Fitoplankton merupakan organisme autotrof utama yang
menentukan produktivitas primer. Produktivitas primer merupakan jumlah bahan
organik yang dihasilkan oleh organisme autotrof, yaitu organisme yang mampu
memenuhi kebutuhannya sendiri tanpa mengambil zat apapun dari oganisme lain.
Produktivitas primer sering dihitung sebagai jumlah karbon yang terdapat dalam
material hidup dan secara umum dinyatakan sebagai jumlah gram karbon yang
dihasilkan dalam satu meter kubik per hari (gr C/m2/hari) atau
jumlah gram karbon yang dihasilkan dalam satu meter kubik per hari (gr C/m3/hari).
Fitoplankton merupakan organisme penting dalam ekosistem
air laut. Dalam rantai makanan, fitoplankton menempati peran sebagai produsen
karena merupakan hewan autotrof. Hasil dari fotosintesis fitoplankton berupa
energi yang digunakan untuk melakukan metabolism. Hasil dari fotosintesis ini
juga yang dapat dimanfaatkan oleh konsumen untuk mendapatkan energi. Oleh
karena itu hasil dari fotosintesis sangatlah penting bagi kelangsungan hidup
organisme di dalam laut. Faktor lingkungan dimana fitoplankton hidup sangatlah
berpengaruh dalam hasil fotosintesis yang dihasilkan.
Lalu apa yang mempengaruhi produktivitas primer
fitoplankton di ekosistem laut?
Produktivitas primer perairan dipengaruhi oleh beberapa
factor. Factor utama yang berpengaruh dalam produktivitas air laut antara lain
cahaya, nutrient, salinitas, kekeruhan dan suhu. Selain factor tersebut jenis
fitoplankton juga berperan dalam mendukung produktivitas primer.
A. Cahaya
Cahaya
merupakan komponen utama bagi tumbuhan untuk melakukan fotosintesis.
Ketersediaan cahaya di perairan sangat tergantung oleh waktu (harian, musiman,
tahunan), tempat, kondisi prevalen diatas permukaan air atau di dalam, absorbsi
oleh air dan material terlarut, serta penghamburan oleh partikel tersuspensi.
Cahaya
yang digunakan oleh fitoplankton untuk melakukan fotosintesis harus memiliki
karakteristik tertentu. Cahaya infra merah dengan panjang gelombang 760 nm dan
cahaya ultra violet dengan panjang 300 nm sangat penting bagi fitoplankton
untuk melakukan fotosintesis. Cahaya dengan panjang gelombang antara 390-720 nm
dibutuhkan oleh alga untuk melakukan fotosintesis. Sedangkan cahaya dengan
panjang gelombang dibawah 400 nm dan lebih dari 700 nm secara efektif akan
diarbsorbsi oleh lapisan atas dekat permukaan tanah.
Laju
pertumbuhan fitoplankton sangat tergantung pada ketersediaan cahaya dalam
perairan. Semakin tinggi ketersediaan cahaya di perairan akan meningkatkan laju
fotosintesis.
B. Suhu
Suhu secara langsung maupun tidak langsung berpengaruh
terhadap produktivitas primer di laut. Secara langsung suhu berperan dalam
mengontrol reaksi kimia enzimatik dalam proses fotosintesis. Tingginya suhu
dapat meningkatkan laju maksimum fotosintesis, sedangkan secara tidak langsung,
suhu berperan dalam membentuk stratifikasi kolom perairan yang akibatnya dapat
mempengaruhi distribusi vertical fitoplankton.
Reaksi biokimia dalam sel fitoplankton umumnya
dipengaruhi oleh suhu. Peningkatan suhu terjadi secara eksponensial sampai pada
batas maksimum. Peningkatan ini biasanya bervariasi untuk masing-masing reaksi,
yaitu antara 25-40oC. Kisaran
suhu tersebut mempengaruhi laju fotosintesis maksimal untuk kemunitas
fitoplankton.
Dalam berperan sebagai faktor pendukung produktivitas
primer fitoplankton di laut, suhu
perairan berinteraksi dengan faktor lainnya seperti cahaya dan nutrient.
