BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ekosistem Sungai Air merupakan salah satu sumber daya alam dan kebutuhan hidup yang penting dan merupakan sadar bagi kehidupan di bumi. Tanpa air, berbagai proses kehidupan tidak dapat berlangsung. Air termasuk sumber daya alam yang dapat diperbaharui oleh alam. Air dianggap sebagai milik umum dan terkesan gratis, sehingga penggunaannya sering dilakukan secara tidak hemat. Sungai merupakan jaringan alur-alur pada permukaan bumi secara alamiah, mulai dari bentuk kecil di bagian hulu sampai bentuk kecil di bagian hilir. Air hujan yang jatuh di atas permukaan bumi dalam perjalanannya sebagian kecil menguap dan sebagian besar mengalir dalam bentuk bentuk kecil, kemudian menjadi alur sedang dan seterusnya mengumpul menjadi alur besar atau utama. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa sungai berfungsi menampung curah hujan dan mengalirkannya ke laut (Loebis et al., 1993). Setiap organisme dalam lingkungannya masing-masing, lingkungan, lingkungan biotik dan abiotik. Lingkungan biotik yaitu semua organisme yang terdapat di sekelilingnya dan lingkungan abiotik yaitu faktor—faktor seperti iklim, garam-garam yang terlarut dan medium tempat hidupnya. Untuk mendapatkan energy dan materi yang diperlukan untuk hidupnya, semua komunitas dan lingkungan abiotiknya merupakan suatu sistem. Di dalam sistem ini terdapat arus energi dan materi. Sistem seperti ini disebut sebagai ekosistem (Soemarwoto et al, 1992). 2.2. Produktivitas Primer Setiap ekosistem atau komunitas, atau bagian-bagiannya memiliki produktivitas dasar atau disebut produktivitas primer. Batasan produktivitas primer adalah kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen, melalui proses
Universitas Sumatera Utara
fotosintesis dan kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan pangan. Dapat dikenal pula kategori produktivitas, yaitu : 1) Produktivitas primer kotor yaitu kecepatan total fotosintesis, mencakup pula bahan organik yang dipakai untuk respirasi selama pengukuran. 2) Produktivitas primer bersih, yaitu kecepatan penyimpanan bahan-bahan organik dalam jaringan tumbuhan, sebagai kelebihan bahan yang dipakai untuk respirasi tumbuhan selama pengukuran. Kecepatan penyimpanan energi potensial pada tingkat trofik konsumen dan pengurai, disebut produktivitas sekunder (Resosoedarmo, 1993) Produktivitas primer bersih adalah ukuran yang penting, karena produktivitas primer menunjukkan simpanan energi kimia yang tersedia bagi konsumen dalam suatu ekosistem. Antara 50 % dan 90 % dari produktivitas primer kotor pada sebagian besar produsen primer tersisa sebagai produktivitas primer bersih setelah kebutuhan energinya terpenuhi. Produktivitas primer dapat dinyatakan dalam energi per satuan luas per satuan waktu atau sebagai biomassa(berat) vegetasi yang ditambahkan ke ekosistem per satuan waktu. Biomassa umumnya dinyatakan sebagai berat kering suatu bahan organik, karena molekul air tidak mengandung energi yang dapat digunakan, temperature kandungan air bervariasi dalam jangka waktu yang singkat (Campbell et al., 2004). Cara yang umum dipakai dalam mengukur produktivitas primer suatu perairanadalah dengan menggunakan botol gelap dan botol terang. Botol terang dipakai untuk mengukur laju fotosintesis yang disebut produktivitas primer kotor sementara botol gelap digunakan untuk mengukur laju respirasi. Produktivitas primer dapat diukur sebagai produktivitas kotor atau produktivitas bersih. Hubungan diantara keduanya dapat dinyatakan sebagai: Produktivitas bersih (PN)= Produktivitas kotor (Pg)- Respirasi (R) R = [O2]awal - [O2]akhir pada botol gelap Pg = [O2]akhir pada botol terang - [O2]akhir pada botol gelap
Universitas Sumatera Utara
