BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ekosistem Sungai
Ekosistem sungai pada umumnya terbentuk oleh beberapa anak sungai yang menyatu dan membentuk suatu aliran sungai yang besar. Sungai memiliki ciri khas yang dimulai dari daerah bagian hulu yang biasanya berawal dari dataran tinggi yang hanya berupa parit kecil, aliran deras, air dingin, dan pergerakaan air secara turbulen, mempunyai hidrograf aliran dengan puncak-puncak yang tajam sewaktu mendaki (rising stage) dan menurun (fallen stage), gradien hulu sungai cukup curam dan sangat aktif mengikis air secara turbulen, dasar sungai terdiri dari bebatuan. Semakin jauh ke hilir, sungai tersebut akan menyatu dengan anak-anak sungai (Setiawan, 2008).
Barus (2004), mengelompokkan sungai berdasarkan kejadiaannya (order) yaitu: sungai order satu adalah sungai yang pada umumnya tidak memiliki anak sungai; sungai order dua adalah sungai yang terbentuk karena adanya pertemuan sungai order satu dengan sungai order satu lainnya; selanjutnya bila sungai order dua bertemu dan bersatu dengan sungai order dua lainnya akan membentuk sungai order tiga dan seterusnya.
Basmi (1991), menjelaskan bahwa air mengalir atau habitat lotik terdapat dua zona utama yaitu:
a. Zona air deras: zona daerah dangkal yang memiliki kecepatan arus cukup tinggi, aliran airnya deras dan turbulen, sehingga organisme dan partikel sedimen tidak mampu melekat ataupun terendap di dasar perairan karena akan tersapu oleh arus sehingga dasar sungai menjadi padat. Substrat sungai terdiri
dari batu-batuan yang merupakan pecahan atau potongan bulat yang licin akibat terkikis oleh air dan habitatnya beranekaragam.
b. Zona air tenang (lambat): zona daerah dalam yang memiliki kecepatan arus sudah berkurang, aliran airnya lambat dengan aliran partikel laminar, daya erosi berkurang, partikel-partikel sedimen sangat halus seperti lumpur dan materi lepas cenderung mengendap di dasar perairan, sehingga dasarnya lunak, tidak sesuai untuk benthos permukaan.
Daerah Aliran Sungai (DAS) yang menjadi bagian dari perairan umum yang merupakan suatu wilayah dataran yang menampung dan menyimpan air hujan yang kemudian mengalirkannya ke laut melalui satu sungai utama. Pengertian sungai itu sendiri adalah perairan yang airnya mengalir pada arah tertentu, berasal dari air tanah, air hujan, dan atau air permukaan yang akhirnya bermuara ke laut, sungai atau perairan terbuka luas. Perairan tawar secara terus menerus mengalami siklus hidrologi dimana siklus hidrologi sangat bergantung pada proses evaporasi dan presipitasi, begitu juga sungai yang sumbernya berasal dari air hujan yang mengalir sebagai air permukaan atau air yang masuk ke dalam tanah melalui proses infiltrasi ke badan air (Setiawan, 2008).
2.2 Makrozoobenthos Sebagai Indikator Kualitas Air
2.2.1 Organisme Makrozoobenthos
Organisme makroinvertebrata banyak yang hidup sebagai benthos, yakni semua organisme yang melekat pada dasar substrat atau hidup di dasar endapan. Kelompok fauna invertebrata yang hidup di dasar perairan disebut kelompok zoobenthos. Kelompok zoobenthos relatif mudah diidentifikasi dan peka terhadap perubahan lingkungan perairan adalah spesies yang termasuk ke dalam kelompok invertebrata makro. Kelompok tersebut dikenal dengan makrozoobenthos (Rosenberg & Resh, 1993).
