BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Azolla microphylla
Menurut Gunawan (2011), klasifikasi Azolla microphylla (Gamabr 2.1) : Kingdom : Plantae
Divisi : Pteridophyta Kelas : Pteriodopsida Ordo : Salviniales Famili : Salviniaceae Genus : Azolla
Spesies : Azolla microphylla (Gunawan, 2011)
Gambar 2. 1 Azolla microphylla (Sumber : Zulfa, 2018)
Azolla microphylla adalah tanaman yang berukuran kecil, mempunyai panjang kurang dari 2,5 cm. Tipe akar lateral dengan bentuk akar runcing atau tajam terlihat seperti rambut. Bentuk daun memiliki panjang sekitar 1–2 mm dengan posisi daun saling menindih. Permukaan atas daun berwarna hijau (Sudjana, 2014). Rhizoma pada tanaman azolla yaitu generasi sporofit, daun yang kecil membentuk 2 barisan menyirip (Paulus, 2010).
8
2.2 Pistia stratiotes L.
Menurut menurut Rijal (2014), klasifikasi Pistia stratiotes L (Gambar 2.2) : Kingdom : Plantae
Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Arales Famili : Araceae Genus : Pistia
Spesies : Pistia stratiotes L. (Rijal, 2014)
Gambar 2. 2 Pistia stratiotes L.
(Sumber : Herjayani , 2012)
Jenis tanaman Pistia stratiotes adalah salah satu tanaman air yang mampu mengapung di permukaan air. Jenis tanaman ini biasanya hidup di daerah tropis, sub tropis dan daerah yang bertemperatur hangat di seluruh dunia (Irawanto &
Baroroh, 2017). Umumnya tanaman pistia mudah ditemui di persawahan, danau, telaga dan rawa-rawa yang terdapat air tenang (Nurfitri & Rachmatiah, 2010).
Panjang daun Pistia stratiotes dapat mencapai 14 cm. Lebar daun berkisar 5 centimeter sampai 14 centimeter. Pistia memiliki daun berwarna hijau, tulang daun sejajar dan tepi daun bergelombang. Permukaan daun terdapat bulu pendek yang membantu menangkap gelembung udara dan mengapungnya tanaman (Dipu et al., 2010).
2.3 Limbah Industri dan Cemaran Kadmium
Limbah industri merupakan sumber pencemaran air yang memiliki kadar tinggi dan dapat menyebabkan kontaminasi bakteriologis serta beban nutrien yang berlebihan (Said, 2010). Limbah industri dibagi menjadi tiga jenis meliputi, limbah padat, limbah cair serta limbah gas. Limbah industri memiliki peluang untuk mencemari lingkungan disekitarnya. Seiring meningkatnya industri yang mengeluarkan limbah cair, maka mengindikasikan bahwa kualitas perairan di daerah tersebut menurun karena masuknya polutan ke dalam perairan.
Aspek kualitas perairan dapat dilihat dari tingkatan tidak tercemar dan tingkatan tercemar. Tingkat tidak tercemar yaitu tingkat kualitas air belum sampai batas ketentuan. Tingkatan tercemar yaitu kualitas air yang telah sampai ke batas atau melewati batas ketentuan. Limbah cair yang dikeluarkan dari industri melebihi batas ketentuan dapat mengandung berbagai jenis senyawa toksik yang memberikan efek berbahaya pada organisme hidup, khususnya mikroba karena sebagian besar racun dapat menyebabkan kematian (Akansha, et al., 2020).
Limbah cair yang dihasilkan industri dapat berupa logam berat salah satunya kadmium (Cd). Kadmium merupakan jenis logam berat berbahaya karena memiliki sifat non degradable oleh organisme hidup dan dapat terakumulasi ke lingkungan. Kadmium mengendap di dasar perairan membentuk senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik. Kadmium adalah logam berwarna putih perak, lunak, mengkilap, tidak larut dalam basa, mudah bereaksi, serta menghasilkan kadmium oksida bila dipanaskan. Kadmium umumnya terdapat dalam kombinasi dengan klor (Cd Klorida) atau belerang (Cd Sulfit). Kadmium memiliki nomor atom 40, berat atom 112,4, titik leleh 321°C, titik didih 767°C dan memiliki masa jenis 8,65 g/cm3 (Istarani & Pandebesie, 2014).
