60
HUBUNGAN ANTARA SUKSESI FITOPLANKTON DENGAN
PERUBAHAN RASIO N DAN P DI PERAIRAN TELUK
AMBON DALAM
PENDAHULUAN
Fitoplankton membutuhkan berbagai unsur untuk pertumbuhannya. Elemen - elemen makro nutrien seperti nitrogen, fosfor dan silika yang mengontrol laju pertumbuhan dan komposisi komunitas fitoplankton di estuari (Ryther dan Dunstan 1971, Malone et al. 1996, Richardson dan Jorgensen 1996, Mallin et al. 1999 diacu dalam Gobler et al. 2005). Selanjutnya Gobler et al. (2005) menyatakan bahwa tersedianya nutrien di estuari sangat dipengaruhi oleh masukan air tawar dan pertukaran air laut, sumber air tawar berasal dari sungai, air tanah dan runoff dari darat yang mensuplai nutrien ke estuari dan pertukaran air laut melalui pasang surut yang mengencerkan konsentrasi nutrien. Kebutuhan nutrien sangat berbeda antara fitoplankton yang hidup di perairan tawar maupun perairan laut. Sedangkan Maier et al. (2009) konsentrasi nitrat dan silika paling tinggi di perairan tawar dan menurun dengan meningkatnya salinitas. Biasanya di perairan tawar, fosfor (P) lebih bersifat faktor pembatas (Schindler 1971, diacu dalam Domingues et al. 2010) dan nitrogen (N) di ekosistem laut (Ryther dan Dunstan 1971, diacu dalam Domingues et al. 2010). Lagus et al. (2004) menyatakan N, P dan Si adalah yang paling sering dijumpai sebagai faktor pembatas (limiting factor) pertumbuhan dan perkembangan fitoplankton baik pada perairan tawar, estuari, dan laut. Disebut sebagai faktor pembatas karena N dan P sangat dibutuhkan oleh fitoplankton dalam jumlah yang besar namun ketersediaannya sedikit dan tidak mencukupi, sedangkan Si dibutuhkan untuk pembentukan dinding sel (frustula) dari diatomae (Barnes dan Hughes 1988). Menurut Qiu et al. (2010) konsentrasi PO4 yang rendah, maka diatom yang
berukuran besar seperti Skeletonema costatum tidak dapat bertumbuh. Berdasarkan ambang batas DIN dan PO4 untuk semua pertumbuhan fitoplankton
diperkirakan 1.0 dan 0.1 µM (Justic et al. 1995). Perbandingan antara nitrogen dan fosfor yang diperlukan oleh fitoplankton berkisar antara 10:1 sampai 20:1 (Grahame 1987).
Menurut Almo et al. 1997, diacu dalam Lopes et al. 2007) rasio molar Redfield antara DIN, P, dan Si untuk pertumbuhan fitoplankton yakni Si:N:P adalah 16:16:1. Bila rasio Si:N dan Si:P relatif tinggi dan Si tersedia, maka pertumbuhan fitoplankton baik, akan tetapi jika rasio Si:N dan Si:P menurun maka algae yang lain yang akan bertumbuh (Lopes et al. 2007). Menurut Xu et al. (2008) eutrofikasi pada ekosisitem pantai disebabkan oleh berlebihannya nutrien seperti nitrat dan fosfat. Selanjutnya di banyak perairan pantai, pengkayaan antropogenik N dan P menyebabkan ketidakseimbangan rasio nutrien dibandingkan dengan rasio Redfield yang menyebabkan perubahan fitoplankton alami. Rasio Si:N dan Si:P yang rendah di banyak perairan pantai yang terjadi eutrofikasi dapat dihubungkan dengan perubahan diatom yang dominan menjadi dinoflagellata berbahaya yang dominan (Smayda 1990, Moncheca et al. 2001, diacu dalam Varkitzi et al. 2010). Penelitian ini bertujuan mengkaji hubungan
61 antara suksesi fitoplankton dengan perubahan rasio N, P, dan Si di perairan Teluk Ambon Dalam.
