Document 6523038

Transcription

Document 6523038

WHY EKOLOGI PERAIRAN PERLU
DIPELAJARI ?
PERANAN AIR:
Sumber murah dan mudah dicapai
Pelarut universal
Alat transportasi
Komponen ekologis:
a. Dengan sifat fisiknya sebagai medium
tempat hidup organisme
b. Dengan sifat kimianya sebagai
pembawa zat-zat hara
PERBEDAAN PERAIRAN LAUT DAN
TAWAR
PERAIRAN LAUT:
PERAIRAN TAWAR:
♦ 7/10 luas permukaan
♦ 1/50 luas permukaan
bumi
bumi
♦ Sudah ada sejak
♦ Bersifat sementara,
terbentuknya air pada
umur pendek
waktu pendinginan
sedimentasi, tektonis
bumi
♦ Tergantung pada
♦ Perkembangan
habitat fauna
kehidupan telah
(terbatas)
berlangsung pada
permulaan
♦ Perairan tawar
♦ Lautan menentukan
dipengaruhi iklim
iklim daratan
setempat dari
daratan di sekitarnya
KLASIFIKASI SUNGAI BERDASARKAN
SUHU DAN KECEPATAN ARUS
RHITHRON:
POTAMON:
♦ Dari sumber s/d daerah
♦ Daerah hilir setelah
dengan suhu < 20oC
♦ Kecepatan arus tinggi
♦ Volume aliran kecil
♦ Tipe substrat (substrat
eroding): batuan besar
(boulders), batu koral
(stones), kerikil (gravel),
sand (pasir)
rhithron
♦ Rata-rata suhu bulanan >
20oC (subtropik) dan >
25oC (tropik)
♦ Kecepatan arus rendah
♦ Tipe substrat (substrat
depositing): pasir/lumpur,
terkadang kerikil
Note: ada yang menambahkan CRENON yaitu
mata air sungai
MORFOLOGI DAN STRUKTUR
EKOSISTEM PERAIRAN TAWAR
I. DANAU
Cara Terbentuknya:
a. Vulkanis
b. Tektonik
c. Longsor/pergeseran tanah
d. Glacial/pencairan es
Berdasarkan Tingkat
kesuburan:
1.Danau Oligotrof
2.Danau Eutrof
3.Danau Dystrof
Ciri-ciri morfometrik:
• Slope curam
• Kedalaman > 100 m
• Water level fluctuation 1-3 m
• Water retention time (pergantian air) lama
Zone
Litoral
Zone
Pelagik/Limnetik
PHOTIC ZONE
Zone
Litoral
Mixed layer/Epilimnion
Termokline
APHOTIC ZONE/
Zone
Profundal
Hipolimnion
PEMBAGIAN DANAU
BERDASARKAN TINGKAT KESUBURAN
DANAU EUTROF:
DANAU OLIGOTROF:
♦
♦
Tingkat kesuburan sangat
rendah
Dalam dan tepi curam
Kadar mineral sedikit
Miskin fitoplankton,
zooplankton, bentos, dan ikan
Kecerahan tinggi (8-40 m)
♦
Terjadi stratifikasi suhu
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
Tingkat kesuburan tinggi
(terajadi eutrofikasi)
Nutrien tinggi
Oksigen di epilimnion tinggi dan
di hipolimnion rendah
Plankton dan ikan banyak(di
epilimnion)
Kecerahan 0,1-2,0 m
Suhu, cahaya, pH di epilimnion
bagus
DANAU DYSTROF:
•
•
•
•
•
Merupakan lanjutan dari danau eutrof
Tingkat kesuburan rendak karena asam humat tinggi
Warna air coklat hitam dan pH rendah (4-5)
Kadar Ca rendah
Ganggang dominan: Desmidiaceae
II. WADUK
Dibuat manusia dengan membendung sungai
Waduk = danau = ekosistem terbuka
Waduk lama terjadi pendangkalan karena ada outlet
Ciri-Ciri:
9 Slope curam dan landai
9 Kedalaman 30-100 m
9 Water level fluctuation 5-25 m
9 Water retention time sering dan penuh
Limnetik
Profundal
Litoral
III. RAWA
Genangan air yang sangat luas dan dangkal
Ciri-Ciri:
Slope landai
Kedalaman 1-30 m
Water level fluctuation 3-5 m
Pergantian air paling sering
Umumnya terletak di dataran rendah
Litoral luas
Bahan organik dari sisa tanaman tinggi sehingga
proses pembongkaran lambat
IV. KOLAM
Perairan menggenang buatan manusia,
ukuran kecil, bentuk tertentu, tepian
curam dan dangkal
Ciri-Ciri:
Kedalaman < 3 m
Sistem tertutup
Tujuan untuk memelihara ikan
Suhu konstan (permukaan sampai dengan
dasar
Ada 2 macam:
1. Kolam Permanen
Diisi air sampai tahunan
2. Kolam Temporer
Diisi air pada musim tertentu
SIFAT FISIKA
A. BERAT JENIS (DENSITY)
9
Perbandingan antara berat dengan volume
9
BJ air danau atau sungai pada tempat dan waktu yang berlainan
berbeda, dipengaruhi oleh: tekanan (bahan tersuspensi), suhu dan
kadar garam (salinitas)
TEKANAN
DENSITAS
1 Atm
10 Atm
20 Atm
1
1,0005
1,001
KADAR
GARAM (‰)
DENSITAS
Pada 4oC
0
1
10
35
1,00000
1,00085
1,00818
1,02822
D
E
N
S
I
T
A
S
3,94oC
suhu (oC)
B. VISKOSITAS (kekentalan air)
9 Terjadi akibat tahanan gesekan yang ditimbulkan oleh suatu zat
cair pada benda yang bergerak
9 Dipengaruhi oleh suhu
SUHU (oC)
VISKOSITAS
(%)
0
5
10
15
20
25
30
100.00
84.90
73.00
63.70
56.10
49.80
44.60
9 Viskositas menentukan:
a. Kebiasaan hidup
b. Penggunaan energi hewan air
c. Penghalang bagi pergerakan
organisme
C. TEGANGAN PERMUKAAN
9 Terjadi akibat aktivitas molekul air yang tidak simetri pada dan
di bawah permukaan air
9 Suhu & bahan organik tinggi
9 Garam tinggi
Teg. Permuk. Rendah
Teg. Permuk. Tinggi
9 Teg. Permuk.mempengaruhi organ-organ tumbuhan dan hewan
(ada yang dapat dibasahi ada yang tidak)
D. WARNA PERAIRAN
Mempengaruhi:

