Edisi 6 no 50 tahun XXVI Yoyok revisi_2Okt
Morfologi Insang Larva Trichoptera sebagai Indikator
Stress Ekosistem Akuatik
(Jojok Sudarso- Puslit Limnologi-LIPI)
e-mail: jojo002@lipi.go.id
Tingginya aktivitas antropogenik khususnya industri dan pertanian seringkali
meningkatkan konsentrasi bahan polutan toksik di perairan misalnya logam berat, pestisida, dan
sebagainya. Penggunaan yang ekstensif dari bahan polutan tersebut dapat secara langsung
mempengaruhi kesehatan biota akuatik untuk hidup secara normal (Suicmez et al. 2006). Efek
bahan polutan tersebut mungkin berpengaruh pada sistem kerja ekskresi, respirasi, saraf, dan
endokrin yang pada akhirnya dapat menimbulkan kecacatan/abnormalitas, kegagalan dalam
melangsungkan siklus hidup hingga berujung pada kematian. Sebagai contoh logam non esensial
yang toksik (misalnya Pb, Cd, dan Hg) telah diketahui pada konsentrasi yang rendah
menimbulkan bioakumulasi dan ditransfer kepada manusia melalui jaring-jaring makanan
(Suicmez et al. 2006).
Penggunaan insang pada biota akuatik (misalnya ikan dan makrovertebrata) telah lama
digunakan dalam pemantauan kualitas lingkungan (Tao et al. 2000; Camargo, 1991; Vuori and
Kukkonen, 1996). Organ insang dipilih karena organ tersebut dapat mengambil secara langsung
dari air yang telah terkontaminasi oleh bahan toksikan. Luasnya area permukaan insang
memungkinkan untuk mengumpulkan senyawa dan gas, sehingga organ tersebut mampu
mengakumulasi berbagai macam bahan polutan (Laporte et al. 2002). Ditinjau dari segi
morfologi maupun histologi, kerusakan pada insang dapat terlihat akibat terpapar oleh suatu
toksikan (Erkmen and Kolankaya, 2000; Suicmez et al. 2006).
Salah satu biota yang diketahui memiliki sensitifitas yang cukup tinggi dalam
mencerminkan gangguan dari adanya pencemaran adalah larva Trichoptera. Larva tersebut sering
dikaji dalam pemantauan kualitas lingkungan perairan karena ada lima alasan yaitu: 1)
distribusinya yang luas (Mackay and Wiggins, 1979), 2) tingkat keanekaragamannya yang tinggi
(Holzenthal, 2009), 3) mampu merespon kualitas perairan mulai dari kemampuan bioakumulasi,
abnormalitas pada insang dan sarang, maupun perilakunya (Sola and Prat 2006), 4) sebagai
penyusun rantai makanan, sehingga dapat mentransfer polutan ke trofik yang lebih tinggi
misalnya ikan (Wiggins, 1996), dan 5) ukuran tubuh yang relatif besar, sehingga memudahkan
untuk identifikasi maupun untuk studi bioakumulasi (Berra et al. 2006).
Abnormalitas pada insang larva Trichoptera dapat terlihat terutama di bagian abdominal,
dan anal papilae. Munculnya penghitaman warna pada insang dan kelainan pada insang,
umumnya dijumpai pada instar larva yang lebih tua yaitu 4 atau 5 (Vuori and Kukkonen, 2002).
Adanya abnormalitas tersebut dapat mengganggu fungsi respirasi dan pengaturan ion pada
individu, sehingga dalam jangka waktu yang lama dapat mengganggu kesuksesan dalam
menyelesaikan siklus hidupnya. Perubahan morfologi di bagian insang dapat diamati dengan
adanya penghitaman warna dan reduksi/pemendekan anal papilae (Vuori and Kukkonen 2002).
Warna insang yang sehat biasanya tampak jernih atau putih susu ketika diawetkan. Beberapa
logam berat (Cd, Cu, Al, Cr, dan Hg) dan Chlor telah diketahui dapat berfungsi sebagai agen
yang dapat menimbulkan nekrosis insang larva Trichoptera Hydropsyche (Vuori and Kukkonen
1996; Leslie et al. 1999).
Adanya nekrosis selain larva Hydropsyche juga terjadi pada Cheumatopsyche (Gambar
1). Studi yang dilakukan oleh Sudarso (2013) di Sungai Ciliwung menunjukkan frekuensi insang
Cheumatopsyche yang mengalami nekrosis meningkat ketika konsentrasi Hg di air (2,34 ppb)
dan di tubuhnya mencapai 0,32-0,40 ppm (Gambar 2). Hubungan antara abnormalitas insang
makrozoobentos total dengan kontaminasi logam Hg telah dipelajari oleh Skinner and Bennett
(2007). Peneliti tersebut menunjukkan adanya keterkaitan antara akumulasi logam Hg total (0,02
ppm) di makrozoobentos dengan kejadian abnormalitas insang abdominal mencapai 28%.
