SUMBANGAN OKSIGEN DARI HASIL FOTOSINTESIS (PERIFITON DAN FITOPLANKTON) SERTA DIFUSI UDARA

KE PERAIRAN MENGALIR DI BAGIAN HULU SUNGAI CIAMPEA, BOGOR

RIFKI TAJUDIN

SKRIPSI

DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2010

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI

DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul :

Sumbangan Oksigen dari Hasil Fotosintesis (Perifiton dan Fitoplankton) serta

Difusi Udara ke Perairan Mengalir di Bagian Hulu Sungai Ciampea, Bogor

adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk

apapun ke perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak dterbitkan dari penulis

lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian

akhir skripsi ini.

Bogor, November 2010

Rifki Tajudin

C24062941

RINGKASAN

Rifki Tajudin. C24062941. Sumbangan Oksigen dari Hasil Fotosintesis (Perifiton dan Fitoplankton) serta Difusi Udara ke Perairan Mengalir di Bagian Hulu Sungai Ciampea, Bogor. Dibawah bimbingan Niken Tunjung Murti Pratiwi dan Sigid Hariyadi.

Keberadaan oksigen menjadi kunci keberhasilan bagi organisme untuk bertahan hidup, demikian halnya dengan organisme akuatik. Sumber oksigen terlarut di badan perairan yang mengalir berasal dari aktivitas fotosintesis organisme autotrof dan difusi udara. Oksigen dalam perairan memiliki peran yang sangat penting dalam proses-proses yang terjadi di perairan, seperti proses dekomposisi bahan organik oleh bakteri serta proses respirasi organisme akuatik. Kadar oksigen terlarut (DO) di dalam perairan alami bervariasi, tergantung pada suhu, salinitas, turbulensi air, percampuran (mixing), pergerakan massa air (turbulensi), aktivitas fotosintesis, respirasi, dan limbah yang masuk ke badan air, serta tekanan atmosfer. Semakin besar suhu pada tekanan udara yang sama maka ketersediaan oksigen terlarut di perairan akan semakin sedikit. Perifiton dan fitoplankton merupakan kelompok organisme autotrof yang melakukan aktivitas fotosintesis Sungai Ciampea.

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan sumbangan DO dari hasil fotosintesis (perifiton dan fitoplankton) dan difusi udara ke perairan mengalir, serta membandingkan proporsi kandungan DO yang berasal dari fotosintesis dengan difusi udara. Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap pada bulan April-Agustus 2010 di bagian hulu Sungai Ciampea, Bogor. Penelitian pendahuluan dilaksanakan untuk mendapatkan substrat buatan yang digunakan dalam penelitian utama. Penelitian utama dilakukan untuk mengukur DO hasil fotosintesis dan difusi udara. Metode modifikasi Winkler dilakukan setelah inkubasi terhadap perifiton pada substrat buatan dan fitoplankton pada air contoh. Penghitungan DO hasil difusi udara diperoleh berdasarkan rumus dari Owen (1964) in Gang Ji (2007) dan Churchill (1962) in Nemerow (1991). Pembagian stasiun didasarkan pada keberadaan cahaya di lapang yang kemudian dilakukan uji statistik dengan Rancangan acak Lengkap (RAL).

Hasil pengukuran DO bersih (NPP) pada volume 430L dari aktivitas fotosintesis perifiton pada stasiun 1 adalah sebesar 2760,06 mgO2/430L/hari dan pada stasiun 2 sebesar 2223,70 mgO2/430L/hari. Sementara, hasil pengukuran DO dari hasil fotosintesis fitoplankton pada stasiun 1 dan 2 berurut-turut adalah sebesar 833,40 mgO2/430L/hari dan 809,22 mgO2/430L/hari. Berdasarkan analisis statistik dengan menggunakan RAL dari hasil yang diperoleh untuk perlakuan perbedaan cahaya pada stasiun 1 dan 2 tidak berbeda nyata. Nilai DO dari hasil fotosintesis perifiton berkorelasi dengan kelimpahan dari perifiton dengan nilai R2 sebesar 0,768. Semakin tinggi kelimpahan perifiton makin tinggi pula hasil produksi DO bersih (NPP) ke perairan. Hasil pengukuran DO dari difusi udara diperoleh pada stasiun 1 dan 2 sebesar 9106,75 mgO2/430L/hari dan 12050,46 mgO2/430L/hari. Nilai DO dari difusi udara dipengaruhi oleh kecepatan arus dan kedalaman yang terdapat di sungai. Semakin cepat arus, semakin tinggi DO yang dihasilkan dari difusi udara; terlihat berdasarkan rumus yang dikemukakan oleh Owen (1964). Secara keseluruhan bahwa di bagian hulu Sungai Ciampea, sumbangan DO dari difusi udara lebih tinggi daripada sumbangan dari hasil fotosintesis.

SUMBANGAN OKSIGEN DARI HASIL FOTOSINTESIS (PERIFITON DAN FITOPLANKTON) SERTA DIFUSI UDARA

KE PERAIRAN MENGALIR DI BAGIAN HULU SUNGAI CIAMPEA, BOGOR

RIFKI TAJUDIN C24062941

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

DEPARTEMEN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2010

PENGESAHAN SKRIPSI

Judul Skripsi : Sumbangan Oksigen dari Hasil Fotosintesis (Perifiton dan

Fitoplankton) serta Difusi Udara ke Perairan Mengalir di

Bagian Hulu Sungai Ciampea, Bogor

Nama : Rifki Tajudin

NIM : C24062941

Program Studi : Manajemen Sumberdaya Perairan

Menyetujui :

Mengetahui, Ketua Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan,

Dr. Ir. Yusli Wardiatno, M.Sc.

NIP 19660728 199103 1 002

Tanggal Ujian : 12 Oktober 2010

Pembimbing I,

Dr. Ir. Niken T.M. Pratiwi, M.Si.

NIP. 19680111 199203 2 002

Pembimbing II,

Ir. Sigid Hariyadi, M.Sc.

NIP. 19591118 198503 1 005

PRAKATA

Syukur Alhamdulillah dipanjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan

karunia-Nya penulis dapat menyusun skripsi yang berjudul “Sumbangan Oksigen

dari Hasil Fotosintesis (Perifiton dan Fitoplankton) serta Difusi Udara ke

Perairan Mengalir di Bagian Hulu Sungai Ciampea, Bogor”. Skripsi ini disusun

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana perikanan pada Fakultas

Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir.

Niken Tunjung Murti Pratiwi, M.Si. dan Ir. Sigid Hariyadi, M.Sc, serta kepada

seluruh pihak yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan kontribusi kepada

penulis dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga

penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang membangun untuk

memperbaiki dalam hasil penelitian dari usulan penulisan ini.

Bogor, November 2010

Penulis

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada :

1. Dr.Ir. Niken T.M. Pratiwi, M.Si. dan Ir. Sigid Hariyadi, M.Sc., masing-masing

selaku ketua dan anggota komisi pembimbing skripsi yang telah banyak

memberikan bimbingan, masukan, arahan dan nasehat, serta saran untuk

penulis.

2. Dr.Ir. Hefni Effendi, M.Phil. selaku dosen penguji dan Ir. Agustinus M. Samosir,

M.Phil selaku wakil komisi pendidikan program S1 atas masukan, saran,

nasehat, dan perbaikan yang sangat berarti untuk penulis.

3. Ir. Nurlisa A. Butet, M.Sc selaku pembimbing akademik yang telah memberikan

nasehat yang sangat berarti hingga dapat menyelesaikan setiap bidang studi dan

skripsi ini.

4. Ayahanda Sarna Saderi (Alm), Ibunda Nur Rahma, Mas Rano Sumarna, dan

Mas Haryansyah, serta keluarga besar Jatibening (H. Agusalim) yang telah

memberikan doa, semangat, dukungan baik materi dan moril, serta kasih sayang

sehingga penulis mampu menyelesaikan studi perkuliahan.

5. Ibu Majariana Krisanti, S.Pi, M.Si, Inna Puspita Ayu S.Pi, M.Si, Aliyati, S.Pi,

atas masukan, saran, bantuan, dan dukungan yang telah diberikan kepada

penulis.

6. Staf Tata Usaha MSP serta Staf Laboratorium Produktivitas dan Lingkungan

Perairan (Ibu Siti, Ibu Ana, Mbak Widar, Mbak Farilah, Kak Budi, Kak Aan,

Kang Heri, Pak Toni, dan Mas Adon) atas bantuan dan kerja sama kepada

penulis selama perkuliahan dan penelitian.

7. Teman-teman Dewan yang terhormat (Dewan Pemersatu, Dewan Perisai

Samudera, dan Dewan Kencana Bahari) serta Sekjend periode 2008/2009 dan

2009/2010,

8. Teman-teman INOVA dan Perpuskar S serta yang telah mendampingi penulis

dari awal hingga akhir masa studi sebagai motivasi bagi diri (Mas Yudha, Mas

Ade, Abdul, Khoerul, Mba Dini, dan Neng Widya-Ghidut).

9. Algae Team (Rini, Gapay,dan Endah) atas kerjasama dan dukungan satu sama

lain.

10. Teman-teman P-House (Ajib-loyo, Ageriyanto, Mas Firman, Adik Zahid, Fuad,

Fahir) dan teman-teman Palem 8 (Dwi Wahluyo, Age, Misbahuddin, Mas Tulus,

Darmawan, Faris IPTP).

11. Teman-teman MSP 43 atas kesetiaannya dalam membantu penulis dalam

menyelesaikan perkuliahan (tim telur, tim ikan, timkonservasi, tim ekobiologi,

dan semua tim yang mendukung penelitian ini), dan seluruh MSP 43 yang tidak

bisa disebutkan satu persatu, serta angkatan 39, 40, 41, 42, 44, 45 dan 46.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta, pada tanggal 25 Oktober 1988,

merupakan anak bungsu dari 3 orang bersaudara dengan

orangtua dari Sarna Saderi (Alm.) dan Nur Rahma. Penulis

menempuh pendidikan formal di SDN BJI II Bekasi Timur

(2000), SLTP Negeri 1 Bekasi (2003), SMA PGRI 1 Bekasi

(2006). Pada tahun 2006 penulis diterima di IPB melalui jalur

USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB).

Selama perkuliahan penulis aktif dalam kegiatan organisasi kampus.

Diantaranya kegiatan yang pernah diikuti yaitu kelembagaan tingkat persiapan

bersama, aktif dalam anggota dewan perwakilan mahasiswa (DPM-TPB) dipercaya

sebagai ketua kesekretariatan dan administrasi. Pada tahun kedua penulis dipercaya

sebagai sekretaris 1 komisi internal (DPM-FPIK) tahun 2007-2008. Dilanjutkan

pada tahun ketiga penulis masih dipercaya di DPM –FPIK sebagai ketua komisi 1

Internal.

Selama mengikuti perkuliahan penulis juga aktif dalam bidang akademik,

menjadi Asisten Luar Biasa Mata Kuliah Limnologi Perairan selama 2 periode

berturut-turut (2007-2009), Asisten Luar Biasa Mata Kuliah Planktonologi

(2007/2008), Asisten Luar Biasa Mata Kuliah Penerapan Komputer selama 2

periode berturut-turut (2008/2010), Asisten Luar Biasa Mata Kuliah Manajemen

Sumberdaya Perairan (2009/2010), Penulis juga pernah mengikuti kegiatan kerja

praktek di Perusahaan Daerah Pengolahan Air Limbah Jakarta Raya (PD PAL JAYA)

Jakarta. Penulis juga menjadi Tim Pengawas Himpunan Mahasiswa Manajemen

Sumberdaya Perairan (HIMASPER) periode 2008/2009.

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas

Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor, penulis menyusun skripsi

dengan judul “Sumbangan Oksigen Hasil Fotosintesis (Perifiton dan

Fitoplankton) serta Difusi Udara ke Perairan Mengalir di Bagian Hulu Sungai

Ciampea, Bogor”.

