20
TINJAUAN PUSTAKA
Ekosistem Rawa Rawa merupakan sebutan untuk semua daerah yang tergenang air yang penggenangannya dapat bersifat musiman atau pun permanen dan ditumbuhi oleh tumbuhan (vegetasi). Genangan air dapat berasal dari hujan atau luapan air sungai pada saat pasang. Pada musim hujan lahan tergenang sampai satu meter, tetapi pada musim kemarau menjadi kering, bahkan sebagian muka air tanah turun mencapai kedalaman > 50 cm dari permukaan tanah (Noor, 2004). Luas lahan rawa di Indonesia meliputi areal 33,40 −39,40 juta
ha, yang
tersebar di Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan Irian Jaya. Lahan tersebut terdiri atas lahan rawa pasang surut 23,10 juta ha dan lahan rawa lebak (nonpasang surut) 13,30 juta. Diperkirakan lahan pasang surut tersebar di Sumatera 6,60 juta ha, Kalimantan 8,11 juta ha, Sulawesi 1,18 juta ha, dan Irian Jaya 4,22 juta ha. Lahan pasang surut terutama terdapat di pantai timur dan barat Sumatera, pantai selatan Kalimantan, pantai Barat Sulawesi, serta pantai Utara dan Selatan Irian Jaya. Lahan rawa pasang surut tersebut terdiri atas 2,07 juta ha lahan potensial, 6,70 juta ha lahan sulfat masam, 10,89 juta ha lahan gambut, dan 0,44 juta ha lahan salin (Subagjo dan Widjaja-Adhi, 1998). Ekosistem rawa dibagi menjadi tiga yaitu tawar, asin, dan payau. Rawa air tawar merupakan ekosistem dengan habitatnya yang sering digenangi air tawar yang kaya mineral dengan pH sekitar 6. Kondisi air tidak selalu tetap, adakalanya naik atau adakalanya turun, bahkan suatu ketika dapat pula mengering Pada umumnya perairan rawa, debit airnya lebih kecil dari pada sungai dan danau.
Universitas Sumatera Utara
21
Perairan rawa merupakan perairan dangkal dan penuh tumbuhan air, memiliki fluktuasi tahunan (musim hujan - musim kemarau) dan umumnya tawar, serta memiliki
manfaat
dari
berbagai
sudut
pandang
ilmu
pengetahuan
(Syahputra, dkk., 2014). Umumnya lahan rawa tersebar di dataran rendah, dataran berketinggian sedang, dan dataran tinggi. Lahan rawa yang tersebar di dataran berketinggian sedang dan dataran tinggi, umumnya sempit atau tidak luas, dan terdapat setempat-setempat. Lahan rawa yang terdapat di dataran rendah, baik yang menempati dataran banjir sungai maupun yang menempati wilayah dataran pantai, khususnya di sekitar muara sungai-sungai besar dan pulau-pulau deltanya adalah yang dominan. (Sudana, 2007).
Bahan Organik Bahan Organik Total (BOT) menggambarkan kandungan bahan organik total suatu perairan yang terdiri dari bahan organik terlarut, tersuspensi (particulate) dan koloid. Bahan organik ditemukan dalam semua jenis perairan, baik dalam bentuk terlarut, tersuspensi maupun sebagai koloid, sehingga kesuburan suatu perairan bergantung pada kandungan Bahan Organik Total (BOT) dalam perairan itu (Mardi, 2014). Sedimen merupakan pecahan, mineral, atau material organik yang ditransporkan dari berbagai sumber dan diendapkan oleh media udara, angin, es, atau oleh air dan juga termasuk didalamnya material yang diendapkan dari material yang melayang dalam air atau dalam bentuk larutan kimia (Pipkin, 1977).
