3 2.1 Kondisi Umum Teluk Jakarta
Teluk Jakarta terletak di Pantai Utara Jawa dengan panjang pantai sejauh 72 km yang diapit oleh Tanjung Pasir di Barat dan Tanjung Karawang di timur. Teluk Jakarta ini terletak secara geografis pada koordinat 5⁰48’29.88”- 6⁰10’30” LS dan 106⁰33’00”- 107⁰03’00” BT. Teluk Jakarta merupakan perairan dangkal dengan variasi kedalaman sebesar 1-24 m. Terdapat 13 sungai yang bermuara ke Teluk Jakarta diantaranya 3 sungai besar yaitu Sungai Cisadane, S. Ciliwung dan S. Citarum, sedangkan 10 sungai kecil diantaranya S. Kamal, S. Cengkareng, S. Angke, S. Karang, S. Ancol, S. Sunter, S. Cakung, S. Blencong, S. Grogol dan S.Pasanggrahan (Gambar 1).
Secara oseanografis Teluk Jakarta merupakan bagian dari Laut Jawa
sehingga perairan ini juga dipengaruhi oleh sifat-sifat serta perubahan yang terjadi di Laut Jawa. Peningkatan pemanfaatan sumber daya laut merupakan fenomena dari kemajuan teknologi dan semakin meningkatnya pula ketergantungan manusia terhadap laut. Oleh sebab itu secara langsung maupun tidak langsung tekanan-tekanan yang terus meningkat akan sangat berpengaruh terhadap ekosistem perairan Teluk Jakarta (Tarigan, 2008).
2.2 Fitoplankton
Fitoplankton atau plankton nabati merupakan penggolongan kelompok plankton secara fungsional. Definisi plankton adalah makhluk (tumbuhan dan hewan) yang hidupnya mengapung, mengambang atau melayang di dalam air yang kemampuan renangnya (kalaupun ada) sangat terbatas hingga terbawa hanyut oleh arus. Jadi fitoplankton adalah tumbuhan yang hidupnya melayang atau mengapung dalam laut (Nontji, 2008). Fitoplankton bisa ditemukan diseluruh massa air mulai dari permukaan laut sampai kedalaman dengan intensitas cahaya yang masih memungkinkan terjadinya fotosintesis.
Fitoplankton mempunyai fungsi penting di laut, karena bersifat autrofik, yaitu dapat menghasilkan sendiri bahan organik makanannya. Fitoplankton juga mampu melakukan proses fotosintesis untuk menghasilkan bahan organik karena mengandung klorofil. Fitoplankton dapat berperan sebagai salah satu parameter ekologi yang dapat menggambarkan bagaimana kondisi ekologis suatu perairan dan merupakan salah satu parameter tingkat kesuburan suatu perairan
Kelompok fitoplankton yang sangat umum dijumpai di perairan tropis adalah Diatom (Bacillariophyceae) dan Dinoflagellata (Dynophyceae) (Nontji, 2008). Diatom adalah salah satu kelompok besar fitoplankton yang banyak menarik perhatian untuk diteliti karena keberadaannya yang selalu mendominasi di wilayah perairan laut khususnya di wilayah bersuhu dingin dan kaya nutrisi (Raymont, 1980; Valiela, 1995 in Soedibjo, 2007). Ukuran diatom cukup beragam, dari yang kecil berukuran sekitar 5 µm hingga yang relatif besar berukuran 2 mm. Distribusi plankton khususnya Diatom bervariasi secara temporal (bergantung waktu) dan spasial (menurut ruang), yang banyak
ditentukan oleh faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhinya (Nontji, 2008).
Hasil penelitian Fachrul et.al (2005) menemukan 42 jenis fitoplankton dari kelompok Diatom (21 jenis) dan non Diatom masing-masing dari kelas
Chlorophyta (3 jenis), kelas Cyanophyta (4 jenis), kelas Dinoflagellata (8 jenis) dan kelas Tintinidae (6 jenis) pada bulan Desember 2004 di Teluk Jakarta. Sedangkan fitoplankton yang mendominasi perairan tersebut adalah dari marga Chaetoceros, Skeletonema dan Stephanopyxsis yang diketahui mampu bertahan di perairan tercemar. Sementara Soedibjo (2007) menemukan 4 jenis marga
predominan (Chaetoceros, Skeletonema, Rhizosolenia, dan Bacteriastrum) pada bulan Agustus 2003 di Teluk Jakarta. Menurut Nontji (2008) bahwa di perairan Laut Jawa sering ditemukan populasi Skeletonema yang menyebabkan air
berwarna hijau kecoklatan, selain itu banyak juga ditemukan jenis Diatom lainnya seperti Chetoceros, Bacteristrum dan Rhizosolenia.
