Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam Siklus Karbon Di Perairan

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Karbon merupakan unsur penyusun semua senyawa organik, dan salah satu zat yang sangat penting atau diperlukan makhluk hidup, selain oksigen, air dan nitrogen. Di alam karbon tersedia dalam bentuk gas dan dapat dimanfaatkan  oleh tumbuhan melalui proses fotosintesis. Bahkan karbon banyak ditemui pada endapan dan di dalam air. Di atmosfer, unsur ini merupakan suatu komponen yang besar (kurang lebih 0,03 %) dibandingkan dengan unsur lain, kecuali nitrogen dan oksigen. Di atmosfer, terdapat karbon dengan oksigen. Dan dari atmosfer dan sedimen, karbon masuk ke tubuh organisme secara kimia. Energi yang tersimpan pada tumbuhan terbentuk karena fiksasi karbondioksida pada peristiwa fotosintesis (Prawirohartono, 2001).

            Karbon tersimpan dalam bentuk molekul karbondioksida (CO₂) dan oksigen dalam betuk molekul oksigen yaitu O₂. Karbon diikiat oleh tanaman dalam proses fotosintesis dan dihasilkan bahan organik. Bila bahan ini di oksidasikan akan menghasilkan kembali karbondioksida. Dari proses fotosintesis diatas selain dihasilkan bahan organik berupa karbohidrat juga dihasilkan oksigen. Bahan organik hasil fotosintesis berpindah ke herbivora dan pemangsa dan kembali ke cadangan melalui respirasi dan kegiatan bakteri. Sisa bahan organik yang tidak dilapuk melalui proses-proses geologi lainnya akan membentuk gambut, batu bara dan minyak bumi. Gambut dan batu bara mengandung karbon terikat, besarnya kandungan tergantung pada tingkat pelapukannya. Bahan tambang ini akan menghasilkan karbon ke udara bebas setelah dibakar                      (Jumin, 1989).

            Percobaan ini akan memberikan pelajaran bagaimana mengetahui hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon dalam ekosistem diperairan dan bagaimana cara menggunakan peralatan yang berhubungan dengan siklus karbon.

I.2. Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan tentang hubungan produsen dan konsumen dalam siklus karbon di perairan adalah:

1)      Untuk mengetahui hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon dalam ekosistem perairan.

2)      Mengenalkan dan melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan peralatan yang berhubungan siklus karbon.

I.3. Waktu dan Tempat Percobaan

Percobaan mengenai Hubungan Produsen dan Konsumen dalam Siklus Karbon di Perairan dilaksanakan pada hari Kamis, tanggal 28 Maret 2013 pukul 14.00 – 17.00 WITA, yang bertempat di Laboratorium Biologi Dasar, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

            Karbon di alam selain dalam bentuk bahan organik, umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Karbon melalui proses fotosintesis tumbuhan akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainnya. Tumbuhan sebagai pemakai utama karbon akan memanfaatkannya melalui proses siklus materi karbon dan akan kembali lagi ke atmosfer atau air sebagai CO₂ sebagai hasil suatu proses metabolisme. Konsentrasi karbon dioksida (CO₂) yang tinggi akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorbsi air dan unsur hara. Unsur karbon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya yang merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler, sehingga tanpa proses ini kehidupan tidak akan ada (Umar, 2013).

             Siklus karbon melibatkan seluruh lingkungan yang ada di alam semesta, meliputi atmosfer, biosfer, hidrosfer, litosfer dan geosfer. Karena itu, siklus karbon disebut sebagai siklus biogeochemical. Pada setiap lingkungan dan antara lingkungan terjadi pertukaran karbon. Karbon berpindah dari lingkungan atmosfer ke biosfer sebagai gas karbon dioksida. Gas karbon dioksida digunakan tumbuhan untuk berfotosintesis (Prawirohartono, 2001).

            Produsen darat (tumbuhan) umumnya mendapatkan CO₂ dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air memanfaatkan CO₂ yang terlarut (sebagai bikarbonat, HCO₃). Kelarutan karbon dioksida (CO₂) dalam air berbeda dengan oksigen (O₂), karena gas ini bereaksi secara kimiawi dalam air (Umar, 2013).

