RIWAYAT HIDUP
HASIL DAN PEMBAHASAN 20 Parameter Kualitas Air Waduk PLTA Koto Panjang
Suhu ... 20 Kekeruhan ... 21
TSS (Total Suspended Solid) ... 22 pH ... 23
Nitrogen Inorganik Terlarut (DIN) ... 23 Nitrat-Nitrogen (NO3-N) ... 25 Nitrit-Nitrogen (NO2-N) ... 27 Ammonia-Nitrogen (NH3-N) ... 28 Fosfor Inorganik Terlarut (DIP) ... 30 Ortofosfat (PO4-P) ... 30
Struktur Komunitas Fitoplankton 32
Komposisi Dan Kelimpahan Fitoplankton ... 32 Indeks Biologi Fitoplankton ... 38
Klorofil-a ... 40 Produktivitas Primer Fitoplankton ... 42 Hubungan Produktivitas Primer Bersih dengan Unsur Hara ... 47 Hubungan Produktivitas Primer Bersih dengan Klorofil-a 52 Hubungan Antara Produktivitas Primer Bersih dengan Unsur
Hara dan Klorofil-a ... 53
SIMPULAN 55
Simpulan ... 55 Saran ... 55
DAFTAR PUSTAKA ... 56
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Parameter kualitas air yang diukur selama penelitian ... 17 2. Nilai rata-rata perperiode parameter kualitas air Waduk PLTA Koto
Panjang ... 20 3. Nilai rata-rata perkedalaman inkubasi kualitas air Waduk PLTA Koto
Panjang ... 20 4. Nilai rata-rata unsur hara perperiode dengan kedalaman inkubasi di
perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 25 5. Nilai rata-rata unsur hara untuk setiap kedalaman inkubasi diperairan
PLTA Koto Panjang ... 25 6. Jumlah genera fitoplankton perperiode di perairan Waduk PLTA
Koto Panjang ... 32 7. Nilai rata-rata kelimpahan (sel/l) perperiode kelas fitoplankton di
perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 34 8. Indeks biologi fitoplankton di perairan Waduk PLTA Koto Panjang 38 9. Indeks biologi fitoplankton perkedalaman inkubasi di perairan Waduk
PLTA Koto Panjang ... 38 10. Nilai rata-rata konsentrasi klorofil-a fitoplankton perperiode dengan
kedalaman inkubasi di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 40 11. Nilai rata-rata produktivitas primer fitoplankton perperiode di
perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 42 12. Nilai rata-rata produktivitas primer fitoplankton perkedalaman
inkubasi di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 44 13. Nilai rata-rata produktivitas primer bersih dengan kedalaman
Inkubasi stasiun I... 46 14. Nilai regresi produktivitas primer bersih dengan unsur hara di
perairan Waduk PLTA Koto Panjang (n =16) ... 48 15. Nilai regresi produktivitas primer bersih dengan klorofil-a di
perairan Waduk PLTA Koto Panjang (n = 16) ... 52 16. Nilai regresi produktivitas primer bersih dengan DIN, DIP, dan
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar alir perumusan masalah ... 4 2. Hubungan intensitas cahaya dengan kedalaman dan fotosintesis,
respirasi (Fogg 1980) ... 7 3. Peta lokasi penelitian (Nur 2005) ... 13 4. Letak stasiun penelitian (Nur 2005) ... 14 5. Pola distribusi vertikal konsentrasi nitrat di perairan Waduk PLTA
Koto Panjang ... 27 6. Pola distribusi vertikal konsentrasi nitrit di perairan Waduk PLTA
Koto Panjang ... 28 7. Pola distribusi vertikal konsentrasi ammonia di perairan Waduk
PLTA Koto Panjang ... 30 8. Pola distribusi vertikal konsentrasi ortofosfat di perairan WAduk
PLTA Koto Panjang ... 31 9. Kelimpahan rata-rata fitoplankton berdasarkan kedalaman inkubasi
di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 37 10. Konsentrasi klorofil-a perkedalaman inkubasi di perairan Waduk
PLTA Koto Panjang ... 41 11. Pola distribusi vertikal rata-rata produktivitas primer bersih dan kotor
stasiun I dan II di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 46 12. Pola regresi unsur hara dengan produktivitas primer bersih di
