7.4.1. Diagram Sistem Emergi di Ekosistem Lamun
Diagram sistem emergi ekosistem lamun di lokasi penelitian dituangkan dalam Gambar 7.1. Emergi yang masuk ke dalam sistem ekosistem lamun berasal dari berbagai sumber. Surya, merupakan sumber utama bagi kehidupan biota yang melakukan proses fotosintesa, dalam penelitian ini ini adalah lamun dan fitoplankton. Dengan bantuan klorofil sinar surya akan diubah menjadi karbohidrat. Angin, memberikan pengaruh terhadap pertukaran oksigen, yang kemudian oksigen tersebut digunakan oleh biota dalam proses metabolisme.
Pasang surut air laut membantu pertukaran oksigen dan berperan dalam transport nutrisi yang berupa Nitrat, Fosfat dan Silikat.
Nutrisi (zat hara) dalam air laut yang umum menjadi fokus perhatian di lingkungan perairan adalah fosfor dan nitrogen (Risamasu dan Prayitno 2011). Kedua unsur ini memiliki peran vital bagi pertumbuhan fitoplankton atau alga yang biasa digunakan sebagai indikator kualitas air dan tingkat kesuburan suatu perairan. Senyawa Nitrat dan Fosfat yang ada dalam air laut umumnya berasal dari proses pelapukan dan dekomposisi biota. Disamping kedua unsur tersebut, Silikat juga merupakan unsur hara yang digunakan oleh kelompok Diatomae dalam pertumbuhannya (Nontji 2008).
Emergi lainnya yang masuk kedalam sistem berasal dari aktivitas manusia, yaitu tenaga nelayan, bahan bakar minyak (BBM) serta alat tangkap. Standart Nasional Indonesia (2009) mempublikasikan kebutuhan kalori dari tipe pekerjaan, Dalam penelitian ini tenaga nelayan termasuk dalam kategori pekerjaan sedang dengan kebutuhan kalori sebesar 275 Kkal/jam. Rata-rata mereka melakukan aktivitas penangkapan 8 jam/hari. Dalam satu minggu aktivitas melaut adalah 6 hari, dengan hari libur setiap hari Jumat. Pada kurun waktu penelitian dilakukan, diketahui bahwa aktivitas melaut di musim Timur adalah 77 hari dan musim Utara 76 hari. Walapupun nelayan tradisional yang memanfaatkan ekosistem lamun rata-rata menggunakan perahu dayung, namun mereka juga menggunakan BBM untuk kegiatan mengantar ikan hasil tangkapan ke tauke/pengumpul. Hasil pendataan diketahui bahwa penggunaan rata-rata BBM per hari untuk keperluan perahu dan transportasi adalah 2.5 liter/orang/hari. Pendataan terhadap jumlah alat tangkap diketahui bahwa jumlah bubu sebanyak 4 920 unit, jaring 136 unit, kelong karang 27 unit dan empang 4 unit.
angin pasut surya nitrat fosfat silikat Alat tangkap tenaga BBM Zoo plankton lamun Fito plankton ikan sotong Kerang-kerangan rajungan
Emergi yang ada di dalam sistem berasal dari berbagai biota, yaitu lamun, plankton dan hasil tangkapan (ikan, rajungan, sotong dan kerang-kerangan) yang membentuk jejaring makanan. Lamun dan fitoplankton merupakan produsen yang memanfaatkan sinar surya untuk membentuk karbohidrat. Keduanya dimanfaatkan baik langsung atau tidak langsung oleh biota lainnya, misalnya kelompok ikan herbivor dari famili Siganidae. Zooplankton merupakan konsumen fitoplankton yang juga dimanfaatkan langsung atau tidak langsung oleh ikan, rajungan, sotong dan kerang-kerangan.
7.4.2. Agregasi Diagram Sistem Emergi
Odum (2000) menyatakan bahwa agregasi diagram sistem emergi terdiri dari 4 komponen (Tabel 7.3.), Renewable Resources (R), Non-Renewable Resources (NR), Purchase (F) dan Yield (Y). Dalam implementasinya, keempat komponen tersebut dapat di rinci berdasarkan ketersediaan data dan sudut pandang peneliti. Dalam konteks penelitian ini, keempat kategori dibedakan menjadi 2 dimensi waktu, yaitu musim Timur dan musim Utara.
