TINJAUAN PUSTAKA Ekosistem Sungai Perairan sungai adalah suatu perairan yang di dalamnya dicirikan dengan adanya aliran yang cukup kuat, sehingga digolongkan ke dalam perairan mengalir (perairan lotik). Di sungai biasanya terjadi pencampuran massa air secara menyeluruh, tidak terbentuk stratifikasi vertikal kolom air seperti pada perairan lentik. Kecepatan arus, erosi, dan sedimentasi merupakan fenomena umum, yang terjadi di sungai sehingga kehidupan flora dan fauna pada sungai sangat mempengaruhi oleh ketiga variabel tersebut (Effendi, 2003). Ekosistem air tawar secara umum dibagi atas 2 yaitu perairan lentik (perairan tenang) misalnya danau dan perairan lotik (perairan mengalir) yaitu sungai. Perbedaan utama antara perairan lotik dan perairan lentik adalah arus. Dimana arus pada perairan lotik umumnya mempunyai kecepatan arus yang sangat tinggi disertai perpindahan massa air yang berlangsung dengan cepat (Hutabarat, 2010). Ekosistem lotik/sungai dibagi menjadi beberapa zona dimulai dengan zona krenal (mata air) yang umumnya terdapat di daerah hulu. Zona krenal dibagi menjadi rheokrenal, yaitu mata air yang berbentuk air terjun biasanya terdapat pada tebing-tebing yang curam, limnokrenal, yaitu mata air yang membentuk genangan air yang selanjutnya membentuk aliran sungai yang kecil dan helokrenal, yaitu mata air yang membentuk rawa-rawa. Selanjutnya aliran dari beberapa mata air akan membentuk aliran sungai di daerah pegunungan yang disebut zona rithral, ditandai dengan relief sungai yang terjal. Zona rithral dibagi
menjadi tiga bagian, yaitu epirithral (bagian yang paling hulu), metarithral (bagian tengah dari zona rithral), dan hyporithral (Barus, 2004). Sungai sebagai sumber air merupakan salah satu sumber daya alam yang mempunyai fungsi serbaguna bagi kehidupan dan penghidupan manusia. Ada dua fungsi utama sungai secara alami yaitu mengalirkan air dan mengangkut sedimen hasil erosi pada daerah aliran sungai dan alurnya. Kedua fungsi ini terjadi bersamaan dan saling mempengaruhi (Mulyanto, 2007). Deskripsi Plankton Plankton adalah mikroorganisme yang ditemui hidup melayang di perairan, mempunyai gerak sedikit sehingga sudah terbawa arus, artinya biota ini tidak dapat melawan arus. Mikroorganisme ini baik dari segi jumlah dan jenisnya sangat banyak dan sangat beraneka ragam serta sangat padat. Selanjutnya diketahui bahwa plankton merupakan salah satu komponen utama dalam sistem mata rantai makanan (food chain) dan jaring makanan (food web). Mereka menjadi pakan bagi sejumlah konsumen dalam sistem mata rantai dan jaring makanan tersebut (Fachrul, 2007). Plankton merupakan organisme perairan pada tingkat trofik pertama yang berfungsi sebagai penyedia energi. Plankton dibagi menjadi fitoplankton, yaitu organisme plankton yang bersifat tumbuhan dan zooplankton, yaitu plankton yang bersifat hewan (Barus, 2004). Menurut
Nybakken
(1988),
bahwa
plankton
dapat
digolongkan
berdasarkan ukuran, penggolongan ini tidak membedakan antara fitoplankton dan zooplankton. Golongan plankton ini terdiri atas : a. Megaplankton yaitu plankton yang berukuran 2.0 mm.
b. Makroplankton yaitu plankton yang berukuran 0.2-2.0 mm. c. Mikroplankton yaitu plankton yang berukuran 20 μm-0.2 mm. d. Nanoplankton yaitu plankton yang berukuran 2 μm-20μm. e. Ultraplankton yaitu plankton yang berukuran kurang dari 2 μm. Berdasarkan siklus hidupnya plankton dapat dikenal sebagai holoplankton yaitu plankton yang seluruh siklus hidupnya bersifat planktonik dan meroplankton yaitu plankton yang hanya sebagian siklus hidupnya bersifat planktonik. Sebenarnya plankton mempunyai alat gerak (misalnya Flagelata dan Ciliata) sehingga secara terbatas plankton akan melakukan gerakan-gerakan, tetapi gerakan tersebut tidak cukup mengimbangi gerakan air sekelilingnya, sehingga dikatakan bahwa gerakan plankton sangat dipengaruhi oleh gerakan air (Barus, 2004). Fitoplankton adalah mikroorganisme nabati yang hidup melayang-layang di dalam air, dan mampu melakukan fotosintesis. Kemampuan fitoplankton melakukan fotosintesis dikarenakan sel tubuhnya mengandung klorofil, yang mampu mengubah zat-zat anorganik menjadi zat organik dengan bantuan sinar matahari (Prabandani, 2002). 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 oleh fitoplankton (produsen), merupakan sumber nutrisi utama bagi kelompok organisma air lainnya yang berperan sebagai konsumen dimulai dari zooplankton dan diikuti oleh kelompok organisma air lainnya yang membentuk rantai makanan (Barus, 2004).