stasiun I (n = 16)... 50 13. Pola regresi unsur hara dengan produktivitas primer bersih di
stasiun II (n = 16)... 51 14. Pola regresi klorofil-a dengan produktivitas primer bersih di
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Persen cahaya yang masuk selama 12 jam ... 60 2. Prosedur pengisian air ke dalam botol BOD ... 61 3. Prosedur pengukuran oksigen terlarut dengan menggunakan metode
Winkler ... 61 4. Prosedur pengukuran produktivitas primer fitoplankton ... 62 5. Kelimpahan fitoplankton yang ditemukan untuk periode 1 ... 63 6. Kelimpahan fitoplankton yang ditemukan untuk periode 2 ... 64 7. Kelimpahan fitoplankton yang ditemukan untuk periode 3 ... 65 8. Kelimpahan fitoplankton yang ditemukan untuk periode 4 ... 66 9. Konsentrasi parameter-parameter uji yang diukur ... 67 10. Kelimpahan rata-rata fitoplankton berdasarkan kedalaman inkubasi
di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 69 11. Rata-rata konsentrasi klorofil-a perkedalaman inkubasi di perairan
Waduk PLTA Koto Panjang ... 69 12. Hasil uji sidik ragam (anova) produktivitas primer bersih terhadap
stasiun I dan kedalaman di perairan Waduk PLTA Koto Panjang ... 70 13. Hasil regresi berganda antara produktivitas primer bersih dengan
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan sumber daya perairan merupakan suatu upaya pengelolaan sumber daya alam seoptimal mungkin untuk kesejahteraan manusia, tanpa mengganggu keseimbangan alam itu sendiri sehingga pemanfaatannya dapat dilakukan secara berkesinambungan. Hadiwigeno (1990) menyatakan pengelolaan waduk adalah pemanfaatan suatu sumber daya yang memberikan daya guna dan hasil guna yang dikehendaki dalam batas-batas yang optimal dengan tetap memelihara kelestarian waduk dan sumber daya alam yang berkaitan dengan ekosistem waduk agar pemanfaatannya berlangsung secara berkelanjutan.
Sebagai suatu perairan semi tertutup, waduk merupakan bentuk perairan yang dibuat oleh manusia yang ingin memanfaatkan sumberdaya airnya untuk suatu keperluan tertentu. Waduk Pembangkit Listrik Tenaga Air Koto Panjang (PLTA Koto Panjang) dibangun pada tahun 1992 sampai tahun 1997. Waduk PLTA Koto Panjang merupakan hasil pembendungan dari beberapa buah sungai, yaitu Sungai Kampar Kanan dan Kampar Kiri, Sungai Batang Mahan, Sungai Gulamoh, dan Sungai Tapung Air Tiris, dengan luas genangan sekitar 12.400 Ha yang meliputi wilayah provinsi Riau dan Sumatera Barat (PLN, 2000).
Waduk PLTA Koto Panjang mempunyai fungsi utama sebagai pembangkit listrik dan pengendali banjir. Namun, pada perkembangan berikutnya terjadi peningkatan aktifitas manusia yang memanfaatkan perairan waduk dan sekitarnya seperti penebangan hutan, pembukaan lahan pertanian dan perkebunan, transportasi air, perikanan budidaya dan tangkap, industri kecil, dan pariwisata.
Peningkatan pemanfaatan lahan di kawasan ini tidak hanya menimbulkan dampak negatif terhadap waduk seperti terjadinya erosi, sedimentasi, dan eutrofikasi, tetapi juga mendatangkan dampak negatif terhadap habitat berbagai jenis plankton, ikan, dan hewan yang mendiami kawasan tersebut, nilai estitika dan fungsi utama dari tujuan pembuatan waduk itu sendiri. Berdasarkan pemantauan yang dilakukan oleh PPLH-UNRI (2003) melaporkan bahwa pembukaan lahan terus terjadi, seiring peningkatan pemanfaatan lahan kualitas air terus mengalami penurunan dengan meningkatnya kesuburan perairan yang ditandai dengan kandungan klorofil-a yang terus meningkat di perairan waduk PLTA Koto Panjang.
