LINGKUNGAN PERAIRAN Air menutupi dari 70% permukaan bumi. Sifat-sifat fisika dan kimia air sangat penting dalam ekologi. Panas jenis, panas peleburan laten, serta panas penguapan air latennya yang cukup tinggi berperan dalam pengaturan suhu organisme. Air merupakan media pengangkutan yang ideal bagi molekul-molekul melalui tubuh organisme, karena ia adalah pelarut yang kuat tanpa menjadi sangat aktif secara kimia. Tegangan permukaan air yang tinggi menyebabkan pergerakan air melewati organisme, dan juga bertanggung jawab bagi kenaikan tinggi air tanah. Rapatan air yang nisbi tinggi tidak hanya mendukung bobot tubuh secara sebagian maupun seutuhnya, namun juga memungkinkan hadirnya plankton. KARAKTERISTIK AIR - Densitas - Titik beku - Temperatur densitas maksimum - Kalor jenis - Tegangan permukaan - Viskositas dinamik - Rumus molekul - Struktur molekul
: 998,2 Kg/m³(20°C) : 0,0°C : + 3,98°C : 1,00 kal/g°C : 72,75 mN/m (20°C) : 1,000 mN.s/m³ (20°C) : H2O : O 104,5°
H-
H+
•
Merupakan molekul dipolar, artinya 1 molekul memiliki 2 muatan yang berbeda yakni muatan + dan –
•
Molekul air memiliki polar yang sangat kuat sehingga merupakan pelarut yang baik untuk segala macam zat.
•
Sebagai pelarut yang baik, di alam air mengandung zat-zat kimia yang terlarut didalamnya. Dengan menggunakan senyawaan ini dalam berbagai aktivitas metabolik, tumbuhan dan hewan perairan penyebabkan perubahan susunan kimiawi air. Dengan demikian, pengetahuan mengenai keadaan ini penting untuk memahami hubungan yang rumit antara komponen-komponen biotik dan abiotik.
Habitat-habitat perairan dibagi dalam tiga kategori utama : 1. Habitat air tawar 2. Habitat estuarin 3. Habitat kelautan 1. Habitat air tawar Habitat air tawar menempati bagian nisbi paling kecildari permukaan bumi, walaupun habitat air tawar menempati bagian yang nisbi kecil bila dibandingkan dengan habitat lainnya, mereka sangat penting bagi manusia sebagai sistem pembuangan. 2. Habitat estuarin Estuaria adalah zona peralihan antara air tawar dan laut, serta memiliki sifat yang unik. 3. Habitat kelautan Lautan atau samudera yang menutupi sebagian besar permukaan bumi tidak hanya mengatur iklim bumi, atmosfer dan perfungsinya siklus mineral yang utama, namun juga sebagai sumber utama makanan dan mineral. Dalam air tawar dibagi menjadi dua kategori umum, yaitu air diam seperti kolam dan danau serta air mengalir seperti aliran dan sungai. Air diam digolongkan sebagai sistem lentik sedangkan air mengalir disebut sistem lotik. Studi mengenai air tawar dikenal sebagai limnologi. Penelitian-penelitian badan air tawar mencakup kajian sifat-sifat kimia dan fisika, tumbuhan serta hewan yang hidup didalamnya, serta tata cara mereka berinteraksi. EKOSISTEM PERAIRAN TAWAR Walapun perairan tawar jumlah kecil sekali, tetapi macam atau bentuknya banyak sekali sehingga penting dan menarik untuk dibicarakan. Pengertian air tawar sering menjadi perdebatan, karena sulit untuk mendefinisikan dengan tegas. Hal ini muncul karena ada perairan di daratan mengandung garam yang tinggi. Akhirnya diambil keputusan untuk melihat oin-ion penting di dalam air yang dapat menentukan sifat dari air. Di dalam air ada 7 ion-ion penting, diantaranya 4 kation dan 3 anion (tabel 1) Tabel 1. kandungan ion-ion penting dalam air Kation
