Pengembangan Instrumentasi Pengukur Kelimpahan Chlorella sp. Berdasarkan Analisis RGB dengan Menggunakan Efek Fluorescence.

PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR

KELIMPAHAN

CHLORELLA

_{SP. BERDASARKAN ANALISIS}

RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK

FLUORESCENCE

Oleh: Dini Janiariska

C64104059

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR

KELIMPAHAN

CHLORELLA

_{SP. BERDASARKAN ANALISIS}

RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK

FLUORESCENCE

adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum pernah dilakukan

sebelumnya oleh pihak lain baik di perguruan tinggi IPB maupun perguruan tinggi yang lain. Data yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian dan pengamatan yang telah dilakukan. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Januari 2009

Dini Janiariska C64104059

RINGKASAN

DINI JANIARISKA. Pengembangan Instrumentasi Pengukur Kelimpahan Chlorella _{sp. Berdasarkan Analisis RGB dengan Menggunakan Efek} Fluorescence_{. Dibimbing oleh TOTOK HESTIRIANOTO dan INDRA} JAYA

Penelitian ini bertujuan untuk melihat hubungan kelimpahan fitoplankton (Chlorella sp.) terhadap sinar RGB (merah, hijau, dan biru) berdasarkan nilai reflektansi (pantulan) dengan menggunakan efek fluorescence. Pengambilan data dilakukan pada bulan Agustus hingga September 2008. Penelitian dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen ITK,FPIK IPB, Laboratorium Biologi Mikro, Departemen MSP, FPIK IPB, dan Laboratorium Fisika Lanjut, Departemen Fisika, FMIPA IPB.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuarium, aerator, mikroskop, pipet, cover glass, botol sampel, haemacytometer, gelas ukur, lampu UV, lampu TL, video kamera CCTV, reflektor, USB 2000 spektrofotometer, seperangkat komputer, software pengambil citra, pengolah citra dan pengolah data statistik. Bahan yang digunakan adalah Chlorella sp., air sumur yang telah disaring, aquades, lugol, pupuk Urea, NPK dan TSP.

Chlorella sp. yang dikultur terlebih dahulu. Data kelimpahan Chlorella

sp. diperoleh dari pengamatan langsung melalui mikroskop dengan menggunakan

haemocytometer dan menggunakan metode kotak besar. Kelimpahan Chlorella

sp. dihitung setiap hari menggunakan persamaan Eaton et al (1995). Lampu UV dan TL diukur intensitas relatifnya menggunakan spektrofotometer. Citra

didapatkan dari hasil pemotretan pada sisi bagian permukaan air dalam akuarium menggunakan kamera CCTV dan menambahkan efek fluorescence. Citra yang didapatkan diolah lebih lanjut menggunakan Adobe Photoshop 7.0. Citra terlebih dahulu diseleksi, hasil seleksi dipindahkan ke spesifikasi lembar baru dan dilihat intensitas warna RGB melalui histogram pada masing-masing kanal. Histogram dari tiap-tiap kanal disajikan secara berurutan untuk melihat pergeseran warna yang terjadi. Pergeseran ke kanan menandakan terjadinya peningkatan nilai intensitas dan sebaliknya. Pembandingan antara satu perlakuan dengan perlakuan lain dilakukan menggunakan persamaan regresi multivariat.

Lampu UV dengan panjang gelombang 300 nm sampai 1100 nm memiliki efek fluorescence yang erat antara kelimpahan Chlorella sp. dengan sinar RGB. Kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh nyata dan positif terhadap sinar RGB. Semakin tinggi kelimpahan Chlorella sp.dan jarak antar partikel yang menyempit maka semakin besar sinar RGB yang dipantulkan. Peningkatan penggunaan energi sinar RGB sejalan dengan peningkatan konsentrasi kelimpahan Chlorella sp.

Efek fluorescence mengidentifikasikan kelimpahan fitoplankton lebih akurat daripada tanpa efek fluorescence (dengan lampu TL). Hal ini dikarenakan efek fluorescence akan memendarkan cahaya hijau lebih jelas daripada lampu TL yang lebih memancarkan sinar biru.

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Institut Pertanian Bogor

Oleh: Dini Janiariska

C64104059

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

SKRIPSI

Judul : PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA _{SP. BERDASARKAN} ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE

Nama : Dini Janiariska NRP : C64104059

Disetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. Totok Hestirianoto,M.Sc. Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 631 207 NIP. 131 578 799

Mengetahui,

Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 578 799

Penelitian mengenai pengembangan instrumentasi pengukur kelimpahan fitoplanktonmerupakansumbangsih penulisuntuk mempermudah dalam pengukuran kelimpahan fitoplankton.

Puji syukur kepada ALLAH SWT atas karunianya sehingga penulis dapat merampungkan penyusunan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc dan Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc selaku dosen pembimbing skripsi atas segala bimbingannya.

2. Dr. Ir. Djisman Manurung, M. Sc sebagai penguji tamu dan Dr. Ir. Henry M. Manik, M. T sebagai komisi pendidikan pada ujian akhir.

3. Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor atas kesempatan penelitian.

4. Kedua Orang tuaku dan keluarga besar atas doa, semangat, dan dukungan. 5. Drs. I Wayan Subamia, M. Si., Drs. Chumaidi, M.S., Pak Sunar, Pak Mul, Mas Danio, dan rekan-rekan dari LRBIHAT serta Fredi dari MARITEK atas bantuan, saran dan kerjasamanya selama penelitian.

6. Para sahabatku Nana, Didie, Mita, Ndarie, Afin, Dyna, Yoan, Elsa, Yoke, Mbak Maya, Diani, KMKL-UNHAS, dan Siskal ITS atas dukungannya. 7. Freddy Setiawan atas semua motivasi, dan kasih sayangnya.

8. Keluarga besar ITK – FPIK IPB, warga ITK, teman seperjuangan ITK 41, semua teman di seluruh tanah air, dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini.

Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak – pihak yang berkepentingan.

Bogor, 17 Januari 2009

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Fitoplankton dan faktor-faktor yang mempengaruhinya ... 3

2.2. Struktur morfologi Chlorella sp. ... 6

2.3. Pigmen-pigmen pada Chlorella sp. ... 10

2.4. Warna, Panjang Gelombang, dan Fluorescence ... 12

3. BAHAN DAN METODE 3.1. Waktu dan lokasi penelitian ... 20

3.2. Alat dan bahan ... 20

3.3. Prosedur kerja ... 21

3.3.1. Perakitan alat ... 22

3.3.2. Persiapan media penumbuh fitoplankton (Chlorella sp.) ... 23

3.3.3. Isolasi dan penentuan fitoplankton Chlorella sp. ... 24

3.3.4. Teknik pengambilan citra ... 26

3.3.5. Teknik pengolahan citra ... 27

3.3.6. Pengukuran panjang gelombang lampu UV dan TL ... 29

3.3.7. Analisis data ... 30

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perubahan warna pada obyek pengamatan (Chlorella sp.) dan kelimpahannya selama 19 hari pengamatan ... 34

4.2. Karakteristik gelombang lampu Ultraviolet, lampu TL dan sinar RGB setelah diberi filter ... 35

4.3. Hubungan frekuensi kejadian warna RGB dengan kelimpahan Chlorella sp. ... 38

4.4. Sebaran nilai konsentrasi Chlorella sp. berdasarkan nilai tengah pada sinar RGB ... 41

4.5. Hasil analisis ragam dan uji hipotesis hubungan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB ... 43

4.5.1. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB ... 43

4.5.2. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB menggunakan analisis ragam satu arah ... 45

vii

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 51

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN ... 56

DAFTAR RIWAYAT HIDUP... 78

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ... 21 2. Hasil perhitungan nilai korelasi kelimpahan Chlorella sp. dengan

intensitas sinar RGB (Lampiran 9)... 45

3. Hasil uji F perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB (Lampiran 9) ... 46

4. Hasil uji t perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas

sinar RGB (Lampiran 9) ... 46

ix

1. Koloni dan potongan melintang struktur morfologi Chlorella sp.

dengan menggunakan mikroskop elektron (Vashishta, 1978)... 7 2. Kurva absorbansi sinar terhadap jumlah sel/volume Chlorella sp.

pada panjang gelombang 687 nanometer (Retno et al., 2002)... 8 3. Korelasi antara biakan klorofil-a dengan konsentrasi klorofil

DF Kinetik fotometer (Tümpling, 1999) ... 9 4. Spektrum absorbansi Chlorella sp. pada panjang gelombang

400 sampai 800 nanometer (Retno et al., 2002) ... 11 5. Kurva spektral emisi dan absorbsi pada sinar tampak dan

emisi fluorescence (Davidson, 2005) ... 16 6. Kurva sebaran kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi

kejadian sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) ... 17 7.     Kurva hubungan jarak antar sel Chlorella sp. terhadap sinar

(a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) ... 19 8. Desain eksperimen kultur plankton : (a) tampak depan dan

(b) tampak perspektif samping ... 22 9. Pola kotakan pada hemacytometer dan contoh arah perhitungannya

(Alim dan Kurniastuty, 1995)... 24 10. Desain eksperimen pengambilan citra : (a) perspektif samping dan

(b) tampak atas ... 26 11. Cropping obyek pengamatan (konsentrasi Chlorella sp.) pada

Adobe Photoshop ... 27 12. Analisis sinar RGB serta spesifikasi lembar baru pada

Adobe Photoshop... 28 13. Analisis sinar RGB pada histogram Adobe Photoshop... 28 14. Pengukuran lampu dengan menggunakan USB Spektrofotometer

S2000 ... 29

PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR

KELIMPAHAN

CHLORELLA

_{SP. BERDASARKAN ANALISIS}

RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK

FLUORESCENCE

Oleh: Dini Janiariska

C64104059

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR

KELIMPAHAN

CHLORELLA

_{SP. BERDASARKAN ANALISIS}

RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK

FLUORESCENCE

adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum pernah dilakukan

sebelumnya oleh pihak lain baik di perguruan tinggi IPB maupun perguruan tinggi yang lain. Data yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian dan pengamatan yang telah dilakukan. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Januari 2009

Dini Janiariska C64104059

RINGKASAN

DINI JANIARISKA. Pengembangan Instrumentasi Pengukur Kelimpahan Chlorella _{sp. Berdasarkan Analisis RGB dengan Menggunakan Efek} Fluorescence_{. Dibimbing oleh TOTOK HESTIRIANOTO dan INDRA} JAYA

Penelitian ini bertujuan untuk melihat hubungan kelimpahan fitoplankton (Chlorella sp.) terhadap sinar RGB (merah, hijau, dan biru) berdasarkan nilai reflektansi (pantulan) dengan menggunakan efek fluorescence. Pengambilan data dilakukan pada bulan Agustus hingga September 2008. Penelitian dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen ITK,FPIK IPB, Laboratorium Biologi Mikro, Departemen MSP, FPIK IPB, dan Laboratorium Fisika Lanjut, Departemen Fisika, FMIPA IPB.