Transmisi cahaya di perairan
Proses biologis
Petunjuk kualitatif produktivitas perairan
Menentukan sifat kimia perairan
COLOR = TRUE COLOR + APPARENT COLOR
TRUE COLOR (Specific color)
• Warna sebenarnya dari perairan alam
• Berasal dari bahan yang larut / bahan yang berada dalam
keadaan koloid
APPARENT COLOR
• Warna yang terlihat (berkas cahaya yang tidak diabsorbsi)
• Hasil dari saling pengaruh antara bahan melayang dengan
dasar danau dan pemantulan langit
WARNA PERAIRAN DANAU DITENTUKAN OLEH:
Kecerahan air
Air murni
warna hitam
- mengabsorbsi semua bagian cahaya
- tidak ada bahan melayang
- tidak ada di alam
Bahan yang melayang dan larut
a. Bahan yang larut di perairan (protein, karbohidrat,
lemak, hasil perombakan ke tiga jenis di atas)
b. Bahan organik yang melayang (Seston)
1. Jasad hidup
- Algae biru
warna kehijauan tua
- Diatomeae
warna kekuningan/coklat kuning
- Mikrocrustaceae
warna merah
2. Bahan mati (Tripton)
terdiri atas jasad mati, detritus, bahan koloid,
humus (hijau/coklat kuning)
c. Bahan an organik koloid yang melayang (CaCO3 warna
kehijauan, Fe(OH)3 warna merah, S warna kuning hijau)
Kualitas cahaya yang jatuh
Warna dasar perairan
WARNA PERAIRAN SUNGAI
¾ Dipengaruhi oleh:
- transmisi cahaya (kualitas cahaya yang jatuh)
- refleksi cahaya
- materi tersuspensi dan terlarut
¾ Hulu sungai
jernih
¾ Sungai kecil dan dangkal
coklat
¾ Diatom bloom
kecoklatan
¾ Bakteri sulfur
kuning
WARNA AIR MUARA
¾
¾
¾
¾
Biru
pembiasan cahaya oleh molekul air
Detritus dan organisme hidup
coklat-merah-hijau
Laut merah
Dinoflagellata (algae)
Ciri khas: warna gelap (kurang cerah dibandingkan laut terbuka)
CARA PENGUKURAN TRUE COLOR:
Sampel air disaring/sentrifuge lalu bandingkan dengan:
9Skala warna Forel (12 tkt. Standar: biru – coklat): larutan
Cupramonium sulfat + K. chromat + Co. Amm. Sulfat)
9Skala Platina – Cobalt: K. Chloroplatinate (K2PtCl4) + Cobalt
Chlorida Kristal (CoCl2.H2O)
E. KEKERUHAN (TURBIDITAS)
Merupakan istilah untuk menyatakan derajat kegelapan dalam
air yang disebabkan oleh bahan melayang
KEKERUHAN AIR DANAU
¾ Dipengaruhi oleh:
a. Sifat alamiah materi tersuspensi penyebab kekeruhan
(mempengaruhi warna)
b. Konsentrasi materi tersuspensi: membatasi transmisi
cahaya
menentukan kecerahan air
¾ Ditinjau dari penyebab kekeruhan:
1. Allochthonous (materi datang dari luar)
2. Autochthonous (materi dari danau itu sendiri)
¾ Alat pengukur turbiditas (ppm) = mg SiO2/L
1. Turbidity Rod
2. Jackson Turbidimeter
3. Hellige Turbidimeter
Prinsip: membandingkan cahaya melalui sampel air
¾ Kekeruhan tidak sama (uniform) meskipun pada satu danau
kenapa ???
KEKERUHAN AIR SUNGAI
¾ Hulu : jernih
¾ Daerah bawah : keruh
- Zat tersuspensi tinggi
- Ukuran partikel
PERBANDINGAN
1. Kadar garam
2. Kekeruhan
3. Pengendapan
4. Materi tersuspensi
SUNGAI
rendah
tinggi
jarang
banyak
KEKERUHAN AIR MUARA
DANAU
lebih tinggi
lebih rendah
normal
lebih sedikit
Disebabkan oleh:
1. Pasir & lumpur yg. Terbawa air sungai (jml. tgt. musim)
2. Zat yang terbawa dari laut (sedikit)
3. Hasil erosi
Makin ke arah muara, makin jernih krn:
1. Kec. Air menurun (terjadi pengendapan)
2. Elektrolit efek dari air laut
F. RADIASI MATAHARI
Radiasi matahari menentukan:
9 Intensitas cahaya pada perairan
9 Kualitas cahaya
9 Suhu perairan
Besarnya radiasi matahari pada suatu tempat tergantung kepada:
9 Musim
9 Letak geografis
9 Waktu
9 Sudut jatuh
α
9 Keadaan atmosfer
Cahaya yang jatuh pada permukaan air:
1. Dipantulkan, tergantung pada:
- Sudut jatuh (α)
- Keadaan permukaan
2. Diteruskan ke dalam air
- Didispersikan (disebarkan)
- Diabsorbsi (panas)
53% energi cahaya diubah menjadi panas sewaktu
menembus air 1 m pertama
Dispersi dan absorbsi cahaya oleh air menyebabkan:
• Reduksi (pengurangan) intensitas cahaya
Mengikuti hukum Lambert Iz = Io . E-KZ
Iz = Int. chy. pd. Kedalaman Z
Io = Int. chy. mula-mula
e = Lon = 2,7 Log
K = konstanta panjang gelombang ttt. (%)
besarnya chy yg ditahan pd kedalaman z
(extinction coefficient)
Makin besar pjg gelombang (merah, jingga) dan makin pendek
(ultraviolet & violet), int chy makin cepat berkurang
dibanding dg cahaya dg panjang gelombang sedang (biru,
hijau, kuning)
• Perubahan komposisi spektrum
Bagian cahaya yang dapat melewati kedalaman Z disebut:
TRANSMISSION COEFFICIENT
udara
air
cahaya
70 m
Cahaya pada kedalaman 70 m:
Biru: tinggal 30% (30% transmission)
Kuning : tinggal 6%
Merah : 0% (tdk dpt menembus > 4 m)
PENYEBARAN PANAS
D
E
P
T
H
•
Cahaya yang diabsorbsi
PANAS
•
Penyebaran suhu di danau mengakibatkan stratifikasi masa
air dan terjadinya arus
Epilimnion
Termokline/metalimnion
Hypolimnion
Suhu (oC)
Lapisan epilimnion seragam dipengaruhi:
1. Sinar matahari
2. Angin
3. Penguapan akibat pendinginan permukaan
SIKLUS SUHU TAHUNAN
1. Spring overturn
4oC
4oC
4oC
4oC
4oC
3. Fall overturn
2. Summer thermal
stratification
Epilimnion
Thermocline
Hipolimnion
22oC
21oC
6oC
5oC
4oC
4. Water Ice cover
4oC
0oC
4oC
2oC
4oC
4oC
4oC
4oC
4oC
4oC
SPRING OVERTURN/SPRING CIRCULATION
Es 0oC
Air 0oC
Air 4oC
BERAT
Suhu > tinggi
Air
MUSIM DINGIN
4 oC
Air 2oC
RINGAN
MUSIM SEMI
G. KECERAHAN
• Prosentase radiasi cahaya yang dapat menembus air
• Menunjukkan tingkat kecerahan dari perairan tersebut
• Air nurni mempunyai sifat transparan (tembus cahaya)
• Derajat transparansi dipengaruhi oleh:
- zat terlarut
- musim
- zat tersuspensi
- sudut jatuh cahaya
- organisme dalam air
- intensitas cahaya
METODE PENGUKURAN KECERAHAN AIR
1. Metode limit penglihatan (Secchi Disc)
Faktor yg mempengaruhi pengukuran: ketelitian, glb permukaan,
pantulan cahaya dari bawah, cuaca
Kecerahan baik > 600 mm
Kecerahan cukup + 300 mm
Kecerahan buruk < 100 mm
2. Metode Photographic
- Photoelectric cell method (dengan photoelectric apparatus)
- Pirlimnometer: mengukur total radiasi chy yg menimpa thermopile sehingga menghasilkan aliran listrik (dibaca pada
Galvanometer)
SIFAT KIMIA
I. OKSIGEN TERLARUT
9
Sumber: Atmosfer (difusi)
Fotosintesa
Gerakan air (gelombang & pengadukan)
9
Banyaknya Oksigen dalam air
Q = P – R + D + A
Q = Kadar DO terlarut dalam air
P = Fotosintesa
R = Respirasi
D = Difusi
A = aliran masuk
9
DO minimum untuk mendukung kehidupan : 2 ppm
9
Dua zona di danau dg produksi O2 tinggi:
- Litoral
- Limnetik
PENGARUH SUHU TERHADAP KELARUTAN OKSIGEN
SUHU (oC)
KADAR OKSIGEN (mg/L)
0
14,62
5
12,80
10
11,33
15
10,15
20
9,17
25
8,38
30
7,63
OKSIGEN DALAM AIR DAPAT BERKURANG KARENA:
1. Respirasi (hewan dan tumbuhan)
2. Dekomposisi bahan organik
3. Reduksi oleh gas lain dalam air
4. Pelepasan oksigen ke udara oleh karena peningkatan suhu
5. Aliran air dari dalam tanah
6. Zat besi Fe2+
Fe3+
FAKTOR PENENTU DO DI HYPOLIMNION:
1. Bahan organik
2. Suhu. Kecepatan respirasi 2-3 kali lebih cepat
dengan kenaikan suhu 10oC
3. Kecepatan jatuh bahan organik ke hypolimnion
4. Kedalaman dan profil dasar danau
II. KARBONDIOKSIDA
9 Kadar di air melimpah karena koefisien solubilitas lebih
tinggi dari pada N dan O (0,55-0,60 mg/L selalu tersedia)
9 Sumber:
- Air hujan
- Air bawah tanah yang kaya CO2
- Hasil pernapasan (tumbuhan, hewan dan bakteri aerobik)
9 Berperan untuk fotosintesa:
Cahaya
6H2O + 6CO2
C6H12O6 + 6O2
Klorofil
CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3-
CaCO3 + H2CO3
H+ + CO3=
Ca (HCO3)2
Ca(HCO3)2
CaCO3
½ terikat
terikat
+ H2O + CO2
bebas
Beda sifat senyawa Ca dan Mg:
- CaCO3 tidak larut sedangkan MgCO3 larut
- Ca(OH)2 larut sedangkan Mg(OH)2 tidak larut
9 Asam lemah dan garam dari karbonat merupakan bufer
(Ca(HCO3)2)
9 Ada tidaknya bikarbonat menentukan basa/asam suatu perairan
100
(%)
CO2 + H2CO3
HCO3-
CO3=
50
0
4
5
6
7
8
9
10
HUBUNGAN pH VS CO2
11
12
pH
III. METHAN
9 Sumber: perombakan bahan organik secara anaerob
9 Bentuk: gelembung gas
9 Konsentrasi di dasar tinggi
IV. NITROGEN
9 Konsentrasi kecil karena hanya berasal dari atmosfer (79%)
9 Peran penting untuk tanaman tingkat tinggi dan fitoplankton:
pembentuk protein
9 Fiksasi nitrogen oleh bakteri (dasar) dan Cyanophyceae
(Anabaena, Trichodesmium, Nostoc) untuk permukaan
9 Sumber lain: limbah (pupuk ZA, urea)
9 Bentuk: NO2, NO3, NH2 (amida), NH3
9 Bakteri pemfiksasi: Azotobacter dan Clostridium
9 NH3 bersifat racun, pada kondisi aerob terjadi:
NH3 + H2O + O2
NH4OH
Daya racun meningkat bila pH tinggi dan CO2 tinggi
SIKLUS NITROGEN DALAM AIR
N2 Atmosfer
Hewan
N2 fixing
N2 Fiksasi
bakteri di
sedimen
Cyanophyceae
Ikan
Excresi
Ekskresi
Asimilasi NO3
(Bakteri Denitrifikasi)
NO3
NO2
N
NO2
NO3
Bakteri NO3 (Nitrobacter)
NH3
NO2
Bakteri NO2 (Nitrosomonas)
NH2
NH3
Bakteri Amonifikasi
Asam amino
Urea, As. Uric
Sisa organik
MODEL FOODWEB PLANKTON DALAM
PEMANFAATAN NITROGEN
Pertumbuhan
Pertumbuhan
Fitoplankton
Tenggelam
N detritus
Zooplankton
Sedimen
N organik
NH3
NO3
V. FOSFOR
9 Jumlah sedikit dan tidak seimbang dengan unsur N sehingga
P merupakan faktor pembatas bagi pertumbuhan fitoplankton
9 Ada dua komponen:
1. P terlarut (Ortopospat), 0,003-0,015 ppm
2. P organik (dalam organisme), 0,005-0,103 ppm
9 Dua faktor penentu ketersediaan:
- Konsentrasi fosfor alami
- Fosfor dari kegiatan pertanian, pemukiman, dan industri
9 Faktor penentu ketersediaan ortopospat:
1. Alkalinitas, menentukan pH yang akan mempengaruhi
kelarutan ikatan P dengan ion metal
Kelarutan AlPO4 dan FePO4 terjadi pada pH 6
pada pH < 6 mengakibatkan AlPO4 dan FePO4 mengendap
2. Ca akan menghambat kelarutan PO4 pada pH tinggi
3. Bahan organik yang tinggi dapat mengabsorbsi PO4
sehingga tidak bisa dimanfaatkan fitoplankton
4. Jumlah total PO4 di hypolimnion lebih besar daripada di
epilimnion tetapi tidak bisa dimanfaatkan karena
intensitas cahaya rendah
9 Konsentrasi P an organik di danau oligotrof < 0,001 ppm
MODEL FOODWEB PLANKTON DALAM
PEMANFAATAN FOSFOR
Pertumbuhan
Fitoplankton
Tenggelam
P detritus
Zooplankton
Sedimen
P organik
P anorganik
VI. BESI DAN MANGAN (Fe dan Mn)
9 Fe banyak tersebar di kerak bumi
9 Penting bagi fitoplankton untuk pembentukan klorofil
9 Ada dalam bentuk Fe2+ dan Fe3+
4 Fe(HCO3)2 + 2H2O+6O2
4Fe(OH)3 + 8CO2
9 Fe(HCO3)2 ada jika:
- DO < 0,5 ppm
- pH 7 – 7,5
- CO2 dalam air tinggi
- Ada reduksi Fe(OH)3 oleh bahan organik
9 Fe(OH)3 ada jika:
- DO > 0,5 ppm
- Jika pH > 7 pengendapan akan tinggi
