Prinsip Nutrien sebagai Faktor Pembatas Kebutuhan Absolut dan Relatif Unsur Hara N, P, dan Si Rasio

blooming fitoplankton. Kejadian blooming fitoplankton di perairan Teluk Jakarta dari tahun 2004-2007 selengkapnya disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Kejadian blooming mikroalga fitoplankton tahun 2004-2007 di perairan Teluk Jakarta Wouthuyzen 2007 dalam Sidabutar 2008 Bulan Tahun Persentase Kejadian 2004 2005 2006 2007 Januari Februari Maret X 25 April X X X 75 Mei X X X X 100 Juni X X 50 Juli X X 50 Agustus X X 50 September X X X X 100 Oktober X X X X 100 November X X 50 Desember

C. Prinsip Nutrien sebagai Faktor Pembatas

Nutrien merupakan mineral yang dibutuhkan organisme untuk metabolisme. Nutrien tersebut dikelompokkan menjadi dua yaitu 1 nutrien makro, dibutuhkan dalam jumlah yang banyak seperti C, H, N, P, Mg, dan Ca, serta 2 nutrien mikro, dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit meliputi Fe, Mn, Cu, Si, Zn, Na, Mo, Cl, V, dan Co Parsons et al. 1984. Di antara unsur-unsur nutrien tersebut, unsur N dan P dianggap sangat esensial untuk produksi tumbuhan termasuk fitoplankton karena dapat membentuk energi yang tinggi dalam sel dan merupakan unsur utama dari protein yang dapat dibentuk melalui proses fotosintesis. Selain itu, unsur N dan P sering menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan dan perkembangan fitoplankton, baik dalam perairan tawar maupun dalam perairan estuaria dan laut Lagus et al. 2004. Khusus bagi jenis-jenis yang memiliki kerangka dinding sel yang mengandung Si, misalnya Diatom dan silicoflagellata, unsur Si turut berperan sebagai faktor pembatas. Disebut sebagai faktor pembatas, karena kedua unsur tersebut dibutuhkan oleh fitoplankton dalam jumlah yang besar namun ketersediaanya kecil dan tidak mencukupi dalam perairan Barnes Hughes 1988. Besar kecilnya unsur-unsur tersebut dalam perairan sangat bergantung pada masukan dari luar perairan seperti aliran air permukaan tanah run off, arus, pencucian ataupun erosi, serta sistem pembentukan yang berlangsung di badan air itu sendiri. Secara umum, efek dari defisiensi nutrien dalam komposisi sel alga adalah penurunan protein, pigmen fotosintesis, serta kandungan produk karbohidrat dan lemak Healey 1973 dalam Andarias 1990.

