TINJAUAN PUSTAKA
Danau Danau merupakan suatu badan air yang tergenang sepanjang tahun. Danau dapat terbentuk secara alami maupun buatan. Secara alami terbentuk karena patahan kulit bumi (tektonik) dan letusan gunung merapi (vulkanik). Danau yang terbentuk sebagai akibat gaya vulkanik badan airnya mengandung bahan-bahan dari perut bumi seperti belerang dan panas bumi. Secara buatan danau terbentuk karena adanya pengerukkan yang akan digunakan untuk lahan perikanan (Ghufran dan Kordi, 2010). Perairan dikatakan bertipe danau, apabila perairan tersebut dalam dan tepian curam. Air perairan danau umumnya jernih dan keberadaan tumbuhan air terbatas hanya dibagian pinggir perairan. Berdasarkan proses terjadinya danau, dikenal ada dua tipe danau, yaitu danau tektonik (akibat gempa) dan danau vulkanik (akibat gunung api). Perbedaan antara kedua sub tipe danau tersebut adalah pada tingkat kedalaman dan ada tidaknya sumber panas bumi. Danau tektonik umumnya sangat dalam sedangkan danau vulkanik memiliki sumber air panas (Suwignyo, 2003). Danau-danau kecil dan dangkal didaerah Jawa Barat dikenal dengan nama situ sedangkan di Jawa Timur dikenal dengan ranu atau telaga. Dalam bidang limnologi, situ termasuk kedalam perairan lentik dan dangkal. Perairan situ memiliki ukuran dan kedalaman yang bervariasi yakni mulai dari kedalaman 1 sampai 10 meter dan luas mulai dari 1 Ha sampai 160 Ha. Kesadaran masyarakat tentang pentingnya sumberdaya parairan danau dangkal seperti situ semakin
mmeningkat mengingat fungsinya sebagai penyedia air bersih, irigasi pertanian, peredam intrusi air laut, estetika dan sebagainya (Sulastri, 2003). Danau dapat terbentuk dari berbagi macam penyebab melalui proses yang berbeda-beda. Beberapa proses pembentukan danau yakni danau tektonik, danau vulkanik, danau akibat longsor, aktivitas pergerakan es, dan danau buatan. Danau tektonik adalah danau yang terbentuk karena pergerakan lapisan tanah dalam. Danau vulkanik adalah danau yang terbentuk akibat aktivitas gunung api. Danau akibat longsor disebabakan oleh pergerakan tanah ke lembah sehingga membentuk bendungan, terbentuk danau dan sering berukuran sangat besar. Aktivitas es dapat membentuk danau akibat pergerakan bongkahan es. Hal ini sering terjadi di Greenland dan Kepulauan Artik, Antartika, dan sebagian kecil area di gunung yang tinggi di dunia. Danau buatan dibuat oleh manusia untuk kepentingan manusia. Saat ini, danau buatan di peruntukan untuk pengendali banjir, sumber tenaga listrik dan persediaan air (Wetzel, 2001). Straskraba dan Tundisi (1999) menyatakan kedalaman danau memiliki pengaruh yang sangat besar terhadap kualitas air. Bagian yang penting lainnya adalah kedalaman relatif, luas area dan angin yang terdapat di area tersebut. Karena faktor-faktor ini mempengaruhi pengadukan di danau. Hal ini disebut dengan danau air dangkal, yang pengadukannya sangat dipengaruhi oleh angin, dan danau air dalam, yang pengadukan tidak terlalu menentukan sehingga adanya stratifikasi masa air. Kategori ukuran danau dapat dilihat dari Tabel 1. Tabel 1. Kategori ukuran danau Kalasifikasi Besar Medium Kecil Sangat kecil Sumber : Straskraba dan Tundisi (1999)
Luas (Km²) 10000 - 1000000 100 - 10000 1 - 100 <1
Volume (m³) 1010 – 1011 108 – 1010 106 – 108 < 106
