LAPORAN PROYEK EKOLOGI (BI- 3102)
PERTUMBUHAN POPULASI Chorella vulgaris dan INTERAKSI pada Saccharomyces cervisiae, Daphnia magna, dan Moina sp.
Tanggal Praktikum : 6 Oktober 2015 Tanggal Pengumpulan: 27 Oktober 2015
Disusun oleh : Ahmad Ardiansyah 10613007 Kelompok 1
Asisten: Pinasthika Paramita 10611042
PROGRAM STUDI BIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG BANDUNG 2015
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Dalam ekologi, populasi diartikan sekelompok individu sejenis yang menempati
ruang dan waktu tertentu.Populasi suatu organisme di suatu ruang dan waktu tertentu tentunya mengalami dinamika dimana didalam populasi tersebut terdapat kelahiran,kematian dan perpindahan.Dalam suatu populasi ini tentunya mengalami interaksi ,interaksi ini dapat berlangsung diantara spesies tersebut,spesies yang berbeda ataupun interaksi antar populasi suatu spesies dengan spesies lainnya.Interaksi tersebut dapat menimbulkan suatu dampak yang menguntungkan,tidak menguntungkan atau bahkan menguntungkan bagi suatu pihak namun pihak lain netral (Molles,2008) Pada populasi suatu organisme laju pertumbuhannya pun terbatas .Hal ini disebabkan antara lain adalah kerapatan populasi.Faktor-faktor pembatas populasi dibedakan menjadi dua yaitu density-independent factor dan density-dependent factor. Density-independent factor adalah faktor pembatas yang tidak tergantung pada kerapatan populasi contohnya faktor abiotik dan density-dependent factor adalah faktor pembatas yang bergantung pada kerapata populasi contohnya predasi,kompetisi interspesifik maupun intraspesifik serta penyakit (Molles,2008) Penelitian kali ini dilakukan untuk mengestimasi pertumbuhan populasi suatu individu pada lingkungan tertentu dan melihat interaksi yang terjadi diantaranya dimana penelitian dilakukan di laboratorium instruk barat dan timur gedung biologi SITH Institut Teknologi Bandung. Pengamatan dilakukan setiap hari selama satu minggu dan dilakukan pengukuran estimasi dari populasi yang diamati
1.2 Tujuan 1. Menentukan laju pertumbuhan populasi Chlorella vulgaris pada masing- masing 2. Menentukan pola interaksi pada Saccharomyces cervisiae, Daphnia magna, dan Moina sp.
BAB II METODE PENELITIAN
2.1
Deskripsi Area Penelitian Praktikum kali ini dilakukan di Lab Instruksional Timur, Lab Instruksional Barat,dan
Lab Ekologi ,Labtek XI SITH ITB, Bandung, Jawa Barat. Praktikum kali ini berlangsung pada pukul 08.00-12.00 WIB. Secara astronomis, Labtek XI SITH ITB terletak pada 6o53β22,55β LS dan 107o36β33,86β BT seperti pada gambar 2.1 dibawah ini :
Gambar 2. 1 Labtek XI Gedung SITH (Google earth, 2015)
2.2
Tata Kerja
2.2.1 Pertumbuhan Populasi Percobaan ini dilakukan dengan metode yang aseptik. Pertama, area kerja dan tangan disterilkan menggunakan alkohol 70% kemudian api bunsen dinyalakan. Medium dan air dikocok terlebih dahulu seblum dipindahkan hingga larut. Inokulum dituang ke dalam botol sebanyak 100 ml kedalam botol lain secara aseptik (didekatkan dengan api bunsen) dan dikocok agar kultur menjadi homogen. Pipa kapiler yang telah disterilisasi terlebih dahulu dipasang pada mulut botol untuk jalur aerasi. Setelah itu, inokulum disimpan ditempat dekat dengan sumber cahaya. Pertumbuhan Chlorella sp kemudian diamati tiap hari dengan hemasitometer.
