2 tinjauan pustaka

7
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kondisi Umum Perairan Teluk Lampung
Terdapat dua musim dominan yang menggerakkan siklus musiman di
daerah studi yaitu musim hujan dan musim kemarau. Musim kemarau
berhubungan dengan muson tenggara, sementara musim hujan berhubungan
dengan muson barat laut. Pola arus musiman selama musim kemarau mengalir
dari bagian timur Laut Jawa ke arah barat, memasuki Samudera Hindia melewati
Selat Sunda dan sebagian menuju ke Laut Cina Selatan. Akibatnya selama musim
ini perairan Teluk Lampung dipengaruhi oleh massa air yang kaya nutrien dari
Laut Jawa. Sebaliknya pada musim hujan arus mengalir dari Laut Cina Selatan ke
timur (Laut Jawa) dan massa air dari Samudera Hindia mengalir menuju Laut
Jawa melalui Selat Sunda. Selama periode musim hujan perairan Teluk Lampung
dipengaruhi oleh massa air dari Samudera Hindia yang miskin nutrien (Buhring,
2001; Hendiarti et al., 2002).
Secara geografis Teluk Lampung berada pada 5o26’ – 5o50’ LS dan 105o10’
– 105o53’ BT dengan luas 847 km2. Rata-rata kedalaman perairan 17,3 m dengan
panjang pantai 160 km (Wiryawan et al., 1999). Pola pasang surut dipengaruhi
oleh Samudera Hindia sehingga menghasilkan pasang surut semi diurnal, dengan
rata-rata kisaran pasang 1,46 m maka seluruh kolom air selalu tercampur karena
kedalaman perairan yang relatif dangkal (Wiryawan et al., 1999). Sedimen dasar
perairan terdiri dari pasir ( 2 – 16%), lumpur (57 – 71%), dan liat (27 – 41%).
Terdapat enam sungai kecil yang mengalir ke teluk dengan total debit aliran
kurang lebih 22,2 m3s-1, dari area resapan air yang kecil (kurang lebih 278 km2).
Sumber pengkayaan nutrien adalah dari antropogenik berupa limbah domestik
kota Bandar Lampung melalui sungai sungai kecil dan sumber langsung lain yang
berasal dari aktivitas perikanan (keramba dan tambak) sepanjang pantai bagian
selatan teluk. Di pantai bagian utara terdapat daerah industri yang juga berperan
dalam mensuplai bahan terlarut ke dalam perairan teluk.
Wiryawan et al. (1999) menyatakan selama musim hujan kecepatan arus
berkisar antara 0,27 ms-1 sampai 0,45 ms-1. Kecepatan maksimum terjadi pada
7
8
bulan Desember. Arah arus selama periode ini bergerak tetap ke tenggara.
Sementara pada musim kemarau kecepatan arus berkisar antara 0,01 ms-1 sampai
dengan 0,36 ms-1 dengan arah barat laut dan kecepatan arus minimum terjadi pada
bulan Juli. Kecepatan arus bulanan di luar mulut teluk rata-rata berkisar antara
0,01 ms-1 sampai 0,045 ms-1, kecepatan maksimum terjadi pada bulan Januari dan
Februari dan kecepatan minimum terjadi pada bulan Maret dan April (Wiryawan
et al., 1999). Secara regional selama musim kemarau massa air Teluk Lampung
sangat dipengaruhi oleh massa air dari Laut Jawa, yang dicirikan dengan nutrien
dan klorofil-a yang tinggi, sementara selama musim hujan massa air dipengaruhi
oleh massa air dari Samudera Hindia yang relatif rendah nutrien dan klorofil-a
(Hendiarti et al., 2002).
