XI. PERANAN KIMIA OSEANOGRAFI TERHADAP PRODUKTIVITAS PRIMERTujuan Instruksional Umum: Agar siswa dapat mengenal peranan oseanografi kimia terhadap produktivitas di perairan.

Tujuan Instruksional Khusus: Diharapkan siswa dapat memahami peristiwa kimia oseanografi di perairan dan peranannya dalam produktivitas primer di perairan. Diharapkan pula siswa dapat mengerti pengaruh dari beberapa nutrien perairan yang sangat penting dalam pertumbuhan fitoplankton sehingga dapat mendukung pengukuran produktivitas primer Jumlah Tatap Muka : 1 kali pertemuan. Setiap pertemuan 2 jam satuan pengajaran

11.1 PendahuluanPertumbuhan dan distribusi fitoplankton, makroalga (tumbuhan di laut) dikontrol secara komplek oleh faktor fisika perairan (cahaya, suhu, kecepatan arus), faktor kimia perairan (nutrient), dan faktor biologi (pertumbuhan atau interaksi antar organisme).11.2 Fotosintesis dan Respirasi Proses fotosintesis dibagi menjadi tiga tahapan :a. Elektron positif (photon) cahaya diserap oleh pigmen fotosintesis yang dikandung dalam chromatophores. Pigmen ini dikenal dengan nama chlorophyls. Energi cahaya diserap oleh beberapa pigmen seperti fucoxanthin dalam diatom dan Phaeophyta dan bentukan senyawa komplek antara globulin dan phycobilin di divisi Rhodophyta dan cryptophyta, dan juga ditransfer ke klorofil.b. Bagian energi ini diubah ke energi kimia melalui seri cyclic reaksi enzymatic, termasuk Cytochrome I, yang memimpin produksi energi yang tinggi adenosine triphosphate (ATP) dari ADP (adenosine diphosphate) dan ion orthophosphate (P).A D P + P ATP Energi elektron yang tersisa digunakan dalam seri yang lain dari reaksi siklus enzymatic termasuk riboflavin phosphate dan nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NA DP). Dengan demikian, reaksi dapat dituliskan sebagai berikut: 4NADP + 2H2O + 2ADP + 2P 4NADPH + O2 + 2ATP

c. Karbon dioksida (CO2) diasimilasikan dalam seri siklus reaksi penggunaan penguraian aksi NADPH dan kekuatan Phosphory;ating ATP, reaksi ini terjadi pada malam hari (kondisi gelap), untuk kemudian dihasilkannya produksi carbohydrate yang ditampilkan sebagai CH2O dan peristiwa ini dirumuskan sebagai berikut CO2 + NADPH + ATP (CH2O) + H2O + 4 NADP + ADP +PKombinasi persamaan-persamaan diatas merupakan persamaan utama dalam peristiwa fotosintesis : CO2 + H2O (CH2O) + O2 - 112 k.cal Dalam proses metabolisme energi yang dibutuhkan oleh alga diperoleh dengan mengoksidasi produk senyawa organik yang komplek pada tingkatan energi yang rendah, dan dalam peristiwa ini dihasilkan CO2. Proses ini dikenal sebagai proses respirasi.(CH2O) + O2 CO2 + H2O Proses respirasi terjadi pada malam dan siang hari.

11.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan fitoplankton : Cahaya - Intensitas cahaya dan komposisi spektrum di laut - Kecepatan produktivitas primer tergantung pada intensitas dan panjang gelombang cahaya. Total Energi maksimum: Mid Summer : 1,4 kg/min (I kg/min = 1g cal/cm2/min) Mid Winter : 0,5 kg/min Intensitas cahaya rendah Fotosintesis meningkat Intensitas cahaya tinggi Fotosintensis menurun mengapa ?? Fotoinhibition

Panjang gelombang cahaya yang dapat dimanfaatkan oleh fitoplankton untuk fotosintesis adalah : 370-720 nm. Pengukuran klorofil-a : 265 760 nm

Suhu Perairan Toleransi yang kecil terhadap perubahan suhu perairan yang drastis (10-15 oC)

c. Salinitas : kecepatan pertumbuhannya sangat rendah pada kadar salinitas di atas 35 .

d. Makronutrien (NPK), mikronutrien (Fe, Si, Ca, CO3) dan trace elemen.

