TINJAUAN PUSTAKA
Limbah Budidaya Ikan
Ada sebagian dari pakan tidak bisa digunakan dalam sistem atau tidak dikonsumsi. Pakan yang dikonsumsi sebagian diubah menjadi biomassa ikan dan sebagian dikeluarkan sebagai amonium atau sebagai feses. Seperti terlihat pada Gambar 1, pakan yang tidak termakan dan feses berkontribusi terhadap beban bahan organik dari sistem. Mikroba mendekomposisi bahan organik dalam sistem sehingga menyebabkan peningkatan nilai TAN (Total Ammonia Nitrogen) dan nitrit, keduanya berbahaya bagi ikan bahkan pada konsentrasi rendah. Kehadiran TAN dalam sistem dapat berubah menjadi nitrit, nitrat dan gas nitrogen. Pembentukan gas nitrogen dianggap diabaikan di kolam budidaya perikanan. Bakteri hadir dalam air dan sedimen melakukan transformasi nitrogen melalui nitrifikasi dan denitrifikasi. Baik TAN dan nitrat dapat diasimilasikan oleh fitoplankton, yang hadir dalam kolom air. Fitoplankton ini dapat dikonsumsi oleh organisme berbudaya. Di kolam air tenang TAN cenderung terakumulasi dalam sistem karena tidak cukupnya aktivitas nitrifikasi (Crab et al., 2007).
II. METODE PENELITIAN
Nitrogen (N) memainkan peran penting dalam dinamika sistem akuakultur karena berperan ganda, (dalam berbagai bentuk), sebagai nutrisi dan racun. Dinamika N dalam budidaya intensif telah banyak dipelajari dengan menggunakan model matematis, misalnya hasil penelitian yang menunjukkan bahwa yang diserap oleh fitoplankton dan sedimentasi berikutnya adalah proses kunci dalam dinamika N di tambak yang beroperasi pada pergantian air yang rendah, namun diabaikan remineralisasi dari N sedimen. Sebagian besar N-input yang tidak dimasukkan ke dalam jaringan udang akan memasuki kolom air sebagai TAN yang kemudian diambil oleh fitoplankton dan mengendap di sedimen sebagai partikulat N organik. Hal ini menciptakan tumpukan lumpur anoxic dengan beban organik tinggi. Bagian dari lumpur N diremineralisasi sehingga nantinya akan masuk ke dalam kolom air lagi sebagai TAN. (Burford dan Lorenzen 2004).
Menurut Rafiee dan Saad (2005), limbah terus terakumulasi sementara pakan terus ditambahkan dalam sistem budidaya ikan. Limbah Terutama terdiri dari feses, makanan yang tidak termakan, dan biomassa bakteri yang organik dan kaya nutrisi. Total padatan terlarut (TDS) dihasilkan karena pencucian pakan dan degradasi feses oleh bakteri. Total suspended solid (TSS), termasuk feses dan biomassa bakteri, biasanya dipisahkan dari air oleh unit pemisahan padat, yang kemudian dibuang dari sistem budaya dalam bentuk lumpur. Limbah ini, di satu sisi, dapat berdampak negatif terhadap lingkungan yang berdekatan karena pelepasan limbah ke daerah sekitarnya. Di sisi lain, limbah budidaya dapat digunakan untuk irigasi dan pupuk tanaman darat dan mengurangi penggunaan pupuk anorganik dalam lahan pertanian.
Formulasi pakan lengkap diterapkan pada sistem budidaya ikan yang intensif, pada akhirnya menghasilkan sejumlah besar limbah organik. Jadi pemberian pakan yang teratur dan pemupukan teratur pada kolam akan menghasilkan akumulasi bahan organik, nitrogen (N) dan fosfor (P) dalam sedimen. Akumulasi bahan organik yang berlebihan tidak hanya mengurangi kedalaman kolam dan ruang yang tersedia untuk ikan, tetapi juga membuat lingkungan air yang kurang baik untuk pertumbuhan ikan. Suhu sangat berfluktuasi pada kolam dengan kedalaman air yang dangkal. Selanjutnya,
peningkatan deposisi bahan organik meningkatkan aktifitas mikroba, sehingga meningkatkan permintaan oksigen yang mengakibatkan menipisnya oksigen terlarut dalam air kolam, yang membuat lingkungan kolam tidak menguntungkan bagi kehidupan air, dan ikan akan menjadi stres dan rentan terhadap penyakit. Oleh karena itu, pemeliharaan volume kolam dan lingkungannya dengan penghilangan sedimen adalah langkah yang kondusif untuk produksi ikan. Dua isu-isu kunci yang muncul dengan pemindahan sedimen adalah tempat pembuangan sedimen dan sisa dari sejumlah besar nutrisi yang tertanam dalam sedimen (Mizanur, Yakupitiyage dan Ranamukhaarachchi 2004).