Blooming fitoplankton umumnya ditunjukkan dengan densitas komunitas fitoplankton yang tinggi, bahkan melampaui rata-rata kondisi eutrofik (Basmi, 1994 in Mulyasari et. al, 2003). Harmful Algal Blooms (HABs) adalah istilah yang digunakan untuk mengacu pada pertumbuhan lebat fitoplankton di laut atau perairan payau yang dapat menyebabkan kematian missal ikan, mengontaminasi makanan bahari dengan toksin (racun yang diproduksi oleh fitoplankton) dan mengubah ekosistem sedemikian rupa yang dipersepsikan manusia sebagai mengganggu (harmful) (GEOHAB, 2000 in Nontji, 2008). Toksin dari spesies yang berbahaya terkonsentrasi di jaringan kerang dan dampak dari toksin terlihat setelah mengkonsumsi jaringan tersebut. Orang yang memakan makanan bahari yang terkontaminasi toksin HAB dapat menderita keracunan, tergantung jenis toksin yang diproduksi oleh biota HAB. Sebagian grup dari alga tidak mengandung toksin, tetapi jika memiliki biomassa yang sangat tinggi dapat berdampak negatif karena penurunan kandungan oksigen terlarut (Van-der-Woerd
et. al, 2005).
Sebelumnya juga dikenal istilah red tide untuk menggambarkan ledakan populasi fitoplankton yang dapat mengubah warna air laut. Tetapi istilah ini sering menyesatkan karena tidak selalu ledakan populasi fitoplankton ini berwarna merah (red), bisa kuning, hijau, kecokelat-cokelatan. Selain itu, ledakan populasi ini tidak berkaitan dengan tide alias pasang surut (Nontji, 2008).
Jenis plankton yang potensial sebagai penyebab Harmful Algal Bloom (HAB) yang terdapat di perairan Teluk Jakarta adalah dari filum Dinoflagellata seperti: Ceratium, Dinophysis, Gonyaulax dan Gymnodium. Filum
sedangkan dari filum Cyanophyceae adalah genus Trichodesmium (Mulyasari et.al, 2003). Spesies yang menjadi penyebab HAB, akan menjadi bahaya pada saat kelimpahan lebih besar dari 103 sel/l. Sedangkan untuk fitoplankton yang bukan HAB akan menjadi bahaya pada saat kelimpahan lebih besar dari 106 sel/l.
2.3 Klorofil-a
Menurut Nontji (1984) klorofil-a adalah salah satu pigmen fotosintesis yang paling penting bagi pertumbuhan yang ada di perairan khususnya fitoplankton dan dikandung oleh sebagian besar dari jenis fitoplankton yang hidup di laut. Klorofil memegang posisi kunci dalam reaksi fotosintesis yang memegang peranan dalam produktivitas perairan (Nontji, 2008).
Klorofil-a berpotensial sebagai indikator untuk estimasi biomassa dari fitoplankton yang diteliti secara ekstensif (Alarcon, et.al, 2006). Sifat klorofil yang dapat menyerap dan memantulkan spektrum cahaya tertentu dimanfaatkan untuk mendeteksi sebaran klorofil fitoplankton di permukaan laut dari satelit. Individu fitoplankton memang berukuran sangat kecil, akan tetapi bila berada dalam satu komunitas maka warna hijau yang menjadi ciri khas klorofil
fitoplankton dapat diindera melalui satelit. Kandungan klorofil-a disuatu perairan dapat digunakan untuk menghitung biomassa fitoplankton (Nontji, 1987).