Universitas Sumatera Utara
22
Sedimentasi di suatu lingkungan perairan terjadi karena terdapat suplai muatan sedimen yang tinggi di lingkungan tersebut. Suplai muatan sedimen salah satunya berasal dari daratan yang dibawa ke laut melalui aliran sungai. Menurut Killops (1993) pengendapan bahan-bahan organik dalam sedimen di perairan banyak dipengaruhi oleh kondisi pada saat proses sedimentasi terjadi. Kondisi oksik dengan keberadaan oksigen akan mengurangi jumlah senyawa organik yang mengendap. Hal ini dikarenakan pada saat proses sedimentasi, akan terjadi oksidasi di dalam kolom air yang menyebabkan terjadinya degradasi lebih lanjut dari bahan organik.
Nitrogen Total dan Fosfor Total Nutrien adalah unsur atau senyawa kimia yang digunakan untuk metabolisme atau proses fisiologi organisme. Nutrien di suatu perairan merupakan salah satu faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap kelimpahan fitoplankton. Nutrien dapat menyediakan energi dan digunakan sebagai komponen untuk struktur sel (Richtel, 2007). Nutrien di perairan terdapat dalam bentuk makro maupun mikro. Nutrien dalam bentuk makro terdiri dari C, H, O, N, S, P, K, Mg, Ca, Na, dan Cl, sedangkan yang termasuk dalam bentuk mikro terdiri dari Fe, Co, Zu, B, Si, Mn, dan Cu (Yazwar 2008). Nutrien yang paling dibutuhkan oleh organisme adalah unsur karbon, nitrogen, dan fosfor. Nitrogen (N) dan fosfor (P) berperan penting dalam pertumbuhan dan metabolisme fitoplankton termasuk tumbuhan autotrof. Keberadaan karbon jumlahnya sangat melimpah sebagai karbondioksida (CO2),
Universitas Sumatera Utara
23
sehingga dianggap bahwa nitrogen dan fosfor yang paling dipertimbangkan (Risamasu dan Prayitno, 2011). Nitrogen
merupakan
nutrisi esensial dalam kehidupan
sebagai
komponen pembangun utama protein tumbuhan dan hewan. Senyawa nitrogen +
pada lingkungan air biasanya ditemukan dalam bentuk ion amonium (NH4 ). Meskipun amonium merupakan nutrisi penting untuk ganggang, namun kelebihan jumlah amonium dalam lingkungan perairan dapat menyebabkan eutrofikasi sungai, danau dan pesisir pantai. Eutrofikasi tersebut terjadi karena kelebihan amonium, sehingga amonium akan teroksidasi secara mikrobiologi menghasilkan nitrat. Adanya nitrat dapat merangsang pertumbuhan ganggang menjadi tidak terbatas, sehingga kandungan oksigen dalam perairan menjadi berkurang. Kelebihan kadar nitrogen pada lingkungan juga dapat bersifat toksik (Rozic, 2000). Nitrogen perairan merupakan penyebab utama pertumbuhan yang sangat cepat dari ganggang yang menyebabkan eutrofikasi. Beberapa yang dapat dimanfaatkan dari nitrogen adalah nitrit dan nitrat, sementara untuk fosfor berupa senyawa ortofosfat (Jones dan Lee, 2005). Kandungan fosfor dalam air merupakan suatu komponen yang sangat penting dan sering menimbulkan permasalahan lingkungan. Fosfor termasuk salah satu dari beberapa unsur yang essensial untuk pertumbuhan ganggang dalam air. Pertumbuhan ganggang yang berlebihan di samping hasil hancuran biomas dapat menyebabkan pencemaran kualitas air. Sumber fosfor adalah limbah industri, hanyutan dari pupuk, limbah domestik, hancuran bahan organik, dan mineral fosfat (Mardiana, 2007).