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ....................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. vi

1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2 Pendekatan Masalah ........................................................................ 2 1.3 Tujuan dan Manfaat ......................................................................... 3

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Ekosistem Sungai Ciampea ............................................................ 4 2.2 Organisme Autotrof ........................................................................ 4

2.2.1 Perifiton ............................................................................. 4 2.2.2 Fitoplankton ...................................................................... 5

2.3 Oksigen Terlarut ................................................................................ 6 2.3.1 Koefisien Reaerasi ............................................................. 8

2.4 Parameter Fisika dan Kimia Perairan ............................................. 9 2.4.1 Suhu ................................................................................... 9 2.4.2 Cahaya ............................................................................... 10

2.4.3 Kecepatan Arus ................................................................. 10 2.4.4 Tipe Substrat ..................................................................... 11 2.4.5 Tekanan ............................................................................. 12 2.4.6 Unsur Hara ......................................................................... 12

3. METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ...................................................................... 14 3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ........................................................... 14 3.3 Pelaksanaan Penelitian .................................................................... 15

3.3.1 Penentuan stasiun .................................................................. 15 3.3.2 Penelitian pendahuluan ......................................................... 15 3.3.3 Penelitian utama .................................................................... 17 3.3.4 Pengumpulan data ................................................................. 18

3.3.4.1 Penentuan kandungan oksigen terlarut .................... 18 3.3.4.2 Keberadaan perifiton dan fitoplankton .................... 20 3.3.4.3 Kualitas air .............................................................. 22

3.3.5 Analisis data .......................................................................... 23 3.3.5.1 Statistik ..................................................................... 23 3.3.5.2 Perhitungan proporsi sumbangan oksigen ................ 23

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ................................................................................................ 26

4.1.1 Pengukuran parameter fisika-kimia perairan ........................ 26 4.1.2 Oksigen terlarut .................................................................... 27

4.2 Pembahasan .................................................................................... 30

4.2.1 Oksigen terlarut hasil fotosintesis ...................................... 30

4.2.2 Oksigen terlarut hasil difusi udara .................................... 33

5. KESIMPULAN ................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 37

LAMPIRAN ................................................................................................ 40

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Hubungan antara kadar oksigen terlarut jenuh dan suhu pada

tekanan udara 760 mmHg .................................................................. 7

2. Respon perifiton di air tawar dengan perbedaan temperatur pada setiap tingkat level ekologi ................................................................ 10

3. Distribusi algae kaitannya dengan arus .............................................. 11

4. Komparasi konsentrasi saturasi antara gas-gas penting di atmosfer

dan di air ............................................................................................. 12

5. Pembagian lokasi pengambilan contoh perifiton di sungai ................ 15

6. Parameter, metode, alat, dan bahan penelitian ................................... 24

7. ANOVA .............................................................................................. 24

8. Tabel sidik ragam (TSR) ......................................................................... 25

9. Hasil pengukuran parameter fisika-kimia perairan ................................. 26

10. Hasil Pengukuran Oksigen Terlarut dari Fotosintesis dan difusi udara .. 28

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1. Skema rumusan sumbangan oksigen oleh organisme autotrof dan difusi udara di perairan mengalir ......................................................... 3

2. a. Tipe-tipe substrat buatan; b. posisi penempatan substrat buatan pada penyangga di stasiun pengamatan ................................... 16

3. Rancangan media inkubasi di sungai pada waktu empat jam dengan ulangan tiga kali ....................................................................... 19

4. Perbandingan sumbangan oksigen terlarut yang berasal dari perifiton, fitoplankton, dan difusi udara pada stasiun 1 (a) dan 2 (b) .............................................................................................. 29

5. Hubungan intensitas cahaya dengan oksigen terlarut yang dihasilkan organisme autotrof ............................................................................... 32

6. Hubungan kelimpahan perifiton dengan oksigen terlarut bersih yang berasal dari fotosintesis ....................................................................... 32

7. Hubungan kecepatan arus terhadap oksigen yang dihasilkan berdasarkan difusi udara ..................................................................... 34

DAFTAR LAMPIRAN Halaman

1. Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis perifiton pada periode 4 jam dan contoh perhitungan Oksigen hasil fotosintesis ............ 41 2. Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis fitoplankton pada

periode 4 jam dan contoh perhitungan Oksigen hasil fotosintesis ............ 45

3. Hasil pengamatan suhu, DO, dan contoh perhitungan DO saturasi dan DO dari difusi udara ........................................................................... 47

4. Hasil pengukuran oksigen terlarut dan contoh perhitungan proporsi sumbangan oksigen terlarut ....................................................................... 49

5. Kelimpahan, indeks keaneragaman H’, keseragaman E, dan dominansi C organisme perifiton .............................................................. 50 6. Contoh gambar organisme yang ditemukan .............................................. 52 7. Peta lokasi penelitian ................................................................................. 53 8. ANOVA ..................................................................................................... 54 9. Foto Alat dan Pengamatan di Lapang ....................................................... 55

DAFTAR LAMPIRAN Halaman

1. Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis perifiton pada periode 4 jam dan contoh perhitungan Oksigen hasil fotosintesis ............ 37 2. Hasil pengamatan suhu, DO, dan contoh perhitungan DO saturasi dan DO dari difusi udara .................................................................................. 43 3. Gambar perubahan oksigen terlarut hasil difusi udara secara teoritis dengan adanya perbedaan kecepatan arus dengan oksigen terlarut yang dihasilkan .............................................................................................. 45 4. Hasil pengukuran oksigen terlarut dan contoh perhitungan proporsi sumbangan oksigen terlarut ....................................................................... 46 5. Kelimpahan, indeks keaneragaman H’, keseragaman E, dan dominansi C organisme perifiton .............................................................. 47 6. Contoh gambar organisme yang ditemukan .............................................. 49 7. Peta lokasi penelitian ................................................................................. 50 8. ANOVA ..................................................................................................... 51 9. Foto Alat dan Pengamatan di Lapang ....................................................... 52

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Keberadaan oksigen menjadi kunci keberhasilan bagi kehidupan organisme

dalam bertahan hidup, sama halnya dengan organisme akuatik. Oksigen dalam

perairan, memiliki peran yang sangat penting dalam proses-proses yang terjadi di

perairan, seperti proses dekomposisi bahan organik oleh bakteri serta proses

respirasi organisme akuatik.

Kadar oksigen terlarut di dalam perairan alami bervariasi, tergantung pada

suhu, salinitas, turbulensi air, dan tekanan atmosfer. Semakin besar suhu dan

ketinggian (altitude) serta makin kecil tekanan atmosfer, kadar oksigen terlarut

semakin kecil (Jeffries dan Mills 1995). Kadar oksigen terlarut di perairan juga

tergantung dari percampuran (mixing), pergerakan massa air (turbulensi), aktivitas

fotosintesis, respirasi, dan limbah yang masuk ke badan air.

Percampuran (mixing) dan pergerakan masa air (turbulensi) biasanya terjadi

pada perairan yang mengalir, seperti sungai. Sumber oksigen terlarut di badan

perairan yang mengalir berasal dari difusi udara dan aktivitas fotosintesis organisme

autotrof. Menurut Welch 1980, pada perairan mengalir, fitoplankton tidak banyak

dijumpai, sehingga produksi primer hampir seluruhnya berasal dari perifiton.

Sungai sebagai salah satu habitat dari perifiton, merupakan bentuk perairan umum

yang terbuka. Sungai digambarkan dengan ciri memiliki arus, memiliki perbedaan

gradien, satu arah, substratnya terdiri dari batuan, pasir, dan berlumpur (pada bagian

hilir), dan tidak terdapat stratifikasi suhu.

Sungai Ciampea merupakan salah satu perairan mengalir yang di dalamnya

terdapat organisme autotrof yang melakukan aktivitas fotosintesis. Organisme

autotrof yang berperan sebagai sumber oksigen terlarut di perairan mengalir, di

antaranya adalah perifiton. Perifiton merupakan organisme yang bersifat sesil,

menempel pada substrat kayu, tanaman, batu, ataupun akar di alam. Perifiton

umumnya tidak bersifat parasit, karena hanya menempel pada substrat yang di

tempatinya (Odum 1993).

16

Jenis-jenis organisme yang dapat digunakan sebagai indikator di sungai

adalah jenis organisme yang bersifat menetap (sesil). Perifiton merupakan salah

satu komunitas yang dapat digunakan untuk menilai karakteristik di ekosistem

perairan mengalir (Odum 1993).

Di samping sebagai produsen primer yang terlibat langsung dengan rantai

makanan, perifiton dan fitoplankton dapat pula berfungsi sebagai penghasil oksigen

(Thornton, Kimmel, dan Payne 1990 et al. 1990). Komunitas perifiton yang

dijumpai di perairan tawar meliputi kelas Cyanophyta, Cholorophyta,

Bacillariophyta, atau Rhodophyta (Jan Stevensen, Bothwell, Max , Lowe, Rex

1996).

1.2 Rumusan Masalah

Sumber oksigen di perairan mengalir (lotik) dipengaruhi oleh difusi udara

dan keberadaan perifiton dan fitoplankton yang menyumbangkan oksigen melalui

fotosintesis. Difusi oksigen dari atmosfer ke dalam air dapat terjadi karena agitasi

atau pergolakan massa air akibat adanya arus dan air terjun. Namun, pada

kenyataannya difusi oksigen dari atmosfer ke perairan berlangsung lambat,

meskipun terjadi pergolakan massa air, akibatnya, keberadaan oksigen di perairan

mengalir lebih banyak berasal dari hasil fotosintesis (Wetzel 2001).

Menurut Welch (1980), pada kondisi perairan mengalir/berarus, yang

berperan sebagai produsen primer, antara lain, adalah perifiton yang juga berfungsi

sebagai penghasil oksigen. Keadaan tersebut memungkinkan adanya peranan

perifiton dalam menyumbang oksigen hasil fotosintesis ke perairan mengalir. Di

samping itu tidak tertutup kemungkinan bagi fitoplankton dan difusi udara untuk

menyumbang oksigen ke perairan mengalir (Gambar 1).

Pada penelitian kali ini akan dikaji sumbangan oksigen hasil fotosintesis

serta difusi ke perairan di Sungai Ciampea, Bogor. Perifiton yang diamati adalah

perifiton yang menempel pada substrat buatan yang diletakkan pada kondisi paparan

cahaya berbeda.

17

1.3 Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sumbangan oksigen dari hasil

fotosintesis (perifiton dan fitoplankton) serta difusi udara ke perairan mengalir dan

membandingkan proporsi kandungan oksigen yang berasal dari fotosintesis dengan

difusi udara. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai

seberapa besar peranan perifiton dalam menyumbang oksigen ke perairan mengalir

(sungai) yang merupakan kebutuhan dasar dari suatu organisme untuk hidup di suatu

perairan.

Gambar 1. Skema rumusan sumbangan oksigen oleh organisme autotrof dan difusi udara di perairan mengalir.

Kualitas air

Perifiton Difusi Udara

Oksigen yang dihasilkan dari fotosintesis dan

difusi udara

Sumbangan Oksigen dari hasil Fotosintesis dan Difusi Udara ke Perairan Mengalir

Fitoplankton

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Ekosistem Sungai Ciampea

Sungai Ciampea yang terletak pada titik koordinat

6°32'59"LS 106°41'23"BT di desa Ciampea Udik, Kecamatan Tenjolaya, Bogor

Barat ini merupakan salah satu bentuk ekosistem perairan mengalir. Sebagai salah

satu ekosistem perairan mengalir, sungai Ciampea ini memiliki ciri-ciri, di antaranya

adalah berupa perairan yang berarus, dengan kemiringan tertentu, dan memiliki

substrat bebatuan hingga pasir serta lumpur halus.

Sungai yang memiliki arus deras, menyebabkan hanya organisme tertentu

saja yang dapat bertahan hidup didalamnya, seperti perifiton. Perifiton merupakan

salah satu komunitas yang dominan pada ekosistem perairan mengalir, dan

merupakan parameter kunci bagi keberadaan organisme lain yang ada di dalam

perairan mengalir. Perifiton melakukan fotosintesis dan menghasilkan oksigen yang

diperlukan bagi organisme akuatik, seperti ikan. Selain digunakan untuk proses

respirasi oleh organisme yang hidup di perairan tersebut, oksigen juga diperlukan

dalam proses dekomposisi bahan organik.

Sistem perairan mengalir umumnya mempunyai kandungan oksigen terlarut

yang relatif homogen. Hal ini disebabkan oleh peran arus yang dapat

mendistribusikan oksigen secara merata ke perairan sungai (Hynes 1972).

2.2 Organisme Autotrof

2.2.1 Perifiton

Perifiton merupakan kelompok organisme yang berukuran mikroskopis dan

hidupnya menempel pada benda atau pada permukaan tumbuhan dan hewan yang

terendam atau berada di dalam air, tidak menembus substrat, serta diam atau

bergerak di permukaan substrat tersebut (Weitzel 1916). Perifiton merupakan

organisme yang dapat bertahan hidup pada kondisi yang ekstrim.

Berdasarkan substrat menempelnya, perifiton dapat dibedakan atas (a)

epilitik, yang hidup dan tumbuh pada permukaan batu; (b) epipelik, yang hidup dan

5

tumbuh pada lumpur atau sedimen; (c) epifitik, yang tumbuh dan hidup pada

tumbuhan; (d) epizoik, yang hidup maupun tumbuh pada hewan; (e) epidendrik,

yang hidup dan tumbuh pada permukaan batang atau pohon yang terendam air; dan

(f) episamik, yang hidup dan tumbuh pada permukaan pasir (Weitzel 1916).

Tipe substrat sangat menentukan proses kolonisasi dan komposisi perifiton.

Hal ini berkaitan erat dengan kemampuan dan alat penempelnya. Kemampuan

perifiton dalam menempel pada substrat menentukan tingkat pencucian oleh arus

atau oleh gelombang yang dapat memusnahkannya (Ruttner 1974 in Muharram

2006). Organisme perifiton yang dijumpai di perairan tawar terdiri dari kelas

Cyanophyta, Cholorophyta, Bacillariophyta, atau Rhodhophyta (Jan Steven,

Bothwell, Max, Lowe, Rex L 1996). Di sungai, perifiton memiliki kemampuan

berfotosintesis. Dari fotosintesis tersebut, perifiton berperan sebagai salah salah satu

penyumbang oksigen ke perairan mengalir.

Produktivitas perifiton di sungai sebagian besar dipengaruhi oleh keberadaan

cahaya. Adanya faktor pembatas seperti nutrien juga akan mempengaruhi produksi

perifiton. Oksigen yang dihasilkan dalam proses fotosintesis paling banyak

dipengaruhi oleh faktor tersebut. Sehingga, keberadaan dan besarnya oksigen yang

dihasilkan dipengaruhi oleh kondisi di alam (Larned & Santos 2000).

