1 LAPORAN
STUDI LAPANG (BIO 301)
Pengaruh Air Sabun Terhadap Komunitas Bakteri pada Bendungan Mata Air Spring Hutan Pendidikan Gunung Walat
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2 RINGKASAN
NIEDYA OCTAFYANNA, DWI EGGA PRASETYO RICARDI, dan WARSIH. Pengaruh Air Sabun Terhadap Komunitas Bakteri pada Bendungan Mata Air Spring Hutan Pendidikan Gunung Walat. Dibimbing oleh PROF. DR. IR. ANTONIUS SUWANTO, M.SC.
Indonesia dengan luas wilayah yang terdiri dari 70% lautan merupakan negara kepulauan dengan luas perairan diperkirakan mencapai 5,8 juta km2. Namun saat ini, sangat banyak terjadi pencemaran air. Pencemaran tersebut bisa berasal dari limbah pabrik, pertanian, atau limbah air rumah tangga. Limbah tersebut dapat mempengaruhi komunitas bakteri yang menjaga stabilitas ekosistem perairan karena komunitas bakteri tersebut dapat mendegradasi gas H2S yang berbahaya bagi ekosistem perairan. Gas H2S terbentuk dari penguraian asam sulfat natural yang terdapat pada lumpur sedimen dari suatu perairan seperti danau. Oleh karena itu, percobaan ini bertujuan untuk mempelajari dampak dari pengaruh air sabun terhadap komunitas bakteri dengan menggunakan kolom Winogradsky. Pengambilan sampel lumpur sedimen untuk melakukan percobaan ini dilaksanakan pada tanggal 24 juni 2014 di Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW) Sukabumi. Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW) merupakan hutan yang dikelola oleh Fakultas Kehutanan IPB sebagai Hutan Pendidikan. HPGW tidak terdapat danau akan tetapi terdapat beberapa bendungan air. Oleh karena itu, percobaan ini mengambil sampel lumpur sedimen dari salah satu bendungan air HPGW, yaitu Bendungan Spring. Lumpur sedimen tersebut akan dimasukan kedalam kolom Winogradsky dengan melakukan beberapa perlakuan. Perlakuan dibagi menjadi dua set, yaitu set pertama dilakukan dengan perlakuan air sabun dan set kedua dilakukan tanpa perlakuan air sabun. Masing-masing set akan diberi empat perlakuan, yaitu penambahan selulosa, penambahan sulfur, penambahan selulosa+sulfur, dan kontrol (tidak diberi penambahan).
3
LAPORAN KEGIATAN STUDI LAPANG (BIO 301) TAHUN 2014
Judul : Pengaruh Air Sabun Terhadap Komunitas Bakteri pada Bendungan Mata Air Spring Hutan Pendidikan Gunung Walat
Penyusun : Niedya Octafyanna G34120023 Dwi Egga Prasetyo Ricardi G34120026
Warsih G34120065
Bogor, 15 Juli 2014 Menyetujui,
(Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc.) Pembimbing
Mengetahui,
4
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT senantiasa penulis panjatkan karena berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan studi lapang yang berjudul Pengaruh Air Sabun Terhadap Komunitas Bakteri pada Bendungan Mata Air Spring Hutan Pendidikan Gunung Walat.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc. sebagai pembimbing studi lapang yang telah memberikan bimbingan dan arahan selama studi lapang.