Perhitungan jumlah sel dilakukan dibawah mikroskop dengan alat hemasitometer. Sebelum dicuplik botol dihomogenisasi dengan dikocok terlebih dulu . Setelah itu, dicuplik 1 ml dengan pipet tetes. Sampel tersebut diletakkan di hemasitometer dan ditutup dengan cover glass. Hemasitometer tersebut dilihat di mikroskop dan dilakukan perhitungan sel pada 5 kotak (kiri atas, kanan atas, tengah, kiri bawah, kanan bawah) counting grid. Apabila setelah menghitung 5 kotak counting grid jumlah sel kurang dari 25, lakukan penghitungan hingga 9 kotak dan jika masih kurang maka hitung di semua kotak seperti pada gambar 2.2. Setelah itu, lakukan perhitungan dengan persamaan 2.1 di bawah ini πππ’πππ ππππ’πππ π (ππΏ) =
π½π’πππβ π ππ π‘ππβππ‘π’ππ 20
π₯ 10000
2.2.2 Interaksi Saccharomyces cervisiae, Daphnia magna, dan Moina sp. Air tawar disterilisasi dengan menggunakan latrutan pemutih sebnayak 1,2 ml/liter air ,didiamkan semalaman dan dinetralisasi dengan natrium thiosulfat 0,06 mg/liter. Kemudian didiamkan semalaman kembali. Setelah itu, air dimsukan ke dalam toples yang akan digunakan sebagai tempat kultur. Kultur Saccharomyces cervisiae dipindahkan kedalam medium Walne dan dihitung kepadatan populasi menggunakan hemasitometer seperti gambar 2.2. Daphnia magma dan Moina sp. dimasukkan .Setelah itu botol disimpan dengan pencahayaan yang cukup dan aerasi yang cukup pula dan dilakukan pengamatan setiap hari
Gambar 2. 2 Teknik penghitungan mikroalga dan ragi (Schoen,1988)
BAB III HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
3.1
Pengamatan Populasi Chorella Vulgaris
Berdasarkan hasil dari pengamatan selama tujuh hari,berikut grafik pertumbuhan Chorella vulgaris pada empat medium yang berbeda pada gambar 3.1 Gambar 3.1 Grafik pertumbuhan Chlorella vulgaris pada medium yang berbeda 8
Kontrol
7
Defisiensi N
6
Log Jumlah Sel
Defisiensi P 5 Defisiensi trace metal
4
Expon. (Kontrol)
3
y = 5,8481e0,028x RΒ² = 0,9591
Expon. y = 5,7743e0,0148x (Defisiensi RΒ² = 0,3077 N) Expon. y = 4,998e0,0395x (Defisiensi P) RΒ² = 0,8657
2 1 0 0
2
4 Hari
6
8
Expon. y = 5,4868e0,0146x (Defisiensi RΒ² = 0,3028 trace metal)
Terlihat pada gambar 3.1 bahwa pada grafik menunjukkan pertumbuhan C.vulgaris pada perlakuan kontrol laju pertumbuhannya dari hari ke hari mengalami kenaikan yang signifnikan yaitu R2 = 0,9591 .Hal ini terjadi karena pemberian makronutrien yang lengkap seperti nitrogen dan fosfor dan mikronutrien dapat menunjang pertumbuhan C.vulgaris karena fungsi nitrogen yang sangat penting pada komponen sel yaitu pembentukan asam amino lalu fosfor sebagai komponen nukleotida yang digunakan dalam metabolisme energi seperti ATP dan pada DNA dan RNA dan mikronutrien yang berperan dalam reaksi redoks,transfer elektron dan transformasi
energi (Taiz dan Zeiger,2002) Sementara untuk defisiensi nitrogen dan fosfor terlihat bahwa trend menunjukkan pertumbuhan dibawah untuk perlakuan kontrol dan menurut Illman, et.al (2000) grafik pertumbuhan C.vulgaris pada perlakuan defisiensi nitrogen menunjukkan pertumbuhan logistik, namun pada praktikum kali ini terlihat pada grafik bahwa C.vulgaris belum mencapai fase stasioner atau mencapai daya dukung sedangkan pada grafik perlakuan defisiensi fosfor ada kenaikan yang sangat signifikan pada hari kedua ,hal ini terjadi karena ketika terjadi defisiensi fosfor di lingkungannya maka C.vulgaris akan mengakumulasikan senyawa polifosfat untuk mendukung pertumbuhan terkait dengan fungsi senyawa fosfat yang esensial hingga akhirnya mengalami penurunan (Aitchison,1973).Menurut Aitchison (1973) defisiensi fosfor akan menunjukan grafik pertumbuhan logistik namun pada praktikum kali ini terlihat terlihat pada grafik bahwa C.vulgaris belum mencapai fase stasioner atau mencapai daya dukung juga.