Tabel 7.3. Komponen dalam diagram system emergi
No Komponen Keterangan
1 R = Renewable resources
Adalah emergi yang diambil secara bebas dari alam, yaitu surya, pasang-surut dan angin. Liu et al. (2011) mengelompokkan emergi yang diambil bebas dari alam sebagai free renewable resources. 2 NR =
Non-renewable resources
adalah emergi yang tidak bebas diambil dari alam, yaitu Nitrat, Fosfat, Silikat, lamun dan plankton
3 F = purchase Adalah emergi yang diambil dari aktivitas kenelayanan, yaitu tenaga manusia, BBM dan alat tangkap
4 Y = yield Adalah energi hasil yang dikeluarkan oleh sistem, yaitu tangkapan nelayan selama musim Timur dan musim Utara. Yield digambarkan oleh energi dari hasil tangkapan nelayan tradisional berupa ikan, rajungan, sotong dan kerang-kerangan. Dalam penelitian ini diketahui bahwa jumlah jenis ikan merupakan ikan-kan ekosistem lamun sebanyak 20 spesies, rajungan 1 spesies, sotong 2 spesies dan kerang-kerangan 2 spesies.
7.4.3. Tabel Emergi
Hasil penghitungan emergi di ekosistem lamun Kabupaten Bintan dirangkum dalam Tabel 7.9. dan Tabel 7.10. Nilai renewable resources (R) pada musim Timur adalah sebesar 2.00E+17 seJ/musim dan pada musim Utara 2.01E+17 seJ/musim. Energi masing-masing item R dihitung dengan cara seperti yang tercantum dalam Tabel 7.4.
Tabel 7.4. Penghitungan komponen Renewable resources (R)
Komponen Keterangan
Energi surya Diperoleh dengan mengalikan (luas area ekosistem lamun)*Insolasi*(1-Albedo)*(waktu exposure).
Luas area adalah 3 018.22 ha, insolasi 4.5 KWh/m2/hari (ZTE-Indosat, 2010) atau 16.3MJ/m2/hari, rata-rata Albedo di laut Equator adalah 2.5% (http://www.climatedata.info/) dan waktu penyinaran adalah 1 musim (90 hari)
Komponen Keterangan
Energi angin Diperoleh dengan mengalikan (area luas area ekosistem lamun)* (densitas angin)* (drag coefisien)*(kecepatan angin)* (3.14E+7 s/year) (hari musim).
Luas area 3 018.22 ha, densitas angin 1.2 kg/m3, drag koefisien 0.001, kecepatan angin rata-rata pada musim Timur sebesar 1.54 m/detik dan musim Utara 2.42 m/detik (BMKG 2015), jumlah hari dalam setiap musim adalah 90 hari
Energi pasang surut Diperoleh dengan mengalikan (luas area ekosistem lamun)* (0.5)* (tides/musim)* (rata-rata pasut)* (densitas)* (gravity)* (hari musim/tahun).
Luas area 3 018.22 ha, rata-rata pasang surut di kabupaten Bintan adalah 1.4 m (Dinas Hidrooseanografi TNI-AL 2014; 2015), tidal per musim adalah 126, dipredikasi dari 1.4 tidal, gravitasi 9.8 dan jumlah hari dalam setiap musim adalah 90 hari
Komponen non-renewable resources (N) terdiri dari Nitrat, Fosfat, Silikat, lamun, fitoplankton dan zooplankton. Nitrat dan Fosfat diperlukan untuk pertumbuhan lamun dan fitoplankton, sementara Silikat digunakan oleh fitoplankton dari kelompok Diatomae untuk membentuk theca. Nilai non-renewable resources (N) pada musim Timur adalah 1.75E+17 seJ/musim dan musim Utara 1.45E+17 seJ/musim, Energi masing-masing item N dihitung dengan cara seperti yang tercantum dalam Tabel 7.5.
Tabel 7.5. Penghitungan komponen Non renewable resources (N)
Komponen Keterangan
Massa Nitrat Diperoleh dengan mengalikan (area)* (rata-rata kedalaman)* (rata-rata konsentrasi Nitrat).
Luas area 3018.22 ha, kedalaman rata-rata 1.4 meter (Dinas Hidrooseanografi TNI-AL 2014; 2015), rata-rata konsentrasi Nitrat pada musim Timur sebesar 0.0065 mg/liter dan musim Utara 0.05 mg/liter.
Massa Fosfat dan Silikat
Dihitung dengan cara yang sama seperti penghitungan masa Nitrat.
Konsentrasi rata-rata Fosfat pada musim Timur sebesar 0.0181 mg/liter dan musim Utara 0.03 mg/liter. Sementara konsentrasi Silikat pada musim Timur dan Utara berturut-turut sebesar 0.05 mg/liter dan 0.48 mg/liter.
