bab-ii

BAB II
Tinjauan Pustaka
2.1 Biologi Daphnia magna
2.1.1 Biogeografi Daphnia magna
Daphnia sp. Termasuk ke dalam filum Arthropoda yang hidup secara umum di perairan
tawar. Spesies-spesies dari genus Daphnia ditemukan mulai dari daerah tropis hingga arktik
dengan berbagai ukuran habitat mulai dari kolam kecil hingga danau luas. Dari lima puluh
spesies genus ini di seluruh dunia, hanya enam spesies yang secara normal dapat ditemukan di
daerah tropika. Salah satunya adalah spesies Daphnia magna (Delbaere & Dhert, 1996)
Menurut Pennak (1989), klasifikasi Daphnia magna adalah sebagai berikut :
Filum : Arthropoda
Subfilum : Crustacea
Kelas : Branchiopoda
Subkelas : Diplostraca
Ordo : Cladocera
Subordo : Eucladocera
Famili : Daphnidae
Subfamili : Daphnoidea
Genus : Daphnia
Spesies : Daphnia magna
2.1.2 Morfologi Daphnia magna
Gambar 1. Penampang melintang Daphnia sp. dan organ-organnya
Pembagian segmen tubuh Daphnia hampir tidak terlihat. Kepala menyatu, dengan bentuk
membungkuk ke arah tubuh bagian bawah terlihat dengan jelas melalui lekukan yang jelas. Pada
beberapa spesies sebagian besar anggota tubuh tertutup oleh carapace, dengan enam pasang kaki
semu yang berada pada rongga perut. Bagian tubuh yang paling terlihat adalah mata, antenna dan
sepasang seta. Pada beberapa jenis Daphnia, bagian carapace nya tembus cahaya dan tampak
dengan jelas melalui mikroskop bagian dalam tubuhnya (Gambar 1).
Beberapa Daphnia memakan crustacean dan rotifer kecil, tapi sebagian besar adalah filter
feeder, memakan algae uniselular dan berbagai macam detritus organik termasuk protista dan
bakteri. Daphnia juga memakan beberapa jenis ragi, tetapi hanya di lingkungan terkontrol seperti
laboratorium. Pertumbuhannya dapat dikontrol dengan mudah dengan pemberian ragi. Partikel
makanan yang tersaring kemudian dibentuk menjadi bolus yang akan turun melalui rongga
pencernaan sampai penuh dan melalui anus ditempatkan di bagian ujung rongga pencernaan.
Sepasang kaki pertama dan kedua digunakan untuk membentuk arus kecil saat mengeluarkan
partikel makanan yang tidak mampu terserap. Organ Daphnia untuk berenang didukung oleh
antenna kedua yang ukurannya lebih besar. Gerakan antenna ini sangat berpengaruh untuk
gerakan melawan arus (Waterman, 1960).
2.1.3 Reproduksi
Gambar 2. Kantong telur (ephippium) dan individu muda yang baru menetas.
Mekanisme reproduksi Daphnia adalah dengan cara parthenogenesis. Satu atau lebih
individu muda dirawat dengan menempel pada tubuh induk. Daphnia yang baru menetas harus
melakukan pergantian kulit (molting) beberapa kali sebelum tumbuh jadi dewasa sekitar satu
pekan setelah menetas. Siklus hidup Daphnia sp. yaitu telur, anak, remaja dan dewasa.
Pertambahan ukuran terjadi sesaat setelah telur menetas di dalam ruang pengeraman. Daphnia
sp. dewasa berukuran 2,5 mm, anak pertama sebesar 0,8 mm dihasilkan secara parthenogenesis.
Daphnia sp. mulai menghasilkan anak pertama kali pada umur 4-6 hari. Adapun umur yang
dapat dicapainya 12 hari. Setiap satu atau dua hari sekali, Daphnia sp. akan beranak 29 ekor,
individu yang baru menetas sudah sama secara anatomi dengan individu dewasa (Gambar 2).
Proses reproduksi ini akan berlanjut jika kondisi lingkungannya mendukung pertumbuhan. Jika
kondisi tidak ideal baru akan dihasilkan individu jantan agar terjadi reproduksi seksual
(Waterman, 1960).
Daphnia jantan lebih kecil ukurannya dibandingkan yang betina. Pada individu jantan
terdapat organ tambahan pada bagian abdominal untuk memeluk betina dari belakang dan
membuka carapacae betina, kemudian spermateka masuk dan membuahi sel telur. Telur yang
telah dibuahi kemudian akan dilindungi lapisan yang bernama ephipium untuk mencegah dari
ancaman lingkungan sampai kondisi ideal untuk menetas (Mokoginta, 2003).