Hutabarat & Evans (1986), menjelaskan bahwa secara ekologis hewan benthos di dalam suatu perairan dapat dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu:
a). Menurut habitatnya;
• Epifauna, hewan benthos yang sedang atau dalam berasosiasi dengan permukaan dasar perairan baik yang merayap, melekat maupun merangkak • Infauna, hewan benthos yang hidup di substrat lunak dengan
membenamkan diri atau membuat lubang pada dasar perairan b). Menurut ukurannya;
• Mikrobenthos, yakni memiliki ukuran < 0,1 mm • Meiobenthos, yakni memiliki ukuran 0,1 – 1 mm • Makrobenthos, yakni memiliki ukuran > 1mm
Cummins (1975), mengelompokkan makrozoobenthos berdasarkan cara makan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kelompok Makrozoobenthos berdasarkan cara makan (Cummins, 1975)
Tipe cara makan Makroozobenthos
Grazer (herbivora) Molusca (Ancylidae, Sphaeridae, Pleuraceridae, Planorbiidae, Unionidae), Ephemeroptera (Heptageniidae), Trichoptera (Glossosomatidae, Phrygareidae), dan Coleoptera (Psephenidae dan Elmidae)
Shredders (detritivora pada subsrat kasar)
Plecoptera (Nemouridae, Pteronarcidae, Peltoperlidae), Diptera (Tipulidae), dan Trichoptera (Limnephilidae) Collector (filter feeder dan
deposit feeder pada subsrat)
Ephemeroptera (Heptageniidae, Baetidae, Siphlonuridae dan Caenidae), Trichoptera (Hydropsychidae), Diptera (Simuliidae) dan Chironomidae) dan Oligochaeta
Predator (Karnivora) Plecoptera (Perlidae), Megaloptera (Corydalidae dan Sialidae), Odonata (Corduligasteridae, Petalaridae, Gomphidae, dan Agrionidae)
Gaufin (1958) dalam Wilhm (1975), mengelompokkan makrozoobenthos berdasarkan kelompok kepekaannya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Contoh spesies makrozoobenthos berdasarkan kelompok kepekaannya (Gaufin, 1958 dalam Wilhm, 1975)
Kelompok Kepekaan Jenis Makrozoobenthos
Intoleran Ephemera simulans (lalat sehari), Acroneuria evoluta (lalat batu), Chimarra obscura, Mesovelia sp (kepik), Helichus lihophilus (kumbang), Anopheles puntipennis (nyamuk) Fakultatif Stenonema heterotarsale (lalat sehari), Taeniopteryx maura
(lalat batu), Hydropsyche bronta (larva ulat berkantung), Agrion maculatum (capung jarum), Corydalis cornutus (lalat), Agabus stagninus (kumbang), Chironomus decorus (sejenis nyamuk), Helodrillus chlorotica (cacing oligochaeta) Toleran Chironomus riparium (sejenis nyamuk), Limnodrillus sp dan
Tubifex sp. (cacing oligochaeta)
Jumlah spesies intoleran, fakultatif dan toleran dapat digunakan untuk menunjukkan pola atau keadaan daerah aliran suatu perairan (Wilhm, 1975). Gambaran kondisi perairan berdasarkan keberadaan organisme kelompok intoleran, fakultatif, dan toleran dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Struktur komunitas makrozoobenthos dalam kondisi perairan tertentu (Wilhm, 1975).
Kondisi Perairan Struktur komunitas
Bersih Komunitas makrozoobenthos yang seimbang dengan beberapa spesies intoleran hidup dengan diselingi populasi fakultatif, tidak ada satu spesies yang mendominasi
Tercemar sedang Penghilangan atau pengurangan sejumlah spesies intoleran dan beberapa kelompok fakultatif, serta satu atau dua spesies toleran mulai mendominasi
Tercemar Komunitas makrozoobenthos dengan jumlah yang terbatas yang diikuti oleh penghilangan dari kelompok intoleran dan fakultatif. Kelompok toleran mulai berlimpah merupakan tanda perairan tercemar bahan organik
Tercemar berat Penghilangan hampir seluruh hewan makroinvertebrata, kemudian diganti oleh cacing oligochaeta dan organisme yang mampu bernapas ke udara.