2. Hutan Pendidikan Gunung Walat yang telah memberikan fasilitas demi terlaksananya kegiatan studi lapang.
3. Bapak Sutisna sebagai pengelola rumah kaca yang telah memberikan tempat pengamatan penelitian ini.
4. Keluarga penulis yang senantiasa memberikan doa dan dukungan kepada penulis.
5. Berbagai pihak yang telah terlibat dalam penyusunan laporan studi lapang ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini belum sempurna sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak guna perbaikan di masa mendatang. Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, 15 Juli 2014
5 DAFTAR ISI
RINGKASAN ... 2
LEMBAR PENGESAHAN ... 3
KATA PENGANTAR ... 4
DAFTAR ISI ... 5
DAFTAR GAMBAR ... 6
PENDAHULUAN ... 7
BAHAN DAN METODE ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 9
KESIMPULAN DAN SARAN ... 13
DAFTAR PUSTAKA ... 14
LAMPIRAN ... 15
6
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Gunung Walat perlakuan air keran...9
Gambar 2 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Gunung Walat perlakuan air sabun...9
Gambar 3 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Danau LSI IPB air keran...11
Gambar 4 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Danau LSI IPB dengan air sabun...11
Gambar 5 Membran Sel...12
Gambar 6 Lokasi Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW)...15
Gambar 7 Bendungan Mata Air Spring...15
7 sumber air yang tergenang hanyalah bendungan-bendungan dari mata air tersebut. Pengamatan komunitas bakteri pada sedimen bendungan mata air HPGW akan dibuat miniaturnya dalam bentuk kolom Winogradsky.
Kolom Winogradsky adalah sebuah ekosistem mikroba buatan yang berfungsi sebagai sumber kultur penyuburan dalam jangka panjang. Kolom Winogradsky merupakan ide seorang ilmuan Rusia bernama Sergei Winogradsky yang digunakan pertama kali pada abad ke -19 untuk mempelajari mikroorganisme tanah. Komunitas bakteri tersebut akan kita pelajari fungsi sesuai ekologinya pada kolom Winogradsky dengan melihat adanya lapisan warna-warna yang terbentuk. Kandungan sedimen juga mempengaruhi tumbuhnya jenis bakteri sehingga warna lapisan yang terbentuk akan berbeda-beda. Kandungan dalam tanah (sedimen) yang diperlukan oleh seluruh Sel diantaranya memerlukan karbon, dan hampir seluruh prokariot membutuhkan bahan organik sebagai sumber karbonnya. Penyusun sel bakteri sekitar 13%-nya adalah nitrogen yang diantaranya merupakan penyusun dari asam nukleat, protein dan beberapa penyusun sel lainnya. Nitrogen yang terdapat di alam dalam bentuk anorganik seperti amonia (NH3, nitrat (NO3-). Beberapa makronutrien yang diperlukan diantaranya P, S, K, Mg, C, Na. Selain itu mikronutrien juga diperlukan dalam pertumbuhan dan perkembangan bakteri, mikronutrien yang diperlukan yaitu Fe beserta elemen besi lainnya (David et al. 2012).
8
BAHAN DAN METODE
Lokasi
Pengambilan sampel sedimen dilaksanakan pada tanggal 24 Juni 2014 pukul 16.00 di Bendungan Mata Air Spring pada ketinggian 570 m dengan posisi S 060 54,892’ dan E 1060 49,497’ Hutan Pendidikan Gunung Walat Sukabumi.
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu 1 buah sekop, 1 buah ember berukuran sedang, timbangan, 1 pack plastik, 1 buah corong, 8 buah tabung botol plastik ukuran 1,5 liter, 1 buah cutter, solatip, spidol, label, dan GPS. Bahan yang digunakan dalam melakukan perlakuan adalah sampel sedimen, rendaman kertas koran 200 g, 4 buah kuning telur, air keran, sabun, dan bubuk kapur 150 g.
Metode
Metode yang kita gunakan adalah kolom winogradsky. Sampel sedimen diambil pada lokasi yang telah ditentukan di Hutan Pendidikan Gunung Walat. Setelah ditemukannya lokasi yang tepat, GPS digunakan untuk mendapatkan data deskripsi lokasi tersebut. Kemudian sampel sedimen diambil dari bendungan tersebut dengan menggunakan sekop dan sampel ditaruh kedalam ember.
Kedelapan botol plastik dipotong bagian mulut tabung agar didapatkan permukaan botol yang rata (Gambar). Kedelapan botol tersebut akan dijadikan 2 set perlakuan, yaitu 1 set diisi dengan air yang mengandung sabun dan 1 set diisi oleh air keran biasa. Pada satu set terdapat empat buah botol. Botol pada setiap set diberikan label, yaitu kontrol, selulosa, sulfur, dan selulosa+sulfur.
