Company

LOGO

PRODUKTIVITAS PRIMER PERAIRANOleh : Mohammad Mahmudi

FPIK UB Manajemen Sumberday Perairan1

PENDAHULUAN a. Istilah-istilah yang berkaitan dengan Produktivitas PrimerProduktivitas Tingkat di mana bahan organik dibuat oleh fotosintesis [g/ m2 /thn] Produktivitas Primer autotrophs Produktivitas Sekunder - heterotrof

Produktivitas Primer Daya produksi dari organisme yang dapat berfotosintesis (tumbuhan fitoplankton)- awal dari rantai makanan

Produktivitas Primer Kotor (Gross Primary Productivity, GPP) Banyaknya bahan organik yang difotosintesis oleh tumbuhan selama jangka waktu dan dalam area atau volume tertentu (=produksi total) Disajikan dalam gram karbon/m2/thn2

Produktivitas Primer Bersih (Net Primary Productivity, NPP) Kelebihan produksi setelah produksi total (gross production) dikurangi/digunakan untuk proses (respirasi & mineralisasi)

NPP = GPP-RRespirasi Oksidasi bahan organik oleh tumbuhan & hewan yang dikonversi menjadi energi, merupakan metabolisme aerobik dalam sel

Mineralisasi Dekomposisi aerobik atau pemecahan/ penguraian algae yang telah mati (bahan organik mati) secara oksidasi

3

Produksi sekunder produksi (bahan organik) dari organisme konsumer (herbivore, omnivore, karnivore, detritrivore)-zooplankton, zoobenthos, nekton Standing crop jumlah biota yang ada di suatu lingkungan pada suatu saat tertentu mg/L, g/m3, atau g/m2

Biomassa berat dari organisme (seluruhnya atau sebagian dari organisme, populasi, atau komunitas)-berat basah, berat kering, berat kering bebas abu. statis4

Density - berat atau jumlah suatu bahan dalam gram/cc - jumlah biomassa per satuan luas - berat per satuan volume Yield jumlah bahan organik (tumbuhan atau hewan) yang dihasilkan oleh suatu perairan (danau), secara alami atau dalam pengelolaan

Turn Over number (P/B) : hasil bagi dari produksi tahunan dibagi dengan rata-rata biomassa tahunan5

b. Daur materi secara biogenik dalam ekosistem perairan Produser Karbon autotrof dapat mengasimilasi karbondioksida (CO2) sebagai sumber karbon secara langsung Energi autotrof menggunakan energi radiasi matahari secara langsung untuk fotosintesis Produksi Primer memperoleh energi dari asimilasi dan mengubahnya menjadi6

Konsumer Memperoleh energi dari konversi hidup dan mengubahnya menjadi disebut Pemangsaan partikel , yang

Konsumer berdasarkan makanannya, dibedakan : a. Herbivora b. Omnivora c. Karnivora

7

Dekomposer Memperoleh energi dari penguraian menjadi Bahan organik bagi dekomposer berasal dari : a. Tanaman yang tidak termakan (mati), disebut Serasah (Litter) b. Bangkai hewan/binatang c. Campuran dari unsur a dan b, disebut Detritus

8

FOTOSINTESIS Di perairan alami (waduk, danau), fitoplankton merupakan produser yang sangat penting Produksi di perairan alami dipengauhi oleh : Energi radiasi (intensitas dan kualitas cahaya) Suplai karbon Suplai nutrien Trace elemen Biomasa

9

6 CO2 + 12 H2O

Energi cahaya (ultra violet)chlorophyll (pigmen)

C6H12O6 + 6O2

Bahan-bahan pembentuk sel harus tersedia (N, P, Fe, Si, dll) Total fotosintesis (Gross photosyntesis) = produksi O2 total ( O2 botol terang + O2 botol gelap) Net fotosintesis = produksi O2 total minus respirasi selama siang hari10

(a) Pasokan energi cahaya - gelombang energi cahaya yang diabsorpsi air dan klorofil berkisar 350-710 nm PAR (Photosynthesis Active Radiation) - Panjang gelombang () 350-390 nm, sulit menembus air - yang sampai ke dalam air ( : 390-710nm) hanya sekitar 45-50%nya, dan merupakan spektrum cahaya yang efektif bagi fotosintesis Chl a absorbance

11

- Cahaya setelah menembus air mengalami penipisan dan berubah komposisi spektrum :

Kuning di permukaan menjadi Hijau kebiruan pada kedalaman di perairan yang jernih Kuning di permukaan menjadi Hijau kekuningan pada perairan yang banyak mengandung bahan organik terlarut

12

- Jumlah radiasi yang tertahan disebut (penipisan/pemadaman)

- Radiasi yang muncul disebut- Menurut Hukum Lambert Beer, penyinaran menurun secara eksponensial :

I e ln I ln I k Iz 0 0

kz

z

z

1 ln z

I I

0 z

13

- Menurut Idso dan Gilbert (1974) koefisien ekstensi (k) dapat diduga dari penampakan secchi disk

k z SD- Di perairan alami, ekstensi dapat dibagi menjadi : a. Absorpsi oleh air itu sendiri b. Absorpsi oleh bahan-bahan terlarut yang berwarna (asam humus) c. Pemancaran oleh bahan tersuspensi (plankton, detritus)14

1,7

(b) Variasi fotosintesis dengan kedalaman

Mengapa terjadi hambatan di permukaan ? Cahaya ultra violet yang tinggi di permukaan perairan, akan merusak sel fitoplankton Di permukaan perairan, nutrien cenderung tipis tergantung transfer dari lapisan di bawahnya Laju fotosintesis yang tinggi, menyebabkan konsentrasi oksigen menjadi jenuh di permukaan, sehingga meningkatkan Foto-oksidasi yang bersifat merusak, sel akan mati