- Jika pH < 7 pengendapan akan rendah
SIKLUS BESI
Fe2+
dioksidasi
Fe3+
diendapkan
Fe(OH)3
Fe3+
diendapkan
reduksi
Ke dalam
hypolimnion
Dibawa ke
epilimnion
dan
dioksidasi
Fe2+
larut
Mangan (Mn)
9 Sifat = Fe
9 Tidak memperlihatkan stratifikasi karena lebih mudah
direduksi dan lebih sukar dioksidasi d.p. Besi
Mn(HCO3)2
9 Pada perairan basa, Mn mengendap
VII. BAHAN ORGANIK
9 Bisa sebagai allochtonous dan autochtonous
9 Seston (bahan organik yang melayang dalam air):
1. Hidup (Fito dan Zooplankton)
2. Mati (Detritus dan bahan koloid/tripton)
9 Seston penentu warna danau:
- Hijau tua
alga biru
- Coklat kuning
diatom
- Merah
Zooplankton (mikrokrustaceae)
- Hijau-coklat
Humus
9 Danau kaya BO dan produktif, warna kuning/biru abuabu/coklat
9 Danau kurang produktif, warna biru/hijau
9 N dan P organik > N dan P an organik
9 Efek bahan organik tinggi di perairan:
1. pH turun
2. DHL dan alkalinitas tinggi
3. H2S tinggi
4. DO rendah
5. Kecerahan tinggi
SIKLUS BAHAN ORGANIK DALAM AIR
Allochtonous
bahan
organik
Allochtonous
nutrien
Produksi Primer
Autochtonous
bahan
organik
Autochtonous
nutrien
Dekomposer
HUBUNGAN BIOLOGI DENGAN
SIFAT FISIKA-KIMIA PERAIRAN
Pengaruh air terhadap organisme:
♦ Dengan sifat fisiknya, sebagai medium tempat hidup
♦ Dengan sifat kimianya, sebagai pembawa zat-zat hara (untuk
produktivitas primer)
Penggolongan organisme perairan berdasarkan kebiasaan hidup:
♦ Plankton: mikroorganisme perairan yang gerakannya
dipengaruhi oleh gerakan air
♦ Nekton: organisme berukuran besar dan dapat berenang
♦ Bentos: organisme yang hidup di dasar perairan
♦ Perifiton: organisme yang hidup di sekitar benda yang
tenggelam di perairan
♦ Neuston: organisme yang hidup di permukaan air
♦ Pleuston: makrofita perairan
PLANKTON
KLASIFIKASI PLANKTON
Berdasarkan Kualitas:
Berdasarkan Ukuran:
1.Phytoplankton
- Saproplankton (bakteri &
fungi)
- Phytoplankton proper
(sebenarnya)
berklorofil
2. Zooplankton
♦ Ultraplankton: < 2 μm
♦ Nannoplankton: 2-20 μm
♦ Mikroplankton: 20-200 μm
♦ Makroplankton: 200-2000
μm
♦ Megaplankton: > 2000 μm
PLANKTON
Berdasarkan Keasliannya:
1.Autogenetic plankton: berasal dari perairan sendiri
2. Allogenetic plankton: berasal dari daerah lain
Berdasarkan Lingkungan Daerah Penyebaran:
♦ Limnoplankton: plankton danau
♦ Rhenoplankton (potamoplankton): plankton sungai
♦ Heleoplankton: plankton kolam
♦ Haliplankton: plankton air asin (laut)
♦ Hypalmeroplankton: plankton air payau
PLANKTON
Berdasarkan Contentnya:
1.Euplankton: plankton yang sesungguhnya
2. Pseudoplankton: sisa-sisa yang bercampur dalam plankton
Berdasarkan Sejarah Hidup:
♦ Holoplankton: selamanya hidup sebagai
plankton
♦ Meroplankton: bersifat plankton pada fase
larva
SAPROPLANKTON
Organisme yang berukuran mikroskopis
♦ Virus
- Mengganggu kesehatan
- Kontaminasi pada air (dari faeces)
- Ukuran + 0,02 μ
♦ Bakteri
- Lebih melimpah di dasar perairan
- Bentuk: Coccus, basil, spiral
- Ukuran: 0,2 – 5 μ
- Air tercemar bahan organik
bakteri tinggi
- Fungsi di perairan sebagai dekomposer
♦ Fungi
- Peran: dekomposisi dan recycling bahan organik
- Sebagian sebagai saprofit dan parasit
- Contoh parasit: Saprolegnia pada ikan
PHYTOPLANKTON
♦ Ada 5 phyllum:
- Chlorophyta (ganggang hijau)
- Cyanophyta (ganggang biru)
- Chrysophyta
- Pyrophyta
- Euglenophyta
♦ Bersifat kosmopolit
♦ Perbedaan kualitas air mempengaruhi komposisi dan
kelimpahan, contoh:
- Kadar PO4 0,1 – 1,0 ppm
oligotrof
0 - 0,02 ppm
dominasi diatom
0,02 – 0,05 ppm
Chlorophyceae
> 0,1 ppm
Cyanophyceae
- pH rendah (4,6 – 6,7) dijumpai: Closterium, Xanthidium,
Mikrasterias, Cosmarium, Aphanoteca
Diatom
- pH tinggi dapat dijumpai Staurastrum (Desmid)
- pH basa dan banyak unsur hara didominasi oleh Euglena
dan Phacus
- Ca tinggi akan didominasi oleh Microcystis, Anabaena,
Pediastrum, Scenedesmus, closterium, dsb.
Distribusi Phytoplankton
Ditentukan oleh:
- Cahaya
- Kecerahan
- Nutrien
- Gerakan air
- Pemangsaan oleh zooplankton
- Parasitisme oleh protozoa, fungi, bakteri, virus
- Holoplankton atau meroplankton
Contoh algae holoplankton:
- Asterionella
- Fragilaria
Pertumbuhan cepat & dominan di - Tabellaria
danau
Contoh Meroplankton dari Bluegreen Algae
- Aphanezemeon
- Anabaena
Pada musim dingin sebagai spora
- Microcystis
Phytoplankton melimpah di lapisan permukaan (euphotic
zone)
Pengaruh Phytoplankton terhadap perairan dan biota lain
♦ Phytoplankton
produsen
bila blooming akan merugikan
organisme lain
♦ Anabaena & Microcystis
- Sering blooming
- Tidak menguntungkan karena berlendir
racun
sukar dicerna
♦ Diatom:
- Sumber makanan bagi ikan
- Dinding sel terdiri dari silikat, berfungsi sebagai asbes
dan bahan peledak
♦ Scenedesmus
- Chlorococcalus yang nannoplankton
- Indikator untuk PO4 rendah krn dapat menimbun PO4
dalam tubuh untuk persediaan
♦ Euglena
- Mempunyai flagel, perlu perairan eutrof
- E. viridis
warna permukaan hijau
- E. Sanguinea
warna permukaan merah
ZOOPLANKTON
♦ Termasuk:
- Protozoa
- Rotifera
- Crustacea:
1. Cladocera
2. Cyclopoid
Holoplankton
3. Calanoid copepoda
4. Larva insekta
Meroplankton
5. Larva udang
♦ Ukuran > 0,5 – 1,0 mm
♦ Herbivore dan predator
♦ Kelimpahan di eutrofik 500 idv/L
♦ Faktor yang mempengaruhi: O2, cahaya/sinar, suhu,
makanan, gerakan air
Distribusi vertikal dan migrasi harian Zooplankton
Jam 12.00
0
2
4
6
8
10
15
20
Jam 18.00
Jam 00.00
Jam 06.00
MEKANISME MIGRASI VERTIKAL
ZOOPLANKTON
♦ Fototaksis negatif
Intensitas cahaya
stimulus
menghindari
gerakan menjauhi
♦ Untuk memaksimumkan potensial reproduksi.
Pada suhu yang rendah energi untuk metabolisme
menurun
♦ Proteksi dari predator
arah arus beda
♦ Perairan yang tidak ada stratifikasi
tidak
terjadi migrasi vertikal
GERAKAN DAN CARA MAKAN ZOOPLANKTON
1. PROTOZOA
♦ Kelas Rhizopoda
- Bergerak dengan kaki semu (pseudopodia), ex: Amoeba
- Hidup di dasar perairan dangkal, pemakan ganggang dan
detritus, ex: Arcella
♦ Kelas Ciliata
- Bergerak dengan bulu getar/cilia
- Hidup sebagai bentos pemakan detritus
- Indikator perairan tercemar bahan organik
- Ex: Paramaecium, Stentor, Vorticella
♦ Kelas Flagellata (Mastigophora)
- Gerakan dengan flagel (bulu cambuk)
- Hidup parasit pada vertebrata
- Ex: Monas, Trachelomonas, Mallomonas
♦ Kelas Sporozoa
- bergerak dengan pseudopodia dan berkembang dengan spora dan
konyugasi, Ex: Actinosphaerium
2. ROTIFERA
- Pemakan fitoplankton dan detritus
- bergerak dengan bulu getar (di sekitar mulut)
- aktif bergerak/berenang
- Ex: Brachionus sp, Keratella sp, dll
3. CRUSTACEA
♦ Kelas Cladocera (kutu air)
- Bergerak dengan kaki
- Kulit transparan
- Punya mata besar yang sensitif cahaya
pendorong
migrasi vertikal
- Pemakan fitoplankton dan detritus
- Fungsi bagian tubuh: Antena II alat berenang, kaki untuk
membantu melekat pada substrat & alat penggaruk, bulu kaki
bergerak terus untuk mengalirkan air di antara celah kaki
menyaring makanan
ke mulut
- Ex: Daphnia, Moina, Diaphanosoma merupakan makanan ikan
(Hidup di perairan kaya bahan organik, pH 6,5-8,5)
♦ Kelas Copepoda
- Plankton bentik yang hidup di daerah litoral
- Panjang tubuh 0,3 – 3,2 mm
- Warna kuning keabu-abuan / kecoklatan
- Tubuh bersegmen, panjang dan silindris dibagi: kepala, thorax,
abdomen
- Bersifat filter feeder
- Bergerak aktif di perairan
- Punya 2 antena di kepala
- Seta yang panjang berfungsi sebagai organ untuk mengapung,
mempertahankan sebagai plankton
- Ordo Eucopepoda: mata sederhana dan tidak ada jantung
Ordo Brachiura: mata majemuk dan ada jantung
- Sub ordo: Caligoida, Lernacopoida, Arguloida merupakan parasit
- Sub ordo Calanoida, Cyclopoida dan Harpacticoida: bebas
- Cyclops: predator, tahan pada kondisi buruk, kosmopolitan, umur +
30 hari, antena pendek
- Diaptomus (Calanoida) mempunyai antena 1,5 X panjang badan
- Tingkat larva Cyclops dan Diaptomus disebut Nauplius (berenang aktif)
- Cyclops dan Diaptomus merupakan makanan ikan Carnivore
BENTOS
♦ Organisme yang hidup pada permukaan atau di dalam dasar
perairan
♦ Meliputi:
1. Insekta (Trichoptera, Plecoptera, Ephemeroptera)
2. Molluska
3. Oligochaeta
4. Nematoda
5. Crustacea
♦ Bisa bersifat:
1. Sessile (menempel) atau merayap
2. Creeping (berjalan lamban)
3. Burrowing (menggali)
♦ Berdasarkan ukuran:
- Mikrobentos
- Makrobentos (tertahan saringan 0,5-0,6 mm)
♦ Pemakan detritus dan carnivora
TURBIDITAS
PADATAN TERSUSPENSI
INSOLASI
KEDALAMAN
PENETRASI CAHAYA
BAHAN
ORGANIK
(nutrien)
KANALISASI
KEC. ARUS
OKSIGEN
TERLARUT
SUHU
pH*
SUBSTRAT
BAHAN TOKSIK
KOMUNITAS BENTOS
HARDNESS
Efek langsung
Interaksi
FAKTOR PENENTU BENTOS DI PERAIRAN SUNGAI
NEKTON
♦ Berdasarkan jenis makanan:
1. Herbivore : makanan fitoplankton
2. Carnivore : makanan zooplankton (copepoda)
3. Omnivore
JADI ADA HUBUNGAN ANTARA JUMLAH PLANKTON
DENGAN JUMLAH IKAN TERTANGKAP
♦ Berdasarkan tempat tinggal:
1. Ikan pelagic, pemakan plankton (planktivorous)
2. Ikan litoral dan benthic:
- Pemakan detritus (detritivorous)
- Pemakan bentos
- Grazing tanaman air
♦ Faktor penentu ikan:
1. Kemampuan menyesuaikan diri dengan perubahan
kondisi perairan
2. Kemampuan untuk menambah sumber makanan
3. Kemampuan beradaptasi dengan lingkungan (untuk
bersarang dan memelihara anak
♦ Ikan sensitif terhadap perubahan lingkungan (suhu, bahan
kimia) sehingga bisa dipakai untuk uji toksisitas
♦ Kebutuhan oksigen larva ikan ditentukan oleh suhu
♦ Suhu tinggi :
- kandungan gula, NO3, protein ikan turun
- metabolisme meningkat
♦ Suhu rendah:
- metabolisme meningkat
TANAMAN TINGKAT TINGGI (PLEUSTON)
1. Tanaman berakar di dasar, sebagian terbenam di air, bagian
atas tanaman berada di atas permukaan air
Merugikan karena:
- O2 hasil fotosintesa daun di atas air lepas ke udara
- Daun menutup perairan
pert. plankton terhambat
- Bagian tanaman sulit didegradasi
RAWA
(mengandung Silicium yang keras)
- Menghalangi pengadukan air oleh angin:
menghalangi difusi O2 dari udara ke air
mencegah naiknya mineral ke atas
- Ex: Gelagah (Phrognnites karka)
Eceng (Limnocharis flava)
Seroja (Nelumbium nelumbo)
Mendong (Scirpus littoralis)
2. Tanaman berakar di dasar, sebagian terbenam di air, daun
terletak mendatar di permukaan air
Sifat = No 1 MERUGIKAN
Ex: Tunjung putih/teratai kecil (Nymphea lotus / Nymphea
