Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam Siklus Karbon Di Perairan

Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam  Siklus Karbon Di Perairan 

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

            Unsur karbon diatmosfer dalam bentuk gas karbon dioksida (CO₂), Konsentrasi (CO₂) diatmosfer diperkirakan 0,03%. Karbon dioksida masuk ke dalam komponen biotik melalui organisme fotoautotrop (tumbuhan hijau) dan kemoautotrop (bakteri kemoautotrop) dalam proses fotosintesis dan kemosintesis. Karbon kemudian tersimpan sebagai zat organik dan berpindah melalui rantai makanan, respirasi dan ekskresi ke lingkungan (Ferial, 2013).

            Karbon dialam selain dalam bentuk bahan organik, umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat yang dapat dimanfaatkan  oleh tumbuhan. Karbon melalui proses fotosintesis tumbuhan akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainya. Tumbuhan sebagai pemakai utama karbon dan akan kembali lagi ke atmosfer atau air sebagai CO₂  sebagai hasil suatu proses metabolimse. Konsentrasi karbon dioksida (CO₂) yang tinggi akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorsbsi air dan unsur hara. Unsur karbon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya yang merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler, sehingga tanpa proses ini kehidupan tidak akan ada (Umar, 2013).

I.2 Tujuan Percobaan

            Tujuan dari percobaan ini yaitu :

a. Untuk mengetahui hubungan antara prudusen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon dalam ekosistem perairan.
b. Mengenalkan dan melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan peralatan yang berhubungan siklus karbon.

I.3 Waktu Percobaan

            Percobaan ini dilaksanakan pada hari Kamis, tanggal 28 Maret 2013, Pukul 14.30-17.00 WITA, Bertempat di Laboratorium Biologi Dasar, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Konsentrasi karbondioksida (CO2) di atmosfer cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Pada tahun 1800 konsentrasi karbondioksida di atmosfer telah mendekati angka 280 ppm, yang pada awalnya terjadi peningkatan secara perlahan dan kemudian menjadi lebih cepat yakni mencapai nilai 367 ppm pada tahun 1999. Nilai ini terus meningkat sejalan dengan meningkatnya budidaya pertanian dan industri global (IPCC, 2001). Manusia telah meningkatkan jumlah CO2 yang dilepas ke atmosfer dengan melakukan pembakaran bahan bakar fosil, limbah padat dan kayu untuk menghangatkan bangunan, menggerakkan kendaraan dan menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, jumlah vegetasi yang mampu menyerap karbondioksida semakin berkurang, akibat perambahan hutan untuk diambil kayunya maupun untuk perluasan lahan pertanian (Afdal, 2007).

            Produsen darat (tumbuhan) umumnya mendapatkan CO₂ dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air memanfaatkan CO₂ yang terlarut (sebagai bikarbonat, HCO₃). Kelarutan CO₂ dalam air berbeda dengan oksigen (O₂), karena gas ini bereaksi secara kimiawi dalam air. Contohnya adalah apabila di dalam air laut karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang kemudian terdissosiasi menjadi ion hydrogen dan bikarbonat dan pada akhirnya ion bikarbonat terdisosiasi lagi menjadi ion hydrogen dan karbonat (Umar, 2013).

            Mikroorganisme mempunyai peranan sangat penting dalam peredaran karbon di alam. Peranan sebagai pengurai materi karbon dalam bentuk zat organik khususnya di dalam pool tanah (litosfer) menghasilkan persediaan sumber energi berupa minyak bumi atau bahan bakar fosil. Minyak bumi merupakan hasil dekomposisi bahan organik dari produsen primer di masa lampau seperti Pembakaran minyak akan menghantarkan karbon memasuki pool udara (atmosfer) berbentuk gas CO2. Demikian pula pembakaran biologis melalui pernafasan menghantarkan karbon memasuki pool atmosfer dan perairan (hidrosfer). Aktifitas mikroorganisme mentransformasi zat karbon melalui 3 jalur yaitu pertama, dekomposisi dan mineralisasi; kedua, imobilisasi dalam biomassa dan ketiga, pembentukan / formasi humus  (Syauqi, 2013).