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuarium, aerator, mikroskop, pipet, cover glass, botol sampel, haemacytometer, gelas ukur, lampu UV, lampu TL, video kamera CCTV, reflektor, USB 2000 spektrofotometer, seperangkat komputer, software pengambil citra, pengolah citra dan pengolah data statistik. Bahan yang digunakan adalah Chlorella sp., air sumur yang telah disaring, aquades, lugol, pupuk Urea, NPK dan TSP.

Chlorella sp. yang dikultur terlebih dahulu. Data kelimpahan Chlorella

sp. diperoleh dari pengamatan langsung melalui mikroskop dengan menggunakan

haemocytometer dan menggunakan metode kotak besar. Kelimpahan Chlorella

sp. dihitung setiap hari menggunakan persamaan Eaton et al (1995). Lampu UV dan TL diukur intensitas relatifnya menggunakan spektrofotometer. Citra

didapatkan dari hasil pemotretan pada sisi bagian permukaan air dalam akuarium menggunakan kamera CCTV dan menambahkan efek fluorescence. Citra yang didapatkan diolah lebih lanjut menggunakan Adobe Photoshop 7.0. Citra terlebih dahulu diseleksi, hasil seleksi dipindahkan ke spesifikasi lembar baru dan dilihat intensitas warna RGB melalui histogram pada masing-masing kanal. Histogram dari tiap-tiap kanal disajikan secara berurutan untuk melihat pergeseran warna yang terjadi. Pergeseran ke kanan menandakan terjadinya peningkatan nilai intensitas dan sebaliknya. Pembandingan antara satu perlakuan dengan perlakuan lain dilakukan menggunakan persamaan regresi multivariat.

Lampu UV dengan panjang gelombang 300 nm sampai 1100 nm memiliki efek fluorescence yang erat antara kelimpahan Chlorella sp. dengan sinar RGB. Kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh nyata dan positif terhadap sinar RGB. Semakin tinggi kelimpahan Chlorella sp.dan jarak antar partikel yang menyempit maka semakin besar sinar RGB yang dipantulkan. Peningkatan penggunaan energi sinar RGB sejalan dengan peningkatan konsentrasi kelimpahan Chlorella sp.

Efek fluorescence mengidentifikasikan kelimpahan fitoplankton lebih akurat daripada tanpa efek fluorescence (dengan lampu TL). Hal ini dikarenakan efek fluorescence akan memendarkan cahaya hijau lebih jelas daripada lampu TL yang lebih memancarkan sinar biru.

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Institut Pertanian Bogor

Oleh: Dini Janiariska

C64104059

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

SKRIPSI

Judul : PENGEMBANGAN INSTRUMENTASI PENGUKUR KELIMPAHAN CHLORELLA _{SP. BERDASARKAN} ANALISIS RGB DENGAN MENGGUNAKAN EFEK FLUORESCENCE

Nama : Dini Janiariska NRP : C64104059

Disetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. Totok Hestirianoto,M.Sc. Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 631 207 NIP. 131 578 799

Mengetahui,

Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc. NIP. 131 578 799

Penelitian mengenai pengembangan instrumentasi pengukur kelimpahan fitoplanktonmerupakansumbangsih penulisuntuk mempermudah dalam pengukuran kelimpahan fitoplankton.

Puji syukur kepada ALLAH SWT atas karunianya sehingga penulis dapat merampungkan penyusunan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin berterima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc dan Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc selaku dosen pembimbing skripsi atas segala bimbingannya.

2. Dr. Ir. Djisman Manurung, M. Sc sebagai penguji tamu dan Dr. Ir. Henry M. Manik, M. T sebagai komisi pendidikan pada ujian akhir.

3. Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor atas kesempatan penelitian.

4. Kedua Orang tuaku dan keluarga besar atas doa, semangat, dan dukungan. 5. Drs. I Wayan Subamia, M. Si., Drs. Chumaidi, M.S., Pak Sunar, Pak Mul, Mas Danio, dan rekan-rekan dari LRBIHAT serta Fredi dari MARITEK atas bantuan, saran dan kerjasamanya selama penelitian.

6. Para sahabatku Nana, Didie, Mita, Ndarie, Afin, Dyna, Yoan, Elsa, Yoke, Mbak Maya, Diani, KMKL-UNHAS, dan Siskal ITS atas dukungannya. 7. Freddy Setiawan atas semua motivasi, dan kasih sayangnya.

8. Keluarga besar ITK – FPIK IPB, warga ITK, teman seperjuangan ITK 41, semua teman di seluruh tanah air, dan semua pihak yang telah membantu terselesaikannya skripsi ini.

Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi pihak – pihak yang berkepentingan.

Bogor, 17 Januari 2009

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang ... 1

1.2. Tujuan ... 2

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Fitoplankton dan faktor-faktor yang mempengaruhinya ... 3

2.2. Struktur morfologi Chlorella sp. ... 6

2.3. Pigmen-pigmen pada Chlorella sp. ... 10

2.4. Warna, Panjang Gelombang, dan Fluorescence ... 12

3. BAHAN DAN METODE 3.1. Waktu dan lokasi penelitian ... 20

3.2. Alat dan bahan ... 20

3.3. Prosedur kerja ... 21

3.3.1. Perakitan alat ... 22

3.3.2. Persiapan media penumbuh fitoplankton (Chlorella sp.) ... 23

3.3.3. Isolasi dan penentuan fitoplankton Chlorella sp. ... 24

3.3.4. Teknik pengambilan citra ... 26

3.3.5. Teknik pengolahan citra ... 27

3.3.6. Pengukuran panjang gelombang lampu UV dan TL ... 29

3.3.7. Analisis data ... 30

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perubahan warna pada obyek pengamatan (Chlorella sp.) dan kelimpahannya selama 19 hari pengamatan ... 34

4.2. Karakteristik gelombang lampu Ultraviolet, lampu TL dan sinar RGB setelah diberi filter ... 35

4.3. Hubungan frekuensi kejadian warna RGB dengan kelimpahan Chlorella sp. ... 38

4.4. Sebaran nilai konsentrasi Chlorella sp. berdasarkan nilai tengah pada sinar RGB ... 41

4.5. Hasil analisis ragam dan uji hipotesis hubungan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB ... 43

4.5.1. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB ... 43

4.5.2. Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap sinar RGB menggunakan analisis ragam satu arah ... 45

vii

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 51

5.2. Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

LAMPIRAN ... 56

DAFTAR RIWAYAT HIDUP... 78

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

1. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ... 21 2. Hasil perhitungan nilai korelasi kelimpahan Chlorella sp. dengan

intensitas sinar RGB (Lampiran 9)... 45

3. Hasil uji F perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas sinar RGB (Lampiran 9) ... 46

4. Hasil uji t perlakuan kelimpahan Chlorella sp. terhadap intensitas

sinar RGB (Lampiran 9) ... 46

ix

1. Koloni dan potongan melintang struktur morfologi Chlorella sp.

dengan menggunakan mikroskop elektron (Vashishta, 1978)... 7 2. Kurva absorbansi sinar terhadap jumlah sel/volume Chlorella sp.

pada panjang gelombang 687 nanometer (Retno et al., 2002)... 8 3. Korelasi antara biakan klorofil-a dengan konsentrasi klorofil

DF Kinetik fotometer (Tümpling, 1999) ... 9 4. Spektrum absorbansi Chlorella sp. pada panjang gelombang

400 sampai 800 nanometer (Retno et al., 2002) ... 11 5. Kurva spektral emisi dan absorbsi pada sinar tampak dan

emisi fluorescence (Davidson, 2005) ... 16 6. Kurva sebaran kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi

kejadian sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) ... 17 7.     Kurva hubungan jarak antar sel Chlorella sp. terhadap sinar

(a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008) ... 19 8. Desain eksperimen kultur plankton : (a) tampak depan dan

(b) tampak perspektif samping ... 22 9. Pola kotakan pada hemacytometer dan contoh arah perhitungannya

(Alim dan Kurniastuty, 1995)... 24 10. Desain eksperimen pengambilan citra : (a) perspektif samping dan

(b) tampak atas ... 26 11. Cropping obyek pengamatan (konsentrasi Chlorella sp.) pada

Adobe Photoshop ... 27 12. Analisis sinar RGB serta spesifikasi lembar baru pada

Adobe Photoshop... 28 13. Analisis sinar RGB pada histogram Adobe Photoshop... 28 14. Pengukuran lampu dengan menggunakan USB Spektrofotometer

S2000 ... 29

15. Pergeseran intensitas warna yang dipantulkan oleh konsentrasi

Chlorella sp. pada histogram Adobe Photoshop ... 30 16. Bagan alir langkah kerja perolehan dan pengolahan data Chlorella sp. .. 33 17. Selama 19 hari pengamatan, warna air pada obyek pengamatan

(Chlorella sp.) mengalami perubahan warna ... 34 18. Karakteristik gelombang sinar lampu UV dan TL dengan

menggunakan filter RGB (Lampiran 2)... 37 19. Kurva sebaran kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi kejadian

sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Lampiran 9)... 39 20. Kurva sebaran nilai konsentrasi Chlorella sp. berdasarkan nilai tengah

pada sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Lampiran 9)... 42 21. Pengujian kenormalan sisaan regresi antara kelimpahan Chlorella sp.

dengan intensitas sinar RGB (Lampiran 9) ... 44 22. Plot sisaan regresi (galat) intensitas sinar RGB dengan kelimpahan

Chlorella sp. (Lampiran 9) ... 45 23. Kurva hubungan jarak antar sel Chlorella sp. terhadap sinar RGB

(Lampiran 3) ... 48

 

24. Chlorella sp. membutuhkan energi untuk memendarkan cahaya

fluorescence dengan tingkat penggunaan yang berbeda-beda pada sinar RGB (Lampiran 10) ... 49

xi

1. Gambar/citra obyek pengamatan (Chlorella sp.) ... 57 2. Panjang gelombang dan intensitas lampu UV, sinar merah, hijau,

dan biru (RGB) dengan menggunakan filter ... 59 3. Data harian jumlah Chlorella sp. ... 63 4. Sebaran nilai intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada

kelimpahan Chlorella sp. tanggal 28 Agustus 2008 ... 65 5. Sebaran nilai intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada

kelimpahan Chlorella sp. tanggal 1 September 2008 ... 66 6. Sebaran nilai intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada

kelimpahan Chlorella sp. tanggal 5 September 2008 ... 67 7. Sebaran nilai intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada

kelimpahan Chlorella sp. tanggal 9 September 2008 ... 68 8. Sebaran nilai intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada

kelimpahan Chlorella sp. tanggal 13 September 2008 ... 69 9. Analisis ragam dan pengujian hipotesis hubungan intensitas sinar RGB

dengan kelimpahan Chlorella sp. ... 70 10. Data pengolahan energi total RGB ... 75 11. Gambar alat-alat yang diperlukan untuk penelitian ... 77

xii

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Eksplorasi sumber daya hayati di wilayah perairan Indonesia terus mengalami perkembangan. Fitoplankton merupakan salah satu organisme penyusun kehidupan yang utama di wilayah perairan. Proses fotosintesis pada ekosistem air yang dilakukan oleh fitoplankton (produsen), merupakan sumber nutrisi utama bagi kelompok organisme air lainnya yang berperan sebagai

konsumen, dimulai dengan zooplankton dan diikuti oleh kelompok organisme air lainnya yang membentuk rantai makanan (Barus, 2002).