2.2 Ekosistem Laut
2.2.1 Fitoplankton
Fitoplankton didefinisikan sebagai mikroorganisme fotosintesik yang hidup
diperairan terbuka dan berperan dalam keseluruhan atau sebagian ketersediaan
karbon organik pada jejaring makanan pelagis (Graham and Wilcox, 2000:
Reynolds, 2006). Komunitas fitoplankton mendominasi ekosistem pelagis hingga
mencapai 70% (Reynold, 2006) dan 45% fotosintetis di bumi terjadi diperairan
(Field et al., 1998). Fotosintesis adalah proses biologis dimana energi matahari
ditangkap, diubah menjadi energi biokimia dan disimpan dalam bentuk senyawa
karbon organik (Falkowski and Raven, 2007). Energi ini kemudian digunakan
untuk menggerakkan proses seluler. Kemampuan fitoplankton untuk menyerap
cahaya secara langsung berhubungan dengan kemampuan pengumpulan
penyerapan cahaya berdasarkan keberadan pigmennya (Bergmann et al., 2004).
Terdapat tiga tipe pigmen yang secara kimia berbeda yaitu klorofil, karoten dan
biliprotein.
Hasil fotosintesis merupakan indikator dari produktivitas primer suatu
perairan, sehingga intensitas cahaya matahari merupakan faktor abiotik utama
yang menentukan laju produktivitas primer suatu perairan. Produktivitas primer
suatu perairan sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain cahaya, nutrien,
suhu, grazing, mixing dan jenis dari fitoplanktonnya (Valiela, 1984; Parson et al.,
9
1984; Tomascik et al., 1997; Lehman, 1991). Produktivitas primer digambarkan
sebagai laju pembentukan senyawa organik yang kaya akan energi dari senyawa
anorganik yang dihasilkan oleh organisme autotrof, suatu organisme yang mampu
menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan bantuan sinar matahari.
Produktivitas primer menurut Nybakken (1992) pada umumnya dinyatakan dalam
jumlah karbon yang terikat persatuan luas atau volume air laut per interval waktu
tertentu. Produktivitas primer dapat diestimasi sebagai jumlah karbon yang
terdapat dalam material hidup dan secara umum dinyatakan dalam gram karbon
yang dihasilkan dalam satu meter kuadrat kolom air per hari (g C/m2/hari) atau
jumlah karbon yang dihasilkan dalam satu meter kubik per hari (g C/m3/hari).
Spesies fitoplankton adalah produsen primer dan merupakan dasar dari
rantai makanan. Cahaya dan nutrien adalah sumber yang mengatur kuantitas,
distribusi dan struktur komunitas fitoplankton (Hessen et al., 2002). Cahaya
menyediakan sumber energi untuk fotosintesis sementara nutrien berfungsi
mengatur struktur sel dan metabolisme. Nutrien dapat didaur ulang sedangkan
cahaya ditransformasi menjadi energi. nutrien juga dapat distribusikan secara
homogen sepanjang kolom air (jika terdapat percampuran) atau diakumulasi pada
lapisan perairan yang lebih dalam (ketika terjadi stratifikasi). Cahaya secara
umum berkurang secara eksponensial dengan kedalaman yang tergantung dari
molekul air, konsentrasi material terlarut dan partikel (seperti fitoplankton).
Hubungan antara cahaya, nutrien dan interaksi fitoplankton-zooplankton disebut
sebagai hipotesis cahaya-nutrien (Urabe and Sterner, 1996). Ketidaksamaan
komposisi autotrof dan konsumen herbivora dapat menghasilkan pertumbuhan
herbivora dibatasi oleh nutrien dari pada kandungan karbon fitoplankton.
Fitoplankton sebagai produsen primer sering dihubungkan dengan
produktivitas primer peraian tersebut. Produktivitas primer ditentukan dengan
jumlah karbon organik yang tersedia untuk tingkat trofik yang lebih tinggi.