Keberadaan logam Hg yang terakumulasi di tubuh larva Trichoptera hydropsychid menunjukkan
bioavailability logam tersebut di perairan yang berpotensi menimbulkan gangguan bagi larva
tersebut untuk emergence menjadi dewasa. Pemaparan logam Hg ke larva makrozoobentos
kemungkinan berasal dari air sungai yang sudah mengalami kontaminasi maupun melalui jalur
makanan (Skinner and Bennett, 2007). Pengaruh atmosferik juga mampu menyumbang
kontaminasi logam Hg ke dalam perairan. Hasil analisis dari air hujan yang telah dilakukan
selama penelitian menunjukkan konsentrasi logam tersebut di air hujan mencapai 0,07 ppb
(Sudarso, 2013).
Gambar 1. Larva Trichoptera Hydropsychidae Cheumatopsyche sp.
Dari penelitian tersebut menunjukkan potensi yang besar dari larva Trichoptera
digunakan sebagai indikator biologi dalam merefleksikan kualitas lingkungan perairan. Adanya
penghitaman warna pada insang/nekrosis merupakan sinyal awal peringatan dini. Penggunaan
morfologi nekrosis pada insang larva Trichoptera dapat dikembangkan sebagai indeks biologi.
Hal ini untuk memudahkan penentuan status gangguan sumber daya perairan akibat pencemaran
dan sebagai bahan evaluasi dalam membuat guideline baku mutu perairan. Seperti halnya
kecacatan bagian mulut larva Chironomid yang terlebih dahulu digunakan sebagai indeks biologi
(Warwick, 1985) untuk melihat bioavailability polutan di sedimen.
14
12
x:y: y = -38.8734 + 119.4388*x;
r = 0.8089, p = 0.0150
10
% Nekrosis di Insang
(A)
8
(A)
(A) 6
(A)
4
(A)
(A) 2
(A) 0
(A)
(A) -20.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41
Konsentrasi Hg di tubuh (ppb)
(A)
(B)
Gambar 2. (A). Nekrosis yang terjadi di bagian insang abdominal larva Trichoptera
Cheumatopsyche yang bewarna hitam. Warna putih dari insang merupakan warna
normal ketika larva tersebut diawetkan dengan larutan formalin 4%. (B).
Hubungan antara jumlah individu larva Trichoptera Cheumatopsyche yang
mengalami nekrosis dengan akumulasi logam Hg di tubuh larva.
Dafar Pustaka
Berra, E.; M. Forcella; R. Giacchini; B. Rossaro; P. Parenti. 2006. Biomarkers in Caddisfly
Larvae
of
The
Species
Hydropsyche
Pellucidula
(Curtis,
1834)
(Trichoptera:Hydropsychidae) Measured in Natural Populations and after Short Term
Exposure to Fenitrothion. Bulletin Environmental Contamination and Toxicology 76:
863-870.
Camargo, J.A. 1991. Toxic Effects of Residual Chlorine on Larvae of Hydropsyche pellucidula
(Trichoptera, Hydropsychidae): a Proposal of Biological Indicator. Bulletin
Environmental Contamination and Toxicology 47: 261-265.
Erkmen, B. and D. Kolankaya. 2000. Effects of Water Quality on Epithelial Morphology in the
Gill of Capoeta tinca Living in Two Tributaries of Kizilirmak River, Turkey, Bull.
Environ. Contam. Toxicol. 64:418-425.
Holzenthal, R.W. 2009. Trichoptera. Di dalam: Encyclopedia of Limnology. Netherland. Elsevier
Inc. p: 56-467.
Laporte, J.M.; S. Andres; and R.P. Mason. 2002. Effect of ligands and other metals on the
uptake of mercury and methylmercury across the gills and the intestine of the blue
crab (Callinectes sapidus), Comparative Biochemistry and Physiology Part C 131:
185–196.
Leslie H.A., T.I. Pavluk, A.Bij De Vaate, M.H.S. Kraak. 1999. Triad Assessment of The Impact
Chromium Contamination on Benthic Macroinvertebrates in The Chusoyova River
(Urals, Rusia). Arch.Environ. Contam.Toxicol. 37:182-189.
Mackay, R.J and G.B. Wiggins. 1979. Ecological diversity in Trichoptera. Annual Review of
Entomology 24: 185-208.
