LAPORAN PRAKTIKUM KADAR OKSIGEN TERLARUT SECARA VERTIKAL YANG DIPENGARUHI OLEH FOTOSINTESIS FITOPLANKTON

LAPORAN PRAKTIKUM

KADAR OKSIGEN TERLARUT SECARA VERTIKAL YANG DIPENGARUHI OLEH FOTOSINTESIS FITOPLANKTON

NAMA                        : CANDRA PUSPITA R.

NIM                 : 12/339127/BI/8994

ASISTEN       : ARMEINA NUR RACHMAWATI

LABORATORIUM EKOLOGI DAN KONSERVASI

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

2014

KADAR OKSIGEN TERLARUT SECARA VERTIKAL YANG DIPENGARUHI OLEH FOTOSINTESIS FITOPLANKTON

Pendahuluan

Latar Belakang Ilmiah

            Pembuatan Waduk Gajah Mungkur memiliki tujuan  untuk  menyediakan air, mengkontrol banjir, memproduksi listrik, irigasi, navigasi, berternak hewan aquatik dan rekreasi. Anthropogenik pada waduk menyebabkan proses eutrofikasi dan menyebabkan  berubahnya struktur dan dinamika komunitas fitoplankton. Waduk Gajah Mungkur merupakan waduk eutropik karena mendapat materi organik dan limbah agricultural di sekitar waduk (Lira et. al. 2011).

            Dissolved Oxygen(DO) merupakan   oksigen yang terlarut dalam air (Dodds, 2002). Bila oksigen terlalu jenuh,maka oksigen akan berubah menjadi buih dan keluar dari larutan. Konsentrasi oksigen bervariasi pada tempat dan waktu. Oksigen yang dihasilkan oleh fitoplankton akan digunakan untuk respirasi. Kadar DO dipengaruhi oleh laju fotosintesis dari fitoplankton. Sedangkan laju fotosintesis perairan dipengaruhi oleh cahaya, suhu dan ketersediaan nutrien.

            Fitoplankton merupakan komunitas yang menghasilkan produksi primer dan cepat merespon perubahan nutrien di ekosistem air waduk (Lira et. al. 2011). Fitoplankton tak hanya memproduksi oksigen tetapi juga menggunakannya (O’sullivan and Reynolds, 2004). Pertumbuhan fitoplankton pada daerah tropik akan berlanjut bergantung pada ketersedian nutrien (Goldman and Horne, 1983). Komunitas fitoplankton memperlihatkan beberapa variasi dalam komposisi dan richness antara musim kering dan basah. Distribusi vertikal komunitas spesies fitoplankton bergantung pada faktor yang melibatkan morfologi dan fisiologi taksa,seperti interaksi antara pencampuran air dan ketersediaan cahaya dan nutrien.

            Fitoplankton dengan kemampuan untuk menyesuaikanposisi vertikal pada kolom air dapat memilih tempat yang optimal untuk fotosintesis. Fitoplankton beradaptasi untuk menggunakan intensitas cahaya yang rendah dan toleransi pada intensitas tinggi (O’sullivan and Reynolds, 2004).

            Setiap panjang gelombang penetrasi melewati air mengalami penurunan koefisien sehingga mengakibatkan perbedaan perubahan warna tiap kedalaman. Absorbsi shift algae maksimal saat panjang gelombang cahaya hijau dan fotosintesis terjadi pada panjang gelombang 400-700nm (Lampert and Sommer, 2007). Gelombang cahaya 400-700 nm merupakan cahaya yang dapat dilihat (O’sullivan and Reynolds, 2004).

Permasalahan dan Pertanyaan Penelitian

            Waduk Gajah Mungkur merupakan waduk dangkal dan luas. Waduk ini terletak di perbukitan karst sehingga memiliki prositas dan alkalinitas tinggi. Waduk Gajah Mungkur mengalami mixing harian sehingga input nutrien tinggi dari pakan ikan dan ekskresinya. Bagaimanakan kadar DO harian pada waduk Gajah Mungkur dengan kondisi seperti yang telah diuraikan ?

Tujuan Penelitian

            Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kadar DO selama hampir 24 jam yang berhubungan dengan fotosintesis vertikal fitoplankton.

