32
KATA PENGANTAR Puji syukur atas kehadirat Tuhan YME karena berkat rahmat dan hidayah-Nya kami selaku penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Kimia Oceanografi ini dengan baik dan tepat waktu. Tidak lupa kami juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak dosen mata kuliah Kimia Oceanografi ini, karena atas pemberian tugasnya inilah, tercipta suatu kesibukan yang bermanfaat. Dalam makalah ini dibahas sebuah materi yang mencakup tentang Mikronutrien ( N, P dan Si ) yang di dalamnya terdiri atas pembahasan mengenai bagaimana peran Nitrogen, Fosfor dan Silikon bagi kehidupan Biota laut. Kami selaku penulis menyadari dalam makalah ini masih terdapat beberapa kekurangan sehingga kritik dan saran para pembaca kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini selanjutnya.Terima kasih. Makassar, 13 Maret 2012

Mik Ronu Trien

Embed Size (px)

DESCRIPTION

nitrogen, fosfor dan silikon di laut

Citation preview

Page 1: Mik Ronu Trien

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan YME karena berkat rahmat dan hidayah-

Nya kami selaku penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Kimia

Oceanografi ini dengan baik dan tepat waktu.

Tidak lupa kami juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak dosen mata

kuliah Kimia Oceanografi ini, karena atas pemberian tugasnya inilah, tercipta suatu

kesibukan yang bermanfaat.

Dalam makalah ini dibahas sebuah materi yang mencakup tentang

Mikronutrien ( N, P dan Si ) yang di dalamnya terdiri atas pembahasan mengenai

bagaimana peran Nitrogen, Fosfor dan Silikon bagi kehidupan Biota laut.

Kami selaku penulis menyadari dalam makalah ini masih terdapat beberapa

kekurangan sehingga kritik dan saran para pembaca kami harapkan demi

kesempurnaan makalah ini selanjutnya.Terima kasih.

Makassar, 13 Maret 2012

Penulis

Page 2: Mik Ronu Trien

BAB IPENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Tumbuhan dan hewan yang hidup umumnya membutuhkan

nutrien untuk tumbuh dan berkembang. Organisme hidup

memenuhi kebutuhannya akan nutrien dengan cara menyerap

unsur hara dari tanah, makan dan minum atau melalui proses

absorbsi, dekomposisi dan difusi elemen yang dibutuhkan dari

lingkungan sekitarnya. Ada elemen atau senyawa yang mampu

diproduksi dan dihasilkan oleh tubuh seperti hormon, zat tepung,

serbuk sari dan madu pada bunga. Namun adapula elemen yang

tidak dapat dihasilkan oleh tubuh. Elemen ini umumnya

diperlukan dalam jumlah sedikit oleh tubuh namun sangat

penting bagi proses metabolisme, fisiologi dan reaksi biokimiawi

dalam tubuh. Kekurangan elemen ini akan menyebabkan

gangguan metabolisme dan penyakit akibat defisiensi. Elemen

ini dikenal sebagai elemen esensial. Vitamin dan mineral

umumnya termasuk dalam senyawa yang bersifat esensial

Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan

Si adalah merupakan elemen esensial terpenting yang

dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut

berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan

reaksi biokimiawi dalam tubuh.

2. Rumusan masalah

Bagaimana peran Nitrogen bagi kehidupan biota laut?

Bagaimana peran Fosfor bagi kehidupan biota laut?

Bagaimana peran Silikon bagi kehidupan biota laut?

3. Tujuan

Untuk mengetahui peran Nitrogen bagi kehidupan biota

laut

Page 3: Mik Ronu Trien

Untuk mengetahui peran Fosfor bagi kehidupan biota laut

Untuk mengetahui peran Silikon bagi kehidupan biota laut

Page 4: Mik Ronu Trien

BAB II

PEMBAHASAN

Elemen adalah unsur, materi atau bahan dasar

(fundamental kinds of matter) yang menyusun seluruh benda di

alam semesta. Elemen ini tersusun dari atom-atom yang berasal

dari elemen yang sama secara kimiawi dan memiliki sifat yang

identik. Hingga saat ini telah dikenal sekitar 116 elemen atau

unsur.

Secara garis besar, elemen dapat dibagi menjadi 2,

yaitu : elemen organik dan inorganik. Millero dan Sohn (1992)

menyatakan bahwa perairan laut memiliki konsentrasi senyawa

organik yang sangat rendah dibandingkan konsentrasi senyawa

inorganik. Senyawa organik terdiri dari kelompok hewan yang

telah hidup dan telah mati. Serasah atau detritus hasil degradasi

bahan organik dan pengaruh antropogenik. Berdasarkan

komposisi kimianya, bahan organik terdiri atas karbohidrat, protein,

asam amino, lemak, hidrokarbon, asam karbosiklik, humus, dan

kerogen serta komponen-komponen mikro lainnya seperti

steroid, aldehid, alkohol dan komponen organo-sulfur.