Skinner, K.M and J.D. Bennett. 2007. Altered Gill Morphology in Benthic Macroinvertebrates
from Mercury Enriched Streams in the Neversink Reservoir Watershed, New York.
Ecotoxicology 16: 311–316.
Sola, C. and N. Prat. 2006. Monitoring Metal and Metalloid Bioaccumulation in Hydropsyche
(Trichoptera, Hydropsychidae) to Evaluate Metal Pollution in a Mining River. Whole
Body Versus Tissue Content. Science of the Total Environment 359: 221– 231.
Sudarso, J. 2013. Keterkaitan masukan Bahan Organik dan Logam Hg terhadap struktur
komunitas dan Produktivitas sekunder larva trichoptera di sungai Ciliwung (jawabarat), Desertasi, Institut Pertanian Bogor.
Suicmez, M.; M . Kayim; D. Koseoglu; H. Hasdemir. 2006. Toxic Effect of Lead on the liver and
Gills of Onchorhynchus mykiss WALBAUM 1972, Bill. Environ. Contam.
Tixicol.77:551-558.
Tao, S.; S. Xu; J. Cao; R. Dawson. 2000. Bioavailability of Apparent Fulvic Acid Complexed
Copper to Fish Gills, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 64:221-227.
Vuori, K. and J.V. Kukkonen. 1996. Metal Concentrations in Hydropsyche pellucidula Larvae
(Trichoptera, Hydropsychidae) in Relation to The Anal Papillae Abnormalities and
Age of Exocuticle. Water Research 30 (10): 2265-227.
Vuori, K. and J.V. Kukkonen. 2002. Hydropsychid (Trichoptera, Hydropsychidae) Gill
Abnormalities as Morphological Biomarkers of Stream Pollution, Freshwater Biology
47: 1297–1306.
Warwick, W.F. 1985. Morphological Abnormalities in Chironomidae (Diptera) Larva as
Measures of Toxic Stress in Freshwater Ecosystems: Indexing Antennal Deformities in
Chironomus Meigen. Canadian Jounal Fish and Aquatic Science 42: 1881-1914.
Wiggins, G.B. 1996. Trichoptera Families, Di dalam: Merrit RW, Cummins KW , editor. An
Introduction to the Aquatic Insects of North America. Ed ke-3. Kendall Hunt
Publishing Company.
Stress Ekosistem Akuatik
(Jojok Sudarso- Puslit Limnologi-LIPI)
e-mail: jojo002@lipi.go.id
Tingginya aktivitas antropogenik khususnya industri dan pertanian seringkali
meningkatkan konsentrasi bahan polutan toksik di perairan misalnya logam berat, pestisida, dan
sebagainya. Penggunaan yang ekstensif dari bahan polutan tersebut dapat secara langsung
mempengaruhi kesehatan biota akuatik untuk hidup secara normal (Suicmez et al. 2006). Efek
bahan polutan tersebut mungkin berpengaruh pada sistem kerja ekskresi, respirasi, saraf, dan
endokrin yang pada akhirnya dapat menimbulkan kecacatan/abnormalitas, kegagalan dalam
melangsungkan siklus hidup hingga berujung pada kematian. Sebagai contoh logam non esensial
yang toksik (misalnya Pb, Cd, dan Hg) telah diketahui pada konsentrasi yang rendah
menimbulkan bioakumulasi dan ditransfer kepada manusia melalui jaring-jaring makanan
(Suicmez et al. 2006).
Penggunaan insang pada biota akuatik (misalnya ikan dan makrovertebrata) telah lama
digunakan dalam pemantauan kualitas lingkungan (Tao et al. 2000; Camargo, 1991; Vuori and
Kukkonen, 1996). Organ insang dipilih karena organ tersebut dapat mengambil secara langsung
dari air yang telah terkontaminasi oleh bahan toksikan. Luasnya area permukaan insang
memungkinkan untuk mengumpulkan senyawa dan gas, sehingga organ tersebut mampu
mengakumulasi berbagai macam bahan polutan (Laporte et al. 2002). Ditinjau dari segi
morfologi maupun histologi, kerusakan pada insang dapat terlihat akibat terpapar oleh suatu
toksikan (Erkmen and Kolankaya, 2000; Suicmez et al. 2006).