Penginderaan terhadap fitoplankton didasarkan pada kenyataan bahwa semua fitoplankton mengandung klorofil, pigmen berwarna hijau yang ada pada setiap tumbuhan. Klorofil cenderung menyerap warna biru dan merah serta
Penelitian mengenai konsentrasi klorofil-a di Teluk Jakarta telah banyak dilakukan. Menurut Wouthuyzen (2007) dengan mengekstraksi konsentrasi klorofil-a melalui citra MODIS dapat diestimasi konsentrasi klorofil-a rata-rata 10 tahun untuk keseluruhan Teluk Jakarta berkisar 0.323-2.965 mg/m3. Wouthuyzen (2007) juga mengembangkan sistem peringatan dini untuk menduga kejadian marak algae di Teluk Jakarta dengan mengelompokkan konsentrasi klorofil-a perairan dalam kriteria aman (< 5 mg/m3), hati-hati (5- 10 mg/m3) dan bahaya (≥10 mg/m3). Kriteria bahaya dapat mengindikasikan terjadinya eutrofikasi di Teluk Jakarta.
2.4 Coloured Dissolved Organic Matter (CDOM)
CDOM atau Yellow Substances adalah suatu kelompok unsur organik yang dan terdiri dari asam fulvic dan humic (Nurjannah, 2000). Menurut Hansell dan Clarson (1998) in Hu et al. (2006) CDOM merupakan bagian dari Dissolved Organic Matter (DOM) di laut. DOM dalam perairan laut sangat kompleks dan umumnya mudah terurai. Kelompok organik terlarut ini sangat penting secara biokimia terutama sebagai energi bagi mikroorganisme. CDOM kemungkinan berasal dari sel fitoplankton dan partikel-partikel organik lainnya dari sumber yang jauh. Sebagai contoh sungai yang mengalir sepanjang daerah yang kaya akan unsur organik akan mengakumulasi banyak sekali CDOM sepanjang lintasan sungai tersebut (Nurjannah, 2000).
CDOM berperan penting di ekosistem akuatik dan berpengaruh terhadap warna dan kualitas perairan tersebut (Kirk 1983, Dera 1992, Lindell and Rai 1994
in Toming et al 2009). CDOM dapat mengurangi sifat optik perairan pada panjang gelombang tampak (400-700 nm ) dan ultraviolet (280-400 nm). CDOM bersaing dengan fitoplankton dan tanaman akuatik lainnya dalam menangkap energi cahaya.
2.5 Karakteristik Sensor MODIS
Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) adalah salah satu sensor penting dalam satelit Terra (EOS AM) dan Aqua (EOS PM). Garis edar satelit Terra di sekitar bumi di atur sedemikian waktu sehingga melintas dari utara ke selatan dan melewati garis khatulistiwa pada pagi hari, sedangkan satelit Aqua melintas dari selatan ke utara dan berada di garis khatulistiwa di sore hari. TERRA MODIS dan Aqua MODIS mengamati keseluruhan permukaan bumi setiap 1 hingga 2 hari, dan memperoleh data dari 36 spektral kanal. Sensor MODIS dilengkapi dengan sensitifitas radiometrik tinggi (12 bit) dengan
memiliki 36 spektral kanal yang berkisar pada panjang gelombang 0.4-14.4 µm. Untuk kanal 1 dan 2 memiliki resolusi spasial 250 m, kanal 3-7 sebesar 500 m dan kanal 8-36 sebesar 1 km (Maccherone, 2005).
Adapun spesifikasi dari sensor MODIS antara lain dapat ditampilkan pada Tabel 1. (Maccherone, 2005).
Tabel 1. Spesifikasi sensor MODIS
Orbit 705 km, 10:30 a.m. descending node (Terra) or 1:30 p.m. ascending node (Aqua), sun-synchronous
Luas Liputan 2330 km dengan10 km (sepanjang nadir) Ukuran 1.0 x 1.6 x 1.0 m
Berat 228.7 kg
Tenaga 162.5 W
Kuantisasi Data 12 bit
Resolusi spasial 250 m (bands 1-2), 500 m (bands 3-7), 1000 m (bands 8-36) Umur Desain 6 tahun
2.6 Karakteristik Spektral Fitoplankton
Menurut Liew et.al (2000) reflektansi spektral merupakan rasio dari radiansi yang dideteksi dari permukaan target terhadap total radiansi yang datang.
Karakteristik reflektansi dari permukaan bumi mungkin bisa diukur dengan pengukuran bagian dari energi yang masuk yang direflektansikan. Pengukuran ini merupakan fungsi dari panjang gelombang yang disebut reflektansi spektral (Rλ). Secara matematika reflektansi spektral diperoleh dari
………(1) Keterangan :
adalah energi dari panjang gelombang λ yang direfleksikan oleh objek dan adalah energi dari panjang gelombang λ yang masuk pada objek.
