7

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Flume tank

Flume tank atau tangki air berarus adalah sebuah bentuk konstruksi alat yang

dapat menampung air dalam jumlah tertentu dan dapat digunakan sebagai alat

pengamatan yang dilengkapi dengan arus air yang terkontrol (Arnold 1969). Menurut

Ward (2002), swim tunnels laboraturium berfungsi sebagai alat untuk mempelajari

fisologis dan respon ikan terhadap kondisi lingkungan yang terkendali. Flume tank

telah digunakan untuk meneliti banyak aspek dari biologi ikan seperti: menilai

kualitas ikan yang dihasilkan di hatcheries (Thomas et al. 1964 yang diacu dalam

Ward 2002; Bams 1967), tingkat respirasi (1981 Beamish; Bernatchez and Dodson

1985), efek dari perubahan suhu (Griffiths and Alderice 1972; Hocutt 1973; Berry

and Pimentel 1985; Pettersson, Pickova, Brannas 2010; Fisher and Green 2003),

tingkat metabolisme (Boeck et al. 2006; Regan et al. 2010; Fitzgibbon 2007; Chabot

2008) kecepatan renang (Fitzgibbon, Strawbridge dan Seymour 2007; Fisher 2004.

Wilson 2002; Nanami 2007; Purbayanto 1999) pergerakan ikan di sekitar struktur

pengalihan air (Peake et al. 1997; Toepfer, et al. 1999), dan perpindahan larva ikan

di sungai (Houde 1969; Meng 1993; Childs and Clarkson 1996).

Berbagai bentuk dan jenis tangki pengamatan telah dijelaskan oleh beberapa

ahli yang telah menggunakan alat tersebut dalam kegiatan penelitiannya. Bentuk dan

ukuran tangki pengamatan ini disesuaikan dengan kebutuhan pada pengamatan

tertentu saja, sehingga banyak sekali kekurangan yang didapatkan ketika ingin

digunakan untuk penelitian ataupun pengamatan aspek yang lainnya.

Beamish (1978) menjelaskan berbagai prosedur pengujian dan membahas

variabel. Uji kecepatan renang biasanya dilakukan di ruang pengujian (test

chambers) yang terdiri dari dua tipe dasar: ruangan yang berputar dan tipe lainnya,

dan air yang mengalir dalam ruangan yang tetap.

Meskipun banyak tipe swim tunnels berbeda yang telah dikembangkan,

mengevaluasi perubahan kapasitas renang baik ikan besar maupun ikan kecil dalam

alat yang sama adalah sulit. Kebanyakan ikan juvenile terlalu besar untuk diuji dalam

swim tunnels berarus gravitasi yang dirancang untuk larva ikan dan terlalu kecil

untuk diuji di swim tunnel yang dirancang untuk ikan dewasa (Beamis 1978).

8

Pernyataan Beamis tersebut di atas semakin dipertajam oleh Jonsson et al.

2006, bahwa flume tank menjadi alat penelitian yang semakin penting dalam ekologi

air, untuk menghubungkan biologis terhadap proses hydrodynamic. Belum ada

sesuatu yang dapat dijadikan sebagai “flume tank standar”, dan tak ada flume tank

yang cocok untuk menjawab setiap jenis pertanyaan penelitian. Lebih lanjut beliau

membagi flume tank menjadi empat tipe desain dasar yaitu: straight, racetrack,

annular and field flumes

2.1.1 Jenis dan fungsi flume tank

Beberapa penelitian yang menggunakan tangki pengamatan antara lain

oseanografi, fisika fluida, biologi air, dinamika kapal dan masih banyak lagi.

Keragaman tujuan dan fungsi tangki pengamatan ini memberikan sebuah ide bagi

para peneliti untuk menciptakan tangki pengamatan yang multi fungsi. Penelitian

mengenai tingkah laku ikan yang cukup kompleks diharapkan dapat diamati dalam

satu tangki pengamatan yang sederhana. Tingkah laku ikan yang dapat dipelajari

dengan menggunakan tangki air diantaranya adalah pola dan kecepatan renang ikan,

kebiasaan dinamika berkelompok (schooling behaviour), laju respirasi, dan cara

memperoleh serta cara memakan makanan.

