BAHAN ORGANIK TERLARUT DAN TIDAK TERLARUT DALAM AIR LAUT

I. PENDAHULUAN

Bahan organik dalam air laut dapat dibagi atas dua bagian yaitu :

• Bahan organik terlarut yang berukuran < 0.5 mm.
• Bahan organik tidak terlarut yang berukuran > 0.5 mm.

Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Hanya berkisar 1/5 bahan organik tidak terlarut terdiri dari sel hidup. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan. Adapun peranan bahan organik di dalam ekologi laut adalah sebagai berikut :

•  Sumber energi (makanan)
•  Sumber bahan keperluan bakteri, tumbuhan maupun hewan
• Sumber vitamin
• Sebagai zat yang dapat mempercepat dan menghambat pertumbuhan sehingga memiliki peranan penting dalam mengatur kehidupan fitoplankton di laut.

II. BAHAN ORGANIK TERLARUT DALAM AIR LAUT.

·         Bahan organik karbon berukuran 0,3 – 3 mgC/ l pada perairan pantai, ditemukan sebagai hasil peningkatan aktivitas fitoplankton dan polusi dari daratan.

·      Metode penentuan karbon organik, ditemukan oleh Menzel dan Vaccaro (1964) dalam Riley dan Chester (1971) dengan menyaring sampel, dipindahkan ke sebuah ampul dan diacidified sparging dengan uap udara bersih untuk memisahkan karbondioksida yang bergabung dengan keseimbangan asam karbonik. Sampel ini dihilangkan dengan Potasium Peroksidisulfat (K2S2O8) lalu ampul ditutup. Selanjutnya dipanaskan dengan suhu 130°C dalam sebuah autoclave selama 1 jam. Setelah dingin autoclave dibuka dan karbondioksida terbentuk oleh oksidasi dari bahan organik yang diubah dengan helium atau nitrogen, lalu diukur dengan alat ukur yang terbuat dari infra red absorption atau dengan absorption chromatography.

·         Bahan organik nitrogen.

Penentuan bahan organik nitrogen terlarut (5 – 300 μgN/l) dikemukakan oleh Strikland dan Persons (1968). Bahan organik nitrogen dioksidasi menjadi nitrit+ oleh penyinaran yang bersumber dari radiasi ultra violet. Nitrat selanjutnya direduksi ke nitrit menggunakan cadmium reduktor column sehingga total nitratnitrogen dapat ditentukan.

Bahan organik terlarut dalam air laut berasal dari empat sumber utama yaitu :

•        Daratan

Bahan organik terlarut dari daratan diangkut ke laut melalui angin dan sungai. Bahan organik terlarut yang berasal dari air sungai, bisa mencapai 20 mgC/l, terutama berasal dari pelepasan humic material dan hasil penguraian dari buahbuahan  yang jatuh di tanah. Penambahan bahan organik secara perantara alami dalam bentuk sewage (kotoran) dan buangan industri. Sebagian besar sudah siap dioksidasi dan segera membusuk karena bakteri dalam air laut. Namun dalam batasan badan air, seperti estuarin, kebutuhan oksigen secara biologi terpenuhi dikarenakan kondisi anoksik tersedia.

•   Penguraian organisme mati oleh bakteri

Ada dua mekanisme penguraian organisme mati yaitu secara autolisis dan bakterial. Di alam kedua mekanisme ini bekerja secara bersamaan. Tingkat penguraiannya tergantung pada kondisi kematian serta sampai tersedianya enzim dan bakteri yang diperlukan. Dalam proses autolisis, reaksi penguraian terjadi karena adanya enzim di dalam sel dan hasilnya selanjutnya akan dilepaskan ke dalam badan perairan.

Menurut Johanes (1968) dalam Riley dan Chester (1971), ekresi dari mikroorganisme seperti protozoa merupakan sumber yang penting dari bahan organik karbon. Proses pelepasan nitrogen dan fospor dari organisme mati dalam air laut terjadi dengan cepat. Waksman, et al (1938) dalam Riley dan Chester (1971) telah menemukan bahwa setengah dari nitrogen yang ada dalam zooplankton mati, diubah menjadi amonia dalam waktu 2 minggu dan fospat dilepaskan dengan cepat. Skopintsev (1949) dalam Riley dan Chester (1971) menyatakan bahwa 70 % organik karbon tidak terlarut di dalam kultur alga mati akan dioksidasi menjadi karbondioksida (CO2) dan setelah enam bulan ditemukan sekitar 5% yang diubah kedalam bahan organik terlarut.