Suhu lebih berperan sebagai kovarian dengan factor lain daripada sebagai faktor
bebas. Sebagai contoh, plankton pada suhu rendah dapat mempertahankan konsentrasi
pigmen-pigmen fotosintesis, enzim-enzim dan karbon yang besar. Ini disebabkan karena lebih efisiennya fitoplankton
menggunakan cahaya pada suhu rendah dan laju fotosintesis akan lebih tinggi
bila sel-sel fitoplankton dapat menyesuaikan dengan kondisi yang ada. Perubahan laju penggandaan sel hanya pada
suhu yang tinggi. Tingginya suhu
memudahkan terjadinya penyerapan nutrien oleh fitoplankton. Dalam kondisi
konsentrasi fosfat sedang di dalam kolom perairan, laju fotosintesis maksimum
akan meningkat pada suhu yang lebih tinggi.
C. Kecerahan
dan Kekeruhan
Kedalaman secchi dapat digunakan sebagai estimator
penetrasi cahaya pada lokasi perairan yang mempunyai kedalaman rendah. Ketersediaan
cahaya diperhatikan sebagai bagian yang penting pada lingkungan yang
kekeruhannya tinggi. Adanya pasang surut
menyebabkan tersuspensinya kembali (resuspensi) sedimen sehingga dapat
meningkatkan kekeruhan dan berkurangnya kedalam zona eufotik pada daerah pesisir
yang airnya dangkal.
Kekeruhan (turbidity) merupakan gambaran sifat optik air
dari suatu perairan yang ditentukan berdasarkan banyaknya cahaya yang
dipancarkan dan diabsorpsi oleh partikel-partikel yang ada dalam air. Kekeruhan disebabkan oleh bahan organik
maupun anorganik tersuspensi dan terlarut. Dengan adanya kekeruhan mempengaruhi
penetrasi cahaya ke dalam kolom perairan selanjutnya akan menurunkan produktivitas primer fitoplankton pada perairan.Cahaya dapat menjadi factor pembatas
bagi fotosintesis ketika konsentrasi partikel tersuspensi melebihi 50 mg/l. Peningkatan
nilai turbiditas pada perairan dangkal
dan jernih sebesar 25 NTU dapat mengurangi 13%-50% produktivitas primer. Peningkatan
turbiditas sebesar 5 NTU di danau dan sungai dapat mengurangi
produktivitas primer berturut-turut sebesar 75% dan 3%-13% (Erlina et al, 2007).
D. Salinitas
Salinitas yang bervariasi adalah ciri paling khas dari
daerah estuari. Salinitas berubah setiap hari mengikuti pasang surut dan berubah secara drastic mengikuti
musim. Bagian estuary yang paling dekat
ke sungai memiliki salinitas yang paling rendah, namun pada musim panas, ketika
aliran air dari sungai lambat maka banyak air laut yang masuk ke bagian ini.
Sebagaimana, suhu, salinitas secara tidak langsung
mempengaruhi fitoplankton melalui pengaruh terhadap densitas air dan stabilitas
kolom air. Salinitas secara langsung mempengaruhi laju pembelahan sel fitoplankton,
juga keberadaan, distribusi dan produktivitas fitoplankton. Salinitas dapat mengubah karakter
fotosintesis melalui perubahan sistem karbon dioksida atau perubahan tekanan
osmotic. Oleh karena itu fitoplankton hidup di perairan estuary yang
salinitasnya sangat bervariasi, organisme ini umumnya akan mengalami fluktuasi
tekanan osmotic yang sangat tinggi. Seiring perubahan osmotic dan komposisi ion
dalam sel, proses-proses selular (seperti sintesis klorofil dan laju
fotosintesis) dapat juga berubah.
