EKOLOGI TERNATE
EDITOR Ibnu Maryanto Hari Sutrisno
PUSAT PENELITIAN BIOLOGI-LIPI 2011 i
© 2011 Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Pusat Penelitian Biologi*
Katalog dalam Terbitan
Ekologi Ternate/Ibnu Maryanto dan Hari Sutrisno (Editor). – Jakarta: LIPI Press, 2011. xiii + 371 hlm.; 14,8 x 21 cm ISBN 978-979-799-609-3 1. Ekologi
2. Ternate
577
Editor Bahasa Penata Letak Penata Sampul Penerbit
: Risma Wahyu Hartiningsih : Ibnu Maryanto : Fahmi : LIPI Press
*Pusat Penelitian Biologi-LIPI Gedung Widyasatwaloka, Cibinong Science Center Jln. Raya Bogor Km. 46, Cibinong 169111 Telp.: 021-8765056, 8765057
ii
DAFTAR ISI
Ucapan Terimakasih Kata Sambutan Kata Pengantar DAFTAR ISI
iii v vii xi
GEOLOGI DAN IKLIM Gunung Gamalama, Ternate, Maluku Utara: Dinamika Erupsi dan Potensi Ancaman Bahayanya Indyo Pratomo, Cecep Sulaeman, Estu Kriswati & Yasa Suparman Karakteristik Erupsi G Kie Besi dan Potensi Ancaman Bencananya Terhadap Lingkungan Kota Ternate: (Representasi dari karakter gunungapi aktif di Busur Gunungapi Halmahera) Estu Kriswati & Indyo Pratomo Analisa Anomali Curah Hujan dan Parameter Laut-Atmosfer Periode Januari - Agustus 2010 di Provinsi Maluku Utara Dodo Gunawan
1
15
27
FAUNA Kelimpahan dan Keragaman Kelelawar (Chiroptera) dan Mamalia Kecil di Pulau Ternate Sigit Wiantoro & Anang S Achmadi Keanekaragaman Mamalia Kecil di Pulau Moti Anang Setiawan Achmadi & Sigit Wiantoro Kajian Ekologi Burung di Hutan Gunung Gamalama, Ternate, Maluku Utara Wahyu Widodo
43
55
69
Komunitas Burung Pulau Moti Ternate Maluku Utara Eko Sulistyadi
83
Keanekaragaman Herpetofauna di Pulau Ternate dan Moti, Maluku Utara Mumpuni
105
xi
Komunitas Keong Darat di Pulau Moti, Maluku Utara Heryanto Kajian keanekaragaman Ngengat (Insekta: Lepidoptera) di Gunung Gamalama, Ternate Hari Sutrisno Tinjauan Keanekaragaman dan Sebaran Kupu Ternate Djunijanti Peggie
121
133
145
Efektifitas Trap Warna Terhadap Keberadaan Serangga Pada Pertanaman Budidaya Cabai di Kelurahan Sulamadaha Kecamatan P Ternate Ternate Abdu Mas’ud
159
Eksplorasi Keragaman Serangga Coleoptera dan Lepidoptera di Pulau Moti, Ternate, Maluku Utara Warsito Tantowijoyo & Giyanto
167
FLORA Analisis Tutupan Lahan Kawasan Pulau Moti, Ternate, Maluku Utara Hetty IP Utaminingrum & Roemantyo
187
Hutan mangrove di Pulau Moti Suhardjono & Ujang Hapid
199
Keanekaragaman Anggrek di G Gamalama, Ternate Izu Andry Fijridiyanto & Sri Hartini
219
Vegetasi Hutan Pulau Moti, Ternate, Maluku Utara Edi Mirmanto
227
Keanekaragaman Jenis Pohon di Hutan Sekunder Pulau Moti, TernateMaluku Utara Razali Yusuf
237
Keanekaragaman Tumbuhan Berkhasiat Obat di Pulau Moti, Ternate, Maluku Utara Siti Sunarti
251
Eksplorasi Tumbuhan di Pulau Moti, Ternate, Maluku Utara Deden Girmansyah & Siti Sunarti xii
267
MIKROBIOLOGI Drug Discovery Antibiotik Berbasis Biodiversitas Aktinomisetes Lokal Asal Ternate Arif Nurkanto
283
Isolasi dan Identifikasi Kapang-Kapang Kontaminan Dari Biji Kenari Kering (Canarium ovatum) Nurhasanah &Sundari
295
Mikroba Laut Penghidrolisis Senyawa Nitril di Sekitar Pulau Moti, Ternate Nunik Sulistinah & Rini Riffiani
301
Isolasi dan Penapisan Bakteri Pendegradasi Dibenzothiophene, Phenanthrene dan Fluoranthene Asal Perairan Laut Sekitar Pulau MotiTernate Rini Riffiani & Nunik Sulistinah Penapisan dan Isolasi Bacillus Penghasil Amilase Dari Limbah Sagu (Metroxylon sagu Rottb) Deasy Liestianty1, Nurhasanah2
