BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik Umum Serangga
Serangga tergolong dalam Filum Arthrophoda, Sub Filum Mandibulata, Kelas Insecta. Ruas yang membangun tubuh serangga terbagi atas tiga bagian yaitu, kepala (caput), dada (toraks) dan perut (abdomen). Sesungguhnya serangga terdiri dari tidak kurang dari 20 segmen. Enam Ruas terkonsolidasi membentuk kepala, tiga ruas membentuk thoraks, dan 11 ruas membentuk abdomen Jumar (2000). Selanjutnya Brotowidjoyo (1994), serangga dapat dibedakan dari anggota Arthropoda lainnya karena adanya 3 pasang kaki (sepasang pada setiap segmen thoraks). Bagian-bagian tubuh tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Serangga memiliki skeleton yang berada pada bagian luar tubuhnya (eksoskeleton). Rangka luar ini tebal dan sangat keras sehingga dapat menjadi pelindung tubuh, yang sama halnya dengan kulit kita sebagai pelindung luar. Pada dasarnya, eksoskeleton serangga tidak tumbuh secara terus-menerus. Pada tahapan pertumbuhan serangga eksoskeleton tersebut harus ditanggalkan untuk menumbuhkan yang lebih baru dan lebih besar lagi (Voshel, 2003).
Gambar 2.1.Berbagai Bentuk Tubuh Serangga
2.2 Tubuh Serangga
a. Kepala (Caput)
Kepala pada hewan serangga memiliki fungsi yang sama dengan fungsi kepala pada hewan-hewan yang bersimetris bilateral lain pada umumnya. Kepala tersusun atas mulut; organ-organ sensoris, dan otak yang merupakan sistem saraf pusat dan pusat memori (Evans, 1984). Menurut Voshell (2003) serangga mempunyai bentuk mulut yang termodifikasi sesuai dengan kebutuhan akan makanannya.
Jumar (2000) menyatakan bahwa posisi kepala serangga berbeda-beda berdasarkan letak arah mulutnya menjadi:
a. Hypognatus (vertikal), apabila bagian dari alat mulut mengarah ke bawah dan dalam posisi yang sama dengan tungkai. Contohnya pada ordo Orthoptera
b. Prognatus (horizontal), apabila bagian dari alat mulut mengarah ke depan dan biasanya serangga ini aktif mengejar mangsa. Contohnya pada ordo Coleoptera. c. Opistognathus (oblique), apabila bagian dari alat mulut mengarah ke belakang dan
terletak di antara sela-sela pasangan tungkai. Contohnya pada ordo Hemiptera.
b. Antena
Antena pada serangga bervariasi bentuknya dengan fungsi sebagai alat sensor. Borror et al (1992) menyatakan bahwa fungsi antena pada serangga merupakan alat
perasa dan bertindak sebagai organ-organ pengecap, organ pembau, serta organ untuk mendengar. Antena memiliki segmen scape pada segmen pertama yang langsung berhubungan dengan kepala, pedisel pada segmen kedua dan flagella pada segmen berikutnya. Bervariasinya bentuk antena ini juga merupakan satu karakteristik pembeda yang penting dalam serangga (Arora & Dhaliwal,1999).
c. Mata Majemuk dan Ocelli
Reseptor cahaya yang utama adalah sepasang mata majemuk (compound ayes) dan
juga unit mata tunggal (ocelli) berada pada kepala (Pechenik, 2005).
Menurut Jumar (2000), serangga dewasa memiliki 2 tipe mata, yaitu mata tunggal dan mata majemuk. Mata tunggal dinamakan ocellus (jamak: ocelli). Mata tunggal dapat dijumpai pada larva, nimfa, maupun pada serangga dewasa. Mata majemuk sepasang dijumpai pada serangga dewasa dengan letak masing-masing pada sisi kepala dan posisinya sedikit menonjol ke luar, sehingga mata majemuk ini mampu menampung semua pandangan dari berbagai arah. Mata majemuk (mata faset), terdiri atas ribuan ommatidia.
d. Bagian Mulut
Bagian mulut serangga tersusun atas labrum, sepasang mandibula, sepasang maksila, labium dan hypofaring (Gillot, 1980). Bentuk mulut pada serangga berdasarkan tipe makanan yang dikonsumsi serangga itu sendiri (Pechenik, 2005).