Karbon adalah unit standar yang digunakan untuk mengkuantifikasi produksi
biomassa. Beberapa penelitian menunjukan bahwa tidak hanya kandungan
karbon, tetapi juga perbandingan nutrien-karbon dari biomassa yang menentukan
dinamika ekologis (Andersen et al., 2004). Kebanyakan organisme autrotof
sepertinya dibatasi oleh nutrien, jika dinila dari kuota nutrien yang rendah (Elser
10
et al., 2000). Peningkatan asimilasi karbon tidak secara langsung berdampak pada
peningkatan pengambilan nutrien, dan ketersediaan nutrien normalnya lebih
rendah dari ketersediaan CO2. Fitoplankton umumnya lebih fleksibel dan
memiliki rasio karbon-nutrien yang tinggi dalam biomassanya. Sebaliknya
herbivora umumnya kurang fleksibel dalam komposisi biomassa dan rasio karbon
nutrien yang lebih rendah daripada makanan mereka.
2.2.2 Zooplankton
Zooplankton, disebut juga plankton hewani, adalah hewan yang hidupnya
mengapung, atau melayang dalam laut dengan kemampuan renang yang terbatas
dan bersifat heterotrofik. Hampir semua hewan yang mampu berenang bebas
(nekton) atau yang hidup di dasar laut (bentos) menjalani awal kehidupannya
sebagai zooplankton yakni ketika masih berupa terlur dan larva. Pertumbuhan
zooplankton dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan yang memiliki
pola yang mirip dengan pola pertumbuhan fitoplankton, tetapi pada zooplankton
mengalami fase keterlambatan (Nybakken 1992).
Zooplankton memainkan peran penting sebagai pemangsa yang mengontrol
populasi fitoplankton dan bakteri (Pomeroy et al., 2007). Zooplankton dapat
mempengaruhi struktur komunitas fitoplankton secara langsung melalui
pemangsaan selektif atau secara tidak langsung melalui regenerasi nutrien (Elser
et al., 2001; Sterner 1990; Kagami et al., 2006). Perubahan kelimpahan,
komposisi spesies, komposisi kimia dan cita rasa selama proses pengkayaan
nutrien dapat mempengaruhi pertumbuhan dan reproduksi zooplankton (Sterner
and Hessen, 1994; Jones et al., 2005; Breteler and Rampen., 2005). Proses
pemangsaaan fitoplankton oleh zooplankton dapat mentransfer lebih dari 50%
karbon dari produktivitas primer ke trofik level yang lebih tinggi (Scavia et al.,
1988; Laws et al., 2000). Ekskresi zooplankton sangat kuat mempengaruhi
dinamika trofik dalam ekosistem melalui kontribusi N dan P anorganik untuk
produktivitas primer (Lehman, 1980; Sterner, 1990; Vanni, 2002). Estimasi dari
fraksi N dan P yang diproduksi oleh zooplankton dan kemudian digunakan oleh
fitoplankton berada dalam kisaran 14 sampai 50% (Urabe et al., 1997).
11
Striebel (2008) menjelaskan bahwa fitoplankton yang mendukung
pertumbuhan zooplankton adalah fitoplankton yang memiliki kualitas yang baik
yang tergantung dari edibilitas dan komponen kimianya. Keragaman komunitas
fitoplankton yang tinggi dengan rasio C:P pada biomassa yang lebih tinggi dapat
juga mempengaruhi daur ulang nutrien oleh zooplankton. Andersen et al. (2004)
menyimpulkan bahwa peningkatan rasio C:P oleh fitoplankton dapat
menyebabkan perubahan kestabilan interaksi fitoplankton-zooplankton.
Zooplankton yang memakan komunitas fitoplankton dengan rasio C:P tinggi akan
mengekstraksi fosfor sama banyaknya secepat mungkin, sehingga akan
mengurangi laju pelepasan fosfor oleh zooplankton.
2.2.3 Nutrien
Nutrien atau zat hara merupakan faktor penting dalam proses produksi
fitoplankton. Nutrien ada yang dibutuhkan dalam jumlah banyak, ada pula yang
dibutuhkan dalam jumlah sedikit. Kelebihan nutrien yang diikuti dengan
peningkatan konsentrasi fitoplankton telah menjadi ancaman global (Thomas et
al., 2005). Walmsley (2000) mendefinisikan nutrien sebagai senyawa atau elemen
kimia yang dapat digunakan secara langsung oleh sel tumbuhan (alga dan
makrofita akuatik) untuk tumbuh, kebanyakan keberadaan nutrien di perairan
dalam bentuk elemen anorganik. Nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan dan
reproduksi mikroorganisme, tumbuhan, dan hewan adalah karbon, nitrogen dan
fosfor. Trace element dapat juga diklasifikasikan sebagai nutrien.