309
317
SOSIAL BUDAYA Membangun Ternate Bermodal Kekayaan Sosio-Historis Dhurorudin Mashad Analisis Struktural Terhadap Mitos “Tujuh Putri” Pada Kebudayaan Ternate, Maluku Utara Safrudin Amin
329
343
xiii
Ekologi Ternate 309-316 (2011)
Isolasi dan Penapisan Bakteri Pendegradasi Dibenzothiophene, Phenanthrene dan Fluoranthene Asal Perairan Laut Sekitar Pulau MotiTernate Rini Riffiani & Nunik Sulistinah Bidang Mikrobiologi, Pusat Penelitian Biologi-LIPI, Jl.Jakarta – Bogor km 46, Cibinong, Email:
[email protected] Petroleum hydrocarbons of crude oils are one of the main causes of pollution in marine environment. This study focuses on to screening microbial strains from Moti Island Ternate and their ability to remove some Polycyclic Aromatic Hidrocarbon (dibenzothiophene, phenanthrene and fluoranthene). Enumeration of PAHs-degrading bacteria were accomplished by spreading a serial dilution of the cultures onto the surface of ONR7a agar medium by using sublimation technique of phenanthrene dibenzothiophene, fluoranthene onto the agar and incubated at room temperature until bacteria grew. The isolate which degrade the PHAs was showed by clearing zones around the colonies. The result showed that bacteria which can degraded dibenzothiophene were dominant group from bacteria community in Moti Island Sea Water. Keywords: Moti Island, Phenanthrene, Dibenzothiophene, Fluoranthene, biodegradation
PENDAHULUAN Senyawa hidrokarbon merupakan polutan utama pada lingkungan laut sebagai akibat dari limbah kilang minyak, produksi minyak lepas pantai, aktivitas pelayaran dan tranportasi, serta tumpahan minyak akibat kecelakaan tanker maupun proses industri (Nicole et al. 2006). Seperti misalnya yang terjadi di pulau Moti Ternate, sebagian besar transportasi menggunakan kapal yang bahan bakarnya minyak bumi. Meskipun kandungan senyawa hidrokarbon di dalam minyak bumi relatif kecil yaitu ± 25%, tetapi senyawa tersebut memiliki toksisitas yang cukup tinggi (van Hamme et al. 2003). Dengan demikian masuknya senyawa hidrokarbon ke
perairan dapat menyebabkan polusi dan berefek negatif terhadap lingkungan dan kesehatan. Senyawa hidrokarbon minyak bumi ber-sifat karsinogenik, mutagenik, lamban terdegradasi secara alami dan berpotensi untuk terakumulasi dalam rantai makanan sehingga dapat menyebabkan keracunan saraf atau neurotoxicity (Antizar et al. 2004). Salah satu cara untuk menangani masalah pencemaran yang disebabkan oleh minyak bumi yaitu dengan proses bioremidiasi, yang diharapkan melalui proses mineralisasi secara biologi menggunakan mikroorganisme, senyawa hidrokarbon tersebut dapat didegradasi menjadi CO 2 dan air atau setidaknya dapat ditransformasi menjadi senyawa yang berkurang toksisitasnya (Juteau et
309
Riffiani & Sulistinah
al. 2003). Dengan kemampuan fisiologis bakteri menggunakan senyawa hidrokarbon sebagai sumber karbon dan energi, diharapkan bakteri tersebut mampu mengatasi cemaran kimia berbahaya. Akan tetapi keberhasilan bioremediasi tergantung struktur kimia dari polutan, interaksi antara polutan dan mikroorganisme serta kondisi lingkungan yang optimal bagi aktivitas mikroorganisme di lingkungan tercemar (Nicole et al. 2006). Phenanthrene merupakan bentuk paling sederhana dari PAH sehingga sering digunakan sebagai model substrat untuk mempelajari metabolisme PAH (Boldrin et al.1993). Nuria et