Bryophyta: Potensial Bioindikator Pencemaran Udara Logam
Berat
Kesi Kurnia
Program Studi Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Al Azhar Indonesia Jalan Sisingamangaraja Kebayoran Baru Jakarta Selatan 12110
E-mail: [email protected] Abstract— Penyumbang terbesar polusi udara
disebabkan melalui aktifitas manusia dan sektor transportasi, terutama polutan logam berat. Bryophyta dapat menyerap logam berat dalam jumlah yang lebihn besar dibandingkan tanaman vascular sehingga distribusi dan kerapatannya berguna untuk mengidentifikasi daerah yang terkontaminasi. Terdapat dua parameter yang digunakan dalam pengamatan bioindikator, pertama perubahan komunitas pada spesies terhadap level polusi yang berbeda (slow response), kedua perubahan fisiologi dimana terjadi perubahan konten klorofil dan fotosintesis terhadap variasi kualitas udara (fastresponse). Di samping itu, kemampuan bryophyte untuk mengakumulasi logam berat tergantung pada total permukaan dan ketebalan dinding sel parenkim. Spesies bryophyta yang bersifat toleran terhadap pencemaran udara logam berat adalah Marchantia polymorpha, Solenostoma crenulata, Ceratodon purpureus dan Funariahy grometrica. Bryophyta dapat berpotensi sebagai
indicator polusi udara karena dapat menunjukkan sensitivitas yang spesifik terhadap polutan melebihi tanaman tingkat tinggi.
Kata kunci: Bryophyta, bioindikator, pencemaran udara logam berat
PENDAHULUAN
Saat ini, pencemaran udara semakin menampakkan kondisi yang sangat memprihatinkan. Sumber pencemaran udara dapat berasal dari berbagai kegiatan manusia antara lain industri, perkantoran, transportasi, dan perumahan. Efek dari pencemaran udara tersebut dapat menyebabkan penurunan kualitas udara yang berdampak negatif terhadap kesehatan manusia. Untuk mengevaluasi dan mengestimasi tingkat dampak pencemaran udara maka dibutuhkan suatu indikator kualitas udara.
Tumbuhan merupakan bioindikator yang baik dan daun adalah bagian tumbuhan yang paling peka terhadap pencemar1. Tumbuhan akan menunjukan perubahan keadaan, ketahanan tubuh, dan akan memberikan reaksi sebagai dampak perubahan kondisi lingkungan yang akan memberikan informasi tentang perubahan dan tingkat pencemaran lingkungan2. Respon tumbuhan tersebut dapat digunakan sebagai indikator dari adanya pencemaran udara. Salah satu tumbuhan
yang berperan sebagai bioindikator pencemaran udara antara lain adalah dari spesies Bryophyta.
Berdasarkan latar belakang di atas penulis tertarik untuk melakukan studi literatur terkait potensi bryophyta sebagai bioindikator dalam pemantauan pencemaran udara.
BRYOPHYTA
Bryophyta merupakan tanaman hijau yang tidak memiliki sistem vaskular dengan morfologi dan anatomi yang sederhana3. Bryophyta tidak memiliki jaringan yang diperkuat oleh lignin, oleh karenanya memiliki profil yang rendah. Tingginya hanya berkisar 1–2 cm dan yang paling besar tingginya tidak lebih dari 20 cm. Kelompok tumbuhan ini telah beradaptasi dengan lingkungan darat. Bryophyta dapat ditemukan di setiap benua dan di setiap ekosistem darat, dari hutan hujan tropis hingga padang pasir gersang dan di kutub tundra. Bryophytas dapat tumbuh di berbagai habitat terutama di tempat-tempat yang lembab seperti di tanah, batu, batang dan cabang-cabang pohon kecuali di laut4. Kelompok tumbuhan ini penyebarannya menggunakan spora.
Bryophyta mendapatkan nutrisi langsung dari zat terlarut. Beberapa zat mungkin diserap langsung dari substrat dengan proses difusi melalui sel gametofit3. Bryophyta juga memainkan peran penting dalam mencegah erosi tanah dan melestarikan sejumlah besar air sehingga mengatur anggaran air pada ekosistem lokal5,6,7,8..
