Beberapa ahli menyebutkan bahwa faktor-faktor yang dapat memicu ledakan populasi fitoplankton adalah karena adanya pengkayaan unsur-unsur hara (eutrofikasi), berkurangnya pemangsaan oleh herbivore, adanya upwelling yang mengangkat massa air kaya akan unsur-unsur hara, adanya hujan lebat, masuknya air tawar ke perairan laut dalam jumlah besar, kondisi cuaca yang hangat, PAR (photosynthetically active radiation) yang tinggi, ketersediaan logam-logam esensial, serta terdapatnya kista dan akinet pada sedimen (Paerl 1988; Cembella et al. 1988 dalam Wiadnyana 1996; Umani et al. 2004).
a. Faktor Eksternal Hidrooseanografi
Hidrooseanografi termasuk di dalamnya sifat fisik perairan merupakan faktor yang secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi perkembangan fitoplankton. Oleh karena itu, variabilitas fitoplankton sangat tinggi pada lingkungan yang memiliki dinamika fisik yang komplek, sebagai contoh perairan pantai. Perairan pantai dicirikan dengan perairan yang dangkal, terjadi pengkayaan nutrien, adanya pengaruh arus pasang surut, dan penerima beban sungai (May et al. 2003).
Pasang surut merupakan salah satu sifat perairan yang dominan berpengaruh pada komunitas pantai (Parsons et al. 1984). Kelimpahan plankton dan nekton menjadi berfluktuasi karena adanya pengaruh pasang surut. Bersama dengan angin dan gelombang, pengaruh pasang surut menciptakan turbulen perairan dekat permukaan yang dapat mengangkat nutrien dari lapisan dalam ke lapisan permukaan.
Air laut umumnya bergerak dalam aliran turbulen dan jarang sekali dalam aliran laminar/bersifat teratur (Thorpe 2007). Turbulensi di dekat permukaan laut biasanya digerakkan oleh angin dan berfungsi untuk mentransmisikan bahang ke dalam dan ke luar laut. Turbulensi di dekat dasar laut mempengaruhi deposisi, transfer momentum, resuspensi partikel organik dan inorganik, serta pergerakan sedimen. Pada dasar laut yang dangkal, turbulen ini mencegah hilangnya nutrien ke lapisan perairan yang lebih dalam. Menurut Mackas et al. (1985 dalam
Kaswadji 1999), angin dapat menyebabkan pergerakan secara vertikal massa air (turbulen) di samping dapat mendorong pengangkutan massa air secara horizontal. Pergerakan fluida secara vertikal, mengakibatkan fluks nutrien dari lapisan bawah ke lapisan yang lebih atas. Hal ini menyebabkan proses percampuran memiliki peranan yang sangat penting bagi kehidupan fitoplankton untuk menopang pasokan nutrien yang sangat dibutuhkan untuk malakukan proses fotosintesis (Thorpe 2007).
Arus merupakan gerakan horizontal dan vertikal suatu massa air laut secara terus menerus hingga menuju kestabilan. Gerakan tersebut merupakan resultan dari beberapa gaya yang bekerja. Faktor utama yang menyebabkan terjadinya
arus adalah angin. Selain itu, arus merupakan faktor fisik yang mempengaruhi keberadaan dan distribusi kista serta memberi konstribusi terhadap laju pengendapan sedimen. Arus yang besar akan menyebabkan sedimen dan kista akan sulit untuk mengendap serta kista yang ada dapat tersebar dengan jarak yang jauh (Gross 1990).
Arus adalah salah satu faktor yang dapat memicu terjadinya blooming. Pada kondisi arus yang lemah (perairan tenang) peluang terjadinya blooming lebih besar dibandingkan dengan kecepatan arus yang kuat. Hal ini disebabkan oleh arus yang terlalu tinggi dapat menyebabkan sel-sel pecah sehingga akan menghambat proses pertumbuhan dan perkembangan fitoplankton.