2.2 Bacillus subtilis
Bakteri ini adalah jenis bakteri yang umum ditemukan di tanah, air, udara dan materi
tumbuhan yang terdekomposisi. Termasuk kelompok bakteri gram positif, aerobik, mampu
membentuk endospora. B. subtilis memiliki kemampuan memproduksi antibiotik dalam bentuk
lipopeptida, salah satunya adalah iturin. Iturin membantu B. subtilis berkompetisi dengan
mikroorganisme lain dengan cara membunuh mikroorganisme lain atau menurunkan tingkat
pertumbuhannya. Iturin juga memiliki aktivitas fungisida terhadap pathogen( Buchanan, 1975).
Berikut adalah klasifikasi B. subtilis: (Madigan, 2005)
Kingdom:Bacteria
Phylum:Firmicutes
Class:Bacilli
Order:Bacillales
Family:Bacillaceae
Genus:Bacillus
Species: B. subtilis
Pada beberapa penelitian ditemukan bahwa penambahan B.subtilis perairan dapat
meningkatkan kualitas perairan dengan mengurangi konsentrasi CO2 perairan. Penggunaan
B. subtilis pada tambak udang menunjukkan bahwa B. subtilis mampu meningkatkan kesintasan
larva udang windu dan mencegah dari penyakit vibriosis akibat Vibrio harveyi. Selain itu
B.subtilis secara alami bersimbiosis pada saluran pencernaan udang windu (P.Kungvankij, 1985).
B. subtilis memerlukan kondisi optimum untuk tumbuh. Berikut adalah kondisi fisika
kimia air optimum bagi bakteri ini (Graumann, 2007) :
a. DO : bakteri ini adalah jenis aerob obligat, makin tinggi DO maka makin baik untuk
pertumbuhan optimalnya. Minimal ialah pada kisaran 2 mg/L
b. Suhu : suhu optimal untuk tumbuh bagi B. subtilis adalah antara 25 – 350C
c. pH : pH optimal antara 7 – 8.
Ammonium juga memiliki pengaruh terhadap B. subtilis yaitu dapat meminimalisasi
kanibalisme antar bakteri B. subtilis (Nandy & Venkatesh, 2008).
2.3 Bakteri Nitrifikasi
Menurut Ward (1996), bakteri nitrifikasi adalah termasuk kelompok kemoautotrof yang
tumbuh dengan memanfaatkan senyawa nitrogen anorganik. Banyak spesies bakteri ini memiliki
sistem membran internal dimana terdapat enzim kunci dalam proses nitrifikasi. Enzim tersebut
antara lain ammonia monooksigenase (mengoksidasi ammonia menjadi hidroksilamin) dan nitrit
oksireduktase (mengoksidasi nitrit menjadi nitrat). Berikut adalah klasifikasi bakteri nitrifikasi :
(Holt et.al, 1994)
Kingdom : Prokariotae
Divisi : Bacteria
Famili : Nitrobacteraceae
Genus : Nitrosomonas dan Nitrobacter
Bakteri nitrifikasi tersebar di tanah dan air. Ditemukan dalam lingkungan yang terdapat
ammonia (daerah banyak terjadi dekomposisi protein/saluran air buangan). Nitrifikasi secara
alami merupakan hasil proses aktivitas dari dua kelompok organisme, yaitu kelompok bakteri
nitratasi dan nitritasi. Aktivitas kedua kelompok bakteri tersebut adalah sebagai berikut (Ward,
1996).
Bakteri nitritasi (genus Nitrosomonas)
1. NH3 + O2 + 2e- + 2H+ → NH2OH + H2O
2. NH2OH + H2O + 1/2 O2 → NO2- +2 H2O + H+
Bakteri nitratasi (genus Nitrobacter)
NO2- + 1/2 O2 → NO3Bakteri nitrifikasi memiliki sebuah kondisi agar dapat melakukan proses kimia di atas
dengan optimal. Beberapa kondisi tersebut antara lain (Suzuki et.al., 1974) :
a. DO (Dissolved Oxygen) : Bakteri nitrifikasi memerlukan oksigen dalam proses
metabolismenya. Setiap miligram nitrogen dalam jalur nitrifikasi (dari ammonia sampai
berakhir dalam bentuk nitrat) bakteri ini memerlukan kurang lebih 4,5 mg oksigen
terlarut untuk sebagai penyeimbang elektron dari substrat bernitrogen.
b. pH : pH optimal untuk bakteri nitrifikasi adalah antara 7,5 – 8,5. Pada suatu saat setelah
aklimasi pH, akan sangat baik jika pH dapat dipertahankan stabil.
c. Suhu (T) : bakteri nitrifikasi dapat tumbuh optimal antara suhu 20 sampai 30°C. Jika
temperatur menurun maka aktivitas metabolisme bakteri akan menurun. Pada suhu di atas
350C bakteri mulai mengalami stres, hal ini diperkirakan karena enzim yang rusak akibat
tingginya suhu tersebut.
d. Cahaya : bakteri ini sensitif akan kehadiran cahaya yang mendekati spektrum ultraviolet.