2.2.2 Fitoplankton

Fitoplankton adalah tumbuhan mikroskopis yang melayang-layang di dalam

air, mempunyai klorofil sehingga mampu berfotosintesis. Banyak bentuk

fitoplankton nemiliki perbedaan kebutuhan fisiologi dan berbagai respon terhadap

parameter fisika kimia seperti cahaya, temperatur, dan sejumlah besar nutrien

(Wetzel 2001).

Perkembangan komunitas fitoplankton sungai dipengaruhi oleh turbulensi

aliran dan turbiditas yang berkaitan dengan partikel tersuspensi (Belcher dan Swale

1979 in Reynolds 1984). Welch (1952) mengungkapkan bahwa beberapa faktor

yang mempengaruhi distribusi kelimpahan fitoplankton dalam suatu perairan adalah

arus, kandungan unsur hara, predator, suhu, kecerahan, kekeruhan, pH, gas-gas

terlarut, maupun kompetitor.

6

2.3 Oksigen Terlarut Oksigen merupakan salah satu gas yang dapat larut di dalam air.

Ketersediaan oksigen di perairan adalah mutlak ada untuk kebutuhan organisme

perairan didalamnya. Oksigen dapat berasal dari reakasi fisika maupun biologi yang

terjadi di perairan diperuntukkan bagi berbagai proses dalam lingkungan perairan.

Kadar oksigen terlarut di dalam perairan alami bervariasi, tergantung pada suhu,

salinitas, turbulensi air, dan tekanan atmosfer. Semakin besar suhu dan ketinggian

(altitude) serta makin kecil tekanan atmosfer, kadar oksigen terlarut semakin kecil

(Jeffries dan Mills 1995).

Suhu yang rendah dapat mengurangi 5% oksigen terlarut volume dalam air

(Goldman dan Horne 1983). Kelarutan kadar oksigen di perairan juga dipengaruhi

oleh tekanan yang ada di perairan, yaitu bahwa pada tekanan 1 atm, oksigen yang

berasal dari difusi udara akan berjalan lambat, baik pada proses-proses yang terjadi

di sungai.

Sumber oksigen terlarut di dalam perairan mengalir berasal dari hasil

fotosintesis organisme autotrof dan difusi udara. Kegiatan fotosintesis organisme

autotrof di sungai dipengaruhi oleh ketersediaan cahaya yang masuk ke perairan.

Hal ini dikarenakan kubutuhan akan cahaya untuk melakukan kegiatan fotosintesis

di perairan dapat berlangsung. Pada kenyataannya, difusi oksigen dari atmosfer ke

perairan berlangsung lambat, meskipun terjadi pergolakan massa air. Akibatnya,

keberadaan oksigen di perairan mengalir lebih banyak berasal dari hasil fotosintesis

(Wetzel 2001). Kadar oksigen jenuh diperairan berada dalam kesetimbangan dengan

kadar oksigen di atmosfer. Pada kondisi jenuh tersebut tidak ada oksigen yang

mengalami difusi dari udara kedalam air dn sebaliknya (Mackereth et al. in Effendi

2003).

Oksigen yang terdapat di air sekitar 21% dari volume air yang ada atau 300

mg oksigen/liter udara (Goldman dan Horne 1983). Sifat kelarutan gas oksigen lebh

rendah daripada sifat kelarutan gas nitrogen (Effendi 2003). Pada siang hari, ketika

matahari bersinar terang, pelepasan oksigen oleh proses fotosintesis yang

berlangsung intensif pada lapisan eufotik lebih besar dari pada oksigen yang

dikonsumsi oleh proses respirasi. Kadar oksigen terlarut dapat melebihi kadar

oksigen jenuh (saturasi) sehingga perairan mengalami supersaturasi (Jeffries dan

Mills 1995). Hal itu juga menunjukkan adanya hubungan antara suhu dengan proses

7

kelarutan gas oksigen diperairan (Tabel 1).

Selain itu dekomposisi bahan organik dan oksidasi bahan anorganik dapat

mengurangi kadar oksigen terlarut hingga mencapai nol (anaerob) (Nybakken

1992). Semakin tinggi suhu, kelarutan oksigen akan semakin berkurang. Pada

perairan tawar, kadar oksigen terlarut berkisar antara 15 mg/liter pada suhu 0 oC dan

8 mg/liter pada suhu 25 oC (Effendi 2003). Tabel 1 menyajikan hubungan kelarutan

kadar oksigen diperairan dengan suhu di perairan pada tekanan udara 760 mmHg.

Tabel 1. Hubungan antara kadar oksigen terlarut jenuh dan suhu pada tekanan udara 760 mmHg

Suhu (oC)

Kadar Oksigen Terlarut (mg/liter)

Suhu (oC)

Kadar Oksigen Terlarut (mg/liter)

Suhu (oC)

Kadar Oksigen Terlarut (mg/liter)

0 14,62 14 10,31 28 7,83

1 14,22 15 10,08 29 7,69

2 13,83 16 9,87 30 7,56

3 13,46 17 9,66 31 7,43

4 13,11 18 9,47 32 7,30

5 12,77 19 9,28 33 7,18

6 12,45 20 9,09 34 7,06

7 12,14 21 8,91 35 6,95

8 11,84 22 8,74 36 6,84

9 11,56 23 8,58 37 6,73

10 11,29 24 8,42 38 6,62

11 11,03 25 8,26 39 6,51

12 10,78 26 8,11 40 6,41

13 10,54 27 7,97

Sumber : Cole 1983.

Sumber oksigen yang ada di sungai dapat berasal dari fotosintesis organisme

dan difusi udara. Pengukuran oksigen terlarut yang berasal dari difusi menggunakan

rumus D: k2 (DO saturasi – DO aktual), dimana D adalah oksigen terlarut berasal

dari difusi , k2 merupakan koefisien reaerasi, DO saturasi adalah kadar oksigen

jenuh di sungai pada suhu dan tekanan tertentu, dan DO aktual merupakan hasil

pengukuran oksigen pada saat pengambilan contoh.

2.3.1 Koefisien Reaerasi

Koefisien reaaerasi atau nilai k2 merupakan nilai yang spesifik. Faktor yang

8

mempengaruhi k2 meliputi turbulensi aliran, merupakan fungsi dari kecepatan dan

karakteristik saluran atau sungai, luas permukaan, kedalaman air, dan suhu (Metcalf

dan Eddy, 1991). Suatu rumus yang diajukan oleh Owens (1964) in Gang Ji (2007)

dan Churchill (1962) in Nemerow (1991) :

1,85

67,0

2H

34,520kU

(Owens et al. 1964 in Gang Ji 2007)

(Churchill 1962 in Nemerow 1991)

Keterangan:

C)(t2 ok = Koefisien reaerasi pada suhu tertentu, per hari

t-20 = Selisih pada suhu 20oC dengan yang terukur (oC) U = kecepatan sungai rata-rata (m/s) H = kedalaman sungai rata-rata (m)

Rumus koefisien reaerasi tersebut menunjukkan adanya perbedaan antara

koefisien yang digunakan pada kondisi sungai dengan kedalaman dan kecepatan

arus relatif lebih cepat serta adanya pebedaan masukan oksigen ke perairan akibat

perbedaan suhu. Perbedaan suhu yang terjadi akan mempengaruhi reaksi yang

terjadi suatu perairan, seperti organisme yang berada ditempat tersebut, proses

osmoregulasi, dan kemampuan air menerima oksigen terlarut di perairan.

Masuknya udara ke dalam aliran turbulen merupakan ciri khas gambaran dari

suatu awal proses perubahan jumlah konsentrasi gas di dalam air (Guliver, Hibbs

David, McDonald 1997). Selanjutnya disampaikan bahwa masuknya udara ke

dalam air terjadi ketika energi kinetik turbulensi cukup besar untuk menanggulangi

tegangan permukaan dan pengaruh gravitasi. Pemasukan udara terjadi untuk aliran

turbulen dengan kecepatan U = 0,1 – 0,3 m/det (Chanson 1993). Transfer oksigen

dari udara ke permukaan air sungai bertubulensi tinggi menjadi sumber tandon dari

DO (Guliver, Hibbs David, McDonald 1997).

Nilai koefisien reaerasi (k2) menunjukkan suatu proses perpindahan oksigen

yang berasal dari udara ke badan perairan (Raid, Mackinnon, Elliot 2007).

Perpindahan yang dipengaruhi oleh kejadian-kejadian dialam ini, mempengaruhi

besar kecilnya nilai oksigen terlarut yang berasal dari udara. Faktor yang

mempengaruhi hal tersebut di antaranya adalah kecepatan arus, turbulensi,

kecepatan angin, kedalaman, dan stratifikasi (Raid, Mackinnon, Elliot 2007).

9

2.4 Parameter Fisika dan Kimia Perairan

2.4.1 Suhu

Suhu suatu badan air dipengaruhi oleh musim, lintang (latitude), Ketinggian

dari permukaan laut (altitude), waktu dalam hari, sirkulasi udara, penutupan awan,

dan aliran air serta kedalaman badan air (Effendi 2003). Suhu berpengaruh terhadap

ekosistem didalamnya dan akan mempengaruhi tingkah laku dari organisme yang

ada di dalamnya. Di sungai, suhu bervasriasi rata-rata sebesar 20 oC (Goldman dan

Horne 1983). Bagi pertumbuhan perifiton, pada suhu lebih tinggi dari 30 oC

perairan akan lebih di dominasi oleh alga biru ( Welch 1980).

Organisme perairan mempunyai kisaran suhu yang disukai untuk

pertumbuhannya. Suhu dapat memberikan efek pada komunitas pertumbuhan

perifiton di sungai (Jan Steven, Bothwell, Max, Lowe, Rex L 1996). Seperti, algae

dari filum Chlorophyta dan diatom akan tumbuh dengan baik pada kisaran suhu

berturut-turut 30-35 oC dan 20-30 oC (Effendi 2003), sedangkan Filum Cyanophyta

lebih dapat bertoleransi terhadap kisaran suhu yang lebih tinggi dibandingkan

dengan Chlorophyta dan diatom (Haslam in Effendi 2003). Kisaran suhu optimum

untuk pertumbuhan fitoplankton di perairan adalah 20-30 oC (Effendi 2003).

Besar kecilnya suhu diperairan akan mempengaruhi struktur komunitas

organisme yang ada diperairan. Semakin tinggi suhu maka hanya akan ada

organisme yang memiliki adaptasi dengan kisaran tinggi yang dapat hidup ditempat

itu, dan sebaliknya (Leinstrom, Stein, Tuomo 2004). Beragamnya suhu disuatu

perairan maka akan mempengaruhi respon dan tingkah lakuk perifiton pada setiap

tingkat level trofik, seperti yang disajikan pada Tabel 2.

10

Tabel 2. Respon perifiton di air tawar dengan perbedaan temperatur pada setiap tingkat level ekologi

Level Ekologi

Respon Perifiton

Autekologi Konsentrasi dari Fotosintesis dan enzim respirasi

Populasi Potensi pertumbuhan maksimum rata-rata; minimum, maksimum, pilihan suhu optimum untuk pertumbuhan.

Komunitas Dominansi dari kelompok utama kelas algae; komposisi spesies dan kepadatan; suksesi; distribusi geografi; persaingan dan interaksi level trofik

Ekosistem Produktivitass primer maksimum di suatu areal; biomass

Global komposisi spesies pada tingkatan suhu

2.4.2 Cahaya

Cahaya merupakan suatu syarat penting bagi organisme perifiton di sungai

untuk melakukan fotosintesis. Perifiton di sungai merupakan komunitas mikro yang

tumbuh dan hidup pada zona yang cukup cahaya atau daerah eufotik. Cahaya yang

masuk ke badan air sungai akan semakin menurun dengan bertambahnya kedalaman

(Weitzel 1916).

Radiasi dengan panjang gelombang antara 400-700 nm digunakan pada

proses fotosintesis (Effendi 2003). Efek dari keberadaan cahaya yang masuk

keperairan bermacam-macam seperti pada green-algae menyerap cahaya dengan

panjang gelombang 440-680 nm, sementara pada cyanobackteria membutuhkan

panjang gelombnag dari radiasi cahaya sebesar 570 nm (Jan Steven, Bothwell, Max,

Lowe, Rex L 1996), dan hal tersebut pula yang menyebabkan pola distribusi

komunitas perifiton dalam melakukan fotosintesis di perairan pada kedalaman

tertentu.

Perifiton yang berada di sungai berperan sebagai penghasil oksigen terlarut bagi

kebutuhan organism lain yang membutuhkan oksigen dalam siklus hidupnya.

Perifiton juga dapat mengetahui kualitas perairan.

2.4.3 Kecepatan Arus

Kecepatan Arus merupakan faktor penting di perairan mengalir (Whitton

1975 in Muharram 2006). Menurut Welch (1980) arus dibagai ke dalam 5 kategori

yaitu arus yang sangat lambat (< 0,10 m/detik), lambat (0,10-0,25 m/detik), sedang (

0,25-0,50 m/detik), cepat (0,50-1 m/detik), dan sangat cepat (> 1 m/detik). Jenis-

11

jenis alga yang melekat pada umumnya yang mendominasi perairan yang berarus

seperti alga bercabang (encrusting) dan berfilamen contohnya Chamaesiphon dan

Ullothrix (Weitzel 1916).

Arus merupakan faktor pembatas di aliran air, kecepatan arus ditentukan oleh

kemiringan, kedalaman, dan kelebaran dasarnya (Odum 1993). Pengukuran

kecepatan arus biasanya menggunakan transek kuadrat dan objek yang dapat

mengapung terbawa arus seperti bola pimpong.