al. (2007) melaporkan beberapa bakteri yang dapat mendegradasi hidrokarbon yaitu dari kelompok bakteri á-Proteobacteria (Rhodobacteriaceae dan Sphingomonadaceae), kelompok ã-Proteobacteria (Chromatiales, Moraxellaceae dan Halomonaadaceae), kelompok Bacteroidetes (Flavobacteriaceae) dan kelompok Actinobacteriaceae (Nocardiaceae dan Corynebacteriaceae). Mikroba yang mempunyai kemampuan mendegradasi hidrokarbon saat ini telah berhasil diisolasi dan jalur mekanisme degradasinya telah dipelajari secara intensif (Harayama et al. 2004). Akan tetapi mikroba yang telah dilaporkan dan berhasil diisolasi pada umumnya berasal dari daerah subtropis, yang memiliki suhu dan geografis yang berbeda dengan perairan di Indonesi yang beriklim tropis. Literatur mengenai bakteri pendegradasi senyawa hidrokarbon di daerah tropis khusunya Indonesia, masih sangat terbatas. Diharapkan dari penelitian ini diperoleh biodiversitas mikroba laut 310
pendegradasi hidrokarbon yang nantinya dapat digunakan sebagai landasan untuk pengembangan teknologi bioremidiasi hidrokarbon di lepas pantai. BAHAN DAN CARA KERJA Sampel penelitian diperoleh dari P. Moti Ternate tanggal 30 April-9 Mei 2010. Sampel yang dikoleksi berupa air laut. Untuk menghindari terjadinya degradasi jumlah bakteri dan kematian bakteri pada sampel, dilakukan metode pengkayaan (enrichment). Media pengayaan yang digunakan adalah medium artificial seawater mineral salt medium (ONR7a) yang mengandung phenanthrene (C 14H 10 ), Dibenzothiophene (C 12 H 8 S), dan Flouranthene (C16H10) dengan konsentrasi 500 ppm. Selanjutnya sebanyak 900 ìL media enrichment dimasukkan dalam tube eppendorf 2 ml dan kemudian 200 ìL sampel air laut diinokulasikan ke dalam media ONR7a, dan diinkubasi selama ± 2 minggu. Komposisi media ONR7a per liter: 22,79 g NaCl, 3,99 g Na2SO4, 0,72 g KCl, 83 mg NaBr, 31 mg NaHCO3, 27 mg H3BO3, 2.6 g NaF, 0,27 g NH4Cl, 83 mg Na2HPO4, 1,3 g TAPSO, 11,18 g MgCl2, 1,46 g CaCl2, 24 mg (Sheryl et al. 1995). Isolasi bakteri pendegradasi Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAHs) Isolasi bakteri pendegradasi PAHs dilakukan dengan menggunakan metode sebar (spread). Medium ONR7a agar yang telah diinokulasi kemudian disublimasi dengan cara memanaskan senyawa phenanthrene (C14H10), Diben-
Isolasi dan Penapisan Bakteri Pendegradasi Dibenzothiophene
zothiophene (C12H8S), dan Flouranthene (C 16 H 10) pada suhu optimum yaitu 100°C selama 10 menit (Gambar 1). Uap yang dihasilkan ditangkap pada medium yang diberi pendingin berupa batu es (Gambar 2). Pemberian batu es di atas medium yang telah diinokulasi untuk mencegah mencairnya medium agar karena terkena uap panas senyawa aromatik hidrokarbon (Alley & Brown 2000). Medium yang telah disublimasi kemudian diinkubasi selama 7 hari pada temperatur 300C. Bakteri yang dapat mendegradasi senyawa PAHs ditandai dengan terbentuknya zona bening di sekeliling koloni. Selanjutnya dihitung jumlah bakteri (CFU/ml) pada masingmasing enrichment menggunakan senyawa PAHs. Pengujian Konfirmasi Pengujian konfirmasi bertujuan untuk memastikan kemampuan biak terseleksi dalam mendegradasi phenanthrene, Dibenzothiophene, dan Flouranthene. Isolat terseleksi diinokulasikan kembali pada medium ONR7a, dan
A