Hipotesis

            Kadar DO paling tinggi pada kedalaman 1 meter dikarenakan pada kedalaman ini cahaya yang masuk cukup tinggi dan tak terlalu kuat sehingga fitoplankton tak mati.

Metode

Deskripsi Lokasi

            Lokasi terletak di daerah kecamatan Wonogiri. Waduk Gajah Mungkur merupakan waduk yang luas dan dangkal yang berada di perbukitan karst. Waduk ini dimanfaatkan sebagai ekowisata. aktifitas masyarakat di waduk berupa memancing. Masyarakat melakukan aktifitas berupa memancing, berkebun, berwisata dan aktifitas lainnya. Di dekat lokasi sampling terdapat keramba ikan serta dikelilingi oleh ladang. Vegetasi yang ada di dekat waduk berupa tumbuhan kacang,akasia,pohon pisang,rumput dan jagung. Ikan yang berada di waduk adalah ikan sepat,nila dan patin. Saat pengambilan sampel cuaca panas dan malam hari terjadi hujan. Air waduk berwarna hijau yang menandakan terjadinya bloom agla. Jeluk secchi 0,475 m dan termasuk waduk dangkal.

            Desan sampling pada penelitian kali ini menggunakan 3 jeluk berupa 0,1 dan 5 meter. Sampel diambil dengan 2 ulangan dengan jeluk berkedalaman sama dan lokasi berbeda. Penelitian dilaksanakan pada pukul 12.50 dan 18.00 22 November 2014 sedangkan tanggal 23 November 2014 pada pukul 00.00 dan 04.00.

 

                                                (A)                                   (B)

Gambar 1. (A)Kondisi waduk Gajah Mungkur pada tanggal 22-23 November 2014 dan (B) desain sampling pada penelitian

Alat dan Bahan

            Alat yang digunakan dalam praktikum ini berupa clipboard untuk alas menulis, mika untuk melindungi lembar data, senter sebagai penerang, pensil untuk menulis, medline untuk mengukur, sarung tangan, gloves untuk melindungi tangan dari larutan kimia, ponco gelap untuk melindungi alat dan bahan praktikum, spidol untuk menulis, kertas label untuk melabeli, tisu gulung untuk membersihkan alat, buku strimin untuk menulis data, plastik 0,5 ons untuk membungkus,ziplock 1kg untuk membungkus, selotip untuk merekatkan, karet gelang untuk mengikat, hvs untuk memprint data, serbet kain untuk membersihkan alat, gunting untuk memotong, ember sebagai wadah air, kamera untuk mengambil gambar, vandorn 5liter untuk mengambil air sampel, plankton net untuk menyaring plankton, botol flakon untuk menaruh plankton, secchi disk untuk mengukur transparansi, roll meter untuk mengukur, tali rafia untuk menandai tiap 1 meter dan mengikat, gayung untuk menaruh air, kerekan untuk menarik tali, binocular untuk mengamati plankton, do kit untuk mengukur DO, alkalinity kit untuk mengukur alkali, termometer untuk mengukur suhu, gps untuk menandai lokasi sampling, ph meter untuk mengukur ph, gelas bekker untuk mengukur larutan dan botol gelap untuk menampung air yang diuji.

            Bahan yang digunakan berupa formalin untuk mengawetkan plankton dan aquades untuk mencuci.

Cara Kerja

            Suhu air diukur dengan air yang telah diambil dengan vandorn dengan kedalaman tertentu dimasukkan termometer dan dilihat angka yang tertera. Suhu udara diukur dengan melihat angka yang tertera pada termometer.

            Kadar DO pada kedalaman 0,1 dan 5 meter diukur dengan air yang diambil dengan vandron dititrasi. Air 40 cc ditambahkan 8 tetes MnSO₄ dan KOH-KI digoyang hati-hati agar tak ada gelembung. Selanjutnya ditambahkan 8 tetes H₂SO₄ lewat dinding dan endapan coklat yang terbentuk hilang dan berwarna kuning. Kemudian ditambahkan air menjadi 50 cc dan diamkan selama 15 menit. Tahap selanjutnya dititrasi dengan Na₂S₂O₃ sehingga berwarna kunig pucat dan ditambahkan 8 tetes amilum. Tahap terakhir dititrasi dengan Na₂S₂O₃ sampai warna tepat hilang. Kadar DO diukur pada pukul 12.50 dan 18.00 22 November 2014 sedangkan tanggal 23 November 2014 pada pukul 00.00 dan 04.00.

