/Planozigot • Tiga tipe syngamy : 1. Isogamy, ukuran gamet sama 2. Anisogamy, terdiri dari mikrogamet dan makrogamet (jantan – betina) 3. Oogamy, terdiri dari spermatozoid (jantan) dan sel telur (betina) yang non-mobile spora dorman berdinding tebal Reproduksi Seksual VS Aseksual REPRODUKSI SEKSUAL/GENERATIF • Reproduksi seksual : proses reproduktif yang melibatkan fusi gamet (syngamy) dari haploid (n) menjadi diploid (2n) berupa zigot, kemudian berkembang menjadi tumbuhan baru atau menjadi sel berformasi reproduksi aseksual setelah mengalami meiosis • Siklus hidup : Perubahan fase dari bentuk gametofit (haploid) menjadi sporofit (diploid). Gametofit : generasi tumbuhan yang menghasilkan gamet (haploid) Sporofit : generasi tumbuhan yang menghasilkan spora (diploid) REPRODUKSI ASEKSUAL PLANKTOLOGI Sekilas tentang plankton Fitoplankton dan kelompok fitoplankton utama Distribusi fitoplankton Fitoplankton dan aliran energi di lautan Peran fitoplankton dalam “biological pump” Fitoplankton dan fenomena “algal bloom” DEFINISI PLANKTON a) • Istilah Plankton berasal dari bahasa Yunani yang berarti “pengembara” atau “hanyut” (Omori, M. & Ikeda, T., 1992) • Studi tentang plankton disebut “planktologi” • Setiap individu plankton disebut b) “plankters” Keterangan gambar : a) Beberapa jenis plankton dari kelompok fitoplankton dan zooplankton (Omori, M. & Ikeda, T. 1992) b) Contoh fitoplankter, Ceratium sp. (http://en.wikipedia.org//wiki//Plankton, 2005) PENGELOMPOKKAN PLANKTON Berdasarkan : Siklus hidup • Holoplankton Ukuran • Megaplankton (20 – 200 cm) • Meroplankton • Makroplankton (2 – 20 cm) Fungsi rantai makanan • Fitoplankton • Zooplankton • Mesoplankton (0,2 mm – 2 cm) • Bakterioplankton • Mikroplankton (20 – 200 μm) • Nanoplankton (2 – 20 μm) • Pikoplankton (0,2 – 2 μm) • Femtoplankton (<0,2 μm) FITOPLANKTON Definisi fitoplankton : • Phyto = tumbuhan • Plankton = pengembara/hanyut KELOMPOK UTAMA FITOPLANKTON : Fitoplankton Diatom Cyanobacteria Dinoflagellata Coccolithopore DIATOM Ciri Diatom • Alga eukariotik • Umumnya berbentuk uniseluler • Memiliki dinding silikat yang terdiri dari dua katup terpisah (frustule) • Perkembangbiakan dengan membelah diri Contoh Genera Contoh Spesies • Skeletonema • Rhizosolenia • Gyrosigma • Biddulphia • Bacteriastrum • Coscinodiscus Biddulphia sp. Chaetoceros sp. • Chaetoceros • Nitzschia • Thalassiotrix • Dytilum • Eucampia Nitzschia frigida DIATOM Tahap pembelahan sel diatom; Surirella capronii (A – E), Coscinodiscus jonesianus (F – G), Biddulphia pulchella (H – J), Dytilum (K – M). Dilaporkan oleh Zhong (1989) DIATOM Bacillariophyceae (1) Karakteristik : • Pigmen • Kloroplas : klorofil A, C, β-karoten, fukoxanthin, diatoxanthin, diadinoxanthin : diselimuti oleh sampul kloroplas bermembran ganda dan ribosom berlapis kloroplas ER (CER); dengan manset tilakoid (thylakoid girdle) • Produk akhir • Penutupan sel : chrysolaminaran (β-1,3-glukan) dan minyak/lemak • Non Flagella • Lokomosi : uniselular atau berkoloni, seringkali ditemukan berantai • Reproduksi : Aseksual, dengan pembelahan sel, hypotheca baru dibentuk sebagian dengan valve dari frustule induk dalam batasan – batasan tertentu Seksual, diatom merupakan diploid, terjadi meiosis dan pembentukan gamet, fusi gamet menghasilkan auxospore : silika dan materi organik lainnya berupa frustule dengan dua katup yang terhubung oleh manset (girdle), hypovalve atau hypotheca dan epivalve atau epitheca : bentuk pennate, bergerak dengan mengeluarkan sekresi mucilage melalui organ raphe DIATOM Bacillariophyceae (2) Struktur Frustule, berdasarkan bentuk kesimetrian frustule dibagi menjadi : • Centrales (Biddulphiales), simetri-sentris terhadap suatu titik • Pennales, simetris terhadap suatu garis a) Bacillariophyceae : spesies yang memiliki organ raphe (bersifat