            Meskipun Karbondioksida sangat mudah larut dalam air, sangat sedikit karbon dioksida sangat mudah larut dalam air, sangat sedikit karbondioksida berada dalam larutan biasa karena jumlahnya dalam udara atmosfer sangat sedikit. Selain itu dekomposisi bahan organik dan pernafasan tumbuhan air dan hewan memberi sumbangan pada karbokdioksida yang sudah ada. Fotosintesis tumbuhan air, agitasi air, dan penguapan menyebabkan hilangnya karbondioksida sistem. seringkali karbondioksida bebas terkumpul dalam jumlah besar pada saat dasar kolam dan danau, sehubungan dengan penguraian bahan organik . Kelebihan gas demikian akan naik ke permukaan sebagai massa gelembung, dan gas hilang ke udara (Michael, 1999).

            Senyawa karbon hasil kegiatan fotosintesis tumbuh-tumbuhan merupakan bahan yang sangat melimpah di alam. Polimer berbentuk karbohidrat dan yang lain berserta campurannya dalam tubuh tanaman bila mati dan memasuki tanah, oleh mikroba akan diuraikan dan/atau didekomposisi menjadi lebih sederhana, hingga mineralisasi. Beberapa mikroorganisme di lingkungan melakukan interaksi dan sebagaimana dijelaskan pada bab I sebelumnya ada yang bersifat sinergis, yaitu seakan-akan sebagai urut-urutan. Lignin maupun molekul yang mengandung banyak polimer senyawa aromatis dipromosikan jamur Phanerochaeta Chrysosporium. Khamir satu sel Saccharomyces cerevisiae melakukan aktivitas pengambilan energi dari senyawa yang mempunyai jumlah 6 atom karbon dalam peristiwa fermentasi dapat menjadi 2 atom karbon, yaitu unit glukosa menjadi etanol dan 1 atom berbentuk gas CO2. Selanjutnya spesies lainnya mendekomposisi dari 2 atom karbon menjadi 1 atom karbon yaitu etanol menjadi asam asetat oleh bakteri Acetobacter aceti (Syauqi, 2013).

            Konsentrasi karbondioksida (CO2) di atmosfer cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Pada tahun 1800 konsentrasi karbondioksida di atmosfer telah mendekati angka 280 ppm, yang pada awalnya terjadi peningkatan secara perlahan dan kemudian menjadi lebih cepat yakni mencapai nilai 367 ppm pada tahun 1999. Nilai ini terus meningkat sejalan dengan meningkatnya budidaya pertanian dan industri global (IPCC, 2001). Manusia telah meningkatkan jumlah CO2 yang dilepas ke atmosfer dengan melakukan pembakaran bahan bakar fosil, limbah padat dan kayu untuk menghangatkan bangunan, menggerakkan kendaraan dan menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, jumlah vegetasi yang mampu menyerap karbondioksida semakin berkurang, akibat perambahan hutan untuk diambil kayunya maupun untuk perluasan lahan pertanian. Walaupun lautan dan proses alam lainnya mampu mengurangi karbondioksida di atmosfer, aktifitas manusia yang melepaskan karbondioksida ke udara jauh lebih cepat dari kemampuan alam untuk menguranginya. karbon dapat diambil dan dikembalikan ke atmosfer melalui beberapa cara (Syauqi, 2013) yaitu:

Pengikatan karbon dari atmosfer :

1. Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesis untuk mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.

2. Permukaan laut di daerah kutub memiliki temperatur yang lebih rendah yang memungkinkan CO2 lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke lapisan air yang lebih dalam.

3. Di lapisan air dekat permukaan (uper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon dan beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke lapisan air yang lebih dalam.

4. Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).

Pengembalian karbon ke atmosfer:

1. Melalui pernafasan (respirasi) pada tumbuhan dan hewan. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.

2. Melalui pembusukan hewan dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada hewan dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbondioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen. Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap ).

  

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah  botol selai dan gunting.

III.2 Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah Larutan Metilen Blue, Hydrilla sp, kecebong, karet gelang, plastik bening, label, dan  air.

