Mengukur dan
Memprediksi Reaksi
Sistem Ekologis
Terhadap Racun
Andi Tilka Muftiah Ridjal
(P1801213422)
Pengukuran Efek
Ekologi di Berbagai
Pengukuran Efek Ekologi di
Berbagai Tingkat Organisasi Biologi
• Istilah yang menyiratkan bahwa sistem biologi digunakan dalam beberapa cara untuk
mengevaluasi status ekosistem.
What is
programbiomonitoring terbagi dalam dua kategori, paparan dan efek.
Generally
Generally
• Pemeriksaan residu pestisida dalam jaringan ikan, atau PCBs pada mamalia darat dan burung, merupakancontoh dari aplikasi
biomonitoring.
Example
Biomonitoring Tug of War
▪
Dalam proses biomonitoring, ada
Bioakumulas i / biotransform
asi / biodegradasi
Monitoring
biokimia dan perilakuFisiologis Parameter Populasi Parameter komunitas EkosistemEfek
Ada sebuah kontinum titik pemantauan di
sepanjang jalan yang berpengaruh pada ekosistem
berawal dari masuknya xenobiotik ke biosfer
menuju seri akhir efek. Teknik yang tersedia untuk
memantau di setiap tingkat, meskipun mereka
tidak sama untuk masing-masing kelas racun. Hal
Metode dan Pengukuran yang Digunakan
dalam Biomonitoring untuk Efek Ekologis
Psikologi dan Perilaku
Kerusakan
kromosom, luka dan necrosis, tumor dan dampak teratogenik, keberhasilan
reproduksi,
perubahan perilaku, kematian dan
perilaku pengganti
Parameter Masyarakat
Struktur, keanekaragaman, interaksi kompetitif, efisiensi transfer energy, rata-rata perubahan dalam struktur
masyarakat, kesuksesan negara bagian, parameter kimia dan perjalanan status gizi
Indikator Biokimia
tekanan protein, indikator metabolism, kerusakan DNA, hambatan
acetylcholinestrase, pengisian energy adenylae, produksi metallothionen, larangan imunologi
Parameter Populasi
Kepadatan populasi, produktivitas, kesuksesan perkawinan,
perubahan struktur genetic,
kemungkinan kematian
Explanatory~
Sejumlah metode yang digunakan baik
dalam situasi laboratorium dan di lapangan
untuk mencoba mengklasifikasikan efek
xenobiotik pada sistem ekologi. Uji
toksisitas dapat digunakan untuk
memeriksa efek pada beberapa tingkat
organisasi biologis dan dapat dilakukan
dengan spesies yang diperkenalkan
sebagai monitor untuk lingkungan
Bioakumulasi/
Biotransformas
Bioakumulasi/ Biotransformasi/
Biodegradasi
Bioakumulasi sering terjadi dengan bahan lipofilik. Lipofilik
adalah zat lemak yang tidak larut dalam air, tetapi umumnya
larut dalam alkohol dan eter.
Produk biotransformasi dan degradasi dapat dideteksi. Sebagai contoh, DDE sering menjadi sebuah indikasi paparan
masa lalu terhadap DDT. Dengan munculnya pemeriksaan DNA, bahkan
dimungkinkan untuk menggunakan kehadiran plasmid degradatif tertentu dan
urutan gen spesifik tertentu sebagai indikasi paparan masa lalu dan saat ini
untuk xenobiotik beracun.
Produk biotransformasi dan degradasi dapat dideteksi. Sebagai contoh, DDE sering menjadi sebuah indikasi paparan
masa lalu terhadap DDT. Dengan munculnya pemeriksaan DNA, bahkan
dimungkinkan untuk menggunakan kehadiran plasmid degradatif tertentu dan
urutan gen spesifik tertentu sebagai indikasi paparan masa lalu dan saat ini
Advantage
• Salah satu keuntungan besar dari penentuan analitis
kehadiran senyawa dalam jaringan suatu organisme adalah kemampuannya untuk memperkirakan paparan materi.
• Meskipun paparan tidak bisa serta merta dikaitkan dengan
efek pada tingkat populasi dan masyarakat, hal ini dapat membantu dalam mengkonfirmasikan bahwa perubahan yang terlihat pada tingkat ini adalah karena dampak antropogenik dan perubahan tidak alami.
Disadvanta
ge
• Kesulitan dalam metode ini terletak pada fakta bahwa tidak
mungkin untuk mengukur semua senyawa.
