Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 KANDUNGAN KLOROFIL Oscillatoria sp. PADA PENINGKATAN KONSENTRASI CO2 ANTROPOGENIK Sahabuddin*1, Jamaluddin Jompa2, Ambo Tuwo2, dan Nita Rukminasari2 Balai Penelitian dan Pengembangan Budidaya Air Payau, Maros Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan Universitas Hasanuddin, Makassar *e-mail :
[email protected] 1
2
Abstrak Penggunaan minyak fosil yang semakin intensif dimasa industrialisasi berakibat pada peningkatan konsentrasi karbondioksida (CO2) atmosfir dari 380 ppm (pCO2 = 380 μatm) menjadi 750 ppm (IPCC scenario IS92a; Houghton et al, 2001) atau lebih 1000 ppm pada tahun 2100 dan akan melonjak melebihi 1500 ppm (pCO2 = 1500 μatm) antara tahun 2100 dan 2200 (Wigley et al, 1996). Hal ini akan mereduksi pH lapisan permukaan 0,3 - 0,5 unit pada tahun 2100 (Zeebe & Wolf- Gladrow 2001, Caldeira & Wickett 2005). Kondisi tersebut akan mempengaruhi faktor produktifitas fitoplankton termasuk Oscillatoria sp., sehingga telah dilakukan pengujian skala laboratorium kandungan klorofil Oscillatoria sp. pada peningkatan konsentrasi CO2 antropogenik yakni ; 385 ppm, 750 ppm dan 1000 ppm. Hasilnya didapatkan bahwa kandungan klorofil Oscillatoria sp. tertinggi pada 385 ppm CO2 yakni : 20,34 mg cm-1, kemudian menurun pada CO2 750 ppm yakni ; 8,35 mg cm-1, dan terendah pada 1000 ppm yakni ; 3,93 mg cm-1. Kata kunci : antropogenik, karbondioksida, klorofil, Oscillatoria sp. Pengantar Konsentrasi karbon di atmosfer memperlihatkan trend yang semakin meningkat dengan semakin intensifnya kegiatan antropogenik memasuki era industrialisasi, yang nilainya diperkirakan 4,1 ± 0,1 GtC/tahun (4,1 ± 0,1 x 1015 gC/tahun) (IPCC, 2007a; Reid et al., 2011), tekanan parsial (pCO2) di atmosfer tersebut meningkat dari pra-industri yakni ; 280 ppm menjadi 379 ppm di tahun 2005; atau naik dari sekitar 280 ppm ke arah sekitar 395 μatm saat ini, dan diperkirakan mencapai nilai sekitar 900 μatm pada akhir abad ke-21 (IPCC, 2007); dari 380 ppm (pCO2 = 380 μatm) menjadi 750 ppm (IPCC scenario IS92a; Houghton et al, 2001) atau lebih 1000 ppm pada tahun 2100 (Royal Society, 2005) dan akan melonjak melebihi 1500 ppm (pCO2 = 1500 μatm) antara tahun 2100 dan 2200 (Wigley et al., 1996). Peningkatan konsentrasi karbondioksida (CO2) di alam akan mereduksi pH lapisan permukaan laut yakni ; 0,3 - 0,5 unit pada tahun 2100 (Zeebe & Wolf- Gladrow 2001, Caldeira & Wickett 2005). Laju peningkatan konsentrasi CO2 ini selama masa 10 tahun (1995-2005) rata-rata 1,9 ppm/tahun. Dengan meningkatnya CO2 tersebut secara langsung atau tidak langsung akan mempengaruhi tingkat produktifitas fitoplankton sebagai vector utama dalam trofik level. Ketersediaan plankton dalam perairan dapat menggambarkan daya dukung perairan serta ada tidaknya kehidupan organisme di perairan tersebut (Wiadnyana dan Gabriel, 2004), dimana tingkat produktiftasnya biasanya dapat diketahui dengan adanya data kandungan klorofil fitoplankton tersebut termasuk dari jenis Oscillatoria sp., yang termasuk golongan fitoplankton yang tersebar secara luas dalam perairan dengan sifatnya sebagai fitoplankton yang kosmopolit (Basmi, 2000). Kandungan klorofil fitoplankton merupakan bagian terpenting dari nilai produktivitas species, kandungan klorofil fitoplankton di suatu perairan jika dilengkapi dengan data