METODE PENELITIAN
Pengambilan contoh fitoplankton dilakukan secara vertikal dari kedalaman dengan intensitas cahaya 1% sampai ke permukaan perairan di setiap stasiun. Contoh plankton yang diperoleh dengan menggunakan plankton net Kitahara dengan diameter mulut jaring 0.30 m, panjang 1 meter dan mesh size 60 µm. Contoh air laut yang telah disaring dimasukkan ke dalam botol sampel 100 ml kemudian diawetkan dengan lugol 1% (Rao dan Pan 1993). Kelimpahan sel fitoplankton dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
D = C * V’ / V’’*V’’’ (sel/m3
) Dimana :
D = Jumlah sel per m3
C = Jumlah sel yang dihitung
V’ = Volume sampel yang terkonsentrasi V’’ = Volume yang dihitung
V’’’ = Volume air yang tersaring oleh plankton net (m3
)
Volume air yang tersering oleh plankton net (V’’’) dihitung menggunakan rumus :
V’’’ = a.s Dimana,
A = Luas penampang jaring
S = Jarak penarikan plankton net (s = v.t) V = Kecepatan penarikan (ms-1)
t = Lama waktu penarikan jaring
Identifikasi fitoplankton dilakukan dengan menggunakan literatur menurut Davis (1955), Newell and Newell (1977), Yamaji (1984), dan Tomas (1997).
Analisis data
Untuk mengetahui distribusi kelimpahan fitoplankton dan distribusi konsentrasi nutrien inorganik terlarut dianalisis dengan ANOVA satu arah (one-way ANOVA). Apabila pada analisis ini terdapat perbedaan yang nyata, maka analisis dilanjutkan dengan uji Post-hoc Duncan. Untuk mengetahui hubungan antara laju pertumbuhan dengan nutrien inorganik terlarut serta rasio N:P dan rasio N:Si dengan parameter lingkungan dilakukan dengan analisis korelasi Pearson’s.
62
HASIL DAN PEMBAHASAN Konsentasi Unsur Hara di Perairan TAD
Secara temporal, distribusi konsentrasi DIN di perairan menunjukkan perbedaan nyata (ANOVA; P<0.01), selanjutnya Musim Barat dan Musim Peralihan II berbeda dengan Musim Timur dan Musim Peralihan I, lagi pula Musim Timur dan Musim Peralihan I dengan konsentrasi DIN yang tinggi disebabkan oleh masukan DIN dari darat dan juga pengaruh upwelling dari Laut Banda. Pada Musim Peralihan I merupakan musim peralihan dari Musim Barat ke Musim Timur, sehingga rata-rata tingkat curah hujan mulai tinggi (19 mm) (data BMG Stasiun Laha Ambon). Distribusi konsentrasi DIN pada Musim Timur secara spasial menunjukkan perbedaan nyata (ANOVA; P<0.01), selanjutnya Zona-2 dengan konsentrasi DIN yang tinggi (Tabel 25), hal ini disebabkan terjadi akumulasi DIN dari Zona-1 dan Zona-3. Pada Musim Peralihan II secara spasial , konsentrasi DIN tidak berbeda nyata (ANOVA; P=0.186). Pada Musin Barat dan Peralihan I konsentrasi DIN lebih tinggi di Zona-3, hal ini disebabkan masukan DIN dari sungai-sungai di sekitar zona tersebut.
Tabel 25 Rerata konsentrasi DIN (µM) pada setiap zona
Zona Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 1.60 1.24 0.59 1.96
2 3.54 0.68 0.61 3.26
3 2.34 1.19 0.68 3.43
Secara temporal, distribusi konsentrasi fosfat di perairan menunjukkan perbedaan nyata (ANOVA; P<0.01), selanjutnya konsentrasi fosfat pada Musim Peralihan I berbeda dengan Musim Timur, lagi pula konsentrasi PO4-P pada
Musim Peralihan I lebih rendah dibandingkan dengan Musim Timur. Musim Timur konsentrasi PO4–P lebih tinggi pada Zona-1, disebabkan oleh pengaruh
masukan PO4-P dari perairan TAD sebesar 61.05 ton/bulan, sedangkan Musim
Peralihan I tinggi pada Zona-3 disebabkan pengaruh masukan PO4-P dari
sungai-sungai pada zona tersebut (Tabel 26).