Millero (2006) membagi elemen (organik dan inorganik)

menjadi 3 kelompok berdasarkan rata-rata konsentrasinya di

alam, yaitu:

1. Elemen makro (0,05 – 750 mM) (Na, Cl, Mg)

2. Elemen mikro (0,05 – 50 μM) (P, Si dan N)

3. Elemen trace atau kelumit (0,05 -50 nM) (Pb, Hg, Cd)

Elemen esensial yang ada di laut umumnya memiliki

konsentrasi yang rendah. Konsentrasi elemen esensial yang

berlebihan di dalam air laut (akibat run off dari daratan dan

antropogenik) dapat memberikan dampak yang merugikan bagi

Page 5: Mik Ronu Trien

makhluk hidup. Elemen yang tidak dibutuhkan oleh tubuh atau jika

kekurangan tidak menimbulkan gangguan pada proses

metabolisme dalam tubuh tergolong elemen non esensial.

Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan Si

adalah merupakan elemen esensial terpenting yang dibutuhkan

oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut berperan penting

dalam metabolisme, proses fisiologis dan reaksi biokimiawi dalam

tubuh. Nitrogen penting untuk membangun jaringan tubuh.

Sedangkan fosfor dan silica penting dalam pembentukan cangkang

terutama bagi kelompok Diatom, Coccolithofor dan Pteropod. Besi,

Mangan, Tembaga, Seng, Kobal dan Molybdenum adalah mikro

elemen esensial yang sangat dibutuhkan untuk pertumbuhan

sebagaimana ditemukan pada enzim.

Meskipun memiliki konsentrasi yang sedikit dalam air laut,

namun mikro elemen esensial tidak pernah menjadi faktor

pembatas yang mengontrol populasi biota laut. Kadang-kadang

konsentrasi mikro elemen esensial ditemukan dalam jumlah yang

banyak dalam air laut, namun hal tersebut belum menjamin

pemenuhan kebutuhan mikro elemen esensial bagi organisme laut.

Hal ini karena mikro elemen esensial tersebut berada dalam bentuk

yang tidak dapat diabsorbsi langsung oleh biota laut yang ada.

1. Nitrogen

Nitrogen merupakan kebutuhan pokok bagi seluruh

organisme, sebab unsur nitrogen diperlukan dalam mensintesis

molekul-molekul protein yang kompleks dan berpengaruh

terhadap pertumbuhan dan reproduksi organisme tersebut.

Menurut ODUM (1971) nitrogen yang terdapat dalam molekul-

molekul protein dalam organisme yang telah mati akan diuraikan

menjadi bentuk-bentuk nitrogen anorganik. Proses kimia ini

dilakukan oleh serangkaian organisme pengurai, terutama

bakteri pembentuk nitrat, hasilnya berupa zat hara nitrat yang

Page 6: Mik Ronu Trien

merupakan bentuk nitrogen anorganik siap pakai. Konsumennya

adalah tumbuhan hijau yang terdapat dalam air laut seperti

plankton dan algae.

Sehubungan dengan sifatnya yang unik, maka nitrogen

dalam lingkungan perairan pun terdapat dalam berbagai bentuk

dan gabungan kimiawi yang luas dan meliputi tingkat oksidasi

yang berbeda. Berdasarkan hal tersebut secara umum senyawa

nitrogen dalam air laut terdapat dalam dua bentuk, yaitu

nitrogen-organik dan nitrogen- anorganik. Nitrogen-organik

berada dalam bentuk terikat di unsur pokok sel mahluk hidup

yang masih hidup. Contohnya purin, peptida dan asam-asam

amino. Sedangkan ni-trogen-anorganik terdapat dalam keadaan

larut (ammonia, nitrat, dan nitrit), dan gas.

a. Konsentrasi senyawa nitrogen dalam air laut

Konsentrasi senyawa nitrogen yang terdapat dalam air laut

bervariasi, tergantung dari jauh dekatnya dari sumber-sumber

penyebab berlimpahnya senyawa nitrogen. Namun demikian

secara umum SHARP (1983) telah membaginya ke dalam 4

wilayah

b. Distribusi Nitrogen

Selain kandungan alamiah dalam air laut itu sendiri,

keberadaan nitrogen yang berlimpah dalam air laut dapat

berasal dari berbagai sumber yang mengalir ke dalam perairan.

Page 7: Mik Ronu Trien

Menurut SVERDRUP(1942) konsentrasi berbagai senyawa

nitrogen anorganik maupun organik yang terdapat dalam air

laut dipengaruhi oleh faktor-faktor biologi, akan tetapi

tenggelamnya organisme-organisme yang telah mati dan

proses-proses fisika antara lain arus juga menentukan

penyebaran senyawa-senyawa tersebut dalam kolom air laut.

Konsentrasi nitrogen yang terukur dalam kolom air pada waktu

tertentu merupakan hasil dari proses-proses biologi dan

fisika tersebut.

Proses distribusi nitrat tergolong lebih kompleks jika

dibandingkan dengan mikro elemen esensial yang lain seperti

Fosfat dan Silikat. Awal distribusi terjadi saat senyawa nitrat

yang berasal dari daratan tiba di muara sungai dan kemudian

masuk ke laut. Saat tumbuhan dan hewan mati, senyawa

nitrogen akan mengalami regenerasi dan terdistribusi ke

seluruh kolom air. Nitrat kemudian diambil dari lapisan

permukaan laut oleh fitoplankton melalui absorbsi dan

memasuki proses berikutnya, yaitu: fotositesis. Burung laut juga

dapat menyebabkan hilangnya kandungan nitrogen dalam air

dalam bentuk senyawa NaNO3 yang terdapat dalam guano.