Bainbridge (1958) mengatakan bahwa beberapa penelitian mengenai

kecepatan renang ikan telah dilakukan dengan menggunakan tangki air yang sejenis

flume tank. Salah satu ikan yang diteliti kecepatan renangnya adalah ikan bleak yang

menggunakan circular tank atau tangki bundar dan masih banyak lagi penelitian

sejenis.

Berdasarkan sistem sirkulasi air, flume tank dapat dikategorikan menjadi dua,

yaitu sirkulasi secara horizontal, dan vertikal. Flume tank memiliki ukuran yang

beraneka ragam yang secara umum dapat dibagi menjadi menjadi tiga kategori yakni:

flume tank berukuran besar (>10m), sedang (5-10m), dan kecil/mini (<5m).

9

(a)

(b)

Sumber: a). http://physed.otago.ac.nz/about/images/facilities/flume_spec.gif b). http://www.amhrc.edu.au/images/flumetank-overview.jpeg

Gambar 2 Bentuk dan jenis flume tank ukuran besar > 10 meter

10

(a)

(b)

Sumber: a). http://www.fhwa.dot.gov/research/tfhrc/labs/hydraulics/images/physmod11.jpg

b). http://www.umass.edu/fsi/Water%20Tunnel.jpg

Gambar 3 Bentuk dan jenis flume tank ukuran sedang 5 s/d 10 meter

11

(a)

(b)

Sumber: a). http://www.advancedaquarist.com/2002/1/aafeature_album/flow_tank_pic_by_Stan_Brown.jpg

b). http://www.loligosystems.com/upload/large/Swim_tunnel_complete.jpg

Gambar 4 Bentuk dan jenis flume tank ukuran kecil < 5 meter

2.1.2 Karakteristik flume tank

Binnie (1955) telah membuat alat tangki air yang menghasilkan arus air yang

beragam, namun arus air mengalir dengan gaya gravitasi yaitu arus yang terjadi

karena air mengalir dari tempat yang lebih tinggi. Kondisi ini mengakibatkan arus air

12

tidak dapat terkontrol, dalam artian bahwa arus air bergerak bebas dan terjadi

perbedaan kecepatan arus di tiap titik yang berbeda.

Menurut Arnold (1969), flume tank yang baik haruslah memenuhi beberapa

kriteria diantaranya adalah arus dapat merata, tidak ada gelembung udara, tidak

terjadi turbulensi air dan air mengalir secara kontinyu. Pembuatan flume tank yang

telah disesuaikan dengan kriteria tersebut akan dapat meminimalisasi ketidakstabilan

arus dalam pelaksanaan percobaan.

Turbulensi dan terbentuknya bubble atau gelembung udara dapat mengurangi

laju air dan akan sangat berpengaruh terhadap kecepatan arus air yang dihasilkan.

Kecepatan arus air dapat merata dengan mengurangi benda-benda atau struktur yang

dapat menghambat laju air seperti dinding yang kasar, melengkapi pemerata arus

(current homogenizer/ current straighter), peletakan baling-baling dan sudut daun

baling-baling yang tepat serta masih banyak lagi.

2.2 Tingkah Laku Renang Ikan

2.2.1 Kecepatan renang

Informasi tentang kecepatan renang ikan merupakan hal yang penting dalam

meningkatkan efesiensi alat tangkap maupun untuk mendapatkan hasil tangkapan

yang selektif terhadap spesies dan ukurannya. Guna memperoleh efesiensi dan

efektivitas dalam rancang bangun alat tangkap dinilai perlu untuk

mempertimbangkan hal yang satu ini (Gunarso 1985). Selanjutnya menurut Drucker

dan Jensen,1996 dalam Purbayanto, Riyanto dan Fitri 2010, Kecepatan renang dan

ukuran tubuh ikan sangat penting dalam mendeterminasi tingkah laku

pergerakannya.