indica)
3. Tanaman kadang-kadang berakar di dasar atau terapung di
atas permukaan dengan akar terbenam dalam air
Ex: Eceng gondok (Eichornia crassipes)
- berkembang cepat dengan geragih
- meningkatkan pengendapan tanah dengan akar yang
rapat
terjadi pendangkalan perairan
4. Tanaman dengan daun terapung di permukaan, sedang akar
tenggelam dalam air
- Dapat tumbuh pada air dengan mineral cukup
- Menghambat penetrasi cahaya matahari
- O2 hasil fotosintesa lepas ke udara
Ex: Kayu apu (Pistia stratiotes)
Kiambang (Salvinia natans)
- Mata lele (Azolla pinata) dianggap menguntungkan karena
menjadi substrat ganggang biru yang hidup epifit padanya
sehingga dapat mengikat N2 dari udara
- Lemna pancicostata indikator perairan dystrof
- Utricularia vulgaris indikator perairan oligotrof
N,P,S di ambil dari binatang renik dengan
gelembung perangkap dan dicerna dengan enzim
tertentu
5. Tanaman yang terbenam seluruhnya dalam air (submerged)
- Ada yang berakar di dasar atau menetap dengan alat
pelekat di substrat (Ottelia alismoides)
- Ada yang melayang-layang dalam air (Ceratophyllum)
MENGUNTUNGKAN:
- Pensuplay O2 dan pembersih CO2
- Mudah didegradasi bila mati
- Dapat menahan lumpur
air jernih
Intensitas chy
- Beberapa tanaman menjadi substrat ganggang tertentu dan
pelindung periphyton serta ikan kecil (ex: Hydrilla
verticilata) dan tempat memijah ikan
HIDUP TANAMAN INI DITENTUKAN OLEH IKAN
PEMAKAN TANAMAN TERSEBUT:
- Tawes (Puntius javanicus)
- Nilem (Osteochilus hasselti)
CIRI TANAMAN AIR:
1. Kutikula daun, collenchym dan sclerenchym
tereduksi
tanaman tidak perlu
penyokong
2. Stomata tidak ada (kecuali bila daun di
permukaan atau di atas air)
3. Rongga interselulair daun dan batang
besar-besar
Primary Productivity
• amount of plant tissue built up by process of photosynthesis over
time is primary production
• majority of primary production is accomplished by small, dispersed
pelagic phytoplankton rather than marine plants (plants only
account for 5-10% of total marine productivity)
• the total amount of organic material produced in the sea by
photosynthesis represents gross primary production
- as a portion of the organic material produced by
photosynthesis is utilized in cellular respiration, any excess
production is referred to as net primary production;
represents amount of organic material available to support
consumers, nonphotosynthetic protists, and decomposers
• standing stock Crefers to the number of organisms per unit area
or per unit volume of water at the moment of sampling; can count
numbers of phytoplankton from filtered seawater samples
- today, instead of using the total amount of phytoplankton,
chlorophyll a concentration is used because it is more
accurate; chlorophyll a can be measured by taking
advantage of its ability to fluoresce when excited by an
appropriate wavelength of light or by directly extracting it
• biomass is defined as the total weight (total numbers X average
weight) of all organisms in a given area or volume; this measure is
used in preference to standing stock because phytoplankton vary
in size and total numbers of all organisms as not as ecologically
meaningful as estimates of their biomass
• production rates are usually reported in units of grams of organic
carbon fixed by photosynthesis under a square meter of sea
surface per day or per year
- typically measured in the past with light (transparent) and
dark (opaque) containers -- phytoplankton samples and their
surrounding water are collected in these bottles and replaced
at the depth from which they were collected; after a few
hours, the paired samples are retrieved and the oxygen
content of the water in each bottle is measured
* decreases in dissolved oxygen are used to estimate
cellular respiration in the absence of light
* these decreases are subtracted from the oxygen content
in the light bottles to provide a measure of net
photosynthesis (i.e., excess of phytoplankton production
after respiration)
• now primary productivity is
measured
using
radioactive
carbon (14C); paired light and
dark bottles are injected with a
known quantity of bicarbonate
containing labeled 14C
- amount of assimilated
radioactive carbon is measured
and net primary productivity is
then computed using a
conversion factor; is much
more accurate than the oxygen
measurements, particularly
when the productivity is very
low
Factors Affecting Primary Productivity
1. light: photosynthesis is only possible when light reaching the algal cell
is above a certain intensity; light is influenced by a number of
meteorological features such as clouds, dust, etc., reducing the
amount of available light; it is also influenced by the water itself due
to reflection, scattering by suspended water particles, and
absorption of various wavelengths (reds and violets are absorbed
within first few meters; greens and blues are absorbed less rapidly
and may penetrate farther)
- amount of photosynthesis increases with light intensity up to a
maximum value known as Pmax, which is specific for each species;
beyond this value, the rate of photosynthesis declines due to
photoinhibition -- light intensity at which productivity exactly
equals respiration is the compensation intensity; the depth at which
this occurs is the compensation depth
- amount of light varies with latitude; it decreases from the
equator toward the poles
* polar regions: a single pulse of phytoplankton abundance
occurs during the summer when light becomes sufficient for a
net increase in primary productivity
* temperate latitudes: primary productivity is generally maximal
in spring and autumn when the combination of available light
and high nutrient concentrations allow plankton blooms to
occur
* tropics: intense surface heating produces a permanent
thermocline so phytoplankton are nutrient-limited year round
and there are only small fluctuations in primary productivity
2. nutrients: major inorganic nutrients that are required by
phytoplankton are nitrogen and phosphorus (diatoms and
dinoflagellates also required silica); all of these nutrients occur
in small amounts and are thus limiting factors for primary
productivity; each species of phytoplankton has a particular
response to different concentrations of limiting nutrients and
each has a maximum growth rate
- oligotrophic regions have low concentrations of essential
nutrients and therefore low productivity
- eutrophic waters contain high nutrients and support high
numbers of phytoplankton
- mesotrophic waters have nutrient levels between those of the
two extremes
3. hydrographic conditions: factors that move water masses
around in the oceans (currents, upwellings, and diffusion);
upwelling occurs when the surface water moves away from
shore and is replaced by nutrient-rich deep water brought to
the surface; divergence of currents also brings up deeper
nutrient-rich water; vertical mixing brings up nutrients and
pushes down phytoplankton (as long as it doesn't push it down
beyond the photic zone, the phytoplankton will be able to
continue photosynthesizing)
- amount of wind mixing (which brings nutrients up to the
surface) increases from the tropics to the polar regions
- thus the abundance of light and nutrients forms an inverse
relationship which determines the pattern of phytoplankton
production in different latitudes
Waters Quality Indexes
It is very difficult to appreciate the degree of pollution a
river only by observation without a proper analysis of the
physical, chemical and biological characteristics of its water.
The physical and chemical analysis of the pollutants in waters
permits to determine the nature of the pollutions and the
polluting substance concentrations but it doesn't allow to
measure their effects on the aquatic environment.
Only a biological analysis enables to measure the global
impact of the pollutions on the aquatic ecosystem or its
components. Indeed, aquatic fauna and flora undergo all the
variations of pollution and " memorize " the quality of waters
in time.
Chemical and physical analysis
The most commonly analysed parameters are:
Temperature, suspended material, acidity (pH), conductivity,
biochemical oxygen demand (BOD and BOD5), chemical oxygen
demand (COD), nitrogenous compounds, phosphates,
microbiological analysis.
Biological analysis
The living community analysis (plants and animals) of a river
gives the picture of its " sanitary state " of waters and is used
as a method assessing the quality of waters. The communities
of a river carry the sign of the factors which have conditioned
their development. Therefore the biological analysis,
complementary to the chemical analysis, has the advantage to
give a average indication of the " sanitary state " of water,
whereas the chemical measures only provide momentary
indications.
1. Diatomic index
Diatoms belong to the Chromophytes which are algae possessing some
brown, yellow or green yellow plastids, not producing starch. All possess
the chlorophylls a and c as well as fucoxanthine (brown pigment).
Among the Chromophytes, we can distinguish:
the Phaeophyces, Chrysophyces and Xantophyces;
the Diatomophyces or Diatoms.
The Diatom species used for biological water analysis live on the
submerged stones, and are known for their non resistance to the
pollutants (pollution sensibility) and their indicative value
The non resistance to the pollutants, expressed by an index (ij), vary
from 1 to 5. The Diatoms which are most sensitive to pollution are
affected with the index 5, they don't support any sign of pollution.
The second index, called indicative value (Vj ), is a function of the
survival capacity and the development of the Diatoms when confronted
to pollution: the indicative value varies from 1 to 3.
The examination of the Diatoms permits to express the degree of
pollution of waters. The calculation of the diatomic index (Id) is
composed of two distinct parts:
¾ determination
of the typological level of the plant studied by the
reference species or the chemical analysis;
¾ determination of a diatomic indication (Id) that allows the evaluation