Menurut Jumar (2000), pada dasarnya bentuk mulut pada serangga dapat digolongkan menjadi:
a. Menggigit-mengunyah, seperti pada Ordo Orthoptera, Coleoptera, Isoptera, dan pada larva serangga
b. Menusuk-menghisap, seperti pada Ordo Homoptera dan Hemiptera c. Menghisap, pada Ordo Lepidoptera
d. Menjilat-menghisap, pada Ordo Diptera.
e. Dada (Toraks)
Menurut Borror et al (1992), toraks merupakan tagma (segmen) lokomotor tubuh dan
toraks mangandung tungkai-tungkai dan sayap-sayap. Toraks terdiri atas tiga ruas, bagian anterior protoraks, mesotoraks, dan bagian posterior metatoraks. Diantara serangga-serangga memiliki dua pasang spirakel terbuka pada toraks. Spirakel yang satu berkaitan dengan mesotoraks dan yang lain berkaitan dengan metatoraks. Meso dan metahoraks mengalami beberapa perubahan yang berkaitan dengan penerbangan.
Menurut Jumar (2000) pada dasarnya tiap ruas toraks dapat dibagi menjadi tiga bagian. Bagian dorsal disebut tergum atau notum, bagian ventral disebut sternum dan bagian lateral disebut pleuron (jamak: pleura). Sklerit yang terdapat pada sternum dinamakan sternit, pada pleuron dinamakan pleurit, dan tergum dinamakan tergit. Pronotum dari beberapa jenis serangga kadang mengalami modifikasi, seperti dapat terlihat pada pronotum Ordo Orthoptera yang membesar dan mengeras menutupi hampir semua bagian protoraks dan mesotoraksnya.
f. Sayap
Dalam Borror et al (1992) sayap-sayap serangga adalah pertumbuhan-pertumbuhan
keluar dari dinding tubuh yang terletak pada dorso-lateral antara notum dan pleura. Mereka timbul sebagai pertumbuhan keluar seperti kantung, tetapi bila berkembang dengan sempurna, maka akan berbentuk gepeng dan seperti sayap dan diperkuat oleh suatu deretan rangka-rangka sayap. Pada serangga, sayap berkembang sempurna dan berfungsi dengan baik hanya ada dalam stadium dewasa, kecuali pada Ordo Ephemeroptera, sayap berfungsi pada instar terakhirnya.
Tidak semua serangga memiliki sayap. Serangga tidak bersayap digolongkan ke dalam subkelas Apterygota, sedangkan serangga yang memiliki sayap dimasukkan ke dalam golongan subkelas Pterygota. Sayap serangga juga mengalami modifikasi. Modifikasi sayap menurut Jumar (2000) adalah sebagai berikut:
a. Pada Ordo Tysanoptera, sayap depan berupa rumbai
b. Pada Ordo Coleoptera, sayap depan mengeras dan dinamakan elitra (tungggal: elitron). Elitra berfungsi untuk melindungi sayap belakang yang berupa selaput (membran)
c. Pada Ordo Diptera, sayap depan berkembang sempurna, sedangkan sayap belakang mengalami modifikasi menjadi struktur seperti gada yang disebut halter. Halter berfungsi sebagai penyeimbang tubuh pada saat terbang
d. Pada Ordo Hemiptera, sayap depan sebagian mengeras dan sebagian lagi tetap berupa membran. Sayap depan ini disebut sebagai hemielitra (tunggal: hemielitron)
e. Pada Ordo Orthoptera, sayap depan berupa perkamen, diduga sebagai pelindung dan disebut sebagai tegmina (tunggal: tegmen).
g. Tungkai/kaki
Menurut Borror et al (1992) tungkai-tungkai thoraks serangga bersklerotisasi
(mengeras) dan selanjutnya dibagi menjadi sejumlah ruas. Secara khas, terdapat 6 ruas pada kaki serangga. Ruas yang pertama yaitu koksa yang merupakan merupakan ruas dasar; trokhanter, satu ruas kecil (biasanya dua ruas) sesudah koksa; femur, biasanya ruas pertama yang panjang pada tungkai; tibia, ruas kedua yang panjang; tarsus, biasanya beberapa ruas kecil di belakang tibia; pretarsus, terdiri dari kuku-kuku dan berbagai struktur serupa bantalan atau serupa seta pada ujung tarsus. Sebuah bantalan atau gelambir antara kuku-kuku biasanya disebut arolium dan bantalan yang terletak di dasar kuku disebur pulvili.