9
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengamatan kolom Winogradsky membutuhkan waktu minimal selama 8 minggu dan akan lebih baik jika dilakukan dalam jangka waktu yang lebih lama. Namun, pengamatan pada percobaan studi lapangan ini hanya dapat dilakukan selama 2 minggu karena terbatasnya waktu. Berikut hasil pengamatannya:
(a) (b) (c)
Gambar 1 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Gunung Walat perlakuan air keran (a) Kondisi minggu ke-0 (b) Kondisi minggu ke-1 (c) Kondisi minggu ke-2
(a) (b) (c)
Gambar 2 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Gunung Walat perlakuan air sabun (a) Kondisi minggu ke-0 (b) Kondisi minggu ke-1 (c) Kondisi minggu ke-2
Hasil percobaan tersebut memperlihatkan adanya perubahan kondisi di dalam kolom Winogradsky. Perubahan tersebut ditandai dengan terbentuknya warna hitam, abu-abu, jingga, dan merah. Lapisan warna tersebut terbentuk karena hasil dari metabolisme bakteri dengan sumber nutrisi yang terkandung di dalam sedimen lumpur. Kolom Winogradsky terbagi menjadi tiga zona, yaitu zona anaerob yang terletak pada dasar kolom, zona mikroaerofilik yang terdapat pada tengah kolom, dan zona aerob yang terletak pada permukaan kolom. Ketiga zona tersebut terhubung dengan siklus aliran bioenergetik.
10
tersebut dapat mereduksi ikatan sulfur organik yang akan menghasilkan metana (CH4) dan hidrogen sulfida (H2S), serta komunitas bakteri tersebut dapat mengubah komponen sulfur organik agar dapat digunakan oleh bakteri lain sebagai donor elektron pada proses metanogenesis, fotoautotrof bakteri ungu, kemoorganotrof, kemolitotrof dan respirasi anaerobik. Metanogenesis merupakan pembentukan metana (CH4) yang dilakukan sebagian besar komunitas bakteri arkaea secara anaerobik (David et. al 2012).
Kemudian pada zona kedua, yaitu mikroaerofilik biasanya terdapat komunitas bakteri sulfur hijau dan bakteri sulfur ungu. Kedua bakteri tersebut dapat mengoksidasi gas hidrogen sulfida (H2S) agar menjadi sulfur. Hal tersebut merupakan hal yang sangat penting, karena hidrogen sulfida (H2S) adalah gas yang sangat berbahaya. Hidrogen sulfida merupakan gas yang sangat beracun bagi sebagian besar makhluk hidup karena dapat berikatan dengan besi (Fe) pada sitokrom yang akan menghalangi proses respirasi. Jika dalam akumulasi yang besar hal tersebut menyebabkan kematian pada ekosistem perairan. Selain itu, pada zona ini metana (CH4) juga dioksidasi menjadi karbon dioksida (CO2) (Ginanjar 2009). Terakhir adalah zona ketiga, yaitu zona aerobik. Zona ini mengubah karbon dioksida (CO2) menjadi oksigen (O2). Hal tersebut dilakukan oleh alga dan cyanobacteria dengan melakukan proses fotosintesis.
Hasil pengamatan pada gambar 1 dan 2 menunjukan jumlah lapisan warna yang berbeda pada setiap perlakuan. Gambar 1 menunjukan kolom kontrol menghasilkan lapisan warna hitam, selapis warna merah, dan bening. Kolom dengan perlakuan selulosa menghasilkan warna hitam dan cokelat kemerahan. Kolom dengan perlakuan sulfur menghasilkan warna hitam, ungu, dan jingga pada permukaan air. Kolom perlakuan sulfur dan selulosa menghasilkan warna hitam, abu-abu, merah, dan jingga. Gambar 2 menunjukan kolom kontrol menghasilkan lapisan warna hitam, dan air yang keruh. Kolom dengan perlakuan selulosa menghasilkan warna hitam dan cokelat kemerahan. Kolom dengan perlakuan sulfur menghasilkan warna hitam, abu-abu, dan jingga pada permukaan air. Kolom perlakuan sulfur dan selulosa menghasilkan warna hitam, abu-abu, dan jingga pada permukaan air.