Zooplankton ditemukan pada semua kedalaman air, karena mereka memiliki kekuatan untuk bergerak, yang meskipun lemah, membantunya naik ke atas dan ke bawah. Dalam banyak spesies zooplankton, suatu pergerakan tegak adalah biasa serta banyak berirama, dan terjadi setiap hari. Bentuk yang berpindah ini hidup pada kedalaman tertentu selama siang hari, dan naik ke permukaan menjelang malam, serta tenggelam kembali ke kedalaman normal pada pagi hari (Michael, 1994). Zooplankton di alam cukup banyak jenisnya, baik yang bersifat holoplankton (benar-benar sebagai plankton sepanjang hidupnya) maupun yang termasuk meroplankton (sebagian dari siklus hidupnya termasuk golongan plankton, tetapi bentuk dewasanya bukan sebagai plankton). Yang termasuk golongan meroplankton misalnya larva-larva ikan, larva crustacea dan larva molusca (Wibisono, 2005). Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Siregar (2009), di daerah hulu Sungai Asahan menunjukkan bahwa keanekaragaman plankton tinggi pada daerah tanpa aktivitas. Tingginya keanekaragaman ini disebabkan oleh kondisi faktor fisik kimia air yang mendukung bagi pertumbuhan plankton seperti kelarutan oksigen sebesar 7,2 mg/l, suhu 24 0C, arus permukaan air 0,4 m/s, kadar nitrat 0,722 mg/l, dan kadar fosfat 0,3083 yang masih dalam batas toleransi kehidupan plankton. Disamping itu, keanekaragaman plankton rendah pada daerah yang terdapat pembuangan limbah cair dari pabrik yang mengakibatkan kondisi faktor fisik dan kimia perairan menjadi kurang sesuai bagi pertumbuhan plankton seperti kelarutan oksigen sebesar 5,2 mg/l, nilai BOD sebesar 0,8 mg/l yang menandakan bahwa perairan pada daerah ini banyak mengandung senyawa anorganik yang
membutuhkan jumlah oksigen yang banyak dalam proses penguraiannya sehingga dapat mengakibatkan defisit oksigen pada perairan pembuangan limbah cair di daerah ini. Hubungan Fitoplankton dan Zooplankton Perkembangan fitoplankton sangat dipengaruhi oleh zooplankton dengan mengemukakan teori grazing, yang menyatakan jika di suatu perairan terdapat populasi zooplankton yang tinggi maka populasi fitoplankton akan menurun karena dimangsa oleh zooplankton. Pertumbuhan fitoplankton adalah mengikuti laju pertumbuhan yang differensial, zooplankton mempunyai siklus reproduksi lebih lambat maka untuk mencapai populasi maksimum akan membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan fitoplankton (Nybakken, 1988). Keberadaan zooplakton dipengaruhi adanya fitoplankton yang terdapat di suatu perairan. Di dalam penelitian perairan, plankton (fito dan zooplankton) dapat menentukan kualitas suatu perairan tersebut. pengumpulan sampel dapat dilakukan dengan metode yang terdiri atas pengumpulan sampel, pengawetan, pencacahan, dan analisis statistik (Fachrul, 2007). Sebagian besar zooplankton menggantungkan sumber nutrisinya pada materi organik, baik berupa fitoplankton maupun detritus. Kepadatan zooplankton di suatu perairan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan fitoplankton. Umumnya zooplankton banyak ditemukan pada perairan yang mempunyai kecepatan arus rendah serta kekeruhan air yang sedikit (Barus, 2004).
Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Pertumbuhan Plankton 1. Suhu Secara umum, laju fotosintesa plankton meningkat dengan meningkatnya suhu perairan, tetapi akan menurun secara drastis setelah mencapai suatu titik suhu tertentu. Hal ini disebabkan karena setiap spesies plankton selalu beradaptasi terhadap suatu kisaran suhu tertentu (Aryawaty, 2007). Di dalam kisaran suhu dimana proses-proses kehidupan berlangsung, metabolisme bergantung pada suhu. Pada umumnya, organisme-organisme yang tidak dapat mengatur suhu tubuhnya, proses metabolismenya meningkat dua kali untuk setiap kenaikan suhu sebesar 100C (Nybakken, 1988). Penelitian sebelumnya di hulu Sungai Asahan yang dilakukan Siregar (2009), menunjukkan suhu pada daerah pemukiman penduduk tinggi yakni 260C. Hal ini disebabkan oleh banyaknya aktivitas masyarakat dan tidak adanya naungan vegetasi (kanopi) di sekitar daerah aliran sungai yang menyebabkan badan air terkena cahaya matahari secara langsung. 2. Kecerahan Kecerahan air tergantung pada warna dan kekeruhan. Kecerahan merupakan ukuran tranparansi perairan, yang ditentukan secara visual dengan menggunakan secchi disk. Nilai kecerahan dinyatakan dalam satuan meter. Nilai ini sangat dipengaruhi oleh keadaan cuaca, waktu pengukuran, kekeruhan, dan padatan tersuspensi, serta ketelitian orang yang melakukan pengukuran (Effendi, 2003). Penelitian yang dilakukan Siregar (2009), menunjukkan bahwa pada daerah tempat pembuangan limbah cair pabrik terendah dalam hal penetrasi
cahaya yang masuk kedalam perairan. Hal ini disebabkan oleh limbah cair yang berasal dari pabrik berwarna kecoklatan yang mengandung banyak bahan yang tersuspensi maupun terlarut yang pada akhirnya akan menghalangi cahaya yang masuk ke dalam badan perairan. 3. Kecepatan Arus Arus
dapat
membantu
penyebaran
dan
migrasi
horisontal
plankton, tetapi jika terlalu kuat dapat mengganggu keseimbangan ekologis perairan yang sudah terbentuk. Arus sangat berpengaruh terhadap sebaran fitoplankton karena pergerakannya sangat tergantung pada pergerakan air (Romimohtarto dan Juwana, 2004). Kecepatan arus air dari suau badan air ikut, menentukan penyebaran organisme yang hidup di badan air tersebut, penyebaran plankton, baik fitoplankton maupun zooplankton, paling ditentukan oleh aliran air. Tingkah laku hewan air juga ikut ditentukan oleh aliran air. Selain itu, aliran air juga ikut berpengaruh terhadap terhadap kelarutan udara dan garam-garam dalam air, sehingga secara tidak langsung akan berpengaruh terhadap kehidupan organisme air (Suin, 2002). 4. Oksigen Terlarut Oksigen di perairan bersumber baik melalui difusi dari udara maupun dari hasil proses fotosintesis oleh organisme nabati, seperti fitoplankton dan tumbuhan air lainnya di zona eufotik. Oksigen dikonsumsi oleh tumbuhan dan hewan secara terus menerus selama aktivitas respirasi. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kadar oksigen terlarut dalam air laut adalah masuknya limbah
yang dalam proses penguraiannya banyak membutuhkan oksigen. Limbah jenis ini umumnya berasal dan kegiatan-kegiatan penduduk (Aryawaty, 2007). Kadar oksigen terlarut juga berfluktuasi secara harian (diurnal) dan musiman, tergantung pada pencampuran (mixing) dan pergerakan (turbulence) massa air, aktivitas fotosintesis, respirasi, dan limbah (effluent) yang masuk ke badan air (Effendi, 2003). 5. BOD (Biochemical Oxygen Demand) Dari hasil penelitian diketahui bahwa untuk menguraikan senyawa organik yang terdapat dalam limbah rumah tangga secara sempurna, mikroorganisme membutuhkan waktu sekitar 20 hari lamanya. Mengingat bahwa waktu selama 20 hari dianggap terlalu lama dalam proses pengukuran ini, sementara dalam hasil penelitian diketahui bahwa setelah pengukuran dilakukan selama 5 hari senyawa organik diuraikan sudah mencapai kurang lebih 70%, maka pengukuran yang umum dilakukan adalah pengukuran selama 5 hari. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pengukuran BOD adalah jumlah senyawa organik yang akan 5