2.2.3.1 Karbon
Lautan mempengaruhi pertukaran CO2 dari udara ke laut dan mewakili
reservoir besar karbon dengan lebih dari 60 kali karbon di atmosfer dan 20 kali
karbon di daratan (Solomon et al., 2007). Fase gas CO2 terlarut dalam air laut dan
terhidrasi dari asam karbonat (H2CO3) yang terdisosiasi menjadi bikarbonat
(HCO3-), karbonat (CO32-) dan foton (H+). Jumlah total semua spesiasi karbon an
organik disebut Karbon anorganik terlarut (DIC: Dissolved Inorganic Carbon).
Proporsi dari spesiasi karbon ini berbeda sebagai fungsi dari pH. Pada pH air laut
normal ( pH 8.2) rasio
:
:CO2 adalah 90:9:1.
12
Pengaruh antropogenik akan merubah proses, meningkatkan CO2 atmosfer
dan menaikkan temperatur yang mengakibatkan pengaruh langsung terhadap
aktivitas biologi dan proses biogeokimia. Konsentras CO2 atmosfer pada saat ini
meningkat kurang lebih 0.4% per tahun dan meningkat lebih dari 30% sejak masa
pra industrialisasi. Tekanan parsial atmosfer diprediksi pada akhir abad ini lebih
dari 71 Pa (700 ppm) (Solomon et al., 2007). Pada saat yang sama pemanasan
dihubungkan dengan pelepasan gas rumah kaca ke atmosfer yang telah diprediksi
meningkatkan temperatur permukaan laut antara 1 – 4oC sampa 100 tahun
kemudian (Bopp et al., 2001: Solomon et al., 2007).
Siklus karbon lautan dan pertukaran CO2 antara udara dan air laut ditentukan
oleh pompa karbon yang terdiri dari pompa fisik dan dua pompa biologis seperti
disajikan pada Gambar 2. Konsumsi HCO3 akan meningkatkan perbedaan
konsentrasi CO2 antar lautan dan atmosfer yang disebabkan pelepasan bersih CO2
ke atmosfer (Holligan et al., 1993). Fluks CO2 antara permukaan laut dan
atmosfer utamanya ditentukan oleh kekuatan kedua pompa (Rost and Riebesell,
2004), diwakili oleh rasio perubahan karbon anorganik menjadi karbon organik
(Archer et al., 2000). Peningkatan CO2 atmosfer akan memiliki banyak pengaruh
pada sifat biogeokimia lautan. Konsentrasi CO2 lautan meningkat dan merubah
sistem karbonat, karena semua parameter sistem karbonat saling tergantung .
perubahan konsentrasi CO2 atmosfer akan diikuti perubahan rasio spesiasi karbon
dan juga pH air laut.
Perubahan global akan memiliki pengaruh utama pada fisiologi fitoplankton
(Boyd and Doney, 2002; Hays et al., 2005). Sebagai contoh bahwa pengayaan
CO2 akan secara signifikan mempengaruhi fotosintesis, komposisi unsur dan
kalsifikasi dari fitoplankton laut (Riebesell, 2004). Perubahan konsentrasi CO2
akan mempengaruhi pertumbuhan fitoplankton secara langsung. Emisi CO2
antropogenik juga akan meningkatkan temperatur global dan temperatur
permukaan laut (Bopp et al., 2001). Peningkatan temperatur akan mempercepat
reaksi metabolis dan meningkatkan laju pertumbuhan fitoplankton, tetapi tiap
spesies fitoplankton mempunyai temperatur optimum. Perubahan temperatur
permukaan laut akan menggerakkan beberapa spesies menuju ke temperatur
13
optimumnya atau keluar dari kisaran temperaturnya sehingga mengakibatkan
perubahan komposisi fitoplankton.