Makanan yang dikonsumsi oleh ikan akan dicerna, dan bagian yang tercerna akan diserap oleh dinding usus. Namun dalam proses pencernaan tidak semua komponen makanan yang dimakan dapat dicerna menjadi bahan yang dapat diserap, sebab selalu ada bagian yang tidak dapat dicerna yang akan dikeluarkan dari tubuh ikan dalam bentuk feses. Feses ikan mengandung 80-85% air dan 15-20% bahan padat (organik dan mineral). Kandungan nutrien dalam makanan yaitu protein 46,6 % dan lemak 11,4%, sedangkan dalam feses menjadi 21,1% protein, dan 1,1% lemak (Affandi et al., 2005).
Pertumbuhan dan Perkembangan Daphnia sp.
Daphnia sp. mempunyai bentuk tubuh lonjong, pipih dan beruas-ruas yang tidak terlihat. Pada kepala bagian bawah terdapat moncong yang bulat dan tumbuh lima pasang alat tambahan. Alat tambahan pertama disebut Antennula, sedangkan yang ke dua disebut antenna yang mempunyai fungsi pokok sebagai alat gerak. Tiga lainnya merupakan alat tambahan pada bagian mulut. Perkembangbiakan Daphnia sp. yaitu secara asexual atau parthenogenesis dan secara sexual atau kawin. Perkembangbiakan secara parthenogenesis sering terjadi, dengan menghasilkan individu muda betina. Telur dierami di dalam kantong pengeraman hingga menetas. Anak Daphnia sp. dikeluarkan pada saat pergantian kulit. Pada kondisi perairan yang baik, disamping individu betina dihasilkan pula individu jantan. Pada saat kondisi perairan yang tidak menguntungkan, individu betina menghasilkan 1 -2 telur istirahat atau epiphium yang akan menetas saat kondisi perairan baik kembali (Gambar 2). Daphnia sp.
mulai berkembang biak pada umur lima hari, dan selanjutnya setiap selang waktu satu setengah hari akan beranak lagi (Darmanto et al., 2000).
Gambar 2. Siklus hidup Daphnia sp. (Ebert 2005).
Filter Feeder Non Selektif
Menurut Ebert (2005), nama dalam bahasa Inggris untuk Daphnia sp. adalah waterflea, berasal dari perilaku seperti-melompat yang ditunjukkan saat berenang. Perilaku ini berasal dari hentakan antena besar, yang mereka gunakan untuk mengarahkan diri melalui air. Daphnia sp. memakan partikel kecil yang tersuspensi di dalam air. Daphnia sp. adalah suspensi feeder (filter feeder). Makanan dikumpulkan dengan bantuan alat penyaringan, yang terdiri dari phylopods, yang pipih seperti kaki daun yang menghasilkan arus air (Gambar 3). Daphnia sp. mengumpulkan partikel yang kemudian ditransfer ke dalam alur makanan dengan bantuan setae khusus. Mekanisme makan yang sangat efisien sehingga bakteri bisa dikumpulkan, makanan yang umum terdiri dari alga plankton. Ganggang hijau adalah salah satu makanan terbaik, dan percobaan laboratorium yang paling sering dilakukan dengan Scenedesmus atau
Chlamydomonas. Daphnia sp. biasanya mengkonsumsi partikel dari sekitar 1 µm sampai 50 µm, meskipun partikel dengan diameter hingga 70 µm dapat ditemukan dalam isi usus pada individu yang besar (Gambar 4).
Gambar 3. Visualisasi mekanisme makan pada Daphnia sp.
Kiri : visualisasi aliran yang dihasilkan pada proses memakan, dimana (A) Daphnia sp. (1)-titik masuknya aliran, (2) arah keluar, dan (3a/b) & Gelombang berulang atau fluks dalam air yang dihasilkan pada mekanisme makan.