            Alkalinitas diuji dengan air 10 ppm ditambahkan 3 tetes pp,bila air berwarna merah maka langsung dititrasi dengan HCl sampai warna tepat hilang sedangkan bila air tak berwarna ditambahkan 2 tetes BCG-MR. Penambahan BCG-MR akan membuat larutan berwarna biru dan selanjutnya dititrasi dengan HCl sampai warna berubah.

            PH air diuji dengan pH meter yang telah dikalibrasi dimasukkan ke air sampel dan dilihat angka yang tertera dan dicatat.

            Pengambilan sampel plankton dilakukan dengan menenggelamkan vandorn pada kedalaman 0,1, dan 5 m. Selanjutnya air yang ada dalam vandorn disaring dengan plankton net. Hasil saringan plankton net ini dimasukkan dalam flakon dan ditambahkan formalin 2 tetes.

            Plankton diidentifikasi dan dihitung kemelimpahannya dengan 1 ml air dimasukkan ke dalam Sedgwick Rafter Counting Cell (SRCC) dengan bantuan mikroskop.

Perhitungan Data

Kadar alkali dihitung dengan rumus:

Untuk skala 100: jumlah titrasi x 2 ppm

Untuk skala 80 : jumlah titrasi x 2,5 ppm

Kadar DO selanjutnya dihitung dengan rumus:

Untuk skala 100: jumlah titrasi x 0,04 ppm

Untuk skala 80 : jumlah titrasi x 0,05 ppm

Analisis Data

            Seluruh data yang didapat ditabulasi dan dianalisis.

Hasil dan Pembahasan

Hasil

            Hail kadar DO pada penelitian ini tersaji dalam grafik di bawah ini:

Gambar 2. Kadar DO pada pukul 12.50 dan 18.00 tanggal 22-11-14; pukul 00.00 dan 04.00 tanggal 23-11-14

Paramter fisiko-kimia yang terukur pada penelitian kali ini terdapat dibawah ini:

Gambar 3. Suhu air (pukul 12.50 dan 18.00 pada  tanggal 22-11-14,suhu air  pukul 00.00, 04.00, 07.00, 10.00 dan 12.00 pada tanggal 23-11-14

Gambar 4. pH  air (pukul 12.50 dan 18.00 pada  tanggal 22-11-14,pH air  pukul 00.00, 04.00, 07.00, 10.00 dan 12.00 pada tanggal 23-11-14

 

Gambar 5. Alkali   air pukul 12.50; pukul 18.00 tanggal 22-11-14; pukul 00.00; pukul 04.00; pukul 07.00; pukul 10.00 dan pukul 12.00 tanggal 23-11-14

Gambar 6. Suhu udara pukul 12.50; pukul 18.00 tanggal 22-11-14; pukul 00.00; pukul 04.00; pukul 07.00; pukul 10.00 dan pukul 12.00 tanggal 23-11-14

 Gambar 7. Densitas  total fitoplankton pada jeluk 0,1 dan 5 meter pukul 12.00 tanggal 22-11-14 dan pukul 00.00 tanggal 23-11-14

 Gambar 8. Densitas  total zooplankton pada jeluk 0,1 dan 5 meter pukul 12.00 tanggal 22-11-14 dan pukul 00.00 tanggal 23-11-14

Pembahasan

          Kadar DO paling tinggi berada pada pukul 12.50 dan 04.00. Kadar DO paling tinggi pada pukul 12.50. pada jam tersebut fitoplankton memanfaatkan intensitas cahaya paling baik karena sinar matahari mencapai puncak penyinaran. Saat pukul tersebut sudut datangnya sinar paling tinggi dari pukul yang lain sehingga sinar yang masuk kuat dan banyak yang masuk ke perairan. Pada pukul 04.00 tentu tak terdapat cahaya matahari yang ada tetapi kadar DO tinggi. Hal ini terjadi karena pada saat malam hari kincir air dinyalakan untuk menambah DO dalam keramba ikan agar ikan bertahan hidup serta malam sebelumnya terdapat hujan sehingga terjadi difusi oksigen dari udara. Sedangkan kadar DO paling rendah pada pukul 18.00 hal ini dapat disebabkan karena pada jam tersebut cahaya matahari tak ada yang masuk sehingga fitoplankton tak dapat berfotosintesis. Akan tetapi selanjutnya mengalami kenaikkan pada pukul 00.00 yang disebabkan adanya kincir air.