Penyebab pastinya belum diketahui, namun diperkirakan terdapat hubungan antara
superoksida radikal yang diproduksi menghambat membran oksigen.
e. Konsentrasi nitrit – nitrogen : kebutuhan sumber nitrogen terendah menunjukan angka
0,1 mg/L bakteri ini dapat tumbuh.
2.4 Sistem Kultur yang umum dilakukan
2.4.1 Sistem kultur zooplankton
Secara umum, terdapat empat jenis sistem kultur zooplankton untuk keperluan pakan
hidup dalam proses akuakultur yaitu :
i). Sistem statis
Sistem statis atau sistem batch merupakan sistem kultur yang paling umum digunakan.
Pada sistem statis, setelah diinokulasi kultur akan dikembangkan selama periode tertentu,
kemudian dilakukan pemanenan pada kultur secara keseluruhan. Sistem statis ini bersifat
ekstensif dan membutuhkan ruang yang luas dalam pengerjaannya. Namun, sistem ini
mempunyai kelebihan yaitu mudah untuk dilakukan (Snell, 1991).
ii). Sistem semi sinambung (Semi-continuous system)
Pada sistem semi sinambung ini, kepadatan zooplankton dijaga konstan dengan
pemanenan secara periodik. Pada sistem semi sinambung sebagian volume kultur dipanen setiap
hari, kemudian kultur ditambah medium baru dengan volume yang sama. Metode ini disebut
juga sebagai metode perampingan (thinning method) (Snell, 1991).
iii). Sistem sinambung (continuous system)
Sistem sinambung adalah sistem kultur yang bersifat intensif. Tujuan sistem ini hampir
sama dengan sistem semi sinambung, namun sistem sinambung ini lebih konsisten dalam
menjaga kualitas air melalui frekuensi pergantian air kultur yang tinggi dan penggunaan
kemostat (Suantika, 2001; Snell, 1991). Medium kultur baru selalu ditambahkan di dalam sistem
ini, sehingga tidak diperlukan perlakuan khusus untuk menjaga pH dan mengurangi akumulasi
amonia. Pada sistem ini, kepadatan kultur yang konstan dengan kualitas yang tinggi dapat
dicapai. Produktivitas kultur dengan sistem sinambung lebih tinggi bila dibandingkan dengan
sistem kultur statis dan semi sinambung (James & Abu Rezeq, 1997).
Sistem kultur sinambung memiliki kekurangan yaitu hanya diaplikasikan dalam skala
percobaan atau eksperimen, dan belum diaplikasikan di hatchery. Sistem ini mempunyai resiko
kegagalan teknis yang tinggi karena rumit, mempunyai banyak variabel yang harus dikontrol,
dan membutuhkan biaya tinggi (Suantika, 2001).
iv). Sistem kultur berkepadatan tinggi (Ultra-high density culture system)
Sistem kultur berkepadatan tinggi merupakan cara efektif untuk mengkultur zooplankton
tanpa memperluas area kultur. Sistem ini mempunyai kelebihan yaitu jumlah pekerja yang
dibutuhkan sedikit, mempunyai produktivitas yang tinggi dan konsisten sepanjang tahun
(Suantika, 2001).
Sistem kultur ini dikembangkan oleh peneliti Jepang. Dengan menggunakan kultur B.
plicatilis yang mampu mencapai kepadatan 10.000 individu/mL dalam tangki berukuran 1 m2
(Yoshimura et.al,1995 dalam Suantika, 2001).
2.4.2 Sistem kultur Daphnia sp.
Berdasarkan FAO (1996), pada sistem kultur massal Daphnia sp. dikenal dua sistem khusus :
i) Sistem Detrital
Sistem ini adalah sistem yang dibuat dari campuran medium tanah, pupuk kandang, dan air.