Kanan: Visualisasi gambar pada dua kondisi yang berbeda dengan: (A) hentakan Daphnia sp. lebih teratur ketika tidak ada makanan; dan (B) lebih dinamis hentakannya ketika ada makanan.
Pengamatan perubahan pada selisih ukuran mesh (filter) selama pertumbuhan tubuh dapat dijelaskan dengan proses molting dari filter comb. Selama proses molting, setae baru terbentuk di dalam setae awal. Masing-masing setae menarik keluar dari bentuk yang lama, yang konstan dalam jumlahnya. Jarak setae memperbesar seiring dengan pertumbuhan tubuh. Saat setulae tidak ditarik keluar dari setulae sebelumnya, maka jumlah setulae bersifat independen jika dibandingkan dengan jumlah setulae pada molting sebelumnya. Hal inilah yang menyebabkan jumlah setulae dapat bervariasi dari satu tahap molting ke tahap molting berikutnya.
Gambar 4. Relung makanan hewan dewasa pada sebelas spesies cladoceran terkait dengan ukuran makanan: kisaran efisiensi penyaringan tinggi ditunjukkan dengan kotak tebal, rentang transisi ditunjukkan oleh bar tipis (Geller dan Mtiller 1981).
Gambar 5. Molting filter combs pada Daphnia hyalina; setae baru dengan pinggiran setulae ditarik keluar dari setae sebelumnya.
Oksigen
Menurut Homer dan Waller (1983), penelitian pengaruh oksigen terhadap Daphnia sp. terutama mengetahui pengaruhnya pada tingkat penyaringan dan fungsi hemoglobin. Pemaparan Daphnia sp. pada DO rendah pada awalnya mengakibatkan tingkat penyaringan tertekan kemudian diikuti dengan produksi hemoglobin. Spesies Cladocera dapat bertahan pada kondisi konsentrasi oksigen
kurang dari 1 mg/l. Namun akan mempengaruhi reproduksi baik jumlah anakan maupun waktu pertama kali menghasilkan anakan seperti terlihat pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Data Reproduksi dari Daphnia magma yang dipaparkan pada beberapa konsentrasi oksigen terlarut
Konsentrasi DO (mg/l) n (Jumlah organisme) Jumlah anakan pertama (ekor) Pertamakali menghasilkan anakan (hari)
Rerata St. Deviasi Rerata St. Deviasi
1,8 17 7,9 2,9 10,5 1,3
2,7 18 8,7 2,0 9,0 0,0
3,7 18 10,7 2,2 8,9 0,5
7,6 18 10,1 3,0 9,1 0,9
Daphnia sp. meningkatkan sintesis hemoglobin ketika kondisi oksigen rendah. Peningkatan kadar hemoglobin memperpanjang kelangsungan hidup, meningkatkan kemampuan berenang dan aktivitas makan, mempercepat perkembangan telur. Spesies Daphnia dapat bervariasi dalam kemampuan untuk mensintesis hemoglobin. Perbedaan ini tidak selalu dikaitkan dengan berbagai tingkat stres oksigen di alam. Seringkali, dua spesies dari habitat yang sama memperlihatkan perbedaan dalam konten hemoglobin. Ada tiga penjelasan untuk fenomena ini. Pertama, perbedaan perilaku mungkin memisahkan dua spesies secara spasial seperti kondisi oksigen yang berbeda. Kedua, perbedaan fisiologis, seperti pada tingkat metabolisme, mungkin merangsang satu spesies untuk memproduksi hemoglobin lebih atau kurang dari yang lain. Ketiga, meskipun dua spesies mungkin menempati mikrohabitat yang sama dan memiliki physiologies yang sama, ada kemungkinan terdapat perbedaan yang melekat, yaitu genetik yang mempengaruhi kemampuan untuk menanggapi oksigen rendah (Engle 1985).
Temperatur
Pengaruh peningkatan suhu pada organisme air (Daphnia sp.), ketika suhu dinaikkan hingga 6o C dan lebih tinggi sekitar (16 o C), Daphnia sp. menjadi lebih aktif, meningkatkan tingkat bernapas dan detak jantung serta menyesuaikan diri dengan massa tubuh lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil (Gambar 6).