Batimetri Suatu model batimetri digital yang menggambarkan topografi dasar perairan dapat dibangun dari operasi iterpolasi sejumlah besar titik kedalaman hasil pengukuran. Surfer adalah suatu program pemetaan yang dapat dengan mudah melakukan interpolasi data hasil survey untuk membentuk kontur dan permukaan 3D. Terdapat duabelas metode interpolasi pada perangkat lunak ini, masing-masing memiliki fungsi spesifik dan parameter tersendiri. Kesalahan sehubungan dengan perhitungan dan pengukuran dapat diindikasikan dari presisi dan akurasinya. Presisi mengacu pada sebaran dari ulangan bacaan dari suatu alat yang mengukur besaran fisik tertentu, sementara akurasi mengacu pada kedekatan angka pengukuran terhadap angka sebenarnya (Siregar dan Selamat, 2009) Sebuah peta batimetri secara umum menggambarkan kumpulan dari garis kontur, dengan keluaran kontur garis yang menggambarkan shoreline didanau pada titik tertentu dan pada waktu itu. Garis tersbut berisi tentang data kedalaman air didanau dan menghubungkan kedalaman yang sama di setiap tempatnya. Garis kontur yang digambar berdekatn mengindikasikan kedalaman air yang curam, sedangkan garis kontur yang jarang menggambarkan perbedaan kedalaman yang bertahap (landai). Garis kontur hanya memperkirakan kedalaman air diantara dua tempat yang telah diketahui. Ada banyak perbedaan yang terdapat dipeta dibandingan
dari
hasil
pengukuran
kedalaman
yang
telah
diambil
(Florida Lakewatch, 2001). Peta-peta hidrografi danau yang akurat jarang sekali tersedia dalam keadaan yang memadai bagi para ahli limnologi. Hal ini disebabkan morfometri danau sifatnya selalu berubah dari waktu ke waktu. Bahkan data Batimetri (seperti
kontur kedalaman) yang disediakan pemerintah ataupun sumber-sumber lainnya, ketetapannya sering diragukan (misal: akibat adanya pendangkalan) sehingga sering kali harus dilakukan pemeriksaan ulang dilapangan secara langsung (Haryadi, dkk., 1992). Geographic Information System (GIS) merupakan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengelola (input, manajemen, proses dan output) data spasial atau data yang bereferensi geografis. Setiap data yang merujuk lokasi di permukaan bumi dapat disebut sebagai data spasial bereferensi geografis. Misalnya data kepadatan penduduk suatu daerah, data jaringan jalan, data vegetasi dan sebagainya. Arcview merupakan salah satu perangkat lunak GIS yang populer dan paling banyak digunakan untuk mengelola data spasial. Arcview dibuat oleh Environmental Systems Research Institute (ESRI). Dengan Arcview kita dengan mudah dapat mengelola data, menganalisa dan membuat peta serta laporan yang berkaitan dengan data spasial bereferensi geografis (Sugiharto, 2008). Produk GIS Desktop memungkinkan pengguna untuk mengintegrasikan dan mengedit data, buat baru lapisan peta, dan peta penulis. ArcGIS Desktop mencakup serangkaian scalable produk. ArcView adalah versi desktop dari ArcGIS dimaksudkan untuk pengguna umum (non-profesional). Ini adalah program perangkat lunak GIS Desktop yang paling populer , tapi itu bukan hanya satu. Meskipun itu adalah "bayi" produk GIS Desktop yang dalam keluarga Esri produk, masih over- kill untuk sebagian besar proyek GIS dasar. Beberapa orang akan menyebutnya ini "ArcGIS" dari pada Mereka adalah satu dalam sama "ArcView". ArcView merupakan bagian dari koleksi ArcGIS, sehingga merupakan cara yang lebih spesifik untuk menggambarkan perangkat lunak (Hillier, 2008).