Dengan sifatnya yang dapat membuat makanan sendiri (autotrof ) mampu merubah hara anorganik menjadi bahan organik dan penghasil oksigen yang sangat mutlak diperlukan bagi kehidupan makhluk yang lebih tinggi tingkatannya. Dilihat dari daya reproduksi dan produktifitasnya, maka fitoplankton mempunyai produktifitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan organisme autotrof lainnya (Alim dan Kurniastuty, 1995).

Kedudukan fitoplankton sebagai produksi primer dengan kandungan nutrisi yang tinggi terdiri dari protein, karbohidrat, lemak, dan asam lemak telah dimanfaatkan untuk berbagai keperluan antara lain dalam bidang perikanan, farmasi dan makanan suplemen. Organisme ini diisolasi kemudian dibudidayakan secara intensif untuk mendapatkan monospesies dengan kepadatan tinggi.

Chlorella sp. adalah salah satu jenis fitoplankton yang banyak memiliki

manfaat, di antaranya sebagai pakan ikan, makanan kesehatan bagi manusia, bahan campuran kosmetik maupan biofilter dalam menanggulangi limbah

 

organik. Chlorella sp. layak untuk dibudidayakan karena sifatnya yang mudah dan cepat berkembang biak.

Chlorella sp memiliki pigmen hijau klorofil dan klorofil-a adalah tipe

klorofil yang paling umum digunakan untuk proses fotosintesis. Semakin tinggi konsentrasi klorofil-a, semakin berlimpah fitoplankton di perairan tersebut sehingga dalam inventarisasi dan pemetaan sumberdaya alam pesisir dan laut, klorofil-a digunakan untuk mengetahui keberadaan fitoplankton dalam air (Suriadi dan Siswanto, 2004).

Menghitung kelimpahan fitoplankton di lapangan memerlukan waktu yang relatif lama. Pada umumnya ada tiga cara yang dilakukan untuk mengetahui kelimpahan fitoplankton yakni secara manual, hydroacoustic, dan secara optik. Secara optik dapat diketahui dengan menggunakan sinar-sinar khususnya sinar merah, hijau, dan biru.

Penggunaan efek fluorescence (pendaran cahaya) pada fitoplankton khususnya Chlorella sp. merupakan satu cara untuk melihat perkembangan dan pertumbuhannya melalui hubungan nilai reflektansi sinar merah, hijau, dan biru yang telah terkena efek fluorescence terhadap konsentrasi mikroorganisme tersebut.

1.2. Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk melihat hubungan kelimpahan Chlorella sp. terhadap reflektansi intensitas sinar merah, hijau, dan biru dengan menggunakan efek fluorescence .

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Fitoplankton dan faktor-faktor yang mempengaruhinya

Plankton adalah organisme yang hidup melayang atau mengambang di dalam air dan memiliki kemampuan gerak yang sangat terbatas sehingga selalu terbawa oleh arus (Nontji, 2005).  Salah satu golongan plankton adalah

fitoplankton, yaitu organisme laut yang melayang dan hanyut dalam air serta mampu berfotosintesis (Nybakken, 1992). Kelimpahan dan komposisi jenis fitoplankton antara lain dipengaruhi oleh salinitas, musim, habitat, kecerahan, arus, proses reproduksi, dan aktifitas pemangsaan (Davis, 1951).

Semua komunitas merupakan mozaik dari komposisi spesies dan sifat-sifat lingkungan. Meskipun mungkin konstan secara komparatif ketika di wilayah yang luas. Perubahan-perubahan lokal terjadi secara konstan karena ada kematian dan sisa hasil mikrosuksesi (McNaughton dan Wolf, 1990). Demikian juga dengan komunitas fitoplankton, dimana di dalam kolom perairan kuantitas dan kualitas dari fitoplankton selalu berubah-ubah sesuai dengan kondisi lingkungan hidupnya. Pertumbuhan fitoplankton dipengaruhi oleh beberapa faktor fisika seperti suhu, cahaya matahari, kedalaman, kekeruhan, salinitas, dan kandungan oksigen; faktor kimia seperti pH, fosfat, nitrat, nitrit, dan silikat (Nybakken, 1992).

Fotosintesis dapat berlangsung apabila cahaya yang sampai ke suatu sel fitoplankton lebih besar dari pada suatu intensitas tertentu. Kedalaman penetrasi cahaya di perairan dimana produksi fitoplankton masih dapat berlangsung, bergantung pada beberapa faktor antara lain absorbansi cahaya oleh air, panjang gelombang cahaya, kecerahan air, pemantulan cahaya oleh permukaan air, lintang

3

geografik, dan musim. Laju penetrasi energi cahaya akan terjadi secara

eksponensial seiring dengan perubahan yang drastis pada spektrum energi sebagai akibat dari absorbsi oleh berbagai komponen di perairan (Kishino, 1986).

Fitoplankton dapat menggunakan zat anorganik dan mengubahnya menjadi bahan organik jika mendapat cahaya yang cukup. Fitoplankton bisa ditemukan di seluruh massa air mulai dari permukaan laut sampai pada kedalaman dengan intesitas cahaya yang masih memungkinkan terjadinya fotosintesis

(Nontji, 2005). Oleh sebab itu, fitoplankton tidak terdapat dalam lapisan air pada kedalaman lebih dari 100 meter. Pada kedalaman lebih dari itu, intensitas cahaya kurang lebih hanya 1% dari permukaan (Brotowidjoyo et al., 1995). Tahap pertama yang terjadi dalam proses fotosintesis adalah proses penyerapan sinar matahari dan hanya panjang gelombang 400 hingga 720 nanometer saja yang dapat dimanfaatkan. Laju fotosintesis fitoplankton maksimum terjadi pada lapisan tepat di bawah permukaan air.

Laju pertumbuhan fitoplankton akan meningkat seiring dengan semakin tinggi penetrasi cahaya ke dalam perairan (Bullefuilee, 2004). Penetrasi cahaya matahari dipengaruhi oleh kecerahan dan kecerahan dipengaruhi oleh kekeruhan dan warna air. Semakin tinggi kecerahan, semakin dalam penetrasi cahaya matahari. Kekeruhan perairan disebabkan adanya zat-zat melayang yang terurai secara halus, baik yang berasal dari jasad-jasad renik, lumpur, kotoran-kotoran organik, unsur-unsur organik dan anorganik, serta mikroorganisme plankton lainnya (Mays, 1996). Kekeruhan akan menyebabkan sinar yang datang ke

perairan akan lebih banyak dihamburkan dibandingkan dengan yang diloloskan ke dalam perairan. Sedangkan keberadaan cahaya sangat dibutuhkan dalam proses

5

 

fotosintesis sebagai sumber energi untuk mengubah bahan anorganik menjadi organik (Kordi dan Tanchung, 2007).

Zat-zat hara anorganik utama yang diperlukan fitoplankton untuk tumbuh dan berkembang biak ialah nitrogen dan fosfor. Kedua unsur ini jumlahnya sangat sedikit di perairan, namun unsur ini sangat penting keberadaannya. Nitrogen dan fosfor merupakan faktor pembatas bagi produktifitas fitoplankton. Selain nitrogen dan fosfor, zat-zat hara lain baik organik maupun anorganik diperlukan dalam jumlah kecil, tetapi tidak terlalu berpengaruh jika dibandingkan dengan nitrogen dan fosfor (Nybakken, 1992).

Suhu merupakan parameter lingkungan yang sangat penting bagi

kehidupan fitoplankton. Sifat fisika-kimia perairan seperti kelarutan oksigen dan gas-gas lainnya serta kecepatan reaksi kimia dipengaruhi oleh suhu. Suhu juga berpengaruh terhadap pertumbuhan biota. Pada umumnya, laju pertumbuhan meningkat jika suhu air naik sampai tingkat tertentu. Suhu air dapat

mempengaruhi keberadaan, penyebaran, kelimpahan, tingkah laku, dan pertumbuhan fitoplankton. Kinne (1970) mengemukakan bahwa kisaran

fitoplankton untuk pertumbuhan optimal terhadap temperatur berbeda-beda setiap jenis atau spesies, namun rata-rata berkisar 20o C sampai 30o C.

Kehidupan berbagai jenis fitoplankton dipengaruhi oleh salinitas (Sediadi, 1999). Variasi yang besar pada salinitas menimbulkan banyak pengaruh pada kehidupan organisme termasuk fitoplankton (Davis, 1951). Salinitas mempunyai pengaruh besar terhadap suksesi jenis fitoplankton. Variasi salinitas yang kecil, lebih kurang beberapa gram per seribu berpengaruh terhadap fitoplankton, yakni mempengaruhi daya melayang fitoplankton (Riley dan Chester, 1971).

2.2. Struktur morfologi Chlorella _sp.

Chlorella adalah salah satu jenis fitoplankton yang mengandung klorofil

serta pigmen lainnya untuk melakukan fotosintesis. Kata Chlorella berasal dari bahasa Yunani yaitu ”Chloros” yang berarti hijau dan ”L.ella” yang berarti kecil (Bold dan Wynne, 1985). Chlorella adalah fitoplankton yang cukup penting dalam pengembangan bidang perikanan, karena merupakan salah satu pakan alami untuk benih ikan dan udang (Hartati, 1986). Chlorella merupakan produsen dalam rantai makanan makhluk hidup yang kaya gizi. Menurut habitat hidupnya, ada dua macam Chlorella yaitu Chlorella yang hidup di air tawar dan Chlorella yang hidup di air laut. Bentuk sel Chlorella biasanya bulat atau bulat telur dengan ukuran 5 – 10 mikrometer, merupakan alga bersel tunggal (uniseluler), dan kadang-kadang bergerombol 4-16 individu (Pandey dan Triverdi, 1977). Pandey dan Triverdi (1977) mengklasifikasikan Chlorella sebagai berikut :

Phylum : Chlorophyta Kelas : Clorophyceae Ordo : Chlorococcales Sub-ordo : Autosporinae

Familia : Chlorellaceae Genus : Chlorella

Spesies : Chlorella vulgaris, C. conglomerate, C. conductrix, C. ellipsoidea, lainnya

Chlorella berwarna hijau karena klorofil merupakan pigmen yang

dominan. Dinding selnya keras terdiri dari selulosa dan pektin. Sel ini

sangat lambat sehingga saat pengamatan seakan-akan tidak bergerak (Alim dan Kurniastuty, 1995). Struktur morfologi Chlorella dapat dilihat pada Gambar 1 (Vashishta, 1978).