            Karbon dapat dijumpai dimana-mana. Karbon dapat dijumpai didalam atmosfer sebagai CO₂ dalam jaringan semua mahluk hidup dan terbesar dijumpai dalam batuan endapan serta bahan bakar fosil yang terdapat dalam perut bumi. Tumbuhan hijau dan hewan serta organisme yang lain berperan aktif dalam kelangsungan siklus karbon. Dengan bantuan energi cahaya maka CO₂ merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO₂ dan H₂O oleh tumbuhan hijau akan diubah menjadi senyawa organik berupa glukosa (C₆H₁₂O₆) dan Oksigen (O₂) melalui reaksi yang disederhanakan (Sasmita, 1994).

            Karbon masuk ke lingkungan atmosfer dari lingkungan biosfer juga sebagai gas karbon dioksida. Gas karbondioksida dilepas ke atmosfer dari hasil pernafasan makhluk hidup, hasil pembusukan/fermentasi oleh bakteri atau jamur dan hasil pembakaran senyawa-senyawa organik. Selain pertukaran karbon dari lingkungan atmosfer ke biosfer atau sebaliknya, karbon dipertukarkan dalam lingkungan biosfer melalui rantai makanan. Pertukaran karbon juga terjadi dari lingkungan biosfer ke geosfer. Cangkang hewan-hewan lunak pada umumnya mengandung karbonat. Karbonat kemudian diubah menjadi batu kapur melalui suatu proses yang disebut sedimentasi. Sedangkan perpindahan karbon dari lingkungan geosfer ke lingkungan atmosfer terjadi melalui hasil reaksi batu kapur dan erupsi gunung merapi (Prawirohartono, 2001).

            Selama transfer energi di dalam konsumsi makanan berupa karbohidrat dan lemak, pergerakan karbon menuju ekosistem bersama dengan aliran energi. Sumber kabon untuk organisme hidup ialah CO₂ yang ditemukan baik dalam keadaan bebas di atmosfer maupun terlarut di dalam air dan di lapisan membentuk karbohidrat pada fotosintesis. Demikian juga lemak dan polisakarida dibentuk oleh tumbuh-tumbuhan yang akan digunakan oleh hewan herbivora. Kanivora pemakan herbivora mengubah senyawa karbon menjadi bentuk lain. Karbon dilepaskan ke atmosfer secara langsung berupa CO₂ dari respirasi tumbuh-tumbuhan dan hewan. Bakteri dan jamur memecah senyawa organik kompleks dari sisa tumbuh-tumbuhan dan binatang mati menjadi senyawa sederhana yang akan berfungsi untuk siklus lain. Karbon organik juga terdapat pada kerak bumi berupa batu bara, gas alam, minyak, batu kapur dan karang. Karbon defosit ini akan dibebaskan setelah periode waktu yang lama (Soendjojo, 1990).

            Respirasi oleh organisme autotrof dan heterotrof menghasilkan karbondioksida. Kebutuhan tumbuhan akan karbondioksida hampir seimbang dengan pengeluaran karbondioksida oleh respirasi organisme. Pada tumbuhan, bahan organik yang mengandung banyak karbon terdapat dalam batang atau kayu. Pada hewan dan manusia, bahan organik yang mengandung karbon terdapat pada tulang. Tumbuhan, hewan, dan manusia yang mati akan diuraikan antara lain menjadi karbon dioksida (Muslimin, 1996).

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ à 6CO₂+ 6H₂O

Oksigen dihasilkan dalam fotosintesis tersebut akan dimanfaatkan oleh hewan dan organisme lain untuk respirasi. Dari proses respirasi tersebut akan dihasilkan CO₂H₂O dan energi melelui persamaan reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