Menurut Jumar (2000), tungkai-tungkai serangga mengalami modifikasi. Sejumlah modifikasi tersebut adalah:
b. Tipe fussorial, tungkai yang digunakan untuk menggali, ditandai dengan adanya kuku depan yang keras
c. Tipe saltatorial, tungkai yang berfungsi untuk meloncat, ditandai dengan perbesaran femur pada tungkai belakang
d. Tipe raptorial, tungkai yang berfungsi untuk menangkap dan mencengkeram mangsa, ditandai dengan pembesaran femur tungkai depan
e. Tipe natatorial, tungkai yang berfungsi untuk berenang, ditandai dengan bentuk yang pipih serta adanya sekelompok “rambut-rambut renang” yang panjang
f. Tipe ambolatorial, tungkai yang berfungsi untuk berjalan ditandai dengan femur dan tibia yang lebih panjang dari bagian tungkai lainnya. Bentuk ini merupakan bentuk umum tungkai serangga.
h. Perut (Abdomen)
Pada umumnya abdomen serangga terdiri dari 11 segmen metameri (berulang). Tiap segmen metamer memiliki satu sklereit dorsal tergum (jamak: terga), satu sklereit
ventral sternum (jamak: sterna) dan satu selaput daerah lateral pleuron (jamak: pleura) (Borror et al, 1992).
Menurut Arora & Dhaliwal(1999), abdomen merupakan tempat organ dalam berada, yang mana fungsi-fungsi fisiologis tubuh berada di sana. Bagaimanapun sistem itu mulanya berasal dari saluran yang dimulai dari bagian kepala, melewati thoraks dan salurannya sampai sejauh mana pada abdomen.
2.3 Siklus Hidup Serangga Air
Serangga tumbuh dimulai dari telur sampai dengan dewasa, melewati berbagai tahapan perkembangan yang disebut dengan metamorfosis (Voshell, 2003). Pertumbuhan serangga biasanya melalui empat tahap bentuk hidup yaitu: telur, larva/ nimfa, pupa dan stadium dewasa. Telur diletakkan secara tunggal, atau dalam kelompok, di dalam atau di atas jaringan tanaman atau binatang inang yang menjadi sasaran makanan serangga. Embrio di dalam telur berkembang menjadi larva atau
nimfa (tergantung macam metamorfosis atau perkembangan) yang keluar dari telur pada saat telur menetas. Larva/nimfa memiliki tahapan perkembangan (instar), yang setiap tahapannya melalui proses pergantian kulit (ecdysis), karena setiap peningkatan
ukuran tubuh pada satu instar ke instar berikutnya memerlukan integumen baru yang lebih besar. Larva berkembang menjadi pupa (pada ulat kupu-kupu disebut kepompong), dan pupa dan nimfa berkembang menjadi serangga dewasa (Tarumingkeng, 2001).
Menurut Voshell (2003), Ada dua tipe utama metamorfosis pada serangga air, yaitu incomplete metamorphosis (hemimetabola) dan complete metamorphosis
(holometabola) seperti pada Gambar 2 berikut ini:
Pada hemimetabola, bentuk nimfa mirip dewasa hanya saja sayap belum berkembang dan habitat (tempat tinggal dan makanan) nimfa biasanya sama dengan habitat stadium dewasanya. Nimfa menempati habitat yang sama dengan dewasa Kumbang (Coleoptera), kupu-kupu dan ngengat (Lepidoptera) dan semut serta lebah (Hymenoptera) adalah serangga holometabola. Bentuk pradewasa (larva dan pupa) jenis-jenis holometabola ini sangat berbeda dengan stadium dewasanya (Tarumingkeng, 2001).
2.4 Habitat Serangga Air
Menurut De la Rosa & De la Rosa (2001), serangga air hidup di dekat atau di dalam air. Habitat aquatik dalam dua golongan berdasarkan ukurannya. Aquatik
makrohabitat merupakan area yang luas, area yang kompleks seperti danau, laut ataupun kolam. Aquatik mikrohabitat, merupakan area yang lebih sempit, seperti sehelai daun yang berada di bawah permukaan air. Mikrohabitat merupakan tempat spesifik dimana individu dari suatu spesies atau kelompok yang hidup di sana.