of the degree of global pollution of waters while making reference to
the natural type of the studied plant.
To calculate this index, the table values and the following formula are
used:
where a new term has been introduced: DJ , the relative abundance of
each individual, that is the number of each individual in relation to
the total number of individuals counted.
Basing on this diatomic index, five classes of water quality
can be identified:
Id value
4,5< Id < 5
Water quality class
optimal biological quality: no pollution
4 < Id < 4,5 sub-optimal biological quality: weak pollution
3 < Id < 4
regression of the sensitive species: average
pollution
2 < Id < 3
strong regression or disappearance of the
sensitive species, dominance of resistant species:
strong pollution
1 < Id < 2
strong dominance of some resistant species,
minimal diversity: very strong pollution
2. Index of diversity
It measures the species diversity of the animal communities. For some
indices, it is necessary to take into account the number of different
species, for others it is necessary, in addition, to evaluate the
proportions of individuals of each species.
The difficulty of the method essentially lies in the fact that in the
determination until the level of the species, specialist work for some
groups.
Cairns index. It is based on a statistical method (comparison of
sequences). The method doesn't require any particular skills in
systematic and takes into account both the diversity and the number of
the individuals. It consists in appropriating a fauna sample of at least
100 specimens that are poured in a plastic tank in; the individuals are
taken one by one at random and placed side by side. Each time a
specimen is different from the previous a point of 1 is assigned to it, if
it is identical to one of its predecessor it doesn't receive any mark.
For example :
Cairns diversity index = number of points / number of specimens =12/35 = 0,34
3. Index based on the presence of indicative species
This method is only applicable to the rivers polluted by waters coming from sewers. It
lies on the observation of the phenomena of self-purification that takes place in the
rivers from the source of pollution to a certain distance downstream. We can
distinguish, on the whole and very schematically, four zones mainly characterized by the
quantity of organic matters and the content in dissolved oxygen. For each zone, groups
of indicative species can be distinguished (Bacteria, Mushrooms, Protozoa, Algae,
Invertebrates).
The four zones are, In the order of a decreasing pollution:
Polysaprobic zone. It is a highly polluted zone, where some bacteria, oligochetes
(Tubifex), dipteral (larvas of Chironomides) are found.
Alpha mesosaprobic zone . It is a fairly polluted zone, where dipteral (larvas of
Chironomides), hirudines, crustaceans (Aselle), mollusks and megalopteres (Sialis) are
found.
Beta mesosaprobies zone. It is a weakly polluted zone where the previous species are
found but in a smaller number.
Oligosaprobies zone. In this zone the original life conditions are predominant.
Passing from the first zone to the last, the reduction of the polluted water indicators
and the increase of the pure water indicators (gammares, ephemeropteres, plecopteres,
trichopteres and mollusks) are noted.
4. Biotic index
It is a method to be applied to running waters which is commonly
used in Belgium and France (especially in schools). With some
modification this method has been introduced also in Wallonia.
This method is based on the analysis of the communities of
invertebrates that live in a river. According to the degree of
pollution, we note a reduction of fauna starting from the most
sensitive species.
The method is therefore based on:
¾ the evaluation of the diversity of the species,
¾ the recognition of fauna groups more or less tolerant to
pollution.
The results of the analyses are then used to determine numbered
biotic indices.
The following steps are to be followed for the determination of the
index:
¾ taking care to explore all ecological niches and using a net,
samples of the whole aquatic fauna are taken;
¾ the content of the net is poured in a tank and using a clip an
example of each sort of animals is withdrawn;
¾ with the help of a binocular and by using classification keys the
caught animals are identified. The results are reported on a
systematic unit chart and the total of the identified systematic
units is calculated;
¾ classification of the sample as to the fauna groups. According
to increasing degree of tolerance to pollution 7 fauna groups
have been identified. To assign the sample to one of these
groups, we examine the composition of the sample and search
for the least tolerant animal to the pollution. This one
determines the fauna group which the sample belong to;
¾ determination of the biotic index. The chart for the
determination of biotic indices has 2 entries (see the table
below):
1. in the columns total are progressive numeric ranges of
systematic units (S.U.);
2. in the rows are reported the fauna groups.
The biotic index of the sample is found at the meeting cell of the
horizontal row (fauna group) and the vertical column (numeric range)
corresponding to the category of the examined sample.
For Plecoptera, Efemeroptera and Trichoptera, the first row is to
consider when more the 1 S.U. of the genus is found; the second row is
to be taken when there is only 1 S.U. of the genus is found.
Fauna group
Numeric ranges of systematic units (S.U.)
0-1
2-5
6-10
11-15
16-20
2125
2630
3135
36..
Plecoptera
More than 1 S.U.
Only 1 S.U.
-
-
8
7
8
9
9
10
11
10
12
11
13
12
14
13
Efemeroptera
More than 1 S.U.
Only 1 S.U.
-
-
7
6
8
7
8
9
10
9
11
10
12
11
-
Trichoptera
More than 1 S.U.
Only 1 S.U.
-
5
4
6
5
7
6
8
7
9
8
10
9
11
10
-
Gammarus,
Atiidus,
Palermonida
The above S.U. Are
missing
-
4
5
6
7
8
9
10
-
Asellus
The above S.U. Are
missing
-
3
4
5
6
7
8
9
-
Oligochaeta,
Chironomida
The above S.U. Are
missing
1
2
3
4
5
-
-
-
-
All the above
Taxa
Aerobic organism are
present
0
1
-
-
-
-
-
-
-
¾ Identification of pollution class. Five pollution classes have been
identified, the first one (class I) corresponding to lowest level of
pollution and the last one (class V) to the highest level.
The biotic index is converted in pollution class by using the following table:
BIOTIC
INDEX
POLLUTION
CLASS
DESCRIPTION OF
POLLUTION
0-3
5
Very high pollution
4-5
4
High pollution
6-7
3
Average pollution
8-9
2
Weak pollution
> 10
1
Weak to no pollution
CIRI-CIRI LAUT
z
z
z
z
z
z
z
z
z
Menutupi 70% permukaan bumi
Kedalaman rata-rata 3700 m dengan bagian terdalam
mencapai 10.000 m dari permukaan laut
Semua lautan di permukaan bumi saling berhubungan
Sirkulasi air laut terjadi terus menerus
Terdapatbermacam-macam gelombang
Terdapat pasang surut
Salinitas tinggi (salinitas : jumlah seluruh zat yang larut
(gram) dalam 1000 gram air laut, dengan anggapan bahwa
seluruh karbonat telah diubah menjadi oksida, semua Br
dan I diganti dengan Cl dan semua zat organik mengalami
oksidasi sempurna (33-38 ppt atau %o)
Konsentrasi nutrien terlarut rendah
Terdapat guung berapi dan sedimentasi
ARUS
Disebabkan oleh:
z Perbedaan radiasi matahari
angin kuat
z Suhu dan salinitas perairan berbeda
perbedaan densitas
arus dalam
Arus dipengaruhi oleh:
¾ Topografi dasar laut dan pulau disekitarnya
¾ Gravitasi bumi
¾ Rotasi bumi
¾ Distribusi pantai
ARUS
z
z
z
Arus air di daerah equator mengalir ke barat dan timur
sedang arus pantai mengalir ke arah utara dan selatan
Daerah sub tropis ditandai adanya arus berputar (gyre)
yaitu peredaran air akibat tekanan angin sehingga
menimbulkan perputaran air (searah jarum jam di BBU
dan berlawanan arah jarum jam di BBS
Up Welling yaitu arus air vertikal yang disebabkan oleh
angin dan gaya coriolis
DARATAN
Arus permukaan
Angin
DARATAN
►Karena
gaya coriolis:
pergerakan air akan
dibelokkan ke kanan pada
belahan bumi utara (BBU)
dan dibelokkan ke kiri pada
belahan bumi selatan (BBS)
Coriolis effect. The effect
of the Coriolis force is an
apparent deflection of the
path of an object that
moves within a rotating
coordinate system. The
object does not actually
deviate from its path, but it
appears to do so because of
the motion of the
coordinate system
SPIRAL EKMAN
Arus permukaan yang
disebabkan oleh tiupan
angin. Bergeser ke kanan
di BBU dan ke kiri di BBS
membentuk sudut 45o
terhadap arah angin.
45o
Ekm
l
a
r
i
Sp
an
Secara berurutan lapisan air yang lebih dalam dibelokkan
membentuk sudut yang lebih besar dn bergerak dengan
kecepatan yang lebih rendah.
Pada kedalaman tertentu air bergeser membentuk sudut 90o
terhadap arah angin
GELOMBANG
z
z
z
Fenomena naik turunnya permukaan laut
Timbul karena : angin, gempa dan gerakan kapal
Gelombang rambat sederhana:
L
H
ORBIT
GELOMBANG
Water motion negligible
L/2
GELOMBANG
Gelombang perairan dalam (= GELOMBANG PENDEK)
z Z > L/2
z Diameter orbit gelombang mencapai setengah pada
kedalaman Z = L/9 dan mendekati 0 pada Z = L/2
z Perambatan gelombang tidak terpengaruh oleh dasar
perairan
z Z = KEDALAMAN
Gelombang perairan dangkal (= GELOMBANG PANJANG)
z Z < L/20
z Gerakan partikel air dipengaruhi oleh dasar perairan
z Bentuk orbit gelombang elips
PASANG SURUT (TIDES)
z
z
Pergerakan dari permukaan laut ke bawah dan ke atas secara
berkala yang disebabkan adanya interaksi antara bumi, bulan dan
matahari
Ada 2 macam masa pasang surut
1. Pasang surut terendah (NEAP TIDES) pada saat bumi, bulan
dan matahari tidak dalam satu garis sumbu (letak matahari,
bumi dan bulan membentuk sudut 90o)
M
sun
sun
E
E
2. Pasang surut tertinggi (SPRING TIDES) pada saat bumi, bulan
dan matahari pada satu garis sumbu
sun
M
E
M
sun
E
ZONASI DALAM PERAIRAN LAUT
z
z
SECARA HORISONTAL
1. Zone neritik (perairan pantai)
2. Zone Oseanik (pelagik/laut terbuka)
SECARA VERTIKAL
BENTIK (DASAR)
PELAGIK (AIR)
KEDALAMAN (m)
Supralitoral
-
Pantai
Litoral (intertidal)
-
Pasang – surut
Sub litoral (paparan)
Neritik
0-200
-
Epi pelagik
0-150
-
Meso pelagik
150-2000
Bathyal
Bathy pelagik
2000-4000
Abyssal
Abysso pelagik
4000-6000
Hadal
-
> 6000
