Tuesday, 16 August 2011

EUTROFIKASI: Problema Ekologis pada Ekosistem Danau


I.               PENDAHULUAN

Danau adalah salah satu ekosistem enting karena fungsinya bagi masyarakat.Diantaranya danau sering dimanfaatkan sebagai: sumber air minum , penangkapan budidaya ikan, tempat cuci mandi, objek wisata dan lain sebagainya. Namun, seperti halnya ekosistem lainnya di muka bumi ini, danau tetap saja tidak bebas dari gangguan serta permasalahan ekologis
Diantara masalah yang menarik serta perlu mendapat perhatian serius adalah masalah  eutrofikasi  (pengkayaan unsur hara). Proses ini sebenarnya sifatnya agak alami dimana terdapat masukan unsur hara dalam danau karena peristiwa-peristiwa dalam danau tersebut. Dalam situasi alami tersebut, maka proses eutrofikasi dapat dikatakan berlangsung lambat dan dalam keadaan seimbang. Namun menjadi masalah ketika campur tangan manusia lewat berbagai aktifitas pemanfaatan danau mulai mempengaruhi ekosistem danau. Proses ini kemudian dikenal sebagai eutrofikasi kultural.

 
Unsur hara sangat berperan dalam meningkatnya  eutrofikasi. Connell dan Miller (1995) mengatakan bahwa tubuh air dengan sedikit aliran air, seperti danau, bendungan, laut tertutup, dan sebagainya, menjadi eutrofik melalui pengkayaan unsur hara dalam jangka waktu yang lama. Aktifitas pemanfaatan danau dan ekosistem sekitar untuk berbagai keperluan, memberi peluang bagi semakin tingginya tingkat eutrofikasi pada ekosistem danau.
Bahaya dari proses eutrofikasi boleh dikatakan sangat besar dan mengancam keberlanjutan (sustainable) dari ekosistem tersebut termasuk manusia sebagai pengguna ekosistem danau. Eutrofikasi bukan hanya samapai pada proses semakin kayanya ekosistem danau oleh unsur hara, tetapi menyangkut masalah yang lebih luas yaitu dampak yang ditimbulkan oleh unsur hara yang semakin kaya. Dengan kondisi unsur hara yang melimpah maka fenomena ekologis seperti blooming ganggang dan kemudian gulma air (aquatic weeds), pendangkalan danau dan masalah deoksigenasi serta penurunan kesehatan danau akan dengan mudah ditemui.
Namun demikian, karena dampaknya yang tidak secara langsung dirasakan dan terjadi lewat suatu pproses yang memakan waktu sehinggga eutrofikasi sering disepelekan dalam program pengendalian dampak lingkungan. Berbeda dengan masalah pencemaran yang lain yang dapat langsung dirasakan dampaknya misalnya menyebabkan kematian.
Disadari bahwa kurangnya perhatian terhadap masalah eutrofikasi, disebabkan karena informasi tentang eutrofikasi itu sendiri yang kurang di ekspose pada masyarakat dan pemerintah. Untuk itu maka perlu ada kajian ilmiah yang nantinya akan mendeskripsikan apa dan bagaimana proses eutrofikasi tersebut. Nantinya informasi tersebut dapat disampaikan kepada pihak yang berkompeten.