Arus juga mempenngaruhi pola distribusi dari alga yang ada di perairan menngalir

(Tabel 3). Berikut distribusi alga dalam kaitannya dengan arus berdasarkan Basmi

(1999).

Karakteristik alam seperti kecepatan arus akan mempengaruhi keberadaan

organismen yang ada di alam. Menurut Meyer (2003) dan Higley (2001). Bahwa

adanya pengaruh alam seperti kecepatan arus yang akan mempengaruhi keberadaan

organisme yang ada dialam.

Tabel 3. Distribusi alga kaitannya dengan arus

Arus (m/det) Tipe Komunitas

Jenis yang mendominasi

<0,2-1 Alga Bentik Alga epipelik & epifitik: seperti Nitzschia, Navicula, Calonies, Eunotia, Tabellaria, Synedra, Oscillatoria, Oedogonium, Bulbochaete

>1 Alga Bentik alga epilitik : seperti Achnanthes, Meridion, Diatoma, Ceratonies

>0,5-1 Fitoplankton Diatom bersel tunggal, alga biru

2.4.4 Tipe Substrat

Tipe substrat meupakan suatu hal yang sangat penting bagi pertumbuhan

perifiton (Weitzel 1916). Sebagai media hidup bagi pertumbuhan perifiton, substrat

juga penting peranannya komposisi pakan alami bagi organisme herbivor dalam

mandapatkan makanannya.

Suatu material tenggelam akan segera menjadi substrat atau media tumbuh

bagi berbagai kelompok mikroorganisme. Perbedaan jenis substrat mengindikasikan

akan memberikan komposisi dan kelimpahan perifiton yang berbeda (Hynes 1972).

Perkembangan perifiton menuju kemantapan komunitasnnya sangat ditentukan oleh

12

kemantapan substratnya. Substrat dari benda hidup sering bersifat sementara,

karena adanya proses pertumbuhan dan kematian. Setelah tumbuh cepat kemudian

mantap, selanjutnya mengalami kematian dan pembusukan, sedangkan pada substrat

benda mati akan lebih bersifat mantap (Ruttner 1974 in Muharram 2006).

2.4.5 Tekanan

Semakin tinggi suatu tempat dari permukaan laut, tekanan atmosfer semakin

rendah. Setiap peningkatan ketinggian suatu tempat sebesar 100 meter diikuti

dengan penurunan tekanan hingga 8-9 mmHg. Pada kolom air, setiap peningkatan

kedalaman sebesar 10 m disertai dengan peningkatan tekanan sekitar 1 atmosfer

(Cole 1983). Tingginya tekanan yang ada di suatu tempat akan mempengaruhi

kelarutan oksigen didalamnya. Begitu pula dengan konsentrasi pada masing-masing

gas yang terlarut di dalam air, akan berpengaruh sesuai dengan tekanan yang ada

(Tabel 4).

Tabel 4. Komparasi konsentrasi saturasi antara gas-gas penting di atmosfer dan di air

Gas Konsentrasi di Atmosfer Konsentrasi Saturasi di Air

Oksigen 200 cc/l (21%) 7 cc/l (32,9%)

Nitrogen 780 cc/l (78%) 14 cc/l (65,7%)

Karbon dioksida 0.3 cc/l (0,03%) 0,3 cc/l (1,4%)

Sumber:Cole 1983

2.4.6 Unsur Hara

Unsur hara yang terpenting terdapat di perairan adalah nitrogen dan fosfor.

Nitrogen di perairan berada dalam bentuk nitrogen organik (protein, asam amino,

dan urea) dan nitrogen anorganik (NH3, NH4, NO2, NO3, dan N2), sementara

senyawa fosfor di perairan dalam bentuk senyawa organik yang berupa partikulat

dan anorganik yang terlaruut (ortofosfat dan polifosfat) (Carey dan Richard 2007).

13

Senyawa nitrogen pada tumbuhan dan hewan ditemukan sebagai penyusun protein

dan klorofil.

Nitrat (NO3) merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan algae.

Nitrat nitrogen sangat mudah larut dalam air dan bersifat stabil. Senyawa ini

dibentuk sebagai proses oksidasi dari senyawa nitrogen ammonia dalam proses

Nitrifikasi dengan bantuan bakteri Nitrosomonas (ammonia-nitrit) dan bakteri

Nitrobacter (nitrit-nitrat). Kadar nitrat nitrogen di peraiaran alami biasanya tidak

lebih dari 0,1 mg/liter. Nitrat juga merupakan zat hara penting bagi organisme

autotrof dan diketahui sebagai faktor pembatas pertumbuhan (Eaton et al. 1995).

Nitrit (NO2) merupakan senyawaa nitrogen dengan jumlah sedikit diperairan

dalam bentuk bebas. Kadar nitrit di perairan alami tidak lebih dari 0,001 mg/liter.

Keberadaan nitrit menggambarkan berlangsungnya proses bilogis perombakan

bahan organik yang memiliki kadar oksigen terlarut sangat rendah (Effendi 2003).

Amonia (NH3) merupakan senyawa nitrogen anorganik yang menunjukkan kondisi

perairan dalam keadaan anoksik, dimana dihasilkan dari proses Denitrifikasi (NO3-

NH3), dalam prosesnya melibatkan bakteri dan jamur. Amonia juga berasal dari

proses amonifikasi oleh bakteri yang berasal dari senyawa nitrogen organik.

Kandungan nitrogen amonia di perairan berkisar 0,005-10,000 mg/liter (Goldman

dan Horne 1983).

Ortofosfat merupakan bentuk fosfor yang dapat dimanfaatkan secara

langsung oleh tumbuhan akuatik. Sumber alami fosfor diperairan adalah pelapukan

batuan mineral, seperti fluorapatite [Ca5(PO4)3F], strengite [Fe(PO4)2H2O],

hydroxylapatite [Ca5(PO4)3OH], whitlockite [Ca5(PO4]2], dan berlinite (AlPO4).

Selain itu fosfor juga berasal dari dekomposisi bahan organik. Fosfor banyak

digunakan sebagai pupuk, sabun atau detergen, bahan industri keramik, minyak

pelumas, produk minuman daan makanan, dan sebaginya. Kadar fosfor diperairan

alami berkisar antara 0,005-0,020 mg/liter (Effendi 2003).

3. METODE PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian Penelitian ini dirancang berupa kegiatan untuk mendapatkan informasi

kandungan oksigen terlarut yang berasal dari fotosintesis autotrof dan difusi udara.

Kegiatan ini menggunakan perifiton yang tumbuh pada substrat buatan (artificial

substrates) yang dipaparkan pada kondisi sinar matahari yang berbeda. Untuk

mendapatkan oksigen yang berasal dari fitoplankton dengan menginkubasi langsung

air contoh dilapang dengan perlakuan yang sama. Selanjutnya dilakukan penentuan

produksi oksigen dengan masa inkubasi empat jam. Sementara untuk difusi udara

ditentukan berdasarkan kecepatan arus serta kedalaman rata-rata di lapang dan

kemudian dikalikan dengan selisih oksigen saturasi dan oksigen aktual dengan

adanya faktor reaerasi (k2) yang didasarkan oleh rumus Owens (1964) in Gang Ji

(2007).

Penelitian ini bersifat percobaan lapang dengan menggunakan rancangan

acak lengkap (RAL). Faktor yang dianggap sebagai perlakuan adalah perbedaan

pemaparan sinar matahari. Data pendukung yang diperlukan meliputi data

parameter-parameter fisika, kimia, dan biologi perairan.

3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian akan dilaksanakan pada bulan April-Agustus 2010. Kegiatan

penelitian dibagi dalam dua tahap, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian

utama dengan kegiatan pengamatan dilakukan di lapangan dan di laboratorium.

Penelitian lapang dilakukan di Sungai Ciampea yang berada pada koordinat

6°32'59"LS dan 106°41'23"BT, Desa Ciampea Udik, Kacamatan Tejolaya, Bogor

Barat, Jawa Barat.

Kegiatan di laboratorium meliputi pengamatan perifiton dan analisis kualitas

air. Kegiatan tersebut dilakukan di Laboratorium Biologi mikro I dan Laboratorium

Produktivitas Lingkungan Perairan, Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan,

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

15

3.3 Pelaksanaan Penelitian

3.3.1 Penentuan Stasiun

Penentuan stasiun pengamatan dilakukan berdasarkan kondisi keberadaan

cahaya yang mempengaruhi fotosintesis oleh organisme autotrof di sungai Ciampea.

Stasiun pengamatan terletak pada bagian hulu sungai Ciampea, dengan kondisi arus

sungai yang relatif sama, dan substrat dasar berupa bebatuan. Pembagian stasiun

amatan disajikan pada Tabel 5, yaitu stasiun pertama dengan kondisi terkena sinar

matahari langsung dan stasiun kedua dengan kondisi tidak terkena sinar matahari

secara langsung.

Tabel 5. Pembagian lokasi pengambilan contoh perifiton di sungai

Stasiun Lokasi Lintang Selatan

Bujur Timur Keterangan

1 Bagian Hulu Sungai Ciampea

06o39'44,6" 106o41'39,2" Kondisi :Terkena sinar matahari langsung

2 Bagian Hulu Sungai Ciampea

06o39'43,8" 106o41'39,4" Kondisi :Tidak Terkena sinar matahari langsung

Pembagian stasiun dilapang juga didasarkan pada kedalaman peletakan

substrat buatan dengan kondisi arus yang tidak terlalu kuat. Pada kondisi lapang di

Sungai Ciampea stasiun yang dipergunakan pada stasiun pertama dengan kedalaman

mencapai lebih kurang 30 cm pada sisi sungai yang terkena sinar matahari langsung

dengan kecepatan arus sedang, kemudian pada kondisi stasiun kedua di tentukan

pada kedalaman relatif sama lebih kurang 30 cm pada sisi sungai yang tidak terkena

sinar matahari secara langsung dengan kecepatan arus sedang. Kondisi ini

disesuaikan dengan keberadaan perifiton dan kecepatan arus yang mewakili di

sungai tersebut.

3.3.2 Penelitian Pendahuluan

Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mendapatkan komposisi perifiton

yang mendekati keadaan di alam. Media tumbuh yang digunakan berupa beberapa

substrat buatan (artificial substrates), yaitu pipa PVC, tali rafia, kaca, dan lempeng

serat kaca (fiber glass) dengan ukuran tertentu, sebagai media hidup perifiton di

16

alam.

Substrat buatan yang digunakan sebagai media tumbuh perifiton disusun dan

ditempatkan pada penyangga substrat sebagaimana yang disajikan pada Gambar 2a

dan 2b. Luas substrat yang digunakan adalah 5x1 cm2 dengan kedua permukaannya

(10 cm2). Penyangga substrat terdiri dari empat tiang pancang pipa paralon dengan

ketinggian 20 cm di masing-masing sudut. Dasar penyangga substrat terbuat dari

semen dan batu bata dengan ukuran 50x22,5x10 cm3 dan memiliki pengait di bagian

bawah. Rancangan tersebut juga dimaksudkan sebagai media untuk menginkubasi

substrat dengan menggunakan botol BOD selama empat jam waktu inkubasi.

Penempatan substrat

Gambar 2. a. Tipe-tipe substrat buatan; b. posisi penempatan substrat buatan pada penyangga di stasiun pengamatan.

Pengamatan dilakukan untuk menentukan tipe substrat yang mendekati

kondisi perifiton yang ada di alam. Pengamatan terhadap komposisi perifiton

tersebut dilakukan setelah substrat buatan diletakkan selama 10-14 hari di sungai.

Media tumbuh tersebut akan digunakan dalam penumbuhan perifiton pada

penelitian utama. Hal ini dilakukan agar komposisi perfiton yang digunakan dalam

penentuan sumbangan oksigen fotosintesis memiliki komposisi yang serupa atau

mendekati kondisi di alam.

Peletakan media tumbuh selama 14 hari tersebut didasarkan pada siklus

hidup perifiton. Peletakan substrat pada stasiun didasarkan pada keberadaan cahaya

yang mempengaruhi proses fotosintesis di alam oleh perifiton. Selain cahaya,

kedalaman dan arus juga menentukan posisi peletakan substrat atau stasiun yang

dipilih.

Kondisi cahaya yang digunakan pada peletakan substrat buatan pada stasiun

a) b)

17

pertama yang terpapar sinar matahari secara langsung berkisar antara 24.630-

104.240 Lux dan stasiun kedua yang terlindung dari sinar matahari berkisar antara

11.120-65.300 Lux. Kondisi kedalaman dan arus yang terdapat pada stasiun

pertama dan kedua didasarkan kondisi dari sungai tersebut dan relatif sama untuk

masing-masing stasiun. Kisaran kedalaman pada lokasi amatan berkisar antara 0,07-

0,69 m dengan arus berkisar antara 0,30-0,60 m/s. Substrat pada stasiun pertama

dan kedua ditempatkan pada kedalaman yang sama, yaitu pada kedalaman 0,43 m,

sedangkan pada arus pada kondisi stasiun pertama dan kedua berkisar antara 0,44-

0,46 m/s dengan kategori sedang berdasarkan Welch (1980).

Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan yang dilakukan selama dua

minggu didapat bahwa substrat yang ditumbuhi perifiton dengan komposisi jenis

yang menyerupai di alam adalah substrat tali rafia. Jenis perifiton yang tumbuh

adalah Thallasiothrix, Melosira, Staurioneis, dan Navicula dengan kelimpahan total

2160 ind/cm2 pada stasiun pertama dan 1560 ind/cm2 pada stasiun kedua (Lampiran

5). Sementara pada kondisi di alam terdapat jenis Thallasiothrix, Melosira,

Staurioneis, Navicula, dan Chlorella, dengan kelimpahan pada stasiun pertama dan

kedua secara berurut sebesar 12480 ind/cm2 dan 11160 ind/cm2. Jenis perifiton yang

tumbuh pada substrat buatan atau pun substrat alami didominasi oleh Thallasiothrix.

Dengan demikian tali raffia dipilih sebagai substrat buatan pada penelitian utama.

Adapun substrat buatan yang lain, seperti pipa pvc, kaca, dan fiberglass tidak

digunakan dalam penelitian utama dikarenakan, jika dilihat dari komposisi jenis

dengan kondisi yang berada di alam tidak sama. Hal ini diduga, berasal dari

kemampuan perifiton dalam tumbuh dan menempel di suatu substrat.

3.3.3 Penellitian Utama

Penelitian utama dilakukan untuk mengukur sumbangan oksigen dari hasil

fotosintesis (perifiton dan fitoplankton) dan difusi udara ke perairan mengalir

dengan menggunakan metode modifikasi Winkler (Eaton, Clesceri, grenberg, 2005)

untuk fotosinitesis dan pendekatan kecepatan arus serta kedalaman rata-rata sungai

dengan faktor reaerasi untuk difusi udara. Di samping itu juga dimaksudkan untuk

membandingkan antara proporsi kandungan oksigen yang berasal dari fotosintesis

dan difusi udara. Penentuan proporsi kandungan oksigen dari ketiga sumber

18

tersebut didasarkan oleh beban yang terdapat pada luasan dengan asumsi 1 m2

dengan kedalaman yang terukur pada kedua stasiun sebesar 0,43m. Setelah di dapat

hasil fotosintesis dari inkubasi substrat, dilakukan pengamatan terhadap jenis dan

kelimpahan perifiton. Pengamatan tersebut dilakukan dengan cara pengerikan pada

substrat tersebut.

3.3.4 Pengumpulan Data

3.3.4.1 Penentuan kandungan oksigen terlarut

Kandungan oksigen terlarut di perairan dapat berasal dari hasil fotosintesis

dan difusi udara. Penentuan hasil fotosintesis dilakukan terhadap perifiton yang

tumbuh pada substrat buatan terpilih dan fitoplankton berasal dari contoh air dari

pengamatan dilapang. Oksigen terlarut hasil fotosintesis perifiton dan fitoplankton

dihitung berdasarkan hasil nilai produksi bersih (Net Primary Production/NPP)

inkubasi dalam botol BOD selama empat jam. Inkubasi dilakukan pada dua stasiun

pengamatan, yaitu stasiun yang mendapatkan sinar matahari secara langsung

(stasiun 1) dan yang tidak terkena sinar matahari secara langsung (stasiun 2).

Pengukuran oksigen terlarut hasil fotosintesis perifiton dilakukan inkubasi

substrat buatan hasil penelitian pendahuluan selama periode waktu empat jam

(fotosintesis optimum). Begitu juga pengukuran oksigen terlarut hasil fotosintesis

fitoplankton dilakukan inkubasi air contoh selama periode waktu dan media inkubasi

yang sama seperti pengukuran hasil fotosintesis perifiton. Inkubasi dilakukan

dilapang dengan menggunakan penyangga (Gambar 3). Rancangan penyangga

tersebut sama dengan yang digunakan pada peletakan substrat media tumbuh

perifiton dalam penelitian pendahuluan.

Prinsip yang digunakan dalam menginkubasi substrat buatan yakni,

berdasarkan oksigen terlarut yang terdapat di dalam air botol BOD. Oksigen yang

terdapat di botol BOD berasal dari oksigen yang tersedia di dalam air untuk

menginkubasi dan oksigen terlarut yang berasal dari hasil fotosintesis perifiton

selama periode inkubasi substrat dengan ukuran 5x1 cm2 dengan asumsi bahwa

kedua permukaan substrat tersebut ditumbuhi dengan perifiton (10 cm2). Air yang

digunakan pada saat menginkubasi yakni, air yang berasal dari perairan sungai

tersebut dengan dilakukan penyaringan terlebih dahulu dengan menggunakan

19

planktonet berukuran 25µm (untuk menyaring fitoplankton) dan 60µm (untuk

menyaring zooplankton). Hal ini bertujuan agar pada saat inkubasi, oksigen terlarut

yang terukur dalam botol BOD berasal hasil fotosintesis perifiton. Dengan

demikian, kandungan oksigen hasil fotosintesis perifiton yang terukur adalah nilai

oksigen hasil fotosintesis dari perifiton yang ditumbuhkan selama 14 hari pada

substrat seluas 5x2 cm2.

Gambar 3. Rancangan media inkubasi di sungai pada waktu empat jam dengan ulangan tiga kali

Fotosintesis di perairan mengalir tidak hanya terjadi pada komunitas

perifiton, melainkan juga pada fitoplankton. Hasil fotosintesis perifiton dan

fitoplankton didasarkan dari nilai produksi bersih oksigen (NPP) ditetapkan

berdasarkan formulasi sebagai berikut.

Keterangan: NPP : Net Primary Production (Produksi bersih hasil fotosintesis) L : Ligth Bottle (Botol BOD Terang) I : Initial Bottle (Botol BOD Inisial)

Penentuan kandungan oksigen terlarut dari difusi udara didapat dari hasil

penghitungan koefisien reaerasi (k) dikalikan dengan hasil selisih dari DO saturasi

dengan DO aktual. Nilai k memperlihatkan masuknya udara ke dalam aliran air

yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran dan kedalaman sungai. Penghitungan nilai k

didahului dengan perhitungan pada suhu 20oC, kemudian dilakukan perhitungan

20

pada suhu aktual pada saat pengamatan. Nilai DO saturasi merupakan gambaran

nilai oksigen maksimum yang dapat larut dalam air pada kondisi tekanan parsial

udara dan suhu air sebagaimana disajikan pada Tabel 4. Nilai DO aktual merupakan

nilai oksigen pada saat pengukuran. Rumus yang digunakan untuk mendapatkan

nilai difusi udara (O’ Connor dan Dobbins 1958 in Marsevaniah 2009, dan Churchill

1962 in Nemerow 1991) adalah sebagai berikut.

D = k2(to

C) (DO saturasi – DO inisial) (O’ Connor dan Dobbins 1958 in Marsevaniah

2009)

1,85

67,0

2H

34,520kU

(Owens et al. 1964 in Gang Ji 2007)

(Churchill 1962 in Nemerow 1991)

Keterangan:

D = Difusi udara (mgO2/L/Hari)

C)(t2 ok = Koefisien reaerasi pada suhu tertentu, per hari

t-20 = Selisih pada suhu 20oC dengan yang terukur (oC) U = kecepatan sungai rata-rata (m/s) H = kedalaman sungai rata-rata (m)

Penentuan nilai difusi udara didapat dari perhitungan nilai koefisien reaerasi

pada suhu 20oC dan suhu aktual pada saat pengamatan. Suhu pada 20oC merupakan

suhu standar koreksi bagi penentuan oksigen hasil difusi di sungai (Mc Bride 2002).

Penentuan ini didasarkan hasil pengaruh dari kejadian-kejadian di alam seperti

perubahan suhu, iklim, turbulensi, dan mixing. Penggunaan rumus k2(20) didasarkan

pada kondisi sungai di bagian hulu Sungai Ciampea dengan adanya koefisien yang

mempengaruhidari kedalaman yang dangkal dan arus yang cepat (Owens et al.

1964).

3.3.4.2 Keberadaan perifiton dan fitoplankton

Contoh perifiton didapatkan dari hasil pengerikan pada substrat buatan

(artificial substrate) seluas 5x1 cm2 dan contoh fitoplankton didapat dari contoh air

yang disaring menggunakan planktonet. Contoh perifiton dan fitoplankton

dimasukkan ke dalam botol contoh yang berisi akuades. Selanjutnya, contoh

diawetkan dengan larutan Lugol 1% secukupnya. Kemudian dilakukan

21

pengamatan menggunakan mikroskop tipe mikroskop elektrik untuk menentukan

jenis dan kelimpahan perifiton serta fitoplankton yang dianalisis di laboratorium.

Untuk mendapatkan kelimpahan perifiton dan fitoplankton dihitung dengan

menggunakan rumus modifikasi Eaton et al. (1995) sebagai berikut.

Keterangan : K = Kelimpahan perifiton (ind/cm2), fitoplankton (ind/L) N = Jumlah perifiton dan fitoplankton yang diamati (ind) As = Luas substrat yang dikerik untuk perhitungan perifiton (cm2) At = Luas penampang cover glass (mm2) Ac = Luas amatan (mm2) Vt = Volume botol sampel (30 ml) Vs = Volume sampel (0,05) (ml)

Setelah di dapatkan nilai kelimpahan dan jenis dari perifiton dilakukan

penghitungan indeks keanekaragaman. Indeks keanekaragaman digunakan untuk

melihat tingkat stabilitas suatu komunitas atau menunjukkan kondisi struktur

komunitas dari keanekaragaman jumlah jenis organisme yang teerdapat dalam suatu

area. Nilai keanekaragaman jenis yang dalam substrat buatan perifiton dan

fitoplankton didapat dari hasil perhitungan modifikasi indeks Shannon-Wiener

(Odum 1993).

Keterangan : H’ = Indeks Keanekaragaman pi = ni/N (proporsi jenis ke-i) ni = Jumlah individu jenis ke-i N = Jumlah total individu

Indeks Keseragaman adalah suatu komposisi individu tiap genus yang

terdapat dalam suatu komunitas. Hal ini didapat dengan cara membandingkan nilai

indeks keanekaragaman dengan nilai maksimumnya. Indeks keseragaman

digunakan untuk mengetahui berapa besar kesamaan penyebaran jumlah individu

dalam suatu komunitas. Nilai keseragaman jenis yang dalam substrat buatan

perifiton dan fitoplankton didapat dari hasil perhitungan menggunakan modifikasi

rumus indeks keseragaman Brower dan Zar (1990).

22

Keterangan : E = Indeks keseragaman H’ = Indeks keanekaragaman Hmaks = ln S S = Jumlah spesies

Nilai indeks dominansi di ketahui untuk mengetahui genus yang

mendominansi di suatu komunitas. Nilai indeks dominansi didapat dari kuadrat

hasil bagi dari kelimpahan suatu genus dengan kelimpahan total perifiton yang ada

pada suatu luasan tertentu dan fitoplankton (Odum 1993).

Keterangan : C = Indeks Dominansi Simpson ni = kelimpahan individu jenis ke-i N = kelimpahan total perifiton atau fitoplankton

3.3.4.3 Kualitas air

Kualitas air yang diukur meliputi suhu, cahaya, kecepatan arus, kekeruhan,

dan unsur hara (N-NH3, N-NO2, N-NO3 dan P-PO4). Parameter suhu, cahaya,

kecepatan arus, dan kekeruhan diukur di lapang (in situ). Pengumpulan data

parameter biologi yang diamati adalah komposisi dan kelimpahan perifiton hasil

pengerikan substrat buatan pada luasan 5x1 cm2 pada keduapermukaannya.

Pengamatan parameter, metode, alat, dan bahan penelitian yang digunakan disajikan

pada Tabel 6.

23

3.3.5 Analisis Data

3.3.5.1 Statistik

Analisis statistik dilakukan untuk menguji perbedaan sumbangan oksigen

hasil fotosintesis pada kondisi cahaya yang berbeda, dan perbedaan sumbangan

oksigen hasil difusi terhadap kecepatan arus air. Metode analisis data yang

digunakan adalah analisis ragam (Tabel 7) dari rancangan acak lengkap (RAL) yang

digunakan dalam penelitian. Bentuk umum model linear aditif yang digunakan

adalah sebagai berikut.

Yij = µ + ti + eij

Keterangan : Yij = nilai oksigen yang dihasilkan oleh perifiton (mg O2/L.hari) atau oksigen

hasil difusi (mg/L.hari) µ = rataan umum nilai oksigen ti = pengaruh perlakuan pemaparan sinar matahari ke-I (Lux) atau kecepatan

arus (m/s) eij = galat percobaan perlakuan pemaparan sinar matahari ke-i dengan ulangan

ke-j atau kecepatan arus i = jumlah perlakuan pemaparan sinar matahari atau kecepatan arus j = jumlah ulangan data rancangan penelitian akan dianalisis dengan tabel

sidik ragam.

Hipotesis yang digunakan yaitu : H0 : t 1 = t 2 = t t = 0 atau tidak ada perbedaan pengaruh perlakuan cahaya

terhadap respons perifiton dalam menghasilkan oksigen. H1 : t i 0, untuk i = 1, 2 atau minimal ada satu perlakuan yang memberikan

pengaruh berbeda terhadap respon perifiton dalam menghasilkan oksigen.