Morfometri Morfometri adalah suatu metode pengukuran dan analisis secara kuantitatif terhadap dimensi fisik suatu perairan tawar. Aspek morfometri dapat dibedakan menjadi dimensi permukaan (surface dimension) dan dimensi bawah permukaan (subsurface dimension). Dimensi permukaan terdiri dari panjang maksimum, panjang maksimum efektif, lebar maksimum, lebar maksimum efektif, lebar rata-rata, dan luas permukaan. Dimensi bawah permukaan terdiri dari kedalaman maksimum, kedalaman relatif, kedalaman rata-rata, kedalaman median,
kedalaman
kuartil,
volume dan perkembangan
volume danau
(Hakanson, 1981). Morfometri adalah karakteristik fisik dari badan danau yang dapat menggambarkan berbagai potensinya, sebagai sumber air maupun potensi produksi hayati, serta menentukan tingkat kepekaan terhadap pengaruh beban material dari daerah tangkapannya. Morfometri danau memainkan peran kunci atas peubah-peubah yang mengendap atau cara lain berperan di dalam proses biologis dan kimia danau. Dikemukakan pula bahwa morfometri danau mengatur kadar hara dari muatan hara, selanjutnya produksi primer, dan sebagai akibatnya pada
produksi
sekunder
dari
zooplankton,
zoobentos
dan
ikan
(Lukman dan Ridwansyah, 2009). Morfologi danau merupakan salah satu yang paling penting faktor mengendalikan status trofik, fisikokimia, produktivitas dan distribusi organisme air. Luas danau, volume danau, maksimum dan rata-rata kedalaman adalah parameter yang terkait dengan siklus nutrisi dan kimia air. Danau yang lebih dalam ditandai dengan permukaan yang luas. Lapisan yang menentukan
fotosintetis terdapa tradiasi, efisiensi siklus hara dan distribusi vertikal organisme. Di sisi lain kecil dan dangkal danau sangat dipengaruhi oleh angin, sedimen ulang suspensi yang mengakibatkan signifikan perubahan kimia air dan siklus geokimia. Kedalaman rata-rata merupakan faktor penting untuk melihat produktivitas sedangkan ukuran danau berhubungan dengan kedalaman dari turunnya suhu. Selain itu bentuk danau dapat terkait dengan kondisi dinamis bawah. Kemiringan zona litoral memiliki pengaruh yang besar pada biomassa dan distribusi macrophyta terendam. Bentuk yang landai memungkinkan pengendapan bahan halus dan dapat memodulasi aksi gelombang mendukung untuk tumbuhan air (Stefanidis dan Papastergiadou, 2012). Kedalaman relatif dapat mengambarkan stabilitas stratifikasi. Perairan yang memiliki kedalaman relatif yang kurang dari 2% akan mudah mengalami pengadukan sedangkan perairan yang memiliki kedalaman relatif lebih besar dari 4% memiliki stabilitas sratifikasi yang tinggi. Perkembangan volume danau (volume development/VD) menggambarkan bentuk danau secara umum. Perkembangan volume danau yang kurang dari dari satu akan memiliki bentuk danau yang kerucut dan perkembangan volume danau yang lebih besar dari satu memiliki bentuk dengan dasar yang rata. Waktu tinggal (residence time) adalah lamanya waktu yang diperlukan badan air untuk terbilas secara keseluruhan yang diperhitungkan sejak air masuk ke dalam perairan sampai seluruh air keluar. Semakin lama waktu tinggal maka kehadiran unsur hara partikel-partikel lainya semakin lama (Tambunan, 2010). Panjang garis tepi (shore line) dapat menggambarkan tingkat beban masukan (nutrient influx) dari daratan. Semakin panjang garis tepi maka
kesempatan untuk berhubungan dengan daratan semakin besar, dan potensi beban masukan ke badan air juga akan semakin besar sehingga berpotensi untuk meningkatkan produktivitas perairan (Hadijah, 2002). Morfometri danau ini sangat penting untuk diketahui kerena memberikan pengaruh terhadap proses-proses fisik, kimia dan biologi di dalam perairan danau itu sendiri, seperti kedalaman relatifnya, pengembangan garis pantai, maupun pola dari cekungannya itu sendiri. Pengembangan garis pantai (SDl) adalah gambaran potensi dan peranan wilayah tepian dalam hubungannya dengan kesuburan danau, semakin panjang garis pantai semakin besar nilai SDl. Semakin panjang garis