motil) b) Fragillariophyceae : spesies tanpa organ raphe (non-motil) Frag. : Fragilaria Centric : Stephanodiscus Bac. : Didymosphenia DIATOM Struktur Frustule : Bacillariophyceae (3) (Pinnularia) (Stephanodiscus) DIATOM Bacillariophyceae (4) Struktur Frustule : CYANOBACTERIA Ciri - ciri cyanobacteria : • Umumnya berbentuk uniseluler • Berkoloni dan membentuk filamen • Memiliki dinding sel tebal dan berbentuk gel • Dikenal sebagai alga hijau biru (Blue – green algae) • Memiliki kemampuan fotosintesis meskipun tidak memiliki kloroplas Contoh Ordo Contoh Genera • Chroococcales • Halospirulina • Nostocales • Planktothricoides • Oscillatoriales • Prochlorococcus • Pleurocapsales • Prochloron • Stigonematales • Prochlorothrix CYANOBACTERIA Fakta mengenai cyanobacteria : • Beberapa jenis cyanobacteria diperjualbelikan karena bernilai gizi tinggi, seperti Aphanizomenon flos-aquae (E3-live) atau Spirulina • Sedikitnya satu metabolit sekunder cyanobacteria, yaitu cyanovirin, menunjukkan kemampuan untuk melakukan aktivitas anti-HIV • Terkadang suatu massa reproduksi cyanobacteria terbentuk saat terjadi “algal blooming” Keterangan gambar : Ledakan Cyanobacteria di laut Baltik Timur, Swedia, 2 Agustus 1999 (http://en.wikipedia.org//wiki//cyanobacterial,2005) DINOFLAGELLATA Ciri Dinoflagellata • Kelompok alga Contoh Genera • Gonyaulax eukariotik terbesar • Cerathium setelah diatom • Noctiluca • Uniseluler • Berflagella • Berkembang biak dengan membelah diri Contoh Spesies • Dinophysis • Peridinium • Prorocentrum Gonyaulax sp. Noctiluca sp. • Gymnodinium Ceratium sp. DINOFLAGELLATA Pembelahan sel Dinoflagellata; Peridinium conicum (A), Dinophysis (B), Prococentrum micans (C, D), Ceratium tripos (F, G). Dilaporkan oleh Zhong (1989) DINOFLAGELLATA Dinophyta (1) Karakteristik : • Pigmen • Kloroplas : klorofil A, C, β-karoten, peridinin, dinoxanthin, diadinoxanthin : diselimuti oleh sampul kloroplas bermembran 3 (tiga), membran kedua dan ketiga merupakan tilakoid • Produk akhir • Penutupan sel : pati (starch) dan minyak/lemak : theca (amphiesma, beberapa lapis membran) atau telanjang, dilengkapi bentuk piringan selulosa di dalam vesikel theca, yang berpola spesifik pada tiap spesies, alur manset memisahkan sel menjadi 2 (dua) bagian, yaitu epicone dan hypocone • Flagella : dua buah transverse flagellum mengelilingi sel pada alur manset, longitudinal flagellum mengarah ke posterior • Nukleus • Trichocysts : Besar, kromosom memadat secara permanen (dinokaryon) : Organ penyemprot pada membran, berbentuk benang – benang (fibril) yang memanjang DINOFLAGELLATA Dinophyta (2) a) b) d) Keterangan gambar : a) Struktur tubuh Dinoflagellata b) Gonyaulax c) Ceratium d) Fenomena heterotrophy c) DINOFLAGELLATA Nilai Ekologis : • Dinoflagellata merupakan produsen primer Dinophyta (3) a) Red Tides terbesar setelah diatom • Beberapa spesies merupakan endosymbion : Zooxanthellae, hidup di dalam avertebrata laut, utamanya hewan – hewan terumbu karang (coral dan kerang) • Dinoflagellata merupakan penyebab ledakan besar “red tides”, yang dapat membahayakan makhluk hdup di sekitarnya akibat racun yang ditimbulkan, misalnya : PSP (Paralytic shellfish poisoning) • Beberapa spesies Dinoflagellata memiliki kemampuan bioluminescence, yaitu Noctiluca dan Gymnodinium b) Bioluminescence COCCOLITHOPORE Gambaran Umum • Uniseluler • Memiliki sisik mikroskopik yang terbuat dari kalsium karbonat, disebut coccolith • Sisik (scales) berbentuk seperti dop roda (hubcaps) dengan diameter tiga perseribu milimeter • Tiap Coccolithopore tunggal dilapisi ≥30 sisik Habitat • Menyukai hidup di permukaan yang miskin nutrien • Tumbuh subur di area yang mana kompetitornya justru sedang kelaparan • Umumnya hidup di daerah subpolar Peran Lingkungan • Di saat suatu area miskin akan nutrien, fitoplankton