2.4 Telaga Ngipik
Telaga Ngipik adalah telaga buatan bekas eksploitasi batu kapur industri produksi semen yang memilki luas lebih kurang 20 Hektar. Lokasi telaga berada pada daerah kawasan industri Gresik. Telaga Ngipik mempunyai kedalaman yang bervariasi dan tergantung musim. Pada saat musim penghujan air telaga pada
umumnya penuh sehingga dapat mencapai 6 meter. Sedangkan pada saat musim kemarau dapat mencapai kedalaman 2 meter. Sumber air telaga Ngipik berasal dari air hujan dan saluran air outlet KIG. Air yang berada di telaga dimanfaatkan untuk bidang pertanian, domestik dan industri.
2.5 Fitoremediasi
Fitoremediasi adalah jenis proses bioremediasi dimana spesies tanaman selektif digunakan secara langsung dalam memisahkan, menghilangkan, menahan atau menurunkan kontaminan pada air (Laghlimi, Baghdad, Hadi, & Bouabdli, 2015). Fitoremediasi diharapkan mampu meberikan perubahan konkret dan mudah untuk mempertahankan dan memperbaiki kualitas perairan. Fitoremediasi sangat mudah diterapkaan secara in situ (langsung di tempat) dan proses yang digunakan bisa secara alamiah. Menurut Handayanto (2017), Strategi fitoremediasi ada lima yaitu 1) Fitoekstraksi merupakan proses terserapnya senyawa toksik dari media tanah atau air yang dilakukan tanaman remediasi serta akumulasi dan translokasi zat pencemar ke tanaman, 2) Fitostabilisasi merupakan pemanfaatan tanaman guna stabilisasi zat pencemar ke dalam tanah atau air, 3) Fitovolatilisasi merupakan pemanfaatan tanaman untuk menyerap zat pencemar dari dalam tanah atau air yang akan dikeluarkan melalui daun, 4) Fitodegradasi merupakan proses memanfaatkan tanaman sebagai degradasi zat pencemar organik yang membutuhkan bantuan enzim, 5) Rhizofiltrasi merupakan proses memanfaatkan akar tanaman guna menyerap zat pencemar sehingga dapat masuk ke dalam akar tanaman.
2.5.1 Faktor yang Mempengaruhi Penyerapan
Tanaman menyerap logam berat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : 1. Proses Adsorpsi
Proses Adsorpsi yang bersifat reversibel dapat memengaruhi proses penyerapan zat. Semakin luas permukaan dapat meningkatkan laju adsorpsi (Lelifajri, 2010).
2. Lama Waktu Tanam
Semakin lama waktu tanam mampu meningkatkan penyerapan sampai pada titik jenuh tanaman. (Mutmainnah, Arinafril, & Suheryanto, 2015).
3. pH Larutan
pH asam mampu meningkatkan jaringan tumbuhan dalam menyerap unsur logam, sedangkan apabila pH basa mampu menurunkan jaringan tumbuhan dalam menyerap unsur logam (Agusetyadevy, Sumiyati, & Sutrisno, 2013).
4. Kadar
Semakin tinggi kadar logam, semakin banyak kadar logam yang mampu diserap adsorben (Estuningsih, Yudono, & Yulianti, 2013).
5. Transpirasi Tanaman
Semakin banyak jumlah tanaman air yang digunakan maka semakin tinggi nilai transpirasinya dan sebaliknya semakin sedikit jumlah tanaman air yang digunakan maka semakin rendah pula laju transpirasinya (Agusetyadevy et al., 2013).
6. Umur Tanaman
Semakin bertambah umur tanaman maka penyerapan akan meningkat sampai pada batas maksimum dan akan turun kembali apabila melebihi batas waktu maksimum (Vigiyanti, Chamisijatin, & Susetyarini, 2017).