Gambar 1. Koloni dan potongan melintang struktur morfologi Chlorella sp.

dengan mikroskop elektron (Vashishta, 1978)

7

 

Chlorella bersifat kosmopolit yang dapat tumbuh dimana-mana seperti

kolam, perairan payau, tempat-tempat yang lembab, kulit kayu, kecuali pada tempat yang sangat kritis bagi kehidupan (Vashista, 1978). Fitoplankton ini dapat tumbuh pada salinitas 0 – 35 ppt dengan salinitas optimum 10 – 20 ppt. Chlorella

dapat tumbuh pada kisaran suhu antara 5 - 35o C, dengan suhu optimum pada suhu 25oC. Tetapi Chlorella memiliki toleransi pada suhu 35-40oC dan bertahan

sampai 42oC (Davis et al., 1953). Kisaran pH yang baik untuk pertumbuhan plankton adalah 7.5 – 8.5 dan dengan menggunakan urea sebagai medianya, maka pHnya adalah 6.5 (Davis et al., 1953). Chlorella bereproduksi secara aseksual dengan pembelahan sel, dan pemisahan autospora dari sel induknya (Alim dan Kurniastuty, 1995).

Kepadatan fitoplankton dapat dinyatakan dalam biomassa yang pada hakekatnya bermakna banyaknya zat hidup per satuan luas atau per satuan volume

di suatu daerah dan pada suatu waktu tertentu (Cushing in Nontji, 1984). Jumlah individu fitoplankton berlimpah pada lokasi tertentu, sedangkan pada lokasi lain di perairan yang sama jumlahnya sedikit (Nontji, 2005). Hal ini menunjukkan bahwa distribusi fitoplankton di perairan tidak homogen. Faktor yang

menyebabkan terjadinya keadaan yang demikian yaitu arus, unsur hara, dan aktifitas pemangsaan (Davis, 1951).

Karakteristik optik seperti absorbansi fitoplankton Chlorella sp. diukur dengan spektrofotometer di daerah panjang gelombang ultraviolet dan cahaya tampak. Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa Chlorella sp. memiliki nilai absorbansi yang tinggi untuk panjang gelombang 687 dan 490 nm. Hubungan antara absorbansi dan kepadatan sel Chlorella sp. adalah linier pada rentang kepadatan 50 sampai dengan 150 x 104 sel/ml (Gambar 2) (Retno et al., 2002).

A

b

s

o

rb

a

n

s

i

Gambar 2. Kurva absorbansi sinar terhadap jumlah sel/volume Chlorella sp. pada panjang gelombang 687 nm (Retno et al., 2002)

9

 

DigitalFluorometer (DF) kinetik fotometer merupakan suatu metode untuk

mengetahui bertambahnya jumlah konsentasi klorofil-a yang ada di perairan. Menurut Tümpling (1999) konsentrasi klorofil-a yang ada di perairan besarnya sebanding dengan besarnya konsentrasi total klorofil yang ada di perairan tersebut (Gambar 3).

 

Gambar 3. Korelasi antara biakan klorofil-a dengan konsentrasi klorofil DF kinetik fotometer (Tümpling, 1999)

Jumlah fitoplankton yang ada di perairan laut umumnya dapat dilihat dari jumlah klorofil-a yang ada di perairan tersebut. Oleh karena itu hasil pengukuran kandungan klorofil-a sering digunakan untuk menduga biomassa fitoplankton suatu perairan. Menurut Arinardi et al. (1997), perairan Indonesia yang memiliki kandungan klorofil-a yang tinggi hampir selalu berkaitan dengan adanya

pengadukan dasar perairan, dampak aliran sungai (Pantai Utara Jawa, Pantai Timur Sumatera bagian Selatan, Kalimantan Selatan dan Papua) serta

berlangsungnya proses penaikan massa air lapisan dalam ke permukaan (Laut Banda, Laut Arafura, Selat Bali dan Selatan Jawa).

2.3. Pigmen-pigmen pada Chlorella _sp.

Pigmen merupakan gabungan beberapa warna yang direfleksikan pada panjang gelombang tertentu pada cahaya tampak. Tumbuhan hijau, alga, dan Cyanobakteria dapat melakukan fotosintesis karena memiliki pigmen klorofil (Nikolav dan Velik, 1996). Fotosintesis terjadi akibat interaksi antara pigmen dengan cahaya yang diserap oleh pigmen tersebut. Cahaya yang diserap oleh pigmen klorofil berbeda-beda tergantung pada warna yang ada dalam pigmen tersebut. Klorofil dapat menyerap panjang gelombang pada cahaya tampak, kecuali hijau. Cahaya hijau direfleksikan sehingga klorofil terlihat berwarna hijau. Klorofil terdapat dalam membran yang dinamakan sebagai kloroplas (Christian dan Iris, 1987).

Chlorella sp. merupakan fitoplankton yang memiliki klorofil serta

pigmen-pigmen yang lain seperti xantofil, neoxantin, dan violaxantin. Fungsi pigmen-pigmen ini menangkap dan mengumpulkan energi cahaya dengan kisaran panjang gelombang yang luas, kemudian memindahkan energi tersebut ke klorofil (Sumich, 1992). Klorofil-a dapat mengabsorbsi cahaya secara maksimal pada panjang gelombang 430 dan 660 nm, sedangkan pigmen-pigmen pelengkap mempunyai kemampuan mengabsorbsi cahaya secara maksimal pada panjang gelombang yang berbeda-beda (Basmi, 1999). Menurut Curran (1985), pigmen seperti klorofil-a dan klorofil-b memiliki tingkat absorbsi yang tinggi pada kanal biru dan merah. Pantulan maksimum terjadi pada kanal hijau karena klorofil-a

 

11

sangat sedikit menyerap radiasi gelombang elektromagnetik pada kanal ini. Spektrum absorbansi klorofil pada Chlorella sp. berkisar antara 400-800 nm (Gambar 4).

panjang gelombang (nm)

A

b

s

o

rb

a

n

s

i

Gambar 4. Spektrum absorbansi Chlorella sp. pada panjang gelombang 400 sampai 800 nm (Retno et al., 2002).

Pigmen fotosintesis pada dasarnya dapat diklasifikasikan menjadi 3 yakni sebagai berikut:

1. Chlorophylls, merupakan pigmen hijau yang mengandung jaringan Porphyrin.

Klorofil dapat dibagi menjadi beberapa jenis yakni klorofil-a sebagai tempat melakukan fotosintesis. Tumbuhan hijau, alga, dan Cyanobacteria dapat melakukan fotosintesis karena mengandung klorofil-a. Klorofil-b merupakan klorofil yang hanya terdapat pada alga hijau dan tumbuhan hjau. Klorofil-c hanya ditemukan pada Chromista misalnya Dinoflagellata.

2. Carotenoid, merupakan pigmen yang berwarna merah, orange, atau kuning.

merupakan salah satu contoh pigmen carotenoid. Fuxocatin berwarna coklat dan terdapat pada alga coklat misalnya Diatom.

3. Phycobilins, merupakan pigmen bening yang terdapat pada sitoplasma atau

stroma kloroplas. Phycobilin terdapat pada Cyanobacteria dan Rhodophyta. Pigmen phycobilin dibagi menjadi dua yakni, phycocyanin dan phycorietrin.

Phycocyanin berwarna kebiruan terdapat pada Cyanobacteria, dan

phycorietrin yang memberi warna merah pada alga merah.

Dilihat dari segi fisiologis, spektrum cahaya terpenting untuk fotosintesis dan pertumbuhan fitoplankton adalah cahaya biru. Absorbsi cahaya biru oleh fitoplankton lebih efektif dibandingkan cahaya hijau, oleh karena itu rata-rata kecepatan proses fotosintesis dan pertumbuhan fitoplankton lebih tinggi pada spektrum cahaya tersebut (Wallen and Geenn, 1971 in Yentsch, 1974).

Penentuan distribusi klorofil diperoleh dengan menggunakan sensor karakteristik Ocean Color yaitu daerah tampak sinar biru dan sinar hijau. Sinar hijau yang dipantulkan dari permukaan laut membawa informasi mengenai konsentrasi klorofil yang dideteksi oleh sensor. Semakin banyak sinar hijau yang diterima sensor, maka semakin banyak pula kandungan klorofil tersebut (Suriadi dan Siswanto, 2004).

2.4. Warna, Panjang Gelombang, dan Fluorescence

Panjang gelombang yang berbeda-beda diinterpretasikan oleh otak manusia sebagai warna, dengan merah adalah panjang gelombang terpanjang hingga violet dengan panjang gelombang terpendek. Cahaya dengan frekuensi di bawah 400 nm tidak dapat dilihat oleh mata manusia dan disebut ultraviolet pada batas frekuensi tinggi serta inframerah pada batas frekuensi rendah.

 

13

Antara obyek dan tenaga terjadi interaksi. Ada lima bentuk interaksi yaitu transmisi, serapan, pantulan, hamburan, dan pancaran. Transmisi merupakan tenaga menembus obyek dengan mengalami perubahan kecepatan sesuai dengan indeks pembiasan antara dua obyek yang bersangkutan. Tenaga dalam bentuk panas maupun sinar dapat diserap oleh benda. Tenaga pantulan yaitu tenaga yang dipantulkan oleh benda dengan sudut datang sebesar sudut pantulnya, tanpa mengalami perubahan kecepatan. Hamburan yaitu pantulan yang bersifat acak. Tenaga pancaran sebenarnya berupa tenaga serapan yang kemudian dipancarkan oleh benda penyerapnya.

Tenaga elektromagnetik berupa sinar, interaksinya dengan benda terjadi dalam bentuk serapan dan pantulan. Bila sinar banyak diserap, maka yang dipantulkan hanya sedikit dan sebaliknya. Transmisi terjadi pada air jernih bagi panjang gelombang tertentu. Hamburan terjadi pada obyek yang berbentuk tidak beraturan atau tidak datar (Sutanto, 1987).

Pembentukan warna dapat berupa proses aditif dan substraktif. Pada proses aditif, pembentukan warna dilakukan dengan memadukan warna aditif primer yaitu warna biru, hijau, dan merah (Red, Green, Blue/ RGB).

Pembentukan warna dengan proses substraktif dilakukan dengan memadukan warna substraktif primer, yaitu warna kuning, cyan, dan magenta (Lillesand dan Kiefer, 1979).

Penguraian sinar dilakukan menggunakan filter. Filter yang berwarna merah jika dipasang pada sinar putih akan menyerap saluran biru dan saluran hijau sehingga hanya saluran merah saja yang diteruskan sehingga sinar itu tampak berwarna merah.

Cahaya matahari yang sampai ke permukaan air terdiri dari suatu spektrum berbagai gelombang cahaya yang diukur dengan satuan nanometer (nm).

Spektrum cahaya ini mencakup semua warna yang dapat dilihat yakni warna ungu sampai merah (400 – 700 nm). Komponen merah dan ungu diserap setelah

gelombang menembus permukaan air. Komponen hijau dan biru diabsorbsi lebih lambat sehingga dapat menembus air lebih dalam (Nybakken, 1992).