Menurut Shifrin dan Chisholm (1981) dan Sukenik et al. (1989) ketika kultur
mikroalga ditambahkan pada medium defisiensi nitrogen maka akan terjadi penurunan jumlah sel dan klorofil a sebaliknya senyawa karbon seperti lemak akan meningkat dan ketika klorofil a menurun maka akan terjadi pigmentasi karoten dan kultur akan terlihat berwarna kuning.Menurut Taiz dan Zeiger (2002) mikronutrien pada tumbuhan hanya diperlukan
dalam
jumlah
yang
sedikit
sebagai
kofaktor
,seperti
pembentukan
klorofil.Defisiensi mikronutrien pada alga akan menyebabkan terhambatnya pertumbuhan contoh mikronutrien yang fungsinya vital bagi alga adalah Fe.(Sterner et.al,2004) dimana zat ini berperan dalam reaksi terang yaitu di kompleks PS II,PS I dan ferredoksin (Hankamer et.al,1997).Pada grafik terlihat bahwa dampak dari defisiensi mikronutrien tidak terlalu signifikan dalam memengaruhi pertumbuhan C.vulgaris karena mikronutrien hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit (Taiz dan Zeiger,2002) Terdapat dua macam pertumbuhan populasi dalam ilmu ekologi yaitu pertumbuhan eksponensial dan pertumbuhan logistik.Pertumbuhan eksponensial adalah perubahan populasi persatuan waktu berbanding lurus dengan laju pertumbuhan per kapita sedangkan pertumbuhan logistik adalah laju pertumbuhan populasi yang dibatasi oleh carrying capacity (daya dukung lingkungan) sehingga jika populasi melebihi nilai daya dukung maka jumlah populasi akan menurun pada batas nilai daya dukung tersebut seperti pada gambar 3.1 namun keempat grafik diatas fase pertumbuhannya hanya mencapai fase log atau eksponensial,dimana pada fase ini terjadi pertumbuhan populasi yang sangat signifikan setelah terjadi fase lag yaitu fase dimana pertumbuhan dari suatu populasi tidak tampak dan diakhiri dengan fase stasioner dimana pada
suatu populasi mencapai nilai daya dukung sehingga populasi stabil (Kenneth,2012).Pembatas dalam pertumbuhan eksponensial dan logistik antara lain adalah kerapatan populasi,jika suatu populasi kerapatannya cukup padat maka hanya individu yang terkuat yang akan hidup kemudian sumber daya yang terbatas,yang akan mengakibatkan terjadinya kompetisi intraspesifik (Molles,2008)
3.2
Pengamatan Interaksi Saccharomyces cervisiae, Daphnia magna, dan Moina sp. Pengamatan ini dilakukan pada 4 perlakuan yang berbeda. Perlakuan pertama yaitu
hanya S.cerivisiae yang ditumbuhkan pada medium yang grafiknya ditampilkan
pada
gambar 3.2. Perlakuan kedua yaitu S.cerevisiae dan Daphnia magna yang ditumbuhkan secara bersama pada medium yang grafiknya ditampilkan gambar 3.3 kemudian perlakuan ketiga, S.cervisiae dan Moina sp. yang ditumbuhkan secara bersama pada medium yang grafiknya ditampilkan pada gambar 3.4
dan perlakuan keempat S.cerevisiae, Daphnia
magna, dan Moina sp. yang ditumbuhkan secara bersama pada medium yang grafiknya ditampilkan pada gambar 3.5
Log Jumlah Sel
Gambar 3.2 Grafik pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae pada medium 6,7 6,6 6,5 6,4 6,3 6,2 6,1 6 5,9 5,8 5,7 5,6
y = 5,839e0,0116x RΒ² = 0,2227 Ragi Expon. (Ragi)
0
2
4
6
8
Hari ke
Pada gambar 3.1 terlihat bahwa populasi S.cerevisiae fluktuatif dari hari ke hari.Hal ini terjadi karena adanya kompetisi intraspesifik.Kompetisi intraspesifik adalah kompetisi yang terjadi diantaranya spesies yang sama untuk memperebutkan air,pasangan,cahaya matahari maupun makanan dan merupakan faktor pembatas dari suatu populasi spesies (McGinley,2008) kemudian pada akhir pengamatan terjadi kenaikan yang signifikan dari populasi S.cerevisiae hal ini mengindikasikan bahwa spesies ini telah bereproduksi secara seksual yaitu dengan βbuddingβ untuk mempertahankan spesiesnya (Feldmann,2010)