3.3.5.2 Perhitungan proporsi sumbangan oksigen

Perhitungan proporsi sumbangan oksigen didasarkan oleh perhitungan beban

yang terdapat pada luasan 1 m2 dengan kedalaman berdasarkan hasil pengamatan

sebesar 0,43 m. Besarnya proporsi sumbangan oksigen yang dihasilkan oleh

perifiton didapat dari hasil oksigen bersih yang dihasilkan oleh fotosintesis perifiton

selama satu hari (12 jam) pada luasan 5 cm2 dengan asumsi bahwa kedua permukaan

substrat tersebut ditumbuhi oleh perifiton, sehingga luasan yang diperoleh sebesar

10 cm2 pada botol BOD 300 ml. Kemudian dilakukan perhitungan beban yang

terdapat pada luasan 1 m2 yang ditumbuhi perifiton dengan kedalaman berdasarkan

hasil pengamatan sebesar 0,43 m (Lampiran 1).

24

Besarnya proporsi sumbangan dari fotosintesis fitoplankton diperoleh dari

hasil pengukuran oksigen selama satu hari (12 jam) sebesar mgO2/L/hari, yang

kemudian dirubah menjadi beban (mg O2) pada volume 430 L per hari. Besarnya

beban tersebut didasarkan dari asumsi pertama menyebutkan bahwa pada luasan 1

m2 dengan kedalaman 0,43 m, maka diperoleh volume sebesar 430 L (lampiran 2).

Hal ini juga berlaku untuk perhitungan proporsi sumbangan oksigen hasil difusi

udara yakni, sumbangan oksigen sebesar mgO2/L/hari pada difusi udara menjadi

beban oksigen yang terukur pada volume 430 L, dengan asumsi bahwa sumbangan

oksigen tersebut terukur pada luasan 1 m2 dengan kedalaman 0,43 m selama

seharian (24 jam) (Lampiran 3).

Tabel 6. Parameter, metode, alat, dan bahan penelitian Parameter Satuan Alat/Bahan/Metode Analisis

Biologi Perifiton

Fitoplankton

Sel/cm2

Sel/cm2

Kuas, botol contoh (30 ml), substrat artificial/Lugol 1 %, aquades/sapuan, Planktonet, botol contoh (30 ml), lugol 1%

Sampel segar dan diawetkan

Fisika

Suhu oC Termometer/pemuaian In situ

Kecepatan arus m/detik Benda terapung/visual In situ

Tekanan Kecerahan

mmHg %

GPS/sensor Secchi disc

In situ In situ

Kimia Oksigen terlarut

Nitrat (N-NO3) Nitrit (N-NO2) Amonia (N -NH3) Orthofosfat (P-PO4

2)

mgO2/liter

mg/l mg/l mg/l

Botol BOD, sirine, erlenmayer, labu takar, artificial substrates, DO-meter/MnSo4+H2O, NaOH+KI, H2SO4, Indikator amylum, Na-Tiosulfat/modifikasi Winkler Spektrofotometer/Brucine Spektrofotometer/Colorimetrik Spektrofotometer/Phenate Spektrofotometer/Ascorbic acid

In situ

Ex Situ Ex Situ Ex Situ Ex Situ

Tabel 7. ANOVA

Perlakuan Ulangan

I II III

P1 A11 A12 A13

P2 A21 A22 A23

25

Tabel 8. Tabel Sidik Ragam (TSR)

SK Db JK KT Fhit Ftab

Perlakuan p-1 JKP KTP KTP/KTG

Galat p(n-1) JKG KTG

Total np-1 JKT

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Pengukuran parameter fisika-kimia perairan

Diperoleh hasil pengukuran parameter fisika-kimia perairan pada Tabel 9.

Parameter fisika yang terukur di antaranya suhu, kecepatan arus, kedalaman,

tekanan atmosfer, cahaya, lebar sungai, lebar badan sungai dari pengamatan di

lapang. Adapun parameter kimia meliputi oksigen terlarut, orthofosfat, nitrat

nitrogen, nitrit nitrogen, dan ammonia nitrogen.

Tabel 9. Hasil pengukuran parameter fisika-kimia perairan (n=3 kali pengamatan)

Parameter Satuan Stasiun 1 Stasiun 2

Fisika

Kisaran Rata-rata Kisaran Rata-rata

Suhu oC 23,20-27,20 22,40 22,00-24,50 23,20

Kecepatan Arus m/s 0,44-0,46 0,45 0,44-0,46 0,45

Kedalaman m 0,43

Tekanan mmHg 760,00

Cahaya (Permukaan) Lux 24.630-104.240 87.315 11.120-65.300 48.406

Lebar Sungai m 8,70

Lebar badan sungai m 11,30

Kimia

Oksigen Terlarut mg O2/L 6,500-7,300 7,000 6,000-7,000 6,800

Orthofosfat mg/l PO4-P 0,015-0,05 0,001 0,001-0,010 0,005

Nitrat mg/l NO3-N 2,000-2,000 2,000 2,000-2,000 2,000

Nitrit mg/l NO2-N 0,001-0,001 0,001 0,001-0,001 0,001

Ammonia mg/l NH3-N 0,025-0,010 0,020 0,005-0,015 0,010

Hasil kisaran suhu pada periode pengamatan diperoleh sebesar 23,20-27,2 oC

pada stasiun 1 dan sebesar 22,00-24,50 oC pada stasiun 2. Hasil pengukuran suhu

dipengaruhi juga dari hasil pengukuran intensitas cahaya pada saat pengamatan di

kedua stasiun, diperoleh berkisar antara 24.630-104.240 Lux pada satasiun 1 dan

27

berkisar antara 11.120-65.300 Lux pada stasiun 2 dengan melakukan pengukuran

pada permukaan perairan. Pengukuran tersebut akan mengalami perbedaan apabila

pengukuran cahaya tersebut dilakukan pada kolom air atau pada kedalaman tertentu.

Hal ini diduga akan berpengaruh terhadap kisaran nilai cahaya yang digunakan

untuk proses fotosintesis perifiton maupun fitoplankton. Pada kedua stasiun,

diketahui untuk pengukuran parameter fisika seperti kedalaman sungai, kecepatan

arus sungai, dan tekanan atmosfer didapat nilai yang relatif sama pada setiap stasiun

yaitu 0,44-0,46 m/s, 0,43m, dan 760 mmHg.

Hasil pengukuran dimensi sungai seperti lebar sungai dan badan sungai baik

pada stasiun 1 dan stasiun 2 diperoleh nilai yang sama yakni 8,70 m dan 11,30 m.

Hasil tersebut juga mempengaruhi nilai dari parameter kimia yang diukur. Hasil

pengukuran parameter kimia yang diperoleh pada stasiun amatan disajikan pada

Tabel 9. Besarnya nilai amatan paremeter kimia masih dalam kisaran yang

dibutuhkan oleh organisme perifiton tumbuh. Untuk nilai parameter kimia oksigen

terlarut pada setiap pengamatan mengalami perubahan berkisar antara 6,5-7,3 mg

O2/L pada stasiun 1 dan berkisar antara 6,0-7,0 mg O2/L pada stasiun 2. Hal ini

menunjukan perbedaan jumlah oksigen yang tersedia pada setiap kali pengamatan

dan stasiun.

4.1.2 Oksigen terlarut

Diperoleh hasil perhitungan sumbangan oksigen terlarut terbesar yang

terdapat di perairan mengalir bagian hulu Sungai Ciampea berasal dari difusi udara.

Besarnya hasil oksigen terlarut yang terdapat di perairan tersebut dipengaruhi oleh

keadaan dan kondisi di alam, seperti kecepatan arus dan kedalaman yang relatif

cepat dan dangkal.

Adapun sumbangan oksigen terlarut di perairan mengalir dapat berasal dari

fotosintesis perifiton dan fitoplankton. Besarnya sumbangan oksigen terlarut yang

berasal dari fotosintesis dipengaruhi oleh besarnya intensitas cahaya yang

dibutuhkan dalam proses fotosintesis. Selain itu, banyaknya kelimpahan jenis juga

mempengaruhi besarnya oksigen terlarut yang dihasilkan dalam proses fotosintesis.

Besarnya hasil perhitungan tersebut disajikan pada Tabel 10, yang

menunjukan bahwa adanya perbedaan sumbangan oksigen yang diberikan oleh

28

sumber oksigen ke perairan mengalir di suatu volume atau luasan dengan kedalaman

yang terukur pada saat pengamatan. Besarnya sumbangan oksigen yang berasal dari

difusi udara dan hasil fotosintesis diperoleh dari nilai produksi bersih pada volume

yang terukur sebesar 430L selama 1 hari dengan contoh perhitungan tersaji pada

Lampiran 1.

Tabel 10. Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis dan difusi udara

Sumber Oksigen Beban Oksigen (mg O2/430L/hari)

Stasiun 1 Stasiun 2

Perifiton 2760,06 2322,70

Fitoplankton 833,40 809,22

Difusi Udara 9106,75 12050,46

Oksigen yang dihasilkan dari perifiton, fitoplankton, dan difusi udara

tersebut memberikan sumbangan oksigen terlarut berbeda ke perairan. Besarnya

sumbangan oksigen terlarut tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya

kecepatan arus, kedalaman, sinar matahari, suhu, dan nutrien yang menentukan

kelangsungan hidup bagi organisme autotrof yang tinggal disana. Sumbangan

oksigen terlarut tersebut juga memberikan proporsi yang berbeda dari masing-

masing penyumbang oksigen tersebut pada volume 430L. Hal ini disajikan pada

Gambar 4.

Proporsi sumbangan oksigen terlarut (DO) yang berasal dari difusi udara

memiliki nilai yang lebih tinggi yaitu sebesar 71,71% dan 79,37% baik kondisi

stasiun 1 dan 2. Besarnya proporsi sumbangan DO hasil fotosintesis perifiton dan

fitoplankton sebesar 21,73% dan 15,30% pada perifiton dan sebesar 6,56% dan

5,33% pada fitoplankton pada kondisi stasiun 1 dan 2, dapat dilihat perhitungannya

pada Lampiran 4.

29

Gambar 4. Perbandingan sumbangan oksigen terlarut yang berasal dari perifiton, fitoplankton, dan difusi udara pada stasiun 1 (a) dan 2 (b)

Besarnya proporsi sumbangan oksigen terlarut tersebut menunjukan beban

oksigen yang terukur pada luasan 1m2 dengan kedalaman 0,43 m atau setara dengan

430 L. Banyaknya oksigen yang terlarut pada volume terukur pada saat

pengamatan, menunjukan bahwa dalam volume 430 L terdapat oksigen terlarut yang

berasal dari sumbangan oksigen terlarut yang berasal dari difusi udara dan

fotosintesis.

Terhadap fotosintesis perifiton dan difusi udara dilakukan uji statistik dengan

a

b

30

menguji nilai oksigen yang dihasilkan oleh perifiton terhadap perlakuan paparan

sinar matahari pada stasiun pengamatan yang dilakukan pengulangan sebanyak tiga

kali. Dilakukan dengan rancangan acak lengkap dengan hipotesis nol (H0) tidak ada

perbedaan pengaruh perlakuan cahaya terhadap respons perifiton dalam

menghasilkan oksigen dan hipotesis satu (H1) minimal ada satu perlakuan yang

memberikan pengaruh berbeda terhadap respon perifiton dalam menghasilkan

oksigen.

Didapat bahwa nilai oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis dan difusi

memiliki nilai Fhitung<Ftabel, maka perlakuan perbedaan paparan cahaya tidak

memberikan pengaruh berbeda terhadap respon perifiton dalam menghasilkan

oksigen. Hal ini juga terlihat dari hasil perhitungan oksigen terlarut yang terdapat

diperairan, baik pada fotosintesis dan difusi udara pada stasiun 1 dan 2 tidak terlalu

berbeda jauh terlihat pada Tabel 10.

4.2 Pembahasan

4.2.1 Oksigen terlarut hasil fotosintesis

Sediaan oksigen terlarut di sungai dapat berasal dari fotsintesis organisme

autotrof dan difusi udara. Fotosintesis organisme autotrof yang diamati berasal dari

perifiton yang ditumbuhkan pada substrat buatan dengan luasan 5 cm2 pada kedua

sisinya (10 cm2) selama lebih kurang 2 minggu di alam. Selanjutnya, setelah 2

minggu masa penumbuhan perifiton pada substrat tersebut dilakukan inkubasi.

Inkubasi dilakukan untuk mendapatkan oksigen hasil fotosintesis perifiton pada

luasan 10 cm2 dengan volume 300 ml atau 250 ml ( tergantung botol BOD yang

digunakan) dengan periode inkubasi 4 jam. Begitu juga pengukuran oksigen terlarut

yang berasal dari fotosintesis fitoplankton, dengan menginkubasi air contoh yang

berisi fitoplankton selama periode 4 jam.

Meskipun secara statistik tidak terdapat perbedaan yang nyata antara stasiun

1 dengan stasiun 2, namun terdapat kecenderungan adanya keterkaitan antara

keberadaan oksigen dengan cahaya. Perbedaan nilai DO hasil fotosintesis pada

stasiun 1 dan stasiun 2 terjadi karena proses fotosintesis yang berlangsung

dipengaruhi langsung oleh besarnya instensitas cahaya yang terpapar selama

pengamatan. Terlihat dari perbedaan hasil pemaparan sinar matahari yang

31

membantu dalam proses fotosintesis di kedua stasiun. Besarnya intesitas matahari

yang masuk ke stasiun 1 dan stasiun 2 sebesar 24.630-104.240 Lux dan 11.120-

65.300 Lux. Hal tersebut tentunya akan mempengaruhi banyaknya DO yang

dihasilkan oleh organisme autotrof dalam menghasilkan DO terlarut ke perairan.

Terlihat pada Gambar 5 dari hubungan antara intensitas cahaya dengan hasil oksigen

bersih (NPP) oleh perifiton selama pengamatan.