Beban Masukan Nutrien
Jenis dan Beban Masukan Bahan Organik
Meningkatnya kandungan bahan organik di perairan sering diikuti dengan meningkatnya kandungan nitrogen dan fosfat serta nutrien lainnya dalam bentuk anorganik yang dipergunakan kembali untuk menunjang fitoplankton. Bahan masukan organik merupakan faktor yang secara signifikan berpotensi mempengaruhi dinamika fitoplankton melalui peningkatan dan/atau menciptakan variabilitas kekeruhan (May et al. 2003). Secara klasik jenis-jenis dan beban masukan bahan organik ke dalam perairan laut terdiri atas karbohidrat, lipida, asam-asam nukleat, asam-asam amino, substansi humik, hasil ekskresi nitrogeneus, asam-asam karbosilik, serta senyawa yang mengandung fosfor dan sulfur (Libes 1992). Lebih lanjut dijelaskan oleh Tebbut (1992 dalam Effendi 2003) bahwa bahan-bahan organik yang perlu diperhatikan dalam pengelolaan kualitas air adalah karbohidrat (CHO), senyawa nitrogen (CHONS), dan lemak. Selain itu, limbah organik juga merupakan jenis bahan organik yang mengandung bahan-bahan organik sintesis yang toksik, seperti minyak, fenol, pestisida, surfaktan, polychlorinated biphenyl (PCBs), dan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Setiap bahan organik tersebut mempunyai sifat fisik, kimia, dan toksisitas yang berbeda.
Secara umum sumber nutrien yang masuk dan ada dalam laut berasal dari masukan bahan organik. Melalui aktivitas bakteri dan organisme pengurai
lainnya, bahan ini mengalami dekomposisi menjadi bahan-bahan inorganik yang dapat dimanfaatkan oleh organisme autotrof (Chester 1990), seperti nitrat dan fosfat. Hal ini sejalan dengan yang dikemukakan oleh Savenkoff et al. (1996) dan Cebrian (2002) bahwa unsur hara didapatkan dari proses degradasi bahan organik yang berlangsung dalam kolom air atau sedimen yang berasal dari berbagai sumber.
Dampak Masukan Nutrien terhadap Blooming Fitoplankton
Pengaruh daratan terhadap Teluk Jakarta sangat besar. Pengaruh ini makin besar pada saat musim barat, karena volume air sungai, dengan segala macam cemaran yang terkandung di dalamnya, bertambah banyak oleh curah hujan yang tinggi. Pada musim tersebut masukan nitrogen dan fosfat dari daratan lebih tinggi. Akibat dari pengaruh daratan ini bisa positif, yaitu mengakibatkan terjadinya pengayaan zat hara di lingkungan laut. Pengayaan ini memberikan kesempatan kepada fitoplankton untuk tumbuh lebat, sehingga perairan tersebut menjadi sangat subur.
Di Teluk Jakarta konsentrasi nutrien (fosfat dan nitrat) meningkat selama 20 tahun terakhir. Fosfat (ortofosfat) meningkat 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan dua dekade sebelumnya. Konsentrasi nutrien secara umum lebih tinggi di lokasi yang kurang dari 5 km dari pantai dibandingkan dengan yang 10 km dari pantai (Arifin 2004). Peningkatan fosfat sekitar 0,10 µm di atas konsentrasi normal (optimal) dapat menyebabkan blooming populasi mikroalga (Lapinte et al. 1993 dalam Suharsono 2004).
Walaupun hujan lebat yang turun di Kota Jakarta menyebabkan naiknya kadar zat hara di perairan ini, tetapi kenaikan zat hara ini tidak langsung dimanfaatkan oleh fitoplankton. Turunnya salinitas air laut menjadi faktor penghambat. Menurut Arifin (2004), pada musim hujan hanya dua marga yang dapat tumbuh dengan lebat (blooming) yaitu marga Skeletonema dan Chaetoceros, tetapi pada musim kemarau lebih banyak marga yang dapat tumbuh dengan lebat, yaitu selain kedua marga tadi juga marga-marga Bacteriastrum, Thalassiothrix/Thalassionema, Dinophysis, dan Noctiluca
b. Faktor Internal Intensitas Cahaya
Cahaya matahari merupakan sumber energi pada proses fotosintesis. Cahaya merupakan salah satu faktor fisika utama yang mengontrol produksi dan pertumbuhan fitoplankton dalam perairan (Lalli & Parsons 1995; Ornolfsdottir et al. 2004). Makin dalam penetrasi cahaya pada kolom perairan maka lapisan dimana proses fotosintesis dapat berlangsung akan semakin besar, sehingga konsentrasi oksigen terlarut masih memiliki nilai yang tinggi pada kolom air yang lebih dalam (Ruttner 1973).