Tabel 26 Rerata konsentrasi PO4-P (µM) pada setiap zona
Zona Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 2.29 1.11 0.72 0.18
2 0.60 0.23 0.26 0.11
3 1.35 1.07 1.15 0.25
Secara temporal, distribusi konsentrasi silika di perairan menunjukkan perbedaan nyata (ANOVA; P<0.01), selanjutnya konsentrasi silika Musim Peralihan I sangat berbeda terhadap Musim Timur, lagi pula konsentrasi silika pada Musim Peralihan I lebih rendah dibandingkan dengan Musim Timur (Tabel 27). Tingginya silika pada Musim Timur akibat masukan dari darat. Secara spasial pada Musim Timur, Musim Peralihan II dan Musim Barat distribusi konsentrasi
63 silika di permukaan perairan menunjukkan perbedaan nyata (ANOVA; P<0.01), Musim Timur konsentrasi silika lebih tinggi pada Zona-1 (Tabel 27). Tingginya konsentrasi silika disebabkan masukan dari sungai dan run off dari darat.
Tabel 27 Rerata konsentrasi SiO2-Si (µM) pada setiap zona
Zona Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 50.17 16.19 28.40 1.43
2 24.60 12.21 25.36 1.39
3 27.18 17.53 19.34 0.99
Rasio DIN dan DIP serta DSi dan DIN
Tabel 28 menunjukkan bahwa rasio DIN:DIP pada Musim Timur, Musim Peralihan II, dan Musim Barat rendah (< 16), kecuali Musim Peralihan I pada Zona-2 (>16). Menurut Pirzan dan Pong-Masak (2008) rendahnya rasio N/P, diduga karena perbedaan kondisi dan proses yang terjadi di lingkungan perairan. Apabila laju pemakaian nitrogen oleh fitoplankton berlangsung cepat dan tidak sebanding dengan laju pemakaian fosfat maka rasio N/P akan mengecil. Hal lain juga dapat terjadi, dimana laju regenerasi fosfat dari bahan tersuspensi atau sedimen berlangsung lebih cepat dan tidak disertai penyediaan nitrogen yang cukup.
Bila rasio DIN dan DIP tinggi atau lebih besar dari 16, maka yang menjadi pembatasan pertumbuhan fitoplankton adalah DIP. Selanjutnya bila rasio DIN dan DIP rendah atau lebih kecil dari 16, maka yang menjadi pembatas pertumbuhan fitoplankton adalah DIN. Selain rasio Redfield dapat pula digunakan sebagai indikator struktur komposisi komunitas fitoplankton (Sommer 1989). Pada umumnya Bacillariophyceae lebih dominan pada rasio DIN dan DIP yang rendah (Lagus et al. 2004). Berdasarkan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pada Musim Peralihan I pada Zona-2 rasio DIN dan DIP lebih besar dari 16 yang berarti fosfat menjadi pembatas pertumbuhan fitoplankton.
Tabel 28 Rerata rasio DIN:DIP pada setiap zona di Perairan TAD
Zona
Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 0.7 1.12 0.81 1.97
2 5.93 2.9 2.32 30.2
3 1.73 1.1 0.59 13.7
Musim Barat rasio DSi dan DIN di perairan ini memperlihatkan nilai yang tinggi (Tabel 29). Rasio DSi:DIN dapat digunakan sebagai indikator pembatas pertumbuhan fitoplankton (Ragueneau et al. 1994) dan untuk menentukan struktur komposisi komunitas fitoplankton (Brzezinski 2003). Selanjutnya Brzezinski (2003) menyatakan bahwa rasio normal DSi:DIN adalah 1:1. Pada umumnya Bacilariophyceae menyerap DSi dan DIN pada rasio 1. Pada rasio DSi:DIN lebih kecil dari 1 menunjukkan DSi sebagai pembatas pertumbuhan fitoplankton khususnya Bacillariophyceae. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa rata-rata
64
silika menjadi pembatas pertumbuhan fitoplankton hanya pada Musim Peralihan I di perairan Teluk Ambon Dalam.