disublimasi kembali dengan senyawa PAHs. Kultur kemudian diinkubasi pada suhu 300C selama 2-15 hari. Sebagai kontrol yaitu media ONR7a yang diinokulasi bakteri, tetapi tidak disublimasi. Pembentukan zona bening pada medium ONR7a kemudian diamati. Zona bening yang terbentuk di sekeliling koloni menandakan bahwa isolat tersebut mampu mendegradasi senyawa PAHs. HASIL Penapisan mikroba pendegradasi PAHs Hasil enrichment sampel air laut menunjukkan hasil adanya perubuhan warna yang mengindikasikan adanya pertumbuhan bakteri pendegradasi PAHs (Gambar 3). Pada media enrichment menggunakan senyawa Dibenzothiophene (C 12 H 8 S), tampak media berubah menjadi berwarna kemerahan, sedangkan pada media enrichment menggunakan senyawa Phenanthrene (C 14 H 10 ), media berubah menjadi berwana kekuningan (Gambar 2)
B
Gambar 1.a Senyawa Phenanthrene, Dibenzothiophene, dan Flouranthene yang akan disublimasi, Isolasi mikroba pendegradasi PAHs dengan teknik sublimasi (Alley & Brown 2000)
311
Riffiani & Sulistinah
Berdasarkan penghitungan populasi bakteri menggunakan plate count didapatkan hasil bahwa populasi bakteri di daerah perairan Pulau Moti Ternate lebih didominasi oleh bakteri pendegradasi Dibenzothiophen (DBT) dibandingkan dengan pendegradasi Phenanthrene. Hasil dari penghitunga jumlah bakteri (CFU/ml) pada masing-masing enrichment menggunakan senyawa PAHs ditampilkan pada Gambar 3 di bawah ini. Hasil isolasi bakteri pendegradasi Phenanthrene, Flouranthene dan Dibenzothiophene (C12H8S), mengguna-
kan metode sublimasi terlihat dengan terbentuknya zona bening di sekeliling koloni atau adanya perubahan warna pada koloni (Gambar 4A, B) Pada uji konfirmasi, isolat murni terpilih ditumbuhkan kembali di dalam medium ONR7a yang tersublimasi senyawa Phenanthren, Dibenzothiophene dan Fluoranthene untuk diamati zona bening dan perubahan warna pada isolat bakteri bila dibandingkan dengan kontrol (Gambar 5). Uji ini bertujuan memastikan kembali kemampuan bakteri dalam mendegradasi senyawa PAHs.
Gambar 2. Hasil enrichment sampel air laut menggunakan senyawa PAHs B
8
A
90
P o p u la s i B a k te r i (1 0 6 ) P e n d e g r a d a s i P h e n a n t h r e n e
P o p u la s i B a k t e r i ( 1 0 6) P e n d e g r a d a s i D B T
100
7
80
6
70
5
60 50
4
40
3
30
2
20
1
10
0
0 L3
L5
L8
L2 Lokasi Sampling
L4
L9
L17
L1
L4
L2 Lokasi Sampling
L8
Gambar 3. Populasi bakteri pendegradasi DBT (A) dan Phenanthrene (B)
312
L13
Riffiani & Sulistinah
Tabel 2. Kemampuan degradasi bakteri dari Pulau Moti Ternate pada senyawa PAHs No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Kode Sampel
ID.01B. MT ID.16. MT ID.18. MT ID.19. MT ID.21. MT ID.22. MT ID.04. MT ID.E. MT ID.07. MT ID.11. MT ID.02. MT ID.06. MT ID.08. MT ID.05. MT ID.10. MT ID.14. MT ID.A. MT ID.B. MT ID.C. MT ID.D. MT ID.09. MT ID.F. MT ID.15. MT ID.03. MT ID.12. MT ID.13. MT ID.01A. MT ID.20. MT ID.17. MT
Senyawa PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) Dibenzothiophene Phenanthrene Fluoranthene (C12H8S) (C14H10) (C16H10) ++++ ++++ ++++ ++ + +++ ++ + +++ ++ + +++ + + +++ + + +++ + ++ ++ + ++ + + ++ ++ + ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + -
Keterangan: ++++ = sangat baik ; +++ = baik ; ++ = sedang ; + = kurang ; - = tidak tumbuh
senyawa organosulfur. Phenanthrene merupakan senyawa hidrokarbon yang memiliki tiga cincin benzene dan mengandung phenyl dan anthracene. Sedangkan Flouranthene memiliki struktur kimia yang lebih kompleks yang terdiri dari naphtlene dan benzene yang dihubungkan dengan 5 cincin benzene (Antizar et al. 2004).