2.5.2 Proses Tanaman dalam Menyerap Logam Kadmium
Mekanisme dasar dari tanaman pada penyerapan logam dapat diketahui melalui bagian tumbuhan seperti akar dan daun, translokasi dalam xilem dan penyerapan oleh sel-sel daun. Tanaman air memiliki kemampuan lebih tinggi dalam merubah logam pada zona perakaran. Tanaman air memiliki kemampuan mempercepat terlarutnya logam pada rizosfer. Tanaman air juga diperkirakan melepaskan zat khelat untuk logam yang spesifik ke rizosfer oleh akar. Akar tumbuhan air memiliki daya selektifitas yang tinggi terhadap unsur logam tertentu (Hidayati, 2013).
Penyerapan tanaman air terhadap unsur hara terjadi melalui proses difusi. Akar tanaman menyerap dalam bentuk ion, baik kation maupun anion. Proses masuknya unsur hara yang mengandung ion ke dalam akar tanaman disebut penyerapan pasif, yaitu ion masuk ke jaringan tanaman dari larutan yang berkosentrasi tinggi ke dalam sel-sel tanaman yang berkosentrasi rendah. Logam berat akan diserap oleh akar tumbuhan dalam bentuk ion-ion yang larut dalam air seperti unsur hara yang ikut masuk bersama aliran air kemudian tanaman mereduksi logam untuk
ditranslokasikan ke sistem tanaman dan diikat oleh membran-membran sel, mitokondria dan kloroplas (Isa, Jahja, & Sakakibara, 2014; Vigiyanti et al., 2017).
2.5.3 Akumulasi Logam Berat Terhadap Tanaman
Akumulasi logam berat oleh tumbuhan terjadi melalui tiga proses, yaitu penyerapan logam oleh akar, translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada bagian jaringan tertentu untuk menjaga agar tidak ada hambatan dalam proses metabolisme. Secara fisik tanaman mampu menyerap zat polutan dari perairan sehingga dapat berakumulasi pada organ tanaman.
Selanjutnya tanaman melakukan proses adsorpsi oleh akar tanaman. Zat kontaminan akan merekat pada akar sehingga zat tersebut tidak terbawa air. Setelah logam masuk ke dalam sel akar, selanjutnya logam diangkut melalui jaringan pengangkut xilem dan floem ke bagian lain. Agar dapat meningkatkan efisiensi pengangkutan, logam diikat oleh zat khelat yang akan mengikat logam dan membawanya ke dalam sel akar melalui transport aktif. Zat khelat memiliki fungsi yaitu mengikat logam yang diserap tanaman (Irhamni, Pandia, Purba, & Hasan, 2018).
Menurut Irhami (2018), logam berat diserap akar tanaman yang berbentuk ion- ion seperti unsur hara untuk masuk ke dalam akar symplast melewati membran plasma. Lingkungan yang memiliki kandungan logam berat tinggi, mampu membuat protein regulator membentuk senyawa pengikat fitokhelatin. Fitokhelatin adalah peptida yang mengandung 2-8 asam amino sistein di pusat molekul serta asam glutamat dan sebuah glisin pada ujung yang berlawanan. Fitokhelatin terdapat di dalam nukleus. Fitokhelatin akan membentuk ikatan sulfida di ujung belerang pada sistein yang selanjutnya akan membentuk senyawa kompleks yang mampu membawa logam berat ke jaringan tumbuhan. Selanjutnya masuk ke dalam xylem, logam akan dibawa oleh getah xylem menuju daun. Pada jaringan daun, logam disimpan ke berbagai jenis sel tergantung spesies serta bentuk logam. Logam berat yang berada di sel akan berikatan dengan enzim sebagai katalisator yang mampu mengganggu reaksi kimia di dalam sel tanaman (Isa et al., 2014).