Gambar 3.3 Grafik pertumbuhan Daphnia magna dan S.cerivisae pada medium 7 6
10
5,3287e0,0304x
y= RΒ² = 0,6602
8
5 4
6 3 4
2
2
Log Jumlah Sel Ragi
Jumlah Daphnia magna
12
Daphnia magna Ragi Expon. (Ragi)
1
0
0 0
2
4
6
8
Hari ke
Pada gambar 3.2 dapat dilihat bahwa grafik jumlah Daphnia magna mengalami kematian total dari hari kedua hingga terakhir.Menurut Rigler (1961) terjadi predasi antara dua spesies ini dimana laju konsumsi Daphnia magna akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah sel ragi mencapai 105 sel / ml namun ketika jumlah S.cerevisiae diatas 105 sel / ml maka jumlah Daphnia magna.Namun,pada hari kedua jumlah S.cerevisiae tidak mencapai 105 sel / ml,maka kematian total pada Daphnia magna mungkin disebabkan oleh faktor lain.Faktor tersebut antara lain adalah suhu,spesies ini hanya dapat hidup hanya pada rentang suhu 18Β°C-22Β°C dan faktor lain yang menyebabkan kematian pada spesies ini adalah aerasi.Aerasi yang terlalu besar menyebabkan pembentukan gelembung udara yang sempurna sehingga Daphnia magna terbawa ke permukaan dan mati (Schumann,1999) Gambar 3.4 Grafik pertumbuhan Moina sp dan S.cerivisae pada medium 12
8
Jumlah Moina sp
6
5,3716e0,0334x
y= RΒ² = 0,5809
8
5
6
4 3
4
2 2
1
0
0 0
2
4 Hari ke
6
8
Log Jumlah Sel Ragi
7
10
Moina sp. Ragi Expon. (Ragi)
Pada gambar 3.3 dapat dilihat pada grafik menunjukkan adanya interaksi dari Moina sp dan S.cerevisiae yaitu pada saat jumlah Moina sp meningkat maka jumlah S.cerevisiae menurun dan begitu juga sebaliknya.Hal ini mengindikasikan adanya kompetisi dimana kompetisi yang terjadi antara spesies yang berbeda dan seiring berjalannya waktu populasi S.cerevisiae pun menurun ,hal ini terjadi karena adanya kompetisi intraspesifik antar spesies yang sama.Pada hari ke-4 dan ke-6 tidak dapat diamati interaksi,hal ini mungkin terjadi karena aerasi yang terlalu sempurna sehingga menghasilkan gelembung-gelembung udara yang besar dan banyak dari tempat medium sehingga Moina sp terperangkap di gelembung tersebut dan terbawa ke permukaan sehingga mati dan Moina sp merupakan spesies yang sangat sensitif terhadap pH ,konsentrasi ammonia,logam berat,deterjen serta pestisida (Rottmann, et.al,2015)
6
8 7
5 4
y = 5,789e0,0182x 6 RΒ² = 0,3051 5
3
4 3
2
2 1
Daphnia magna
Log Jumlah sel ragi
Jumlah Moina.sp dan Daphnia magna
Gambar 3.5 Grafik pertumbuhan Moina sp ,Daphnia magna dan S.cerivisae pada medium
Moina sp. Ragi Expon. (Ragi)
1
0
0 0
2
4
6
8
Hari ke
Pada gambar 3.5 dapat dilihat pada grafik bahwa Daphnia magna dan Moina sp mengalami kematian total pada hari pertama sehingga interaksi antara ketiga spesies tidak dapat teramati namun pada grafik menunjukkan bahwa Daphnia magna mengalami kematian total terlebih dahulu dibandingkan dengan Moina sp hal ini disebabkan karena Moina sp mempunyai rentang suhu yang lebih besar daripada Daphnia sp yaitu 24Β°C-31Β°C (Schumann,1999) karena tempat penyimpanan kultur mempunyai suhu fluktuatif akibat banyaknya aktivitas dari praktikan di lab tersebut dan pada grafik S.cerevisiae menunjukkan fluktuasi akibat kompetisi intraspesifik antar spesies tersebut (McGinley,2008)