Anion
Salinitas
Na+ K+ Mg2+ Ca2+ ClSO42HCO3-
Tawar mg/L 8 3 5 30 8 18 105 177
Laut Mg/L 10.810 390 1.300 410 19.440 2.710 140 35.200
Penyelidikan terinci mengenai tubuh air tawar akan diberikan lebih dulu, karena alasanalasan berikut : 1. Badan air tawar dapat ditemukan dimana-mana. Meskipun jika ada yang sulit didapatkan, akan mungkin untuk kolam buatan yang segera akan dihuni oleh hewan dan tumbuhan, serta akan memperlihatkan rangkaian kejadian yang sama seperti setiap kolam alam. 2. Dibutuhkan peralatan yang nisbi sederhana. 3. Dibanding dengan samudra, komunitas yang ditemukan dalam air tawar kurang rumit, serta tidak memperlihatkan kesulitan yang besar dalam pencirian dan kajian berbagai spesies hewan dan tumbuhan. Klasifikasi Perairan Tawar Perairan tawar
Sistem Terbuka ( Open system )
Sistem Tertutup ( Close system ) c/: kolam, tambak, akuarium Perairan dapat dilindungi dari pengaruh luar, dapat dimanipulasi,dimodifikasi (untuk budidaya)
Mengalir ( Lotic )
Tenang ( Lentic )
Buatan
Alami
Buatan
saluran irigasi
sungai
waduk
Alami rawa, danau
PERAIRAN LOTIC ( SUNGAI ) Dipelajari secara khusus dalam ilmu tentang sungai yang disebut Potamologi atau Rheologi. Karakteristik sungai: • merupakan perairan yang mgngalir (lotic) • flutuasi perairannya sangat labil • airnya keruh karena membawa bahan-bahan terlarut di dalamnya • kandungan O2 tinggi karena aerasi lewat proses diffusi, terutama di daerah hulu • dasar dan tepi sungai sangat labil • arusnya satu arah (uni directional)
Morfologi Sungai gunung Erosi Zona hulu
Sedimentasi
Zona muara Laut Potongan memanjang sungai Pada zona hulu terjadi erosi, sedangkan pada zona muara terjadi proses sedimentasi. Erosi ada 2 macam, yaitu : Korosi : pengikisan secara dilarutkan, menghasilkan ion-ion Æ sedimentasi Korosi : pengikisan secara pengamplasan, menghasilkan partikel Karakteristik fisik-kimia • Dasar sungai • Kejenihan • Kandungan DO • Nutrien • Kec. Arus
Zona hulu Berbatu besar Lebih jernih Lebih besar Lebih miskin Relatif
Zona muara Berlumpur Lebih keruh Lebih kecil Lebih kaya Relatif
Karakteristik biologi : Pada zona hulu plankton ada sedikit karena unsur hara relatif lebih miskin dari zona muara. Nekton relatif karena beberapa mampu beradaptasi dengan kondisi perairan sehingga dapat saja ada pada daerah sepanjang sungai, tergantung pada keperluannya. Bantos, adaptasinya tergantung jenis sehingga bentos yang berada pada zona hulu memiliki kait yang kuat, selain itu mempunyai adaptasi terhadap air bersih, O2 tinggi, tahan arus dan toleransi suhu dingin. Permasalahan sungai Zona hulu dan zona muara maslahnya tidak sama, yakni pada zona hulu terjadi erosi dan pada zona muara terjadi pencemaran. Erosi dapat ditanggulangi dengan pembuatan check dam sehingga arus dapat diperlambat; pembangunan di daerah DAS dibatasi dan galian pasir, batu, dsb diatur.
Pencemaran dapat dikurangi dengan penggelontoran (self punfication), karena pencemaran umunya meningkat pada musim kemarau. Mengurangi beban pencemaran yang masuk ke badan sungai.