Kecilnya perbedaan nilai oksigen terlarut pada kedua stasiun (Tabel 10)

menyebabkan pengujian nilai berdasarkan statistik tidak dapat dipercaya dapat

dilihat pada Lampiran 8. Hal ini terlihat dari hubungan antara nilai oksigen terlarut

hasil fotosintesis dengan intensitas cahaya selama pemaparan di kedua stasiun

disajikan pada Gambar 5. Selain itu, ditunjukan pula berdasarkan kelimpahan jenis

pada stasiun 1 dan 2 terdapat perbedaan kelimpahan yang disajikan pada Lampiran

5.

Besarnya nilai determinasi (R2) dari hubungan antara intensitas cahaya

dengan nilai produksi bersih (NPP) dari perifiton sebesar 0,891 menunjukkan

eratnya hubungan antara cahaya yang masuk dengan kandungan oksigen hasil

fotosintesis. Tingginya intesitas cahaya yang masuk ke perairan akan diimbangi

oleh tingginya hasil oksigen dari proses fotosintesis organisme perifiton. Hasil

fotosintesis tersebut akan semakin meningkat hingga batas optimum perifiton

melakukan fotosintesis.

Gambar 5. Hubungan Intensitas cahaya di permukaan dengan oksigen terlarut yang dihasilkan organisme autotrof

32

Besarnya nilai DO yang dihasilkan dari proses fotosintesis juga dipengaruhi

dari hasil kelimpahan perifiton. Diperoleh kelimpahan perifiton pada stasiun 1 lebih

besar dari pada stasiun 2, kelimpahan tersebut mempengaruhi nilai produksi bersih

(NPP) dari perifiton (Gambar 6). Semakin tinggi nilai kelimpahan perifiton,

semakin tinggi nilai produksi bersih (NPP) dari fotosintesis. Diperoleh nilai

determinasi (R2) dari hubungan tersebut sebesar 0,768 menunjukkan bahwa adanya

keeratan hubungan antara kedua parameter tersebut.

Gambar 6. Hubungan Kelimpahan perifiton dengan oksigen terlarut bersih yang berasal dari fotosintesis

Nilai oksigen yang berasal dari fotosintesis fitoplankton didapat dari hasil

inkubasi air contoh. Besarnya oksigen yang dihasilkan oleh kegiatan fotosintesis

fitoplankton sebesar 833,40 mgO2 dan 809,22 mgO2 yang terukur pada volume

430L/hari baik pada stasiun 1 dan 2, dengan besarnya persentase yakni 6,56% pada

stasiun 1 dan 5,33% pada stasiun 2. Dari hasil tersebut menunjukkan bahwa

sumbangan oksigen yang berasal dari fotosintesis fitoplankton tidak lebih besar dari

hasil fotosintesis perifiton. Hal ini disebabkan karena minimnya kelimpahan yang

dihasilkan oleh komunitas fitoplankton di sungai ini serta memperlihatkan bahwa

perlunya adaptasi khusus yang dilakukan organisme pada tempat ini.

4.2.2 Oksigen terlarut hasil difusi udara

Difusi udara merupakan salah satu sumber oksigen yang terdapat di sungai.

Hal ini ditentukan berdasarkan kecepatan arus rata-rata dengan kedalaman sungai

33

rata-rata, lalu dihitung dengan rumus yang dikemukakan oleh Owens (1964). Hal

ini dapat disajikan pada Tabel 10 bahwa adanya perbedaan oksigen terlarut yang

dihasilkan ke dalam perairan dengan volume sebesar 430L.

Oksigen terlarut yang berasal dari proses difusi udara didapat dengan

memperhitungkan koefisien reaerasi dengan kondisi oksigen aktual dan saturasi.

Pengukuran nilai oksigen terlarut yang berasal dari difusi udara diperoleh dari rumus

yang diajukan oleh Owens (1964), perhitungan tersebut didasarkan oleh kondisi

sungai yang memiliki kecepatan arus seperti di bagian hulu Sungai Ciampea.

Nilai koefisien reaerasi (k) merupakan faktor koreksi yang mempengaruhi

nilai dari difusi udara selain dari oksigen terlarut jenuh dan aktual. Besarnya nilai k

diperoleh dari hasil pembagian antara kecepatan arus (m/s) dengan kedalaman rata-

rata (m) pada stasiun tersebut dengan adanya koefisien yang berbeda di setiap

kondisi sungai. Besarnya pengaruh yang dihasilkan oleh kecepatan arus terhadap

oksigen yang dihasilkan oleh difusi udara berkorelasi erat, hal ini terlihat dari

hubungan yang erat antar kecepatan arus terhadap oksigen yang dihasilkan

(Lampiran 2).

Berdasarkan hasil perhitungan (Lampiran 2), diperoleh nilai oksigen terlarut

yang dihasilkan oleh difusi udara selama satu hari (24 jam) sebesar 9106,75 mgO2

pada kondisi stasiun 1 dan sebesar 12050,46 mgO2 pada kondisi stasiun 2 yang

terukur pada volume 430L/hari. Hal ini menunjukkan bahwa hasil produksi oksigen

pada beban sebesar 430L perhari yang berasal dari difusi udara lebih besar dari

produksi fotosintesis, baik pada perifiton dan fitoplankton pada stasiun 1 dan 2. Hal

ini juga terlihat dari besar proporsi yang diperoleh difusi udara lebih besar daripada

oksigen yang dihasilkan oleh proses fotosintesis perifiton. Hal ini diduga karena

proses difusi berlangsung salama seharian (24 jam) sementara fotosintesis

berlangsung selama 12 jam (lama penyinaran satu hari).

Pada Gambar 7, terlihat bahwa terdapat perbedaan oksigen terlarut pada

setiap pengamatan dari kecepatan arus terukur. Hal ini menunjukan bahwa adanya

perbedaan oksigen terlarut yang dihasilkan dari difusi udara berdasarkan kecepatan

arus yang terjadi di sungai.

Besarannya nilai oksigen terlarut difusi udara dipengaruhi oleh volume,

percampuran, pengadukan, suhu, dan kecepatan arus yang ada diperairan, sementara

34

untuk proses fotosintesis hanya berlangsung selama terdapatnya cahaya (12 jam)

sebagai media dalam melakukan fotosintesis. Besarnya proporsi sumbangan

oksigen terlarut yang berasal dari difusi udara adalah sebsesar 71,71% pada stasiun

1 dan 79,37% pada stasiun 2.

Gambar 7. Hubungan kecepatan arus pada setiap pengamatan terhadap oksigen aktual di lapang.

Selain itu dengan kondisi kesetimbangan gas yang berada di udara dan di air

menurut hukum Henry dan Dalton (1998) bahwa suatu ekosistem akan menuju

kesetimbangan ekuilibrium antara komposisi gas yang ada di udara dengan yang ada

di air. Semakin tingginya turbulensi yang terjadi menyebabkan gas yang melalui

difusi akan semakin banyak yang lepas ke udara kembali.

Dilihat dari perbandingan kedua sumber oksigen yang dihasilkan oleh

fotosintesis perifiton dengan difusi udara dapat diketahui bahwa sumbangan oksigen

yang berasal dari fotosintesis perifiton tidak lebih besar dari pada difusi udara,

terutama pada kondisi kecepatan arus yang deras, seperti yang terjadi di bagian hulu

Sungai Ciampea. Hal ini tidak sesuai menurut pernyataan Wetzel (2001) meskipun

terjadi pergolakan massa air di sungai, pada kenyataannya difusi oksigen dari

atmosfer ke perairan berlangsung lambat. Keberadaan oksigen di perairan mengalir

dengan kondisi kecepatan arus yang lebih mendominansi seperti kondisi yang

terdapat di bagian hulu Sungai Ciampea akan lebih besar sumbangan dari difusi

35

udara dari pada oksigen yang dihasilkan oleh proses fotosintesis baik pada perifiton

dan fitoplankton.

5. KESIMPULAN

Di bagian hulu Sungai Ciampea, sumbangan oksigen terlarut terbesar

diperoleh dari hasil difusi udara, sementara hasil sumbangan oksigen terlarut hasil

fotosintesis perifiton dan fitoplankton tidak lebih besar dari difusi udara. Adanya

pengaruh dari kecepatan arus, mixing, turbulensi, dan suhu mempengaruhi

sumbangan oksigen terlarut yang berasal dari difusi udara, sedangkan fotosintesis

lebih dipengaruhi oleh intensitas cahaya dan kelimpahan jenis di bagian hulu Sungai

Ciampea.

DAFTAR PUSTAKA

Basmi, H. J. 1999. Ekosistem Perairan : Habitat dan Biota. Tidak dipublikasi. Fakulltas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB. Bogor.

Brower, J. E. dan J. H. Zar. 1990. Field and Laboratory Method from General Ecology. 3rd ed. Wm. C. Brown Publishers. Dubuque. Lowa.

Carey, Richard O., George Vellidis, Richard Lowrance, and Catherine M. Pringle 2007. DO Nutrients Limit Algal Periphyton In Small Blackwater Coastal Plain Streams. Journals. Journal Of The American Water Resources Association (JAWRA). Vol. 43,No.5. American Water Resources Association.

Chanson, H. 1993. Self Aerated Flows on Chute and Spillwas. Journal of Hydraulic Engineering.

Cole, Gerald.1983. Text Book of Limnology. Illinois. Waveland press inc.

Droste, R. R. 1997. Theory and Practice of Water and Waste Water Treatment. John Willey & Sons, INC

Eaton, A.D, L.S. Clesceri, E.W. Rice, A.E. Greenberg. APHA. 1989. Standard Methods for The Examination of Water and Waste Water. 14th ed. American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA), Water Enviroment Federation. Washington D.C.

Eaton, A.D, L.S. Clesceri, E.W. Rice, A.E. Greenberg. APHA. 2005. Standard Methods for The Examination of Water and Waste Water. 21st ed. American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA), Water Enviroment Federation. Washington D.C. 4-97p.

Effendi, Hefni 2003. Telaah Kualitas Air. Kanisius : Jogjakarta

Goldman, C. R. dan A. J. Horne. 1983. Limnology. McGraw Hill International Book Company. New York.

Gulliver, J. S.; Hibbs David E; J.P. McDonald. 1997. Measurement of Effective Saturation Concentration for Gas Tranfer. Journal of Hydraulic Engineering.

Higley B., H.J. Carrick, M.T. Brett, C. Luecke, and C.R. Goldman dan Horne. 2001. The Effect of Ultraviolet Radiation and Nutrien Additions on Periphytn Biomass and Composition in a Sub-Alpine Lake (Castle Lake, USA). Journal. Internat. Rev. Hydrobiol. 86:147-163.

Hynes, H. B. N. 1972. The Ecology of Runing Water. University of Toronto Press. Toronto.

Jeffries MJ, DH Mills. 1995. Freshwater Ecology: Principles and Application. John Wiley & Sons Ltd. New York.

Ji, Zhen-Gang. 2007. Hydrodynamics And Water Quality “Modeling Rivers, Lakes, Estuaries”. Wiley-Interscience A John Wiley & Sons, Inc. 334p.

Larned Scott T. & Scott R Santos. 2000. Ligth-and Nutrient- Limited Periphyton in Low Order Streams of Ohau, Hawaii. Journal.Kluwer Academic Publishers.

35

Hydrobiologia 432:101-111

Lindstrom Eli A, Stein W. Johansen, & Tuomo Saloranta.2004. Periphyton in Running Waters-Long-term. Studies ofNatural Variation. Juornal. Kluwer Academic Publishers. Hydrobiologia 521: 63-86p.

Masrevaniah A. 2009.Model Aliran Polutan Sungai Brantas. Jurnal. Agritek Vol. 17 No. 3 MEI 2009 ISSN. 0852-5426. [Terhubung Berkala]. www.bio-diversity.com. [3 Juli 2010]

Mayer A., Elisabeth I. Mayer,& Christina Meyer.2003. Lotic Communities of Two Small Temporary Karstik Stream System (East Westphalia, Germany) a long Logitudinal gradient of hydrological Intermitency.Limnologica 33, 271-279p.

McBride Graham B. 2002. Calculating Stream ReaerationCoefficients from Oxygen Profiles. Journal Environmental Engineering.10.1061/(ASCE)0733-93722002 128:4(384).

Muharram N. 2006. Struktur Komunitas Perifiton dan Fitoplankton di Bagian Hulu Sungai Ciliwung, Jawa Barat. Skripsi. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Institut Pertanian Bogor.

Nemerow N. L. 1991. Stream, Lake, Estuaty, Ocean Pollution.Van Nostrand Reinhold: New York.

Odum, E.P. 1993. Fundamental of Ecology. WB Saunders Co Publishing. New York.

Raid S E, Mackinnon P A, & Elliot T, 2007. Direct measurements of reaerations rates using noble gastracers in River Lagan, Northern Ireland. Water and Environtment Journal. Print ISSN1747-6585.

Reynolds, C. S. 1984. The Ecology of Freshwater Phytoplankton. Cambridge University Press. Cambridge.

Stevenson R. Jan, Bothwell, Max L, Lowe, Rex L. 1996. Algal Ecology. Academic Press: San Diego, New York, Boston, London, Sydney, Tokyo, Toronto.

Thornton, K. W., B. L. Kimmel dan F. E. Payne. 1990. Reservoir Limnology. Ecological Perspective. John Willey & Sons Inc. New York.