Deposit NaNO3 yang besar di padang pasir daerah Chile dapat

saja terbentuk akibat fiksasi oleh bakteri ataupun aktifitas

vulkanisme. Nitrogen juga dapat hilang ke atmosfir sebagai

N2O. Gas ini juga dapat bereaksi dengan ozon. Dengan

demikian dapat didimpulkan bahwa siklus nitrogen sangat

ditentukan oleh organisme biologis. Fiksasi Nitrogen (N2NO3-)

dilakukan oleh bakteria nodular yang terdapat pada tumbuhan

dari kelompok Leguminosae yang terdapat di darat. Bakteri air

tawar, jamur dan khamir juga mampu melakukan fiksasi

nitrogen. Demikian pula alga hijau-biru yang hidup di laut.

c. Siklus Nitrogen dalam laut

Page 8: Mik Ronu Trien

Dari kajian-kajian tersebut di atas dapat dikaji bahwa

nitrogen dalam air terjadi dalam berbagai bentuk senyawa.

Nitrogen yang terbanyak dalam bentuk N-molekuler (N2) yang

berlipat ganda jumlahnya daripada nitrit (NO2) atau nitrat

(NO3), tetapi tidak dalam bentuk yang berguna bagi jasad

hidup. Nitrogen memegang peranan kritis dalam siklus organic

dalam menghasilkan asam-asam amino yang membuat protein.

Dalam siklus nitrogen, tumbuh-tumbuhan menyerap N-

anorganik dalam salah satu gabungan atau sebagai nitrogen

molekuler. Tumbuh-tumbuhan ini membuat protein yang

kemudian dimakan hewan dan diubah menjadi protein hewan.

Jaringan organik yang mati diurai oleh berbagai jenis bakteri,

termasuk didalamnya bakteri pengikat nitrogen yang mengikat

nitrogen molekuler menjadi bentuk-bentuk gabungan (NO2,

NO3, NH4) dan bakteri denitrifikasi yang melakukan hal

sebaliknya. Nitrogen lepas ke udara dan diserap dari udara

selama siklus berlangsung. Jumlah nitrogen yang tergabung

dalam mineral dan mengendap di dasar laut tidak seberapa

besar. Pola sebaran nitrogen di Samudera Atlantik, Pasifik dan

Samudera India tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan.

Sebaran menegak dari bentuk-bentuk gabungan nitrogen

berbeda di laut. Nitrat terbanyak terdapat di lapisan

permukaan, amonium tersebar secara seragam, dan nitrit

terpusat dekat termoklin. Interaksi-interkasi antara berbagai

tingkat nitrogen organik dan bakteri sedemikian rupa sehingga

pada saat nitrogen diubah menjadi berbagai senyawa

anorganik, zat-zat ini sudah tenggelam di bawah termoklin. Hal

ini menimbulkan masalah bagi penyediaan nitrogen karena

termoklin merupakan penghalang bagi migrasi menegak unsur-

unsur ini dan kenyataannya persediaan nitrogen akan menjadi

faktor pembatas bagi produktivitas di laut.

d. Nitrogen sebagai racun

Page 9: Mik Ronu Trien

Unsur nitrogen dan fosfor dalam air laut berfungsi sebagai

nutrisi bagi biota di dalamnya. Dalam batas-batas konsentrasi

tertentu yang layak untuk keperluan biota, maka keberadaan

unsur-unsur nutrisi tersebut tidak bermasalah, namun bila

konsentrasinya berlimpah maka akan menyebabkan terjadinya

eutrofikasi yang menyebabkan unsur-unsur nutrisi tersebut

berubah fungsinya.

Bentuk nitrogen-ammonia dalam air laut sebenarnya bukan

merupakan senyawa kimia beracun. Sifat racun ammonia ini

timbul bila terdapat dalam keadaan terdisosiasi, yaitu apabila

ammonia terdapat dalam larutan dimana terdapat ion hidrogen.

Pada awalnya proses yang terjadi adalah berasal dari

perubahan bentuk nitrogen-nitrat dan nitrogen-nitrit dalam

keadaan anaerob, menjadi bentuk nitrogen-ammonia,

selanjutnya ammonia ini bersenyawa dengan air membentuk

ion ammonium seperti reaksi berikut:

Dalam bentuk terdisosiasi seperti ini bentuk nitrogen-

ammonia lebih beracun terhadap ikan dibandingkan dalam

bentuk am-monium, dan hal ini erat kaitannya dengan derajat

keasaman (pH) perairan. Daya racun ammonia meningkat

dengan meningkatnya pH. Menurut SUTOMO (1989), efek

subletal ammonia terhadap ikan adalah terjadinya penyempitan

permukaan insang, akibatnya kecepatan proses pertukaran gas

dalam insang menjadi menurun. Selain itu efek lainnya adalah

terjadinya penurunan jumlah sel darah, penurunan kadar

oksigen dalam darah, mengurangi ketahanan fisik dan daya

tahan terhadap penyakit, serta kerusakan struktural berbagai

jenis organ tubuh.

2. Fosfor

Page 10: Mik Ronu Trien

Fosfor merupakan bahan makanan utama yang digunakan

oleh semua organisme untuk pertumbuhan dan sumber energi.

Fosfor di dalam air laut, berada dalam bentuk senyawa organik dan

anorganik. Dalam bentuk senyawa organik, fosfor dapat berupa

gula fosfat dan hasil oksidasinya, nukloeprotein dan fosfo protein.