          Waduk Gajah Mungkur termasuk perairan yang lebih eutropik. Dengan karakter yang lebih eutropik sinar hijau yang masuk ke perairan lebih banyak direleksikan dan ditransimisikan. Sinar biru yang datang ke perairan waduk ini akan lebih di absorsi.  Sinar biru ini termasuk sinar dengan panjang gelombang pendek yang dapat masuk ke kedalaman yang lebih dalam dari panjang gelombang  sinar merah-orange dan hijau. Dengan demikian pada kedalaman 5 meter absorbsi cahaya yang masuk lebih banyak dari kedalaman yang lain yang dipengaruhi faktor seperti partikel yang tersubpensi dan komponen organik terlarut lebih banyak. Hal lain yang mengakibatkan banyaknya kandungan oksigen terlarut pada jeluk 5 berupa organisme yang melakukan respirasi lebih sedikit dari jeluk yang lain. Nitzschia acicularis merupakan fitoplankton yang melimpah pada kedalaman 5 m. Spesies ini termasuk fitoplankton yang memiliki toleransi cahaya yang sedikit dan dapat hidup pada perairan keruh. Hasil oksigen yang dihasilkan lebih banyak dari Pediastrum simplex yang sensitif terhadap cahaya rendah.

          Spektrum warna cahaya dengan panjang gelombang pendek dapat tembus ke kedalaman yang lebih dalam dari gelombang panjang. Panjang gelombang 400-720 nm yang diabsorpsi akan digunakan untuk fotosintesis,tetapi fitoplankton melakukan proses tersebut dengan panjang gelombang 300-720 nm. Fitoplankton memiliki pigmen chl yang mengabsorpsi cahaya biru dan merah. Cahaya biru memiliki panjang gelombang yang pendek yang dapat tembus sampai kekedalaman lebih dalam dari cahaya merah sehingga fotosintesis dapat dilakukan pada kedalaman yang cukup dalam.

          Kadar DO pada jeluk 0 memiliki kadar oksigen paling rendah. Kadar DO rendah pada jam 12.50,padahal pada jam tersebut fitoplankton menghasilkan oksigen berbeda pada pukul 18.00; 00.00 dan 04.00 sinar matahari belum muncul sehingga fitoplankton belum melakukan fotosintesis. Kadar DO rendah pada pukul 12.50 dapat dikarenakan pada jeluk 0 terdapat organisme lebih banyak yang menggunakan oksigen seperti ikan dan zooplankton. Pada jeluk 0 di pukul 12.00 kemelimpahan zooplankton paling rendah dari jeluk yang lain.  Selanjutnya pada pukul 00.00 fitoplankton memiliki kemelimpahan yang tinggi walaupun pada pukul 18.00;  00.00 dan 04.00 kadar DOnya rendah; dan kemelimpahan zooplankton lebih rendah di pukul 00.00. Padahal setelah pukul 00.00 kincir air di dalam keramba dinyalakan untuk menambah oksigen dan kadar DO di jeluk ini malah menghasilkan kadar yang paling rendah dari seluruh jeluk. Kerendahan tersebut selain disebabkan karena lebih melimpahnya diversitas seperti spesies heterotof yang tak semuanya  disampling pada penelitian ini serta dapat disebabkan oksigen dari difusi udara bersama air mengalami mixing dan terbawa ke jeluk yang lebih dalam.