PENCEMARAN UDARA
Pencemaran udara didefinisikan sebagai masuknya zat pencemar ke dalam udara baik secara alamiah maupun oleh aktivitas manusia. Pencemaran udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya9. Pencemaran tersebut dapat berasal dari kegiatan transportasi, industri, maupunperumahan. Hal tersebut akan menyebabkan penurunan kualitas lingkungan berupa polusi udara.
Kehadiran bahan atau zat asing di dalam udara dalam jumlah tertentu serta dalam waktu yang cukup lama dapat mengganggu kehidupan manusia, hewan, dan tumbuhan. Jika keadaan tersebut terjadi maka udara dikatakan telah
Prosiding Seminar Nasional Biologi-IPA 2013 – ISSN:978-979-028-573-6
tercemar. Pencemaran tersebut dapat disebabkan oleh polutan gas seperti karbon monoksida (CO), fluorida, hidrokarbon (HC), hidrogen sulfida (H2S), nitrogen oksida (NO), ozon (O3), belerang dioksida (SO2), aldehida3.
TOLERANSI BRYOPHYTA TERHADAP POLUSI Bryophyta yang tumbuh di dinding batu dapat mentolerir tingkat polusi yang lebih tinggi daripada yang tumbuh di batang pohon3. Namun dalam beberapa kasus, spesies epiphytes yang tumbuh di dasar pohon dapat mengatasi kondisi polusi yang lebih baik daripada yang terdapat di batang pohon. Beberapa spesies bryophyta yang bersifat toleran terhadap pencemaran udara logam berat adalah Marchantia polymorpha, Solenostoma
crenulata, Ceratodon purpureus dan Funaria hygrometrica.
Terdapat dua kategori dari bryophyta dalam menanggapi polusi3:
a. Sangat sensitif terhadap polusi dan menunjukkan gejala dalam jumlah sedikit polutan. Bryophyta ini berfungsi sebagai indikator baik dari tingkat polusi dan juga limbah.
b. Memiliki kapasitas untuk menyerap dan mempertahankan jumlah polutan jauh lebih tinggi daripada yang diserap oleh kelompok tanaman lainnya yang tumbuh di habitat yang sama. Analisis tanaman tersebut memberikan sebuah informasi tentang tingkat polusi logam.
Beberapa hasil penelitian pencemaran udara mengakibatkan menurunnya pertumbuhan dan tingkat produktivitas tanaman yang diikuti pula dengan beberapa gejala yang tampak (visible
symptoms)10,11. Kerusakan tanaman karena pencemaran udara berawal dari tingkat biokimia (gangguan proses fotosintesis, respirasi, serta biosintesis protein dan lemak), selanjutnya tingkat ultrastruktural (disorganisasi sel membran), kemudian tingkat sel (dinding sel, mesofil, pecahnya inti sel) dan diakhiri dengan terlihatnya gejala pada jaringan daun seperti klorosis dan nekrosis12.
Sebagian besar bahan-bahan pencemar udara mempengaruhi tanaman melalui daun. Mekanisme tanaman untuk bertahan dari zat pencemar udara adalah melalui pergerakan membuka dan menutup stomata dan proses detoksifikasi13. Toleransi lumut terhadap polusi udara tergantung tingkat rasio logam yangdiambil. Terdapat tanda perbedaan tingkat toleransi Bryophytas untuk individu logam dan kombinasi kation, untuk berbagai spesies.