II.            DEFINISI DAN PROSES EUTROFIKASI

Menurut Connell dan Miller (1995), Eutrofikasi diperikan pertama kali oleh Weber pada tahun 1907 ketika ia memperkenalkan istilah oligotrofik, mesotrofik dan eutrofik (Hutchinson, 1969). Istilah ini memerikan proses eutrofikasi sebagai suatu rangkaian proses dari sebuah danau yang bersih menjadi berlumpur oleh pengkayaan unsur hara tanaman dan meningkatnya pertumbuhan tanaman. Sejak saat itu, terdapat banyak pemerian dan kriteria untuk istilah ini serta pengenalan istilah baru tersebut semakin berkembang.
 OECD telah mencirikan eutrofikasi sebagai “pengkayaan unsur hara pada air yang menyebabkan rangsangan suatu perubahan yang simpomatik yang meningkatkan produksi ganggang dan makrofit, memburuknya perikanan, memburuknya kualitas air dan perubahan simpomatik lainnya yang tidak dikehendaki serta mengganggu penggunaan air”  (Wood, 1975 dalam Connell dan Miller, 1995).
Akumulasi alami dari nutrien dalam danau disebut eutrofikasi alami (natural eutrophication). Akumulasi nutrien dan erosi alami dapat dengan waktu yang sufisien, mentransformasi danau kedalam tanah rawa dan kemudian tanah kering, sebuah proses yang disebut suksesi alami (natural succesion). Dalam proses ini nutrien inorganikmerangsang pertumbuhan tanaman; tumbuhan suatu saat mati dan menyumbang sedimen organik kedalam dasar danau (Chiras, 1988).
Dalam proses eutrofikasi alamiah, detritus tanaman, garam-garaman, pasir dan sebagainya dari suatu daerah aliran masuk dalam aliran air dan disimpan dalam badan air selama waktu geologis. Ini menyebabkan pengkayaan unsur hara, sedimentasi, pengisian dan peningkatan biomassa (Connell dan Miller, 1988).  
Danau-danau oligotrofik secara tiba-tiba menjadi lebih kaya atau eutrofik dengan tertimbunnya zat-zat makanan pada saat mereka menjadi lebih tua. Di alam eutrofikasi menghasilkan suatu keseimbangan dan ini dapat dilihat dengan perbedaan susunan komunitas pada tubuh air oligotrofik dan eutreofik. Pada air eutrofik alami, plankton berlimpah, perkembangan ganggang merupakan hal yang umum. Terdapat imbangan yang baik pada bahan-bahan organik baik dalam larutan maupun pada dasarnya. Eutrofikasi menjadi sebuah masalah jika disebabkan oleh campur tangan manusia, karena hal-hal yang seperti inilah jangka waktu menjadi berkurang sehingga keseimbangan secara sehingga keseimbangan secara alami berkurang (Michael, 1994).
Eutrofikasi buatan sebagai hasil kegiatan manusia menambah kekurangan oksigen dalam zone profundal. Jadi ikan yang stenotermal, yang dapat bertahan pada suhu rendah, hanya hidup dalam danau “miskin”, dimana air di bagian dalam yang dingin tidak kekurangan oksigen. Jenis-jenis seperti ini adalah yang pertama kali menghilang di Great Lakes di Amerika serikat. Organisme rendah (berlawanan dengan ikan) dari zone profundal beradaptasi untuk tahan terhadap kekurangan oksigen dalam jangka waktu yang panjang (Odum, 1991).
Diutarakan juga oleh Conell dan Miller (1988), bahwa kegiatan manusia sangat mempengaruhi pengkayaan unsur hara dan eutrofikasi. Pada kenyataanya, dalam waktu 100 tahun terakhir banyak danau yang memperlihatkan pengkayaan unsur hara sangat cepat yang disebabkan oleh pencemran. Buangan,  seperti limbah rumah tangga, aliran dari bak penampungan kotoran, beberapa limbah industri, aliran dari perkotaan, aliran dari pertanian dan pengelolaan hutan, serta limbah hewan mengandung unsur hara tanaman yang seringkali menyebabkan pengkayaan unsur hara dan mempercepat eutrofikasi.
Menurut Michael (1994), pengaruh terbesar eutrofikasi terlihat pada air-air yang tenang, hasil yang nyata adalah suatu perkembangan ganggang. Seringkali lapisan ganggang dan kotoran bebek menutupi seluruh permukaan yang menyebabkan deoksigenasi pada air-air dibawahnya dimana fotosintesis berhenti disebabkan putusnya pencahayaan oleh lapisan ganggang. Pada saat ganggang ini mati dan terurai, terjadi  penurunan oksigen yang terurai lebih lanjut.