Untuk mengubah nilai mg/l oksigen menjadi mg C/m3, maka nilai dalam mg/l dikalikan dengan gaktor 375,36. Hal ini akan menghasilkan mg C/m3 dalam jangka waktu pengukuran. Untuk mendapatkan nilai produktivitas dalam satuan hari, maka nilai per jam harus dikalikan dengan 12, mengingat cahaya matahari hanya selama 12 jam per hari (Barus, 2004) Menurut Romimohtarto et al (2001), proses fotosintesis terjadi baik di atas permukaan laut, di darat, di air tawar maupun di dalam laut. Sinar matahari bergabung dengan komponen-komponen kimiawi dalam air untuk menghasilkan jaringan tumbuh-tumbuhan hidup. Reaksi kimia terjadi pada semua jasad fotosintetik dan merupakan dasar bagi semua kehidupan di perairan, kecuali bakteri tertentu dan biota air yang mampu berkemosintesis atau membuat makanan tanpa bantuan cahaya matahari. Mereka yang dinamakan produsen primer, menjadi sumber makanan secara langsung atau tidak bagi semua konsumen. Prosesnya disebut produksi primer. Menurut Michael (1994), dalam Barus (2004), hasil dari proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan berklorofil disebut sebagai produktivitas primer. Fotosintesis yang memainkan peranan sangat penting dalam pengaturan metabolisme komunitas, sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari, konsentrasi karbondioksida terlarut dan faktor temperatur. Laju fotosintesis bertambah 2-3 kali lipat untuk setiap kenaikan temperatur 100C. Meskipun demikian,intensitas sinar dan temperatur yang ekstrim cenderung memiliki pengaruh yang menghambat laju fotosintesis. Secara sederhana dapat diuraikan bahwa dalam fotosintesis terjadi penyerapan energi cahaya dan karbon dioksida serta pelepasan oksigen yang berupa salah satu produk dari fotosintesis tersebut. Sebagai proses kebalikan dari fotosintesis dikenal proses respirasi yang meliputi pengambilan oksigen serta pelepasan karbondioksida dan energi. Apabila cahaya tidaka ada maka proses fotosintesis akan terhambat, sementara aktivitas respirasi terus berlangsung. Energi matahari yang mencapai bumi sebenarnya merupakan kisaran sempit dalam spektrum radiasi elektromagnetik. Energi itu mencakup radiasi dengan panjang gelombang antara 400 dan 700 nm (1 nm = 10-9 meter). Intensitas radiasi yang mengenai buni beragam dengan latituda dan dengan musim tahun.
Universitas Sumatera Utara
Sumbu bumi menyinggung 23,50 terhadap bidang gerak bumi mengitari matahari. Untuk alasan ini, belahan bumi utara menerima lebih dari 12 jam cahaya bumi selama 6 bulan (kira-kira 21 maret sampai 23 september) ketika sumbu bumi menyinggung ke arah matahari dan kurang dari 12 jam selama bulan-bulan sisanya ketika itu sumbu itu menjauh. Situasi sebaliknya terjadi di belahan bumi selatan. Fenomena ini berakibat keuntungan bersih radiasi matahari selama separuh tahun dan kerugian bersih selama separuh tahun lagi, dan karena itu menentukan musim-musimnya. Dengan demikian kita mengharapkan produktivitas hariannya selama bulan-bulan musim panas dapat menyamai beberapa penelitian yang dilakukan terhadap produktivitas di daerah tropis. (Kimbal, 1999). 2.3. Fitoplankton Plankton adalah organisme air yang hidupnya melayang-layang dan pergerakannya sangat dipengaruhi oleh gerakan air (Barus, 2004). Biota mengapung ini mencakup sejumlah besar biota air, baik ditinjau dari jumlah jenisnya maupun kepadatannya. Produsen primer (fitoplankton), herbivora, konsumen tingkat pertama, larva dan juwana plantonik dari hewan lain. Digabung menjadi satu membentuk volume biota air yang luar biasa besarnya (Romimohtarto & Sri J., 2001). Fitoplankton merupakan kelompok yang memegang peranan sangat penting dalam ekosistem air, karena kelompok ini dengan adanya kandungan klorofil mampu melakukan fotosintesis. Proses fotosintesis pada ekosistem air yang dilakukan fitoplankton (produsen), merupakan sumber nutrisi utama bagi kelompok organisme aur lainnya yang berperan sebagai konsumen, dimulai dengan zooplankton dan diikuti oleh kelompok oragnisme air lainnya yang membentuk rantai makanan. Dalam ekosistem air hasil dari fotosintesis yang dilakukan oleh fitoplankton bersama dengan tumbuhan air lainnya disebut dengan