cahaya dapat digunakan untuk menghitung nilai produktivitas primernya, sehingga dapat dijadikan petunjuk akan kesuburan suatu perairan (Wiadnyana dan Gabriel, 2004), maka sangat perlu mendapatkan informasi tentang substansi tersebut, demi kepentingan peningkatan kapasitas produktivitas habitat dan lingkungannya. Data dan informasi ilmiah tentang kandungan klorofil pada fitoplankton Oscillatoria sp. terhadap peningkatan konsentrasi karbondioksida belum banyak ditemukan, sehingga sangat dibutuhkan penelitian untuk menguji kandungan klorofil Oscillatoria sp. pada peningkatan konsentrasi Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-08) - 449
pPK-08
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 karbondioksida (CO2) antropogenik yang dilakukan pada skala laboratorium. Bahan dan Metode Penelitian dilakukan menggunakan fasilitas laboratorium plankton Balai Penelitian dan Pengembangan Budidaya Air Payau (BPPBAP) Maros. Fitoplankton jenis Oscillatoria sp. diisolasi dari alam dengan metode pipet kapiler kemudian dikultur di laboratorium dalam ruang terkontrol. Setelah populasinya padat setelah dikultur massal, maka sel fitoplankton tersebut diujicobakan dalam wadah stoples volume 3 liter. Parameter air diukur sebelum ujicoba yakni: salinitas, pH, oksigen terlarut, suhu dan alkalinitas. Wadah penelitian didesain menggunakan rancangan acak lengkap dengan 3 perlakuan konsentrasi karbondioksida dan masing-masing 3 ulangan. Adapun 3 konsentrasi karbondioksida yang dicobakan yakni : a. Konsentrasi CO2 385 ppm (konsentrasi CO2 ambien/kontrol) b. Konsentrasi CO2 750 ppm c. Konsentrasi CO2 1000 ppm Wadah stoples disiapkan sebagai media tumbuh (dengan pengkayaan berupa conway sebagai suplai nutrien selama ujicoba) bagi organisme fitoplankton, kemudian diinjeksikan karbondioksida sesuai dengan konsentrasi yang akan diujikan pada perlakuan, kemudian dilanjutkan dengan penebaran organisme uji (sel fitoplankton Oscillatoria sp.) dengan kepadatan 105 sel/mL. Selanjutnya dilakukan perhitungan kepadatan sel fitoplankton Oscillatoria sp. setiap hari (sel/ mL) dengan metode ‘SRC’ sedgwick rafter counter, sampel fitoplankton diambil dari wadah stoples menggunakan pipet kemudian diteteskan di atas haemocytometer kemudian diamati menggunakan mikroskop monitor selanjutnya dihitung dengan formula : N x ¼ x 104 ……………………………………………………………………………... (1) Untuk mengetahui kandungan klorofil maka dilakukan pengukuran khlorofil a, sampel disaring menggunakan kertas saring millipore sellulosa nitrate dengan pori 0,2 ɥm (diameter 0,47 millimeter) menggunakan pompa vakum dengan tekanan 50 mm Hg. Kertas saring yang mengandung fitoplankton dibungkus dengan kertas aluminium foil lalu dikeringkan dengan desikator dan dimasukkan dalam lenari pendingin sampai dilakukan ekstraksi. Klorofil-a fitoplankton diekstraksi dengan aceton 90% dalam tabung-tabung centrifuge yang berskala, dihancurkan dan dibiarkan selama 24 jam dalam kotak kedap cahaya. Volume ekstrak dibuat 5 ml, centrifuge dilakukan dengan putaran 4500 rpm selama 15 menit, larutan yang bening diukur absorbansinya menggunakan sp.ektrofotometer dengan panjang gelombang 664 nm, 647 nm dan 630 nm menurut metode Strickland & Parsons (1972). Perhitungannya didasarkan pada APHA (1998) : Klorofil a = [{11,85 x (664-750)-1,54 x (647-750)-0,08 x (630-670)}] x volume eksrak aceton (ml)/volume air yang disaring (L) x diameter kuvet ( 1 cm) .