Menurut He (1989) bahwa kecepatan renang dapat diaplikasikan dalam

bidang perikanan, khususnya dalam bidang penangkapan ikan, terutama untuk

mendesain alat tangkap seperti kecepatan towing dari trawl yang berhubungan

dengan kecepatan renang ikan; tinggi headline dan kecepatan renang dari ikan yang

dapat meloloskan diri dengan berenang tanpa lelah; operasi penangkapan ikan seperti

menggerakkan purseseine dan kecepatan renang ikan, kecepatan tenggelam

(sinking) dari jaring purseseine dan kemampuan renang vertikal ikan;serta untuk

13

menentukan lokasi ikan seperti estimasi/perkiraan lokasi ikan berdasarkan kecepatan

renang.

Menurut Bainbridge (1958), metode dalam mempelajari kecepatan renang

ikan ada banyak diantaranya hidrodinamika, reaksi optomotor, film gambar gerak,

pengamatan terhadap gema/ akustik, penandaan elektronik dan lain-lain, namun cara-

cara tersebut menghasilkan pendugaan yang berbeda-beda sehingga tidak didapatkan

hasil pasti. Kondisi ini mengakibatkan data hasil penelitian tersebut tidak dapat

dibandingkan karena adanya perbedaan pendefinisian situasi dan lain-lain, selain itu

belum ada terminologi yang ditetapkan secara jelas dalam pengukuran kecepatan

renang ikan. Informasi mengenai kecepatan renang ikan yang ada saat ini meskipun

pengarang yang berbeda menggunakan istilah yang sama untuk jenis kecepatan

tertentu, akan tetapi berbeda dalam pengertiannya.

Videler (1993), mengatakan bahwa untuk mengamati ikan yang berenang

secara natural dibutuhkan sebuah kondisi yang terkontrol. Ada 2 pokok berbeda yang

digunakan untuk memenuhi hal tadi yaitu pertama, ikan dibujuk untuk berenang

melawan arus dengan kecepatan yang berbeda-beda, sedangkan yang kedua adalah

merekam dari ikan yang berenang di air diam.

Gunarso (1985) mengutarakan bahwa ada beberapa pendefinisian tentang

jenis-jenis kecepatan renang, diantaranya:

1) Kecepatan renang maksimum (maximum speed) adalah kecepatan renang ikan

tertinggi yang dapat dilakukan oleh ikan dalam waktu satu menit (Bainbridge

1958). Boyar (1961) mengatakan pendapat yang sama mengenai pendefinisian

tersebut, akan tetapi hanya dengan waktu selama 30 detik.

2) Kecepatan renang ekonomi (economic speed) adalah kemampuan kecepatan

renang ikan yang dapat dilakukan dalam jangka waktu beberapa jam atau

berpuluh-puluh jam.

3) Kecepatan renang kaget (burst speed) adalah kecepatan renang ikan dalam

keadaan tertentu yang sangat mendesak dan mendadak. Biasanya hanya dalam

waktu yang sangat singkat antara 5 sampai 10 detik. Jenis kecepatan ini biasanya

terjadi ketika memburu mangsa, menghindar dari predator, ketakutan dan lain-

lain.

14

Saat ini pembagian mengenai kecepatan renang ikan telah terkaji lebih

mendetail lagi sehingga terbagi dalam:

1) Kecepatan renang terus menerus (sustainable speed) yaitu kecepatan renang ikan

dimana ikan tersebut berenang secara terus menerus tanpa tekanan yang cukup

berarti.

2) Kecepatan renang lanjut (prolong speed) yaitu kecepatan renang ikan dimana

ikan berenang dalam keadaan mempertahankan kestabilan dan daya tahan

renangnya.

3) Kecepatan renang maksimum (maximum speed) adalah kecepatan renang

tertinggi yang mampu dihasilkan oleh ikan dengan memberikan tekanan arus

yang besar dimana ikan menghasilkan endurance yang kecil.