Universitas Sumatera Utara
24
Kenaikan konsentrasi fosfat merupakan adanya zat pencemar dalam perairan. Senyawa-senyawa fosfat tersebut dalam bentuk organofosfat atau polifosfat. Mardiana (2007) mengemukakan bahwa sejumlah industri dapat rnembuang polifosfat berupa bahan pencuci yang mengapung di atas permukaan air. Senyawa fosfor organik terdapat antara lain dalam bentuk asam-asam nukleat, fosfolipid, gulafosfat. Senyawa ini masuk ke dalam perairan bersama-sama dengan limbah industri dan rumah tangga. Tekstur Tanah dan pH Tanah Bahan organik merupakan sumber makanan bagi mikro organisme di dalam tanah. Melalui reaksi-reaksi kimia yang terjadi seperti reaksi pertukaran kation akan dapat menentukan sifat kimia tanah. Klasifikasi senyawa dalam tanah disajikan dalam Tabel 1. Tabel 1. Klasifikasi senyawa-senyawa dalam tanah Tipe Senyawa Komposisi Humus Sisa degradasi dari penguraian tanaman, banyak mengandung C, H dan O. Lemak-lemak, resin dan lilin
Sakarida
Nitrogen dalam bahan organik Senyawa-senyawa fosfor
Pengaruh/ Kegunaan Kelimpahan bahan organik meningkatkan sifat-sifat fisik tanah, pertukaran akar,tempat persediaan nitrogen. Lemak-lemak yang dapat Secara umum hanya diekstraksi oleh pelarut- beberapa % dari bahan pelarut organik. organik tanah yang dapat mempengaruhi sifat-sifat fisik tanah. Sellulosa, jerami dan Makanan utama dari hemiselluosa mikro organism tanah, membantu menstabilkan agregat tanah. Ikatan N pada Penyedia nitrogen untuk humus,asam amino,gula kesuburan tanah amino. Ester, ester fosfat, Sumber dari fosfat fosfolipid tanaman.
Sumber : Manahan (2004)
Universitas Sumatera Utara
25
Secara biologis komponen-komponen aktif dari bahan organik tanah adalah polisakarida, gula-gula amino, nukliosida, belerang organik amino, nukleosida dan belerang organik serta senyawa-senyawa fosfat. Sebagian besar dari bahan organik di dalam tanah terdiri atas bahan-bahan yang tidak larut dalam air dan relatif tahan terhadap penguraian. Bahan ini disebut humus. Humus disusun oleh fraksi dasar yang disebut asam-asam humat dan fulvat dan sebuah fraksi tidak larut disebut humin (Ahmad, 2004). Menurut Madjid (2007) tanah tersusun dari bahan padatan, air, dan udara. Bahan padatan tersebut dapat berupa bahan mineral dan bahan organik. Bahan mineral terdiri dari partikel pasir, debu dan liat. Ketiga partikel ini menyusun tekstur tanah. Bahan organik dari tanah mineral berkisar 5% dari bobot total tanah. Meskipun kandungan bahan organik tanah mineral sedikit (5%) tetapi memegang peranan penting dalam menentukan kesuburan tanah. Tanah dengan kandungan bahan organik rata-rata 80% digolongkan tanah organik yang sangat baik. Tanah organik dibentuk dari bahan organik yaitu endapan organik, rumput, lumut dan kekayuan. Bahan organik total sangat penting dalam menentukan derajat keasaman (pH) tanah sedimen, namun bukan merupakan satu-satunya faktor penentu pH tanah. Kandungan bahan organik sangat menentukan stabilitas tanah yang mengandung lempung, karena bahan organik beserta kondisi alami mikroba dapat menyatukan partikel-partikel tanah menjadi suatu agregat. Tekstur tanah sangat mempengaruhi keberhasilan hidup tumbuhan dan mikrobia di habitat (Rao, 1994). Dekomposisi bahan organik pada tanah tergenang seperti di rawa dilakukan oleh organisme anaerob fakultatif dan anaerob obligat. Bakteri anaerob