Tabel 29 Rerata Rasio DSi:DIN pada setiap zona di perairan TAD
Zona
Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 31.38 13.02 48.25 0.73
2 6.95 17.97 41.81 0.43
3 11.6 14.8 28.46 0.29
Suksesi Jenis-Jenis Fitoplankton
Gambar 34 menunjukkan bahwa kelimpahan tertinggi pada Musim Peralihan II dan terendah pada Musim Timur. Zona-1 pada Musim Timur kelimpahan fitoplankton rendah tetapi konsentrasi klorofil-a tinggi (1.06 µg/l), hal ini disebabkan karena terdapat fitoplankton yang berukuran ultra dan nano- fitoplankton dalam jumlah besar yang lolos dari jaring (plankton net) pada saat sampling, sedangkan Musim Peralihan II kelimpahan fitoplankton tinggi tetapi konsentrasi klorofil-a rendah (0.65 sampai 0.87 µg/l), hal ini disebabkan karena terdapat fitoplankton berukuran besar pada perairan. Menurut Nontji (2008) ukuran fitoplankton bervariasi dengan ukuran yang paling umum antara 2 sampai 200 µm.
Hasil analisis terhadap komposisi fitoplankton di 10 stasiun pengamatan ditemukan 4 kelas yakni Bacillariophyceae (Diatom), Dinophyceae, Cyanophyceae, dan Chrysophyceae. Fitoplankton terdiri atas 38 genera Bacillariophyceae, 12 genera Dinophyceae, 1 genus Cyanophyceae dan 2 genera Chrysophyceae.
Gambar 34. Kelimpahan fitoplankton pada setiap Zona
Gambar 35 menunjukkan bahwa fitoplankton didominasi oleh Bacillariophyceae diikuti oleh Cyanophyceaea dan Dinophyceae. Musim Timur didominasi oleh Cyanophyceae, kemudian Musim Peralihan II dan Musim Barat terjadi suksesi, lagi pula Bacillariophyceae mendominasi perairan dan terjadi peningkatan Dinophyceae. Musim Peralihan I masih didominasi oleh Bacillariophyceae tetapi terjadi penurunan Dinophyceae. Pada Zona-3 di Musim
65 Timur terdapat kelimpahan Trichodesmium tertinggi , hal ini disebabkan kecepatan arus rendah (3,99 cm/det) dan rata-rata intensitas cahaya terendah (253.87µmol foton m-2det-1). Menurut Nontji (2006) di Indonesia blooming Trichodesmium terjadi saat laut tenang dan penutupan awan minimal.
Gambar 35. Komposisi fitoplankton pada setiap Zona
Gambar 36 menunjukkan bahwa distribusi fitoplankton secara spasial pada Musim Timur di Zona-1, 2, dan 3 berturut-turut dengan kehadiran 28 genera, 25 genera dan 21 genera. Trichodesmium dari kelas Cyanophyceae mendominasi ke 3 zona dengan persentase tertinggi, kemudian diikuti oleh Nitzschia, Dinophysis dan Chaetoceros. Stephanopysis terdapat pada Zona-2 dan Alexandrium terdapat pada Zona-3. Dan pada daerah tersebut terjadi blooming Alexandrium affine pada tahun 1997 (Wagey 2001), Pyrodinum spp dan Alexandrium spp (Tuhepaly 2012).
66
Musim Peralihan II di Zona-1 dan 2 terdapat masing-masing 26 genera dan Zona-3 terdapat 25 genera. Pada musim ini terjadi penurunan kelimpahan Trichodesmium sp dari kelas Cyanophyceae, ketiga zona didominasi oleh kelas Bacillariophyceae yang terdiri dari Chaetoceros sp dan Bacteriastrum sp,diikuti oleh Dinophyceae yang terdiri dari Ceratium sp dan Alexandrium sp (Gambar 37).