Hubungan predasi antar spesies S.cerevisiae dengan Moina sp atau Daphnia magna seperti pada gambar 3.4 dapat dihubungkan oleh model persamaan predasi LotkaVolterra,dimana spesies mangsa akan naik jika spesies predator absen dan spesies mangsa akan turun jika ada spesies predator dan terus berosilasi.Hubungan antara predator dan pemangsa dapat memengaruhi evolusi masing-masing spesies,sifat yang digunakan predator untuk memangsa akan terseleksi dan diturunkan dan sebaliknya sifat yang digunakan mangsa untuk menghindari predator akan terseleksi pula (Begon,1996)
Gambar 3.6 Grafik hubungan predator dan spesies Lotka-Volterra (Huffaker,1958)
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
4.1
Kesimpulan 1. Laju pertumbuhan Chlorella vulgaris pada masing-masing perlakuan adalah : ο· Kontrol adalah meningkat seiring berjalannya waktu ο· Defisiensi Nitrogen adalah menurun seiring berjalannya waktu. ο· Defisiensi Fosfor adalah menurun ο· Defisiensi trace metal adalah meningkat 2. Pola interaksi yang terjadi antara Saccharomyces cerivisiae, Dapnia magna, dan Moina sp adalah interaksi interspesifik dan intraspesifik sedangkan pola interaksi yang terjadi pada Saccharomyces cerivisiae adalah interaksi intraspesifik
4.2
Saran
Pada saat penelitian sebaiknya dilakukan dalam kondisi steril agar tidak terjadi kontaminasi di dalam medium dan pengaturan gelembung udara pada medium inkubasi diatur sekcil mungkin dan hemasitometer yang dipakai harus yang benar-benar bersih agar tidak terjadi kekeliruan dalam penghitungan jumlah sel.
DAFTAR PUSTAKA
Begon, M., J. L. Harper, and C. R. Townsend. 1996. Ecology: Individuals, Populations, and Communities, 3rd edition. Blackwell Science Ltd. Cambridge, MA Feldmann, Horst (2010). Yeast. Molecular and Cell bio. Wiley-Blackwell : ISBN 352732609X. Huffaker, C. B. 1958. Experimental studies on predation: dispersion factors and predatorprey oscillations. Hilgardia 27(14):343-383 Illman, A. M., Scragg, A. H., & Shales, S. W. (2000). Increase in Chlorella strains calorific values when grown in low nitrogen medium. Enzyme and microbial technology, 27(8), 631635. McGinley,Mark.2013.Intraspescific Competition.[Online] http://www.eoearth.org/view/article/153875/ Diakses pada Senin,26 Oktober 2015 Kenneth,Tedar.2012. The Growth of Bacterial Populations.[Online] http://textbookofbacteriology.net/growth_3.html Diakses pada Senin,26 Oktober 2015 Molles, M. C. 2008. Ecology:Concept and Applications.McGraw β Hill Co.USA P ,Aitchison and VS, Butt.The Relation between the Synthesis of Inorganic Polyphosphate and Phosphate Uptake by Chlorella vulgaris J. Exp. Bot. (1973) 24 (3): 497-510 doi:10.1093/jxb/24.3.497 Rottmann, R. W. , Graves, J. Scott, Watson Craig dan Yanong, Roy P. E..2015. Culture Techniques of Moina : The Ideal Daphnia for Feeding Freshwater Fish Fry.Department of Agriculture,University of Florida S. Schoen βCell Countingβ in C.S. Lobban et al (1988) Experimental Phycology β a Laboratory Manual Schumann,Kai.1999.Daphnia.[Online]http://web.cecs.pdx.edu/~davidr/discus/articles/daphni a.html Diakses pada Senin,26 Oktober 2015 Sterner Robert W. , Smutka Tanya M. , McKay R. Michael L. , Xiaoming Qin , Brown Erik T. , Sherrell Robert M. .2004. Phosphorus and trace metal limitation of algae and bacteria in Lake Superior, Limnology and Oceanography, 2, doi: 10.4319/lo.2004.49.2.0495. Shifrin NS, Chisholm SW .1981. Phytoplankton lipids: interspecific differences and effects of nitrate, silicate and lightdark cycles. J.Phycol. 17: 372-384.
Sukenik A, Carmeli Y, Berner T.1989. Regulation of fatty acid composition by irradiance level in the Eustigmatophyte Nannochloropsis sp. J. Phycol. 25: 686-692.
Taiz, L. and Zeiger. E. 2002. Plant Physiology (3 rd Edition). Sinauer Associates, Inc. Publishers. Sunderland Massachusetts