Peningkatan kesuburan ini diakibatkan banyaknya unsur hara yang meliputi fosfat dan nitrat yang berasal dari pupuk yang digunakan di daerah pertanian dan perkebunan yang terbawa aliran permukaan ke dalam badan air. Selain masalah pembukaan lahan, muncul pula kegiatan perikanan di berbagai bagian waduk, diantaranya di daerah sekitar dam site yang mewakili bagian hilir, di Batu Bersurat, dan jembatan Gulamoh mewakili bagian tengah dan daerah in let Sungai Kampar Kanan yang mewakili bagian hulu. Kegiatan perikanan yang tidak terkoordinasi dengan baik, dikhawatirkan menjadi ancaman tersendiri terhadap kegiatan PLTA terutama di daerah dam site.
Pemukiman penduduk di sekitar waduk juga akan menyebabkan tekanan- tekanan tersendiri terhadap waduk seperti degradasi kualitas air waduk yang diakibatkan oleh buangan rumah tangga dan terbawa aliran permukaan kedalam waduk. Suwignyo (1981) menyatakan bahwa waduk bukan saja tempat untuk penampungan air tetapi juga merupakan suatu ekosistem perairan tawar produktif, yang produktivitasnya didominasi oleh plankton.
Fitoplankton sebagai salah satu organisme air yang berfungsi sebagai penghasil oksigen melalui proses fotosintesis, keberadaannya sangat rentan terhadap perubahan kualitas air tempat ia berada. Kondisi ini membuat fitoplankton merupakan organisme yang pertama kali akan terkena dan merespon perubahan lingkungan. Kualitas air yang baik seperti, cukup tersedianya unsur hara, intensitas cahaya, suhu dan pH yang baik dapat meningkatkan laju fotosintesis fitoplankton yang nantinya akan berimbas pada peningkatan produktivitas dan sebaliknya buruknya kondisi lingkungan akan menyebabkan menurunnya produktivitas perairan.
Perumusan Masalah
Tingkat produktivitas primer fitoplankton di Waduk PLTA Koto Panjang dipengaruhi oleh ketersediaan unsur hara yang keberadaannya sangat menentukan kelimpahan dan struktur komunitas fitoplankton. Meningkatnya aktifitas manusia seperti adanya keramba jaring apung (KJA) telah meningkatkan jumlah unsur hara yang masuk ke perairan. Banyak unsur hara yang masuk ke perairan, baik berupa bahan organik maupun bahan anorganik yang tersuspensi menyebabkan tingginya tingkat kekeruhan perairan.
Ketersediaan unsur hara pada suatu perairan bukan merupakan satu- satunya faktor yang dapat meningkatkan produksi fitoplankton. Tanpa keberadaan intensitas cahaya di dalam perairan maka tingginya kadar unsur hara tidak dapat meningkatkan produksi fitoplankton.
Sumber sebab tersebut adalah tingginya tingkat pemanfaatan perairan sehingga menyebabkan beban perairan semakin meningkat. Kondisi ini juga di perburuk dengan adanya pemukiman masyarakat di sekitar waduk yang akan menyebabkan menurunnya kualitas air perairan waduk. Hal ini menyebabkan terganggunya pertumbuhan fitoplankton di setiap kolom air. Inilah yang menyebabkan terjadinya perbedaan-perbedaan nilai produktivitas primer di setiap kolom air.
Untuk lebih memahami pendekatan masalah dapat dilihat melalui gambar hubungan antara faktor-faktor yang saling terkait seperti Gambar 1.
Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara produktivitas primer fitoplankton dan unsur hara di perairan waduk PLTA Koto Panjang.
Adapun manfaat dari hasil penelitian ini diharapkan bisa menjadi informasi dan bahan pertimbangan bagi pihak-pihak yang akan melakukan pemanfaatan di perairan waduk PLTA Koto Panjang.
Hipotesis
jika peningkatan keramba jaring apung menyebabkan unsur hara bertambah di perairan maka akan meningkatkan kelimpahan fitoplankton sehingga menyebabkan produktivitas primer fitoplankton juga meningkat.
- - + +
Gambar 1 Diagram alir perumusan masalah.
