Horne, 1989, berdasarkan kandungan hara tingkat kesuburan danau diklasifikasikan dalam 3 jenis, yaitu: danau eutrofik, danau oligotrofik dan danau
mesotrofik. Danau eutropik kadar hara tinggi merupakan danau yang memiliki perairan yang dangkal, tumbuhan litoral melimpah,kepadatan plankton lebih tinggi,
sering terjadi blooming alga dengan tingkat penetrasi cahaya matahari umumnya rendah. Sementara itu, danau oligotropik adalah danau dengan kadar hara rendah,
biasanya memiliki perairan yang dalam,dengan bagian hipolimnion lebih besar dibandingkan dengan bagian epilimnion.Semakin dalam danau tersebut semakin tidak
subur, tumbuhan litoral jarang dan kepadatan plankton rendah, tetapi jumlah spesiesnya tinggi. Danau mesotropik merupakan danau dengan kadar nutrien sedang,
juga merupakan peralihan antara kedua sifat danau eutrofik dan danau oligotrofik. Jorgensen, 1990 menambahkan bahwa tingkat trofik kesuburan suatu danau juga
dapat dinyatakan berdasarkan kandungan total nitrogen TN, total fosfat TP, klorofil-a dan biomassa fitoplankton, seperti disajikan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Klasifikasi Tingkat Kesuburan Perairan Danau Jorgensen, 1990
Tipe trofik Biomassa
fitoplankton Klorofil a
Mgl TN
µgl TP
µgl
oligotrofik 10 - 30
0,3 - 3 250
5 mesotrofik
100 -300 2 - 15
260 - 600 5 – 10
Eutrofik 300
10 - 500 500 – 1100
10 -30 hipermetrofik
- -
500 - 1500 - 5000
2.2. Ekosistem Danau Siais
Danau Siais merupakan danau terbesar kedua di Sumatera Utara memiliki panorama yang dapat dijual, karena belum tertata dan dikelola dengan baik sehingga
belum dapat memberikan dampak ekonomi yang positif. Danau Siais merupakan bagian dari Desa Rianiate dengan luas + 4500 ha dan merupakan bagian dari
kecamatan Angkola Sangkunur. Berdasarkan kondisi fisik desanya, kawasan Danau Siais memiliki topografi yang berbukit-bukit dengan kemiringan lahan dari 40.
Universitas Sumatera Utara
Danau Siais mempunyai satu karakter penggunaan lahan edisting yaitu sebagai kawasan wisata, namun kawasan ini memiliki bermacam fungsi, antara lain sebagai
kawasan penyangga, wisata, permukiman, kegiatan perlindungan, pendidikan, penelitian dan olah raga serta kawasan pengembangan pertanian, perikanan,
perkebunan dan peternakan Bappeda, 2008.
Kawasan Danau Siais memiliki beberapa objek wisata yang berpotensi untuk dikembangkan, diantaranya adalah panorama alam, kawasan Danau Siais, sumber
kehidupan Danau Siais seperti jenis-jenis ikan yang ada di dalamnya. Danau Siais merupakan tempat bermuaranya anak sungai Batangtoru dan sungai Rianiate dimana
disekitar sungai merupakan tempat pembuangan limbah rumah tangga masyarakat yang ada disekitar sungai tersebut.
2.3. Produktivitas Primer
Setiap ekosistem, atau komunitas, atau bagian-bagiannya memiliki produktivitas dasar atau disebut produktivitas Primer. Batasan Produktivitas primer
adalah kecepatan penyimpanan energi potensial oleh organisme produsen, melalui proses fotosintesis dan kemosintesis dalam bentuk bahan-bahan organik yang dapat
digunakan sebagai bahan pangan. Dapat dikenal pula kategori produktivitas, yaitu : 1.
Produktivitas Primer kotor yaitu kecepatan total fotosintesis, mencakup pula bahan organik yang dipakai untuk respirasi selama pengukuran.
2. Produktivitas primer bersih, yaitu kecepatan penyimpanan bahan-bahan
organik dalam jaringan tumbuhan, sebagai kelebihan bahan yang dipakai untuk respirasi oleh tumbuhan itu selama pengukuran. Kecepatan
penyimpanan energi potensial pada tingkat tropik konsumen dan pengurai, disebut Produktivitas Sekunder
Universitas Sumatera Utara
Produktivitas Primer bersih adalah ukuran yang penting, karena Produktivitas Primer menunjukkan simpanan energi kimia yang tersedia bagi konsumen dalam
suatu ekosistem. Antara 50 dan 90 dari Produktivitas primer kotor pada sebagian besar produsen primer tersisa sebagai produktivitas primer bersih setelah kebutuhan
energinya terpenuhi. Produktivitas Primer dapat dinyatakan dalam energi per satuan luas per satuan waktuJm
2
tahun, atau sebagai biomassa berat vegetasi yang ditambahkan keekosistem per satuan luasan persatuan waktugm
2
tahun. Biomassa umumnya dinyatakan sebagai berat kering bahan organik, karena molekul air tidak
mengandung energi yang dapat digunakan, temperatur kandungan air tumbuhan bervariasi dalam jangka waktu singkatCampbell et al., 2004.