Dilihat dari atas ke bawah, habitat aquatik dapat dibagi menjadi 3 bagian makrohabitat, yaitu bagian permukaan air, yang banyak dihuni oleh serangga-serangga air yang berjalan di atas air atau larva-larva nyamuk, juga berbagai jenis dari Ordo Diptera dan Hemiptera. Bagian tengah, dimana merupakan daerah yang paling sibuk pada badan perairan, serangga dan organisme aquatik lainnya banyak hidup pada daerah ini. Serangga dapat terbawa arus aliran air dari suatu tempat ke tempat lainnya, seperti pada Ordo Hemiptera. Bagian dasar atau lantai perairan, merupakan tempat hidup serangga air. Mereka hidup di dalam lumpur, pasir, bebatuan atau pada akar tanaman. Contohnya, Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Trichoptera.
Menurut Voshell (2003), salah satu hal yang menakjubkan dari serangga air adalah beragamnya habitat mereka hidup. Tidak ada suatu badan perairan yang kondisinya terlalu kecil, terlalu besar, terlampau dingin atau panas, keruh atau berlumpur, dengan kadar oksigen terlampau rendah, arus yang terlalu deras, atau tempat yang terlalu banyak polusi untuk beberapa jenis serangga air untuk dapat hidup di sana.
Hanya satu batasan tempat hidup mereka adalah perairan asin seperti laut. Tetapi ada juga beberapa serangga air yang luar biasa dapat hidup pada lingkungan batu karang dan laut. Estuari, tempat dimana air tawar bergabung dengan air asin, juga merupakan tempat hidup beberapa jenis serangga air. Orang- orang bepergian ke pantai dapat melihat jenis-jenis nyamuk yang berkembang biak pada rawa-rawa dekat pantai tersebut.
2.5 Keanekaragaman dan Distribusi Serangga Air
2.5.1 Keanekaragaman Serangga Air
Serangga menyusun sekitar 64 % (±950.000 spesies) dari total spesies flora dan fauna yang diperkirakan ada dibumi ini (Grombridge, 1992, dalam Shahabuddin,
2003). Selanjutnya Daly et al. (1978) dalam Putra (1994) menyatakan bahwa serangga
merupakan salah satu anggota kerajaan binatang yang memiliki jumlah anggota terbesar. Hampir lebih dari 72% anggota hewan termasuk dalam golongan serangga, dengan jumlah spesies dan individu yang begitu besar maka serangga memegang peranan yang sangat penting dalam suatu ekosistem.
Pennak (1978) menyatakan bahwa serangga tersebar luas pada habitat-habitat tempat hidupnya, mereka terdapat dalam jumlah yang sangat luar biasa banyaknya dan sebagian besar dari mereka menjadi terspesialisasi dan beradaptasi dengan hebat pada habitat hidupnya. Namun, sebagai suatu kelompok, serangga tidak seluruhnya dapat hidup di habitat perairan. Ada sekitar 1% dari keseluruhan serangga yang terdapat di atau sebagian hidupnya berada di air. Kemudian Daly et al (1998) menyatakan bahwa
serangga air hanya terdiri atas 3-5% dari keseluruhan spesies serangga, tetapi serangga air sangat tinggi keanekaragamannya.
Keanekaragaman yang tinggi dalam sifat-sifat morfologi, fisiologi dan perilaku adaptasi dalam lingkungannya, dan demikian banyaknya jenis serangga yang terdapat di muka bumi, menyebabkan banyak kajian ilmu pengetahuan, baik yang murni maupun terapan, menggunakan serangga sebagai model. Kajian dinamika populasi misalnya, bertumpu pada perkembangan populasi serangga. Demikian pula, pola, kajian ekologi, ekosistem dan habitat mengambil serangga sebagai model untuk mengembangkannya ke spesies-spesies lain dan dalam skala yang lebih besar (Tarumingkeng, 2001).
Sekitar kurang lebih 10% serangga menempati habitat perairan yang tergabung dalam Ordo Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Trichoptera, Coleoptera, Lepidoptera, Hemiptera, Diptera, Megaloptera, Neuroptera, Orthoptera dan
Coleombola (McCafferty, 1981; Merrit & Cummins, 1996). Kesemua ordo ini menempati habitat yang bervariasi dari mulai kolam, sungai dan danau yang meliputi baik ekosistem lentik dan ekosistem lotik merupakan tempat hidup dan berkembang bagi serannga air. Serangga air dan komponen biota aquatik lainnya dapat dipakai sebagai indikator untuk menilai tingkat pencemaran (Sudariyanti et al, 2001 dalam
Aswari, 2001).