Sedangkan dalam bentuk senyawa anorganik meliputi ortofosfat

dan polifosfat. Senyawa anorganik fosfat dalam air laut pada

umumnya berada dalam bentuk ion (orto) asam fosfat (H3PO4),

dimana 10% sebagai ion fosfat dan 90% dalam bentuk HPO42-.

Fosfat merupakan unsur yang penting dalam pembentukan protein

dan membantu proses metabolisme sel suatu organisme

(Hutagalung et al, 1997).  

Di perairan, unsur fosfor tidak ditemukan dalam bentuk

bebas sebagai elemen, melainkan dalamm bentuk senyawa

anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa

organik yang berupa partikulat. Fosfor berbentuk kompleks dengan

ion besi dan kalsium pada kondisi aerob, besifat tidak larut, dan

mengendap pada sediment sehingga tidak dapat dimanfaatkan

oleh algae akuatik (Jeffries dan Mills, 1996).

a. Sumber dan Distribusi

Fosfor merupakan bahan makanan utama yang digunakan

oleh semua organisme  untuk pertumbuhan dan sumber

energi. Fosfor di dalam air laut, berada dalam bentuk senyawa

organik dan anorganik. Dalam bentuk senyawa organik, fosfor

dapat berupa gula fosfat dan hasil oksidasinya, nukloeprotein

dan fosfo protein. Sedangkan dalam bentuk senyawa anorganik

meliputi ortofosfat dan polifosfat. Senyawa anorganik fosfat

dalam air laut pada umumnya berada dalam bentuk ion (orto)

asam fosfat (H3PO4), dimana 10% sebagai ion fosfat dan 90%

dalam bentuk HPO42-. Fosfat merupakan unsur yang penting

Page 11: Mik Ronu Trien

dalam pembentukan protein dan membantu proses

metabolisme sel suatu organisme (Hutagalung et al, 1997).

Sumber fosfat diperairan laut pada wilayah pesisir dan

paparan benua adalah sungai. Karena sungai membawa

hanyutan sampah maupun sumber fosfat daratan lainnya,

sehingga sumber fosfat dimuara sungai lebih besar dari

sekitarnya. Keberadaan fosfat di dalam air akan terurai menjadi

senyawa ionisasi, antara lain dalam bentuk ion H2PO4-, HPO4

2-,

PO43-. Fosfat diabsorpsi oleh fitoplankton dan seterusnya masuk

kedalam rantai makanan. Senyawa fosfat dalam perairan

berasal daari sumber alami seperti erosi tanah, buangan dari

hewan dan pelapukan tumbuhan, dan dari laut sendiri.

Peningkatan kadar fosfat dalam air laut, akan menyebabkan

terjadinya ledakan populasi (blooming) fitoplankton yang

akhirnya dapat menyebabkan kematian ikan secara massal.

Batas optimum fosfat untuk pertumbuhan plankton adalah 0,27

– 5,51 mg/liter (Hutagalung et al, 1997).

Fosfat dalam air laut berbentuk ion fosfat. Ion fosfat

dibutuhkan pada proses fotosintesis dan proses lainnya dalam

tumbuhan (bentuk ATP dan Nukleotid koenzim). Penyerapan

dari fosfat dapat berlangsung terus walaupun dalam keadaan

gelap. Ortofosfat (H3PO4) adalah bentuk fosfat anorganik yang

paling banyak terdapat dalam siklus fosfat. Distribusi bentuk

yang beragam dari fosfat di air laut dipengaruhi oleh proses

biologi dan fisik. Dipermukaan air, fosfat di angkut oleh

fitoplankton sejak proses fotosintesis. Konsentrasi fosfat di atas

0,3 µm akan menyebabkan kecepatan pertumbuhan pada

banyak spesies fitoplankton. Untuk konsentrasi dibawah 0,3 µm

ada bagian sel yang cocok menghalangi dan sel fosfat kurang

diproduksi. Mungkin hal ini tidak akan terjadi di laut sejak

NO3 selalu habis sebelum PO4 jatuh ke tingkat yang kritis. Pada

musim panas, permukaan air mendekati 50% seperti organik-P.

Page 12: Mik Ronu Trien

Di laut dalam kebanyakan P berbentuk inorganik. Di musim

dingin hampir semua P adalah inorganik. Variasi di perairan

pantai terjadi karena proses upwelling dan kelimpahan

fitoplankton. Pencampuran yang terjadi

dipermukaan pada musim dingin dapat disebabkan oleh bentuk

linear di air dangkal. Setelah musim dingin dan musim panas

kelimpahan fosfat akan sangat berkurang.

Fosfor berperan dalam transfer energi di dalam sel, misalnya

yang terdapat pada ATP (Adenosine Triphospate) dan ADP

(Adenosine Diphosphate). Ortofosfat yang merupakan produk

ionisasi dari asam ortofosfat adalah bentuk fosfor yang paling

sederhana di perairan.Ortofosfat merupakan bentuk fosfor yang

dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik,

sedangkan polifosfat harus mengalami hidrolisis membentuk

ortofosfat terlebih dahulu sebelum dapat dimanfaatkan sebagai

sumber fosfat. Setelah masuk kedalam tumbuhan, misalnya

fitoplankton, fosfat anorganik mengalami perubahan menjadi

organofosfat. Fosfat yang berikatan dengan ferri [Fe2(pO4)3]

bersifat tidak larut dan mengendap didasar perairan. Pada saat

terjadi kondisi anaerob, ion besi valensi tiga (ferri) ini

mengalami reduksi menjadi ion besi valensi dua (ferro) yang

bersifat larut dan melepaskan fosfat keperairan, sehingga

meningkatkan keberadaan fosfat diperairan (Effendi 2003).

b. Spesiasi Kimia

Secara rinci perputaran campuran organik –P yang

ditunjukkan di permukaan air secara garis besar tidak diketahui.