Besar akumulasi logam berat sesuai dengan besar kadar logam berat pada media tanam dan waktu pemaparan. Semakin besar kadar logam berat dan semakin
lama waktu pemaparan maka semakin tinggi kadar logam berat yang terakumulasi dalam tanaman air, dan sebaliknya semakin kecil kadar logam berat dan waktu pemaparan maka semakin kecil kadar logam berat yang terakumulasi dalam akar.
kadar logam berat pada media tanam memengaruhi penyerapan tanaman, yaitu jumlah kadar logam berat yang ditambahkan dalam media tanam berbanding lurus dengan akumulasi logam berat pada tanamannya (R. Wulandari et al., 2014).
Logam kadmium yang terakumulasi pada daun dan akar memiliki perbedaan.
Pada penelitian Mardikaningtyas (2016), menunjukkan bahwa akar memiliki jumlah kadar kadmium lebih tinggi daripada daun. Perbedaan jumlah kadar logam dapat mengetahui bahwa pada organ akar tanaman Pistia stratiotes lebih efektif dalam menyerap logam berat dan dapat mengindikasikan bahwa tanaman melakukan rhizofiltration atau disebut penyerapan, pengkadaran dan pengendapan zat kontaminan dari perairan tercemar dengan kadar kontaminan rendah di bagian organ akar pada tanaman. Akumulasi tinggi terdapat di akar karena akar adalah organ yang pertama kali berinteraksi dengan perairan. Zat kontaminan yang terserap juga memungkinan ditransportasikan ke organ lainnya.
Upaya tanaman untuk mencegah masuknya logam berlebihan ke dalam sel akan mengalami detoksifikasi dengan cara menimbun logam pada organ tertentu.
Proses absorpsi pada akar dapat menaikkan nilai oksigen sehingga, logam berat pada limbah cair mudah dirombak oleh mikroba. Kadar amoniak dan nitrogen yang dihasilkan dari perombakan bahan organik dapat mempercepat tumbuhnya akar baru sehingga mampu mempercepat penyerapan logam berat yang terdapat pada limbah cair (Hartanti et al., 2014).
Kemampuan tumbuhan air dalam mengakumulasikan logam berat dapat dipengaruhi oleh lama tanam (Ni’mah, Anshari, & Saputra, 2019). Lama waktu tanam memberikan pengaruh terhadap penurunan kadar Cd pada limbah cair yaitu semakin lama waktu tanam, maka kadar logam berat Cd pada air limbah semakin menurun. Penelitian yang dilakukan oleh Naghipour (2018) dan Purnama (2018) menunjukkan bahwa tanaman Azolla microphylla dan Pistia stratiotes mempunyai kemampuan dalam menurunkan kandungan kadmium. Akar azolla juga mampu untuk mengakumulasi logam berat tersebut ke dalam tubuhnya sampai 100 ppm Cd.
Pada penyerapan logam Cd akar Pistia stratiotes lebih efektif dari pada di daun dengan jumlah kadar Cd sebesar 1,4581 mg/L.
2.6 Hasil Penelitian sebagai Sumber Belajar 2.6.1 Pengertian Sumber Belajar
Sumber belajar merupakan sesuatu yang dapat memberikan kemudahan kepada siswa dalam memperoleh sejumlah informasi, pengetahuan dan keterampilan dalam proses belajar mengajar (Khanifah, Pukan, & Sukaesih, 2012). Sumber belajar meliputi apa saja yang bisa dipakai buat membantu seseorang pengajar dalam belajar, mengajar dan menampilkan kompetensinya. Sumber belajar bisa berfungsi menjadi saluran komunikasi dan bisa sebagai bahan interaksi dengan peserta didik dalam suatu aktivitas belajar mengajar (Nur, 2012). Sumber belajar dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan belajar dan upaya untuk mendapat hasil belajar yang maksimal, maka sumber belajar tersebut perlu dikembangkan dan dikelola secara sistematik, baik, dan fungsional (Abdullah, 2012).
Implementasi penggunaan sumber belajar sampai saat ini belum dikembangkan oleh pendidik menjadi sumber belajar yang lebih menarik dan tepat dalam rangka membantu pencapaian kompetensi dasar peserta didik (Munajah & Susilo, 2015).
Biologi menekankan di pengalaman langsung sebagai langkah mengembangkan kompetensi supaya peserta didik bisa mengamati langsung ke alam sekitar untuk memahaminya secara ilmiah. Pengamatan langsung ke alam sekitar yang dilakukan oleh peserta didik mampu menanamkan ilmu pengetahuan dalam jangka panjang.