Proses fotosintesis fitoplankton hanya dapat berlangsung bila ada cahaya pada kolom perairan (Nybakken 1992; Huisman 1999). Hasil fotosintesis yang cukup besar dapat diperoleh pada lapisan permukaan (zona eufotik), seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2. Zona di bawah dari zona tersebut adalah kedalaman kompensasi (titik kompensasi) dengan intensitas cahaya tinggal 1% dari intensitas cahaya permukaan. Pada lapisan ini, laju fotosintesis sama dengan laju respirasi. Zona di bawah titik kompensasi disebut zona disfotik yang mempunyai laju fotosintesis lebih kecil dari laju respirasi. Perubahan laju fotosintesis merupakan hasil dari respon fitoplankton terhadap variabilitas cahaya.
Gambar 2. Hubungan antara intensitas cahaya dan fotosintesis pada berbagai kedalaman (Fogg 1975).
Respon fitoplankton terhadap intensitas cahaya juga sangat dipengaruhi oleh pigmen yang dikandungnya. Perbedaan pigmen yang dikandung antara setiap jenis fitoplankton menyebabkan perbedaan intensitas cahaya yang diabsorbsi. Hal ini berpengaruh terhadap tingkat efisiensi fotosintesis. Spektrum cahaya yang
Intensitas Cahaya (%) Fotosintesis (gC/m2/hari) Ked alam an (m)
terpenting dalam mengontrol fotosintesis fitoplankton adalah yang mempunyai panjang gelombang 400-700 nm atau yang dikenal dengan photosynthetically active radiation (Lalli & Parsons 1995).
Suhu
Suhu berpengaruh langsung terhadap tumbuhan dan hewan, yakni pada laju fotosintesis tumbuh-tumbuhan dan proses fisiologi hewan, khususnya derajat metabolisme dan siklus reproduksinya (Sverdrup et al. 1961). Di samping itu, suhu dapat berperan (meskipun mungkin bukan satu-satunya faktor) dalam menentukan suksesi jenis di suatu perairan. Lebih lanjut dijelaskan oleh Dawson (1966) bahwa suhu juga menentukan ada tidaknya spesies, mengatur aktivitas, serta menstimulir pertumbuhan (perkembangan) organisme. Selain itu, suhu adalah salah satu faktor penentu blooming, terutama blooming musiman dan germinasi kista (Hallegraeff 1998). Suhu yang sesuai akan memicu pertumbuhan dan perkembangan fitoplankton menjadi lebih pesat.
Suhu tidak menjadi faktor pembatas pada algae alami selama banyak spesies mampu tumbuh dalam kondisi lingkungan lain yang sesuai, namun demikian suhu sangat berpengaruh terhadap cepat dan lambatnya pertumbuhan dan reproduksi (Smith 1987). Lebih lanjut dijelaskan oleh Andersen (1996) bahwa suhu merupakan faktor yang paling berperanan dalam penetasan kista Dinoflagellata.
Setiap jenis mikroalgae membutuhkan suhu tertentu untuk pertumbuhannya. Suhu optimum untuk kehidupan fitoplankton adalah 25-30oC. Skeletonema costatum mampu tumbuh pada kisaran suhu 3-30oC. Suhu perairan pada saat terjadi blooming di beberapa perairan yaitu di perairan Indonesia (Teluk Kao dan Teluk Ambon) berada pada kisaran 24,8-31,5oC (Wiadnyana et al. 1996), di Teluk Kuwait kisaran suhu pada saat blooming Gymnodinium spp. adalah 26,9-28,6oC (Heil et al. 2001), serta di Teluk Furue Nagasaki kisaran suhu pada saat terjadi
bloomingCochlodinium polykrikoides adalah 21-26oC (Kim et al. 2004).
Nutrien
Salah satu pemicu blooming adalah peningkatan kadar nutrien yang mengakibatkan terjadinya eutrofikasi (penyuburan) di perairan. Limpahan air sungai dari daratan yang mengangkut zat hara dan buangan limbah organik akibat
aktivitas rumah tangga, pertanian, dan industri merupakan kandidat utama pemicu terjadinya blooming. Blooming yang terjadi di Teluk Jakarta disebabkan oleh pengkayaan zat hara di perairan ini, sebagai akibat suplai limpahan air sungai yang terus menerus karena tingginya curah hujan di sekitar wilayah Jakarta, Bogor, Tangerang, dan Bekasi.