E. Nutrien
Istilah
umum yang digunakan secara luas untuk bahan organik adalah senyawa-senyawa yang
disintesis secara biologi yang menghasilkan C, H, biasanya O, sedikit Nitrogen
(N) dan fosfor (P), dan trace elemen lain yang penting untuk memelihara
kehidupan tumbuhan. Protein, karbohidrat dan lemak adalah tipe-tipe
senyawa organik yang banyak di dalam sistem kehidupan. Masing-masing
mengandung karbon, hidrogen dan oksigen
dalam rasio yang bervariasi. Dapat ditambahkan, bahwa lemak sering meliputi P,
sedangkan protein mengandung N dan P (Basmi 1995). Suplai unsur dan senyawa
esensial ke dalam suatu sistem perairan,
khususnya Nitrogen (N), Fosfat (P) dan Silikat (Si) sering dilihat sebagai
factor pembatas yang mempengaruhi penyebaran dan pertumbuhan populasi dan komunitas
fitoplankton. Dinamika populasi fitoplankton sangat ditentukan oleh nutrien
yang berperan sebagai faktor pembatas. Penggunaan
nutrien sebagai faktor pembatas dapat dibedakan sebagai:
1.
Nutrien
sebagai faktor pembatas pertumbuhan populasi yang dominan. Perubahan atau
pertukaran populasi yang dominan terjadi di bawah batas saturasi dari populasi
dominan yang ada.
2.
Nutrien
sebagai faktor pembatas terhadap laju potensial produksi primer bersih. Perubahan
populasi melebih batas populasi dominan yang ada, ditentukan oleh perubahan
spesies yang dominan.
3.
Nutrien
sebagai faktor pembatas produksi ekosistem bersih, populasi primer kotor melebihi
total respirasi ekosistem. Perubahan populasi ini berdampak pada meningkatknya
kandungan organik bersih atau hasil dari ekosistem.
Unsur-unsur
yang sangat dibutuhkan oleh fitoplankton merupakan factor pembatas pada
perairan yang berbeda. Dari ketiga nutrien unsur utama tersebut yakni N, P dan
Si, di perairan air tawar fosfat lebih bersifat faktor pembatas bagi pertumbuhan
alga bila dibandingkan dengan unsur yang lain, sedangkan di perairan laut ketiga unsur tersebut
bersama-sama bersifat sebagai faktor pembatas pertumbuhan terutama nitrogen. Fosfat
dan silikat secara potensial merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan
fitoplankton pada musim dingin sedangkan nitrat bersifat sebagai faktor pembatas
pada perairan dengan salinitas yang
lebih tinggi. Pada perairan dengan
tingkat salinitas sedang, pertumbuhan fitoplankton tidak merespon terhadap
penambahan N atau P. Peningkatan
biomassa secara drastic terjadi bila penambahan N dan P dilakukan secara
bersamaan.
Pertumbuhan
dan reproduksi fitoplankton dipengaruhi oleh kandungan nutrien di dalam badan
perairan. Kebutuhan akan besarnya
kandungan dan jenis nutrien oleh fitoplankton sangat tergantung pada klas atau
jenis fitoplankton itu sendiri disamping jenis perairan dimana fitoplankton
tersebut hidup. Dengan demikian nitrogen
secara signifikan berpengaruh terhadap struktur komunitas fitoplankton. Namun demikian laju pertumbuhan fitoplankton
akan tergantung pada ketersediaan nutrien yang ada. Laju pertumbuhan
fitoplankton akan sebanding dengan meningkatnya konsentrasi nutrien hingga mencapai
suatu konsentrasi yang saturasi. Setelah keadaan ini, pertumbuhan fitoplankton
tidak tergantung lagi pada konsentrasi nutrien.
Nitrogen
dibutuhkan untuk mensintesa protein. Nitrogen di laut terutama berada dalam bentuk
molekul-molekul nitrogen dan garam-garam anorganik seperti nitrat, nitrit dan
amonia dan beberapa senyawa nitrogen organik.
Pada umumnya nitrogen diabsorbsi oleh fitoplankton dalam bentuk nitrat
(NO3-N) dan ammonia (NH3-N).
Fitoplankton lebih banyak menyerap NH3-N dibandingkan dengan NO3-N karena
lebih banyak dijumpai di perairan baik dalam kondisi aerobik maupun anaerobik. Selain itu penggunaan N-NO3 membutuhkan
penambahan energi seperti adanya enzim nitrat reduktase.