Intertidal
Neritik
Continental
shelf
Oseanik
Bathyal
trench
Cont. rise
Continental
slope
abyssal
Continental shelf: - Daerah dengan lereng yang landai (kemiringan 0,1o)
- Kedalaman maksimum 100-200 m
Continental slope: - Kemiringan + 2,9o
- Kedalaman 200-2000 m
Cotinental Rise : Kaki slope bergabung dengan bentuk dasar yang melebar
GEOLOGI DAN GEOMORFOLOGI LAUTAN
Permukaan laut
Paparan benua
200 m
Gunung
lereng benua
berapi
4.000 m
Dataran abisal
6.000 m
10.000 m
Pa
l
la ung
ut
an
g
un laut
n
gu ah
e
P aw
b
z
z
z
Lautan di dunia:
- L. Pasifik
- L. Atlantik
- L. India
- L. Arktika
Lautan menutupi: 80% di BBS dan 61 % di BBU
Zone biogeografik berdasarkan penyebaran suhu
permukaan laut:
- Kutub
- Tropik
- Beriklim sedang – panas
- Beriklim sedang - dingin
Water is unique in so many of its properties that it stands alone as
the most remarkable fluid on earth.
Here are some important properties of water; note that water is not
"normal" liquid.
Density
Water has its maximum density at 4 deg C. Above this temperature,
density decreases as does most other liquids. But below 4 deg C the
density of water decreases! How can this be?
The density of water is very close to 1.0 (more like 0.999986
depending upon its temperature). Again, the unique feature of water
is its maximum density,occurring at 4 deg C (actually 3.98C, but we
will round temperature to 4C for our purposes).
On either side of 4C the density of water decreases with
temperature.This behavior is anomalous. All other liquids show
decreasing density with increasing temperature. We will come back
to the structure of water.
Heat Capacity (Q)
Heat capacity is the amount of heat, usually expressed in. Calories per mole per deg
or joules per mole per deg, absorbed by the substance to raise its
temperature 1 deg C. The heat capacity of water is highest of any liquid except for
ammonia.
Heat of Fusion (Hf)
The heat of fusion of water is the energy that must be extracted from a substance
to change 1 gram of liquid water to one gram of ice. Hf for water is the highest of
all liquids.
Heat of Evaporation (He)
He is the heat required to change one gram of water to one gram of steam or water
vapor. Hf for water is the highest of all liquids.
Thermal Expansion (a)
a is the rate of change in the specific volume of water per change in temperature.
For pure water a is zero at 4 deg C; however a is a negative below 4 deg C positive
above 4 deg C. a has significance in the density structure of a lake during a cold
winter in Canada.
Electrical Conductivity (L)
L is the inverse of resistance(R) or R=1/L (see your physics or
chemistry textbook).. L for water is small because pure water is
not dissociated to any great extent. Beware, however, water does
conduct enough electricity to be "lethal" if you happen to let a
radio or similar electrical device fall into a bathtub filled with
water while you are taking a bath. This is because the small amount
of dissolved ions present in normal water does conduct some
electricity.
Seawater, on the average, contains 35 g of salt per 1 kg of seawater.
The salts in seawater affect the structure and properties of the water
in seawater; we can not apply the physical properties of pure water
to seawater: in many ways its and "apples" and "oranges" analogy.
The salts in seawater are really ions. The ions in seawater did not get
to the ocean from the dissolution NaCl, Mg2SO4 and other major sea
salts you might find in the cabinet of chemistry laboratory.
Each major ion in seawater is charged. The charge on the ion means
the ion will compete for the water molecules because one part of the
molecule has a positive charge while the other part has a negative
charge and the ion is either positive charged or negatively charged.
As a result ions become "hydrated"; some are more hydrated than
others depending on the charge of the ion. (an ion with two charges
has a stronger hydrating effect than an ion with a single charge).
No one really knows the structure of hydrated ions or the structure
of the water near the ions. A good guess based on electrostatic
theory is that electrical force (water has negative charge near the
oxygen atoms and positive charge near the hydrogen atoms -thus we call water a polar molecule) create some sort of
association between water and ions.
The concentration of water in water is around 55 molar (M,
moles/liter) while the total concentrationof ions is at best no
more than about 0.5 molar. You can prove that water is 55 molar
by calculating the number of moles of water in 1 liter of water (1
liter of water is close to 1000 g); the formula
weight of water is 18.0. 1000 g divided by 18 g/mole = 55 moles. 1
kg of water is 1 liter and therefor water is 55 molar.
Ions affect the physical properties of water. For example the density
seawater is greater than the density of pure water for two reasons:
(1) The ions add mass to the system and more mass means
greater density.
(2) Hydration, discussed above, causes the volume of the water
portion of water to shrinks over-riding part of the volume increase
from the added salt. If volume shrinks then density will increase.
Chemists refer to this "shrinking" as electrostriction.
There are theoretical models that can be used to estimate
electrostriction. One can also determine electrostriction effects
through measurement of volume changes when salts dissolve in
water.
Your text lists the major ions found in seawater.
Generally the top 11 ions, beginning with the Cl ion
and ending with the fluoride ion, constitute the salinity components.
The "eleven" most abundant ions (boron, primarily a neutral species) are:
Na+, Mg2+, Ca2+, K+, Sr2+, these are all cations (positively charged
chemical species), Cl-, SO42-, HCO3-, Br-, B (neutral, for the most part),
and F- (these are all anions, negatively charged chemical species)
These charged species (and the one uncharge B species) are termed
"conservative" by oceanographers. They are called conservative because
their concentrations change by mixing processes only. In other words if
high salinity seawater mixes with low salinity seawater the resulting
salinity is the average (weight according to how much of each mixed).
Also, if evaporation occurs or there is freshwater input, salinity will change
but the relative or normalized concentration of the ions remains constant.
This is constant composition rule, a fundamental rule or law in
oceanography.
Water is an efficient solvent - will eventually dissolve most any substance
- Solvent - dissolving solution
- Solute - substance that is being dissolved
1. Molecular structure of water
- atom (Hydrogen, 1p+, 1e-)
- molecule
- covalent bond
- Water- H2O
atomic mass = 18
•
•
- covalent bond (share two electrons)
- polar molecule
- hydrogen bonds
Some unique properties of water
- cohesion - adhere to each other: responsible for _______surface tension
- adhesion - adhere to other particles
•
•
2. Dissolved salts - Seawater
97.2% of the water on earth is saltwater, ~1,370 million cubic kilometers
Freshwater to Saltwater
Solvent - the dipole water molecules ________ some of the electrical attraction
between atoms of other substances
Salt (NaCl) - water molecules ________ the Sodium (Na) from Chloride (Cl)
ions - cation - ion with a ________ charge
- anion - ion with a ________ charge
- diffusion - random movement of particles through water
•
Salinity - concentration of salt =
35 ppt- parts per thousand (35 ppt ), or 3.5 percent (3.5%), or 35 g/1000 g (1 liter).
Salts - Modify the physical properties of water
By adding salt to freshwater
1. Freezing point _________
2. Density __________
3. Evaporation rate __________
4. Osmotic pressure __________
Desalinization techniques:
1. Reverse Osmosis-
2. Electrodialysis3. Evaporation-
Seawater Solution - Solvent - water
Solute - dissolved solid (salt) or a gas (CO2)
Components of Seawater (1 liter - 1000 g) Water
Oxygen 857.8g
Hyrogen 107.2
Most abundant Ions (Major constituents)
Chloride (Cl-) 19.0
Sodium (Na+) 10.5
Sulfate(SO4-) 2.7
Magnesium (Mg2+) 1.3
Calcium(Ca2+) 0.4
Potassium(K+) 0.38
Bicarbonate(HCO3-) 0.14
Total 34.42g
Trace elements (0.52 g)
many
Nutrients (trace elements)
Phosphate (PO4)
Nitrate (NO3)
Primary Sources of the Ocean's Salts (ions)
1. Weathering 2. Hydrothermal fluxes 3. Volcanic eruptions Primary Sinks of the Ocean's Salts
1. Sediments 2. Chemical exchange with the ocean crust
Chemical Equilibrium
Residence time = amount of time an element spends in the ocean total amount of the element in the ocean divided by the rate of input or
output
Residence time: Conservative versus non-conservative
constituents
1. Conservative - long residence times (100,000 to
10,000,000 yrs) relatively unreactive maintain constant
proportions.
2. Non-conservative - short residence times(<100,000 yrs)
highly reactive - bioreactive, highly absorption prone
proportions vary spatially within the ocean
Dissolved Gases
Gases in the air readily dissolve in seawater at the oceans surface.
Solubility increases w/
___________ water temperatue
____________ molecular weight of the gas
•
Saturation limit varies as a function of
1. Temperature
2. Salinity
3. Pressure
Nitrogen - N2
- saturated in the surface ocean (18 ppm)
- non-reactive (almost)
•
•
Oxygen - O2
- near saturation (super saturated) in the surface ocean (13 ppm)
- decreases with depth in the ocean (0 ppm)
- reactive - respiration by organisms
•
•
•
•
•
•
•
Carbon Dioxide - CO2
- increases with depth in the ocean (increased pressure and
supply)
- 50 to 60 x the atmosphere levels
- reactive - photosynthesis
Respiration - decay of organic matter consumes
dissolved oxygen and releases carbon dioxide
Seawater Acid-base balance (buffering)
acids bases pH - a measure of the concentration of H+ or
the balance between H + and OH Seawater - is slightly alkaline (pH - 7.3 to 7.5)
•
•
•
•
PLANKTON DAN KOMUNITAS
PLANKTON DI EKOSISTEM LAUT
PLANKTON ????
Berdasarkan Kualitas:
1.Phytoplankton
- Saproplankton (bakteri &
fungi)
- Phytoplankton proper
(sebenarnya)
berklorofil
2. Zooplankton
Berdasarkan Ukuran:

Ultraplankton: < 2 μm
Nannoplankton: 2-20 μm
Mikroplankton: 20-200 μm
Makroplankton: 200-2000
μm
Megaplankton: > 2000 μm
Note:
1. Sentrifuge or filter milipore
2. Jaring plankton
1
2
PLANKTON LAUT
Berdasarkan Sejarah Hidup:
Holoplankton: selamanya hidup sebagai
plankton
Meroplankton: bersifat plankton pada fase
larva
FITOPLANKTON LAUT:

Diatom
DOMINAN
Dinoflagellata
Cyanophyceae
Coccolithophoridae
Haptophyceae
Silikoflagellata (Dyctiochaceae, Chrysophyceae)
DIATOM LAUT

Hidup dalam suatu kotak gelas (dari Silikon Dioksida),
terdiri dari dua bagian/katup
Tidak mempunyai alat gerak
Ada yang hidup tunggal/membentuk rantai
Reproduksi:
- Membelah diri (terjadi pengecilan ukuran)
* Epiteka
Epiteka
* Hipoteka
- Oksospora
Hipoteka
Tetesan minyak
Kloroplas
Nukleus
DINOFLAGELATA

Ada sepasang flagela (untuk bergerak)
Tidak ada kerangka luar dari silikon
Ada “baju zirah” berupa lempeng selulosa
Ukuran kecil
Hidup tunggal (jarang membentuk rantai)
Reproduksi: pembelahan (tidak terjadi pengecilan ukuran)
Mampu menghasilkan zat racun
2-8 juta sel/ml
mempengaruhi organisme lain
kematian
Disebut pasang merah (red
tide)
FITOPLANKTON LAIN
Cyanophyceae: Trichodesmium erythracum
Warna merah
Laut merah
Coccolitofor: - 5 µm
- Ada lempeng dari CaCO3 di
lapisan terluar
Silikoflagelata: Monoselular dengan
kerangka dari silikon
dioksida