Autochthonous
dan
Allochthonous Distribusi spasial
- padatan - nutrien Hidrodinamika waduk Kualitas air Nutrien Intensitas cahaya Kekeruhan Fitoplankton Produktivitas Primer Fitoplankton Klorofil-a Unsur hara Struktur komunitas fitoplankton dan Biomassa fitoplankton
TINJAUAN PUSTAKA
Produktivitas Primer
Produktivitas primer merupakan laju pembentukan senyawa-senyawa organik yang kaya akan energi dan berasal dari senyawa anorganik. Pada umumnya produktivitas primer dianggap sebagai padanan fotosintesis, walaupun sejumlah kecil produktivitas dapat dihasilkan oleh bakteri kemosintetik (Nybakken 1988). Odum (1971) menambahkan produktivitas primer di suatu sistem ekologi sebagai laju penyimpanan energi radiasi melalui aktivitas fotosintesis dan kemosintesis dari produser atau organisme (terutama tumbuhan hijau) dalam bentuk bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan pakan.
Pembentukan senyawa organik dari senyawa anorganik pada umumnya hanya dapat dilakukan oleh organisme yang mempunyai klorofil lewat jalur fotosintesis. Wetzel (1983) menyatakan bahwa di dalam ekosistem akuatik sebahagian besar produktivitas primer dilakukan oleh fitoplankton, dimana fitoplankton dapat mengubah zat-zat anorganik menjadi bahan organik dengan bantuan cahaya matahari melalui proses fotosintesis yang hasilnya disebut dengan produksi primer. Levinton (1982) menambahkan bahwa produktivitas adalah jumlah yang dihasilkan oleh jaringan hidup dan secara umum dinyatakan sebagai gram karbon yang dihasilkan dalam satu meter kuadrat kolom air per hari (mg C/m3 per hari).
Produktivitas primer pada dasarnya tergantung pada aktivitas fotosintesis dari organisme autrotof yang mampu mentransformasi karbondioksida menjadi bahan organik dengan bantuan sinar matahari. Oleh karena itu pendugaan produktivitas primer alami didasarkan pada pengukuran aktivitas fotosintesis yang terutama dilakukan oleh alga.
Fotosintesis adalah proses fisiologis dasar yang penting bagi nutrisi tanaman termasuk fitoplankton. Reaksi fotosintesis secara sederhana dapat diringkas dalam persamaan umum sebagi berikut (Wetzel 1983):
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2
Dalam konsep produktivitas primer dikenal dengan istilah Produktivitas Primer Kotor atau Gross Primer Productivity (GPP) dan Produktivitas Primer Bersih
atau Net Primer Productivity (NPP). GPP adalah laju produktivitas primer zat organik dari jaringan tumbuhan termasuk yang digunakan untuk keperluan respirasi. NPP adalah laju produktivitas primer zat organik dikurangi dengan yang digunakan untuk respirasi.
Pada umumnya profil vertikal penyebaran produktivitas primer mempunyai kurva yang menunjukkan adanya suatu nilai maksimum pada kedalaman tertentu. Nilai maksimum yang terjadi pada lapisan yang lebih dalam bisa lebih baik daripada nilai maksimum yang terjadi pada lapisan permukaan, karena bisa jadi intensitas cahaya yang masuk ke lapisan dalam sesuai dengan kebutuhan fitoplankton untuk berfotosintesis (Khan 1980).
Profil penyebaran produktivitas primer secara vertikal tersebut sangat dipengaruhi oleh kelimpahan atau penyebaran fitoplankton secara vertikal. Pada umumnya apabila kelimpahan fitoplankton (sebagai organisme yang dapat berfotosintesis) besar, maka nilai produktivitas primer juga akan besar. Akan tetapi menurut Odum (1993) nilai produktivitas primer tersebut juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti intensitas cahaya matahari yang masuk ke dalam perairan, suhu dan ketersediaan unsur hara, serta gas-gas terlarut. Nilai produktivitas primer fitoplankton sangat bervariasi dari satu perairan ke perairan lainnya dan dari satu lokasi ke lokasi lainnya juga dari waktu ke waktu walaupun di dalam satu perairan.
Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya (penyinaran) adalah jumlah energi yang diterima oleh bumi pada waktu dan areal tertentu (Wetzel & Licken 1979). Jumlah energi yang diterima oleh bumi bergantung pada kualitas dan lama periode penyinaran yang merupakan faktor abiotik utama yang sangat menentukan laju produktivitas primer perairan. Intensitas cahaya matahari sering menjadi faktor pembatas yang sangat cepat memudar karena dipengaruhi oleh kedalaman dan kekeruhan (Porcella & Bishop 1975; Boyd 1982).