Pada umumnya
konsentrasi nitrogen di perairan laut berkisar 0,01-50 μg/l untuk nitrat, 0,01-5 μg/l untuk nitrit dan 0,1-5 μg/l untuk amonia serta 0,2-2 μg/l untuk asam amino. Sedang untuk pertumbuhan
optimal fitoplankton memerlukan kandungan
nitrat berkisar 0,9-3,5 mg/l. Secara
lebih khusus kebutuhan minimum nitrat
yang dapat diserap oleh diatom berkisar 0,001-0,007 mg/l (Masitho, 2012).
Dalam bentuk
fosfor, fitoplankton menggunakan fosfat (PO4) untuk pertumbuhannya. Fosfat
mempengaruhi penyebaran fitoplankton khususnya diatom. Fosfat menjadi faktor
pembatas baik secara spasial maupun temporal. Konsentrasi fosfor di perairan
umum berkisar 0,001-0,005 mg/l. Kandungan fosfat yang optimum untuk pertumbuhan
fitoplankton berkisar 0,09-1,80 mg/l.
Pada perairan yang memiliki konsentrasi fosfat yang rendah (0,00-0,02 mg/l)
akan didominasi oleh diatom, pada perairan dengan konsentrasi fosfat sedang
(0,02-0,05 mg/l) akan dijumpai jenis Chlorophyceae
yang berlimpah dan perairan yang memiliki konsentrasi fosfat tinggi (>0,10
mg/l) maka jenis Cyanophyceae menjadi dominan (Mashito,2012)
F. Jenis
Fitoplankton
Fitoplankton merupakan mikroorganisme air yang mampu
melakukan fotosintesis. Fitoplankton terdiri dari berbagai macam spesies yang
memiliki metabolisme berbeda-beda tiap spesies. Secara taksonomi fitoplankton
terdiri dari 10 filum alga baik yang prokariotik (Cyanophyceae dan
Chlorophyceae) maupun eukariotik (Bacillariophyceae dan Chrysophyceae). Terdapat
13 kelas dari fitoplankton yang terdapat di laut, yaitu Cyanophyceae (alga biru
hijau), Rhodophyceae (alga merah), Bacillariophyceae (Diatom), Cryptophyceae (Cryptomonads), Dinophyceae
(Dinoflagellata), Crysophyceae (Crysomonads, Silicoflagellat), Haptophyceae
atau Prymnesiophyceae (Coccolithophorids,Prymnesiomonads),Raphidiophyceae(Choromonadea),
Xanthophyceae (alga kuning hijau), Eustigmatophyceae, Euglenophyceae (Euglenoids), Prasinophyceae (Prasinomonads),
dan Chlorophyceae (alga hijau). Tetapi
hanya 4 kelas saja yaitu Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Dinophyceae, dan
Haptophyceae yang memegang peranan penting dalam total standing stok
fitoplankton di laut.
Akan tetapi kelompok fitoplankton yang mempunyai
kelimpahan tertinggi di ekosistem laut adalah dari kelas diatom. Selain itu pula terdapat beberapa kelompok lain dari
fitoplankton yang kadang-kadang melimpah , tetapi mereka diwakili oleh jenis
yang sangat sedikit. Jenis tersebut
meliputi Cyanophyta (cyanobacteria, seperti contoh jenis-jenis dengan ukuran
sel yang sangat kecil dari Synechococcus atau berkas-berkas besar dari filamen
Oscillatoria (Trichodesmium).
Daftar
Pustaka :
Erlina, Antik.2007. Kualitas Perairan Di Sekitar Bbpbap Jepara Ditinjau Dari
Aspek Produktivitas Primer Sebagai Landasan Operasional Pengembangan Budidaya
Udang Dan Ikan. Fakultas
Ilmu Kelautan Perikanan Universitas Diponogoro: Semarang
Masitho, Imas. 2012. Produktivitas Primer Dan Struktur Komunitas Perifiton
Pada Berbagai Substrat Buatan Di Sungai Kromong Pacet Mojokerto. Program Studi S-1 Biologi Departemen Biologi Fakultas
Sains Dan Teknologi Universitas Airlangga: Surabaya
Nb : Tulisan di atas ditulis oleh Saudara Ardi Prasetio dalam rangka memenuhi tugas biologi laut