Sinar merah dan ungu akan diabsorbsi sampai kedalaman tertentu, tetapi sinar biru dapat mencapai kedalaman yang lebih dibandingkan dengan merah dan ungu. Panjang gelombang akan berkurang intensitasnya seiring dengan

bertambahnya kedalaman. Kedalaman yang dicapai oleh cahaya dengan intensitas tertentu merupakan fungsi dari kecerahan air dan absorbsi berbagai panjang gelombang sebagai komponen cahaya (Nybakken, 1992).

Daya tembus sinar terhadap air tergantung pada daya serap air terhadap sinar yang mengenainya. Semakin besar daya serapnya, semakin kecil

kemungkinan sinar untuk menembus air tersebut. Daya serap air yang terkecil berada pada kisaran panjang gelombang 400 – 600 nm sehingga dapat digunakan untuk penginderaan dasar perairan yang dangkal. Pada perairan yang dangkal, sinar biru memiliki daya tembus yang besar terhadap air, selain itu juga

mengalami hamburan yang besar sehingga tidak banyak sinar pantulan yang dapat mencapai kamera (Lilesand dan Kiefer, 1979).

Sinar merah memiliki daya tembus yang lebih kecil. Bila digunakan saluran merah, daya tembusnya terhadap air jernih hanya beberapa meter saja. Bila digunakan seluruh spektrum tampak maka ia akan diserap oleh air setelah mencapai kedalaman 2 m. Apabila digunakan saluran inframerah dekat, sinar

15

 

telah diserap pada jarak hanya beberapa desimeter sehingga ronanya tampak gelap. Untuk penginderaan dasar perairan dangkal saluran yang digunakan adalah 450 – 520 nm dan 520 – 600 nm (Rehder, 1985).

Salah satu teknik untuk deteksi fitoplankton di perairan adalah dengan menggunakan efek fluorescence. Fluorescence adalah suatu proses dimana sebuah molekul setelah menyerap cahaya, menggunakan energi yang diterimanya dengan mengeluarkan cahaya lagi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (Loudon, 2003). Fluorescence terjadi pada lingkungan dimana tidak ada cahaya lain yang mempunyai panjang gelombang yang sama yang dapat menghasilkan sinyal juga. Grant (2000) menyatakan bahwa efek fluorescence dapat dirangsang dengan menggunakan sinar ultraviolet (UV). Ada tiga jenis sinar UV :

1. UV A, merupakan UV gelombang panjang, near-ultraviolet, black-light,atau Wood’s light dengan panjang gelombang 320 – 420 nm.

2. UV B, merupakan UV gelombang sedang dengan panjang gelombang 280 – 320 nm.

3. UV C, merupakan UV gelombang pendek, far ultraviolet, germicidal UV

dengan panjang gelombang 180 – 280 nm.

Foton di wilayah UV yang tidak tampak oleh mata manusia memiliki energi yang lebih tinggi daripada dalam sinar tampak. Oleh karena itu jika sebuah foton ultraviolet diserap oleh suatu atom, elektron terluar dapat terpancar ke tingkatan yang lebih tinggi. Elektron akan kembali ke tingkatan awal bersamaan dengan emisi foton yang berada dalam wilayah tampak (Finkenthal, 1996). Menurut Davidson (2005) puncak intensitas emisi atau absorbsi fenomena pendaran fluor biasanya lebih rendah pada panjang gelombang dan jaraknya

daripada puncak eksitasinya. Kurva spektral emisinya sering terlihat seperti cerminan dari kurva eksitasi, tetapi ditekan menuju perpanjangan gelombangnya, seperti yang digambarkan pada Gambar 5 dengan menggunakan alat pengukur absorbsi dan spectral Alexa Fluor 555.

Gambar 5. Kurva spektral emisi dan absorbsi pada sinar tampak dan emisi

fluorescence (Davidson, 2005)

Deviana (2007) menyatakan bahwa lampu akuarium memiliki emisi pada warna merah (600-700 nm), hijau (500-600 nm), biru (400-500 nm) dan

ultraviolet (<400 nm) dengan emisi tertinggi pada warna merah. Pada lampu nyamuk, panjang gelombang yang diemisikan didominasi pada panjang

gelombang spektrum warna biru (400-500 nm). Selain warna biru, lampu ini juga mengemisikan spektrum warna hijau (500-600 nm) dan ultraviolet (<400 nm). Berbeda dengan kedua jenis lampu tadi, lampu fluorescence hanya mengemisikan satu spektrum gelombang, yakni spektrum ultraviolet (<400 nm).  

Lampu akuarium berpengaruh terbesar pada kanal merah, sedangkan lampu nyamuk dan lampu fluorescence pada kanal biru. Dari ketiga lampu, yang

17

 

memungkinkan untuk memicu fenomena fluorescence adalah lampu nyamuk dan

fluorescence.

Merizawati (2008) menyatakan bahwa kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh terhadap sinar hijau dan hubungannya tidak erat (Gambar 6b).

 

(a)

(b)

(c)

Gambar 6. Kurva sebaran kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi kejadian sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008)

Kelimpahan Chlorella sp. memiliki hubungan yang sangat erat dengan sinar merah dan biru sehingga semakin tinggi kelimpahan Chlorella sp. semakin besar sinar merah dan biru yang dipantulkan (Gambar 6a dan c). Chlorella sp. memantulkan dengan baik sinar biru sehingga hanya sedikit yang dapat diserap oleh permukaan.

Dalam bidang akustik perikanan menggunakan energi gelombang suara yang ditransmisikan ke dalam perairan untuk mendeteksi prilaku atau keberadaan organisme di perairan tersebut. Susunan dan jarak antar partikel berpengaruh terhadap penyerapan dan pemantulan energi gelombang suara yang ditransmisikan ke dalam perairan. Energi gelombang suara akan makin efektif dipantulkan saat susunan partikelnya acak. Pada pendeteksian fitoplankton dengan sistem akustik, peningkatan kelimpahan fitoplankton menyebabkan pantulan energi yang diterima sensor akustik semakin banyak. Peningkatan terjadi secara eksponensial sejalan dengan peningkatan kelimpahan fitoplankton sampai mencapai kestabilan (Simmonds dan Maclennan, 1992).

Prinsip pemantulan cahaya tidak jauh berbeda dengan prinsip pemantulan pada energi gelombang suara. Jarak antar partikel akan mempengaruhi

pemantulan intensitas cahaya. Merizawati (2008) menganalisis bagaimana jarak antar partikel mempengaruhi pemantulan intensitas sinar merah, hijau dan biru. Jarak antar partikel berpengaruh terhadap sinar merah dan biru (Gambar 7a dan c), tetapi tidak terlalu berpengaruh terhadap sinar hijau (Gambar 7c) karena susunan partikelnya tidak beraturan. Jarak antar partikel yang sempit akan meningkatkan daya pantul terhadap sinar dan sebaliknya. Sinar merah, hijau, dan biru saling berpengaruh terhadap kelimpahan Chlorella sp. Pertambahan jumlah

19

 

kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh terhadap tingginya nilai intensitas sinar merah dan biru (Merizawati, 2008).

 

(a)

(b)

 

(c)

Gambar 7. Kurva hubungan jarak antar sel Chlorella sp. terhadap sinar (a) merah, (b) hijau, dan (c) biru (Merizawati, 2008)

Pengambilan data dilakukan pada bulan Agustus hingga September 2008. Penelitian terdiri dari beberapa tahapan yakni tahap perakitan alat eksperimen kultur dan persiapan media penumbuh fitoplankton dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK IPB. Tahap selanjutnya yaitu isolasi dan penentuan kelimpahan

fitoplankton dilakukan di Laboratorium Biologi Mikro Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan, FPIK IPB. Tahap pengamatan perkembangan fitoplankton, pengambilan dan pengolahan citra dilakukan di Laboratorium Akustik dan

Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK IPB. Tahap pengukuran intensitas relatif cahaya lampu UV, TL, sinar merah, sinar hijau, dan sinar biru dilakukan di Laboratorium Fisika Lanjut, Departemen Fisika, FMIPA IPB. Tahapan yang terakhir yaitu pengolahan data dilakukan di

Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK IPB.

3.2. Alat dan bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini dikategorikan sesuai dengan prosedur penelitian dan ditampilkan pada Tabel 1. Bahan lain yang digunakan selain yang tertera di dalam tabel adalah lugol untuk mengawetkan sampel fitoplankton.

20

21

 

Tabel 1. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian

Prosedur Penelitian Alat & Bahan Jumlah Satuan

Akuarium (30 x 18 x 20 cm) 4

Aerator air pump Yasunaga 240

V, 50 Hz, 39 W, LP-40A 1

Selang aerator 4

Perakitan alat

Lampu TL SAKURA FL-20 W 4

unit

Air sumur 50 liter

Pupuk Urea (ZA) 4 x 7.2

Persiapan media penumbuh fitoplankton

Pupuk NPK & TSP 4 x 4 x 0.72

mg

Bibit Chlorella sp. 200 x 104 ind/ml

Akuades 5 liter

Cover glass 1 kotak

Pipet 3 Gelas ukur Class A IWAKI

PYREX 1

Mikroskop seri Olympus BX41 1

Haemacytometer neubauer

improved marienfeld 0,0025 mm2 1 Isolasi & penentuan

kelimpahan fitoplankton

Botol sampel 4

unit

Kamera CCTV seri 208 C, MIC,

PAL,Clr 1

Reflektor 1 Seperangkat komputer Intel

Pentium 4, RAM 512 MB 1

USB flash disk 1

Lampu Ultraviolet 2

unit

Kabel video 5 m

Pengambilan citra

Software Gadmei TVR Plus

Pengolahan citra Software Adobe Photoshop

USB Spectrometer S2000 fiber

optic vis-nir 1 unit Pengukuran intensitas

relatif lampu TL & UV

Filter merah, hijau, dan biru

Software Statistica 6.0 Pengolahan data

Software Minitab 14

Penyusunan skripsi Software Ms. Office 2007

3.3. Prosedur kerja

Prosedur kerja penelitian terdiri dari beberapa tahapan yaitu : perakitan alat, persiapan media penumbuh fitoplankton, isolasi dan penentuan kelimpahan

fitoplankton, pengambilan citra, pengolahan citra, pengukuran intensitas relatif lampu TL dan UV, pengolahan data, dan penyusunan skripsi.

3.3.1. Perakitan alat

Bak pengamatan berupa empat buah akuarium sebagai ulangan 1, ulangan 2, ulangan 3, dan ulangan 4 dipasang berjejer (sejajar) dengan jarak 5 cm antar unit. Pada sisi depan dan belakang akuarium dipasang masing-masing dua buah lampu TL. Selang aerator dimasukkan ke dalam masing-masing akuarium untuk proses aerasi. Perakitan alat yang digunakan untuk penelitian ini ditampilkan pada Gambar 8.