Gambar 2 Tiga pompa karbon utama yang membangun pengaturan CO2
atmosferik alami (Heinze et al., 1991).
Perbedaan temperatur dalam kolom air mempengaruhi stratifikasi dan
percampuran dari massa air yang berbeda dan beserta pertukaran nutrien antara
lapisan massa air yang lebih dalam yang kaya nutrien dengan zona eufotik.
Penambahan stratifikasi di lautan yang terjadi karena peningkatan temperatur
permukaan laut akan mengurangi asupan nutrien anorganik dari perairan dalam ke
permukaan ( Rost and Riebesell, 2004), tetapi pada saat yang sama akan
mencegah nutrien organik dari zona percampuran turun ke perairan dalam. Hal ini
akan mengurangi konsentrasi nutrien anorganik, meningkatkan konsentrasi
nutrien organik dan mengurangi rasio rasio nutrien anorganik terhadap nutrien
organik pada zona eufotik.
14
2.2.3.2 Nitrogen dan Fosfor
Sejak nitrogen dan fosfor dinyatakan sebagai nutrien pembatas, secara
umum banyak mendapat perhatian. Terdapat tiga faktor yang menentukan kapan
suatu sistem perairan dibatasi oleh nitrogen atau fosfor, yaitu rasio nitrogen dan
fosfor; preferensi kehilangan, recycling atau adsorpsi; dan fiksasi nitrogen.
Perubahan bentuk yang berbeda dari nitrogen anorganik (Tabel 1) adalah
bagian dari siklus nitrogen dan penting dalam menentukan ketersediaan N di
permukaan air (Walmsley, 2000). Amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan
penyerapan aktif dari senyawa nitrogen diatur oleh temperatur air, ketersediaan
oksigen dan pH (DWAF, 1996). Banyak proses fisik dan biologis mereaksikan
peran nitrogen terhadap ketersediaan dan kesuburan relatif perairan (Capone,
2000). Siklus nitrogen di laut sangat dekat dihubungkan dengan atmosfer.
Tabel 1 Bentuk kehadiran nitrogen pada air permukaan dan air limbah (diadaptasi
dari Vollenweider, 1970)
Nitrogen terlarut
Senyawa an organik seperti
NH4, NO3,
NO2
Total Nitrogen
Nitrogen dalam suspensi
Senyawa organik seperti
asam amino, polipeptida
dan peptida, albumin
terlarut dsb
organisme
Detritus organik
dan/atau
senyawa organik
yang diserap
oleh partikel
Nitrogen
dalam bentuk
gas
N2, N2O, NO
Kandungan N total dalam air tak terfilter
Total N dalam fitrat
DIN*
*
DIN= Disolved Inorganic Nitrogen (Nitrogen anorganik terlarut)
Fosfor merupakan elemen esensial yang diperlukan untuk pertumbuhan
fitoplankton dan organisme lain. Fosfor di alam baik yang terlarut atau yang
terikat dalam partikulat ada dalam bentuk organik dan anorganik (Tabel 2), yang
digunakan oleh organisme hidup terutama di dalam asam nukleid, fosfolipid, dan
ATP. Fosfor secara langsung diambil oleh bakteri heterotrofik dalam bentuk fosfat
organik untuk pertumbuhannya (Pomeroy et al., 2007). Bentuk anorganik fosfor
baik yang terikat dalam partikulat atau yang terlarut meliputi ortofosfat dan
polifosfat (Walmsley, 2000). Ortofosfat hanya dalam bentuk fosfor anorganik
terlarut (DIP) yang secara langsung dapat digunakan oleh biota laut.