          Kadar DO di jeluk 5 m lebih tinggi dari jeluk yang lain pada pukul pada pukul 18.00; 00.00 dan 04.00  . Kadar oksigen pada air tinggi dapat dikarenakan dalam jeluk ini spesies seperti ikan jarang yang ada di jeluk ini dan kemelimpahan spesies fitoplankton dan zooplankton tinggi dibandingkan jeluk 1. Tetapi kebutuhan oksigen fitoplankton dan zooplankton lebih sedikit dari pada ikan. Ditambah dengan cahaya yang masuk pada kedalaman 5 m paling sedikit sehingga predator fitoplankton susah menemukannya karena warna fitoplankton kurang begitu terlihat. Proses respirasi di jeluk 5 dapat dikatakan lebih rendah dari jeluk 0 dan 1. Jeluk 1 kemelimpahan fitoplankton dan zooplankton di pukul 12.00 dan 00.00 paling tinggi serta di jeluk ini terdapat spesies ikan sehingga proses respirasinya lebih tinggi dibandingkan dengan jeluk 5 walaupun kemelimpahan heterotrof dan autotrof lebih sedikit dari jeluk 0. Fitoplankton pada kedalaman 5 m menghasilkan oksigen lebih banyak dari fitoplankton di atas jeluk 5 m dengan intensitas cahaya rendah. Selain faktor banyaknya heterotrof dan autotrof,faktor mixingnya air waduk mempengaruhi kadar DO. Mixingnya air waduk dapat membawa oksigen ke jeluk 5 atau jeluk yang lebih dalam dari hasil difusi udara.

          Pada jeluk 1 pukul 12.00 terdapat fitoplankton yang paling melimpah dari jeluk lainnya. Fitoplankton yang sebelumnnya berada di lapisan atas jeluk 1 meter menenggelamkan diri menuju jeluk ini untuk menghindari cahaya matahari yang akan menghambat pertumbuhannya dan tak efektif untuk fotosintesis. Selain untuk lebih mengoptimalkan penyerapan sinar matahari berada di jeluk 1 meter dimanfaatkan untuk menghindari predator. Pada jeluk 1 m cahaya yang masuk lebih sedikit dari jeluk 0 m sehingga predator lebih susah melihat adanya fitoplankton. Fitoplankton yang berada di bawah kedalaman 1 selanjutnya naik ke kedalaman 1 meter untuk mengoptimalkan fotosintesis sehingga kemelimpahan fitoplankton kedalaman 1 m naik.

          Saat pukul 00.00 jeluk 5 m memiliki kemelimpahan fitoplankton yang tinggi dari jeluk yang lain. Bahkan kemelimpahan jeluk 1 m saat pukul 12.00 memiliki kemelimpahan yang paling tinggi menurun menjadi paling rendah pada jam ini. Fitoplankton yang berada di atas jeluk 5 saat pagi/siang hari menenggelamkkan diri pada malam hari untuk menghindari predator dengan demikian pada jeluk 5 m kemelimpahan di malam hari meningkat.

Kesimpulan

          Kadar DO saat siang dan malam hari melimpah di kedalaman 5 disebabkan optimalnya fotosintesis pada kedalaman tersebut dan sedikitnya organisme yang melakukan respirasi.

Daftar Pustaka

Dodds,W. K. 2002. Freshwater Ecology Concepts and Environmental Applications. Academic Press.New York. p.213, 227.

Goldman,C. R. And A. J. Horne. 1983. Limnology. McGraw-Hill. New York. p.197

Lampert,W. And U. Sommer. 2007. Limnology. 2nd ed. Oxford university press. New York. P. 19-20

Lira,G. A. S. T.,E. L. Araujo,M. D. C. Bittencourt-Oliveira,and A. N. Moura. 2011. Phytoplankton abundance, dominance and coexistence in an eutrophic reservoir in the state of Pernambuco, Northeast Brazil . An Acad Bras Cienc.83(4):1313-1326

O’sullivan,P. E. And C. S. Reynolds,2004. The Lakes Handbook Volume I-Limnology and Limnetic Ecology. Blackwell Science. Oxford. p.254,256

Lampiran

Tabel 1. Data analisis PPR di Waduk Gajah Mungkur tanggal 22-23 November 2014

Tabel  2. Parameter Fisiko kimia Waduk Gajah Mungkur 22-23 November 2014

Tabel  3. Parameter Fisiko kimia Waduk Gajah Mungkur 22-23 November 2014