pantai semakin besar produktivitas danau. Garis pantai diantaranya akan berkontribusi terhadap luasan kontak perairan dan daratan, memberikan daerah terlindung, serta luasan dari wilayah litoral danau (Fakhrudin, dkk., 2010). Menurut Wetzel (1983) dalam sebagian besar danau memiliki nilai Zr kurang dari dua persen, yang menunjukkan tingkat stabilitas yang rendah. Danaudanau yang memiliki stabilitas tinggi umumnya memiliki nilai Zr > 4 persen, dan merupakan danau dalam dengan luas permukaan sempit. Danau dan ukuran tangkapan mempengaruhi fluks unsur hara dari DAS baik oleh limpasan permukaan dan air tanah masukan, dan dari sedimen melalui angin yang disebabkan resuspension memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kimia air danau, hidrodinamika, iklim ringan, siklus biogeokimia dan struktur makanan, efisiensi daur ulang hara meningkat dengan ukuran danau. Lapisan campuran lebih tinggi dan lebih bergolak didanau besar meningkatkan kemungkinan regenerasi nutrisi. Oleh karena itu, fitoplankton di danau besar dengan sedikit nutrisi dan menunjukan tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi
dari pada di danau kecil. Hal ini menyebabkan tingkat yang lebih tinggi produksi primer areal dan konversi yang lebih efisien beban nutrisi eksternal menjadi biomassa lebih tinggi tingkat trofik di danau besar (Noges, 2009). Noges (2009) bahwa aturan-aturan kebijakan air Eropa saat ini mendefinisikan kualitas air sebagai tingkat penyimpangan dari 'kondisi referensi'jenis tertentu. Antara deskripsi tipologi wajib adalah lokasi (ecoregion atau lintang dan bujur) dan ukuran (area dan kedalaman) dari danau. Beberapa parameter bisa dipertimbangkan untuk menampilkan ukuran danau-danau. Daerah kedalaman (Z) dan volume (V) adalah yang paling sederhana indeks. Sebuah indeks yang lebih kompleks adalah kedalaman relative (Zr) dihitung sebagai rasio persen dari kedalaman danau dengan diameter rata-rata. Variasi dalam distribusi dan morfometri sangat mempengaruhi produktivitas dan eutrofik keadaan danau. Variabilitas ini , akibat dari tindakan antropogenik dan di zona beriklim sedang, peristiwa iklim musiman , memiliki pengaruh juga. Pentingnya ekologi morfometri ditunjukkan pengaruh morfometri badan air pada distribusi beberapa spesies zooplankton . Karena morfometri dan distribusi
danau
dangkal
mempengaruhi
banyak
aspek
yang
beragam
(Bohn, dkk., 2011).
Dimensi permukaan (Surface dimension) Menurut (Haryadi, dkk., 1992) aspek dimensi permukaan terdiri dari : 1. Panjang Maksimum (Lmax dinyatakan dalam meter) merupakan jarak anatara dua titik terjauh pada permukaan tepi suatu danau.
2. Panjang maksimum efektif (Le dinyatakan dalam meter) merupakan panjang permukaan danau maksimum tanpa melintasi pulau atau daratan yang mungkin terdapat didanau. 3. Lebar maksimum (Wmax dinyatakan dalam meter) merupakan jarak maksimum dua titik terjauh pada permukaan tepi danau yang ditarik secara tegak lurus terhadap panjang maksimum. Penentuan lebar maksimum bisa saja melintasi pulau-pulau didanau, jika ada. 4. Lebar maksimum efektif (We dinyatakan dalam meter) merupakan lebar maksimum danau tanpa melintasi pulau atau daratan yang mungkin terdapat didanau. 5. Luas permukaan (Ao dinyatakan dalam Ha, Km2atau m2) merupakan luaswilayah permukaan danau, nilainya akan bervariasi tergantung pada musim. Pengukuran luas permukaan dari peta bathymetric dengan skala yang telah diketahui, dapat dilakukan dengan kertas grafik atau penimbangan. 6. Lebar rata-rata (W dinyatakan dalam meter) merupakan rasio antara luaspermukaan danau (Ao dalam m2) dengan panjang maksimum (Lmax dalam meter). 7. Indeks perkembangan garis tepi (SDI, tanpa satuan) menggunakan hubungan antara SL dengan luas permukaan. 8. Panjang garis keliling danau (dinyatakan dalam meter) dapatdiukur dari peta batimetri dengan memperhatikan skalanya, dengan alat curvimeter atau cara sederhana dengan seutas benang yang diplotkan pada garis tepi danau.