15
Tabel 2 Bentuk kehadiran fosfor pada air permukaan dan air limbah (diadaptasi
dari Vollenweider, 1970)
Total fosfor
Fosfor terlarut
Ortofosfat PO4
Senyawa koloid
organik dan/atau
gabungan dengan
koloid adsorptif
Fosfor dalam suspensi
Sebagai partikel
organisme
mineral dan/atau
anorganik
komplek yang
diadsorpsi
Diadsorpsi
oleh detritus
dan/atau
dalam bentuk
senyawa
organik
Kandungan P total dalam air tak terfilter
Total P dalam fitrat
DIP*
*
DIP= Disolved Inorganic Phosphorous (Fosfor anorganik terlarut)
Setiap fitoplankton akan membutuhkan nitrogen dan fosfor untuk
membangun biomassanya. Ketersediaan nitrogen dan fosfor di lapisan kolom air
paling atas dikendalikan oleh percampuran vertikal, aliran sungai, fiksasi nitrogen
dan regenerasi materi organik. Perbedaan spesies dari fitoplankton mempunyai
kebutuhan nutrien dan fisiologi yang berbeda baik makro atau mikro nutrien.
Konsekuensinya konsentrasi nutrien, rasio dan variabilitas temporal akan
mempengaruhi kompetisi fitoplankton. Dalam satu kelompok juga terjadi
kompetisi yang tergantung dari ketersediaan nutrien. Pengayaan nitrat
mempengaruhi pembangunan rantai diatom dari yang kecil sampai menengah
pada Chaetoceros spp akan lebih cepat dibandingkan dengan yang berukuran
besar (Carter et al., 2005), karena konstanta setengah jenuh pengambilan nitratnya
lebih rendah.
Bagaimanapun nitrat dan ortofosfat bukanlah satu-satunya sumber nitrogen
dan fosfor di lautan. Asupan DON menyumang sekitar 635 dari total nitrogen
terlarut (Bronk, 2002) dan DOP mencapai 75% dari total fosfor terlarut (BenitezNelson, 2000). Walaupun konsentrasi DON dan DOP dapat digunakan secara
biologis, tetapi hanya fraksinya yang dapat digunakan secara biologis (Bronk,
2002). Banyak diatom juga dapat menggunakan nutrien organik seperti urea, asam
amino, fosfomonoester dan fosfat diester (Lomas, 2004; Yamaguchi et al., 2005;
Rees and Allison, 2006). Perbedaan penggunaan nutrien organik dapat menyuplai
sifat baru pola distribusi biogeografi dan suksesi spesies.
16
2.3 Model Hidrodinamika dan Model Ekosistem
Seiring dengan berkembangnya metode numerik yang digunakan dalam
pendekatan penyelesaian pergerakan massa air atau model hidrodinamika di
perairan laut, telah banyak dikembangkan berbagai model ekosistem yang
digabungkan dengan model hidrodinamika. Saat ini telah banyak penelitian yang
dilakukan tentang model ekosistem, antara lain yang dikembangkan oleh
Kawamiya et al. (1995); Kishi dan Uchiyama (1995); Yanagi et al. (1997); Moll
(1998); Neumann (2000); serta Edwards et al. (2000). Penelitian tersebut secara
umum telah memberikan hasil yang cukup valid jika dibandingkan dengan kondisi
alamiahnya.
Dengan banyaknya penelitian tentang model ekosistem, juga telah banyak
berkembang alat atau perangkat lunak yang dapat digunakan untuk membantu
pembuatan model ekosistem. Berbagai perangkat lunak yang telah dikembangkan
saat in antara lain NORWECOM (Norwegian Ecologial Model System) yang
mulai dikembangkan tahun 1993, GHER (Geo-Hydrodinamic and Environment
Research Model) yang mulai dikembangkan tahun 1976, ECOHAM (Ecological
North Sea Model, Hamburg) dikembangkan tahun 1993, ERSEM (Ecological
Modelling Software for Interactive Modelling) tahun 1994, COHERENS
(Coupled Hydrodynamical Ecological Model for Regional Northwest European
Shelf Seas) tahun 1993, dan POL3dERSEM (Proudman Oceanographic
Laboratory 3d ERSEM Model) dikembangkan tahun 2000 (Moll and Radach,
2001).