Universitas Sumatera Utara
26
bekerja pada energi yang sangat rendah dibandingkan organisme aerob sehingga assimilasi maupun dekomposisi tanah tergenang berlangsung lebih lambat. Hasil pengukuran pH tanah tergenang dan sedimen disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. pH Tanah Tergenang dan Sedimen Keterangan Tanah tergenang Larutan dari tanah tergenang Sedimen air tawar Sedimen Laut Air teresterial dari sedimen laut Tanah rawa Sumber : Mukhlis., dkk (2011)
pH 6,7 – 7,2 6,5 – 7,0 6,0 – 7,0 7,0 – 7,8 6,2 – 7,7 5,0 – 7,0
Faktor Fisik-Kimia Perairan Suhu Suhu merupakan parameter penting dalam lingkungan laut dan berpengaruh secara langsung maupun tidak langsung terhadap kehidupan di laut. Suhu air mempengaruhi sifat fisik, kimia dan biologi perairan. Pengaruh suhu secara langsung menentukan kehadiran dari spesies akuatik, mempengaruhi pemijahan, penetasan, aktivitas dan pertumbuhan organisme. Secara tidak langsung
dapat
menyebabkan
perubahan
kesetimbangan
kimia
(Asmara, 2005). Pengukuran suhu perairan pada perairan dangkal dapat dilakukan dengan menggunakan termometer biasa (batang), karena pada perairan tersebut suhu air di permukaan hampir sama dengan suhu air di lapisan permukaan. Suhu air mempengaruhi kandungan oksigen terlarut dalam air. Semakin tinggi suhu, semakin kurang oksigen terlarut. Setiap kenaikan suhu 10C, membutuhkan kenaikan oksigen terlarut 10%. Suhu perairan pada penelitian di ekosistem air
Universitas Sumatera Utara
27
biasanya memiliki kisaran antara 26,40 – 31,800C, kisaran nilai tersebut berada sedikit di atas nilai yang optimum untuk pertumbuhan fitoplankton, Dimana kisaran suhu yang optimum untuk peertumbuhan fitoplankton di perairan adalah 20 – 300C. (Barus, 2004).
Kedalaman Kedalaman merupakan salah satu parameter fisika. Semakin dalam perairan maka intensitas cahaya yang masuk semakin berkurang (Gonawi, 2009). Kedalaman merupakan wadah penyebaran atau faktor fisik yang berhubungan dengan banyak air yang masuk ke dalam suatu sistem perairan, karena semakin dalam suatu sungai akan semakin banyak pula jumlah ikan yang menempati (Kottelat, dkk., 1992).
Derajat Keasaman (pH) Nilai pH menyatakan nilai konsentrasi ion hidrogen dalam suatu larutan, didefinisikan sebagai logaritma dari resiprokal aktivitas ion hidrogen dan secara matematis dinyatakan sebagai pH = log1/H+, yaitu banyaknya ion hidrogen dalam mol per liter larutan. Kemampuan air untuk mengikat atau melepaskan sejumlah ion hidrogen akan menunjukkan apakah larutan tersebut bersifat asam atau basa (Barus, 2004). pH air mempengaruhi tingkat kesuburan perairan karena mempengaruhi kehidupan jasad renik. Pada pH rendah (keasaman yang tinggi) kandungan oksigen terlarut akan berkurang, sebagai akibatnya konsumsi oksigen menurun. Hal yang sebaliknya terjadi pada suasana basa (Kordi dan Tancung, 2007).