2.2.2 Peranan Makrozoobenthos di Perairan
Makrozoobenthos sebagai organisme yang hidup di dasar perairan dapat dipengaruhi oleh perubahan-perubahan kualitas air dan substrat tempat hidupnya. Komposisi maupun kepadatan makrozoobenthos bergantung pada toleransi ataupun sensivitasnya terhadap perubahan lingkungan. Setiap komunitas
memberikan respon terhadap perubahan kualitas habitat dengan cara penyesuaian diri pada struktur komunitas. Komposisi dan kepadatan makrozoobenthos relatif tetap, terdapat di dalam lingkungan yang relatif stabil (Adriana, 2008).
Makrozoobenthos memiliki peranan penting dalam proses mineralisasi dan pendaur-ulangan bahan organik, sebagai salah satu sumber makanan bagi organisme konsumen yang lebih tinggi, dan menjaga stabilitas dan geofisika sedimen (Thompson & Lowe, 2004). Setiawan (2009), menjelaskan bahwa makrozoobenthos yang mengalami penurunan komposisi, kelimpahan dan keanekaragaman dapat digunakan sebagai indikator adanya gangguan ekologi yang terjadi pada sungai. Keberadaan biota bentik tentunya sangat dipengaruhi oleh faktor perairan terutama fisika, kimia dan biologi. Faktor-faktor tersebut akan mempengaruhi sebaran dan kepadatan. Keberadaan makrozoobenthos juga sangat dipengaruhi oleh waktu, sebab berkaitan dengan siklus hidupnya (Wardhana, 2006).
Organisme makrozoobenthos sering digunakan dalam menentukan kesehatan lingkungan perairan, sebab organisme tersebut relatif bersifat sedenter, mempuyai masa hidup yang panjang dan setiap jenisnya menunjukkan perbedaan toleransi terhadap stress (Dauer, 1984). Smith et al., (2001), menjelaskan bahwa keterbatasan mobilitas untuk menghindari kondisi yang kurang menguntungkan mengakibatkan benthos sering terekspos pada kontaminan yang terakumulasi dalam sedimen dan konsentrasi oksigen yang rendah dalam perairan bentik, sehingga komunitas bentik dapat menggambarkan kondisi lokal. Perubahan kondisi lingkungan dapat tergambar atau terekam lewat perubahan struktur makrozoobenthos, apabila terjadi perubahan kondisi di dalam air, maka akan mempengaruhi kehidupan makrozoobenthos secara bertahap tergantung daripada daya adaptasinya atau toleransinya terhadap bahan polusi (Lumingas et al., 2011).
Menurut Hordkinson & Jackson (2005) dalam Setiawan (2009), kriteria umum untuk menetapkan suatu organisme sebagai indikator adalah:
a. Takson yang tinggi atau lebih tinggi, dipilih takson yang telah diketahui secara detail dan taksonominya jelas dan mudah diidentifikasi;
b. Biologi organisme tersebut diketahui dengan baik memiliki respon yang baik terhadap faktor tekanan atau perubahan sifat habitat;
c. Organisme tersebut tersedia secara melimpah, mudah di survei dan dimanipulasi;
d. Terdistribusi dalam ruang dan waktu;
e. Berkorelasi kuat dengan komunitas keseluruhan atau tidak berkorelasi kuat dengan faktor tekanan.