Umumnya fotosintesis bertambah sejalan dengan bertambahnya intensitas cahaya sampai pada suatu nilai optimum tertentu (cahaya saturasi). Dii atas nilai tersebut cahaya merupakan pembatas bagi fotosintesis (cahaya inhibisi). Semakin ke dalam perairan intensitas cahaya akan semakin berkurang dan merupakan
cahaya penghambat sampai pada suatu kedalaman dimana fotosintesis sama dengan respirasi (Cushing 1975; Mann 1982; Valiela 1984; Parsons et al. 1984; Neale 1987). Pola ini dapat digambarkan dalam grafik hubungan antara intensitas cahaya dengan laju fotosintesis dan kedalaman (Gambar 2).
Penetrasi cahaya ( % ) Fotosintesis (g C/ m3 per hari)
Cahaya Pembatas Cahaya Optimal Cahaya penghambat
100 Fmax
Fotosintesis (g C/ m3 per hari)
Ik
0 Titik
Kompensasi
Intensitas Cahaya (%)
Gambar 2 Hubungan intensitas cahaya dengan kedalaman dan fotosintesis, respirasi (Fogg 1980).
Cahaya matahari yang memasuki suatu medium optik seperti air maka intensitas cahaya tersebut akan berkurang atau mengalami peredupan (extinction
attenuation) seiring dengan bertambahnya kedalaman perairan. Besarnya tingkat
peredupan (absorbsi) bergantung pada materi pengabsobsi yang ada di dalam kolom air itu sendiri. Pada kolom air yang memiliki tingkat kekeruhan yang tinggi,
Kedalaman (m)
Cahaya pembatas
Fotosintesis Cahaya optimal
Cahaya Penghambat Respirasi
Kedalaman Kompensasi
Kedalaman (m)
tingkat absorbsi juga tinggi. Materi-materi yang biasanya menjadi pengabsorbsi adalah Suspended solid, Dissolved Organic Matter (DOM), dan Particulate Organic
Matter (POM) termasuk plankton.
Besarnya tingkat absorbsi ditunjukkan oleh besarnya koefisien pengabsorbsian yang mengikuti hukum Beer-Lambert, yang dapat dirumuskan sebagai berikut (Parsons et al. 1984; Valiela 1984), yaitu:
Iz = Ioe-kz dengan: k = Koefisien absorbsi
I0 = Intensitas cahaya dipermukaan Iz = Intensitas pada kedalaman z z = Kedalaman
e = bilangan dasar logaritma (2.7)
Aksi pada proses fotosintesis adalah mengabsorbsi cahaya karena tidak semua radiasi elektromagnetik yang jatuh pada tanaman yang berfotosintesis dapat diserap, hanya cahaya tampak (visible light) yang memiliki panjang gelombang berkisar antara 400 sampai 720 nm yang diabsorbsi dan digunakan untuk fotosintesis (Govindjee & Braun 1974; Nybakken 1988). Menurut Parsons et al. (1984) energi cahaya yang dibutuhkan untuk proses fotosintesis fitoplankton terbatas pada panjang gelombang 300 sampai 720 nm. Radiasi total pada panjang gelombang ini disebut Photoszynthetically Available Radiation (PAR). Definisi ini tidak memperhitungkan seberapa besar energi cahaya yang benar-benar digunakan pada proses fotosintesis. Mempertimbangkan hal tersebut maka (Marel 1979, diacu dalam Parsons et al. 1984) menggunakan dua definisi tambahan tentang radiasi yaitu, Photosynthetically Usable Radiation (PUR) dan Photosyntetic Stored
Radiation (PSR).
Photosynthetically Usable Radiation didefinisikan sebagai bagian energi
radiasi yang secara aktual diabsorbsi oleh fitoplankton. PUR seluruhnya tergantung pada komposisi pigmen dari populasi fitoplankton dan pada posisi spektral energi matahari yang menembus kolom air. Hanya sebahagian PUR ini yang benar-benar digunakan untuk proses fotosintesis dan bagian ini didefinisikan sebagai jumlah radiasi matahari yang dikonversi kedalam dan disimpan sebagai energi kimiawi dalam bentuk bahan organik Photosyntetic Stored Radiation (PSR). Secara umum ada hubungan yang luas antara ketiga nilai ini yaitu : PSR < PUR < PAR.