•     Hasil metabolisme alga terutama fitoplankton.

Hasil fotosintesis alga akan melepaskan sejumlah bahan ke dalam badan perairan. Produksi ini penting sebagai sumber energi untuk organisme laut lainnya dan juga berperan dalam kontrol ekologi. Asam amino dan karbohidrat merupakan bahan yang dikeluarkan secara dominan oleh spesies khusus seperti Olisthodiscus sp (Hellebust, 1965 dalam Riley dan Chester 1971).

• Eksresi zooplanton dan binatang laut lainnya.

Eksresi zooplankton dan binatang laut lainnya menjadi sumber penting bahan organik terlarut di laut. Bahan-Bahan yang dikenal secara prinsip adalah Nitrogenous seperti urea, purines (allantoin dan asam uric), trimethyl amine oxide dan asam amin, trimethyl amine oxide dan asam amino (glycine, taurine dan alanine)

2.1. Sifat Bahan Organik Terlarut dalam Air Laut

Sebagian besar bahan organik terlarut dalam air laut terdiri atas material yang kompleks dan sangat tahan terhadap penguraian bakteri. Secara lebih jelas konsentrasi representatif beberapa bahan organik karbon terlarut di permukaan air laut dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1. Konsentrasi Representatif Bahan Organik Karbon Terlarut di Permukaan Air Laut

No Bahan Organik                       Konsentrasi (μg/ l)                          Lokasi

1. Methane                                                1                                       Trop Atlantic

2. Paraffinic Hidrocarbons                         400                                     South Pasific

3. Pristane (2,6,10,14                               Tr                                     Teluk cape Cod     Tetramethyl Pentadecane)

4. Pentoses                                              0.5                                  Pacific of California

5. Hexoses                                             14-36                                Pacific of california

6. Malic Acid                                            300                                    Atlantic Coast

7. Citric Acid                                            140                                    Atlantic Coast

8. Triglecerydes + Fatty Acid                     200                                    South Pacific

9. Amino Acid                                         10-25                                      Irish Sea

10 Vitamin B12                                      0-0.01                                      Various

11 Thiamine (Vitamin B1)                         0.021                                Long Island Sound

12 Biotine                                               0.01                                      G. of Mexico

13 Urea                                                  0-80                                    English Channel

14 Adenine                                         100-1000                                   G. of Mexico

15 Uracil                                                300                                        G. of Mexico

16 p-Hydroxy-Benzoic Acid                      1-3                                    Pacific of california

17 Vannilic Acid                                      1-3                                    Pacific of california

18 Syringic Acid                                      1-3                                   Pacific of california

Sumber : Riley dan Chester (1971)

2.2. Efek Ekologi Material Organik Terlarut

Kualitas air laut dikatakan baik atau buruk tergantung pada produktivitasnya. Kondisi ini ditentukan oleh keberadaan mikro nutrien anorganik khususnya nitrogen dan fosfat. Material organik terlarut tidak hanya sebagai sumber energi tetapi juga sumber senyawa organik esensial yang tidak dapat disintesa oleh organisme tersebut. Banyak zat-zat dikeluarkan oleh kehidupan air laut sebagai ectocrines yang mempercepat atau memperlambat pertumbuhan. Prakash dan Rashid (1968) dalam Riley dan Chester (1971) menyatakan bahwa pertumbuhan didukung oleh banyaknya humic acid yang secara ekologi penting dalam perairan pantai. Penghambat pertumbuhan dapat ditemukan dalam media kultur antara antibiotik dan racun. Zat racun dikeluarkan oleh dinoflagellata seperti Gynodinium breze dan Gonyoulax polyhedra yang dapat menyebabkan “ red tide”. Zat polifenol dihasilkan oleh alga coklat menghambat pertumbuhan beberapa spesies dari alga unicellular. Zat ini mungkin penting secara ekologi menekan pertumbuhan epiphytes.