2.3 Faktor Fisik Kimia Perairan
Faktor fisik kimia perairan sangat mempengaruhi keberadaan dan kelimpahan makrozoobenthos disuatu perairan. Faktor fisik kimia tersebut antara lain:
2.3.1 Suhu
Suhu merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan hewan air atau benthos. Suhu yang layak untuk kehidupan organisme air tawar berkisar 20-30oC. Welch (1952), menyatakan bahwa pada suhu antara 35-40oC merupakan lethal temperature bagi makrozoobenthos, artinya pada suhu tersebut organisme benthos telah mencapai titik kritis yang menyebabkan kematian, sebab suhu sangat berpengaruh dalam mengatur terjadinya proses fisik kimia yang terjadi di perairan. Suhu mempunyai pengaruh besar terhadap kelarutan oksigen yang pada akhirnya mempengaruhi metabolisme yang terjadi di dalam tubuh makroinvertebrata bentik, seperti proses respirasi, pertumbuhan dan reproduksi.
Nybakken (1992) dalam Amin et al., (2011), menyatakan bahwa suhu air sangat menentukan aktivitas biologis yang terdapat di dalam air dan keaktifannya.
Suhu berpengaruh terhadap reaksi kimia dan kelarutan gas-gas dalam perairan. Barus (2004), menjelaskan bahwa pola suhu ekosistem air dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti intensitas cahaya matahari, pertukaran panas antar air dengan udara disekelilingnya, ketinggian geografis dan juga faktor kanopi dari pepohonan yang tumbuh di tepi dan beberapa diakibatkan oleh faktor antropogen seperti limbah panas yang berasal dari pabrik, penggundulan DAS yang menyebabkan hilangnya perlindungan, sehingga badan air terkena cahaya langsung.
2.3.2 Penetrasi Cahaya
Penetrasi cahaya atau kecerahan air dapat berpengaruh secara langsung maupun tidak langsung terhadap keberadaan makrozoobenthos. Penetrasi cahaya adalah ukuran batas transpirasi perairan yang ditentukan secara visual dengan menggunakan secchi disk. Penetrasi cahaya akan menentukan kecerahan badan air. Kecerahan yang tinggi merupakan syarat untuk berlangsungnya proses fotosintesis oleh fitoplankton dengan baik. Nilai penetrasi cahaya sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari, kekeruhan air serta kepadatan plankton di suatu perairan (Barus, 2004).
Siahaan et al., (2011), menjelaskan bahwa kecerahan air sungai semakin ke hilir semakin rendah. Kecerahan air sungai dipengaruhi oleh banyaknya materi tersuspensi yang ada di dalam air sungai, materi ini akan mengurangi masuknya sinar matahari ke air sungai, semakin ke hilir, semakin banyak materi yang ada di dalam air sungai yang semakin menurunkan kecerahan air sungai berakibat pada penurunan kecerahan air sungai.
2.3.3 Kedalaman
Kedalaman akan mempengaruhi pertumbuhan dan kelimpahan fauna benthos yang hidup didalamnya. Kedalaman suatu perairan akan membatasi
kelarutan oksigen yang dibutuhkan untuk respirasi (Nybakken, 1992). Interaksi antar faktor kekeruhan perairan dengan kedalaman perairan akan mempengaruhi penetrasi cahaya yang masuk ke dalam badan perairan, sehingga berpengaruh langsung terhadap kecerahan yang selanjutnya akan mempengaruhi kehidupan fauna makrozoobenthos (Odum, 1993).
2.3.4 Padatan Tersuspensi (Total Suspended Solid-TSS)
Padatan tersuspensi adalah bahan-bahan tersuspensi yang berdiameter 1 µm yang masuk ke dalam sungai. Apabila jumlah dan ukuran partikel yang tersuspensi cukup besar dan aliran tidak terlalu deras, maka partikel-partikel akan mengendap ke dasar perairan. Sedimentasi yang terjadi akan melapisi substrat tempat makroinvertebrata, sehingga keanekaragaman dan kelimpahannya akan menurun (Hawkes, 1979). Padatan tersuspensi terdiri dari lumpur dan pasir halus serta jasad renik yang terutama disebabkan oleh erosi tanah yang terbawa ke badan air. Oleh karena itu, populasi invertebrata pada kondisi buruk bahan tersuspensi memberikan pengaruh langsung terhadap invertebrata filter feeder seperti Hydropsyche dan Simulium (Adriana, 2008).