Untuk melakukan penyerapan terhadap cahaya, alga menggunakan berbagai macam pigmen. Setiap pigmen memiliki tingkat absorbsi yang berbeda terhadap spektrum cahaya. Govindjee dan Braun (1974) mengklasifikasikan pigmen-pigmen ini ke dalam 3 (tiga) kelompok utama yaitu: 1) Chlorophylls yang dengan kuat mengabsorbsi cahaya biru dan merah, contohnya adalah chl a yang terdapat pada seluruh alga dan chl b terdapat pada alga hijau saja, 2) Carotenoids yang mengabsorbsi cahaya hijau dan cahaya biru, contohnya adalah ß carotene yang terdapat pada seluruh alga dan fucoxanthin yang terdapat pada alga coklat, 3)
Phycobillins yang mengabsorbsi cahaya hijau, kuning dan orange, contohnya R-
phycoerythin yang terdapat pada alga merah dan C-phycocyanin yang terdapat
pada alga hijau biru. Pigmen-pigmen tersebut merupakan antena bagi alga untuk menangkap energi cahaya.
Nitrogen Inorganik Terlarut (DIN)
Nitrogen anorganik terlarut di perairan terdiri dari ammonia-nitrogen (NH3-N), nitrat-nitrogen (NO3-N) dan nitrit-nitrogen (NO2-N). Nitrogen dalam bentuk senyawa anorganik dimanfaatkan oleh tumbuhan tersebut menjadi protein nabati selanjutnya dimanfaatkan oleh organisme hewani sebagai pakan (Wardoyo 1982). Nitrat adalah bentuk utama nitrogen di perairan alami dan merupakan nutrisi utama bagi pertumbuhan alga, yang dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan (Effendi 2003). Nybakken (1988) melengkapi bahwa nutrien anorganik utama yang paling dibutuhkan fitoplankton untuk tumbuh dan berkembangbiak ialah nitrogen (dalam bentuk nitrat) dan fosfor (dalam bentuk fosfat).
Pada umumnya nitrogen diabsorbsi oleh fitoplankton dalam bentuk nitrat (NO3-N) dan ammonia (NH3-N). Fitoplankton lebih banyak menyerap NH3-N dibandingkan dengan NO3-N karena lebih banyak dijumpai di perairan baik dalam kondisi aerobik maupun anaerobik (Welch 1980). Selain itu penggunaan N-NO3 membutuhkan penambahan energi seperti adanya enzim nitrat reduktase (Goldman & Horne 1983).
Pada kondisi anaerobik senyawa organik nitrogen dirubah menjadi N-NH3 yang pada konsentrasi tertentu bersifat racun terhadap organisme air. Goldman dan Horne (1983) menjelaskan terdapat perbedaan antara nitrat dan ammonia dalam hal
toxisitas dan mobilitasnya. Dimana toxisitas ammonia lebih tinggi dari pada nitrat sedangkan mobilitasnya lebih rendah dari pada nitrat
Senyawa-senyawa nitrogen sangat dipengaruhi oleh kandungan oksigen terlarut dalam air, pada saat kandungan oksigen rendah nitrogen berubah menjadi amoniak (NH3) dan saat kandungan oksigen tinggi nitrogen berubah menjadi nitrat (NO3-). Melalui proses nitrifikasi oleh bakteri Nitrosomonas sp dan Nitrobacter sp N- NH3 diubah menjadi N-NO3 kemudian nitrat direduksi menjadi gas nitrogen oleh bakteri yang terjadi pada keadaan oksigen terlarut rendah di daerah sedimen dan di lapisan hipolimnion. Urutan reaksi oksidasi ammonia menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas. Oksidasi nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter
secara sederhana seperti berikut (Novotny & Olem 1994) yaitu: 2NH3 + 3H2O 2NO2- + 2H+ + 2H2O
Nitrosomonas
2NO2- + O2 2NO3- Nitrobacter
Umumnya ketersedian nitrogen lebih banyak di perairan tawar dibandingkan di perairan laut dimana konsentrasi nitrat sekitar 1 mg/l NO3-N atau kurang dan lebih dari 25 mg/atom/l. Konsentrasi dari bentuk-bentuk nitrogen yang lain (selain nitrat) yang digunakan oleh produser adalah amonium, urea, asam-asam amino dan dapat bervariasi. Namun secara umum rendah dan lebih rendah dari kadar nitrat (Valiela 1984).