Sepenuhnya adalah larutan inorganik fosfor seperti hasil

ionisasi pada H3PO4

                                    H3PO4 .....................................    H+ + H2PO4

                                    H3PO4 .....................................    H+ + HPO42-

                                    H3PO4 .....................................    H+ + PO43-

Page 13: Mik Ronu Trien

Pecahan pada bentuk ini dibatasi oleh pH dan komposisi pada

air. Ionisasi konstan untuk tiga tahap penguraian dapat

didefinikan sebagai :

                                    K1= [H+] [H2PO4] [H3PO4]

                                    K2 = [H+] [HPO42-] [H2PO4

-]

                                    K3 =  [H+] [PO33-] [HPO4

2-]

Pehitungan persen pada beragam bentuk fosfat di H2O, NaCl, air

laut, seperti sebuah fungsi pada pH. Di laut dalam ion fosfat

bentuknya lebih penting (50% pada P= 1000 bar atau 10.000 m

). H2PO4- bebas adalah lebih besar dengan persentase 49%,

MgPO4-, 46%, dan 5% CaHPO4. Sementara  PO4

3- 27% seperti 

MgPO4- dan 73% seperti CaPO4.

c. Proses pengambilan secara Fisik dan Biologi

Ortofosfat dihasilkan dari dekomposisi tanaman atau jaringan

yang membusuk, karena hal tersebut merupakan proses yang

mudah dan cepat maka terjadi sangat tinggi di kolom perairan

sehingga menyediakan fosfat untuk tanaman ( Davis dalam

Effendi, 1987). Ketika fitoplankton mati, organik-P dengan cepat

berubah menjadi fosfat. Banyak fitoplankton dikonsumsi oleh

zooplankton dimana proses ini menghasilkan PO4.

Inorganik fosfat terlarut terdiri atas 90% dari total fosfor

selama waktu ketika produksi organik, maka dari itulah proses

pengambilan rendah. Tipe ini muncul saat musim dingin. Saat

musim panas, ketika produktifitas tinggi inorganik fosfat

berkurang setengah dari jumlah total.

d. Konsentrasi Fosfor dalam air laut

Keberadaan fosfor diperairan alami biasanya relative kecil,

dengan kaar yang lebih sedikit dari pada kadar nitrogen. Fosfor

tidak bersifat toksik bagi manusia, hewan, dan ikan.

Keberadaan fosfor secara berlebihan yang disertai dengan

keberadaan nitrogen dapat menstimulir ledakan pertumbuhan

algae di perairan (algae bloom). Algae yang berlimpah ini dapat

Page 14: Mik Ronu Trien

membentuk lapisan pada permukaan air, yang selanjutnya

dapat menghambat penetrasi oksigen dan cahaya mathari

sehingga kurang menguntungkan bagi ekosistem perairan.

Pada saat perairan cukup mengandung fosfor, algae

mengakumulasi fosfor di dalam sel melebihi kebutuhannya.

Fenomena yang demikian dikenal istilah konsumsi berlebih

(luxury consumption). Kelebihan fosfor yang diserap akan

dimanfaatkan pada saat perairan mengalami defisiensi fosfor,

sehingga algae masih dapat hidup untuk beberapa

waktuselama periode kekeurangan pasokan fosfor (Effendi

2003).

Berdasarkan kadar fosfat total, perairan diklasifikasikan

menjadi tiga yaitu: perairan dengan tingkat kesuburan rendah

yang memiliki kadar fosfat total berkisar antara 0 – 0.02

mg/liter; perairan dengan tingkat kesuburan sedang memiliki

kadar fosfat 0.021 – 0.05 mg/liter; dan perairan dengan tingkat

kesuburan tinggi, memiliki kadar fosfat total 0.051 – 0.1 mg/liter

(Effendi, 2003) 

e. Siklus fosfor

Fosfor merupakan bagian protoplasma yang penting,

cenderung “beredar”, senyawa-senyawa organik terurai dan

akibatnya menghasilkan fosfat yang kembali tersedia bagi

tumbuh-tumbuhan. Reservoir yang tersbesar dari fosfor adalah

Page 15: Mik Ronu Trien

bukan udara, melainkan batu-batuan atau endapan-endapan

lain yang telah terbentuk pada abad-abad geologis yang telah

lalu. Dan semua itu berangsur-angsur  terkikis, melepaskan

fosfat kedalam ekosistem-ekosistem, tetapi banyak juga yang

lepas kedalam laut, dimana sebagian dari padanya di endapkan

dalam sedimen-sedimen dangkal, dan sebagian lagi hilang ke

sedimen-sedimen yang lebih dalam. Cara-cara pengendalian

fosfor kedaurnya sekarang atau yang ada kurang mencukupi

untuk mengganti yang hilang (Odum, 1993).