Cara yang umum dipakai dalam mengukur Produktivitas Primer suatu perairan adalah dengan menggunakan botol gelap dan botol terang. Botol terang
dipakai untuk mengukur laju fotosintesis yang disebut juga sebagai Produktivitas Primer kotor= jumlah total sintesis bahan organik yang dihasilkan dengan adanya
cahaya, sementara botol gelap digunakan untuk mengukur laju respirasi. Produktivitas Primer dapat diukur sebagai produktivitas kotor dan atau Produktivitas
bersih. Hubungan diantara keduanya dapat dinyatakan sebagai : Produktivitas bersih P
N
= Produktivitas Kotor P
g
– Respirasi R R = O
2
awal – O
2
akhir pada botol gelap Pg = O
2
akhir pada botol terang – O
2
akhir pada botol gelap
Untuk mengubah nilai mgl oksigen menjadi mg Cm
3
, maka nilai dalam mgl dikalikan dengan faktor 375,36. hal ini akan menghasilkan mg Cm
3
untuk jangka waktu pengukuran. Untuk mendapatkan nilai produktivitas dalam satuan hari, maka
nilai perjam harus dikalikan dengan 12, mengingat cahaya matahari hanya selama 12 jam per hari Barus, 2004.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Romimohtarto
et al, 2001, proses fotosintesis terjadi baik diatas permukaan laut, di darat, di air tawar maupun di dalam laut. Sinar matahari
bergabung dengan komponen-komponen kimiawi dalam air untuk menghasilkan jaringan tumbuh-tumbuhan hidup dengan reaksi kimia sederhana.
CO
2
+ H
2
matahari
r a
sin organik + 0
2
+ panas Klorofil
Reaksi kimia ini terjadi pada semua jasad fotosintetik dan merupakan dasar
bagi semua kehidupan di peraiaran, kecuali bakteri tertentu dan biota laut yang mampu berkemosintesis atau membuat makanan tanpa bantuan sinar matahari.
Mereka yang dinamakan produktivitas primer, menjadi sumber makanan secara langsung atau tidak bagi semua konsumen. Prosesnya disebut Produksi primer.
Menurut Michael 1994, dalam Barus 2004, hasil dari proses fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan berklorofil disebut sebagai Produktivitas primer.
Fotosintesis yang memainkan peranan sangat penting dalam pengaturan metabolisme komunitas, sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari, konsentrasi
karbondioksida terlarut dan faktor temperatur. Laju fotosintesis bertambah 2 – 3 kali lipat untuk setiap kenaikan temperatur sebesar 10
o
C. Meskipun demikian, intensitas sinar dan temperatur yang ekstrim cenderung memiliki pengaruh yang menghambat
laju fotosintesis. Secara sederhana dapat diuraikan bahwa dalam fotosintesis terjadi proses penyerapan energi cahaya dan karbondioksida serta pelepasan oksigen yang
berupa salah satu produk dari fotosintesis tersebut. Sebagai proses kebalikan dari fotosintesis dikenal proses respirasi yang meliputi pengambilan oksigen serta
pelepasan karbondioksida dan energi. Apabila cahaya tidak ada maka proses fotosintesis akan terhambat, sementara aktivitas respirasi terus berlangsung.
Universitas Sumatera Utara
Energi matahari yang mencapai bumi sebenarnya merupakan kisaran sempit dalam spektrum radiasi elektromagnetik. Energi itu mencakup radiasi dengan panjang
gelombang antara 400 dan 700 nm 1nm = 10
-9
m. Intensitas radiasi yang mengenai bumi dengan latituda dan dengan musim tahun. Sumbu bumi menyinggung 23,5
o
terhadap bidang gerak bumi mengitari matahari. Untuk alasan ini, belahan bumi utara menerima lebih dari 12 jam cahaya matahari selama 6 bulan kira-kira 21 Maret
sampai 23 September, ketika sumbu bumi menyinggung mengarah ke matahari dan kurang dari 12 jam selama bulan-bulan sisanya ketika sumbu itu menjauh. Situasi
kebalikannya terjadi dibelahan bumi Selatan. Fenomena ini berakibat keuntungan bersih radiasi matahari selama separuh tahun dan kerugian bersih selama separuh
tahun lagi, dan karena itu menentukan musim-musimnya.
Fitoplankton merupakan kelompok yang memegang peranan sangat penting dalam ekosistem air, karena kelompok ini dengan adanya kandungan klorofil mampu
melakukan fotosintesis. Dalam ekosistem air hasil dari fotosntesis yang dilakukan oleh fitoplankton bersama dengan tumbuhan air lainnya disebut sebagai Produktivitas
primer. Fitoplankton hidup terutama pada lapisan perairan yang mendapat cahaya matahari yang dibutuhkan untuk melakukan proses fotosintesis. Kepadatan
zooplankton disuatu perairan lotik jauh lebih sedikit dibandingkan dengan fitoplankton. Pengaruh kecepatan arus terhadap zooplankton jauh lebih kuat
dibandingkan pada fitoplankton. Disamping itu temperatur yang relatif hangat sangat mendukung keberadaan fitoplankton Barus, 2004.
Cuaca dapat mempengaruhi Produktivitas primer melalui tutupan awan, dan secara tidak langsung melalui suhu. Awan dapat mengurangi penembusan cahaya
kepermukaan laut dan mengurangi kecepatan proses produktivitas primer. Pada umumnya Produktivitas primer di laut bebas relatif rendah karena jauh dari daratan
yang menyediakan zat hara, faktor volume air yang besar yang mengencerkan kadar zat hara. Lingkungan eutrofik adalah lingkungan dengan sejumlah besar zat hara.
Universitas Sumatera Utara
Contohnya danau dangkal, kolam dan rawa-rawa untuk lingkungan air tawar, dan estuaria untuk lingkungan laut. Kombinasi antara kandungan zat hara tinggi dari
aliran sungai dan perairan dangkal yang teraduk baik, merupakan keadaan ideal untuk produktivitas tinggi. Lingkungan oligotrofik adalah lingkungan dengan produktivitas
rendah, seperti laut lepas, danau besar yang dalam dam goba pantai dimana sirkulasi air terbatas Romimohtarto et al., 2001.
2.4. Klorofil a