Salah satu biota yang diketahui memiliki sensitifitas yang cukup tinggi dalam
mencerminkan gangguan dari adanya pencemaran adalah larva Trichoptera. Larva tersebut sering
dikaji dalam pemantauan kualitas lingkungan perairan karena ada lima alasan yaitu: 1)
distribusinya yang luas (Mackay and Wiggins, 1979), 2) tingkat keanekaragamannya yang tinggi
(Holzenthal, 2009), 3) mampu merespon kualitas perairan mulai dari kemampuan bioakumulasi,
abnormalitas pada insang dan sarang, maupun perilakunya (Sola and Prat 2006), 4) sebagai
penyusun rantai makanan, sehingga dapat mentransfer polutan ke trofik yang lebih tinggi
misalnya ikan (Wiggins, 1996), dan 5) ukuran tubuh yang relatif besar, sehingga memudahkan
untuk identifikasi maupun untuk studi bioakumulasi (Berra et al. 2006).
Abnormalitas pada insang larva Trichoptera dapat terlihat terutama di bagian abdominal,
dan anal papilae. Munculnya penghitaman warna pada insang dan kelainan pada insang,
umumnya dijumpai pada instar larva yang lebih tua yaitu 4 atau 5 (Vuori and Kukkonen, 2002).
Adanya abnormalitas tersebut dapat mengganggu fungsi respirasi dan pengaturan ion pada
individu, sehingga dalam jangka waktu yang lama dapat mengganggu kesuksesan dalam
menyelesaikan siklus hidupnya. Perubahan morfologi di bagian insang dapat diamati dengan
adanya penghitaman warna dan reduksi/pemendekan anal papilae (Vuori and Kukkonen 2002).
Warna insang yang sehat biasanya tampak jernih atau putih susu ketika diawetkan. Beberapa
logam berat (Cd, Cu, Al, Cr, dan Hg) dan Chlor telah diketahui dapat berfungsi sebagai agen
yang dapat menimbulkan nekrosis insang larva Trichoptera Hydropsyche (Vuori and Kukkonen
1996; Leslie et al. 1999).
Adanya nekrosis selain larva Hydropsyche juga terjadi pada Cheumatopsyche (Gambar
1). Studi yang dilakukan oleh Sudarso (2013) di Sungai Ciliwung menunjukkan frekuensi insang
Cheumatopsyche yang mengalami nekrosis meningkat ketika konsentrasi Hg di air (2,34 ppb)
dan di tubuhnya mencapai 0,32-0,40 ppm (Gambar 2). Hubungan antara abnormalitas insang
makrozoobentos total dengan kontaminasi logam Hg telah dipelajari oleh Skinner and Bennett
(2007). Peneliti tersebut menunjukkan adanya keterkaitan antara akumulasi logam Hg total (0,02
ppm) di makrozoobentos dengan kejadian abnormalitas insang abdominal mencapai 28%.
Keberadaan logam Hg yang terakumulasi di tubuh larva Trichoptera hydropsychid menunjukkan
bioavailability logam tersebut di perairan yang berpotensi menimbulkan gangguan bagi larva
tersebut untuk emergence menjadi dewasa. Pemaparan logam Hg ke larva makrozoobentos
kemungkinan berasal dari air sungai yang sudah mengalami kontaminasi maupun melalui jalur
makanan (Skinner and Bennett, 2007). Pengaruh atmosferik juga mampu menyumbang
kontaminasi logam Hg ke dalam perairan. Hasil analisis dari air hujan yang telah dilakukan
selama penelitian menunjukkan konsentrasi logam tersebut di air hujan mencapai 0,07 ppb
(Sudarso, 2013).
Gambar 1. Larva Trichoptera Hydropsychidae Cheumatopsyche sp.
Dari penelitian tersebut menunjukkan potensi yang besar dari larva Trichoptera
digunakan sebagai indikator biologi dalam merefleksikan kualitas lingkungan perairan. Adanya
penghitaman warna pada insang/nekrosis merupakan sinyal awal peringatan dini. Penggunaan
morfologi nekrosis pada insang larva Trichoptera dapat dikembangkan sebagai indeks biologi.
Hal ini untuk memudahkan penentuan status gangguan sumber daya perairan akibat pencemaran
dan sebagai bahan evaluasi dalam membuat guideline baku mutu perairan. Seperti halnya
kecacatan bagian mulut larva Chironomid yang terlebih dahulu digunakan sebagai indeks biologi
(Warwick, 1985) untuk melihat bioavailability polutan di sedimen.
14
12
x:y: y = -38.8734 + 119.4388*x;
r = 0.8089, p = 0.0150
10
% Nekrosis di Insang
(A)
8
(A)
(A) 6
(A)
4
(A)
(A) 2
(A) 0
(A)
(A) -20.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.40 0.41
Konsentrasi Hg di tubuh (ppb)
(A)
(B)
Gambar 2. (A). Nekrosis yang terjadi di bagian insang abdominal larva Trichoptera
Cheumatopsyche yang bewarna hitam. Warna putih dari insang merupakan warna
normal ketika larva tersebut diawetkan dengan larutan formalin 4%. (B).