PERAIRAN LENTIC ( DANAU ) Perairan Lentic terdiri dari perairan alami (rawa, danau) dan buatan (waduk), memiliki perbedaan-perbedaan morfometrik (bentuk dan sifat fisik) bahkan perbedaan secara kimiawi. Karakteristik Tebing/pinggiran badan air Kedalaman (m) Daerah tangkap hujan (Catchment area) Fluktuasi permukaan air tahunan (m) Daerah “derodon” (drawn-down area) Garis pantai Teluk Masa simpan air (water residence/water retention time) Pengeluaran air
Rawa landai < 10 Sempit 2-5 Sangat luas Panjang Kurang Lama Air atas
Tipe perairan Danau curam > 100 Paling sempit 1-2
Permasalahan Waduk Curam 10-100 Terluas 5-25
Litoral, bentos Stratifikasi Volume air Stabilitas
Sempit
Terluas
Daur nutrien tahunan
Pendek Sedikat Paling lama Air atas
Terpanjang Banyak Singkat
Kesuburan pencemaran Stabilitas Kualitas air
Air bawah
Kualitas air
Tebing/pinggiran badan air ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Adanya perbedaan kecuraman dan kelandaian pinggiran badan air akan mempengaruhi ekosistem perairan tersebut. Produktivitas rawa lebih besar dari danau, karena sinar matahari lebih banyak masuk ke dalam perairan rawa. Biomassa rawa lebih besar dari danau begitupula dengan bentosnya.
Sinar matahari
fotik daerah yg terkena sinar matahari (rawa)
afotik
danau/waduk
daerah produktif
Kedalaman ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Karena adanyna perbedaan kedalaman muncul stratifikasi. Pembagian zona danau berdasarkan penetrasi sinar matahari : 1. zona fotik yaitu zona yang masih tembus oleh penetrasi sinar matahari 2. zona afotik yaitu zona dimana sinar matahari tidak mampu menembus lagi 3. titik kompensasi yaitu zona dimana hasil fotosintetis dimanfaatkan seluruhnya oleh respirasi. Sinar yang datang atau masuk ke dalam air tidak dapat menembus sampai ke dasar perairan yang dalam. Hal inilah yang menyebabkan terjadi perbedaan kondisi ekologis pada zona-zona tersebut. Pada rawa, seluruh perairannya produktif karena sinar matahari masih masuk scara merata baik vertikal maupun horizontal karena rawa tergolong tipe perairan dangkal. Sedangkan pada danau atau waduk, hanya sebagian saja yang produktif dimana sinar matahari masih mampu menembusnya.
Daerah tangkap hujan (catchment area) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Daerah ini menentukan volume air yang ditangkap oleh badan air. Waduk memiliki catchment area paling luas, karena waduk tergolong tipe perairan buatan, akibatnya volume air banyak, dan kandungan mineral tinggi (tergolong mesoeutrofik) sedangkan danau oligotrofik. Dari aspek pencemaran, waduk paling tinggi dibandingkan dengan rawa dan danau. Dari jenis pencemarnya juga berbeda, untuk waduk terutama limbah industri atau aneka ragam pencemae; rawa umumnya limbah pertanian (agrochemical) dan untuk danau limbah domestik (rumah tangga).
Fluktuasi permukaan air tahunan ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Adanya perbedaan musim yang ekstrim, misalnya di Indonesia yaitu musim kemarau dan musim penghujan, berakibat pada fluktuasi air di dalam badan perairan. Pada musim kemarau rendah dan pada musim penghujan tinggi; selain itu peruntukan dan tehnik pemakaian air juga mempengaruhi fluktuasi permukaan air. Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya volume air, yaitu : • Evatranspirasi • Tata guna air • Musim Hal ini berdampak pada ekosistem, terutama biota litoral. Pada saat air rendah, maka litoral akan kering sehingga biota yang ada di litoral misalnya makrofita akan mati. Daerah tepian (litoral) biasanya digunakan untuk perikanan, untuk memijah dan membesarkan ikan-ikan. Ditinjau dari aspek stabilitas air, danau adalah perairan yang baik untuk perikanan, karena fluktuasi air tahunannya rendah serta baik untuk pariwisata. Sifat atau kondisi fluktuasi air yang tinggi, misalnya pada waduk secara alami menguntungkan, karena dapat mengendalikan gulma di perairan.