2.3.5 Kelarutan Oksigen (Dissolved Oxygen = DO)
Dissolved Oxygen (DO) atau kelarutan oksigen merupakan oksigen yang terlarut di dalam air. Kelarutan oksigen adalah faktor yang sangat penting dalam kehidupan organisme dan merupakan kebutuhan dasar bagi hewan dan tanaman di dalam air. Organisme perairan tidak dapat bertahan hidup jika tanpa adanya oksigen terlarut dalam tingkat konsentrasi tertentu. Barus (2004), menyatakan bahwa kelarutan oksigen merupakan faktor lingkungan yang sangat penting sekali bagi makrozoobenthos untuk menunjang proses respirasi.
Kelarutan oksigen berasal dari fotosintesis plankton, ataupun berasal dari tanaman air yang ada di sekitar perairan serta dari difusi udara (APHA, 1989).
Mahida (2001), menyatakan bahwa kelarutan oksigen di dalam air bergantung pada suhu, pergolakan di permukaan air, luasnya daerah permukaan air yang terbuka bagi atmosfer, tekanan atmosfer dan persentase oksigen di udara sekelilingnya.
2.3.6 Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman atau pH menggambarkan kondisi asam dan basa suatu larutan yang berpengaruh langsung terhadap organisme makrozoobenthos di perairan, dan juga berpengaruh secara tidak langsung melalui daya racun dari bahan pencemar (Hawkes, 1979). Kadar pH perairan akan memberikan dampak langsung terhadap keanekaragaman dan distribusi organisme (Novotny & Olem, 1994).
Jenis-jenis organisme mempunyai toleransi yang berbeda-beda terhadap nilai pH. Biota air pada umumnya dapat hidup pada kisaran pH 5-9 (Pescod, 1973). Hawkes (1979), menjelaskan bahwa makrozoobenthos mempunyai kenyamanan pH yang berbeda-beda, sebagai contoh, Gastropoda lebih banyak ditemukan pada perairan dengan pH di atas 7, dan kelompok insekta (Coleoptera dan Diptera) banyak ditemukan pada kisaran pH 4,5-8,5. Kelompok Plecoptera dan Tricoptera toleran terhadap nilai pH tinggi dan kelompok Hemiptera lebih toleran terhadap nilai pH tinggi dan rendah. Kondisi perairan yang bersifat sangat asam maupun sangat basa akan membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi (Barus, 2004).
2.3.7 Biochemical Oxygen Demand (BOD)
Biochemical Oxygen Demand atau kebutuhan oksigen biologis merupakan gambaran kadar bahan organik yaitu sejumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroba aerob untuk mengoksidasi bahan organik (Fardiaz, 1992). Nilai BOD dapat dinyatakan sebagai jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme
dalam proses penguraian senyawa organik, biasanya pada suhu 20oC. Pengukuran BOD yang umumnya dilakukan adalah pengukuran selama 5 hari (BOD5), karena dari hasil penelitian bahwa pengukuran dilakukan selama lima hari dan jumlah senyawa organik yang diuraikan sudah mencapai 70% (Barus, 2004).
Effendi (2003), menjelaskan bahwa BOD berpengaruh terhadap kondisi zooplankton pada perairan, hal ini dimungkinkan karena adanya bahan organik yang diuraikan oleh mikroba aerob yang memerlukan oksigen sebagai makanan alami zooplankton dan makrozoobenthos. Nilai BOD akan semakin tinggi jika semakin banyak bahan organik yang terdapat di dalam perairan, sebab oksigen yang dibutuhkan dalam menguraikan senyawa organik juga akan semakin tinggi.