Perangkat lunak untuk model yang lain yang juga berkembang saat ini
adalah SWAT v.2000 (Soil and Water Assesment Tool) (Arnold et al., 1998;
Arnold and Fohrer, 2005) yang dibangun untuk mensimulasikan aliran yang
dihubungkan dengan pergerakan nitrogen, fosfor, dan sedimen. Perangkat lunak
ini dikembangkan oleh US Department of Agriculture’s Research Service
(USDA-ARS). Selain itu ada juga model lain yang berkembang yang
dikembangkan oleh US Environment Protection Agency (US-EPA) yaitu model
WASP v.7.1 (Water Quality Analysis Program Model).
17
Model tiga dimensi yang ada memiliki resolusi trofik yang membedakan
fungsi utama (nutrien, fitoplankton, zooplankton, ikan dan detritus; bahan organik
terlarut dan bakteri di pelagis; digenesis dan bentik organisme di bagian
kompartemen bentik). Pada Tabel 3. dijelaskan bahwa kecuali COHERENS
semua model mensimulasikan sistem pelagis dan bentik. ECOHAM hanya
mensimulasikan siklus P, sementara COHERENS dan GHER hanya
mensimulasikan N. Siklus fosfor, nitrogen dan silikon termasuk dalam model
NORWECOM, ELISE, POL3dERSEM dan ERSEM, dengan variabel yang
terpisah untuk pelagis dan bentik. Model CAEDYM yang digunakan dalam
penelitian telah mensimulasikan siklus P, N, Si, DO baik dalam sistem pelagis
maupun bentik. Kehadiran fitoplankton diwakili oleh kisaran 1-5 bulk variabel (
Dinoflagela, Cyanobakteria, Klorofita, Kriptofites, dan Diatom). Variabel tetap
zooplankton tidak termasuk dalam model ECOHAM dan COHERENS, sementara
semua model telah memecahkan fungsi detritus di kolom air kecuali ECOHAM.
semua model belum mengakomodasi tingkat trofik yang lebih tinggi dan logam
berat kecuali CAEDYM.
Untuk membangun alat pengelolaan yang jadi perhatian masyarakat
(eutrofikasi) model memiliki proses standar yang digambarkan dalam
implementasi model (Tabel 4). Beberapa proses kunci seperti ledakan alga,
rekruitmen ikan, hubungan tropik, hubungan pelagis dan bentik, dinamika polutan
dan regenerasi nutrien.
Secara umum perangkat-perangkat lunak yang banyak dikembangkan
tersebut diaplikasikan untuk daerah Laut Utara (North Sea). Namun demikian
tidak menutup kemungkinan untuk diaplikasikan di perairan lainnya dengan
melakukan modifikasi terhadap beberapa koefisien yang sesuai dan spesifik
dengan daerah perairan yang diteliti. Pranowo (2000) telah mengaplikasikan
model COHERENS di perairan Kedung, Jepara dengan hasil yang cukup baik.
Selain itu Koropitan (2003) juga telah melakukan pemodelan dua dimensi di
perairan Teluk Lampung menggunakan model POM (Princeston Ocean Model)
juga dengan hasil yang baik.
Model Hidrodinamika yang digunakan dalam penelitian ini adalah model
ELCOM (Estuarine Lake and Coastal Model), sedangkan model biogeokimia
18
menggunakkan model komputasi CAEDYM (Computational Aquatic Ecosystem
Dynamic Model) yang keduanya dikembangkan oleh Center for Water Research
(CWR) dari University of Western Australia (UWA). Variabel yang dimodelkan
dalam penggabungan ELCOM-CAEDYM disajikan pada Gambar 3. Pemilihan
model didasarkan atas pertimbangan kelengkapan variabel dan proses kunci yang
bisa digunakan sebagai alat manajemen seperti yang disarikan pada Tabel 3 dan
Tabel 4.
Gambar 3
Variabel yang terlibat dalam penggabungan model ELCOMCAEDYM yang meliputi komponen kolom air dan sedimen
(Hipsey et al., 2009).