Energi lamun Diperoleh dengan mengalikan (area)* (biomasa spesies lamun 1...n)* (kalori spesies lamun 1..n)* (4.18 J/cal). Luas area 3018.22 ha.
Biomasa jenis dihitung dari 9 spesies lamun yang ada di lokasi penelitian. Nilai kalori jenis lamun mengacu pada Setyati et al. (2003) dan El Din dan El Sharif (2013).
Energi fitoplankton
Diperoleh dengan mengalikan (area)* (rata-rata kedalaman air)* (biomasa fitoplankton)* (kalori fitoplankton)* (4.18J/cal).
Luas area 3 018.22 ha, kedalaman air rata-rata 1.4 meter (Dinas Hidrooseanografi TNI-AL 2014; 2015). Biomasa fitoplankton dihitung mengikuti Strickland dan Parson (1968); Cushing (1958).
Nilai kalori fitoplankton mengacu pada Platt dan Irwin (1972). Energi
zooplankton
Diperoleh dengan mengalikan (area)* (rata-rata kedalaman)* (biomasa zooplankton)* (kalori zooplankton)* (4.18J/cal).
Nilai kalori zooplanton mengacu pada Yun et al. 2013.
Nilai Purchase (F) pada musim Timur dan Utara di ekosistem lamun masing-masing sebesar 3.48E+17 seJ/musim dan 3.41E+17 seJ/musim. Energi
masing-masing item F dihitung dengan cara seperti yang tercantum dalam Tabel 7.6.
Tabel 7.6. Penghitungan komponen Purchace (F)
Komponen Keterangan
Energi tenaga nelayan
Diperoleh dengan mengalikan (jumlah nelayan)* (lama bekerja)* (hari kerja)* (kalori)*(joule).
Jumlah nelayan tradisional di lokasi penelitian adalah 189 orang dan rata-rata bekerja 8 jam/hari dengan jumlah hari kerja 77 hari pada musim timur dan 76 hari pada musim Utara.
Jumlah hari kerja dihitung berdasarkan kalender Masehi, dimana hari libur adalah setiap hari Jumat. Nilai kalori tenaga nelayan adalah 275kkal/jam (SNI, 2009).
Energi BBM Diperoleh dengan mengalikan (jumlah nelayan)* (hari kerja)* (rata-rata kebutuhan BBM)* (berat jenis solar)*(kalori BBM)*(4184 J).
Rata-rata kebutuhan BBM setiap hari adalah 2.5 liter/orang.
Berat jenis solar diketahui 0.87 dan kalori solar 9063 kkal/kg (https://id.answers.yahoo.com-PGN, 2008).
Energi Alat tangkap
Diperoleh dengan mengalikan (jumlah alat tangkap)*(harga per unit)*(masa pakai).
Jumlah alat tangkap telah disebutkan diatas, sedangkan harga per unit bubu Rp. 50 000; jaring Rp. 135 000; kelong karang dan empang Rp. 5 000 000.
Masa pakai bubu 5 tahun, jaring 3 tahun, kelong karang 1 tahun dan empang 6 bulan.
Perhitungan emergi alat tanggap menggunakan pendekatan Em$/y, sehingga hasil perkalian yang berbentuk rupiah dikonversi kedalam $.
Pada tahun 2011 nilai tukar $ terhadap rupiah rata-rata adalah Rp.8779 (http://www.bi.go.id/ id/moneter/ informasi -kurs/transaksi-bi/Default.aspx).
Gambar 7.2. Fluktuasi rupiah terhadap $US pada tahun 2011
Nilai energi output (yield = Y) pada musim Timur sebesar 3.35E+12 J dan musim Utara 2.23E+12 J. Nilai tersebut merupakan agregat dari energi ikan, rajungan, sotong dan kerang-kerangan. Energi masing-masing item F dihitung dengan cara seperti yang tercantum dalam Tabel 7.7.
Tabel 7.7. Penghitungan komponen Yield (Y)
Komponen Keterangan
Energi ikan diperoleh dengan mengalikan n (area)* (biomasa jenis ikan1...n)* (kalori jenis ikan 1..n)* (4.18 J/cal). Luas area 3 018.22 ha. Biomasa jenis dihitung dari 20 spesies ikan yang ditangkap nelayan dan merupakan ikan lamun. Nilai kalori jenis ikan mengacu pada Palani et al. (2014).