2.3.8 Kandungan Organik Substrat
Kandungan organik substrat dasar sangat penting bagi organisme yang hidup di zona dasar seperti benthos, baik pada air diam maupun pada air yang mengalir. Bahan-bahan organik yang mengendap di dasar perairan merupakan sumber makanan bagi hewan benthos. Bahan organik biasanya berasal dari dekomposisi organisme yang masuk ke sungai (Setiawan, 2009). Komposisi substrat di sungai bervariasi baik secara temporal atau spasial, hal ini berhubungan dengan kecepatan arus. Komposisi substrat dalam perairan antara lain seperti asam organik, hidrokarbon, vitamin, dan hormon, akan tetapi hanya 10% dari material organik substrat tersebut yang mengendap sebagai substrat ke dasar perairan (Sinaga, 2009).
Menurut Effendi (2003), tipe substrat menentukan jumlah dari jenis makroinvertebrata karena selain menjadi habitat yang sesuai bagi organisme untuk berkolonisasi, juga sebagai tempat ketersediaan bahan makanan. Odum (1993), menyatakan bahwa habitat yang berbeda seperti lumpur, pasir, batu kerikil atau material organik mendukung perbedaan kepadatan makrozoobenthos dalam suatu ekosistem. Pada umumnya tipe substrat pada perairan mengalir adalah lumpur
halus, pasir, dan kerikil. Koesoebiono (1979), menjelaskan substrat dasar perairan yang berupa pasir dan sedimen halus merupakan lingkungan hidup yang kurang baik untuk hewan benthos.
2.3.9 Logam Berat
Logam berat adalah unsur logam dengan berat molekul yang tinggi. Logam berat dalam konsentrasi yang rendah akan memiliki fungsi sebagai mikronutrien bagi biota akuatik, dan akan menjadi racun apabila konsentrasinya terlalu tinggi.
Laws (1981), menggolongkan logam berat berdasarkan kegunaannya, yaitu:
1. Golongan yang dalam konsentrasi tertentu, berfungsi sebagai mikronutrien yang bermanfaat bagi kehidupan organisme perairan, seperti Zn, Fe, Cu, Co. 2. Golongan yang sekali belum diketahui manfaatnya bagi organisme perairan,
seperti Hg, Cd, dan Pb.
Logam berat terlarut dapat dengan mudah terabsobsi pada jaringan eksoskeleton dari serangga atau hewan bentik lainnya yang sering mengadakan kontak langsung dengan sedimen. Pengaruh negatif yang ditimbulkan pemaparan logam pada organisme bentuk makroinvertebrata bentik berupa gangguan pada laju feeding, respirasi, penggunaan protein, proses reproduksi, embriogenesis, perkembangan larva, abnormalitas morfologi, perilaku, pengaturan ion/osmotik, dan fungsi organ tubuh lainnya yang semuanya berpengaruh pada tingkat kelangsungan hidup organisme bentik yang bersangkutan (Luoma & Carter, 1991). Logam berat dalam air mudah terserap dan tertimbun dalam fitoplankton yang merupakan titik awal dari rantai makanan, selanjutnya melalui rantai makanan sampai ke organisme lainnya (Fardiaz, 1992).
Kontaminasi logam berat dapat secara alamiah berasal dari pengikisan batu mineral yang banyak bersumber dari perairan, partikel-partikel yang ada di
udara yang masuk ke dalam badan air dikarenakan terbawa oleh air hujan. Adapun logam yang berasal dari aktivitas manusia berasal dari limbah industri dan limbah rumah tangga. Logam berat yang masuk ke dalam perairan melalui pengendapan, pengenceran dan dispersi dan akan terakumulasi ke dalam sedimen (Bhosale & Sahu, 1991). Heryanto (2011), menjelaskan bahwa limbah yang berasal dari industri maupun rumah tangga yang melibatkan unsur-unsur logam seperti Timbal (Pb), Kadmium (Cd), Merkuri (Hg), dan Cuprum (Cu) merupakan limbah yang tidak dapat atau sulit didegradasi oleh mikroorganisme, sehingga akan terjadi akumulasi.