19
Tabel 3 Perbedaan fungsi utama pada berbagai model ekosistem
Nama Model
ECOHAM
COHERENS
NORWECOM
ELISE
GHER
POL3dERSEM
ERSEM II
CAEDYM
Materi
Variabel tetap
P
2
Tidak ada
8
N, P, Si
8
N, P, Si
10
N
16
N, P, Si, O
35
N, P, Si, O
43
C, N, P, Si, O
32
Fitoplankton
Bakteri
1 bulk
Tidak
1 bulk
Tidak
2 fungsional
Tidak
2 fungsional
Tidak
2 fungsional
1 bulk
3 fungsional
1 bulk
4 fungsional
3 fungsional
7 Fungsional
3 Fungsional
Pelagis
ZooPlankton
Detritus/POM
Tidak eksplisit
Tidak
Tidak eksplisit
2 fungsional
Tidak
2 fungsional
Tidak
3 fungsional
1 bulk
1 bulk
3 fungsional
1 bulk
3 fungsional
4 fungsional
5 fungsional
8 fungsional
Ikan
Logam Berat
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
4 fungsional
Ya
Bentik
Materi
Variabel tetap
P
1
0
0
N, P, Si, O
5
N, P, Si
3
N
1
N, P, Si, O
18
N, P, Si, O
22
C, N, P, Si, O
32
Nutrien Bentik Organisme
Tidak eksplisit
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak eksplisit
Tidak
3 bulk
Tidak
Tidak eksplisit
Tidak
4 eksplisit
3 fungsional
4 eksplisit
3 fungsional
5 fungsional
4 fungsional
19
19
20
20
Tabel 4 Implementasi proses kunci yang komplek dalam berbagai model
Nama Model
Ledakan Alga
Eutrofikasi
Hubungan trofik
Rekruitmen
Suksesi;
Pembatatasan
nutrien
Tidak;
Formulasi bulk
Tidak;
Formulasi bulk
Sebagian;hanya
dua grup
Regenerasi
nutrien
Partikulat dan
bahan organik
terlarut
Sebagian;
Hanya POM
Sebagian;
Hanya POM
Sebagian;
Hanya POM
Kriteria
N/P rasio:
fito/zoo;
bakteri/DO
Tidah hanya
siklus P
Tidah hanya
siklus N
Sebagian, tanpa
mikrobial loop
Jumlah UF dan
VT berhubungan
Zooplankton;
MSP
Tidak, hanya fito
Tidak
Tidak; hanya fito
Tidak
Tidak; hanya fito
Tidak
ELISE
Sebagian:hanya
dua grup
Sebagian;
Hanya POM
Sebagian, tanpa
mikrobial loop
Tidak; hanya fito
Tidak
GHER
Ya satu DOM
Tidak
Ya satu DOM
Tidah hanya
siklus N
Ya
Sebagian fito-zoo
POL3dERSEM
Sebagian:hanya
dua grup
Ya; tiga grup
Ya
Tidak
ERSEM II
CAEDYM
Ya; empat grup
Ya semua grup
Ya
Ya
Ya, terbatas
Ya
Ya
Ya
Tidak
Ya
ECOHAM
COHERENS
NORWECOM
Gabungan
pelagis-Bentik
Proses antara
pelagis dan
bentik
Sebagian
Kontaminan
Tidak, hanya
MSP
Ya terbatas, tidak
ada organisme
bentik
Ya terbatas, tidak
ada organisme
bentik
Sebagian
Tidak
Ya; nutrienPOM-zoobentos
Ya, terbatas
Ya
Tidak
Modul LB
Tidak
Ya; LB dan
PCB
Sebagian PCB
dan Cadmium
Tidak
Tidak
Ya, LB
Keterangan : VT = Variabel Tetap, UF = Unit Fungsi, MSP = Model Struktur Populasi, LB = Logam Berat, PCB = Poly Chlorinated
Byphenyl. Evaluasi dari semua model ditetapkan dengan kriteria Ya = Memerlukan Variabel tetap dan baris kedua adalah penjelasan jika
diperlukan
20