Energi rajungan, sotong dan kerang-kerangan
dihitung dengan cara sama seperti penghitungan energi ikan. Nilai kalori rajungan mengacu pada Gokodlu dan Yerlikaya (2003), sotong mengacu pada Nurjanah et al. (2012) dan kerang-kerangan mengacu pada Nurjanah et al. (2005).
7.4.4. Transformiti emergy
Nilai Emergi masing-masing komponen diperoleh dengan mengalikan raw data dengan emergi transformity. Emergi transformity diperoleh dari berbagai sumber (Tabel 7.8), kecuali lamun, fitoplankton dan zooplankton. Emergi transformity ketiganya diperoleh dengan cara sebagai berikut:
- Emergy transformity lamun = R (tanpa Silikat) dibagi dengan energi lamun.
- Emergy transformity fitoplankton = R dibagi dengan energi fitoplankton - Emergi transformity zooplankton = R (tanpa Silikat) + emergi fitoplankton
dibagi dengan energi zooplankton
Tabel 7.8. Emergi Transformity dari beberapa sumber
-No Item Emergi Transformity
(seJ/unit)
Reference
1 Surya 1 Odum (1996)
2 Angin 2.74E+03 Gasparatos et al. (2008)
3 Pasang-surut 1.68E+04 Odum et al. (2000)
4 Nitrat 4.62E+09 Ulgiati et al. (1994)
5 Fosfat 2.96E+09 Ulgiati et al. (1994)
6 Silikat 1.00E+09 Ulgiati et al. (1994)
7 Tenaga nelayan 1.24E+06 Brown dan Bardi (2001)
8 BBM 5.30E+04 Brown dan Bardi (2001)
9 Alat tangkap 4.40E+12 Rahmadi (2013)
10 Lamun Musim Timur = 1.66E+07
Musim Utara = 1.31E+04
Hasil penelitian 11 Fitoplankton Musim Timur = 1.34E+07
Musim Utara = 1.36E+07
Hasil penelitian 12 Zooplankton Musim Timur = 3.94E+09
Musim Utara = 4.43E+09
Tabel 7.9. Emergy SSE ekosistem lamun pada musim Timur No Item Data/Unit (J,g/musim) Transformity (sej/unit) Solar Emergy (sej/musim) References Transformity Renewable Resources-R
1 Surya 4.32E+16 J 1 4.32E+16 Odum (1996) 2 Angin 4.32E+11 J 2.74E+03 1.18E+15 Odum et al. (2000) 3 Pasang surut 9.28E+12 J 1.68E+04 1.56E+17 Odum et al. (2000)
2.00E+17
Non Renewable Resources-N
4 Nutrisi air
4a Nitrat 2.75E+00 g 4.62E+09 1.27E+10 Ulgiati et al. (1994) 4b Phosphat 7.65E+00 g 2.96E+09 2.26E+10 Ulgiati et al. (1994) 4c Silikat 6.34E+03 g 1.00E+09 6.34E+12 Ulgiati et al. (1994)
5 Seagrass 1.21E+13 J 1.66E+04 4.94E+16 Hasil Penelitian
6 Fitop[ankton 1.50E+10 J 1.34E+07 4.94E+16 Hasil Penelitian
7 Zooplankton 7.89E+07 J 3.94E+09 7.68E+16 Hasil Penelitian
1.75E+17
Purchase-F
8
Tenaga
nelayan 1.34E+11 J 1.24E+06 1.66E+17
Brown dan Bardi (2001)
9 BBM 1.20E+09 J 5.30E+04 6.36E+13
Brown dan Bardi (2001)
10 Alat tangkap
10a Bubu 3.45E+04 $ 4.40E+12 1.52E+17 Rahmadi, 2013 10b Jaring 1.89E+03 $ 4.40E+12 8.32E+15 Rahmadi, 2013 10c
Kelong
Karang 3.79E+03 $ 4.40E+12 1.67E+16 Rahmadi, 2013 10d Empang 1.13E+03 $ 4.40E+12 4.96E+15 Rahmadi, 2013
3.48E+17 Seasonal Yield 11 Ikan 3.14E+12 J 12 Rajungan 7.23E+10 J 13 Sotong 1.16E+11 J 14 Kerang-kerangan 1.73E+10 J
Tabel 7.10. Emergy SSE ekosistem lamun pada musim Utara No Item Data/Unit (J,g/musim) Transformity (sej/unit) Solar Emergy (sej/musim) References Transformity Renewable Resources-R
1 Surya 4.32E+16 J 1 4.32E+16 Odum (1996) 2 Angin 6.79E+11 J 2.74E+03 1.86E+15
Odum et al.