Pada Musim Barat di Zona-1 dan 2 masing-masing terdapat 27 genera dan zona 3 terdapat 24 genera yang didominasi oleh kelas Bacillariophyceae yang terdiri dari Chaetoceros sp, Bacteriastrum sp dan Climacodium sp dan diikuti oleh kelas Cyanophyceae (Trichodesmium sp) dan kelas Dinophyceae yang terdiri dari Alexandrium sp dan Ceratium sp. Zona-1 didominasi oleh Chaetoceros sp dengan persentase yang tinggi, Zona-2 dan 3 didominasi oleh Trichodesmium sp, dengan persentase yang tinggi dan di Zona-2 terdapat Alexandrium sp dengan persentase yang tinggi (Gambar 38), Musim Peralihan I di Zona-1, 2, dan 3 berturut-turut terdapat 26 genera, 28 genera dan 29 genera yang didominasi oleh kelas Bacillariophyceae yang terdiri dari Chaetoceros sp, Bacteriastrum sp, Thalassionema sp, Thalassiothrix sp dan Nitzschia sp dan diikuti oleh kelas Cyanophyceae (Trichodesmium sp). Pada Zona-1 terdapat Chaetoceros sp dengan persentase yang tinggi, sedangkan pada Zona-2 dan 3 terdapat Trichodesmium sp dengan persentase yang tinggi (Gambar 39).
Menurut Lalli and Parsons (1993) fitoplankton yang paling dominan adalah Bacillariophyceae (Diatom) kemudian diikuti oleh Dinoflagellata, namun pada perairan TAD Musim Timur didominasi oleh kelas Cyanophyceae kemudian terjadi suksesi pada Musim Peralihan II, Musim Barat dan Musim Peralihan I yang didominasi oleh kelas Bacillariophyceae.
Gambar 37 Fitoplankton yang dominan pada Musim Peralihan II
67
Gambar 39 Fitoplankton yang dominan pada Musim Peralihan I Musim Peralihan II dan Musim Barat terjadi suksesi lagi pula diatom mendominasi perairan, hal ini ditunjang dengan rasio N:P yang rendah dan rata-rata rasio Si:N tinggi. Pada Musim Peralihan II dan Musim Barat Chaetoceros sp dan Bacteriastrum sp yang mendominasi perairan. Musim Peralihan I rata-rata rasio Si:N menurun, tetapi didominasi oleh kelompok Bacillariophyceae (Diatom) yang terdiri dari Chaetoceros sp, Bacteriastrum sp, Thalassionema sp, Thalassiothrix sp dan Nitzschia sp. Musim Peralihan I masih didominasi oleh diatom tetapi terjadi penurunan dinoflagellata.
Tabel 30 menunjukkan bahwa rasio Cyanophyceae :(diatom+dinoflagellata) lebih tinggi pada Musim Timur di Zona-3, kemudian diikuti dengan Zona-1. Sedangkan yang paling rendah di Musim Barat pada Zona-1.
Tabel 30 Rasio Cyanophyceae:(Diatom+Dinoflagellata) pada setiap Zona di Perairan TAD
Zona
Musim
Timur Peralihan II Barat Peralihan I
1 2.05 0.4 0.37 0.49
2 1.39 0.48 0.5 0.61
3 2.55 0.38 0.66 0.54
SIMPULAN
Suksesi musiman terhadap fitoplankton pada Musim Timur didominasi oleh Trichodesmium dari kelas Cyanophyceae. Sementara jenis ini cenderung mengalami penurunan pada Musim Peralihan II, Barat dan Peralihan I. Pada Musim Peralihan II mulai didominasi oleh Chaetoceros dari kelompok Bacillariophyceae. Rasio DIN dan DIP < 16 menunjukkan bahwa kelas Trichodesmium yang lebih dominan, karena konsentrasi fosfat ditemukan lebih tinggi pada Musim Timur. Rasio DSi dan DIN < 1 menunjukkan kelas Bacillariophyceae lebih dominan pada Musim Peralihan I, disebabkan oleh nitrogen yang lebih tinggi.