6CO₂ + 6H₂O + Energi à C₆H₁₂O₆ + 6O₂

CO₂ yang dihasilkan dalam respirasi tersebut akan dilepas kembali ke lingkungan, kemudian akan digunakan untuk fotosintesis tumbuhan hijau begitu seterusnya. Dari kedua kegiatan tersebut tampak bahwa fotosintesis dan respirasi saling bekerja sama untuk kelangsungan siklus karbon dan oksigen. Sejumlah karbon untuk sementara berada dalam jaringan tumbuhan atau hewan, tetapi karbon tersebut akan kembali ke siklus setelah tumbuhan atau hewan tersebut mati kemudian diuraikan oleh makhluk pengurai. Jika sisa-sisa bahan organik dari pembusukan hewan dan tumbuhan tertimbun dalam lapis tanah lebih dari 600 juta tahun maka karbon dikandung akan keluar dari siklus karbon yang utama. Tetapi oleh panas akan tekanan dalam lapis kerak bumi zat tersebut akan diubah menjadi bahan bakar fosil misalnya batubara, minyak bumi dan gas bumi. Jika bahan bakar fosil tersebut digunakan sebagai bahan bakar dalam berbagai industri maka karbon yang dikandung akan dilepas kembali ke lingkungan dalam bentuk CO₂ sebagai hasil proses pembakaran. Selanjutnya CO₂ tersebut akan digunakan kembali oleh tumbuhan hijau untuk fotosintesis begitu seterusnya (Sasmita, 1994).

Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO₂) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO₂ memasuki lautan, asam karbonat terbentuk (Muslimin, 1996).

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang  besar    pada  pH

H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃ (Muslimin, 1996).

Salah satu cara untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan produksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan uji Bromtimol Biru. Bromtimol Biru merupakan suatu larutan indikator yang berwarna biru dalam larutan basa dan warna kuning dalam larutan asam. Gas karbondioksida akan membentuk asam bila dilarutkan dalam air. Kadar karbondioksida akan berkurang apabila terjadi proses fotosintesis oleh tumbuhan. Sebaliknya kadar karbondioksida akan meningkat kalau terjadi proses respirasi (Umar, 2013).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1. Alat

            Alat yang digunakan dalam percobaan adalah botol aqua besar, botol selai,   pipet tetes, dan gunting.

III.2. Bahan

            Bahan yang digunakan dalam percobaan tersebut adalah Hydrilla sp, Ikan guppy Poecilia reticulate, plastik, karet gelang, label, larutan bromtimol biru,  dan air.

III.3. Cara kerja

Cara kerja dalam percobaan tersebut adalah:

1.      Disiapkan 2 seri percobaan A dan B masing-masing terdiri atas 4 toples perlakuan. Di beri label pada setiap perlakuan dengan kode A1, A2, A3, A4 dan B1, B2, B3, B4.

2.      Diisi setiap toples dengan air secukupnya lalu ditambahkan 2 tetes Methylen blue kedalam setiap toples perlakuan.

3.      Dimasukkan ikan ke dalam toples perlakuan A1 dan B1, siput dan Hydrilla sp dalam toples A2 dan B2, Hydrilla sp kedalam toples A3 dan B3 serta A4 dan B4 sebagai control (tanpa perlakuan).

4.      Ditutup semua toples perlakuan tersebut dengan plastik rapat-rapat, jangan sampai bocor.

5.      Ditempatkan toples A1-A4 ditempat terang dan kelompok B1-B4 ditempat gelap.

6.      Diamati percobaan tersebut dengan interval waktu setiap 24 jam selama 3 hari. Setiap kali pengamatan dicatat perubahan warna air dan keadaan organismenya. Pada hari yang ketiga diukur pH air kembali. Kemudian dilakukan pertukaran kelompok B1-B4 pada tempat terang dan kelompok A1-A4 pada tempat gelap.

7.      Diamati kembali dengan interval waktu 24 jam, selama 2 hari dan pada hari terakhir. Di catat perubahan warna yang terjadi, serta ukur pula kembali pH air sampel.

8.      Dibuat hasil pengamatan dan diberi kesimpulan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Pengamatan

IV.1.1 Hasil Pengamatan Percobaan I Sampel A (Tempat Terang)

            Tabel I. Hasil Pengamatan Perobaan I Sampel A (Tempat Terang)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II	III
A1	Ikan guppy Poecilia reticulata	+	++	+++
A2	Ikan guppy Poecilia reticulate + Hydrilla verticillata	++	++	+++
A3	Hydrilla verticillata	++	++	+++
A4	Kontrol	+	+	+

IV.1.2 Hasil Pengamatan Percobaan I Sampel B (Tempat Gelap)