2.3. Distribusi Organik Karbon Terlarut dalam Air Laut

Hampir seluruh organik karbon terlarut dalam air laut berasal dari karbondioksida yang dihasilkan oleh fitoplankton. Konsentrasinya tergantung pada keseimbangan antara rata-rata organik karbon terlarut yang dibentuk oleh hasil pembusukan, eksresi dan rata-rata hasil penguraian atau pemanfaatannya. Libes (1971) menyatakan distribusi dissolved organic matter, particulate organic matter dan organik karbon erat hubungannya dengan produktivitas primer Produktivitas primer sangat tinggi di daerah pantai dan rendah pada daerah laut terbuka. Konsentrasi bahan organik berdasarkan variasi musim dan kedalaman adalah sebagai berikut.

2.3.1. Variasi Menurut Musim

1. Terjadi hanya pada daerah yang dipengaruhi musim (North sea).
2. Musim semi dan awal musim panas merupakan konsentrasi tertinggi (Ca1,8 mg/ l).
3.    Musim panas konsentrasi menurun.
4.   Musim gugur – awal musim semi, konsentrasi sedikit menurun

2.3.2. Variasi Menurut Kedalaman

1.    Permukaan, konsentrasi bahan organik karbon terlarut dan nitrogen paling tinggi.
2.   Bagian bawah zona eufotik, konsentrasi mulai menurun dengan meningkatnya kedalaman dan terdapat perbedaan antra satu tempat dengan tempat lainnya tergantung pada produktivitas, ketersediaan heterotrof dan kondisi hidrografik. Pada kedalaman lebih besar dari 100 meter konsentrasi masih relatif konstan.
3.   Pada perairan dalam, kandungan bahan organik karbon terlarut terlihat kecil tetapi signifikan dan berbeda menurut kedalaman. Perbedaan konsentrasi organik terlarut dengan nitrogen pada permukaan perairan sekitar 100 : 15 sampai  100 : 25.

III. BAHAN ORGANIK TIDAK TERLARUT DALAM AIR LAUT

Bahan organik tidak terlarut dalam air laut berukuran lebih besar dari 0,5 μm. Pada lapisan permukaan air laut material organik tak terlarut ini berupa detritus dan fitoplankton. Pada zona eufotik konsentrasinya lebih tinggi dari lapoisan di bawahnya. Bahan organik tak terlarut ini berfungsi menyediakan makanan untuk organisme pada beberapa tingkatan tropik.

3.1. Sumber Bahan Organik Tidak Terlarut dalam Air Laut

·         Di bawah air sungai (4,2 – 109 gC/ l) berukuran lebih kecil dari rata-rata produksi primer di laut ( 4 – 1016 gC/ l).

·         Sebagian besar particulate organic matter dilaut dihasilkan oleh beberapa organisme penghasil utama seperti fitoplankton, makroalga dan bakteri kemoautotrofik. Produksi utama ini dihasilkan oleh fotoautotrofik nanoplankton (berdiameter 2,0 – 20 μm).

·         Sekitar 10 % dihasilkan dari tanaman dalam bentuk senyawa, berat molekulnya  ringan seperti asam amino, asam trikarboksilik. Hasil ini dengan cepat dikonsumsi oleh bakteri.

·         Hasil agregasi dan pengendapan dissolved organic matter dari laut.

·         Pada subsurface dalam waktu tertentu butir-butir fecal zooplankton merupakan  komponen yang terbesar dari bahan organik tak terlarut.

3.2. Perbedaan Secara Ekologi dan Sifat Bahan Organik Partikulat.

3.2.1. Daerah eufotik.

Bahan organik partikulat di daerah eufotik terdiri dari fitoplankton dan bakteri bersama dengan detritus. Pertumbuhan lebih baik diperoleh dengan percampuran dari dua atau lebih spesies dibandingkan satu spesies. Pada kondisi biasa, diatom mungkin dapat digunakan sebagai makanan pokok kopepoda (Beklemistur, 1954 dalam Riley dan Chester, 1971), tetapi cocolithophores dan dinoflagellata juga dapat digunakan (Marshall dan Orr, 1952 dalam Riley dan Chester, 1975).