Mekanismenya : angin air penuh
gulma ke tepi
litoral sinar matahari
air surut
gulma tertinggal di litoral
mati waktu lama
Daerah derodon (drawn-down area) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Adalah daerah pasang surut tahunan, pada waktu musim hujan tergenang dan waktu musim kemarau kering bahkan sampai seperti daratan. Hal ini berkaitan erat dengan fluktuasi permukaan air dan tebing, maka waduk tergolong memiliki daerah derodon yang luas, sementara yang terluas adalah rawa. Dengan adanya fenomena ini, maka akibatnya secara ekologis adalah adanya daur nutrien tahunan karena terjadi setahun sekali. Fitoplankton Makrofita
ada waktu air tergenang
Biota air
digantikan
Derodon musim kemarau rumput-rumputan dan tumbuhan lain
daratan
nutrien mati (dentritus)
Garis pantai ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Adalah daerah yang menghubungkan daratan dan perairan.
Pendek (danau)
sedang (rawa)
panjang (waduk)
Waduk merupakan hasil pembendungan sungai dan badan-badan air lainnya, maka waduk memiliki garis pantai yang paling panjang. Akibatnya perairan waduk adalah perairan yang banyak dipengaruhi daratan (beban daratan) baik hara maupun pencemaran. Oleh sebab itu perairan yang memiliki garis pantai paling panjang adalah perairan yang paling subur, sekaligus merupakan perairan yang paling rawan terhadap pencemaran.
Teluk ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Merupakan topografi dari waduk, danau dan rawa. Maka waduk paling banyak memiliki teluk, diikuti oleh rawa dan paling sedikit danau. Pengaruhnya untuk perairan adalah stabilitas perairan; karena yang banyak teluknya umumnya tenang, berarti perairan ini stabil dari pengaruh luar, kesuburannya jauh lebih baik.
Massa simpan air (water tetention time) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Adalah lama waktu air tersimpan dalam satu badan air. 3
C/: air 1000 m
Akibatnya :
Rawa → lama Danau → paling lama Waduk → singkat, tidak sampai 1 tahun
singkat : air keruh; banyak hara Lama : air jernih; miskin hara
Pengeluaran air ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Sistem pengeluaran air yang berbeda dengan kualitas air yang berbeda Kualitas air : Waduk : lebih dingin, coklat, kaya nutrien, biomassa rendah Danau : lebih panas, hijau, miskin nutrien, biomassa tinggi. Rawa Adalah perairan tenang, dangkal, sehingga sinar matahari sampai ke dasar perairan, akibatnya suhu air naik. Pada waktu siang air menjadi panas dan malam hari dingin. Jadi ada fluktuasi suhu yang tinggi. O2 terlarut (DO) siang hari tinggi karena ada fontesintesis, malam hari berkurang karena adanya respirasi. Umumnya rawa banyak makrofita, kalau mati akan terjadi pembusukan oleh bakteri. Bakteri → nutrien → CO2 → CO2 meningkat → pH air asam Hal inilah yang menyebabkan air rawa pada umumnya bersifat asam dan dengan kondisi tersebut, maka kehidupan di rawa mempunyai toleransi terhadap :
1. keasaman air 2. fluktuasi suhu air 3. perubahan O2 dan CO2 Danau dan waduk Kedua perairan ini didominasi oleh plankton dan waduk cenderung lebih banyak planktonnya karena masih banyak nutriennya. Oligotrofik
→ danau
Meso – eutrofik
→ waduk
Trofic level
Domestik
→ danau
Pencemaran Aneka ragam → Waduk