(2000) 3 Pasang surut 9.28E+12 J 1.68E+04 1.56E+17
Odum et al. (2000)
2.01E+17
Non Renewable Resources-N
4 Nutrisi air laut
4a Nitrat 5.21E+00 g 4.62E+09 2.41E+10
Ulgiati et al.
(1994) 4b Phosphat 3.13E+00 g 2.96E+09 9.25E+09
Ulgiati et al. (1994) 4c Silikat 1.50E+04 g 1.00E+09 1.50E+13
Ulgiati et al. (1994)
5 Segrass 1.21E+13 J 1.31E+04 3.89E+16 Hasil Penelitian 6 Fitop[ankton 1.16E+10 J 1.36E+07 3.89E+16 Hasil Penelitian 7 Zooplankton 6.11E+07 J 4.43E+09 6.67E+16 Hasil Penelitian
1.45E+17
Purchase-F
8 Tenaga nelayan 1.32E+11 J 1.24E+06 1.64E+17
Brown dan Bardi (2001)
9 BBM 1.18E+09 J 5.30E+04 6.28E+13
Brown dan Bardi (2001)
10 Alat tangkap
10a Bubu 3.45E+04 $ 4.4E+12 1.52E+17 Rahmadi, 2011 10b Jaring 1.89E+03 $ 4.4E+12 8.32E+15 Rahmadi, 2011 10c Kelong Karang 3.79E+03 $ 4.4E+12 1.67E+16 Rahmadi, 2011 10d Empang 1.13E+03 $ 4.4E+12 4.96E+15 Rahmadi, 2011
3.41E+17 Seasonal Yield 11 Ikan 2.03E+12 J 12 Rajungan 5.00E+10 J 13 Sotong 1.29E+11 J 14 Kerang-kerangan 2.05E+10 J
7.4.6. Emergy Ekosistem Lamun
Hasil perhitungan emergi dari Renewable resources (R), Non-renewable resources (N), purchase (F), total emergi dalam sistem (U) dan hasil tangkapan musiman (Y) dirangkum dalam Tabel 7.11. dan Gambar 7.3.
Dari Tabel tersebut diketahui bahwa persentase R terhadap U pada musim Timur dan Utara adalah 27.66% dan 29.26%. Nilai ini memberikan gambaran bahwa emergi R banyak diserap dalam sistem, dibuktikan dengan persentase N terhadap R yang tinggi, yaitu 87.66% pada musim Timur dan 71.96% pada musim Utara, artinya sebagian besar emergi R diserap oleh lamun dan fitoplankton.
Tabel 7.11. Nilai R, N, F, U dan Y
No
Item
Ekspresi Jumlah (seJ/musim)
Timur Utara
1 Emergi terbarukan R 2.00E+17 2.01E+17
2 Emergi tak terbarukan N 1.75E+17 1.45E+17
3 Emergi dari luar sistem (input) F 3.37E+17 3.41E+17 4 Total emergi yang masuk kedalam sistem U = R+N+F 7.24E+17 6.86E+17 5 Energi hasil (output) (J) Y 3.35E+12 2.23E+12
U (total emergi) R (Renewable resources) U (total emergi) R (Renewable resources) N (Non-renewable resources) N (Non-renewable Resources) F (Purchase) F (Purchase) 27.66% 29.26% 24.25% 21.06% 49.12% 49.68%
Musim Timur Musim Utara
87.66% 71.96%
7.4.7. Indeks KeberlanjutanEmergy (Emergy Sustainability Index/ESI) Hasil perhitungan emergi dirangkum dalam Tabel 7.12.
Tabel 7.12. Indeks Emergi SSE ekosistem lamun pada Musim Timur dan Utara
No Nama Indeks Ekspresi Jumlah (seJ/musim) Criteria*
Timur Utara
1 Rasio emergi output dengan input
EYR =Y/F 9.93E-06 6.52E-06 Tinggi 2 Rasio emergi dari input
dengan emergi di dalam sistem
EIR = F/R+N) 8.98E-01 9.87E-01 Rendah
3 Rasio beban lingkungan ELR = (F+N)/R 2.56E+00 2.42E+00 Rendah 4 Indeks keberlanjutan emergi ESI =EYR/ELR 3.88E-06 2.70E-06 Tinggi *Odum, 1996 dalam Listyawati et al. 2014