Di beberapa bagian dari dunia sekarang ini tidak terdapat

pengangkatan atau pemunculan sedimen yang luas, dan

kegiatan burung-burung laut dan ikanpun (dibawa oleh binatang

dan manusia kedarat) tidak cukup. Burung-burung laut jelas

berperan penting dalam pengambilan fosfor ke dalam daur

(bukti endapan Guano di Peru yang terkenal). Pemindahan

fosfor dan bahan-bahan lain oleh burung-burung dari laut ke

dartan masih terus berlangsung, tetapi tidak dengan laju yang

sama. Tampaknya manusia juga berperan dalam proses

penghilangan fosfor. Walaupun manusia banyak mengambil

ikan laut, Hutchinson menaksir bahwa hanya kurang lebih

60.000 ton fosfor unsur pertahun yang dikembalikan dalam

jalan ini, dibandingkan dengan satu atau dua juta ton batuan

fosfat yang ditambang dan kebanyakan tercuci serta hilang.

Ahli-ahli pertanian memberitahukan, tidak perlu khawatir

karena batuan fosfat cadangan masih besar. Justru sekarang,

manusia lebih memperhatikan “ kekacauan dan kemacetan lalu

lintas” fosfat yang larut dalam jalan-jalan perairan yang di

akibatkan dari meningkatnya “pengikisan” yang tidak dapat di

imbangi atau diganti oleh “sisitem protoplasma” dan

“sedimentasi” (Odum, 1993).

3.Silikon

Page 16: Mik Ronu Trien

Silikon (Si) merupakan salah satu unsur yang terdapat ada

kerak bumi secara berlimpah. Di alam silikon tidak ditemukan

dalam bentuk elemen bebas, melainkan berikatan dengan

oksigen dan elemen lain. Silikon banyak ditemukan dalam

bentuk silika (SiO2).Silika bersifat tidak larut dalam air maupun

asam dan biasanya berada dalam bentuk koloid. Unsur silikon

termasuk kelompok metaloid.

a. Peran utama SiO2 dalam laut adalah:

Sebagai faktor pembatas untuk diatom dan radiolarian

(cangkang sel diatom atau frustule mengandung 20-60%

silikat)

Menentukan produktivitas perairan, pada temperatur air

normal (±250C) memiliki produktivitas yang tinggi;

Berperan dalam kestimbangan kation

Mempengaruhi pH perairan

b. Sumber Silikat

Silikat dalam perairan laut berasal dari pelapukan batuan

kerak bumi (land derived material), Silika terdapat pada hampir

semua batuan dan mudah mengalami pelapukan. Sumber alami

silika adalah mineral kuarsa dan feldspar, selain bersumber dari

aktivitas hidrotermal. Elemen silikat yang diendapkan dalam

sedimen dalam jumlah yang cukup besar. Tabel 1. Menunjukkan

kesetimbangan silikat  dalam perairan laut melalui mekanisme

input dan output.

Tabel 1. Kesetimbangan biogeokimia silikat dalam perairan laut

Input

(x 1014 gSiO2/tahun)

Output

(x 1014 gSiO2/tahun)

Proses Jumla

h

Proses Juml

ah

1.       Masukan dari sungai 4,3 1.       Endapan mineral dan residu

organisme dalam sedimen

10,4

Page 17: Mik Ronu Trien

2.      Pelapukan

3.      Aktivitas hidrotermal

0,9

5,7

2.      Adsorpsi oleh partikel tersuspensi

sungai (river particulate mattert)

0,4

Total 10,9 Total 10,8

Batuan kerak bumi (earth crust basalt, granite, shale)

mengandung silikat sebesar 23,0 -28,2 x 104 mg/kg, dan hasil

pelapukannya ditranspor terutama melalui sistem sungai. kadar

dalam sungai 0,5-0,6 mg/l (dengan rata-rata 13 mg/l) dan di

perairan estuari sekitar 2,0 mg/l. Nutrien silikat (silikat biogenik)

dibutuhkan untuk pembentukan cangkang fitoplankton,

radiolarian, dan sponge. Selain itu, SIO2 merupakan komponen

utama penyusun mineral batuan dalam sedimen. Oleh karena

itu, SiO2 merupakan pengendali kesetimbangan komposisi kimia

dalam laut. Diperkirakan transpor SiO2 melalui sungai sebesar

4,3x1014 g/tahun, dan sebesar 83% digunakan untuk kebutuhan

biologi.

Silikat dalam perairan laut bisa dalam bentuk terlarut dan

partikel. Reaksi dari kelarutan dari SiO2 adalah

            SiO2(s) + 2H2O → Si(OH)4(aq)

Karena Si(OH)4 adalah asam lemah sehingga dapat terionisasi

dalam pelarut aqueous.

            Si(OH)4 →H+ + Si(OH)3O-

            Si(OH)3O-  → H+ + Si(OH)2O22-

Dengan pK1* = 9,47 dan pK2* =12,60 untuk ionisasi dari

Si(OH)4 dalam 0,6 M NaCl pada 250C. Sementara pH di laut

adalah 8,1 ,nilai dari pK ini memberikan hasil

            [Si(OH)4]/[Si ]T  = {1+ KHA/[H+]}-1 = 95,9%

            [Si(OH)3O- ]/[Si ]T  = {1+ [H+]/ KHA}-1 = 4,1%

Page 18: Mik Ronu Trien

Bentuk polimer dari Si(OH)4 dan Si(OH)3O-  bukan pelarut yang

penting dalam perairan laut. Hal ini disebabkan konsentrasi

SiO2 di perairan lebih rendah. Tetapi jika ion Mg+ atau

Ca+ membentuk ikatan kompleks dengan  Si(OH)4 dan

Si(OH)3O-  , maka akan membentuk konsentrasi yang lebih

tinggi.