Dimensi bawah permukaan (Subsurface dimension) Menurut ( Haryadi, dkk., 1992) aspek dimensi bawah permukaan danau terdiri dari : 1. Kedalaman rata-rata (Z dinyatakan dalam meter) bersifat lebih informatif dari kedalaman maksimum. 2. Kedalaman maksimum (Zm dinyatakan dalam meter) merupakan kedalaman suatu danau pada titik terdalam. Pengukuran secara langsung dapat dilakukan dengan menggunakan tali berskala dengan diberikan pemberat dibawahnya dan secara tidak langsung dapat dibaca pada kontur kedalaman peta battimetri 3. Kedalaman relatif (Zr dinyatakan dalam meter) adalah rasio antara Zm dengan diameter rata-rata permukaan danau. 4. Perkembangan volume danau (tanpa satuan)merupakan ukuran yang menggambarkan bentuk dasar danau secara umum. 5. Volume total air danau (V dinyatakan dalam m3) merupakan perkalian antara luas permukaan (m2) dengan kedalaman rata-rata (m). 6. Debit (discharge) dinyatakan sebagai sebagai volume yang mengalir pada selang waktu tertentu. 7. Residence time adalah lamanya waktu yang dibutuhkan badan air untuk terbilas secara keseluruhan, sejak mulai masuk kedalam suatu perairan sampai keseluruhan air tersebut. 8. Kemiringan rata-rata (Mean Slope), dapat menggambarkan luas tidaknya perairan yang dangkal, pada akhirnya mempengaruhi nilai kekeruhan,
aktivitas biologi, kedalaman penetrasi cahaya, kelimpahan biota dan produktivitas biologi. 9. Morpho Edaphic Index (MEI) merupakan hasil bagi antara nilai daya hantar listrik perairan dengan kedalaman rata-rata. Straskraba dan Tundisi (1999) Hubungan antara tipe danau dan karakteristik pencampuran menunjukan bahwa danau dapat digolongkan berdasarkan kriteria klasifikasi aliran airnya. Kriteria ini dapat ditentukan dengan sistem klasifikasi danau dapat dijelaskan berdasarkan lambatnya aliran air yang keluar dari danau. Hubungan tersebut dapat dibagi kepada tiga kriteria yaitu, yaitu bersarkan masa tinggal air, pengadukan air, dan tingkat trofiknya. Hal tersebut dapat dilihat dari Tabel 2. Tabel 2. Hubungan antara tipe danau dan karakteristik pencampuran Karakteristik Arus air cepat Arus air sedang Arus air lambat R ≤ 20 (hari) 20 < R ≤ 300 (hari) R > 300 (hari) Waktu tinggal Tingkat Pencampuran Mulai terjadi Stratifikasi terjadi pencampuran sempurna stratifikasi secara sempurna Tingkat trofik Aliran air Pengaruh arus air Terjadi tingkat menghambat tidak dominan, trofik pertumbuhan mulai terjadi trofik plankton Sumber : Straskraba dan Tundisi (1999) Kecerahan, Kekeruhan & TSS Kecerahan merupakan ukuran transparansi perairan yang ditentukan secara visual dengan menggunakan Secchi disk, yang nilai keerahannya diungkapkan dalam satuanmeter. Nilai kecerahan sangat dipengaruhi oleh padatan tersuspensi, kekeruhan, partikel koloid, kepadatan plankton, waktu pengukuran, dan ketelitian orang yang melakukan penelitian (Hoerunisa, 2004). Nilai TDS perairan sangat dipengaruhi oleh pelapukan batuan, limpasan dari tanah dan pengaruh antropogenik.(berupa limbah domestic dan limbah