diuraikan, tersedianya mikroorganisme aerob yang mampu menguraikan senyawa organik tersebut, dan tersedianya sejumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses penguraian itu (Simanjuntak, 2010). Kebutuhan oksigen biologi suatu badan air adalah banyaknya oksigen yang dibutuhkan oleh organisme yang terdapat di dalamnya untuk bernafas selama 5 hari. Untuk itu maka perlu diukur kadar oksigen terlarut pada saat pengambilan contoh air (DO0 hari) dan kadar oksigen terlarut dalam contoh air yang telah disimpan selama 5 hari (DO5 hari). Selama dalam penyimpanan itu, harus tidak ada penambahan oksigen melalui proses fotosintesis dan selama 5 hari
itu semua organisme yang berada dalam contoh air itu bernafas menggunakan oksigen yang ada dalam contoh air tersebut (Suin, 2002). Hasil penelitian yang dilakukan Siregar di hulu Sungai Asahan menunjukkan hasil bahwa daerah yang terdapat adanya pemukiman dan pertambakan ikan lebih tinggi nilai BOD5nya sedangkan daerah kontrol atau tanpa aktivitas rendah nilai BOD5nya. Hal ini disebabkan banyaknya kandungan senyawa organik dan anorganik pada daerah adanya pemukiman dan pertambakan ikan sehingga membutuhkan oksigen yang banyak untuk menguraikannya. Sedangkan rendahnya nilai BOD5 pada daerah tanpa adanya aktivitas disebabkan banyaknya tumbuhan air seperti Eichornia crassipes, dan Ipomea aquatica yang mampu menyerap langsung senyawa organik seperti nitrat dan fosfat sehingga tidak perlu diuraikan oleh mikroorganisme pengurai. 6. Derajat Keasaman (pH) Pada daerah yang tidak ada aktivitas maka nilai pH akan tinggi karena belum ada terjadi penguraian yang menghasilkan CO2 sedangkan daerah yang terdapat berbagai aktivitas yang menghasilkan senyawa organik maupun organik yang selanjutnya mengalami penguraian akan mengalami penurunan pH (Siregar, 2009). pH yang ideal bagi kehidupan organisme aquatik termasuk plankton pada umumnya berkisar antara 7 sampai 8,5. Kondisi perairan yang bersifat sangat asam maupun sangat basa akan membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi. Disamping itu pH yang sangat rendah akan menyebabkan mobilitas berbagai senyawa logam berat yang bersifat toksik semakin tinggi yang tentunya akan
mengancam kelangsungan hidup organisme akuatik. Sementara pH yang tinggi akan menyebabkan keseimbangan antara amonium dan amoniak dalam air akan terganggu, dimana kenaikan pH diatas normal akan meningkatkan konsentrasi amoniak yang juga bersifat sangat toksik bagi organisme (Barus, 2004). Menurut Sirait (2011), yang melakukan penelitian di Sungai Batang Toru, bahwa perairan yang terdapat adanya pemukiman memiliki nilai pH yang tinggi yakni 7,4. Hal ini disebabkan adanya buangan deterjen dan shampoo yang akan menaikkan pH air sehingga menggangu kehidupan mikroorganisme air. 7. Fosfat Fosfor banyak digunakan sebagai pupuk, sabun atau detergen, bahan industri keramik, minyak pelumas, produk minuman dan makanan, katalis dan sebagainya. Kadar fosfat yang diperkenankan pada perairan alami berkisar antara 0,005-0,02 mg/liter P-PO4 (Effendi 2003). Fospat merupakan unsur penting dalam air. Fospat terutama berasal dari sedimen yang selanjutnya akan terfiltrasi dalam air tanah dan akhirnya masuk ke dalam sistem perairan terbuka. Selain itu juga dapat berasal dari atmosfer bersama air hujan masuk ke sistem perairan (Barus, 2004). 8. Nitrat Penelitian yang dilakukan oleh Siregar (2009), di hulu Sungai Asahan menunjukkan bahwa daerah kontrol atau tanpa aktivitas lebih tinggi kandungan nitratnya akibat hasil pembusukan vegetasi yang berasal dari Danau Toba dan daerah adanya aktivitas pemukiman sangat rendah kandungan nitratnya
dikarenakan oleh limbah domestik yang masuk ke sungai lebih banyak kandungan senyawa anorganiknya dibanding senyawa organiknya. Menurut Barus (2004), nitrat merupakan produk akhir dari proses penguraian protein dan nitrit. Nitrat merupakan zat nutrisi yang dibutuhkan oleh tumbuhan termasuk algae dan fitoplankton untuk dapat tumbuh dan berkembang, sementara nitrit merupakan senyawa toksik yang dapat mematikan organisme air.