D. Kebutuhan Absolut dan Relatif Unsur Hara N, P, dan Si Rasio

Redfield : NPSi Kebanyakan spesies fitoplankton dapat mengabsorbsi ammonium, amoniak, nitrat, maupun nitrit, tetapi jika ketiganya tersedia, fitoplankton pada umumnya lebih menyukai ammonium Millero Sohn 1991; Libels 1992. Laju penyerapan nitrogen lebih cepat dari sel fitoplankton yang berukuran kecil daripada yang berkuran besar Harrison et al. 2004. Kebutuhan minimum nitrat yang dapat diserap oleh Diatom berkisar antara 1- 7 μg.L -1 0,001-0,007 mg.L -1 Ketchum 1939 dalam Parsons et al. 1984. Fitoplankton membutuhkan fosfor dalam jumlah yang sedikit, dari hasil penelitian fosfor dalam bentuk fosfat ternyata mengendalikan eutrofikasi perairan. Ini terjadi karena fosfor mengandung mineral penting dalam pertumbuhan dan metabolisme Diatom, fitoplankton hanya dapat menggunakan fosfor dalam bentuk fosfat PO 4 . Unsur P diperoleh mikroalgae dari senyawa fosfor anorganik ion ortofosfat dalam kasus-kasus tertentu diperoleh dari fosfor organik terlarut. Fosfor yang telah diserap oleh sel akan menjadi bagian dari komponen struktural sel dan berperan dalam proses-proses pengalihan energi dalam sel Nontji 1984. Ketidakseimbangan antara aktivitas fotosintesis dan respirasi dapat menimbulkan perubahan terhadap proses fisika dan kimia dalam perairan, seperti berubahnya proses pengikatan dan pelepasan P dari dan ke kolom air yang akan mengakibatkan adanya perubahan sediaan biologis unsur P. Unsur ini mempengaruhi penyebaran fitoplankton dan dapat menjadi faktor pembatas, baik secara spasial maupun temporal. Kandungan fosfat yang optimum bagi pertumbuhan fitoplankton berkisar pada 0,09-1,80 mg.L -1 , senyawa ini merupakan faktor pembatas bila kadarnya di bawah 0,009 mg.L -1 , sementara pada kadar lebih dari 1,0 mg.L -1 PO 4 -P dapat menimbulkan blooming Mackentum 1969. Secara khusus dijelaskan oleh Musa 1992 bahwa unsur hara P sediaan biologis yang minimum bagi Diatom adalah 0,002 mg.L -1 . Pada perairan yang memiliki nilai fosfat rendah 0,00-0,02 ppm akan dijumpai dominasi Diatom terhadap fitoplankton yang lain, pada perairan dengan nilai fosfat sedang 0,02-0,05 ppm akan dijumpai jenis Chlorophyceae, sedangkan pada perairan dengan nilai fosfat tinggi 0,10 ppm didominasi oleh Cyanophyceae Prowse 1946 dalam Kaswadji 1976. Silika sangat penting untuk proses perkembangbiakan karena silika berperan dalam pembelahan sel, sebagai bahan untuk pembentukan dinding sel, serta dibutuhkan dalam proses metabolisme Kurniastuty Isnansetyo 1995. Bagi komunitas Diatom, silika merupakan nutrien yang sangat penting untuk membangun dinding selnya. Pada perairan pantai umumnya kadar silika lebih tinggi dibandingkan dengan di wilayah perairan lepas pantai, sebagai limpasan run off dari daratan. Di perairan payau dan laut kadar silika berkisar antara 1,000-4,000 mg.L -1 , bila kandungan silika lebih kecil dari 0,5 mg.L -1 , maka fitoplankton khususnya Diatom tidak dapat berkembang dengan baik Turner 1980 dalam Widjaja et al. 1994. Silika menjadi pembatas dan mempengaruhi Diatom Kuosa et al. 1997 dalam Lagus et al. 2004. Lebih lanjut dijelaskan oleh Escaravage Prins 2002 bahwa pada konsentrasi silika di atas 2 µ mol fitoplankton akan didominasi oleh Diatom. Selain konsentrasi nutrien, dominasi fitoplankton juga ditentukan oleh rasio atom dari nutrien tersebut. Dalam hubungannya dengan kebutuhan relatif unsur hara oleh fitoplankton dapat ditinjau dari Rasio Redfield. Menurut Tezuka 1989, Chester 1990, dan Brown et al. 1994, sampai sekarang banyak ilmuwan perairan memberikan validasi rasio C : N : P : Si seperti yang diberikan oleh rasio Redfield dengan perbandingan 106 : 16 : 1 : 15 Diatom. Perubahan rasio ini mempengaruhi perubahan komunitas plankton dan menyebabkan tumbuhnya algae dengan komposisi jenis yang berbeda dalam perairan Cloern 2001; Jennerjahn et al. 2004; Lagus et al. 2004. Rasio C : N : P pada fitoplankton sangat bervariasi menurut status fitoplankton ditinjau dari nutrisinya Brown et al. 1994. Mineralisasi bahan organik dalam bentuk partikulat fosfor dan nitrogen yang ada dalam tubuh fitoplankton merupakan aspek penting siklus nutrien dalam ekosistem akuatik. Konsentrasi serta rasio N dan P yang tidak seimbang akan memunculkan dominansi algae yang tidak diharapkan, misalnya dari kelompok Chlorophyceae dan Cyanophyceae berfilamen Sandgren 1988. Sakshaug Olsen 1986 dalam Lagus et al. 2004 melaporkan bahwa rasio N : P yang optimum untuk pertumbuhan Skeletonema costatum adalah 9 : 1. Selanjutnya Lagus et al. 2004 menyatakan bahwa Chaetoceros spp. dominan pada konsentrasi nutrien yang rendah dan rasio N : P yang tinggi, sedangkan Skeletonema costatum menyukai konsentrasi nutrien yang tinggi dengan rasio N : P rendah. Redfield menyatakan bahwa konsentrasi nutrien-nutrien utama, seperti nitrat, fosfat, dan silika, mengalami perubahan dalam air laut dalam hubungannya dengan perubahan rasio konsentrasi stoikiometri dalam organisme, sehingga dapat dikatakan bahwa organisme mengontrol konsentrasi dan distribusi nutrien dalam air laut Chester 1990. Sebagai hasil ini, terjadi hubungan linier antara konsentrasi nutrien-nutrien terlarut ini, sebagai contoh, nitrat dan fosfat mempunyai hubungan linier dalam air laut. Dalam jaringan tumbuhan dan hewan, rasio yang diberikan oleh Redfield hampir konstan. Hal ini dapat dikatakan bahwa nutrien tumbuhan yang utama, konsentrasinya dalam laut adalah sama dengan yang ada dalam plankton.

E. Faktor dan Proses Penentu Ledakan Populasi Fitoplankton