Dalam menduga atau memantau keanekaragaman hayati perlu dilengkapi informasi jumlah individu dan fungsi atau peranannya pada suatu habitat dan ekosistem. Kelimpahan jenis serangga sangat ditentukan oleh aktivitas reproduksinya yang didukung oleh lingkungan yang sesuai dan tercukupinya kebutuhan sumber makanannya. Kelimpahan dan aktivitas reproduksi serangga di daerah tropik sangat dipengaruhi oleh musim, karena musim berpengaruh kepada ketersediaan bahan makanan dan kemampuan hidup serangga yang secara langsung dapat mempengaruhi kelimpahan. Setiap ordo serangga mempunyai respon yang berbeda terhadap perubahan musim dan iklim (Wolda, 1978 dalam Aswari, 2001).
2.5.2 Distribusi Serangga Air
Distribusi jenis invertebrata air dalam ekosistem air tidak tersebar luas dan tidak juga seragam. Kebanyakan dari mereka memiliki kebutuhan khusus dan hanya dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di daerah atau tempat dimana kebutuhan-kebutuhan khusus tersebut dapat terpenuhi. Dengan demikian, distribusi spesies-spesies yang hidup di lingkungan pasti mencerminkan aspek kualitas lingkungan tersebut. Komunitas serangga juga mencerminkan tingkatan dan struktur habitatnya (Barbern & Kavern, 1973; Hawkins, 1984; Minshall & Minshall, 1977; Minshall et al,
1985; Shaldon & Walker, 1998 dalam Salmah et al, 1999)
Keanekaragaman, kelimpahan dan distribusi serangga air dapat dijadikan sebagai bioindikator berhubungan dengan kondisi fisik dan kimia yang terdapat dalam habitat. Ketika lingkungan habitatnya bersih atau tercemar, keanekaragaman dan kelimpahan serangga air di dalamnya dapat menjelaskan hal tersebut. Beberapa spesies diketahui memiliki kebutuhan khusus berhubungan dengan nutrisi atau kadar
oksigen. Dapat dijelaskan bahwa kehadiran spesies-spesies tertentu dalam suatu habitat mengindikasikan bahwa parameter fisik-kimia tersebut berada pada batas toleransi untuk setiap spesies di dalamnya (Salmah, 1999)
2.6 Ekosistem Danau
Ekosistem merupakan suatu sistem ekologi yang terdiri atas komponen komponen biotik dan abiotik yang saling berintegrasi sehingga membentuk satu kesatuan. Di dalam ekosistem perairan danau terdapat faktor-faktor abiotik dan biotik (produsen, konsumen dan pengurai) yang membentuk suatu hubungan timbal balik dan saling mempengaruhi (Marganof, 2007).
Perairan danau merupakan salah satu bentuk ekosistem air tawar yang ada di permukaan bumi. Secara fisik, danau merupakan suatu tempat yang luas yang mempunyai air yang tetap, jernih atau beragam dengan aliran tertentu (Jorgensen & Vollenweiden, 1989). Sementara itu, menurut Ruttner (1977) dan Satari (2001), danau adalah suatu badan air alami yang selalu tergenang sepanjang tahun dan mempunyai mutu air tertentu yang beragam dari satu danau ke danau yang lain serta mempunyai produktivitas biologi yang tinggi. Kemudian menurut Barus (2004), perairan disebut sebagai danau apabila perairan itu dalam dengan tepi yang umumnya curam. Air danau biasanya bersifat jernih dan keberadaan tumbuhan air terbatas hanya pada daerah pinggir saja.
2.7 Faktor Fisik-Kimia Perairan
Pada banyak parameter fisik kimia perairan, dapat menyatakan tipikal kondisi air dan invertebtara yang ada di dalamnya membutuhkan adaptasi khusus untuk dapat bertahan hidup pada kondisi tersebut (William 1987 dalam Suhling et al, 2000).