Weitzel R. L. 1916. Methods And Measurements of Periphyton Communities: a Review. American Society for Testing And Materials : Philadelphia.

Wetzel, Robert G. 2001. Limnology Lake and River Ecosistem. Academic Press. California.

Welch, P. S. 1952. Limnology. Second edition. McGraw Hill International Book Company. New York.

Welch, P. S. 1980. Ecological Effects of Waste Water. Cambridge University Press. Cambridge.

41

Lampiran 1. Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis perifiton pada periode 4 jam dan contoh perhitungan Oksigen hasil fotosintesis

Keterangan

Volume Titran (ml) DO (mg O2/10cm2/300ml/4jam) DO Rata-Rata

Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 (mg O2/10cm2/300ml/4jam)

Ul. 1 Ul. 2 Ul. 3 Ul. 1 Ul. 2 Ul. 3 Ul. 1 Ul. 2 Ul. 3 Ul.1 Ul. 2 Ul. 3 Stasiun 1 Stasiun 2

Pengamatan I 1,50 1,50 1,50 1,30 1,35 1,37 1,52 1,52 1,52 1,32 1,37 1,39 1,52 1,36

Inisial 0,90 0,95 0,90 1,00 1,00 1,00 0,91 0,96 0,91 1,01 1,01 1,01 0,93 1,01

Pengamatan II 1,50 1,50 1,50 1,40 1,30 1,35 3,63 3,63 3,63 3,39 3,15 3,27 3,63 3,27

Inisial 1,00 0,80 0,90 0,90 0,80 0,90 2,42 1,94 2,18 2,18 1,94 2,18 2,18 2,10

Pengamatan III 2,00 1,90 1,90 1,80 1,80 1,80 4,84 4,60 4,60 4,36 4,36 4,36 4,68 4,36

Inisial 1,10 0,90 1,00 1,00 0,90 1,00 2,66 2,18 2,42 2,42 2,18 2,42 2,42 2,34

Ket. Pengamatan I dilakukan pada Botol 125 ml (DO=mgO2/10cm2/125ml/hari) Ul. = ulangan

42

Lampiran 1. (lanjutan) Hasil perhitungan produksi bersih fotosintesis

Keterangan

NPP NPP NPP NPP NPP

mgO2/10cm2/300ml/4jam mgO2/10cm2/300ml/4jam mgO2/10cm2/300ml/hari mgO2/m2/300L/hari mgO2/m

2/430L/hari

Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2

Pengamatan I 0,59* 0,34* 0,25** 0,14** 0,74 0,43 738,13 430,23 514,98 300,16

Pengamatan II 1,45 1,17 1,45 1,17 4,36 3,51 4355,27 3508,41 3038,56 2447,73

Pengamatan III 2,26 2,02 2,26 2,02 6,77 6,05 6774,86 6048,98 4726,64 4220,22

Rata-rata 2760,06 2322,70

Keterangan: * NPP = hasil pengukuran pada botol 125 ml masih dalam satuan mgO2/10cm2/125ml/4jam **NPP = hasil pengukuran pada botol 125 ml sudah dalam satuan mgO2/10cm2/300ml/4jam

Keterangan Diketahui perhitungan oksigen dari perifiton Normalitas Na-Tiosulfat 0,0247 Volume Reagen DO 6 ml Volume Contoh 25 ml Volume botol 300 ml Volume titran 1,50 ml (pada pengamatan ke-II)

43

Lampiran 1 (lanjutan)

Untuk mendapatkan hasil oksigen bersih (NPP) selama periode 4 jam di dapatkan

dari perhitungan nilai NPP;

Untuk mendapatkan hasil oksigen per 10cm2 per hari fotosintesis maka, dikalikan

dengan lamanya pencahayaan matahari selama 1 hari (12jam).

Setelah didapat pengukuran produksi bersih fotosintesis perifiton dengan volume

300ml seluas 10 cm2 per hari, maka ditentukan proporsi sumbangan oksigen hasil

fotosintesis perifiton ke perairan. Untuk mendapatkan proporsi sumbangan oksigen

hasil fotosintesis perifiton ke perairan dilakukan perhitungan beban oksigen yang

diterima oleh permukaan yang ditumbuhi perifiton seluas 1m2 dengan kedalaman

0,43m dari volume yang didapat.

Konversi dari cm2 ke m2 untuk mendapatkan beban oksigen pada luasan 1m2

Lampiran 1 (lanjutan)

44

Jika diketahui beban pada volume aktual saat pengamatan pada kedalaman 0,43m

dengan luasan 1m2 atau setara dengan 0,43m3 (430L) maka,

Maka diketahui bahwa beban sumbangan oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis

perifiton pada luasan 1m2 dengan kedalaman 0,43 m atau setara dengan 0,43m3

(430L) sebesar 3.038,56 mg oksigen per 430L per hari.

45

Lampiran 2 Hasil pengukuran oksigen terlarut dari fotosintesis fitoplankton pada periode 4 jam dan contoh perhitungan Oksigen hasil fotosintesis

ml. Titran (ml) DO mgO2/L/4 jam DO inisial (mgO2/L) NPP (mgO2/L/4jam) DO (mgO2/L/hari) DO Fitoplankton (mg /430L/hari)

Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2

0,90* 0,95* 7,69 7,29 7,66 7,29 0,06 0,00 0,19 0,00 72,55 0,00

0,95 0,85 8,24 6,96 7,26 6,86 1,08 0,10 3,23 2,42 1387,23 10040,42

0,97 1,03 8,47 8,00 8,07 7,80 0,40 0,20 2,42 4,03 1040,42 1734,04

Rata 0,46 0,26 1,94 2,15 833,42 809,22

Diketahui perhitungan oksigen dari perifiton Normalitas Na-Tiosulfat 0,0247 Volume Reagen DO 6 ml Volume Contoh 25 ml Volume botol 300 ml Volume titran 1,40 ml (pada pengamatan ke II)

46

Lampiran 2 (lanjutan)

Untuk mendapatkan hasil oksigen bersih selama periode 4 jam di dapatkan dari

perhitungan nilai NPP:

Untuk mendapatkan hasil oksigen per hari fotosintesis maka, dikalikan dengan

lamanya pencahayaan matahari selama 1 hari (12jam).

Intepretasi: Sumbangan oksigen yang berasal dari proses fotosintesis fitoplankton akan

menghailkan lebih rendah daripada perifiton di sungai. Hal ini diduga karena

kelimpahan jenis yang masih kurang cukup memadai. Perhitungan oksigen terlarut

menggunakan metode modifikasi Winkler.

Untuk mendapatkan beban oksigen hasil fotosintesis fitoplankton pada volume

0,43m3 maka,

Maka diperoleh untuk beban sumbangan oksigen terlarut yang dihasilkan dalam

proses fotosintesis fitoplankton pada volume 430L sebesar 894,4 mg oksigen per

430L per hari.

47

48

Lampiran 3. Hasil pengamatan suhu, DO, dan contoh perhitungan DO saturasi dan DO dari difusi udara.

Suhu aktual (oC) DO aktual (mg O2/L) DO saturasi (mg O2/L) k (20) k2(toC)

Difusi udara (mg O2/L/Hari)

Difusi udara (mg /430L/hari)

Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 2 Stasiun2 Stasiun 1 Stasiun 2 Owens Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2

22,4 23,2 7,3 7,0 8,7 8,6 15,44 16,34 16,64 22,54 26,63 9692,50 11451,15

24,5 27,2 7,0 6,8 8,3 7,9 15,44 17,16 18,29 23,00 20,11 9888,11 8649,32

21,0 20,0 6,8 6,2 8,9 9,1 15,44 15,81 15,44 33,35 44,61 14339,64 19183,97

21,5 22,5 7,3 6,9 8,8 8,7 15,44 15,99 16,37 25,11 30,13 10796,00 12953,77

22,0 21,2 7,6 6,8 8,7 8,9 15,44 16,18 15,88 18,45 33,35 7931,87 14338,97

24,5 23,2 8,1 7,8 8,3 8,6 15,44 17,16 16,64 4,63 13,32 1992,38 5725,57

Rata

7,3 6,9

16,44 16,54 21,18 28,02 9106,75 12050,46

Contoh perhitungan oksigen terlarut yang berasal dari Difusi udara

Dik.

Nilai kecepatan sungai rata-rata (U) = 0,46 m/s

Nilai kedalaman sungai rata-rata (H) =0,43 m

Suhu sungai (oC) = 22,4oC

DO saturasi pada suhu (22,4oC) (Cole, 1983) =8,7 mg O2/L

DO aktual pengamatan = 7,3 mg O2/L

Menentukan k2 pada suhu 20oC:

49

Lampiran 3 (lanjutan)

44,5120k

43,0

46,034,520k

H34,520k

2

1,85

67,0

2

1,85

67,0

2U

Menentukan k2 pada suhu yang terukur pada saat pengamatan:

Menentukan nilai oksigen terlarut hasil difusi udara:

Untuk mendapatkan beban oksigen hasil difusi udara pada volume 0,43m3, maka

Maka diperoleh untuk beban sumbangan oksigen terlarut yang berasal dari difusi

udara pada volume 430L sebesar 9692,50 mg oksigen per 430L per hari.

50

Lampiran 4. Hasil pengukuran oksigen terlarut dan contoh perhitungan proporsi sumbangan oksigen terlarut

Sumber Oksigen Beban Oksigen (mg O 2/430L/hari) Persentase (%) Stasiun 1 Stasiun 2 Stasiun 1 Stasiun 2

Perifiton 2760,06 2322,70 21,73 15,30 Fitoplankton 924,82 833,40 6,56 6,05 Difusi Udara 9106,75 12050,46 71,71 79,37

Keterangan: * pada luasan cm2

Contoh perhitungan proporsi pada stasiun 1

51

Lampiran 5. Kelimpahan, indeks keaneragaman H’, keseragaman E, dan dominansi C organisme perifiton Jenis

substrat buatan

Stasiun 1 Stasiun 2

Spesies Jumlah

Kelimpahan (ind/cm2)

H' E C Spesies Jumlah Kelimpahan (ind/cm2)

H' E C

Tali Rafia

Thallasiotrhix sp

7 840 1,2283 0,8860 0,3148 Thallasiotrhix

sp 5 600 1,2659 0,9131 0,3018

Melosira sp 6 720 Melosira sp 4 480

Stauroneis sp 4 480 Stauroneis sp 3 360

Navicula sp 1 120 Navicula sp 1 120

Total 18 2160 Total 13 1560

Pipa PVC

Netron sp 1 120 1,1622 0,8384 0,3554 Netron sp 1 120 1,2770 0,9212 0,3061

Thallasiotrhix sp

1 120 Thallasiotrhix

sp 1 120

Melosira sp 5 600 Melosira sp 3 360

Chlorella sp 4 480 Chlorella sp 2 240

Total 11 1320 Total 7 840

Fiber glass

Thallasiotrhix sp

4 480 1,2149 0,8764 0,3333 Thallasiotrhix

sp 2 240 1,3297 0,9591 0,2778

Protococcus sp 3 360 Protococcus sp 2 240

Melosira sp 1 120 Melosira sp 1 120

Chlorella sp 1 120 Chlorella sp 1 120

Total 9 1080 Total 6 720

Batu Thallasiotrhix sp

30 3600 1,1063 0,6874 0,2424 Thallasiotrhix

sp 25 3000 1,1249 0,6990 0,2381

Melosira sp 23 2760 Melosira sp 20 2400

Lampiran 5 (lanjutan)

52

Stauroneis sp 28 3360 Stauroneis sp 25 3000

Navicula sp 3 360 Navicula sp 3 360

Chlorella sp 20 2400 Chlorella sp 20 2400

Total 104 12480 Total 93 11160

Tabel Kelimpahan, indeks keaneragaman H’, keseragaman E, dan dominansi C organisme fitoplankton

Fitoplankton

Stasiun 1 Stasiun

2

Spesies Jumlah Kelimpahan

(ind/L) H' E C Spesies Jumlah

Kelimpahan (sel/L)

H' E C

Navicula 2 6 0.9557

0.8699

0.4286

Navicula

3 9 0.6730

0.6126

0.5200

Nitzschia

4 12 Diatoma 2 6

Diatoma 1 3 Total 5 15

Total 7 21

53

Lampiran 6.Contoh gambar organisme yang ditemukan

Melosira sp. Stauroneis sp. Navicula sp. Chlorella sp.

54

Lampiran 7. Peta lokasi penelitian

Gambar Peta lokasi pengamatan bagian hulu Sungai Ciampea, Bogor Jawa Barat

55

Lampiran 8. ANOVA Anova: Perlakuan terhadap pemaparan cahaya

SUMMARY

Groups Count Sum Average Variance

Row 1 3

15,1672

5,0557

1,0243

Row 2 3

12,7269

4,2423

1,4575

ANOVA Source of Variation

SS

df

MS

F

P-value

F crit

Between Groups 0,9924

1

0,9924

0,7998

0,4217

7,7086

Within Groups 4,9637

4

1,2409

Total 5,9562

5

56

Lampiran 9. Foto Alat dan Pengamatan di Lapang

Gambar Lux Meter Gambar DO meter

Gambar GPS map 60 CSx Gambar Penempatan rancangan di alam

Gambar Botol BOD pasca diinkubasi Gambar Kondisi arus di lokasi penelitian

Gambar Lokasi pengamatan pada stasiun 1 Gambar Lokasi pengamatan pada stasiun 2

This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com.The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.This page will not be added after purchasing Win2PDF.