4) Kecepatan renang kaget (burst speed) yaitu kecepatan renang ikan yang

terbentuk dikarenakan ikan tersebut kaget atau tersentak dan terjadi dalam waktu

yang sangat singkat (Arimoto dan Namba 1996).

Bainbridge (1958) dan Videler (1993) menambahkan bahwa batasan

mengenai kecepatan renang ikan sangatlah dipengaruhi oleh jenis dan ukuran ikan.

Lama waktu renang akan sangat dipengaruhi oleh daya tahan renang ikan, oleh

karena itu penggolongan kecepatan renang ikan tidak dapat dilihat dari berapa lama

ikan berenang melainkan daya tahannya pada saat berenang.

Kecepatan renang ikan dapat diketahui dengan menghitung tail beat ikan.

Satuan untuk kecepatan renang ikan adalah body length per second, karena

kecepatan renang ikan diukur dengan perbandingan ukuran tubuh terhadap lama

waktu renang ikan. Kecepatan renang ikan dalam satuan BL/s ini dapat diubah

kesatuan lainnya dalam satuan kecepatan seperti knot, m/s, km/s, mil/s dan satuan

kecepatan lainnya. Infomasi mengenai kecepatan renang ikan maka akan menjadi

pertimbangan dalam pembuatan alat tangkap ikan. Biasanya data ini akan digunakan

sebagai bahan pertimbangan dalam pembuatan alat tangkap aktif.

Beberapa peneliti telah meneliti mengenai kecepatan renang pada beberapa

ikan sebagaimana dicantumkan pada Tabel lampiran 11 (Bainbridge 1958).

Penelitian yang telah dilakukan para peneliti sebelumnya menggunakan metode yang

berbeda-beda dan alat yang berbeda-beda pula, misalnya flume tank, wheel dan lain-

15

lain. Kondisi ini mengakibatkan perbedaan dalam pendefinisian mengenai kecepatan

renang yang namun dengan maksud dan tujuan yang sama (Videler 1993).

2.2.2 Pola renang ikan (fish motion)

Pola renang ikan adalah bentuk atau gambaran gerakan ikan ketika berenang,

yang dipengaruhi oleh pergerakan tubuh dan sirip ikan tersebut (Blake 1983). Pola

renang juga dipengaruhi oleh bentuk dari tubuh ikan (Webb 1984).

Pola renang ikan disesuaikan dengan habitat dan tingkah laku ikan, sehingga

dihasilkan pergerakan ikan yang berbeda-beda. Ikan-ikan yang cenderung bergerak

cepat biasanya menggunakan sirip ekor ketika berenang, sedangkan ikan-ikan yang

bergerak lambat biasanya menggunakan sirip pektoral dan sirip anal ketika berenang.

Perbedaan penggunaan sirip tersebut akan mempengaruhi kecepatan renang dan

pergerakan tubuh ikan (Videler 1993).

Tidak semua ikan hanya menggunakan salah satu sirip terutama ekor sebagai

alat penggerak, namun menggunakan bantuan sirip lain (Videler 1993). Pola renang

ikan ini dapat digunakan untuk merancang sebuah alat tangkap yang dibuat

berdasarkan bentuk tubuh dan pola tingkah laku ikan.

Beberapa pola renang ikan digambarkan oleh Breder (1926) sebagai berikut :

1) Ikan berenang menggunakan sirip ekor sebagai penggerak utama

2) Ikan berenang menggunakan sirip yang lainnya sebagai penggerak utama.

Lindsey (1978) menyempurnakan kembali menjadi beberapa bagian yang lebih

khusus lagi yaitu:

1) Ikan berenang menggunakan tubuh dan atau sirip caudal sebagai penggerak

(body and or caudal fin locomotion/ BCF locomotion)

2) Ikan berenang menggunakan sirip dorsal, anal, dan pectoral sebagai

penggerak utamanya (median and or paired fin/ MPF locomotion).