Nitrit merupakan salah satu bentuk nitrogen yang terdapat dalam perairan. Nitrogen dalam bentuk nitrit merupakan bentuk antara nitrat dan ammonia, baik dalam proses oksidasi ammonia menjadi nitrat maupun dalam reduksi nitrat menjadi nitrit (APHA 1989). Hal inilah yang menyebabkan kandungan nitrit dalam perairan berada dalam jumlah yang paling sedikit.
Selain nitrit, senyawa nitrogen lainnya adalah ammonia yang banyak terdapat dalam proses produksi urea. Adapun sumber utama ammonia di dalam perairan adalah pemecahan nitrogen organik (protein dan urea) dan nitrogen organik yang terdapat di dalam tanah dan air yang berasal dari proses dekomposisi bahan organik.
Fosfor Inorganik Terlarut (DIP)
Fosfor adalah unsur hara yang diperlukan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis selain nitrogen. Di perairan, fosfor tidak ditemukan dalam bentuk bebas melainkan dalam bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik partikulat. Fosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan (Dugan 1972, diacu dalam Effendi 2003) dan unsur hara yang ensensial bagi tumbuhan sehingga menjadi faktor pembatas dan mempengaruhi produktivitas perairan.
Goldman dan Horne (1983) menyatakan bahwa fitoplankton hanya dapat menggunakan fosfor dalam bentuk fosfat (PO4) untuk pertumbuhannya. Parsons et al. (1984) menyatakan bahwa fosfor di perairan berada dalam tiga bentuk utama yaitu fosfor anorganik terlarut, fosfor organik terlarut dan fosfor partikulat. Grahame (1987) menambahkan bahwa fosfor terlarut terutama berfungsi sebagai ortofosfat anorganik (PO4-) atau yang secara sederhana disebut sebagai fosfat. Wetzel (1983) menyatakan bahwa ortofosfat merupakan bentuk senyawa dengan unsur dasar P yang efektif bagi pertumbuhan fitoplankton.
Wetzel (1983) menjelaskan bahwa kisaran fosfat yang optimum bagi petumbuhan fitoplankton adalah 0.09 – 1.80 mg/l. Selanjutnya dikatakan juga pada perairan alami ikatan senyawa fosfat umumnya berada pada ikatan Fe dan Al, sedangkan pada perairan basa fosfat berikatan dengan kation natrium dan pada perairan netral berikatan dengan kalsium (Prescott 1973).
Struktur Komunitas Fitoplankton
Fitoplankton adalah mahluk hidup yang berupa tumbuhan renik yang melayang-layang di dalam kolom air yang tidak mampu bergerak secara aktif melawan arus air (Odum 1993). Secara ekologis fitoplankton merupakan dasar dari rantai pakan, sehingga keberadaanya akan menentukan keberadaan seluruh biota air (Nybakken 1988). Lebih lanjut dijelaskan bahwa perkembangan fitoplankton sangat ditentukan oleh faktor fisik kimiawi lingkungan seperti intensitas cahaya matahari, nutrien dan suhu serta faktor biologis seperti struktur komunitas fitoplankton. Krebs (1972) menambahkan bahwa keanekaragaman fitoplankton dapat dikatakan sebagai kehetoregenan spesies dan merupakan ciri khas dari struktur komunitas yang erat kaitannya dengan kondisi lingkungan dimana biota
hidup sedangkan indeks keseragaman dapat dikatakan sebagai keseimbangan komposisi setiap spesies dalam suatu komunitas.
Wetzel (1983) menyatakan bahwa pada danau oligotrofik memiliki keanekaragaman yang tinggi dan struktur komunitas fitoplankton di dominansi oleh kelas Chyrsophyceae, Cryptophyceae, Dinophyceae dan Bacillariophyceae
sedangkan pada danau eutrofik memiliki keanekaragaman yang menurun dan struktur komunitas fitoplankton di dominasi oleh kelas Chlorophyceae,
Cyanophyceae, Euglenophyceae dan Bacillariophyceae. Hal ini terjadi pada danau-