Lampu TL Rak Pengamatan

Aquarium Selang Aerator Aerator

Ulangan 3 Ulangan 4

Ulangan 2 Ulangan 1

Gambar 8. Desain eksperimen kultur plankton : (a) tampak depan dan

Aquarium Lampu TL

Selang Aerator Rak Pengamatan

Aerator

 

23

3.3.2. Persiapan media penumbuh fitoplankton (Chlorella _sp.)

Untuk mengembangbiakkan Chlorella sp. diperlukan unsur-unsur hara baik makro maupun mikro yang umumnya unsur-unsur tersebut diabsorbsi oleh fitoplankton dalam bentuk ion-ion (Dwijoseputro, 1980). Salah satu unsur makro yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan Chlorella sp. adalah nitrogen yang bisa didapat dari senyawa organik nitrat, nitrit, protein, dan urea (ZA). Menurut Priyadi (1986) urea cukup baik digunakan sebagai media hara yang produktif untuk pertumbuhan Chlorella sp. Disamping itu urea mudah didapat dan

merupakan sumber nitrogen yang cukup besar bagi Chlorella sp. Kadar urea yang paling baik untuk pertumbuhan populasi Chlorella sp. adalah 900 ppm dengan kepadatan awalnya 200 x 104 ind/ml. Kultur Chlorella sp. menggunakan media dasar air sumur yang banyak mengandung mineral yaitu Calsium 40.8 ppm, Magnesium 4.88 ppm, Ferrum 0.45 ppm, Mangan 0.45 ppm, Cuprum 0.15 ppm, Zincum 1.9 ppm, dan Natrium 3.0 ppm (Priyadi e. al., 1990). Pupuk urea

sebanyak 7.2 mg dimasukkan ke dalam masing-masing akuarium yang telah diisi dengan air sumur sebanyak delapan liter. Media yang telah disiapkan dibiarkan selama 1 hari agar kandungan urea dapat tersebar merata ke seluruh air di dalam akuarium dan bercampur dengan kandungan saringan air sumur. Pupuk NPK dan TSP ditambahkan ke dalam media selama pengamatan setiap empat hari sekali dengan dosis sepersepuluh dari dosis pupuk urea. Penambahan pupuk NPK dan TSP bertujuan untuk menambahkan nutrisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan fitoplankton sehingga pertumbuhannya akan stabil.

3.3.3. Isolasi dan penentuan kelimpahan fitoplankton Chlorella _sp.

Bibit Chlorella sp. yang akan ditumbuhkan terlebih dahulu diisolasi dari jenis organisme lain. Tujuannya untuk mendapatkan bibit Chlorella sp. murni. Pada tahap isolasi ini Chlorella sp. diambil 10 ml dari media inokulan dan diamati melalui mikroskop. Organisme jenis lain dipisahkan dari inokulan Chlorella sp. tersebut. Chlorella sp. yang diperoleh dari hasil isolasi, dimasukkan ke dalam 50 ml akuades dan dihitung kelimpahan awalnya.

Kelimpahan awal diperoleh dengan menghitung jumlah Chlorella sp. menggunakan haemacytometer. Menurut Alim dan Kurniastuty (1995)

haemacytometer merupakan suatu alat yang terbuat dari gelas dan dibagi menjadi

sembilan kotak besar pada dua tempat bidang pandang. Kotak tersebut berbentuk persegi dengan sisi 1 mm dan tinggi 0.1 mm sehingga apabila ditutup dengan gelas penutup, volume ruangannya adalah 0.1 mm3 atau 10-4 ml. Di dalam masing-masing kotak besar terdapat 16 kotak kecil. Pengamatan Chlorella sp. pada haemacytometer dapat dilihat pada Gambar 9.

Kotak yang diamati

Gambar 9. Pola kotakan pada hemacytometer dan contoh arah perhitungannya (Alim dan Kurniastuty, 1995).

 

25

Setelah diketahui kelimpahan awalnya, fitoplankton tersebut dimasukkan ke dalam media yang telah disediakan. Kelimpahan Chorella sp.dihitung setiap hari dengan mengambil masing-masing 10 ml air sampel dari setiap ulangan. Air sampel dimasukkan ke dalam botol sampel dan ditetesi dengan tiga tetes lugol pada setiap botol sampel. Pemberian lugol dilakukan agar Chlorella sp. mati, sehingga pembelahan sel tidak terjadi.

Air sampel diteteskan pada permukaan haemacytometer yang telah ditutupi cover glass sampai permukaan haemacytometer ditutupi air sampel. Sampel tersebut diamati dibawah mikroskop dengan perbesaran 400 kali. Cara menghitung kelimpahan Chlorella sp. menurut Eaton et al.(1995) yaitu jumlah total Chlorella sp. yang teramati pada haemacytometer dikalikan dengan jumlah total kotak kecil pada satu kotak besar. Kemudian dibagi dengan banyaknya jumlah kotak kecil yang diamati dan dikalikan dengan satu per volume air sampel yang menutupi satu kotak besar (10-4 ml).

1 16

... (1)

4 16

1

10

∑

Kb

−

=

× ×

=

i i n

N

dimana : N = Kelimpahan individu (sel/ml) n = Jumlah sel

16 = Jumlah total kotak kecil pada kotak besar

∑Kbi = Jumlah kotak kecil yang diamati pada haemacytometer 10-4 = Volume air sampel yang menutupi 1 kotak besar pada

haemacytometer (ml)

Pengamatan dilakukan setiap hari untuk mengetahui besarnya kelimpahan

stabil atau sampai air dalam akuarium pengamatan berubah warna dari jernih menjadi sangat hijau.

3.3.4. Teknik pengambilan citra

Citra diperoleh dengan menggunakan kamera CCTV. Kamera yang dipasang pada reflektor dimasukkan ke dalam akuarium sehingga kamera berada pada jarak lebih kurang 10 cm dari obyek pengamatan (Gambar 10). Kamera dihubungkan dengan komputer menggunakan kabel video sepanjang 5 m.

Pengambilan citra dilakukan pada komputer menggunakan program Gadmei TVR Plus.

Personal Computer Kamera

CCTV

Kabel konektor

Gambar 10. Desain eksperimen pengambilan citra : (a) perspektif samping dan (b) tampak atas

Citra diperoleh dari hasil pemotretan pada permukaan air bak pengamatan (akuarium). Pada saat pengambilan citra, bak pengamatan ditutup dengan plastik hitam dan kondisi ruangan gelap agar cahaya lampu UV bisa mencapai biota secara maksimal dan aerator dimatikan untuk menghilangkan riak air. Citra yang telah diperoleh melalui pemotretan langsung tersimpan di komputer secara

Aquarium

Mikroskop Reflektor

Kamera CCTV Lampu UV

Aquarium

Mikroskop Reflektor

Kamera CCTV Personal

Computer Kamera

CCTV

 

27

otomatis. Pengambilan citra dilakukan satu kali setiap hari selama pengamatan.

3.3.5. Teknik pengolahan citra

Citra yang diperoleh dari hasil pemotretan diolah menggunakan software

Adobe Photoshop. Pada gambar yang diperoleh dari hasil pemotretan terdapat

setitik putih, titik putih tersebut adalah bayangan dari lampu UV. Pada gambar yang akan dianalisis terlebih dahulu dilakukan cropping sebanyak 5 x 5 grid atau 25 grid (Gambar 11).

  Cropping obyek

Gambar 11. Cropping obyek pengamatan (konsentrasi Chlorella sp.) pada

Adobe Photoshop

Proses cropping bertujuan menghilangkan pengaruh pantulan cahaya oleh permukaan air, supaya titik cahaya lampu UV tersebut tidak terhitung nilai intensitasnya. Hasil cropping dipindahkan ke halaman dan lembar baru. Spesifikasi lembar baru yang digunakan untuk menempatkan citra hasil cropping

Spesifikasi

lembar baru

Gambar 12. Analisis sinar RGB serta spesifikasi lembar baru pada Adobe Photoshop

  Intensitas sinar merah, hijau, dan biru (RGB) pada kanal Citra hasil

cropping

Gambar 13. Analisis intensitas sinar RGB pada histogram Adobe Photoshop

Nilai intensitas sinar RGB diketahui dengan melihat nilai yang tertera pada histogram (Gambar 13). Data yang disajikan pada histogram terdiri dari level

 

29

intensitas pada sumbu horizontal dan frekuensi kejadian pada sumbu vertikal. Level intensitas pada tiap-tiap kanal histogram berkisar antara 0 – 255. Frekuensi kejadian yang disajikan pada level intensitas tertentu adalah data pantulan sinar RGB oleh obyek pengamatan.

3.3.6. Pengukuran panjang gelombang lampu UV dan TL

Lampu UV dan TL yang digunakan untuk penyinaran obyek pengamatan

(Chlorella sp.) diukur intensitas relatifnya menggunakan spektrofotometer .

Spektrofotometer yang dipakai adalah USB Spektrofotometer S 2000. Lampu yang akan diukur dinyalakan dan didekatkan dengan sensor spektrofotometer (Gambar 14). Hasil pengukuran akan berupa intensitas relatif gelombang yang dipancarkan pada tiap panjang gelombang dan disajikan dalam bentuk grafik.

Spektrofotometer

Lampu

Sensor

spektrofotometer

Gambar 14. Pengukuran lampu dengan menggunakan USB Spektrofotometer S2000

Karakteristik sinar-sinar yang lain diketahui dengan menggunakan filter yang sesuai dengan warna yang akan diamati. Filter merah digunakan untuk menentukan nilai panjang gelombang dan intensitas relatif pada sinar merah, filter

hijau digunakan untuk sinar hijau dan filter biru digunakan untuk melihat panjang gelombang dan intensitas relatif sinar biru. Filter berfungsi menyerap warna lain yang dipancarkan oleh lampu TL sehingga yang disalurkan adalah warna yang sesuai dengan warna filter.

3.3.7. Analisis data

Pergeseran warna dilihat secara visual pada histogram melalui kanal-kanal pada tiap perlakuan. Pada sumbu horizontal histogram terdapat level intensitas dan pada sumbu vertikal terdapat frekuensi kejadian. Pergeseran ke kanan menunjukkan terjadinya peningkatan intensitas warna dan pergeseran ke kiri menunjukkan terjadinya penurunan intensitas warna (Gambar 15).