Karena kehidupan suatu organisme sangat tergantung pada faktor lingkungan, setiap jenis organisme di permukaan bumi selalu dan terus berusaha untuk tumbuh
dan berkembangbiak dengan baik, dalam hal ini mereka akan mencari daerah yang lingkungannya optimum bagi pertumbuhan dan perkembangbiakannya (Suin, 2003).
2.7.1 Suhu
Menurut hukum Van’t Hoffs, kenaikan temperatur sebesar 100C (hanya pada kisaran
temperatur yang masih ditolerir) akan meningkatkan laju metabolisme dari organisme sebesar 2-3 kali lipat. Akibat meningkatnya laju metabolisme akan menyebabkan konsumsi oksigen meningkat, sementara di lain pihak dengan naiknya temperatur akan mengakibatkan kelarutan oksigen dalam air menjadi berkurang. Hal ini
menyebabkan organisme air akan mengalami kesulitan untuk melakukan respirasi (Barus, 2004).
Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang, ketinggian dari permukaan laut, sirkulasi udara, penutupan awan, dan aliran serta kedalaman dari badan air. Perubahan suhu berpengaruh terhadap proses fisika, kimia, dan biologi di badan air. Peningkatan suhu mengakibatkan peningkatan viskositas, reaksi kimia, evaporasi dan volatilisasi. Selain itu, peningkatan suhu air juga mengakibatkan penurunan kelarutan gas dalam air seperti O2, CO2, N2, dan CH4 (Haslam, 1995 dalam
Marganof, 2007).
2.7.2 Oksigen Terlarut (Dissolved Oxygen, DO)
Oksigen terlarut adalah gas oksigen yang terlarut dalam air. Oksigen terlarut dalam perairan merupakan faktor penting sebagai pengatur metabolisme tubuh organisme untuk tumbuh dan berkembangbiak. Sumber oksigen terlarut dalam air berasal dari difusi oksigen yang terdapat di atmosfer, arus atau aliran air 25 melalui air hujan serta aktivitas fotosintesis oleh tumbuhan air dan fitoplankton (Novonty & Olem, 1994).
Oksigen memegang peranan penting sebagai indikator kualitas perairan, karena oksigen terlarut berperan dalam proses oksidasi dan reduksi bahan organik dan anorganik. Selain itu, oksigen juga menentukan proses biologis yang dilakukan oleh
organisme aerobik atau anaerobik. Dalam kondisi aerobik, peranan oksigen adalah untuk mengoksidasi bahan organik dan anorganik dengan hasil akhirnya adalah nutrien yang pada akhirnya dapat memberikan kesuburan perairan. Dalam kondisi anaerobik, oksigen yang dihasilkan akan mereduksi senyawa-senyawa kimia menjadi lebih sederhana dalam bentuk nutrien dan gas. Karena proses oksidasi dan reduksi inilah maka peranan oksigen terlarut sangat penting untuk membantu mengurangi beban pencemaran pada perairan secara alami maupun secara perlakuan aerobik yang ditujukan untuk memurnikan air buangan industri dan rumah tangga (Salmin 2005).
Difusi oksigen atmosfer ke air bisa terjadi secara langsung pada kondisi air
stagnant (diam) atau terjadi karena agitasi atau pergolakan massa air akibat adanya
gelombang atau angin. Difusi oksigen dari atmosfer ke perairan pada hakekatnya berlangsung relatif lambat, meskipun terjadi pergolakan massa air atau gelombang. Sebagian besar oksigen pada perairan danau dan waduk merupakan hasil sampingan aktivitas fotosintesis. Di perairan danau, oksigen lebih banyak dihasilkan oleh fotosintesis alga yang banyak terdapat pada zona epilimnion, sedangkan pada perairan tergenang yang dangkal dan banyak ditumbuhi tanaman air pada zona litoral, keberadaaan oksigen lebih banyak dihasilkan oleh aktivitas fotosintesis tumbuhan air. Keberadaan oksigen terlarut di perairan sangat dipengaruhi oleh suhu, salinitas, turbulensi air, dan tekanan atmosfer. Kadar oksigen berkurang dengan semakin meningkatnya suhu, ketinggian, dan berkurangnya tekanan atmosfer (Jeffries & Mills, 1996).