BRYOPHYTA SEBAGAI BIOINDIKATOR
Bryophyta dapat diandalkan sebagai bioindikator polusi14. Kemampuan bryophyta untuk mempertahankan elemen yang berpotensi beracun telah menyebabkan penggunaannya untuk memonitoring polusi udara15. Selain itu, distribusi
spesies bryophyta, ukuran pertumbuhan dan konsentrasi kontaminan dalam spesies tersebut dapat diandalkan sebagai Indikator pencemaran16. Istilah bioindikator sendiri digunakan untuk merujuk pada suatu organisme atau bagian dari itu yang menggambarkan terjadinya polutan berdasarkan gejala tertentu, reaksi, perubahan morfologis atau konsentrasi. Bioindikator umumnya mengacu pada semua organisme yang menyediakan informasi tentang lingkungan atau kualitas perubahan lingkungan5
Ada dua metode alternatif penggunaan bryophyte sebagai bioindikator: pertama, perubahan fisiologi yaitu perubahan pada konten klorofil; fotosintesis di berbagai kualitas udara (fast
response), kedua, perubahan komunitas: perubahan
dalam komposisi spesies pada berbagai tingkat polusi (slow response). Kriteria pemilihan spesies lumut yang digunakan sebagai indikator meliputi ketersediaan spesies, batas toleransi lumut terhadap paparan polutan udara, karakter bioakumulasi, dan kemudahan dalam sampling 17.
Bryophyta memiliki banyak sifat yang membuatnya cocok untuk memantau polutan udara18. Bryophyta dapat tahan terhadap banyak zat yang sangat beracun dibanding spesies tanaman lain dan mampu bertahan hidup dalam lingkungan yang beragam dan sangat ekstrim18. Bryophyta juga telah terbukti mampu bertahan pada suhu ekstrim yaitu 110oC6,19,20. Selain itu, bryophyta memiliki luas permukaan yang besar, tingkat pertumbuhan yang lambat dan kebiasaan tumbuh dalam koloni. Daun bryophyte juga dapat menunjukkan perubahan morfologis minimal selama hidupnya, kemudahan sampling, kemampuan untuk bertahan hidup di lingkungan yang sangat tercemar dan kemungkinan untuk menentukan konsentrasi di segmen pertumbuhan tahunan5,7, 19, 20,21.
Tidak hanya karena fitur lingkungannya, pemanfaatan bryophyte sebagai bioindikator juga memiliki keuntungan ekonomi. Indikator biologis inidapatditerapkan sebagai indikator termurah dan paling sederhana untuk memonitoring konsentrasilogamberat di atmosfer. Selainitu, teknik analisis lumut dianggaplebih mudah dan lebih murah daripada analisis pengendapan konvensional22.
KESIMPULAN
Bryophyta dapat berpotensi sebagai Indikator polusi udara karena dapat menunjukkan sensitivitas yang spesifik terhadap polutan melebihi tanaman tingkat tinggi. Tidak hanya karena fitur lingkungannya, bryophyte juga memiliki keuntungan ekonomi. Bioindikatoriniditerapkan sebagai indikator termurah dan paling sederhana untuk memonitoring konsentrasilogamberat di atmosfer.
REFERENSI
Karliansyah, Nastiti Soertiningsih Wijarso .1997. Kerusakan
Prosiding Seminar Nasional Biologi-IPA 2013 – ISSN:978-979-028-573-6
(Studi Kasus Tanaman Peneduh Jalan Angsana dan Mahoni dengan Pencemar Udara NO dan SO). <URL:
http://eprints.lib.ui.ac.id/id/eprint/10609>. Diaksespada 2 Januari 2012
[2] Kovacs, M. 1992a. Trees as biological indicators. In:
Biological indicators in environmental protection. Kovacs, M. (ed). New York: Ellis Horwood.
[3] Govindapyari, H., Leleeka, M., Nivedita, M., Uniyal, P. L. 2010. Bryophytes: Indicators and Monitoring Agents of Pollution. NeBIO 1(1): 35-41
[4] Gradstein, S. R., N. M. Nadkarni, T. Krömer, I. Holz, &N. Nöske. 2003. A protocol for rapid and representative sampling of vascular and non-vascular epiphyte diversity of tropical rain forests. Selbyana 24: 105-111.
[5] Poikolainen, J. 2004. Mosses, epiphytic lichens and tree
bark as biomonitors for air pollutants - specifically for heavy metals in Regional surveys. Oulu: Oulun Yliopisto.
64 p.