Katagori kesuburan perairan berdasarkan kandungan fosfat (mg/l)

Produktivitas primer :laju pembentukan senyawa-senyawa organik yang kaya energi dari senyawa-senyawa anorganik (gC/m2/hari) Produksi Primer Kotor (Produksi Total)Jumlah seluruh bahan organik yang terbentuk dalam proses produktivitasProduksi primer bersih Jumlah sisa produksi primer kotor setelah sebagian digunakan tumbuhan untuk respirasi. Produksi primer bersih inilah yang tersedia bagi tingkatan-tingkatan trofik

Net Photosynthesis = GP R Photorespiration GP : Gross Production R : Respiration GP = NP + R + Photorespiration + Excretion Net Photosynthesis = Gross Production - RespirationNet Photosynthesis = GP R Photorespiration - Excretion

Tabel. 11.1 Perbedaan produktivitas di berbagai habitat

ProduktivitasLautan TerbukaUpwellingEstuarinBakauLamunT. KarangProduksi Primer (gc/m2/hari0,005 -0,50,5-1,252,7-5,5350-5001000350-500Efisiensi rantai makanan10%20%>20%> 20%>20%>20%Jumlah rantai makananSelalu 62 atau 3

Metode Pengukuran Productivitas Primer :1. Pengukuran Oksigen terlarut X i = Konsentrasi Oksigen rata-rata sebelum inkubasi Xa = Konsentrasi Oksigen rata-rata setelah inkubasi pada botol terang Xd = Konsentrasi Oksigen rata-rata setelah inkubasi pada botol gelap Respirasi = (Xi Xd)/ lama inkubasi (time) Gross Photosynthesis = (Xa Xd)/ time Net Photosynthesis = (Xa Xi)/ time

2. Pengukuran dengan 14C Pengukuran produsi bahan organik melalui reaksi C-14 3. Klorofil-a 4. Cell Count (Perhitungan kelimpahan)Produksi beberapa daerah geografik yang berbeda

Eutrophication : Pengkayaan perairan dengan adanya peningkatan nutrien yang kaya akan kandungan nitrogen dan fosfor dalam suatu ekosistem perairan. Produktivitas Primer Meningkat The bright green water in the Potomac River estuary is the result of a dense bloom of CyanobacteriaAnoxide Condition

Eutrophication merupakan problem polusi pada beberapa danau dan reservoir yang terjadi mulai pertengahan abad ke-21; 54 % danau dan resevoir di Asia bersifat eutropic; di Eropa (53 %); di Amerika Utara (48%); di Amerika Selatan (41 %) dan Di Afrika (28%). Penyebab terjadinya Eutrophication : Proses alam Ex. Proses eutrophication yang terjadi d Estuarine, karena adanya run-off yang banyak membawa material nutrien pada ekosistem estuarine. Limbah pertanian Dari tahun 1950 and 1995,di seluruh dunia limbah pertanian berupa fosfor mencapai 600,000,000 ton yang masuk kedalam sungai, estuarine dan perairan pantai. Polusi septic sistem dan saluran pembuangan

Ecologycal Effect:: decreased biodiversity, changes in species composition and dominance, toxicity effects. Increased biomass of phytoplankton Toxic or inedible phytoplankton species Increases in blooms of gelatinous zooplankton Decreased biomass of benthic and epiphytic algae Changes in macrophyte species composition and biomass Decreases in water transparency (increased turbidity) Color, smell, and water treatment problems Dissolved oxygen depletion Increased incidences of fish kills Loss of desirable fish species Reductions in harvestable fish and shellfish Decreases in perceived aesthetic value of the water body

Sumber N Bacteria photosinthetic