Indikator Molekuler
dan Fisiologis
McCarthy dan Shugart (1990) telah menerbitkan sebuah buku,
meninjau secara rinci sejumlah biomarker dan penggunaannya dalam lingkungan darat dan perairan.
Istilah biomarker kolektif telah diberikan pada pengukuran ini, meskipun mereka adalah seperangkat diversifikasi pengukuran mulai dari kerusakan DNA sampai indeks fisiologis dan bahkan perilaku.
Sampai saat ini, biomarker belum terbukti memprediksi efek pada tingkat organisasi populasi, komunitas, atau ekosistem. Namun, pengukuran ini telah menunjukkan beberapa manfaat sebagai ukuran eksposure dan dapat memberikan bukti klinis dari agen penyebab.
Proses Enzimatik
Dan
Penghambatan enzim tertentu seperti acetylcholinesterase telah terbukti menjadi biomarker populer dan
dengan pembenaran. Pengamatannya adalah
pada tingkat paling dasar dari bagian interaksi racun - aktif.
Tidak hanya aktivitas enzim dihambat, tetapi
mereka juga dapat diinduksi oleh agen
racun.
Tidak semua protein yang disebabkan oleh
racun merupakan enzim-enzim
Indikator
Racun dapat menyebabkan munculnya banyak kerusakan yang dapat diamati pada tingkat organisme.
Hewan
Hewan
•Hewan sering
memperlihatkan perubahan bentuk dalam struktur tulang, kerusakan pada hati dan organ lainnya, dan perubahan dalam
struktur tulang di tingkat histologis dan morfologis.
Tanam
an
Tanam
an
• Tanaman dapat
menunjukkan klorosis, memudar warna hijau
Luka dan nekrosis pada jaringan telah menjadi
landasan dari banyak patologi lingkungan. Insang adalah jaringan
sensitif dan sering mencerminkan adanya
bahan iritan.
Sampel darah dan hematologi umum
adalah indikator tambahan organisme
dengan kerusakan organ atau perubahan
metabolik. Anemia dapat disebabkan oleh
Pengujian Toksisitas
dan
Pengujian ini adalah suatu cara untuk secara
langsung menguji toksisitas limbah, meskipun dampak tertentu di daerah debit
telah sulit untuk dikorelasikan. Karena
pengujiannya memerlukan sampel
limbah dan
menghabiskan beberapa hari untuk dilakukan,
pemantauan terus menerus belum terbukti
berhasil menggunakan pendekatan ini.
Selain pemantauan limbah, uji toksisitas
juga telah terbukti berguna dalam pemetaan toksisitas dalam berbagai wilayah
air dan darat yang terkontaminasi. Sedimen air tawar dan
sistem laut sering diperiksa untuk toksisitas dengan menggunakan berbagai
Organisme Sentinel
dan
What is Sentinel
Organism?
Spesies sentinel memiliki beberapa
keuntungan yang berbeda. Organisme ini
dapat digunakan untuk menunjukkan
bioavailabilitas xenobiotik karena mereka
terkena paparan secara realistis. Jika
organisme dapat dipertahankan di
lapangan untuk waktu yang lama, indikasi
dampak kontaminasi pada pertumbuhan
Pengambilan
sampel
konsentras
i toksikan
diperiksa
pertumbuh
an
organisme
diukur
Pendekatan ini mendapat keuntungan dari kemampuan penyaringan dari bivalvia untuk menyedot air dalam jumlah besar ke lingkungan penerima.
Meskipun faktor-faktor selain toksikan dapat mempengaruhi pertumbuhan (ketersediaan pangan, suhu), adalah hal
yang mungkin dalam menggunakan metode ini untuk menghubungkan
Parameter
Perkumpulan
dan
Struktur komunitas biologi selalu menjadi indikator umum yang digunakan pada tekanan dalam
komunitas biologis.
Berbagai indeks biologi telah dikembangkan untuk menilai kesehatan ekosistem dengan
mengukur aspek populasi
invertebrata, ikan, atau tanaman. Mungkin kelemahan terbesar adalah upaya yang diperlukan untuk secara
akurat menentukan struktur ekosistem dan untuk membedakan
{ 1 }
Pengaturan IBI memerlukan pengetahuan rinci
sebelumnya dari kumpulan atau komunitas yang
diteliti sehingga perbandingan dapat dibuat
untuk masyarakat normal.