Universitas Sumatera Utara
28
Nilai pH yang ideal bagi kehidupan organisma air pada umumnya terdapat 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. pH yang sangat rendah akan menyebabkan mobilitas berbagai senyawa logam berat (Barus, 2004). Hasil pengukuran aktivitas ion hidrogen dalam perairan dan menunjukkan keseimbangan antara asam dan basa air. Karbonat, hidroksida dan bikarbonat akan meningkatkan kebasaan air, sementara adanya asam-asam mineral bebas dan asam bikarbonat meningkatkan keasaman (Saeni, 1989). Nilai pH ini dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain aktivitas biologis misalnya fotosintesis dan respirasi organisme, suhu dan keberadaan ion-ion dalam perairan tersebut (Pescod, 1973). pH tanah dapat diukur sebagai tolak ukur aktivitas ion hidrogen dalam larutan air tanah dan dipakai sebagai ukuran bagi keasaman tanah. Nilai harga pH tanah dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Harga pH Tanah sekitar 4,0 – 10,0 pH < 4,5
Reaksi sangat masam sekali
4,6 - 5,0
masam sekali
5,1 - 5,5
agak masam
5,6 - 6,0
sedikit masam
6,1 - 6,5
kurang masam
6,6 - 7,5
Netral
7,6 - 8,0
sedikit alkalis/basa
8,1 - 9,0
agak alkalis/basa
> 9,0 sangat alkalis Sumber : Kartasapoetra., dkk (1987) Adanya perbedaan nilai pH pada suatu perairan disebabkan penambahan atau kehilangan CO2 melalui proses fotosintesis yang akan menyebabkan perubahan
Universitas Sumatera Utara
29
pH di dalam air. Barus (1996) menyatakan bahwa nilai pH di suatu perairan sangat dipengaruhi oleh kemampuan air untuk melepas atau mengikat sejumlah ion hidrogen yang menunjukkan kondisi asam atau basa.
DO Oksigen terlarut merupakan suatu faktor yang sangat penting di dalam ekosistem air, terutama dibutuhkan untuk proses respirasi bagi sebagian besar organisme air. Oksigen yang terlarut dalam air berasal dari udara dan hasil fotosintesis tumbuh - tumbuhan yang ada dalam air. Banyaknya oksigen terlarut melalui udara ke air tergantung pada luas permukaan air, suhu, dan salinitas air. (Hutabarat dan Evans, 2008). Status kualitas air berdasarkan kadar oksigen terlarut dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Status Kualitas Air Berdasarkan Kadar Oksigen Terlarut No. Kadar Oksigen Terlarut Status Kualitas Air (ppm) 1. > 6,5 Tidak Tercemar – Tercemar Sangat Ringan 2. 4,5 – 6,4 Tercemar Ringan 3. 2,0 – 4,4 Tercemar Sedang 4. < 2,0 Tercemar Berat Sumber : Jeffries dan Mills (1996) Konsumsi oksigen ikan bervariasi menurut spesies, ukuran, aktivitas dan suhu air. Jika tingkat oksigen terlarut selalu rendah, maka organisme anaerob akan menguraikan limbah organik dan menghasilkan bahan seperti metana dan hidrogen sulfida (H2S) yang menimbulkan bau busuk (Nugroho, 2006). Klasifikasi tingkat kecocokan kadar oksigen yang terlarut untuk kehidupan ikan dapat dilihat pada Tabel 5.
Universitas Sumatera Utara
30
Tabel 5. Klasifikasi Tingkat Kecocokan Kadar Oksigen yang Terlarut untuk Kehidupan Ikan No. Kadar Oksigen Status untuk Kehidupan Terlarut (ppm) Ikan 1. <3 Tidak Cocok 2. 3–6 Tidak Cocok 3. >6 Cukup Cocok Sumber : Nugroho (2006) BOD Biologycal Oxygen Demand (BOD) adalah suatu analisa empiris yang mencoba mendekati secara global proses mikrobiologis yang benar-benar terjadi dalam air. BOD merupakan parameter yang umum dipakai untuk menentukan tingkat pencemaran bahan organik pada air limbah. Pemeriksaan BOD diperlukan untuk menentukan beban pencemaran akibat air buangan dan untuk mendesain sistem pengolahan secara biologis (Alerts dan Santika, 1987). Status kualitas air berdasarkan nilai BOD5 dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Status Kualitas Air Berdasarkan Nilai BOD5 No. Nilai BOD5 (ppm) Status Kualitas Air 1. ≤ 2,9 Tidak Tercemar 2. 3,0 – 5,0 Tercemar Ringan 3. 5,1 – 14,9 Tercemar Sedang 4. ≤ 15 Tercemar Berat Sumber : Lee, dkk (1978) BOD sering diartikan yaitu jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme selama penghancuran bahan organik dalam waktu tertentu pada suhu 20 oC. Oksidasi mencapai 95-99 % sempurna dalam waktu 20 hari dan dalam waktu 5 hari seperti yang umum digunakan untuk mengukur BOD yang kesempurnaan oksidasinya mencapai 60 – 70 % (Barus, 2004).