Peningkatan nilai intensitas warna

Penurunan nilai intensitas warna

Intensitas 0-255 Frekuensi kejadian

sinar RGB

Reflektansi sinar oleh obyek pengamatan

Gambar 15. Pergeseran intensitas warna yang dipantulkan oleh konsentrasi

Chlorella sp. pada histogram Adobe Photoshop

Nilai yang tertera pada level merupakan pantulan sinar oleh permukaan obyek pengamatan (Chlorella sp.). Nilai ini diamati pada masing-masing level intensitas (0-255) kemudian dikalikan dengan level intensitas tersebut. Hasilnya dibagi dengan jumlah total nilai reflektansi RGB atau frekuensi kejadian RGB

 

31

untuk mendapatkan nilai RGB. Dalam analisis data, presentasi sinar RGB diukur dengan menggunakan metode sebagai berikut :

N

I n n

n

nI I I

B G

R_{, ,} = 1 1+ 2 2 + 3 3+...+ i i

... (2)

dimana : R,G,B = Intensitas sinar R atau G atau B

n1,2,3,i = Nilai frekuensi kejadian RGB pada intensitas ke-1, 2, 3, i

I1,2,3,i = Nilai level intensitas RGB ke-1, 2, 3, i

N = Jumlah total frekuensi kejadian R atau G atau B

 Pada proses penyerapan cahaya oleh partikel (Chlorella sp.)

membutuhkan energi untuk bisa melepaskan energi tersebut dalam bentuk cahaya (pendaran fluorescence). Untuk menghitung total energi didapatkan dengan menjumlahkan total frekuensi kejadian sinar RGB dikalikan dengan level intensitasnya (0-255) seperti metode berikut :

... (3)

i

iI

n I

n I n

RE = _{1 1} + _{2 2} +...+

dimana : RE = Total energi yang digunakan oleh partikel (Chlorella sp.)

n1,2,3,i = Nilai frekuensi kejadian RGB pada intensitas ke-1, 2, 3, i

I1,2,3,i = Nilai level intensitas RGB ke-1, 2, 3, i

Analisis regresi dilakukan untuk membandingkan antara satu perlakuan dengan perlakuan yang lain. Analisis regresi dapat digunakan untuk memutuskan apakah naik dan menurunnya variabel dependen dapat dilakukan melalui

menaikkan dan menurunkan keadaan variabel independen, atau untuk

independen dan sebaliknya sehingga dapat diketahui variabel-variabel yang saling mempengaruhi.

Persamaan pada analisis regresi untuk tiga prediktor adalah :

... Y =a+b₁x₁ +b₂x₂ +b₃x₃ +ε_o (4)

dimana : Y = Kelimpahan Chlorella sp. x1 = Intensitas sinar merah

x2 = Intensitas sinar hijau

x3 = Intensitas sinar biru

a = Perpotongan dengan sumbu Y b1, b2, b3 =Kemiringan

ε

o = Sisa / galat error

Untuk mengetahui tingkat korelasi ganda dengan tiga prediktor digunakan persamaan berikut :

... (5)

∑

∑

∑

∑

= = = = + + = ₇₆ 1 2 76 1 76 1 76 1 3 3 2 2 1 1 ) 3 , 2 , 1 ( i

i i i

y y x b y x b y x b Ry

dimana : Ry(1, 2, 3) = korelasi antara peubah bebas 1, 2, 3 dengan Y

Ringkasan dari tahapan prosedur kerja penelitian (perakitan alat, persiapan media penumbuh fitoplankton, isolasi dan penentuan kelimpahan fitoplankton, pengambilan citra, pengolahan citra, pengukuran intensitas relatif lampu TL dan UV, analisis data) dapat disajikan pada bagan alir Gambar 16.

Mulai

Persiapan media penumbuh Chlorellasp.

Pengambilan data _{Hitung kelimpahan}

Chlorella sp. Ambil gambar/citra

Gambar 16. Bagan alir langkah kerja perolehan dan pengolahan data

Chlorella sp.

Perubahan warna?

Cropping citra/gambar

Simpan citra pada lembar kerja baru

Baca intensitas warna pada histogram Adobe

Analisis sinar RGB pada histogram Adobe

Buka citra pada Adobe

Ukur intensitas relatif lampu

 

33

selama 19 hari pengamatan

Pengamatan dilakukan setelah benih Chlorella sp. dimasukkan ke dalam akuarium pengamatan. Pada awal pengamatan tanggal 28 Agustus 2008 terlihat bahwa air berwarna gelap dan reflektor sedikit terlihat (Gambar 17a). Warna air dalam akuarium berubah menjadi hijau terang dan reflektor tidak terlihat lagi pada hari kelima tanggal 1 September 2008 (Gambar 17b). Perlahan warna air

mengalami menjadi sedikit gelap pada hari kesembilan tanggal 5 September 2008 (Gambar 17c) dan menjadi hijau gelap dan reflektor tidak terlihat dengan jelas pada hari ke-13 tanggal 9 September (Gambar 17d). Pada hari ke-17, yaitu tanggal 13 September 2008 warna air menjadi terang kembali dan reflektor terlihat kembali (Gambar 17e).

(a) (b) (c) (d) (e)

Gambar 17. Selama 19 hari pengamatan, warna air pada obyek pengamatan

(Chlorella sp.) mengalami perubahan warna yang menunjukkan

peningkatan pertumbuhan obyek.

Secara visual, dari kelima gambar dapat dilihat bahwa gambar yang diperoleh tanggal 1 September 2008 memiliki warna hijau paling terang jika dibandingkan dengan keempat gambar lainnya. Perubahan warna air semakin hijau dan terang gelapnya seiring dengan pertambahan biomassa Chlorella sp.

 

 

35

Kelimpahan Chlorella sp. terus meningkat sejak tanggal 28 Agustus 2008 dan mencapai puncaknya pada tanggal 5 September 2008. Sebaran kelimpahan pada setiap ulangan hampir merata. Pada tanggal 6 September 2008, sebaran kelimpahan Chlorella sp. terlihat sangat menyebar pada masing-masing ulangan. Hal ini disebabkan pada ulangan keempat mengalami penurunan kelimpahan secara drastis. Penurunan tingkat pertumbuhan ini disebabkan karena ada plankton lain yang mengganggu Chlorella sp. seperti Chaetoceros sp. dan

Nitzschia sp. dan kurangnya intensitas cahaya penyinaran yang diterima oleh

Chlorella sp. pada ulangan keempat. Hal ini diatasi dengan menambahkan

intensitas cahaya ke dalam akuarium ulangan keempat.

4.2. Karakteristik gelombang lampu Ultraviolet, lampu TL dan sinar RGB setelah diberi filter

Lampu ultraviolet mengemisikan sinar dengan kisaran panjang gelombang 300 – 1100 nm dan cahaya lampu tampak berwana ungu. Lampu ultraviolet digunakan untuk membangkitkan efek fluorescence. Intensitas relatif tertinggi sebesar 52.860 W/m2 pada panjang gelombang 363.250 nm (Gambar 18a). Intensitas relatif pada gelombang ultraviolet sangat tinggi pada kisaran panjang gelombang 300 - 450 nm, namun intensitasnya menurun dan konstan pada kisaran gelombang 500 - 700 nm. Intensitas relatifnya meningkat kembali di kisaran 700 - 800 nm. Intensitas relatif mengalami kestabilan sampai kisaran panjang gelombang 1000 nm sebelum meningkat secara drastis pada panjang gelombang 1100 nm.

Sinar tampakpada lampu TL mempunyai kisaran panjang gelombang 400 - 900 nm dan cahaya lampu TL tampak berwarna putih. Pada lampu TL

ditemukan adanya infra merah pada kisaran panjang gelombang 700 - 900 nm dengan intensitas relatif tertinggi sebesar 1.854 W/m2 pada panjang gelombang 599.870 nm (Gambar 18b). Sinar inframerah yang ada pada lampu TL

ditimbulkan oleh panas pada saat lampu dinyalakan.

Intensitas relatif sinar lampu TL mengalami kenaikan pada kisaran

panjang gelombang 400 – 600 nm dan mencapai puncak pada panjang gelombang 600 nm. Pada kisaran panjang gelombang 600 − 900 nm intensitas sinar lampu TL mengalami penurunan. Penurunan intensitas sinar secara drastis terjadi pada kisaran panjang gelombang 600 − 700 nm.

Intensitas sinar konstan pada panjang gelombang 700 − 800 nm. Sinar RGB pada lampu TL diperoleh dengan menggunakan filter yang sesuai dengan warna yang diamati. Intensitas relatif dan panjang gelombang pada sinar merah lampu TL diperoleh dengan menggunakan filter merah, untuk sinar hijau

digunakan filter hijau dan untuk sinar biru digunakan filter yang berwarna biru. Sinar merah dipantulkan pada panjang gelombang 500 – 800 nm. Intensitas relatif tertinggi berada pada kisaran panjang gelombang 645.580 nm yakni sebesar 7.110 W/m2. Intensitas relatif sinar merah mengalami penurunan secara drastis pada panjang gelombang 650 − 800 nm (Gambar 18c).

Sinar hijau diemisikan pada panjang gelombang 450 − 650 nm. Intensitas tertinggi terdapat pada panjang gelombang 554 - 555 nm yakni sebesar 2.537 W/m2 (Gambar 18d). Sinar biru diemisikan pada panjang gelombang 400 − 600 nm. Intensitas tertinggi berada pada kisaran panjang gelombang 484.360 nm yakni sebesar 3.246 W/m2 (Gambar 18e).

 

37

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100

Panjang Gelombang (nm) 0

10 20 30 40 60

50

In

te

n

sita

s re

la

tif (W/m

2)

Sinar merah, hijau, dan biru memiliki nilai intensitas relatif yang lebih besar jika dibandingkan dengan intensitas relatif sinar tampak lampu TL. Nilai intensitas pada ketiga sinar RGB meningkat dikarenakan adanya pengaruh warna filter sehingga intensitas yang ditimbulkan oleh filter juga turut terhitung.

 

 

     

(a)

     

      (e)    (d) 

  (b)      (c) 

 

Gambar 18. Setiap spektrum gelombang memiliki karakteristik panjang gelombang tersendiri seperti panjang gelombang : (a) sinar UV berkisar antara 300-1100 nm, (b)Lampu TL, (c) merah, (d) hijau, dan (e) biru (Lampiran 2).

Hasil pengukuran panjang gelombang dan intensitas relatif dengan spektrofotometer menunjukkan bahwa sinar UV memiliki panjang gelombang terbesar jika dibandingkan dengan sinar RGB. Intensitas sinar UV dipancarkan lebih besar dibandingkan dengan ketiga sinar tersebut. Berdasarkan panjang gelombangnya, sinar merah dan biru memiliki tingkat penyerapan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan sinar hijau.

4.3. Hubungan frekuensi kejadian sinar RGB dengan kelimpahan Chlorella _sp.

Histogram pada tiap kanal Adobe Photoshop menunjukkan frekuensi kejadian sinar RGB pada kisaran level intensitas 0 − 255. Nilai yang tertera pada level intensitas merupakan nilai reflektansi sinar oleh permukaan obyek

pengamatan (Chlorella sp.). Untuk membangkitkan fenomena fluorescence pada obyek pengamatan dibutuhkan eksitasi sinar ultraviolet dari lampu UV. Hasil pencitraan dengan efek fluorescence berpengaruh terhadap frekuensi kejadian sinar RGB dengan kelimpahan Chlorella sp.