Kebutuhan akan oksigen lebih karena peningkatan metabolisme dipenuhi melalui peningkatan sintesis hemoglobin (Hb), respirasi, detak jantung, dan lain-lain. Bahan bakar bisa datang dari peningkatan asupan makanan dan mobilisasi lemak yang tersimpan dalam lemak sel. Peningkatan pemanfaatan bahan bakar makanan untuk menyediakan energi untuk peningkatan aktivitas Daphnia sp. mengurangi berat badan dan ukuran. Pengaruh negatif dari suhu dan faktor lain pada fisiologi organisme rantai makanan perairan dapat mempengaruhi keseluruhan ekosistem. Misalnya, penurunan ukuran tubuh selama beberapa generasi dapat mengubah dinamika trofik dari rantai makanan air tawar (Khan dan Khan 2008).
Gambar 6. Berat tubuh dan laju respirasi Daphnia sp. sebagai penyesuaian diri pada berbagai suhu.
Nilai pH
Efek berbahaya dari faktor abiotik penting seperti pH atau substansi yang toksik akan berpengaruh lebih kuat pada kondisi tingkat makanan yang rendah karena mereka biasanya bertindak melalui ketidakmampuan organisme untuk menjaga kecukupan asupan makanan dan asimilasi untuk membayar respirasi yang meningkat. Jumlah neonates yang dihasilkan berkurang 50-80% karena degenerasi telur dan kematian pada kisaran pH antara 10,0 - 10,5. Efek pH pada telur dan viabilitas neonatus di habitat alam mungkin akan lebih besar dari pengamatan laboratorium. Beberapa penelitian telah melaporkan adanya degenerasi telur pada populasi cladocerans di kondisi alam, namun tidak ada dari studi ini yang menyatakan pH tinggi dianggap faktor yang mungkin sebagai penyebab kematian ini. Namun penelitian yang sudah dilakukan menunjukkan
bahwa pH tinggi secara substansial dapat mengurangi kelangsungan hidup telur dan kebugaran zooplankton microcrustacean. Nilai pH > 10,0 umumnya ditemukan pada perairan eutrofik dan hipertrofik. Oleh karena itu, pengaruh pH tinggi pada dinamika populasi dan komposisi komunitas dari microcrustacean zooplankton mungkin jauh lebih penting daripada yang telah diasumsikan (Vijverberg, Kalf dan Boersma 1996).
Amonia (NH3)
Menurut Reinbold dan Pescitelli (1990), Daphnia magna kurang sensitif terhadap ammoniak dalam kedua tes efek akut dan subletal dari pada beberapa jenis ikan yang diuji. Konsentrasi amonia tidak terionisasi terendah ditemukan menyebabkan efek negatif bagi daphnids adalah 1,3 mg/l, sedangkan efek pada ikan terjadi pada konsentrasi serendah 0,05 mg/l. Pertumbuhan Daphnia sp. seperti yang ditunjukkan oleh panjang, secara signifikan berkurang pada konsentrasi uji tertinggi 1,3 mg/l NH3-N. Panjang rata-rata pada kontrol dan pada konsentrasi tinggi adalah 3,52 dan 3,02 mm. Reproduksi juga terpengaruh oleh adanya ammonia (NH3) pada konsentrasi 1.3 mg/l. Anakan pertama diproduksi
pada hari ke 7 pada semua perlakuan kecuali konsentrasi tertinggi, di mana ditemukan sampai hari ke 9. Jumlah rata-rata anakan/individu dewasa yang signifikan lebih rendah pada konsentrasi 1.3 mg/l yaitu 6,4 anakan/indv daripada perlakuan kontrol (24,6 anakan/indv). Reproduksi dalam kontrol dibandingkan pada konsentrasi perlakuan lainnya tidak berbeda nyata (Tabel 2).
Tabel 2. Kelangsungan hidup, pertumbuhan dan reproduksi dari Daphnia magna pada uji toksisitas kronis ammonia. Un-ionized ammonia terukur dalam mg/l Ammonia (NH3) Kelangsungan Hidup (%) Panjang rata-rata (mm) Pertamakali menghasilkan anakan (hari) Rata-rata anakan per individu Kontrol 86 3,52 7 24,6 0,16 91 3,57 7 21,7 0,28 86 3,61 7 22,7 0,47 100 3,73 7 29,0 0,79 73 3,49 7 20,8