Determinasi dari Silikat

            Determinasi silikat terlarut di laut membentuk kompleks

kuning silicomolybdic. Kompleks molybdate lain dibentuk

dengan arsenit dan fosfat. Bentuk yang beda ini dipisahkan atas

penambahan asam oxalic. Kompleks silicomolybdate berkurang

dengan  penambahan larutan  metal (p-methyaminophenol

sulfate). Senyawa ini berwarna biru yang dapat dipisahkan

secara spektrofotometrical pada 812nm. Senyawa ini secara

umum dapat mengurangi kestabilan dan absorbansi dari

kompleks biru molybdenum. Pengurangan ini dapat dilakukan

dengan metal  (p-methyaminophenol sulfate)dan Na sulfite.

Fosfat juga menghasilkan senyawa yang sama, tetapi bentuk

tersebut dicegah dengan menggabungkan oxalic dan asam

tartaric dalam sedikit reagen.          

Pada permukaan perairan umumnya ditemukan diatom

dan radiolarian, yang mempunyai skeleton dari opal (yaitu

bentuk noncristal dari senyawa hydrat SiO2). Nilai dari

SiO2 bervariasi dari 0 sampai 200µM di perairan laut.

SiO2  merupakan bagian penting dari struktur padat diatom,

radiolarian, dan sponges. Hingga 60% dari material

anorganik   dalam tubuh diatom adalah SiO2 . Ketika organisme

ini mati, mereka tenggelam lalu membentuk

diatom oozes. Diatom oozes ini umum ditemukan di lautan

Antartika. Konsentrasi dari material terlarut ini bervariasi, pada

rata-rata 50% bahan anorganik Si bisa jadi 15%-60% dalam

bahan anorganik(sisanya kebanyakan CaCO3). Pada saat

Page 19: Mik Ronu Trien

terjadinya blooming diatom konsentrasi  biogenik

SiO2 berkisar  100µg/l di permukaan Antartika.

 Aktivitas dari diatom juga mempengaruhi dalam

penambahan SiO2 ke kolom perairan. Tidak banyak yang

mengetahui mekanisme pengambilan SiO2 dan penambahannya

sebagai hydrat silica. Protein  terlibat dalam proses

absorpsi  silica yang terjadi pada membran cyctoplanic. Proses

ini berlangsung cepat dan menyebar dari pusat.

Sebanyak  50%  berat kering dari diatom berupa SiO2 . Ketika

diatom tumbuh dalam jumlah yang berlebih maka sel tubuhnya

akan kekurangan Si . Dengan demikian sel dapat hidup dalam

beberapa minggu. Mereka akan mengambil Si ketika malam.

Jika sel yang kekurangan tersebut mendapatkan sinar maka

mereka akan melakukan fotosintesis untuk beberapa periode

lalu segera  mati. Silica pada diatom bersifat tidak larut ketika

masih hidup tetapi menjadi cepat larut ketika diatom mati.

Bahan organik atau anorganik yang mungkin melindungi kulit

mereka ketika masih hidup. Perlakuan dari sel yang mati

dengan EDTA menunjukkan terjadinya percepatan kelarutan.

Produksi dari diatom penting tetapi interaksi dari mineral

lainnya juga memiliki peranan yang penting.

Ketika laut tidak jenuh terhadap SiO2 maka partikel

silika  tenggelam dan  terlarut di laut dalam. Proses

ini merupakan proses yang lambat sehingga SiO2 terlarut tidak

terlihat pada kedalaman 1000km. Nilai dari SiO2 lebih tinggi

dibandingkan dengan Atlantik karena perairannya lebih lama

dan akumulasi dari SiO2 lebih lama.

c. Siklis Silikon

Page 20: Mik Ronu Trien

Kelompok diatom, radiolaria, pteropoda dan sponges juga

sebagian besar tumbuhan memanfaatkan silikon. Umumnya,

kelompok organisme tersebut mempunyai struktur kerangka

yang mengandung silika dalam jumlah tinggi. Sisa-sisa tubuh

yang telah mati terutama dari kelompok diatom akan

tenggelam ke dasar perairan membentuk deposit endapan

silikat yang spesifik. Sampai kini belum diketahui secara pasti

bagaimana silika terlarut diabsorbsi oleh diatom, kemudian

diubah menjadi hidrat silikat dan digunakan untuk membentuk

cangkang dengan pola yang indah. Beberapa algae, terutama

diatom (Bacillariophyta), membutuhkan silika untuk membentuk

frustule (dinding sel).

d. Distribusi dari SiO2 terlarut

Silikat terlarut di daerah perairan pantai umumnya cukup

tinggi karena efek “run-off” dari daratan, SiO2 yang berasal dari

daratan memasuki lautan melalui sungai yang dalam

perjalanannya berkurang di estuari sebelum mencapai lautan.

Konsentrasi dari SiO2 bervariasi menurut musim, pada musim

semi, ledakan populasi fitoplankton dengan cepat

menyebabkan menurunnya konsentrasi silikon. Regenerasi

silikon akan dimulai kembali pada musim panas saat

pertumbuhan fitoplankton menjadi lambat dan terus berlanjut

hingga mencapai puncaknya pada awal musim dingin. Pada

Page 21: Mik Ronu Trien

beberapa daerah, ledakan populasi fitoplankton pada musim

gugur dapat menyebabkan terhambatnya regenerasi silikon

untuk sementara waktu. Konsentrasi silikon terlarut di

permukaan laut umumnya rendah, kecuali di daerah yang

mengalami up-welling. Pada lapisan yang lebih dalam,

ditemukan peningkatan yang tajam dari konsentrasi silikon.