15

Inhibition Saturation

Limitation

Hubungan antara intensitas radiasi dan produktivitas

16

100 Laju produksi bersih Laju produksi kotor

Ik0,5 Ik 0 5

Titik Kompesasi Light Saturation

Light Limitation

Light Inhibition

17

Danau di gunung tinggi menerima cahaya U.V. lebih banyak daripada di dataran rendahEfek geografik : jumlah radiasi cahaya matahari dalam setahun (kal/cm2/hari) berbeda secara geografis (latitude) - Efek musim : letak geografis perbedaan musim dalam setahun perbedaan radiasi - Efek diurnal : pagi atau sore - jarak matahari lebih jauh daripada tengah hari, elevasi cahaya juga lebih rendah (semakin miring) sehingga % cahaya yang dipantulkan semakin besar intensitas cahaya rendah - Efek lokal : morfologi perairan, arus Penetrasi cahaya: panjang gelombang cahaya tertentu terabsorpsi sebelum mencapai suatu kedalaman > Intensitas cahaya berkurang dengan bertambah dalam > Bahan-bahan terlarut terutama menyerap cahaya biru > Bahan-bahan tersuspensi menyerap cahaya merah18

Produksi primer dan Nutrien Fotosintesis dan pertumbuhan merupakan proses yang saling tergantung Fotosintesis bisa berlangsung hanya dengan air (H2O) dan karbondioksida (CO2) sebagai bahan kasar Pertumbuhan tergantung pada ketersediaan berbagai nutrien mineral

19

a. Kebutuhan nutrien fitoplankton Na Si diperlukan dalam pertumbuhan Blue Green Algae dibutuhkan oleh Diatom dan Chrysophyceae dalam pembentukan dinding sel yang mengandung silika Merupakan nutrien esensial bagi algae, a. kebutuhan Mg > Ca b. Misal Nitchia membutuhkan paling sedikit 5 mg/L Ca dan 40 mg/L Mg

Ca & Mg

20

Nitrogen : biasanya ketersediaannya untuk produksi jauh lebih besar dari pada fosfor

Sumber nitrogen utama bagi produser adalah Ammonium dan Nitrat Ammonium biasanya dimanfaatkan lebih dalu oleh sebagian besar Algae dan tanaman air yang lebih tinggi

21

b. Energi dan Nutrien Nutrien cenderung terakumulasi di perairan yang lebih dalam Untuk mengangkut nutrien ke permukaan dierlukan energi Semakin dalam perairan, energi yang diperlukan semakin besar untuk mengangkut nutrien ke permukaan Terjadinya energi untuk mengangkut nutrien ke permukaan melalui 4 (empat) mekanisme : 1. Konveksi dingin 2. Arus yang disebabkan oleh angin 3. Aliran dari sungai 4. Arus pasang-surut22

1. Konveksi dingin : dikendalikan oleh energi matahari - udara dingin menyebabkan meningkatnya densitas di lapisan atas, sehingga air permukaan cenderung turun - air yang berada di bawah akan terdesak dan naik ke permukaan membawa nutrien

23

2. Arus yang disebabkan oleh angin - Gerakan angin di atas air menyebabkan arus permukaan dalam arah yang sama - Pergeseran antara air yang bergerak dengan lapisan di bawahnya menyebabkan gerakan putaran (turbulensi) secara vertikal dengan membawa nutrien yang ada di bawah - jika arus yang diakibatkan angin tersebut bergerak jauh dari garis pantai, maka akan menjadi kekuatan upwelling di perairan dalam

24

3. Aliran dari sungai - Di tempat dimana sungai mengalir ke laut, air tawar bergerak melintasi air laut yang lebih padat - proses terjadinya sama seperti terjadinya arus yang diakibatkan oleh angin - Produktivitas yang tinggi banyak terjadi di daerah estuari

4. Arus pasang surut - di daerah teluk yang dangkal dan estuari dimana pasang surut terjadi, maka percampuran akan terjadi setiap saaat25

c. Ketergantungan terhadap suplai karbon Sumber karbon dalam air 1. HCO3- dan HCO3 2. CO33. CO2 terlarut Keberadaanya tergantung pada pH air 1. pH < 4 : CO2 2. pH 7 - 10 : HCO33. pH > 11 : CO32-

26

CO2 + H2O

H+ + HCO3pH > 11

CO32- (CO2 + OH-)

27

Berdasarkan ketiga sumber karbon tersebut, maka tumbuhan dapat digolongkan menjadi tiga kelompok : 1. Fontinalis - Hanya mengasimilasi CO2 terlarut Contoh : - Fontinalis antipyretica - Semua jenis lumut - Alga merah : Batrachospermum moniliforme - Alga hijau : Chlorella pyrenoidosa

28

2. Elodea - Mengasimilasi CO2 dan HCO3- (CO2 + OH-) - CO2 dikonsumsi 5 kali lebih cepat dari pada HCO3Contoh : - Elodea - Myriophyllum - Semua tumbuhan terendam 3. Scenedesmus - Mengasimilasi HCO3- lebih besar dan CO2 sedikit sekali digunakan (25 : 1) Contoh : - Alga hijau Scenedesmus quadricauda - Spesies Scenedesmus lainnya29

Company

LOGO

FPIK UB Manajemen Sumberday Perairan30