industri). Bahan-bahan tersuspensi dan terlarut pada perairan alami tidak bersifat toksik, akan tetapi jika berlebihan, terutama TSS, dapat meningkatkan nilai kekeruhan, yang seterusnya akan menghambat penetasi cahaya matahari kekolom air dan akhirnya berpengaruh terhadap proses fotosintesis di perairan (Effendi, 2003). Zonasi di perairan tergenang secara horizontal adalah : (a). Zona Litoral, zona ini berada di tepi perairanini umumnya berada diwilayah perairan dangkal dan dan memiliki penetrasi cahaya sampai kedasar. Pada zona ini terdapat tanaman air. (b). Zona Limnetik, merupakan daerah perairan terbuka sampai kedalaman penetrasi cahaya yang efektif, atau disebut tingkat kompensasi dimana proses fotosintesis seimbang dengan proses respirasi. (c). Zona Profundal, merupakan bagian dasar air yang tidak tercapai oleh penetrasi cahaya yang efektif. Pada kolam zona profundal tidak ada. Zonasi di perairan tergenang secara vertikal adalah : (a). Zona Eufotik, zona dimana penetrasi cahaya masih ada. Pada zona ini terdapat banyak fitoplankton karena fitoplankton membutuhkan cahaya matahari untuk melakukan fotosintesis. (b). Zona Disfotik, zona dimana penetrasi cahaya tidak ada. Pada zona ini fitopalankton tidak ada (Odum, 1996). Padatan tersuspensi total (TSS) merupakan bahan-bahan dalam air yang tertahan dengan saringan milipore 0,45 um. Penyebab nilai TSS yang utama adalah kikisan tanah dan erosi tanah yang terbawa ke badan air. TSS dapat meningkatkan kekeruhan perairan yang selanjutnya dapat menghambat penetrasi cahaya matahari ke kolom air (kecerahan perairan semakin kecil) dan akhirnya berpengaruh terhadap proses fotosintesis di perairan. Kesesuaian perairan untuk kepentingan perikanan berdasarkan nilai TSS dapat dilihat padan Tabel 3.
Tabel 3. Kesesuaian perairan untuk kepentingan perikanan berdasarkan nilai TSS
Nilai TSS
Kriteria
< 25
Tidak ada pengaruh
25-80
Pengaruh Sedikit
81-400
Kurang baik bagi perikanan
>400
Tidak baik bagi perikanan
Sumber: Alabaster dan Llyod, 1982.
Semakin ke dalam perairan intensitas cahaya akan semakin berkurang dan merupakan faktor pembatas sampai pada suatu kedalaman dimana fotosintesis sama dengan respirasi. Kedalaman perairan dimana proses fotosintesis sama dengan proses respirasi disebut kedalaman kompensasi. Kedalaman kompensasi biasanya terjadi pada saat cahaya di dalam kolom air hanya tinggal 1 % dari seluruh intensitas cahaya yang mengalami penetrasi dipermukaan air. Kedalaman kompensasi sangat dipengaruhi oleh kekeruhan dan keberadaan awan sehingga berfluktuasi secara harian dan musiman (Effendi, 2003). Daya Hantar Listrik (DHL) Daya Hantar Listrik menggambarkan kandungan unsur-unsur terionisasi yang terdapat didalam air. Kesadahan dan DHL mempengaruhi kelayakan hidup ikan dalam suatu perairan. Nilai DHL diatas 500 µmhos/cm ikan mulai mengalami tekanan fisiologis, dan bila nilai DHL 1000 µmhos/cm atau lebih maka ikan tidak dapat bertahan lagi. Dalam perairan batas maksimum ketahanan ikan dapat lebih tinggi lagi yaitu sekitar 2000 µmhos/cm. Batas-batas tersebut hanya
berlaku
(Noviyanti, 2000).
bagi
ikan-ikan
yang
dapat
hidup
di
perairan
tawar