Pupuk kandang berfungsi sebagai pupuk alami untuk menginisiasi peningkatan jumlah alga yang
merupakan pakan Daphnia sp. Campuran pupuk kandang berbanding tanah ialah 1kg : 200 gr
bagian dilarutkan dalam air satu liter. Sistem ini memiliki keuntungan karena mudah untuk
dirawat dan Daphnia tidak mudah mengalami defisiensi nutrisi, karena alga yang beragam dalam
jumlah berlimpah. Sistem ini memiliki kelemahan karena tidak cukup mendukung kondisi
standar kebutuhan (tidak terkontrol) Daphnia, sehingga dapat terjadi kondisi minimnya oksigen
yang menyebabkan tingginya tingkat kematian Daphnia dan rendahnya produksi telur.
ii) Sistem Autotrof
Sistem autotrof adalah cara lain dengan menambahkan alga yang sudah dikultur ke dalam kultur
Daphnia. Kultur air hijau (105 to 106sel.ml-1) ditambahkan dari alga yang dikultur secara
monokultur ataupun dari tambak ikan yang memiliki spesies alga yang beragam. Pengontrolan
kultur akan lebih mudah jika alga yang digunakan adalah monokultur, seperti Chlorella,
Chlamydomonas atau Scenedesmus, atau campuran dari dua kultur alga tersebut. Kelemahan
sistem ini adalah tidak mampu mempertahankan kultur Daphnia untuk generasi yang berlanjut
tanpa tambahan vitamin ke dalam kultur Daphnia. Vitamin tersebut antara lain vitamin B
kompleks, kalsium pantotenat, biotin dan thiamin.
2.5 Parameter Kualitas Air
2.5.1 Suhu
Suhu merupakan faktor lingkungan yang penting bagi semua organisme akuatik. Batas
toleransi setiap organisme terhadap suhu berbeda-beda, tergantung dari fisiologi organisme
tersebut. Di perairan suhu berpengaruh terhadap kelarutan oksigen, yang penting bagi
keberlangsungan hidup mayoritas organisme akuatik. Pada percobaan kali ini suhu
dipertahankan pada suhu optimal pertumbuhan Daphnia sp. yaitu 250C . Suhu optimal yang
stabil akan menjaga pH dan DO dapat tetap stabil (Mokoginta, 2003).
2.5.2 Nilai pH
Nilai pH atau potential hydrogen merupakan indikator konsentrasi ion hidrogen yang
menggambarkan konsentrasi asam. Nilai ini berbanding terbalik dengan suhu, semakin tinggi
suhu menyebabkan pH semakin rendah.
Menurut Pennak (1989), pH yang baik untuk pertumbuhan Daphnia sp. Berkisar antara
6,5 sampai 8,5. Pada umumnya, lingkungan perairan yang netral dan relatif basa pada kisaran pH
7,1-8,0 lebih baik untuk pertumbuhan Daphnia sp. (Mokoginta, 2003)
2.5.3 Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen atau DO)
Menurut Cole (1994), kelarutan suatu gas (termasuk oksigen) pada medium cair
merupakan karakteristik dari gas tersebut sendiri, dan dipengaruhi oleh tekanan, ketinggian suatu
tempat, suhu dan salinitas. Kelarutan gas di medium cair menurun seiring dengan naiknya suhu
dan banyaknya mineral yang terlarut dalam medium tersebut.( Salmin, 2005)
Oksigen terlarut mempunyai peranan penting dalam kehidupan Daphnia sp. Pada
umumnya, Daphnia sp. dapat hidup pada konsentrasi oksigen terlarut yang cukup tinggi yaitu
sekitar 4,2 – 5,1 ppm dan tidak dapat hidup pada konsentrasi oksigen terlarut kurang dari 1 ppm
(Mokoginta, 2003), sedangkan menurut Delbaere & Dhert (1996), kadar oksigen terlarut
minimum yang dibutuhkan kultur Daphnia sp. adalah sekitar 3,5 ppm.
2.5.4 Amonia
Hewan akuatik umumnya mengekskresikan amonia sebagai hasil dari proses
metabolisme. Terdapat amonia yang tidak terionisasi (NH3) dan amonia terionisasi atau ion
amonium (NH4+). Amonia bersifat toksik bagi larva ataupun organisme perairan seperti Daphnia
sp. karena mampu melewati membran organ dalam, sedangkan ion amonium tidak dapat
melewati membran tersebut (P.Kungvankij et.al, 1985). Menurut Cole (1994), setiap hari seekor
Daphnia pulex melepaskan 0,2 µg nitrogen.
Kadar amonia di perairan akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu dan pH.
Kadar amonia yang tinggi dapat menurunkan tingkat reproduksi Daphnia sp. Kadar amonia yang
aman bagi kultur Daphnia sp. adalah di bawah 0,2 mg/L (Delbaere & Dhert, 1996).