III.3 Cara Kerja

            Cara kerja dalam percobaan ini adalah sebagai berikut :

1.    Siapkan 2 seri botol percobaan A dan B yang masing-masing terdiri atas 4 botol dan diberikan label dengan kode A1,A2,A3,danA4 serta B1,B2,B3,dan B4.

2.    isilah setiap tabung dengan air sampai batas atas tutup botol.

3.    Tambahkan 2-3 tetes Metilen Blue kedalam setiap botol.

4.    Masukkan kecebong kedalam botol perlakuan A1B1, kecebong dan hidrilla dalam botol A2B2, A3B3 hanya hidrilla saja, serta A4B4 sebagai kontrol.

5.    5.Tutuplah semua botol dengan plastik rapat-rapat.

6.    Tempatkan kelompok A1-A4 ditempat terang dan B1-B4 dikamar gelap.

7.    Amati percobaan tersebut selama 3 hari. dan pada hari ketiga lakukan pertukaran kelompok B1-B4 pada temapat terang dan A1-A4 pada tempat gelap.

8.    Amati perbahan warna yang terjadi.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

a. Tabel pengamatan percobaan I kelompok A (terang) dan B (gelap)

Perlakuan	A (Terang)			B (Gelap)
	I	II	II	I	II	III
A1 B1	+	- -	- - -	++	+	-
A2 B2	- -	- -	- - -	- - -	- -	- -
A3 B3	- - -	- - -	- - -	- - -	- -	- -
A4 B4	+++	+	- - -	+++	+++	+++

b. Tabel pengamatan percobaan I kelompok B (terang) dan A (gelap)

Perlakuan	B (Terang)			A (Gelap)
	I	II	II	I	II	III
A1 B1	-	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A2 B2	- -	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A3 B3	- -	- -	- - -	- - -	- - -	- - -
A4 B4	++	+	- - -	- - -	- - -	- - -

Ket:     A1.B1: Kecebong                                +++    : Biru sekali

            A2.B2: Hidrilla dan Kecebong            ++       : Biru

            A3.B3: Hidrilla                                   +         : Biru muda

            A4.B4: Kontrol (tanpa perlakuan)      ---       : Bening sekali

                                                                         --         : Bening

                                                                         -          : Bening kebiruan

IV.2 Pembahasan

            Produsen merupakan organisme yang menduduki tingkat tropik paling pertama, karena produsen atau tumbuhan dapat membuat makananya sendiri melalui reaksi kimia (fotosintesis) sedangkan konsumen merupakan organisme yang memanfaatkan produsen atau dapat dikatakan tidak dapat membuat makananya sendiri melalui reaksi kimia (heterotrof). Didalam perairan terjadi hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon (C), yaitu pada proses fotosintesis, tumbuhan cenderung akan membutuhkan karbon dalam bentuk karbondioksida (CO₂) yang terlarut dalam perairan dan akan menghasilkan oksigen sedangkan konsumen, cenderung melepaskan CO₂ dan membutuhkan oksigen dalam proses respirasi. Selain itu, Bahan organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis akan dimanfaatkan konsumen sebagai sumber karbon.