Lingkungan alam sekitar peserta didik terdapat ilmu pengetahuan yang bisa dieksplor untuk dimanfaatkan sebagai sumber belajar (Khanifah et al., 2012).
2.6.2 Jenis Sumber Belajar
Berdasarkan jenisnya sumber belajar terdapat 6 yaitu (1) Cetak, mencakup ensiklopedi, buku, atlas, LKS, kamus, dan koran, (2) Alat, mencakup KIT IPA, awetan, akuarium, mainan, torso, dan miniatur, (3) Alam, objek dan fenomena yang ada di alam, (4) Elektronik, misalnya komputer, VCD, dan internet, (5) Pusat kajian IPA dan teknologi, seperti perguruan tinggi, LIPI, BATAN, kebun binatang, pusat peragaan sains, museum, kebun botani, dan pusat penelitian, (6) Narasumber,
seseorang yang mempunyai keahlian tertentu, seperti dokter, ahli peternakan, ahli kelistrikan, ilmuan, arsitek, ahli mesin, pengrajin, dan petani (Nur, 2012).
2.6.3 Syarat Hasil penelitian sebagai Sumber Belajar
Suatu objek yang berada disekitar kita dapat diangkat sebagai sumber belajar, termasuk hasil penelitian. Menurut Tauryska (2014) hasil penelitian dapat digunakan sebagai sumber belajar apabila sesuai dengan kurikulum pendidikan.
Selain itu, sumber belajar harus memenuhi syarat yang meliputi a) Kejelasan
Potensi, b) Kesesuaian dengan tujuan, c) Kejelasan dengan sasarannya, d) Kejelasan informasi yang diungkap, e) Kejelasan pedoman eksplorasinya,
f) Kejelasan peroleh yang diharapkan seperti perolehan kognitif seperti pengetahuan, pemahaman, penerapan, analisis, dan evaluasi, perolehan afektif seperti perilaku sikap, minat, dan emosi serta perolehan psikomotorik seperti aktivitas fisik dan keterampilan. Apabila hasil penelitian dapat memenuhi syarat maka hasil penelitian bisa digunakan untuk sumber belajar.
2.6.4 Draft Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) sebagai Sumber Belajar Biologi
Media pembelajaran dapat meningkatkan motivasi peserta didik untuk belajar secara efektif. Salah satu alternatif media yang dapat digunakan sebagai sumber belajar adalah Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD). LKPD adalah sarana buat membantu dan mempermudah peserta didik yang berupa petunjuk, langkah dalam menyelesaikan tugas. LKPD disesuaikan dengan Kompetensi Inti (KI) dan Kompetensi Dasar (KD) pada kurikulum 2013 (Agus, Wulandari, & Firdaus, 2018).
2.6.5 Langkah-langkah penyusunan Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) Langkah-langkah penyusunan dan penulisan LKPD adalah merumuskan kompetensi dasar dari standar isi, menentukan bentuk penilaian dan penyusunan belajar. Berikut penyusunan LKPD yang dikemukakan (Yashinta, Festiyed, &
Murtiani, 2019) :
a) Analisis kurikulum, untuk menentukan materi-materi yang diperlukan untuk bahan ajar LKPD.
b) Menyusun peta kebutuhan, untuk mengetahui jumlah LKPD yang harus dibuat agar mudah dalam menentukkan prioritas penulisan.
c) Menentukan judul-judul LKPD, ditentukan atas dasar KD dan materi pokok.
d) Penulisan LKPD, sesuai dengan struktur yang dikembangkan Depdiknas.
Struktur LKPD meliputi :
1) Halaman sampul, berisi judul atau identitas.
2) Kata pengantar, berisi sambutan dengan ucapan terima kasih.
3) Pendahuluan, berisi materi yang dijadikan LKPD.
4) Petunjuk belajar, berisi petunjuk dalam melaksanakan pembelajaran.