Hubungan antara jumlah individu larva Trichoptera Cheumatopsyche yang
mengalami nekrosis dengan akumulasi logam Hg di tubuh larva.
Dafar Pustaka
Berra, E.; M. Forcella; R. Giacchini; B. Rossaro; P. Parenti. 2006. Biomarkers in Caddisfly
Larvae
of
The
Species
Hydropsyche
Pellucidula
(Curtis,
1834)
(Trichoptera:Hydropsychidae) Measured in Natural Populations and after Short Term
Exposure to Fenitrothion. Bulletin Environmental Contamination and Toxicology 76:
863-870.
Camargo, J.A. 1991. Toxic Effects of Residual Chlorine on Larvae of Hydropsyche pellucidula
(Trichoptera, Hydropsychidae): a Proposal of Biological Indicator. Bulletin
Environmental Contamination and Toxicology 47: 261-265.
Erkmen, B. and D. Kolankaya. 2000. Effects of Water Quality on Epithelial Morphology in the
Gill of Capoeta tinca Living in Two Tributaries of Kizilirmak River, Turkey, Bull.
Environ. Contam. Toxicol. 64:418-425.
Holzenthal, R.W. 2009. Trichoptera. Di dalam: Encyclopedia of Limnology. Netherland. Elsevier
Inc. p: 56-467.
Laporte, J.M.; S. Andres; and R.P. Mason. 2002. Effect of ligands and other metals on the
uptake of mercury and methylmercury across the gills and the intestine of the blue
crab (Callinectes sapidus), Comparative Biochemistry and Physiology Part C 131:
185–196.
Leslie H.A., T.I. Pavluk, A.Bij De Vaate, M.H.S. Kraak. 1999. Triad Assessment of The Impact
Chromium Contamination on Benthic Macroinvertebrates in The Chusoyova River
(Urals, Rusia). Arch.Environ. Contam.Toxicol. 37:182-189.
Mackay, R.J and G.B. Wiggins. 1979. Ecological diversity in Trichoptera. Annual Review of
Entomology 24: 185-208.
Skinner, K.M and J.D. Bennett. 2007. Altered Gill Morphology in Benthic Macroinvertebrates
from Mercury Enriched Streams in the Neversink Reservoir Watershed, New York.
Ecotoxicology 16: 311–316.
Sola, C. and N. Prat. 2006. Monitoring Metal and Metalloid Bioaccumulation in Hydropsyche
(Trichoptera, Hydropsychidae) to Evaluate Metal Pollution in a Mining River. Whole
Body Versus Tissue Content. Science of the Total Environment 359: 221– 231.
Sudarso, J. 2013. Keterkaitan masukan Bahan Organik dan Logam Hg terhadap struktur
komunitas dan Produktivitas sekunder larva trichoptera di sungai Ciliwung (jawabarat), Desertasi, Institut Pertanian Bogor.
Suicmez, M.; M . Kayim; D. Koseoglu; H. Hasdemir. 2006. Toxic Effect of Lead on the liver and
Gills of Onchorhynchus mykiss WALBAUM 1972, Bill. Environ. Contam.
Tixicol.77:551-558.
Tao, S.; S. Xu; J. Cao; R. Dawson. 2000. Bioavailability of Apparent Fulvic Acid Complexed
Copper to Fish Gills, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 64:221-227.
Vuori, K. and J.V. Kukkonen. 1996. Metal Concentrations in Hydropsyche pellucidula Larvae
(Trichoptera, Hydropsychidae) in Relation to The Anal Papillae Abnormalities and
Age of Exocuticle. Water Research 30 (10): 2265-227.
Vuori, K. and J.V. Kukkonen. 2002. Hydropsychid (Trichoptera, Hydropsychidae) Gill
Abnormalities as Morphological Biomarkers of Stream Pollution, Freshwater Biology
47: 1297–1306.
Warwick, W.F. 1985. Morphological Abnormalities in Chironomidae (Diptera) Larva as
Measures of Toxic Stress in Freshwater Ecosystems: Indexing Antennal Deformities in
Chironomus Meigen. Canadian Jounal Fish and Aquatic Science 42: 1881-1914.
Wiggins, G.B. 1996. Trichoptera Families, Di dalam: Merrit RW, Cummins KW , editor. An
Introduction to the Aquatic Insects of North America. Ed ke-3. Kendall Hunt
Publishing Company.