            Pada percobaan tersebut didapatkan data hasil pengamatan yaitu pada kelompok A yang diletakkan ditempat terang cenderung mengalami perubahan warna yang signifikan contohnya pada A1 (terang) warnanya yang tadinya biru muda berubah menjadi bening pada hari II dan sangat bening pada hari ke III, namun kecebong yang ada dalam botol tersebut mati pada hari I hal ini disebabkan karena kurangnya kadar oksigen dalam air dan warna biru tersebut hilang dikarenakan karbon dioksida pada saat itu telah habis. Untuk A2 (terang) pada hari I warnanya berubah menjadi bening dan kondisi Hidrilla masih segar sedangkan kecebong mati hal ini disebabkan kurangnya asupan oksigen dari hidrilla kepada kecebong, karena karbon dioksida yang dipakai hidrilla telah habis, namun pada hari ke III hydrilla mulai tidak segar. A3 (terang) yang berisi Hidrilla pada hari I warna air berubah sangat bening dan Hidrilla masih tampak segar namun pada hari ke II dan III Hidrilla telah tampak tidak segar karena kurangnya asupan CO₂. Pada A4 yang hanya kontrol, pada hari I warnanya masih dalam keadaan sangat biru sakali, hari ke II berubah menjadi biru dan terjad perubahan yang signifikan pada hari ke III menjadi sangat bening. Pada B1 (gelap), hari I warna air masih terlihat biru dan kecebong msih hidup, pada hari ke II air telah berubah menjadi biru muda dan kecebong telah mati dan pada hari ke III air berubah menjadi bening. Pada B2 (gelap) Pada hari I air telah berubah menjadi bening  begitu pula pada hari ke II dan III, namun pada hari ke I kecebong telah mati dan hidrilla masih segar. Sedangkan pada B4 tidak menunjukkan perubahan warna yang signifikan, airnya hanya tetap sangat biru. Setelah dilakukan penukaran antara A terang ke A gelap, dan begitu pula B, maka didapatkan hasil bahwa B (terang) semuanya telah berubah menjadi bening pada hari ke I,II,dan III kecuali B4 (gelap) yang menunjukkan warna Biru pada hari I dan bru muda pada hari ke II dan pada har ke III berubah menjadi bening sekali. Sedangkan pada A (gelap) tidak terjadi perubahan apa-apa, warnanya semuanya bening sekali dan semua organismenya mati.

            Faktor-faktor yang mempengaruhi pengamatan ini diantaranya adalah kadar CO₂ yang terlarut, karena jika kadar CO₂ meningkat maka warna biru dari Metilen blue akan berubah menjadi  Sangat biru dan jika CO₂ berkurang maka warna air akan berubah menjadi bening, selain itu faktor penyinaran matahari, karena dalam perairan siklus CO₂ sangat bergantung pada laju fotosintesis yang dipengaruhi penyinaran matahari dan penyinran matahari juga mempengaruhi suhu perairan, karena dalam percobaan ini kematian kecebong sangat memprihatinkan pada kelompok A (terang) ini disebabkan karena suhu yang tinggi pada lantai 3 gedung MKU, Sedangkan pada kelompok B suhunya stabil berada dalam ruangan. Faktor lainnya yaitu pH air, karena ada beberapa organisme yang tidak tahan dalam keadaan pH asam atau ada juga yang tidak tahan terdapap pH basah.

            Ditempat Terang suhunya relatif tinggi sehingga mempengaruhi siklus karbon pada proses fotosintesis sedangkan pada gelap tidak ada penyinaran langsung dari sinar matahari karena berada dibawah lindungan ruangan. sehingga faktor tersebut sangat berpengaruh besar terhadap hubungan organisme dengan tempat terang dan tempat gelap.. 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

            Jadi, dari hasil percobaan yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

a.    Didalam perairan terjadi hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon (C), yaitu pada proses fotosintesis, tumbuhan cenderung akan membutuhkan karbon dalam bentuk karbondioksida (CO₂) yang terlarut dalam perairan dan akan menghasilkan oksigen sedangkan konsumen, cenderung melepaskan CO₂ dan membutuhkan oksigen dalam proses respirasi.

b.    Dalam percobaan ini kami dilatih dalam hal keterampilan menggunakan peralatan-peralatan yang berhubungan dengan percobaan, contohmya membuat sebuah wadah/tempat sampel harus ditempatkan.

DAFTAR PUSTAKA

Afdal, (2007).  “Oseana” Siklus Karbon dan Karbon Dioksida Di Atmosfer Dan     Di Samudera, Vol; XXXII, Nomor 2 : 29 -41.

Ferial, Eddyman W., 2013. Pengetahuan Lingkungan. Jurusan Biologi.       Universitas Hasanuddin, Makassar.

Michael, P.,1999. Metode Ekologi Untuk Penyelidikan Ladang Dan             Laboratorium. Universitas Indonesia Press, Jakarta.

Syauqi, Ahmad., 2013. Siklus Karbon, http://fmipa-uim.net78.net/biologi/. Diakses pada tanggal 1 Maret 2013. Pukul 21.00 WITA, Makassar.

Umar, R., 2013. Ekologi Umum Dalam Praktikum, Jurusan Biologi, Universitas    Hasanuddin, Makassar.