…………………..…………………..… (2) Data yang diperoleh dianalisis dengan perangkat Excel, SPSS 20, dan Curve Expert yang disajikan dalam bentuk gambar, tabel, grafik dan histogram. Hasil dan Pembahasan Klorofil Oscillatoria sp. Ketersediaan plankton dalam perairan dapat menggambarkan daya dukung perairan serta ada tidaknya kehidupan organisme di perairan tersebut (Wiadnyana dan Gabriel, 2004). Biomassa fitopankton sering diukur sebagai nilai konsentrasi klorofil-a dengan menggunakan metode spektrofotometer, ini didasarkan karena klorofil-a adalah pigmen fotosintesis utama dari semua tumbuhan, paling banyak dan paling besar pengaruhnya, dimana semua tumbuhan hijau mengandung klorofil-a dan untuk fitoplankton yang melayang diperkirakan terdapat 1-2% atau dengan nilai rata-rata 1,5% berat kering bahan organik fitoplankton tersebut (Vyhnalek, 1994 dalam Sahabuddin, 2011). 450 - Semnaskan_UGM / Sahabuddin, dkk
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 Kandungan klorofil Oscillatoria sp. hasil perhitungan tertinggi didapatkan pada konsentrasi CO2 385 ppm yakni : 20,34 mg cm-3, menurun pada konsentrasi CO2 750 ppm yakni ; 8,35 mg cm-3; dan terendah pada konsentrasi CO2 1000 ppm yakni ; dan 3,93 mg cm-3. Hasil perhitungan tersebut menunjukkan bahwa terdapat korelasi antara peningkatan CO2 dengan menurunnya kandungan klorofil Oscillatoria sp. (R2= 0,966), sehingga peningkatan konsentrasi CO2 berpengaruh terhadap produktivitas fitoplankton tersebut, dimana kandungan khlorofil merupakan unsur terpenting bagi kelangsungan fotosintesis yang merupakan indikator produktivitas fitoplankton. Fitoplankton dengan khlorofilnya mampu mengikat energi sinar matahari dalam bentuk substansi organik yang dapat digunakan sebagai makanan organisme heterotrop dan dalam sistem aliran energi bertindak sebagai tropik level pertama (Odum, 1971). Kandungan klorofil Oscillatoria sp. pada konsentrasi CO2 385 ppm yang tertinggi didukung dengan puncak populasinya yang tinggi yakni 18,22 x 105 sel/L; sedangkan puncak populasi Oscillatoria sp. pada konsentrasi CO2 750 ppm dan 1000 ppm masing-masing 10,09 x 105 sel/L dan 8,73 x 105 sel/L, kondisi ini bisa dijadikan sebagai indikasi kesuburan bahwa pada konsentrasi CO2, 385 ppm kondisi kesuburan paling baik dibanding dengan konsentrasi CO2 750 ppm dan 1000 ppm, salah satu faktor penting yang merupakan dasar untuk menentukan kesuburan perairan yakni dengan melihat kondisi fitoplankton yang merupakan makanan langsung ataupun tidak langsung bagi ikan dan organisme lainnya, sebagai pelaku proses fotosintesa dan juga pembentuk zat organik dari bahan anorganik (Vaas, 1954 dalam Mula, 1989), selanjutnya dijelaskan bahwa pengukuran kandungan klorofil-a fitoplankton merupakan salah satu alat pengukuran kesuburan suatu perairan yang dinyatakan dengan produktifitas primer (Uno, 1982 dan 1983). Klorofil-a fitoplankton adalah sutau pigment aktif dalam sel tumbuhan yang mempunyai peran penting di dalam berlangsunganya proses fotosintesis di perairan (Prezelin, 1981). Semua sel yang berfotosintesis mengandung satu atau beberapa pigmen klorofil hijau coklat, merah atau lembayung).
Gambar 1. Kandungan klorofil (mg cm-3) Oscillatoria sp. pada peningkatan konsentrasi CO2 ; 385 ppm, 750 ppm dan 1000 ppm.