Hubungan antara kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi kejadian sinar RGB dianalisis dengan menggunakan software STATISTICA 6.0. Grafik hubungan antara frekuensi kejadian sinar merah dengan kelimpahan Chlorella sp.

menunjukkan pengaruh sinar merah dengan kelimpahan Chlorella sp. Pada Gambar 19a dapat dilihat bahwa pengaruh kelimpahan Chlorella sp. dengan sinar merah mulai terlihat pada saat nilai kelimpahan 2 juta sel/ml yakni semakin tinggi nilai kelimpahan Chlorella sp., maka frekuensi kejadian sinar merah akan meningkat. Kelimpahan Chlorella sp. berpengaruh pada logaritma frekuensi kejadian sinar RGB 1.99 – 2.30 Count/ms.

Nilai korelasi antara frekuensi kejadian sinar merah terhadap kelimpahan

Chlorella sp. adalah sebesar 0.801. Korelasi frekuensi kejadian sinar merah

terhadap kelimpahan Chlorella sp. disebut korelasi positif dan tinggi. Berdasarkan nilai korelasi tersebut diketahui bahwa kelimpahan Chlorella

sp.sangat berpengaruh terhadap pemantulan sinar merah.

Nilai korelasi kelimpahan Chlorella sp. terhadap frekuensi kejadian sinar hijau adalah sebesar 0.814. Kemiringan kurva adalah positif yang dimulai pada

F hitung > f tabel

Keputusan: Tolak H

0

, terdapat pengaruh nyata antara kelimpahan

Chlorella sp. dengan intensitas sinar biru.

5.

Koefisien korelasi

R

2

= JKR x 100% 0.16215 x 100% = 66.091%

JKT 0.24534

JKT

JKR

24534

.

0

16215

.

0

r = korelasi r =

=

= 0.8130

Kelimpahan Chlorella sp. mempengaruhi intensitas sinar biru sebesar

66.091% dan hubungan yang terjadi bersifat sangat erat

6.

Uji t

Predictor Coef SE Coef t hit P t tabel

Constant 367.63 64.49 5.41 0,000

Kelimpahan Chlorella sp. 32.900 9.670 3.40 0,001 2.48988

t hitung > t tabel,

Keputusan: Tolak H

0

, dan ada pengaruh nyata antara nilai intensitas sinar biru

Lampiran 10. Data pengolahan energi total RGB

No. R G B Kelimpahan

Chlorella sp Log R Log G Log B Log Chlo 1 192470 164035 168505 690000 5.28436305 5.21493652 5.22661279 5.83884909

2 170495 126430 149000 740000 5.23171165 5.10185014 5.17318627 5.86923172

3 162855 133345 168240 810000 5.2118011 5.12497674 5.22592926 5.90848502

4 183805 171965 163465 810000 5.26435732 5.23544006 5.21342478 5.90848502

5 157655 136610 165300 840000 5.19770775 5.13548249 5.21827285 5.92427929

6 197125 135760 144780 880000 5.29474171 5.13277183 5.16070857 5.94448267

7 164815 139695 170350 960000 5.21699673 5.14518086 5.23134214 5.98227123

8 169740 149325 167870 1070000 5.2297842 5.17413252 5.22497309 6.02938378

9 193335 156275 176080 1270000 5.28631048 5.19388951 5.24571003 6.10380372

10 150340 184770 155165 1320000 5.17707455 5.26663146 5.19079377 6.12057393

11 173530 133530 137505 1420000 5.23937457 5.12557885 5.13831849 6.15228834

12 204155 162515 161915 1700000 5.30996002 5.21089345 5.20928708 6.23044892

13 167305 157280 135285 1760000 5.22350892 5.1966735 5.13124965 6.24551267

14 178120 155185 173820 2250000 5.25071269 5.19084974 5.24009975 6.35218252

15 161040 131650 154725 2290000 5.20693376 5.11942086 5.18956049 6.35983548

16 190690 160525 164490 2390000 5.28032792 5.20554268 5.2161395 6.3783979

17 220315 258720 214230 2540000 5.34304407 5.41283 5.33088029 6.40483372

18 126650 134885 148690 2850000 5.10260519 5.12996366 5.17228176 6.45484486

19 168075 143255 162245 2870000 5.22550312 5.15610979 5.21017132 6.4578819

20 161395 133525 117165 2900000 5.20789008 5.12556259 5.0687979 6.462398

21 159360 146260 127650 2940000 5.20237932 5.16512557 5.10602082 6.46834733

22 186875 174120 166725 3070000 5.27155121 5.24084866 5.22200073 6.48713838

23 162560 153760 162065 3240000 5.21101369 5.18684337 5.20968923 6.51054501

24 75170 187730 148850 3380000 4.87604455 5.27353368 5.17274884 6.5289167

25 199720 249715 131750 3390000 5.30042156 5.39744463 5.11975062 6.5301997

26 196120 156165 89075 3500000 5.29252188 5.19358371 4.94975583 6.54406804

27 162070 155670 150190 3570000 5.20970263 5.19220493 5.17664102 6.55266822

28 172225 180490 159590 3840000 5.23609619 5.25645314 5.20300567 6.58433122

29 177095 161000 121920 3840000 5.2482063 5.20682588 5.08607495 6.58433122

30 96575 199855 138195 4090000 4.98486472 5.30071502 5.14049233 6.61172331

31 128490 176735 206580 4140000 5.10886933 5.24732256 5.31508827 6.61700034

32 149625 142675 143405 4390000 5.17500416 5.15434788 5.15656429 6.64246452

33 224205 220690 178220 4420000 5.35064529 5.34378265 5.25095644 6.64542227

34 182185 202375 152190 4670000 5.26051262 5.30615686 5.18238612 6.66931688

35 169915 151570 116235 5260000 5.23023172 5.18061325 5.06533692 6.72098574

36 170995 216700 172190 5290000 5.23298341 5.33585891 5.23600793 6.72345567

37 187235 158195 143225 5370000 5.27238704 5.19919275 5.15601883 6.72997429

39 175205 162895 128205 5570000 5.2435465 5.21190775 5.10790496 6.7458552

40 154825 149690 159230 5580000 5.18984109 5.17519279 5.2020249 6.7466342

41 249660 441135 366600 5590000 5.39734897 5.64457152 5.56419246 6.74741181

42 107655 163570 137740 5640000 5.03203421 5.21370365 5.13906008 6.7512791

43 202305 161090 159650 5770000 5.30600662 5.20706858 5.20316892 6.76117581

44 149400 182565 166350 5780000 5.1743506 5.26141752 5.22102281 6.76192784

45 190765 236495 121335 5830000 5.2804987 5.37382196 5.08398609 6.76566855

46 211320 652555 345880 5990000 5.3249406 5.81461712 5.53892545 6.77742682

47 148690 139520 129400 6060000 5.17228176 5.14463647 5.11193428 6.78247262

48 198670 169875 127155 6150000 5.29813229 5.23012947 5.10433344 6.78887512

49 168190 148915 147770 6200000 5.22580017 5.17293845 5.16958627 6.79239169

50 153105 166060 147680 6480000 5.18498937 5.22026503 5.16932168 6.81157501

51 189210 163265 144070 6550000 5.27694409 5.21289309 5.15857356 6.8162413

52 108760 164600 144130 6710000 5.0364692 5.21642983 5.15875439 6.82672252

53 186615 212280 124550 6850000 5.27094655 5.32690908 5.09534373 6.83569057

54 151995 142195 151135 7380000 5.1818293 5.15288433 5.17936505 6.86805636

55 187795 165640 135355 7480000 5.27368403 5.21916522 5.1314743 6.8739016

56 145250 175765 149875 7740000 5.16211614 5.2449324 5.1757292 6.88874096

57 180670 193990 127195 7820000 5.25688604 5.28777934 5.10447004 6.89320675

58 202385 229840 179395 8390000 5.30617832 5.36142561 5.25381033 6.92376196

59 226070 231965 201465 8960000 5.35424293 5.36542246 5.30419961 6.95230801

60 203375 216515 175085 9080000 5.30829757 5.33548799 5.24324894 6.95808585

61 143795 125090 152365 9540000 5.15774379 5.09722259 5.18288522 6.97954837

62 199465 129900 68975 9740000 5.2998667 5.11360915 4.83869171 6.98855896

63 86060 193005 141745 10300000 4.93480134 5.28556856 5.15150775 7.01283722

64 91010 186230 129835 10620000 4.95908911 5.27004964 5.11339178 7.02612452

65 215270 214935 143240 10690000 5.33298351 5.33230714 5.15606431 7.02897771

66 346390 386030 276220 11470000 5.53956535 5.58662106 5.44125512 7.05956342

67 224390 307240 325220 12310000 5.3510035 5.48747776 5.51217725 7.09025805

68 138850 285910 143810 12980000 5.14254588 5.45622935 5.15778909 7.11327469

69 156600 196375 159095 13230000 5.19479176 5.2930862 5.20165653 7.12155984

70 401970 271585 253275 13810000 5.60419364 5.43390578 5.40359232 7.14019368

71 184310 347200 317810 14650000 5.2655489 5.54057972 5.50216756 7.16583762

72 294900 280545 268235 15370000 5.46967477 5.44800253 5.42851545 7.18667387

73 320080 354870 217160 15750000 5.50525854 5.55006929 5.33677983 7.19728056

Lampiran 11. Gambar alat-alat dan bahan yang diperlukan untuk penelitian

Mikroskop Lugol Pipet Inokulan Chlorella sp

Pupuk Urea, TSP, dan NPK Haemacytometer

Botol sampel Personal Computer Gelas ukur

Akuarium Aerator Lampu UV

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor, 17 Januari 1986, dari

pasangan H. Iskandar Jusuf, SE. dan Hj. R. Nani Mardiani.

Penulis adalah anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis

lulus dari SMU Negeri 1 Bogor pada tahun 2004 . Pada

tahun yang sama penulis diterima di Program Studi Ilmu

dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut

Pertanian Bogor melalui Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

Selama kuliah di IPB penulis menjadi Asisten Dosen Biologi Laut periode

2007- 2008 dan Oseanografi Kimia tahun 2007. Penulis aktif di berbagai

organisasi seperti Sekretaris Umum HIMITEKA periode 2007-2008, Badan

Pengurus Harian HIMITEKINDO periode 2006-2008, Staff Marine Instrument

and Telemetry (MIT) Club dan anggota Forum Indonesia Muda. Dalam bidang

jurnalistik penulis menjabat Pimpinan Redaksi Buletin ITK “OCEANIC”. Penulis

pernah bekerja sebagai guide di Taman Budidaya Perikanan Jakarta Selatan tahun

2007-2008. Pada tahun 2005 penulis menjadi juara II dalam Lomba Kemah Riset

Kelautan ”GENTAR”, juara II LKTM Ilmiah IPB tahun 2006, juara III

LOKARINA ITS Perkapalan pada tahun 2007 dan menjadi peserta Arung Sejarah

Bahari 3 ke Maluku Utara. Penulis memiliki sertifikat one star SCUBA DIVER

sertifikat CMAS dan MST Training Course (IPB-DAAD).

Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Perikanan, penulis

menyusun Skripsi dengan judul “

Pengembangan Instrumentasi Pengukur

Kelimpahan

Chlorella

_{sp. Berdasarkan Analisis RGB Dengan Menggunakan}