lain sangat langka. Maka, coccolithopore justru akan menjadi sumber nutrien bagi biota laut lainnya • Untuk jangka panjang, keberadaan Coccolithopore baik untuk lingkungan, melalui perannya dalam proses “biological pump” COCCOLITHOPORE Gambaran Umum • Diperkirakan organisme Habitat • Di beberapa daerah Peran Lingkungan • Untuk jangka pendek, tersebut membuang >1,5 terjadi blooming masih terdapat pro & juta ton/tahun (1,5 milyar Coccolithopore secara kontra apakah kg/tahun) zat kapur, berkala, seperti di keberadaan menjadikan perairan utara Coccolithopore Coccolithopore sebagai Australia dan perairan meningkatkan pemanasan produsen kalsit terbesar di sekitar Islandia bumi melalui efek rumah samudera • Contoh Coccolithopore yang memiliki peran penting secara lobal, yaitu Emiliania huxleyi kaca atau sebaliknya, malah mampu meredam pemanasan bumi COCCOLITHOPORE Prymnesiophyta (1) Karakteristik : • Pigmen • Kloroplas : klorofil A, C, β-karoten, fucoxanthin, diadinoxanthin : satu atau dua plastid tanpa manset tilakoid, dua membran sampul kloroplas disertai dua lapis ribosome-coated chloroplast ER (CER) • Produk akhir • Penutupan sel : chrysolaminaran (β-1,3-glukan) : sisik organik, sisik yang mengandung kalsit dalam jumlah besar (coccolith) • Flagella : dua buah flagel equal atau sub-equal, halus dan licin (kecuali Pavlovales) • Haptonema : perpanjangan sel yang menyerupai benang flagella, memiliki struktur khusus (jaringan dari 6 – 7 microtubules jika dibandingkan dengan flagella sebenarnya yang hanya 9 + 2 pola flagella), berfungsi sebagai organ penempel COCCOLITHOPORE Prymnesiophyta (2) Formasi Coccolith : COCCOLITHOPORE Prymnesiophyta (3) Emiliania huxleyi Tropical coccolithophorids COCCOLITHOPORE Asumsi Coccolithopore sebagai penyebab pemanasan bumi Coccolithopore Reaksi pembentukan menghasilkan Coccolith Reaksi kimia sampingan Gas Karbondioksida (CO2) ! Gas CO2 merupakan salah satu gas penyebab efek rumah kaca yang potensial bagi pemanasan bumi COCCOLITHOPORE Asumsi Coccolithopore sebagai peredam pemanasan bumi Coccolithopore Adaptasi terhadap UV Zat DMSP menghasilkan DMSP terurai di air Senyawa DMS menghasilkan Lepas ke atmosfir Merupakan inti kondensasi awan (Clouds Condensation Nuclei) Sulfat Dikonversi menjadi Reaksi pembentukan Awan menghasilkan FITOPLANKTON & DMS Pemantulan radiasi matahari oleh awan dan sulfat haze yang berasal dari pelepasan DMS oleh fitoplankton (NOAA RITS Programme & NOAA Office of Global Programme, 2005) Peran fitoplankton dalam menghasikan DMS untuk pembentukan awan (NOAA RITS Programme & NOAA Office of Global Programme, 2005) DISTRIBUSI FITOPLANKTON • Fitoplankton ditemukan di seluruh sungai, danau, laut dan samudera • Secara lokal kelimpahan fitoplankton bervariasi secara horizontal dan vertikal, bervariasi menurut waktu setiap tahunnya • Kelimpahan dan distribusi sangat bergantung pada faktor cahaya matahari, konsentrasi nutrien dan parameter fisik kolom air April - Juni Juli - September FITOPLANKTON & ALIRAN ENERGI DI LAUT Rantai Makanan (Food Chain) Fitoplankton copepod ikan cumi-cumi anjing laut Orca (Paus pembunuh) Jejaring Makanan (Food Web) Contoh jejaring makanan di Laut Arktik (http://en.wikipedia.org/wiki/food_chain/2005 FITOPLANKTON & EKOSISTEM Peran fitoplankton dalam pembentukan material organik terlarut dengan organisme lain (California Institute of Technology, 1998) Kedudukan fitoplankton dalam struktur ekosistem (Dr. C’s Remarkable Ocean World, 2005) FENOMENA BIOLOGICAL PUMP Biological Pump adalah proses transportasi senyawa karbon secara biologis dari zona eufotik permukaan ke lapisan dalam lautan. Karbon diangkut terutama melalui proses tenggelamnya (sinking) material-material partikulat, seperti jasad organisme yang telah mati (termasuk fitoplankton) atau kotoran organisme (faeces) (Raven dan Falkowski, 1999). Gambar kiri : Proses Biological Pump (Spokes Lucinda, 2003) Karbon yang mencapai laut dalam, diantaranya karbon inorganik partikulat seperti Kalsium Karbonat (CaCo3). Senyawa ini merupakan komponen utama dari organisme berkapur (calcifying organisms), seperti Coccolithophore, Foraminifera atau Pteropoda. Kerangka Kalsium Karbonat pada Emiliania Huxleyi, jenis fitoplankton dari kelompok Coccolithophore, dilihat dengan micrograph electron (Spokes Lucinda, 2003) FENOMENA ALGAL BLOOM Blooming alga (algal bloom) adalah suatu proses peningkatan populasi alga plankton (fitoplankton) secara cepat di dalam suatu perairan. Ciri khas dari fenomena ini adalah hanya satu atau sedikit spesies yang mengalami blooming (ledakan populasi) yang pada akhirnya mengakibatkan terjadinya perubahan warna perairan (discoloration) sebagai hasil dari peningkatan densitas pigmen warna alga plankton penyebab blooming). FENOMENA ALGAL BLOOM Black water (perairan hitam) adalah suatu fenomena perubahan warna air laut menjadi hitam atau gelap. Fenomena ini “ditemukan” pertamakali di Perairan Teluk Florida pada bulan Januari 2002. Walaupun para nelayan di daerah Florida mengkomplain dan meminta "pemerintah U.S untuk melakukan sesuatu” terhadap fenomena ini, namun para ilmuwannya mengatakan bahwa fenomena Black water ini diakibatkan oleh blooming alga non-toxic (tidak beracun), yang diduga adalah DIATOM, sehingga dianggap tidak berbahaya bagi organisme perairan maupun manusia. Diatom ini berasal dari Florida Keys menuju Selat Florida selama beberapa bulan dengan bantuan angin dan gelombang. Sumber: Http://en.wikipedia.org/wiki/Algal Bloom,2005 FENOMENA ALGAL BLOOM Pyrodinium Gymnodinium Trichodesmium Gambierdiscus Peristiwa Red Tide di Pantai Lajolla, California (Http://en.wikipedia.org/wiki/Algal Bloom,2005) Gambar atas – bawah kiri : beberapa genera Dinoflagellata beracun yang dapat menimbulkan Red Tide Bagaimana dengan Teluk Jakarta ??? (Program Kerjasama ASEAN-Kanada Sains Laut, 2004) “Every other breath you take is thanks to phytoplankton.” We always say “Save the Whales”, but wonder where the “Save the Phytoplankton”, Dr. Barney Balch (Senior research scientist at the Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in Boothbay Harbor, Maine) DAFTAR PUSTAKA California Institute of Technology. 1998. Phytoplankton; Microbial Loop dalam http:// Ocean Planet.htm, 2005 Dr. C’s Remarkable Ocean World. 2005. Oh, What a Tangled Web We Weave dalam Http:// Oceanic Food Webs.htm, 2005 Http//en.wikipedia//wiki. 2005. Algal Bloom Http//en.wikipedia.org//wiki. 2005. Cyanobacterial Http://en.wikipedia.org/wiki. 2005. Food Chain Http//en.wikipedia.org//wiki. 2005. Plankton NOAA RITS Program and NOAA Office of Global Programs. 2005. Oceanic Dimethylsulfide (DMS) and Climate dalam Http/NOAA, 2005 Omori, M. and Ikeda, T. (1992). Methods in Marine Zooplankton Ecology, Krieger Publishing Company, Malabar, USA. Program Kerjasama ASEAN-Kanada Sains Laut-Fasa II, 2004. Red Tide: Ledakan Alga Beracun. Poster. Raven, J. A. and P. G. Falkowski (1999). Oceanic sinks for atmospheric CO2. Plant Cell Environ. 22, 741755. Spokes Lucinda, 2003. How oceans take up carbon dioxide. Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K dalam Zhong, Z. 1989. Marine Planktology. China Ocean Press (Beijing). China. 1. - Kenapa monera dipecah menjadi arkea dan bakteri - Apa perlunya dipecah menjadi 2 kingdom tersebut 2. Apa peran fungi di perairan laut terutama dalam jejaring makanan 3. Uraikan potensi protista secara ekonomis dan ekologis 4. Buatlah contoh jejaring makanan dan aliran energi dari monera sampai konsumen paling tinggi 5. Diskusikan biological pump oksigen di perairan laut 6. Uraikan/diskusikan kenapa terjadi blooming alga di suatu perairan