[6] Fernandez, C. C., Shevock, R., Glazer, N. A. Thompson, J. N. 2006. Cryptic species within the cosmopolitan desiccation-tolerant moss Grimmia laevigata. PNAS 103: 637 - 642.
[7] Wang, Q., Wu, N., Luo, P., Yi, Sh., Bao, W., Shi, F. 2008. Growth rate of mosses and their environmental determinants in subalpine coniferous forests and clear-cuts at the eastern edge of the Qinghai-Tibetan Plateau, China. Front. For. China 3 (2): 171–176.
[8] Cui, X., Gu, S., Wu, J., Tang, Y. 2009. Photosynthetic response to dynamic changes of light and air humidity in two moss species from the Tibetan Plateau. Ecol Res. 24: 645–653.
[9] Pohan,Nurhasmawaty. 2002. Pencemaran Udara dan Hujan Asam. Sumatera: USU digital library.
[10] Malholtra,S.S., & Khan, A.A. 1984. Biochemichal and
Physiological impact of major pollutants.
[11] Treshow, et al. 1989. Plant Stress from Air Pollution. John Willey & Sons,Ltd. Chichester, New York
[12] Wijaya, Andika. 2010. Penggunaan Tumbuhan sebagai
Bioindikator dalam Pemantauan Pencemaran Udara.
Surabaya: Institut Teknologi Surabaya
[13] Widagdo, Setyo. 2005. Tanaman Elemen Lanskap
Sebagai Biofilter Untuk Mereduksi Polusi Timbal (Pb) di Udara. Sekolah Pasca Sarjana/S3 IPB Bogor.
[14] LeBlanc, F. and Rao, D. N. 1975. Effects of air pollution
on Lichens and Bryophytes. Pp. 237272. In Responses of Plants to Air pollution (eds J.B. Mudd and T.T.
Kozlowski). New York: Academic Press.
[15] Ruhling, A. and Tyler, G. 1970. Sorption and retention of
heavy metals in the woodland moss Hylocomium splendens (Hedw.) Br.et Sch. Oikos 21: 9297.
[16] Kumar, Santosh., Singh, Anjana., Koul, Monika., Uniyal, Prem Lal. 2010. Study on the Metal Absorption by two Mosses in Delhi Region (India). Journal of American
Science 6(3): 176-181
[17] Wolterbeek, HT, Bode, P. And Verburg, TG. 1996. Assessing the quality of biomonitoring via signal to noise ratio analysis. Science of the Total Environment 180(2): 107-11
[18] Blagnytė, Rūta., Paliulis, Dainius. 2010. Research into Heavy Metals Pollution of Atmosphere Applying Moss as Bioindicator: a Literature Review. Environmental
Research, Engineering and Management 4(54): 26-33
[19] Cenci, R.M., Sena, F., Bergonzoni, M., Simonazzi, N., Meglioli, E., Canovi, L., Locoro, G., Trincherini, P. 2003. Use of mosses and soils for the monitoring of trace elements in three landfills, used as urban waste disposal sites. [Sardinia Proceedings 2003]: From the Ninth International Waste Management and Landfill Symposium, occured on 6-10 October, Italy.
[20] Dragovič, S., Mihailovič, N. 2009. Analysis of mosses and topsoils for detecting sources of heavy metal pollution: multivariate and enrichment factor analysis.
Environmental Monitoring and Assessment 157:383–390
[21] Čeburnis, D., Šakalys, J., Armolaitis, K., Valiulis, D., Kvietkus, K. 2002. In stack emissions of heavy metals estimated by moss biomonitoring method and snowpack analysis. Atmospheric Environment 36: 1465 – 1474. [22] Harmens, Harry; Norris, David A.; Koerber, Georgia R.;
Buse, Alan; Steinnes, Eiliv; Rühling, Ake. (a) 2008.
Temporal trends (1990 - 2000) in the concentration of cadmium, lead and mercury in mosses across Europe. Authors manuscript. Available at URL:
Prosiding Seminar Nasional Biologi-IPA 2013 – ISSN:978-979-028-573-6