III.  DANAU DAN TINGKAT EUTROFIKASI
Danau dapat diklasifikasikan berdasarkan produktifitas primernya. Produktifitas atau kesuburan danau tergantung pada nutrisi yang diterimanya dari perairan regional, pada usia geologis dan pada kedalaman. Berdasarkan produktifitas, danau dibagi atas danau oligotrofik dan eutrofik. Danau oligotrofik biasanya dalam, dengan hipolimnion lebih besar dari epilimnion, dan mempunyai produktifitas primer rendah. Tanaman di daerah littoral jarang  dan kerapatan plankton rendah, walaupun jumlah jenis yang ada mungkin tinggi. Danau eutrofik adalah lebih dangkal  dan  produktifitas primernya lebih tinggi, vegetasi littoral lebih lebat dan populasi plankton lebih rapat (Odum, 1971).
Selanjutnya Thohir (1991) dan Soeriaatmaja (1981) mengungkapkan fase-fase perkembangan kehidupan di danau, yang terdiri dari: oligotrofi, mesotrofi, eutrofi dan distrofi. Danau oligotrofi, keadaan airnya jernih, bahan organik yang dikandung sedikit, kerapatan hewan dan tumbuhan rendah, suhu air relatif rendah, bahan makanan sedikit tetapi kaya oksigen. Danau oligotrofi lama kelamaan akan meningkat aktifitas biologisnya dan menjadi danau mesotrofi, dimana air menjadi lebih keruh, produksi bahan organik bertambah, kesuburan danau lebih tinggi namun belum mencapai kesuburan optimal. Jika kesuburan danau telah mencapai titik optimal, danau tersebut disebut danau eutrofi.
III.                  UNSUR HARA PENYEBAB EUTROFIKASI
Hara makanan tumbuhan merupakan salah satu kelompok pencemar di perairan . Senyawaan ini biasanya kaya akan nitrogen dan fosfor serta menstimulasi pertumbuhan tanaman secara berlebihan (Connell dan Miller, 1998).  Menurut Michael (1995), pertanyaan tentang apakah fosfat atau nitrogen yang mepunyai pengaruh paling serius terhadap eutrofikasi, tetap diperdebatkan, tidak diragukan lagi bahwa keduanya memberikan sumbangan yang khas.
Ketersediaan nitrogen dan fosfor bagi tanaman yang sedang tumbuh bergantung pada serangkaian reaksi biologis perantara yang rumit. Nitrogen terdapat di lingkungan perairan dalam beragam bentuk dan gabungan kimiawi yang luas yang meliputi keadaan oksidasi yang berbeda. Nitrogen organik terikat pada unsur pokok sel dari makhluk hidup, sebagai contoh, purin, peptida dan asam amino, sedangkan nitrogen anorganik, sebagai contoh, amonia, nitrit, nitrat dan gas nitrogen, terlarut dalam massa air. Perubahan bentuk dalam massa air dari nitrogen anorganik menjadi nitrogen organik terjadi oleh pertumbuhan fotosintesis pada tanaman air.  Kebalikan dari proses ini menghasilkan pembentukan amonia dari bahan organik oleh sejumlah mekanisme yang melibatkan otolisis sel, jasad renik dan pembuangan dari makhluk hidup besar.  Amonia dapat hilang dari air oleh penguapan tetapi oksidasi menghasilkan nitrifikasi terutama oleh jasad renik, dan menghasilkan nitrat yang tidak dapat menguap. Nitrat dapat melakukan proses denitrifikasi yang dapat menyebabkan hilangnya gas nitrogen dan masuk ke dalam atmosfer (Brezonik 1972 dalam Connell dan Miller, 1998).  Senyawa nitrogen yang dapat diasimilasikan oleh tumbuhan, menurut Suseno (1974) dapat dibagi dalam 4 golongan besar yaitu: Nitrogen nitrat, Nitrogen Amoniak, Nitrogen Organik dan Nitrogen Molekulair (N2). Namun demikian sumber utama bagi tumbuhan yang terpenting adalah ion Nitrat.
Mengenai fosfor dikatakan oleh Connell dan Miller (1998), bahwa fosfor terdapat dalam suatu keadaan oksidasi tunggal sebagai fosfor anorganik atau fosfor organik.  Bentuk anorganik terutama adalah ortofosfat (PO43-) dan polifosfat. Bentuk organik selalu digabungkan dengan senyawaan zat selular dan sebagian besar fosfor dalam air alamiah adalah dalam bentuk organik. Bentuk anorganik, khususnya ortofosfat, siap diasimilasi selama fotosintesis.
Selanjutnya dikatakan bahwa sumber pencemaran utama dari unsur hara adalah bagian permukaan dan bagian di bawah permukaan (subsurface) aliran air dari daerah pertanian dan perkotaan, aliran limbah ternak, seperti halnya buangan limbah cair industri dan rumah tangga termasuk aliran kotoran. Limbah-limbah ini terdiri dari bermacam-macam zat yang mengandung nitrogen dan fosfor. Sebagai contoh, nitrogen terdapat dalam bentuk nitrogen organik, amoniak, nitrit, nitrat yang diturunkan dari protein, asam nukleat, urea dan zat-zat lainnya. Senyawa fosfor dihasilkan dari degradasi senyawa seperti asam nukleat dan fosfolipid serta dalam bentuk fosfat anorganik. Fosfor juga dapat berasal dari pembentuk fosfat di dalam detergen. Ini dapat siap dihidrolisis untuk menghasilkan ortofosfat yang siap diasimilasi oleh tumbuh-tumbuhan. Sumber utama nitrogen dan fosfor dalam daerah perairan dihasilkan dari produksi makanan atau limbah dalam bentuk aliran air kotor.