Grafik dari reflektansi spektral suatu objek sebagai fungsi dari panjang gelombang disebut dengan kurva reflektansi spektral. Bentuk dari kurva reflektansi spektral memberikan informasi mengenai karakteristik objek dan berpengaruh kuat dalam pemilihan saluran panjang gelombang pada penginderaan jauh untuk terapan tertentu (Lillesand dan Kiefer, 1979)
Menurut Barale (1987) in Susilo dan Gaol (2008) bahwa pada umumnya fitoplankton dan produk-produk turunannya, bahan-bahan sedimen anorganik dan bahan-bahan hasil penghancuran organisme laut dan teresterial (disebut juga sebagai yellow substance) menjadi bahan utama yang mempengaruhi ocean color.
Liew et.al (2000) telah mengklasifikasikan 8 tipe blooming fitoplankton berdasarkan reflektansi objek dari data penginderaan jauh yaitu SeaWiFS dan MERIS. Kedelapan jenis fitoplankton tersebut antara lain:Trichodesmium, chain forming diatoms/Skeletonema, Cochlodinium, Ceratium dan Pyrodinium
bahamense, Dinoflagellates, Diatoms, Skeletonema, dan gabungan Protoperidinium dan Ceratium.
2.7 Sifat Optik Kolom Air
Sifat optik laut secara umum dapat dibedakan menjadi 5 jenis yaitu (1) sifat penyerapan atau absorption , (2) sifat pemencaran atau scattering, (3) sifat pemantulan atau reflection atau backscattering, (4) sifat penerusan atau
transmission dan (5) sifat pemancaran kembali atau emission. Seluruh sifat optik laut tersebut sangat penting di dalam penginderaan jauh kelautan. Walaupun demikian untuk penginderaan jauh obyek-obyek biologis laut, khususnya untuk
deteksi fitoplankton dan produktivitas primer laut maka sifat pemantulanlah yang paling penting (Susilo dan Gaol, 2008)
Absorpsi dibagi tiga yakni kontribusi dari air laut jernih (aw), fitoplankton (aΦ) dan CDOM (aCDOM); backscatter (hamburan-balik) dibagi menjadi dua, yakni kontribusi dari air laut jernih (bbw), partikel(bbp) dan CDOM (bCDOM). Distribusi spektral dari irradiansi perairan ditentukan oleh proses absorbsi dan backscatter (hamburan-balik) dari berbagai jenis komponen dalam air tersebut. Karakteristik spektral dari komponen tersebut dapat ditentukan dengan rasio variabel dari komponen-komponen tersebut ( Spinrad, et al. 1994). Menurut Sathyendranath (2000) terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi sinyal yang berasal dari air yakni : cahaya matahari langsung yang merambat di atmosfer lalu penetrasi ke dalam laut dan sebagian akan diserap dan disebarkan oleh molekul molekul air atau oleh berbagai bahan organik tersuspensi yang ada dalam air.
Tipe perairan dibagi menjadi dua (case) berdasarkan materi pembentuk warna perairan. Case 1 merupakan daerah perairan lepas pantai, komponen utama yang mempengaruhi sifat optik/bio-optik air laut adalah pigmen-pigmen fitoplankton (khusunya klorofil-a). Case 2 merupakan daerah yang tidak hanya dipengaruhi oleh fitoplankton, tetapi juga dari kandungan perairan lainnya khususnya partikel inorganik dan yellow substance. Case 2 perairan dengan materi tersuspensi dan atau yellow substance yang mungkin memberikan kontribusi yang signifikan terhadap sifat optik perairan. Gambar dari kedua tipe perairan terlihat pada Gambar 2. Sifat optik perairan (absorpsi atau reflektansi) pada beberapa panjang gelombang, waktu dan lokasi tertentu dipengaruhi oleh fitoplankton, padatan tersuspensi dan yellow substances.
Yellow substances kemungkinan berasal dari sel-sel fitoplankton dan partikel-partikel organik lainnya dari sumber yang jauh. Yellow substances lebih banyak terakumulasi pada daerah yang lebih dalam dibandingkan kolom air (Nurjannah, 2006).
Gambar 2. Diagram dari perairan Case 1 dan 2 (Prieur and Sathyendranath ,1981 in Sathyendranath, 2000).