Penyebab utama berkurangnya kadar oksigen terlarut dalam air disebabkan karena adanya zat pencemar yang dapat mengkonsumsi oksigen. Zat pencemar tersebut terutama terdiri dari bahan-bahan organik dan anorganik yang berasal dari barbagai sumber, seperti kotoran (hewan dan manusia), sampah organik, bahan-bahan buangan dari industri dan rumah tangga. Menurut Connel & Miller (1995), sebagian besar dari zat pencemar yang menyebabkan oksigen terlarut berkurang adalah limbah organik.
Menurut Schworbel dalam Barus (2004), nilai oksigen terlarut di suatu
dipengaruhi oleh perubahan temperatur juga dipengaruhi oleh aktivitas fotosintesis dari tumbuhan yang menghadirkan oksigen. Nilai oksigen terlarut di perairan sebaiknya berkisar antara 6-8 mg/l.
Menurut Lee et al. (1978), kandungan oksigen terlarut pada suatu perairan
dapat digunakan sebagai indikator kualitas perairan. Status kualitas air sebagai berikut a. > 6,5 Tidak tercemar sampai tercemar sangat ringan
b. 4,5 – 6,4 Tercemar ringan c. 2,0 – 4,4 Tercemar sedang d. < 2,0 Tercemar berat
2.7.3 Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman merupakan gambaran jumlah atau aktivitas ion hidrogen dalam perairan. Secara umum nilai pH menggambarkan seberapa besar tingkat keasaman atau kebasaan suatu perairan. Perairan dengan nilai pH = 7 adalah netral, pH < 7 dikatakan kondisi perairan bersifat asam, sedangkan pH > 7 dikatakan kondisi perairan bersifat basa (Effendi, 2003). Adanya karbonat, bikarbonat dan hidroksida akan menaikkan kebasaan air, sementara adanya asam mineral bebas dan asam karbonat menaikkan keasaman suatu perairan. Sejalan dengan pernyataan tersebut Mahida (1993) menyatakan bahwa limbah buangan industri dan rumah tangga dapat mempengaruhi nilai pH perairan.
Nilai pH dapat mempengaruhi spesiasi senyawa kimia dan toksisitas dari unsur-unsur renik yang terdapat di perairan, sebagai contoh H2S yang bersifat toksik
banyak ditemui di perairan tercemar dan perairan dengan nilai pH rendah. Selain itu, pH juga mempengaruhi nilai BOD5, fosfat, nitrogen dan nutrien lainnya (Dojildo &
Best, 1992). Barus (2004) menyatakan bahwa organisme air dapat hidup dalam suatu perairan yang mempunyai nilai pH netral dengan kisaran toleransi antara asam lemah dan basa lemah. Nilai pH yang ideal bagi kehidupan organisme air pada umumnya terdapat antara 7 sampai 8,5. Kondisi perairan yang sangat asam dan sangat basa akan membahayakan kelangsungan hidup organisme karena akan menyebabkan terjadinya gangguan metabolisme dan respirasi. Disamping itu pH yang sangat rendah akan
menyebabkan mobilitas senyawa logam berat, terutama Aluminium yang bersifat toksik, semakin tinggi yang tentunya akan mengancam kelangsungan hidup organisme air. Sedangkan pH yang sangat tinggi akan mengakibatkan keseimbangan antara amonium dan amoniak dalam perairan menjadi terganggu. Dengan meningkatnya amoniak maka amoniak menjadi senyawa yang sangat toksik bagi organisme.
2.7.4 Kebutuhan Oksigen Biokimia (Biochemical Oxygen Demand, BOD5)
BOD5 merupakan salah satu indikator pencemaran organik pada suatu perairan.
Perairan dengan nilai BOD5 tinggi mengindikasikan bahwa air tersebut tercemar oleh
bahan organik. Bahan organik akan distabilkan secara biologis dengan melibatkan mikroba melalui sistem oksidasi aerobik dan anaerobik. Oksidasi aerobik dapat menyebabkan penurunan kandungan oksigen terlarut di perairan sampai pada tingkat terendah, sehingga kondisi perairan menjadi anaerob yang dapat mengakibatkan kematian organisme akuatik (Marganof, 2007).
Barus (2004) menyebutkan, nilai BOD merupakan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme aerobik dalam proses penguraian senyawa organik, yag diukur pada temperatur 200C.
Lee et al. (1978) menyatakan bahwa tingkat pencemaran suatu perairan dapat
dinilai berdasarkan nilai BOD5-nya, status kualitas air sebagai berikut:
a. 2,9 tidak tercemar b. 3,0 – 5,0 tercemar ringan c. 5,1 – 14,9 tercemar sedang d. 15 tercemar berat.