Selain itu, pengkayaan nutrien di perairan disebabkan oleh upwelling. Upwelling merupakan penaikan air dari lapisan dalam ke permukaan yang membuat air permukaan subur. Penaikan massa air dari dasar perairan yang banyak mengandung bahan-bahan organik yang telah terdekomposisi mengakibatkan bagian permukaan kaya akan nutrien.
Kandungan nutrien yang tinggi dan dipicu oleh faktor fisik perairan dapat mengakibatkan terjadinya blooming. Hal tersebut dapat dilihat pada beberapa lokasi yang pernah terjadi blooming. Di perairan Indonesia (Teluk Kao dan Teluk Ambon) konsentrasi nitrat yang ditemukan pada saat blooming Pyrodinium adalah 0,91-1,30 mg-at-N.L-1, dan fosfat adalah 0,32-0,64 mg-at-P.L-1 (Wiadnyana et al. 1996). Sementara itu, Iriarte et al. (2005) menemukan bahwa pada saat blooming
G. cf. chlorophorum di bagian selatan Chile kandungan nitrat, amonia, dan fosfat berturut-turut adalah < 1 μm, < 0,5 μm, dan <0,5 μm. Demikian pula, di perairan timur Laut Hitam Turkey Feyzioglu & Ogut (2006) menemukan bahwa pada saat
blooming Gymnodinium sanguineum konsentrasi masing-masing nutrien adalah nitrat : 0,12 mg.L-1, fosfat : 0,083 mg.L-1, dan Fe : 0,033 mg.L-1.
Selain nitrat dan fosfat, mikronutrien dari daratan seperti Fe, Mn, Cu, dan vitamin B12 yang berlebihan juga akan memicu terjadinya ledakan populasi fitoplankton jenis tertentu. Fe merupakan faktor pembatas pada blooming (Sunda
et al. 1991 dalam Feyzioglu & Ogut 2006).
Salinitas
Salinitas merupakan salah satu parameter perairan yang berpengaruh terhadap fitoplankton di laut. Salinitas yang berbeda berpengaruh terhadap komposisi jenis fitoplankton yang ada di perairan. Selain itu, variasi salinitas mempengaruhi laju fotosintesis, terutama di daerah estuari khususnya pada fitoplankton yang hanya bisa bertahan pada batas-batas salinitas yang
kecil/stenohaline (Kaswadji et al. 1993). Salinitas yang sesuai bagi fitoplankton laut adalah di atas 20 (Sachlan 1982). Salinitas seperti itu memungkinkan fitoplankton dapat bertahan hidup dan memperbanyak diri di samping aktif melakukan proses fotosintesis.
Di perairan pantai peranan salinitas lebih menentukan terjadinya suksesi jenis dari pada produktivitas secara keseluruhan, karena salinitas bersama-sama dengan suhu menentukan densitas air, sehingga salinitas ikut pula mempengaruhi pengambangan atau penenggelaman fitoplankton (Chua 1970 dalam Nontji 1984).
Ada beberapa jenis fitoplankton yang tahan terhadap perubahan salinitas yang besar dan ada pula yang hanya menghendaki perubahan salinitas yang kecil (Nybakken 1992). Kelimpahan Diatom cenderung meningkat seiring dengan peningkatan salinitas dan berlaku sebaliknya untuk algae hijau, Bacillariophyceae merupakan kelompok yang dominan dan selalu ada pada kisaran salinitas antara 5-30. Lebih lanjut dijelaskan oleh Kennish (1990) bahwa salinitas yang optimum untuk pertumbuhan Skeletonema costatum berada pada kisaran antara 10-40 dan
Skeletonema subsalsum berkisar antara 2-20.
Salinitas pada saat blooming fitoplankton di Teluk Kao dan Ambon berkisar antara 29,2-32,0 (Wiadnyana et al. 1996), sedangkan salinitas di Teluk Kuwait pada saat blooming Gymnodinium spp adalah 41,32-42,59 (Heil et al. 2001).