Warna-warna lapisan tersebut mewakili keragaman komunitas bakteri dan warna lapisan tersebut dihasilkan sesuai dengan kandungan nutrisi yang tersedia. Perlakuan dengan penambahan selulosa dan sulfur bertujuan untuk melihat bagaimana keragaman mikroorganisme pengurai selulosa dan sulfur berinteaksi. Penambahan sumber selulosa dilakukan dengan menambahkan bubur kertas yang memiliki kandungan C organik sekitar 28,28 me/100g (Andriyetni 2006). Penambahan sulfur pada perlakuan dengan dilakukan pemberian kuning telur ayam mentah. Kuning telur ayam memiliki kandungan asam amino salah satunya dengan ikatan disulfida yang dapat digunakan sebagai sumber sulfur dalam percobaan yang dilakukan (Panjaitan 1994).
11
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
Gambar 3 Hasil pengamatan kolom Winogradsky Danau LSI IPB air keran (a) Kondisi minggu ke-0 (b) Kondisi minggu ke-1 (c) Kondisi minggu ke-2 (d) Kondisi minggu ke-3 (e) Kondisi minggu ke-4 (f) Kondisi minggu ke-5
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
12
Namun, memberi perlakuan air sabun dapat mengganggu stabilitas komunitas bakteri. Hal tersebut dapat kita amati bahwa kolom Winogradsky yang mengandung air sabun memiliki jenis ragam komunitas bakteri yang lebih sedikit ditandai dengan jumlah lapisan yang lebih sedikit daripada kolom Winogradsky yang tidak memakai air sabun. Warna kepekatan lapisan pada kolom Winogradsky yang diberi air sabun juga tidak sepekat kolom Winogradsky yang tidak diberi air sabun. Hal tersebut membuktikan bahwa adanya interaksi antara senyawa yang terkandung di dalam sabun dengan komunitas bakteri.
Bakteri memiliki membran sel yang terdiri dari fosfolipid bilayer. Kandungan lipid pada membran sel tersebut dirusak oleh air sabun sehingga fungsi dari metabolisme bakteri tersebut akan terganggu dan dapat menyebabkan kematian pada sel bakteri. Kerusakan pada sel bakteri dapat terjadi karena rusaknya permeabilitas membran sehingga menimbulkan kebocoran pada komponen intarseluler seperti natrium glutamat, natrium hidrogen sulfat, nukleotida, kalium dan fosfat organik (Nychas&Tassou 2000). Ketika sifat semipermeabel membran mengalami perubahan seperti terjadinya pembesaran pada pori membran maka molekul besar akan dapat keluar dari membran sel, hal tersebut dapat dikarenakan karena adanya perubahan fosfolipida. Kebocoran pada membran sel bakteri disebabkan karena permeabilitas membran mengalami gangguan (Davidson&Branen 1994).Kerusakan permeabilitas membran disebabkan oleh surfaktan yang terkandung di dalam sabun.
Gambar 5 Membran sel
13
KESIMPULAN DAN SARAN
14
DAFTAR PUSTAKA
Andriyetni N. 2006. Dinamika populasi mikrob dalam campuran tanah bekas tambang batubara dengan sludge selama proses bioremediasi [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Ginanjar T. 2009. Penghilangan gas H2S dan NH3 dengan teknik biofilter pada ruang produksi pabrik karet PTPN VIII Cikumpay, Purwakarta [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Davidson PM, Branen AL. 1993. Antimicrobial in Food. New York (US) : Merckel Dekker
David AS, David PC, John MM, Michael TM. 2012. Brock Biology Of Microorganisms. San francisco (CA): Pearson Education, Inc.
McDonald E, Slavin N, Bailie R, Schobban Y. No germ on me : A social marketing campaign to promote hand washing with soap in remote Australian Aboriginal communities. Global Health Promotion 2011;18(1):62-5.
Nychas GJE and Tassou CC. 2000. Traditional preservative – oils and spices. Di dalam : Robinson RK, Batt CA, Patel PD (Ed). Encyclopedia of Food Micobiology Volume.2. London (UK): Academy Press.
15 LAMPIRAN
Gambar 6 Lokasi Hutan Pendidikan Gunung Walat
Gambar 7 Bendungan Mata Air Spring