Universitas Sumatera Utara
31
Nitrit (NO2) Nitrit (NO2) merupakan bentuk peralihan antara ammonia dan nitrat (nitrifikasi) dan antara nitrat dengan gas nitrogen (denitrifikasi). Oleh karena itu, nitrit bersifat tidak stabil dengan keberadaan oksigen. Kandungan nitrit pada perairan alami mengandung nitrit sekitar 0.001 mg/L. Kadar nitrit yang lebih dari 0.06 mg/L adalah bersifat toksik bagi organisme perairan. Keberadaan nitrit menggambarkan berlangsungnya proses biologis perombakan bahan organik yang memiliki kadar oksigen terlarut yang rendah.
Nitrat (NO3-) Nitrat digunakan oleh algae dan tumbuh-tumbuhan lain untuk membentuk protein tanaman dan oleh hewan untuk membentuk protein hewan. Perusakan protein tanaman dan hewan oleh bakteri menghasilkan ammonia. Nitrogen sebagai bahan dasar pembuat protein diambil oleh tumbuhan air dalam bentuk cammonia atau nitrat (Ginting, 2011) Klasifikasi kesuburan perairan berdasarkan kandungan nitrat dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7. Klasifikasi Kesuburan Perairan Berdasarkan Kandungan Nitrat No.
Nilai NO3- (mg/L)
1. ≤ 0,226 2. 0,227 – 1,129 3. 1,130 – 11,290 Sumber : Nugroho (2006)
Status Kesuburan Perairan Kurang subur Kesuburan sedang Kesuburan tinggi
Nitrat (NO3-) dan nitrit (NO2-) adalah ion-ion anorganik alami yang merupakan bagian dari siklus nitrogen. Aktivitas mikroba di tanah atau air menguraikan sampah yang mengandung nitrogen organik awalnya menjadi ammonia, kemudian dioksidasikan menjadi nitrit dan nitrat. Oleh karena nitrit
Universitas Sumatera Utara
32
dapat dengan mudah dioksidasikan menjadi nitrat, maka nitrat adalah senyawa yang paling sering ditemukan di dalam air bawah tanah maupun air yang terdapat di permukaan. Pencemaran oleh pupuk nitrogen, termasuk ammonia anhidrat seperti sampah organik hewan maupun manusia dapat meningkatkan kadar nitrat di dalam air.
Fosfat (PO4) Pengukuran kandungan fosfat dalam perairan berfungsi untuk mencegah tingginya kadar fosfat sehingga tidak merangsang pertumbuhan tumbuhan dalam air. Sebab pertumbuhan subur akan menghalangi kelancaran arus air. Pada danau, suburnya tumbuh-tumbuhan air akan mengakibatkan berkurangnya oksigen terlarut dan kesuburan tanaman lainnya (Ginting, 2011). Fosfor dalam perairan tawar ataupun air limbah pada umumnya dalam bentuk fosfat, yaitu ortofosfat. Fosfat terkondensasi seperti pirofosfat, metafosfat dan polifosfat serta fosfat yang terikat secara organik (adenosin monofosfat). Senyawa ini berada sebagai larutan, patrikel atau detritus atau berada di dalam tubuh organisme akuatik (Fergusson, 1956). Kategori kesuburan perairan berdasarkan kandungan fosfat dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8. Kategori Kesuburan Perairan Berdasarkan Kandungan Fosfat No.
Kadar P (mg/L)
1. 0 – 0,020 2. 0,021 – 0,050 3. 0,051 – 0,100 4. 0,101 – 0,200 5. > 0,201 Sumber : Nugroho (2006)
Kesuburan Perairan Rendah Cukup Baik Baik sekali Sangat baik sekali
Universitas Sumatera Utara