produktivitas primer. Fitoplankton hidup terutama pada lapisan perairan yang mendapat cahaya matahari yang dibutuhkan untuk melakukan proses fotosintesis (Barus, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Keberadaan fitoplankton sangat banyak dipengaruhi oleh temperatur, penetrasi cahaya dan arus. Temperatur sangat menunjang bagi perkembangan dan pertumbuhan fitoplankton. Berdasarkan penelitian Cairn (1956) dalam Shubert (1984, hlm: 422) bahwa fitoplankton dikembangkan dalam kondidi temperatur yang berbeda berdasarkan kelompok fitoplankton, yakni kisaran temperatur untuk diatom adalah 200C-300C, untuk alga hijau adalah 300C-350C dan untuk alga hijau biru adalah lebih besar dari 350C. 2.4. Klorofil a Kadar klorofil a dalam suatu volume air tertentu merupakan suatu ukuran bagi biomassa tumbuhan yang terdapat dalam air tersebut. klorofil dapat diukur dengan memanfaatkan sifatnya yang berpijar bila dirangsang dengan panjang gelombang cahaya tertentu atau mengekstraksi klorofil dari tumbuhan dengan menggunakan aseton dan kemudian mengukur jumlah ekstrak warna yang dihasilkan dengan spektrofotometer (Ferguson, 1956). Proses fotosintesis berlangsung dalam kloroplas, suatu organel yang terdapat di dalam sel tumbuhan hijau. Kloroplas memiliki membran. Dua lapisan membran atau pembungkus meneglilingi suatu ruang pusatyang besar yang dinamai stroma. Stroma mengandungbeberapa banyak enzim larut yang berbeda yang berfungsi sebagai untuk menggabungkan sebagian organik. Di dalam stroma, membran juga membentuk granum, setiap granum terdiri dari satu timbunan kantong atau cepat yang dinamai tilakoid. Granum dihubungkan antara satu sama lain oleh lamela stroma. Klorofil ada pada membran granum, dan menjadikannya sistem penyimpanan energi bagi kloroplas. Setiap tilakoid berbentuk seperti kantong. Pergerakan ion-ion dari ruang ini melintasi membran tilakoid dipercaya penting dalam proses sintesis. klorofil tidak menyerap panjang gelombang cahay6a dengan banyak. Karena itu, cahaya ini dipantulkan ke mata dan kita melihat klorofil sebagai pigmen hijau tersebut (Mader, 1995). Hasil penelitian diketahui bahwa klorofil a memainkan peranan penting pada fotosintesis I dan II (dahulu disebut fotoreaksi gelombang pendek dan gelombang panjang). Pada tahun 1957, Bessel Kok menemukan adanya klorofil a khususnya yangbdinamakan P700 dan ia berpendapat bahwa itu adalah pusat
Universitas Sumatera Utara
reaksi klorofil a fotosintesis. Selanjutnya diperkirakan keadaan klorofil a khusus lainnya yakni pusat reaksi lainnya, yakni pusat reaksi P680 dari sistem gelombang pendek. Klorofil a tidak hanya berperan dalam pemanenean cahaya dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia, juga bertindak sebagai penyumbang elektron utama (P680, P700), maupun penetima elektron utama. Feofitin berasal dari klorofil, dengan penggantian Mg dengan H+ di pusat. Sistem transpor elektron penting untuk reaksi terang dan reaksi gelap yang menyusun fotosintesis. Terdapat dua pusat reaksi tempat energi dari foton yang terserap disunakan untuk menjalankan sistem. Pusat-pusat reaksi ini mempunyai banyak molekul pigmen. Sistem transpor elektron penting untuk reaksi terang dan reaksi gelap yang menyusun fotosintesis. Terdapat dua pusat reaksi tempat energi dari foton yang terserap yang digunakan untuk menjalankan sistem. Pusat-pusat reaksi ini mempunyai banyak molekul pigmen. Apabila suatu pigmen seperti klorofil atau karotenoid menyerap suatu foton maka energi menaikkan suatu elektron dari tingkat yang lebih rendah ke tingkat yang lebih tinggi. Pada saat berada pada tingkat energi tinggi ini molekul pigmen dapat memberikan dan menerima elektron dari molekul-molekul lain. Fotosintesis mengkatalisis pelepasan elektron dari molekul air dan elektron-elektron ini akan diterima oleh senyawa. Hal ini menyiapkan energi yang dibutuhkan untuk pembentukan ATP dan NADP+ (Salisbury & Ross, 1995).
Universitas Sumatera Utara