314
Kemampuan bakteri mendegradasi PAHs ditandai dengan adanya perubahan warna pada isolat merupakan indikasi adanya pemutusan cincin senyawa aromatik pada gugus hidrokarbon (Kasai et al. 2002) serta adanya akumulasi beberapa senyawa intermediates seperti 1-hydroxy-2-naphtoate (Leahy & Colwell 1999). Hidrokarbon dari minyak bumi merupakan substrat untuk mikroba
Isolasi dan Penapisan Bakteri Pendegradasi Dibenzothiophene
Phenanthrene
Fluoranthene
Gambar 5. Struktur kimia dari DBT, Phenanthrene dan Flouranthene
dari jenis kemoorganotrof. Agar dapat digunakan sebagai sumber karbon, mikroba harus memecahnya melalui proses oksidasi. Biodegradasi senyawa PAHs yang dilakukan bakteri diawali masuknya atom oksigen ke lama inti aromatik. Proses oksidasi hidrokarbon melibatkan oksigen sebagai akseptor elektron (Vidali 2001). Oksigen berperan pada proses metabolisme sebagai reaktan pada proses anabolisme dan katabolisme. Molekul oksigen bergabung dengan senyawa organik dalm bentuk gugus hidroksil (OH) dan satu atom oksigen lainnya membentuk molekul air (H2O). Oksigenase ialah enzim yang berperan dalam reaksi masuknya atom oksigen ke dalam senyawa kimia.Reaksi ini dikatalisis oleh multikomponen dioksigenase. Senyawa PAH yang teroksidasi akan membentuk prekursor intermediet dari siklus asam sitrat. Pada akhirnya akan terbentuk air dan karbondioksida sebagai produk dari siklus tersebut.
DAFTAR PUSTAKA Alley, JF., & Brown, LR. 2000. Use of Sublimation to Prepare Solid Microbial Media with WaterInsoluble Substrates. App Environ Microbiol. 66:439-442 Antizar, LB., JM. Lopez-Real & AJ. Beck. 2004. Bioremidiation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH)-Contaminated Waste Using Composting Approaches. Critical Reviews in Environmental Science and Technology (34): 249-298 Boldrin, B., Tiehm A., & Fritzsche .1993. Applied and Environmental Microbiology 59 (6) 1927-1930. Harayama, S., A.Hara & Y. Kasai 2004. Microbial communities in 7 oil contaminated sea water. Current opinion in Biotech. 15:205-214 Kasai, Y, H. Kishira & S. Harayama. 2002. Bacteria Belonging to the Genus Cycloclasticus Play a Primary Role in the Degradation of 315
Riffiani & Sulistinah
Aromatic Hydrocarbons Released in a Marine Environment. App. Env. Micro. 5625–5633 Juteau, P., JG. Lepine, F. Ratheau, R. Beaudet & R. Villemur. 2003. Improving the Biotreatment of Hydrocarbons contaminated Soils by addition of Activated Sludge taken from the Wastewater Treatment Facilities of an Oil Refinery. Biodegradation (14): 31-40 Leahy, JG., & RR.Colwell. 1990. Microbial degradation of hydrocarbons in environment. Microbiol. Rev. 54, 305-315 Nicole P., M. Schlomann & M. Mau. 2006. Bacterial Diversity in the Active Stage of a Bioremediation System for Mineral Oil Hydrocar-
316
bon-Contaminated Soils. Microbiology .152: 3291-3304 Nuria, J., M. Vinas, M. Josep, J. Albaiges & AM. Solanas. 2007. The Prestige Oil Spill: Bacteria Community Dynamics during a Fiel Biostimulation Assay. Appl Microbiol Biotechnol. 77: 935-945 Sheryl, ED, JP. Gray, RP. Herwig, Canolara, & JT. Staley. 1995. Cycloclasticus pugetii gen. Nov, sp. Nov, on Aromatic HydrocarbonDegrading Bacterium from Marine Sadiments. Inter. J.Sys. Bacteriology. 116-123. Van Hamme JD., A. Singh, OP. Ward. 2003. Recent Advances in Petroleum Microbiology. Microbiol Mol Biol Rev. 67:503-549 Vidali, M. 2001. “Bioremediation an Overview”. Pure and Applied. Chemistry.IUPAC, 73 (7): 1163– 1172.