IV.                  DAMPAK EUTROFIKASI TERHADAP BIOTA AIR

Connell dan Miller (1995) menguraikan 3 perubahan ekosistem yang disebabkan oleh pengkayaan unsur hara dan eutrofikasi yaitu: Perubahan dalam metabolisme komunitas, Perubahan populasi dan komunitas dengan pengkayaan unsur hara, ciri-ciri kriteria untuk keadaan tropik.
Menyangkut  pengaruh eutrofikasi terhadap perubahan populasi dan komunitas,  dalam Connel dan Miller (1995) dikatakan bahwa dengan adanya fitoplankton di dalam danau terdapat suatu perubahan musiman pada komposisi komunitas yang berhubungan dengan suhu, cahaya dan faktor musiman lainnya. Welch (1980) dalam Connel dan Miller (1995) menyatakan bahwa di daerah beriklim sedang, umumnya Diatomae mendominasi pada saat musim semi, ganggang hijau pada musim  panas, ganggang biru hijau pada akhir musim panas dan mungkin diatomae pada akhir musim gugur. Namun terdapat keragaman yang dapat diduga dalam pola ini, karena fitoplanklton yang berbeda juga memiliki dinamika yang berbeda dan kebutuhan-kebutuhan terhadap nitrogen, fosfor, karbondioksida serta faktor lainnya, yang menghasilkan perubahan dalam komposisi komunitas dengan meningkatnya eutrofikasi. Perubahan yang mencolok dengan meningkatnya unsur hara adalah ganggang biru-hijau (Cyanophyceae) meningkat menjadi dominan.
Sementara itu Suriawirya (1995) mengatakan bahwa dalam mikrobiologi air, beberapa jasad tertentu dapat dijadikan jasad parameter / indikator alami terhadap kehadiran pencemaran oganik. Misalnya bakteri Sphaerotilus sebagai petunjuk kandungan senyawa organik tinggi dalam air. Mikroalga Anabaena dan Mycrocystis dapat menjadi petunjuk untuk kehadiran senyawa fosfat yang tinggi.
Pengaruh utama dari meningkatnya eutrofikasi pada ikan adalah  disebabkan oleh berkurangnya oksigen yang terlarut. Berkembangnya ganggang beracun pada umumnya meningkat dengan meningkatnya eutrofikasi. Hal ini dapat menyebabkan kematian sejumlah besar mahluk hidup air dan hewan daratan yang menggunakan air (Connel dan Miller, 1995).
V.                   KESIMPULAN / PENUTUP
Dari pembahasan di atas dapat diambil kesimpulan bahwa:
1.        Eutrofikasi adalah suatu proses yang terjadi karena danau semakin kaya oleh unsur hara. Hal ini dapat terjadi secara alami atau secara buatan karena campur tangan manusia.
2.        Ada beberapa unsur hara yang menyebabkan kesuburan danau, namun yang berperan utama dalam proses eutrofikasi adalah Nitrogen dan Fosfor yang berasal dari: produksi alami, limbah rumah tangga, erosi, limbah ternak, pupuk dan penguraian bahan organik.
3.        Eutrofikasi dapat menyebabkan: Ledakan populasi ganggang, berkembangnya gulma air, deoksigenasi dan kematian ikan serta mempercepat pengotoran air (berlumpur) dan pendangkalan air danau. 

DAFTAR PUSTAKA
Chiras, D.D., 1988. Environmental Science- A Framework for Decicion Making. The Benjamin / Cumming Publishing comp, INC
 Connell, D.W., dan Miller, G.J. 1985. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran,
Cole, G.A., 1979. Textbook of Limnology. McGraw-Hill Book Company. New York USA.
Michael, P., 1994. Metode Ekologi Untuk Penyelidikan Ladang Dan Laboratorium. UI Press Jakarta
Odum, E.P., 1971. Dasar-dasar Ekologi. Gajah Mada University Press.
Sastrawijaya, A.T.1986. Pencemaran Lingkungan. Rineka Cipta Jakarta.
Soeriaatmaja, R.E., 1981. Ilmu Lingkungan. ITB Bandung
Suriawirya, U., 1995. Mikrobiologi Air.  Alumni Bandung.
Suseno, H., 1974. Fisiologi Tumbuhan, Metabolisme Dasar. Dept. Botani IPB Bogor.
Thohir, K.A. 1991. Butir-butir Tata Lingkungan. Rineka Cpta Jakarta

No comments:

Post a Comment

"Menghitung HARI"

Yahoo News: Top Stories