Pola distribusi silikon berbeda dari satu samudera ke samudera

lainnya dan ditentukan oleh pola sirkulasi air dan oleh suplai

silikon terlarut dari Antartik dan dari diatom terlarut yang jatuh

dari permukaan. Proses absorbsi oleh organisme juga

berpengaruh terhadap pola distribusi silikon.

Selain itu, partikel SiO2 lainnya hasil pelapukan  yang  dibawa

oleh aliran sungai menumpuk di muara sebagai mineral liat.

Konsentrasi dari mineral liat yang tersuspensi tersebut  dapat

mempengaruhi  jenis organik dan anorganik dikarenakan

pengaruh  absorpsi dan pertukaran ion. Pada umumnya kadar

nutrien silikat terlarut dalam laut serta nitrogen dan fosfat

berkurang dengan meningkatnya klorinitas atau salinitas

Dalam perairan laut laut SiO2 terdapat dalam berbagai bentuk

diantaranya:

Terlarut H4SiO4 atau orto-silikat ± 20% dari total silikat;

Kolodial (amorphous)- SiO2nH2O;

Kompleks sebagai  “ Clay mineral ” atau mineral liat (±

70%) antara lain

Montmorillonite         : NaAl8Si12O20(OH)6

Illite                             : KAl5Si7O20(OH)4

Kaolinite                     : Al2Si2O5(OH)4

Chlorie                        : Mg5Al2Si3O10(OH)8

Sepiolite                      : Mg2Si3O6(OH)4

Sodium feldspar        : NaAlSi3O8

Potasium feldspar     : KAlSi3O8

Page 22: Mik Ronu Trien

Beberapa kation pembentuk mineral yang  penting adalah : Na,

K, Mg, Ca, Al, Si, Fe, Mn, sr, Ba, Pb, Ti, Cl, F, P, dan C. Melalui proses

geologi dalam sedimen laut mineral-mineral tersebut akan kembali

membentuk batuan induk

  Mineral Si2+ terlarut  dengan reaksi kesetimbangan

seperti yang dipaparkan sebelumnya

 Si2+ + H2O ↔ SiO2 + 4H+ + 4e

Tabel 3. Kation makro dan silikat yang terdapat dalam

air jebakan sedimen laut

Elemen

Terlarut

Kadar dalam Perairan

Laut

(Salinitas 300/00)

Kandungan dalam

Air Jebakan

Mg2+ 1290 ppm -

K+ 380 ppm +/-

Ca+ 412 ppm +/-

Na+ 10772 ppm -/0

SiO2 2 ppm +

HCO3- 280 ppm +

SO42- 905 ppm -

 Keterangan :

         +       : Penambahan (increase)

-            : Pengurangan (decrease)

0           : Relatif stabil

Adanya dinamika presipitasi atau deposisi dan pembentukan

mineral liat menyebabkan terjadinya penambahan atau

Page 23: Mik Ronu Trien

pengurangan kation dalam sedimen. Beberapa reaksi diagenetik

pembentukan mineral liat dalam sedimen lainnya terkait dengan

silikat adalah

 6 SiO2(amorph) + 4 CaCO3 + 4 Mg2+ + 7 H2O → 2

Mg2Si3O6(OH)4(sepiolite) + 3H2O + 4CO2 + 4Ca2+

5Mg2Si3O6(OH)4 +2Al2Si2O5(OH)4(kaolinite)+20H2O → 2M

g5Al2Si3O10(OH)8(chlorite) + 13H4SiO4

2 NaAlSi3O8(sodium feldspar) +  H2O  + 2 H+ → 4 SiO2 +

Al2Si2O5(OH)4 + 2 Na+

Page 24: Mik Ronu Trien

BAB III

PENUTUP1. Kesimpulan

Riley dan Chester (1971), menyatakan bahwa unsur N, P dan

Si adalah merupakan elemen esensial terpenting yang

dibutuhkan oleh organisme laut. Ketiga elemen tersebut

berperan penting dalam metabolisme, proses fisiologis dan

reaksi biokimiawi dalam tubuh.felycitae ekalaya appa.

Nitrogen merupakan kebutuhan pokok bagi seluruh

organisme, sebab unsur nitrogen diperlukan dalam mensintesis

molekul-molekul protein yang kompleks dan berpengaruh

terhadap pertumbuhan dan reproduksi organisme tersebut.

Fosfor merupakan bahan makanan utama yang digunakan

oleh semua organisme untuk pertumbuhan dan sumber energi.

Fosfor di dalam air laut, berada dalam bentuk senyawa organik

dan anorganik. Fosfat merupakan unsur yang penting dalam

pembentukan protein dan membantu proses metabolisme sel

suatu organisme (Hutagalung et al, 1997).

Silikon (Si) merupakan salah satu unsur yang terdapat ada

kerak bumi secara berlimpah. Sebagai faktor pembatas untuk

diatom dan radiolarian (cangkang sel diatom atau frustule

mengandung 20-60% silikat), menentukan produktivitas

perairan, pada temperatur air normal (±250C) memiliki

produktivitas yang tinggi, berperan dalam kestimbangan kation

dan mempengaruhi pH perairan