Menurut Barus (2004), pengukuran nilai BOD didasarkan pada kemampuan mikroorganisme untuk menguraikan senyawa organik, artinya hanya terhadap senyawa yang mudah diuraikan secara biologis seperti senyawa yang terdapat dalam limbah rumah tangga. Untuk produk-produk kimiawi seperti senyawa minyak dan buangan kimia lainnya akan sangat sulit atau bahkan tidak bisa diuraikan oleh
mikroorganisme. Oleh karena itu disamping mengukur BOD, perlu dilakukan pengukuran terhadap jumlah oksigen yang dibutuhkan dalam proses oksidasi kimia yang dikenal dengan COD (Chemical Oxygen Demand) yang dinyatakan dalam mg/l.
Dengan mengukur nilai COD, maka akan diperoleh nilai yang menyatakan jumlah oksigen yang dibutuhkan untuk proses oksidasi terhadap total senyawa organik baik yang mudah diuraikan secara biologis maupun terhadap yang sukar/tidak dapat diuraikan secara biologis.
2.7.5 Kandungan Organik Substrat
Menurut Seki (1982) komponen organik utama yang terdapat di dalam perairan adalah asam amino, protein, karbohidrat dan lemak, sedangkan komponen lain seperti asam-asam organik, hidrokarbon, vitamin dan hormon juga ditemukan di perairan. Tetapi hanya 10% dari material organik tersebut yang mengendap sebagai substrat ke dasar perairan.
Konsentrasi bahan organik yang tinggi akan membutuhkan jumlah oksigen dalam jumlah yang besar. Melalui prosedur secara kimia dapat dilihat bahan-bahan organik yang terkandung di dalam substrat yang dilakukan dengan metode Black &Walkey ( Michael, 1984).
2.7.6 Nitrat
Nitrat dapat terbentuk karena tiga proses, yakni badai listrik, organisme pengikat nitrogen, dan bakteri yang menggunakan amoniak. Ketiganya tidak dibantu manusia. Tetapi jika manusia membuang kotoran dalam air, maka proses ketiga akan meningkat, karena kotoran mengandung banyak amoniak. Konsentrasi nitrat tinggi memungkinkan ada pengotoran dari lahan pertanian. Kemungkinan lain penyebab nitrat konsentrasi tinggi ialah pembusukan sisa tanaman dan hewan, pembuangan industri dan kotoran hewan. Sumber nitrat sukar dilacak di sungai atau di danau. Karena merupakan nutrien, nitrat mempercepat tumbuh plankton (Sastrawijaya, 2000).
Dalam kondisi dimana konsentrasi oksigen terlarut sangat rendah dapat terjadi proses kebalikan dari nitrifikasi, yaitu proses denitrifikasi dimana nitrat melalui nitrit akan menghasilkan nitrogen bebas yang akhirnya lepas ke udara atau dapat juga kembali membentuk amonium/amoniak melalui proses ammonifikasi nitrat (Barus, 2004).
2.7.7 Phosfor
Seperti halnya Nitrogen, Phosfor merupakan komponen penting lainnya dalam ekosistem air. Kedua unsur ini berperan dalam proses terjadinya eutrofikasi di suatu ekosistem air. Zat-zat terutama protein mengandung gugus Phosfor, misalnya ATP, yang terdapat dalam sel mahluk hidup dan berperan penting dalam penyediaan energi. Seperti diketahui bahwa fitoplankton dan tumbuhan air lainnya membutuhkan Nitrogen dan Phosfat sebagai sumber nutrisi utama bagi pertumbuhannya.
Dalam ekosistem air Phosfor terdapat dalam tiga bentuk yaitu senyawa Phosfor anorganik seperti ortoposfat, senyawa organik dalam protoplasma dan sebagai senyawa organik terlarut yang terbentuk dari proses penguraian tubuh organisme. Phosfor terutama berasal dari sedimen yang selanjutnya akan terinfiltrasi ke dalam air tanah dan akhirnya masuk dalam sistem perairan terbuka (sungai dan danau). Selain itu dapat berasal dari atmosfer dan bersama dengan curah hujan masuk ke dalam sistem perairan (Barus, 2004).