ZOOPLANKTON (Kopepoda)

Klas Crustacea, Filum Arthropoda
Holoplankton mendominasi laut (herbivora primer laut)
Panjang + 1 mm
Punya kaki torakal, untuk gerak
Dua antena besar, untuk menghambat laju tenggelam
Makan fitoplankton dengan menyaring melalui rambut (setae)
halus yang ada di appendiks tertentu yang mengelilingi mulut
(maxillae) atau menangkap langsung dengan apendiks
ZOOPLANKTON (Kopepoda)
Telur
I
II
III
+
Betina
Jantan
IV
DEWASA
STAD. NAUPLIAR
STAD. KOPEPODIT
V
V
IV
III
II
I
VI
ZOOPLANKTON LAIN

Protozoa
- O. Foraminiferida (kerangka dari CaCo3)
- O. Radiolaria (kerangka dari SiO2)
F. Cnidaria (ubur-ubur)
- Kelompok Hydrozoa
- K. Scyphozoa
F. Ctenophora
F. Nemertina
F. Annelida
F. Mollusca (cumi-cumi)
F. Arthropoda
F. Chaetognatha
F. Chordata
MEKANISME MENGAPUNG PLANKTON
Kerapatan plankton lebih besar dari air laut, sehingga
plankton tenggelam
W1 – W2
LT = ---------R (Vw)
LT
W1
W2
= laju tenggelam
= Kerapatan organisme
= Kerapatan air laut
W1-W2 = Jumlah kelebihan berat organisme dibandingkan
dengan berat air laut pada volume yang sama
R
= Hambatan permukaan
Vw
= Viskositas air laut
1. Pengurangan berat lebih
- Mengubah komposisi cairan tubuh
Ex: * Noctiluca
NH4Cl (iso osmotik dengan air laut)
Kerapatan < d.p. air laut
* Stenofora dan Heteropoda
SO42-
Cl-
- Membentuk pelampung berisi gas (ex: ubur-ubur, kantung renang ikan)
- Menghasilkan cairan dengan kerapatan < air laut (minyak & lemak)
2. Mengubah hambatan permukaan
- Ukuran tubuh kecil, sehingga permukaan lebih luas
- Mengubah bentuk tubuh
- Membentuk duri/tonjolan
permukaan tinggi
pipih
hambatan
ADAPTASI NEKTON BAHARI
DAYA APUNG

Kebanyakan hewan nekton mempunyai kerapatan yang hampir sama
dengan air laut. Sebagian jaringan mempunyai kerapatan lebih besar
tetapi bagian lain lebih kecil
Contoh:
* Ikan mempunyai gas/gelembung renang (5-10%):
- Fisostoma: ada saluran terbuka antara gelembung gas dan esofagus
- Fisoklis: Tidak terdapat saluran
* Rongga-rongga berisi gas dalam paru-paru (untuk nekton yang
bernafas dari udara)
* Mamalia air punya kantung udara tambahan

Mengganti ion kimia berat dalam cairan tubuh dengan yang lebih ringan
Contoh: Cumi-cumi: Na
NH4

Menyimpan lemak/minyak untuk yang tidak memp. Gelembung renang &
disimpan di otot, organ internal, rongga tubuh & di bawah kulit
Contoh: ikan hiu (di hati), Mackarel, Sarda

Mekanisme hidrodinamik ut menghasilkan daya apung selama pergerakan
hewan bisa naik ke atas
Contoh: Ekor heteroserkal
Mengangkat bag. Anterior mell. Sirip dada (flipper)
DAYA PENGGERAK
Untuk menciptakan daya pendorong
Mengurangi hambatan ketika bergerak di air
Cara: - Melakukan gerakan mengombak dari tubuh/sirip
- Melakukan gerakan mendayung tungkai (penyu, singa laut)
HAMBATAN PERMUKAAN DAN BENTUK TUBUH
Hambatan friksional: sebanding dengan luas daerah permukaan yang
bersentuhan dengan air (bentuk bola mempunyai hambatan terkecil)
Hambatan bentuk: Sebanding dengan luas melintang obyek yang
bersentuhan dengan air (bentuk panjang & tipis spt silinder atau kawat
mempunyai hambatan terkecil)
Turbulensi: Terjadi ketika lapisan aliran yang halus dari suatu cairan
pada permukaan tubuh terganggu dan terlempar sebagai pusaran yang
menambah hambatan (bentuk tubuh seperti tetesan air mempunyai
hambatan terkecil & merupakan bentuk terbaik karena hambatan
friksional serta hambatan benuk yang minimum)
PERTAHANAN DIRI DAN PENYAMARAN
Pertahanan diri dari predator dengan cara mempunyai kemampuan
Bergerak dengan cepat dan badan yang besar
MEKANISME PERTAHANAN DIRI (KAMUFLASE/PENYAMARAN):
Tubuh transparan
Warna tubuh tidak jelas
Perubahan bentuk tubuh dengan membentuk lunas ventral yang berfungsi
untuk menghilangkan bayangan yang mencolok pada perut hewan bila dilihat
dari bawah
Sumber
n
cahaya
an
d
ba dak t
ti liha
r
te
Irisan
melintang
tubuh
LUNAS
BAYANGAN
Tidak ada bayangan
SKEMA TUBUH
SKEMA TUBUH
gia dpt
a
B uh t
a
b
tu dilih
CARA PERTAHANAN LAIN:
Pewarnaan kriptik:
- Warna bagian punggung/atas: biru/hijkau tua
- Warna bagian perut/bawah: putih/perak (untuk
memaksimumkan
pemantulan cahaya)
Sirip besar pada ikan terbang untuk mendorong keluar dari air
dan meluncur dengan sirip seperti sayap dalam jarak jauh
INDRIA

Gurat sisi
Mata
peka terhadap perubahan tekanan air
penglihatan
terletak di samping untuk memperluas lapangan
pandang
ADAPTASI ORGANISME LAUT DALAM
WARNA
Ikan mesopelagik: abu-abu keperakan/hitam
Invertebrata mesopelagik: ungu kelam/merah cerah
Bentos abisal dan batial: tidak berwarna/putih kotor
Ikan abisal dan batial: hitam kelam
Supaya tidak
kelihatan oleh
predator
MATA BESAR (IKAN)
Untuk mendeteksi cahaya pada perairan denagn intensitas cahaya yang
rendah
dari sinar matahari atau organ penghasil cahaya (fotofor)
Dijumpai pada ikan penghuni mesopelagik dan batipelagik bagian atas
Ikan penghuni abisal dan hadal pelagik
mata kecil/tidak bermata
MATA BERBENTUK PIPA (TUBULAR)
Mata berbentuk silinder pendek dan warna hitam
Pada puncak silinder terdapat lensa tembus cahaya
Tiap mata punya 2 retina (pangkal silinder untuk melihat obyek yang
dekat; dinding silinder untuk obyek jauh)
Cumi-cumi Fam. Histioteuthidae: sebuah mata > mata lain, memiliki
banyak fotofor
MULUT BESAR (ADAPTASI TERHADAP LANGKA PAKAN)
Mulut > dari pada ukuran tubuh
Terdapat gigi yang panjang & melengkung ke arah tenggorokan
Terdapat engsel yang memungkinkan ikan bisa membuka mulut sangat
lebar sehingga mangsa > dapat ditelan
UKURAN BETINA LEBIH BESAR DARI JANTAN
Contoh ikan Ceratias
Adaptasi karena kepadatan organisme rendah sehingga sulit
menemukan pasangan
Jantan hidup menempel pada betina sebagai parasit
ADAPTASI BIOKIMIAWI
Kandungan air pada ikan meningkat dengan meningkatnya kedalaman,
sedangkan kadar lipida dan protein menurun.
Ikan menyerupai ubur-ubur
Penurunan protein dan lipida karena langkanya pakan
ANGGOTA TUBUH MEMANJANG

Adaptasi terhadap dasar laut dalam yang berupa sedimen halus

Digunakan untuk mengangkat tubuhnya di atas permukaan sedimen lunak
UKURAN RAKSASA (GIGANTISME ABISAL)

Terjadi pada invertebrata: Amfipoda, Isopoda, Astrakoda, Kopepoda

Dua teori penyebab:
1. Tekanan hidrostatik yang tinggi dapat mengakibatkan kelainan pada
metabolisme hewan
2. Kombinasi suhu rendah dan langkanya pakan dapat mengurangi laju
pertumbuhan shg memperpanjang waktu pencapaian tingkat dewasa
seksual

Kebanyakan infauna bentik laut dalam (cacing Polichaeta, Crustaceae, Molusca)
berukuran lebih kecil dibanding yang hidup di laut dangkal
Ciri utama organisme laut dalam
BIOLUMINESCENS (Produksi cahaya oleh organisme hidup)

Sama dengan fosforesens laut oleh dinoflagelata

Organ penghasil cahaya: FOTOFOR

Fungsi berbeda-beda untuk tiap hewan (tergantung hidup di zona mana)
PR
THANK YOU