            Tabel 2. Hasil Pengamatan Percobaan I Sampel B (Tempat Gelap)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II	III
B1	Ikan guppy Poecilia reticulata	+	++	+++
B2	Ikan guppy Poecilia reticulata + Hydrilla verticillata	++	++	+++
B3	Hydrilla verticillata	+	++	+++
B4	Kontrol	+	+	+

IV.1.3 Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel A ( Tempat Gelap)

            Tabel 3. Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel A (Tempat Gelap)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
A1	Ikan guppy Poecilia reticulata	+++	+++
A2	Ikan guppy Poecilia reticulata + Hydrilla verticillata	++	+++
A3	Hydrilla verticillata	++	+++
A4	Kontrol	+	+++

IV.1.4 Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel B ( Tempat Terang)

            Tabel 4. Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel B (Tempat terang)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
B1	Ikan guppy Poecilia reticulata	++	++
B2	Ikan guppy Poecilia reticulata + Hydrilla verticillata	++	++
B3	Hydrilla verticillata	+	++
B4	Kontrol	+	++

Keterangan:   +   : biru sekali

                     ++  :  biru

                    +++ : jernih/bening

IV.2 Pembahasan

            Peredaran dasar siklus karbon adalah dari sumber di udara ke produsen, ke konsumen kemudian dari keduanya ke dekomposer dan selanjutnya kembali ke sumbernya lagi. Karbon harus dalam bentuk gas (CO₂) untuk dapat dipergunakan oleh tumbuhan. Pada percobaan ini digunakan ikan guppy Poecilia reticulata sebagai konsumen dan Hydrilla verticillata. Dilakukan dua percobaan yaitu 1 dan 2 yang masing-masing terdiri dari 4 botol perlakuan. Semua botol diisi dengan air secukupnya, ditambahkan Methylen blue.

            Hasil yang diperoleh pada tabel pengamatan percobaan I menunjukkan bahwa botol berlabel A di tempat terang yaitu botol A1 mengalami perubahan yaitu pada hari pertama berwarna biru sekali, hari kedua biru dan pada hari ketiga menjadi jernih. Botol A2, pada hari pertama biru sekali, hari kedua tetap biru sekali dan pada hari ketiga berubah menjadi jernih. Botol A3, pada hari pertama biru sekali, pada hari kedua tetap biru sekali dan pada hari ketiga berubah menjadi jernih. Botol A4 pada hari pertama sampai hari ketiga tetap berwarna biru sekali. Pada botol berlabel B di tempat gelap, B1 pada hari pertama berwarna biru sekali, hari kedua berwarna biru dan hari ketiga berubah menjadi jernih. Pada botol B2, pada hari pertama dan kedua berwarna biru dan pada hari ketiga berubah menjadi jernih. Pada botol B3, pada hari pertama berwarna biru sekali, hari kedua berwarna biru dan pada hari ketiga berubah menjadi jernih. Botol B4 tidak mengalami perubahan yaitu pada hari pertama, kedua, ketiga tetap berwarna biru sekali.

Hasil pengamatan pada tabel pengamatan II yaitu botol A dan B dipertukarkan tempatnya, A1-A4 dan B1-B4 dipertukarkan tempatnya, A1-A4 disimpan di tempat gelap dan B1-B4 disimpan ditempat terang. Pada botol A yaitu A1 pada hari pertama dan kedua warnanya jernih, A2 pada hari pertama biru dan hari kedua berubah menjadi jernih, A3 pada hari pertama berwarna biru dan pada hari kedua berubah menjadi jernih, A4 pada hari pertama berwarna biru sekali dan pada hari kedua berubah menjadi jernih. Pada tempat terang, botol B yaitu B1 pada hari pertama dan kedua berwarna biru, B2 pada hari pertama dan kedua berwarna biru, B3 pada hari pertama berwarna biru sekali dan pada hari kedua berwarna biru, B4 pada hari pertama berwarna biru sekali dan pada hari kedua berwarna.