Kandungan klorofil (mg/cm2)
S = 3.22116293 r = 0.92477026
42 28. 69 23. 95 18. 21 14. 7 9.4 4 4.7 0 0.0
0.0
374917.0
749834.0
1124751.0
1499668.0
1874585.0
2249502.0
puncak kepadatan Oscillatoria sp (sel/L)
Gambar 2. Hubungan puncak kepadatan dengan kandungan klorofil Oscillatoria sp. (mg/cm2). Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-08) - 451
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014
Kandungan klorofil (mg/cm2)
S = 2.03945838 r = 0.96978656
42 28. 69 23. 95 18. 21 14. 7 9.4 4 4.7 0 0.0
0.0
183.3
366.7
550.0
733.3
916.7
1100.0
Konsentrasi CO2 (ppm)
Gambar 3. Hubungan konsentrasi CO2 dan kandungan klorofil Oscillatoria sp.(mg/cm3). Kesimpulan 1. Kandungan klorofil Oscillatoria sp. tertinggi pada 385 ppm CO2 yakni : 20,34 mg cm-1, kemudian menurun pada CO2 750 ppm yakni ; 8,35 mg cm-1, dan terendah pada 1000 ppm yakni ; 3,93 mg cm-1 pada suhu 30oC. 2. Terdapat korelasi antara peningkatan CO2 antropogenik dengan menurunnya kandungan klorofil Oscillatoria sp. (R2= 0,966); dan menurunnya kandungan klorofil dengan menurunnya tingkat populasi Oscillatoria sp. (R2=0,924) hal ini menunjukkan bahwa efek peningkatan konsentrasi CO2 sangat berpengaruh terhadap kandungan klorofil fitoplankton tersebut. Daftar Pustaka APHA. 1998. Standar method for examination of water and wastewater. APHA-AWWA-WPFC publ., American Public Health Association. Washington. 10.2-18 p. Basmi, J. 2000. Planktonologi: plankton sebagai indikator kualitas air. Fakaltas Perikanan dan Kelautan. Institut Pertanian Bogor. Caldeira, K. & M. E. Wickett. 2005. Ocean model predictions of chemistry changes from carbon dioxide emissions to the atmosphere and ocean. Journal of Geophysical Research 110: C09S04. doi:10.1029JC002671. Houghton, J. T., Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. Van der Linden, X. Dai, K. Maskell & C. A. Johnson. 2001. Climate change 2001: the scientific basis: contribution of working group i to the third assessment report of the intergovernmental panel of climate change. Cambridge Univ. Press, Cambridge, U.K. and New York, U.S.A. IPCC. 2007a. Perubahan iklim 2007: laporan sintesis. kontribusi kelompok kerja i, ii dan iii pada laporan penilaian keempat dari panel antar negara terhadap perubahan iklim [Tim Penulis Inti, Pachauri, R.K dan Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva. Odum, E.P. 1971. Fundamental of ecology. Third Edition. W.B. Sounders Company, Toronto. Canada. 574p. Prezelein, B, B. 1981. Light reaction in photosynthesis dalam Physiological Bases of phytop[lankton ecology (T. Platt ed.) Canadian Bulletin of Fish. And Aquatic Science ; 210: 1-43. 452 - Semnaskan_UGM / Sahabuddin, dkk
Seminar Nasional Tahunan XI Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, 30 Agustus 2014 Royal Society. 2005. Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide. Policy Document 12/05. The Royal Society. London, UK. Sahabuddin. 2011. Peranan plankton dalam aspek budidaya perikanan dan bioindikator kesuburan perairan. Makalah dipresentasikan pada orasi madya (dalam rangka kenaikan jabatan fungsional peneliti (Peneliti Muda ke Peneliti Madya), BPPBAP Maros - Pusat Penelitian dan Pengembangan Perikanan Budidaya. Jakarta. ______, 2012. Respon produktivitas fitoplankton dan makroalga laut tropis terhadap perubahan iklim dan pengasaman laut. Proposal penelitian Disertasi, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin, Makassar. 49 hal. Strickland, J.D.H. & Parsons, T.R.H. 1968. A practical handbook of seawater analysis. Fis. Res. Board Canada: 139-151. Uno, S. 1982. The relation between phytoplankton standing stock water temperature in the Antartic Ocean., Proceeding of the BIOMASS Colloqium; 37-49.y 1981. Proceeding of the Fifth Symposium Of Antartic Biology : 20-27. ______. 1983. Distribution and standing stock of chlorophyll in the Antartic Ocean, from Desember 1980 to January 1981. Proceeding Of the Fifth Symposium Of Antartic Biology : 20-27. Wiadnyana, N.N. & Gabriel. A.W., 2004. Plankton produktivitas dan ekosistem perairan. DKP Pusat Riset Perikanan Tangkap dan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Pusat Penelitian Oseanografi. Wigley, T.M.L., R. Richels & J.A. Edmonds. 1996. “Economic and environmental choices in the stabilization of CO2 concentrations: choosing the ‘right’ emissions pathway”. Nature 379 : 240-243. Zeebe & Wolf- Gladrow. 2001. CO2 in seawater: equilibrium, kinetics, isotopes, Volume 65 (Elsevier Oceanography Series)., ISBN: 978-0-444-50946-8.
Semnaskan_UGM / Poster Penyakit Ikan dan Kesehatan Lingkungan (pPK-08) - 453