Pada saat fitoplankton melimpah, zooplankton mengkonsumsi lebih banyak fitoplankton daripada diassimilasi (Beklemishev, 1962 dalam Riley dan Chester, 1971). Saat fitoplankton melimpah detritus berfungsi hanya sebagai pelengkap makanan zooplankton. Namun disaat zooplankton kurang, detritus merupakan bagian terbesar makanan binatang di laut (Harvey, 1950., Fox, 1950., Roley, 1959 dalam Riley dan Chester, 1971).

Pada perairan yang dangkal, banyak detritus sampai ke dasar laut dimana detritus itu dicerna oleh organisme dasar. Dekomposisi bakteri menjadi mekanisme dasar bagi detritus, bakteri menggunakan bahan partikulate untuk suplay energi dan material bagi protoplasma. Selama proses respirasi dan metabolik CO2, amonia dan ion fosfat dilepaskan ke dalam air.

3.2.2. Daerah Perairan Dalam.

Meskipun banyak detritus di daerah eufotik berukuran relatif besar karena diuraikan oleh bakteri sehingga sangat sedikit yang mencapai kedalaman 200 – 300 meter (Fox, 1950 dalam Riley dan Chester, 1971). Sebagian besar dikonsumsi oleh filter feeder perairan dalam yang memiliki nilai gizi (Harvey, 1955 dalam Riley dan Chester, 1971) dan tenggelam sampai dasar lautan bergabung menjadi sedimen yang rata-rata mengandung Ca 0,3% organik karbon. Oleh sebab itu perlu mencari alternatif sumber makanan bagi binatang laut tersebut. Sumber makanan kemungkinan dipenuhi oleh marine aggregates yang kaya protein dan nutrisi.

Gordon (1970) dalam Riley dan Chester (1971) memperlihatkan bahwa organik karbon tak terlarut yang terdapat di laut dalam di Atlantik dapat dihidrolisis oleh enzim seperti trypsin dan a–amylase yang terjadi di zooplankton. Bagian tersebut menjadi sumber makanan penting bagi filter feeder di daerah Batipelagik.

PENUTUP

Jumlah bahan organik terlarut dalam air laut biasanya melebihi rata-rata bahan organik tidak terlarut. Semua bahan organik ini dihasilkan oleh organisme hidup melalui proses metabolisme dan hasil pembusukan. Ekresi dari mikroorganisme seperti protozoa merupakan sumber yang penting dari bahan organik karbon. Proses pelepasan nitrogen dan fospor dari organisme mati dalam air laut terjadi dengan cepat. Hampir seluruh organik karbon terlarut dalam air laut berasal dari karbondioksida yang dihasilkan oleh fitoplankton. Konsentrasinya tergantung pada keseimbangan antara rata-rata organik karbon terlarut yang dibentuk oleh hasil pembusukan, eksresi dan rata-rata hasil penguraian atau pemanfaatannya. Bahan organik tidak terlarut dalam air laut berukuran lebih besar dari 0,5 μm. Pada lapisan permukaan air laut material organik tak terlarut ini berupa detritus dan fitoplankton. Pada zona eufotik konsentrasinya lebih tinggi dari lapoisan di bawahnya. Bahan organik tak terlarut ini berfungsi menyediakan makanan untuk organisme pada beberapa tingkatan tropik. Organik karbon tak terlarut yang terdapat di laut dalam di Atlantik dapat dihidrolisis oleh enzim seperti trypsin dan a–amylase yang terjadi di zooplankton. Bagian tersebut menjadi sumber makanan penting bagi filter feeder di daerah Batipelagik.

DAFTAR PUSTAKA

Libes, S.M. 1971. An Introduction to Marine Biogeochemistry. Department of Marine Science. University of South Carolina-Coastal Carolina College Conway. Jhon Wiley & Sons, Inc.

Riley, J.P and Chester, R. 1971. Introduction to Marine Chemistry. Department of Oceanography the University of Liverpool, England. Academic Press, London and New York.

Riley, J.P and Chester, 1975. Chemmical Oceanographyestry. Academic Press,

London and San Francisco. Wassman, P. 1993. Regulation of Vertical Export of Particulate Organic Matter from the Euphotic Zone by Planktonic Heterothrophs in Eutrophicated Aquatic Environments. Marine Pollution Bulkletin, Volume 26 No. 11, Pergamon Press Ltd.