            Perubahan warna yang terjadi pada percobaan ini disebabkan oleh perubahan kandungan kadar karbondioksida yang ada di dalam air yang disebabkan oleh reaksi fotosintesis yang dilakukan oleh tumbuhan dan respirasi yang dilakukan oleh hewan yang ada didalamnya. Semakin banyak CO₂ yang dikeluarkan organisme dalam respirasinya semakin membuat aktivitas fotosintesis tanaman yang ada di dalamnya meningkat sehingga lebih memicu terjadinya perubahan warna. Tak hanya itu intensitas cahaya juga turut mempengaruhi kestabilan fotosintesis tanaman sehingga tetap dapat menghasilkan oksigen untuk respirasi hewan dan siklus karbon berjalan sebagaimana mestinya.

            Penggunaan Methylen blue yang berwarna biru, untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan produksi karbon dalam air. Saat air pada masing-masing botol tetap berwarna biru maka air tersebut bersifat basa, itu berarti air tersebut kaya oksigen dan kurang CO₂ yang juga menunjukkan tidak terjadinya proses respirasi dan proses fotosintesis. Sebaliknya, jika air berubah menjadi bening maka air tersebut bersifat asam, yang berarti air tersebut mengandung banyak CO₂ yang menandakan bahwa terjadi peroses respirasi dan fotosintesis, yang dalam percobaan ini dilakukan oleh Hydrilla verticillata dan Poecilia reticulata.

            Hasil yang diperoleh dari percobaan ini sudah sesuai dengan teori, dimana teori mengatakan bahwa produsen dan konsumen memiliki hubungan dalam siklus karbon dimana gas karbondioksida yang dihasilkan konsumen akan digunakan oleh produsen untuk proses fotosintesis. Walaupun ada diantara botol percobaan yang tidak sesuai dengan teori,karena mungkin dalam percobaan ini terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi, misalnya matinya organisme yang berperan sebagai konsumen sehingga Hydrilla verticillata tidak mendapatkan sumber karbon untuk proses fotosintesisnya dan mungkin juga karena botol yang digunakan tidak tertutup dengan baik sehingga muncul gelembung yang dapat mempengaruhi hasil dari percobaan ini.

           

           

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

            Kesimpulan yang dapat ditarik dati percobaan ini adalah :

1.                  Produsen dan konsumen dalam ekosistem perairan memanfaatkan karbon untuk kelangsungan hidupnya, hal ini terlihat dari siklus karbon yang terjadi melalui reaksi fotosintesis oleh tanaman yang menghasilkan oksigen, yang selanjutnya oksigen inilah yang kemudian dimanfaatkan hewan untuk respirasinya yang selanjutnya akan menghasilkan karbondioksida yang dimanfaatkan kembali oleh tanaman untuk berfotosintesis.

2.                  Bahan yang digunakan sebagai indikator untuk mengamati hubungan siklus karbon dalam ekosistem perairan yaitu Methylen blue.

V.2 Saran

            Saran yang dapat saya berikan yaitu, sebaiknya waktu untuk percobaan ini ditambah lagi agar praktikan tidak terburu-buru saat praktikum berjalan sehingga hasil yang didapatkan bisa maksimal.

LAPORAN PRAKTIKUM

EKOLOGI UMUM

PERCOBAAN III

HUBUNGAN PRODUSEN DAN KONSUMEN DALAM SIKLUS KARBON DI PERAIRAN

NAMA                          : SUNARTO ARIF SURA’

NIM                               : H41112284

KELOMPOK               : I (SATU)

HARI/TGL PERC.      : KAMIS, 28 MARET 2013

ASISTEN                      : SUWARDI

                                                                          NURJIHADINNISA

      

LABORATORIUM ILMU LINGKUNGAN DAN KELAUTAN

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

DAFTAR PUSTAKA

Jumin, H. B., 1989. Ekologi Tanaman. Rajawali Press. Jakarta.

Muslimin, L. W., 1996. Mikrobiologi Lingkungan. UI Press. Jakarta.

Prawirohartono, S., 2001. Siklus Karbon. Bumi Aksara. Jakarta.

Sasmita,W. D., 1994. Materi Pokok Biologi Umum. Deptdikbud. Jakarta.

Soendjojo, D., 1990. Ekologi Lanjutan. Universitas Terbuka. Jakarta.

Umar, M. R., 2013. Penuntun Praktikum Ekologi Umum. Universitas Hasanuddin Makassar