Akan tetapi pembagian di atas dikembangkan lagi menjadi lebih spesifik yaitu:

(1) Body and or caudal fin undulation

1) Tipe Anguiliform: pola renang ikan dimana ikan tersebut melibatkan

keseluruhan bagian tubuhnya dalam berenang. Ciri-ciri ikan yang tergolong

dalam tipe ini adalah tubuh pipih dan panjang, dimana bentuk sirip caudal-

nya kecil dan bundar. Contoh belut dan sidat.

16

2) Tipe Subcarangiform: pola renang ikan jenis ini hampir sama dengan

anguiliform hanya saja setengah bagian tubuh belakangnya saja yang

bergerak mendorong pergerakan sirip caudal. Pergerakan ini dimulai dari

bagian tubuh tepat di bawah sirip dorsal ikan tersebut.

3) Tipe Carangiform: untuk tipe ini ikan menggunakan sepertiga bagian tubuh

belakangnya sebagai penggerak ekor. Dimana jenis ini lebih cepat dari pada

tipe sub carangiform dan anguiliform. Karena ikan mengadaptasikan dirinya

dengan mengurangi ketebalan tubuh bagian belakang dan memberikan titik

berat pada bagian depannya.

4) Tipe Thuniform: tipe yang satu ini memiliki bentuk tubuh yang streamline, dan

memiliki kemampuan renang dalam waktu yang cukup lama, sebagai contoh

Thunnus spp.

(2) Body and or caudal fin oscillation

Tipe Ostraciiform : tipe perenang jenis ini hanya menggunakan ekornya saja

dalam berenang, dengan kecepatan yang amat rendah.

Sumber: http:/www.ece.eps.hw.ac.uk/Research/ocean/projects/flaps.htm.

Gambar 5 Body and or caudal locomotion

(3) Median and or paired fin undulation

1) Sirip pectoral

− Tipe Rajiform termasuk pada jenis ikan pari. Ikan ini menggunakan sirip

pectoral sebagai penggerak utama dalam berenang, sirip tersebut bergerak

bergelombang naik turun mirip dengan kepakan sayap burung.

− Tipe Diodontiform termasuk didalamnya adalah ikan buntal. Sirip pectoral

bergerak melebar ke bawah secara bergelombang.

17

2) Sirip dorsal

− Tipe Amiiform, ikan belut listrik Afrika yang berhabitat di air tawar

tergolong pada tipe ini. Yaitu sirip dorsal yang ada sepanjang tubuh bagian

dorsal -nya bergerak secara bergelombang dari depan hingga belakang.

3) Sirip anal

− Tipe Gymnotiform. Tergolong didalamnya antara lain ikan Black Ghost.

Sama seperti tipe amiiform namun yang digunakan disini adalah sirip anal-

nya yang memanjang pada bagian anal ikan tersebut.

4) Sirip dorsal dan anal

− Tipe Balistiform. ikan bergerak menggunakan sirip dorsal dan anal secara

bersamaan dengan ritme yang bergelombang. Ikan pada tipe ini adalah

ikan Trigger fish.

(4) Median and or paired fin oscilation

Sumber : http:/www.ece.eps.hw.ac.uk/Research/ocean/projects/flaps.htm.

Gambar 6 Median and or paired fin locomotion

1) Sirip pectoral

− Tipe Labriform yaitu pergerakan sirip pectoral secara acak antara pectoral

kanan dan kiri tidaklah seiringan. Akan tetapi penggolongan untuk ini

belum jelas karena adanya pergerakan yang komplek. Ikan kakak tua atau

parrot fish tergolong pada tipe ini.

18

2) Sirip dorsal dan anal

− Tipe Tetraodontiform yaitu pergerakan dua sirip berpasangan antara dorsal

dan anal yang tidak singkron. Ikan yang termasuk pada jenis ini adalah

ikan matahari (mola mola).

Undulation adalah pergerakan ikan yang memiliki amplitudo gerak yang

berirama, sedangkan oscillation adalah pergerakan ikan yang tidak berirama.