{ 2 }
Peringkatan memerlukan penilaian ahli sehingga
komponen seperti jenis danau, komponen
musiman, dan variasi alami dalam komposisi
himpunan dapat dipertanggungjawabkan.
{ 3 }
Kompetisi Sumber
Daya Sebagai Model
Efek Polutan Secara
Langsung dan Tidak
Tingkat pertumbuhan dan
Pasokan Sumber Daya
Pada satu titik tingkat pertumbuhan melebihi tingkat kematian dan penduduk meningkat. Selama konsentrasi sumber daya melebihi jumlah populasi tumbuh
ini, di bawah jumlah ini, kepunahan akan terjadi.
Pada satu titik tingkat pertumbuhan melebihi tingkat kematian dan penduduk meningkat. Selama konsentrasi sumber daya melebihi jumlah populasi tumbuh
Zero Net Growth Isocline
(ZNGI)
ZNGI adalah garis dalam ruang sumber daya yang merupakan konsentrasi
terendah sumber daya yang dapat mendukung
spesies. Dalam situasi keseimbangan,
keseimbangan akhirnya akan ditarik menuju titik
di sepanjang ZNGI. Di daerah yang diarsir dari
ruang sumber daya, populasi akan tumbuh. Di
daerah putih, kepunahan akhirnya akan terjadi.
ZNGI adalah garis dalam ruang sumber daya yang merupakan konsentrasi
terendah sumber daya yang dapat mendukung
spesies. Dalam situasi keseimbangan,
keseimbangan akhirnya akan ditarik menuju titik
di sepanjang ZNGI. Di daerah yang diarsir dari
ruang sumber daya, populasi akan tumbuh. Di
Dua spesies grafik
CA dan ZNGI untuk setiap spesies dimasukkan ke
dalam grafik. Enam wilayah ruang sumber
daya diciptakan. Di wilayah 1, spesies tidak bisa hidup, di wilayah 2,
hanya spesies A yang dapat bertahan hidup, di
wilayah 3, spesies A dan spesies B dapat bertahan
hidup, tetapi B punah; wilayah 4 adalah wilayah yang seimbang; di wilayah
5, kedua spesies A dan spesies B dapat bertahan hidup, tetapi A punah; dan
di wilayah 6, hanya spesies B dapat bertahan
hidup . Dalam kasus ilustrasi, jika titik sumber asli S1, S2 terletak dalam
wilayah kesetimbangan berbayang, kedua spesies
Case 1 : Dampak Racun
pada Spesies B
Masuknya racun mengubah kemampuan
spesies B untuk menggunakan sumber
daya 1. Kemiringan vektor konsumsi diubah
dan pergeseran ZNGI dibandingkan dengan
kondisi awal. Titik keseimbangan bergerak dan bergeser ke wilayah
keseimbangan dan menyusut. Dengan wilayah keseimbangan
yang lebih kecil, kemungkinan
Case 2 : Dampak Racun
pada Spesies A
Timbulnya dampak racun pada kemampuan
spesies A untuk menggunakan sumber daya 1. Dalam kasus ini, titik keseimbangan belum
bergerak tapi wilayah keseimbangan telah
sangat meningkat, sehingga meningkatkan
peluang untuk koeksistensi dari dua
spesies (A). Namun, peningkatan keseimbangan dan
peningkatan
keanekaragaman spesies tidak berarti bahwa
sistem ini kurang tertekan. Dalam B, penambahan racun telah
memaksa ZNGIA ke dalam ZNGIB, mengakibatkan
Dampak racun pada
komponen kompetisi
sumber daya
Hubungan antara faktor-faktor yang
dimasukkan ke dalam model kompetisi sumber
daya dapat
dipengaruhi dalam beberapa cara oleh
Aspek Interaksi
Racun tersebut dapat secara langsung atau tidak langsung mengubah setiap aspek interaksi kompetitif kecuali kematian
spesifik atau kepadatan - independen
Racun tersebut dapat secara langsung atau tidak langsung mengubah setiap aspek interaksi kompetitif kecuali kematian
Diagram Sejarah Hidup untuk
Populasi Usia - Terstruktur
Jumlah organisme dalam populasi pada waktu t1 tergantung pada jumlah kelas satu tahun lebih muda dari tahun sebelumnya dan persentase ketahanan hidup
dari t0 ke t1. Angka-angkanya juga tergantung pada jumlah keturunan dari tahun sebelumnya yang masih hidup sampai usia 1. Ini adalah model umum bagi banyak