5) Kompetensi, berisi tentang kompetensi inti, kompetensi dasar, dan indikator yang digunakan.
6) Materi pembelajaran, berisi gambaran tentang materi pembelajaran.
7) Informasi pendukung, berisi kemampuan prasyarat alat dan bahan serta referensi mendukung yang akan digunakan oleh peserta didik.
8) Paparan isi materi, berisi materi pembelajaran yang berhubungan dengan LKPD.
9) Tugas/Langkah kerja, berisi tahap-tahap yang harus dilakukan oleh peserta didik dalam kegiatan pembelajaran serta tugas yang harus dikerjakan.
10) Daftar pustaka, berisi tentang referensi dari LKPD.
2.6.6 Macam-macam Lembar Kerja Peserta Didik
Menurut Prastowo (2011), lembar kerja peserta didik dapat dibagi menjadi lima macam bentuk yaitu:
1. LKPD yang membantu peserta didik untuk menemukan konsep.
2. LKPD yang menerapkan dan mengintegrasikan dari konsep yang ditemukan.
3. LKPD sebagai penuntun belajar.
4. LKPD sebagai penguatan.
5. LKPD sebagai petunjuk praktikum.
2.6.7 Langkah-langkah mengembangkan LKPD
Menurut Prastowo (2015), langkah-langka dalam mengembangkan lembar kerja peserta didik adalah sebagai berikut.
a. Menentukan tujuan pembelajaran, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah variabel, kepadatan halaman, penomoran halaman, dan juga kejelasan.
b. Pengumpulan materi, materi yang dicantumkan harus sejalan dengan tujuan pembelajaran. Materi yang ada di LKPD dapat dikembangkan sendiri dengan memanfaatkan materi yang sudah ada. Juga dapat ditambahkan ilustrasi atau sebuah bagan yang dapat memperjelas apa yang disajikan.
c. Penyusunan elemen atau unsur-unsur, mengintergrasikan desain dan tugas.
d. Pemeriksaan dan penyempurnaan, LKPD dicek terlebih dahulu berdasarkan kesesuaian desain dengan tujuan pembelajaran, kesesuaian materi, kesesuaian elemen dan unsur serta kejelasan penyampaian.
2.6.8 Manfaat Lembar Kerja Peserta Didik
Manfaat dari penggunaan LKPD dalam pembelajaran akan meningkatkan efisiensi, motivasi, serta memfasilitasi belajar aktif eksperimental, konsisten dengan belajar pada peserta didik. Manfaat LKPD bagi guru yaitu memudahkan dalam pelaksanaan pembelajaran, sedangkan bagi siswa yaitu siswa dapat belajar secara mandiri dalam memahami maupun menjalankan tugas. Adanya LKPD peserta didik dapat mengembangkan beberapa keterampilan seperti mengamati, mencatat, mengklasifikasi, dan membuat laporan. Hal ini dapat mendorong peningkatan keaktifan peserta didik dalam proses pembelajaran (Jumiarni, Yani, &
Sari, 2020).
2.7 Kerangka Konseptual
Gambar 2. 3 Kerangka Konseptual
Telaga Ngipik
Pencemaran air oleh logam berat
Logam berat Kadmium (Cd)
Pengelolaan
Azolla microphylla
Proses penyerapan dan akumulasi logam kadmium oleh tanaman yaitu:
1.Penyerapan 2.Translokasi 3. Lokalisasi
Uji kandungan logam Cd pada akar tanaman
Hasil Penelitian
Sumber belajar biologi kelas X SMA materi kerusakan lingkungan serta upaya
pelestariannya Fitoremediasi
Tanaman fitoremediasi
Pistia stratiotes L Faktor yang memengaruhi
penyerapan : - pH air - suhu udara - waktu tanam - berat tanaman
Potensi Draft LKPD
2.8 Hipotesis Penelitian
2.8.1 Ada pengaruh lama waktu tanam Azolla microphylla dan Pistia stratiotes terhadap penyerapan Cd di telaga Ngipik.
2. 8.2 Ada interaksi jenis tanaman dan lama waktu tanam terhadap penyerapan Cd di telaga Ngipik.
