Panduan Wisata Edukasi Kelautan Kualitas Air Laut

Transkripsi

1

2 Corry Corvianawatie UPT Loka Pengembangan Kompetensi Sumber Daya Manusia Oseanografi Pulau Pari Pusat Penelitian Oseanografi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

3 Penulis : Corry Corvianawatie Editor : Triyono Desain sampul dan tata letak : Michael Andikawan Silalahi Cetakan Pertama : Desember 2015 Penerbit : UPT Loka Pengembangan Kompetensi Sumber Daya Manusia Oseanografi Pulau Pari LIPI Jalan Raden Saleh No.43 Cikini Jakarta Pusat Telp Fax Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa ijin tertulis dari penerbit.

4 KATA PENGANTAR Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan karunia-nya, UPT Loka Pengembangan Kompetensi Sumber Daya Manusia Oseanografi Pulau Pari dapat menyelesaikan Buku bagi siswa SMP/SMA. Kami telah menyusun empat serial buku yang meliputi Panduan, Lamun, Mangrove, dan Makro Alga. Keempat seri buku tersebut disusun dengan bahasa yang sederhana dan mudah dipahami, serta berisi panduan kegiatan-kegiatan yang menarik seperti pengamatan, percobaan, praktik lapangan, dan permainan interaktif. Dalam Buku Panduan peserta diajak untuk memahami suhu, salinitas, ph air laut yang meliputi definisinya, cara pengukuran, variasinya terhadap ruang dan waktu, serta dampak dari perubahannya terhadap lingkungan. Besar harapan kami agar buku ini dapat bermanfaat bagi siswa-siswi SMP/ SMA yang memiliki minat belajar di bidang kelautan. Jakarta, November 2015 Kepala UPT LPKSDMO Pulau Pari LIPI Triyono, S. P., M. Si. i

5 DAFTAR ISI Kata Pengantar... Daftar Isi... Bab 1. Suhu Air Laut 1.1 Pengukuran suhu air laut a Distribusi vertikal suhu air laut b Distribusi horizontal suhu permukaan laut Dampak kenaikan suhu permukaan laut... Bab 2. Salinitas Air Laut 2.1 Pengukuran salinitas air laut Distribusi vertikal dan horizontal salinitas air laut Dampak perubahan salinitas air laut... Bab 3. Keasaman (ph) Air Laut 3.1 Karakteristik dan pengukuran ph air laut Variasi ph air laut terhadap waktu Efek ocean acidification... Evaluasi... Daftar Pustaka... i ii ii

6 SUHU AIR LAUT TUJUAN PEMBELAJARAN Peserta mengetahui karakter suhu air laut dan mampu melakukan pengukuran suhu air laut. Peserta memahami profil vertikal suhu air laut, profil horizontal suhu permukaan laut dunia. Peserta mampu menerapkan pengetahuan dasar suhu air laut dalam kaitannya dengan fenomena coral bleaching. 1.1 Pengukuran suhu air laut Suhu air laut menyatakan derajat panas air laut. Satuan dari suhu air laut secara umum dinyatakan dalam derajat Celcius. Suhu air laut dapat diukur menggunakan termometer. Cara kerja termometer yaitu air laut menghantarkan panas/kalor ke dalam cairan yang berada di dalam termometer. Cairan yang digunakan dalam termometer umumnya yaitu alkohol atau raksa. Kalor yang ditransfer oleh air laut Metode Pembelajaran: Praktik Lapangan Alat dan Bahan: 1. Termometer 2. Air laut 3. Lembar kerja pengamatan 4. Alat tulis 5. Jam tangan Metode: Cara mengukur suhu permukaan laut adalah dengan mencelupkan secara langsung termometer ke permukaan air laut dan menunggu hingga penunjuk nilai di termometer sudah tidak bergerak lagi. Cara lainnya yaitu dengan mengambil contoh air laut dalam gelas kemudian mengukurnya menggunakan termometer. akan menyebabkan cairan tersebut memuai (karena pemanasan) atau menyusut (karena pendinginan). Pemuaian alkohol atau raksa akan ditandai dengan cairan yang bergerak naik melalui tabung kapiler termometer. Sebaliknya penyusutan alkohol atau raksa akan ditandai dengan cairan yang bergerak turun. Setelah selesai membaca nilai suhu permukaan laut kemudian nilainya dituliskan ke dalam lembar kerja pengukuran. Parameter lain yang perlu dicatat dalam lembar kerja yaitu lokasi dan waktu pengukuran. 1

7 a. Gambar 1. (a) Termometer (b) Termometer dicelupkan ke dalam air laut. Panas air laut ditransfer ke dalam alkohol di dalam thermometer (cairan berwarna merah). Panas dari laut membuat alkohol memuai dan naik ke atas melalui tabung kecil di dalam termometer. b. Lembar Kerja Pengamatan Suhu Air Laut No Waktu Lokasi Suhu ( ) 2

8 1.2.a Distribusi vertikal suhu air laut Suhu air laut nilainya berbeda-beda dari permukaan hingga dasar. Suhu air laut di permukaan akan lebih hangat dibandingkan suhu air laut di dasar perairan. Sebagai contoh, di Samudera Hindia yang memiliki kedalaman hingga >2000m, suhu di permukaannya sekitar C sedangkan suhu air laut di dasar bisa mencapai 4 C. Adanya perbedaan suhu air laut di lapisan permukaan dan dasar disebabkan oleh sinar atau energi panas matahari yang tidak dapat menembus hingga ke dasar. Oleh karena itu suhu paling tinggi berada di permukaan dan secara berangsur suhunya berkurang seiring dengan bertambahnya kedalaman. Metode Pembelajaran: Percobaan Alat dan Bahan: 1. Wadah/baskom bening 2. Heater/pemanas/lampu 3. Air 4. Termometer 5. Penggaris 6. Lembar kerja pengamatan 7. Alat tulis Gambar 2. Contoh gambar distribusi vertikal suhu air laut dari kedalaman 0 hingga 6000 meter 1. lampu belajar matahari air laut air laut dalam gelas Metode: Air dimasukkan ke dalam wadah bening. Selanjutnya pemanas diletakkan di dekat permukaan air selama kurang lebih menit. Setelah menit, dilakukan pengukuran suhu air laut di permukaan, tengah, dan dasar baskom. Hasil pengukuran kedalaman dan suhu air laut ditulis di dalam lembar kerja pengukuran. Output: Peserta dapat memahami adanya variasi suhu air laut secara vertikal akibat keterbatasan sinar/energi panas matahari untuk mencapai lapisan dasar. 3

9 No Kedalaman (cm) Suhu ( ) 4

10 1.2.b Distribusi horizontal suhu permukaan laut Rentang nilai suhu permukaan laut di Indonesia adalah derajat Celcius. Nilai suhu permukaan laut rata-rata tahunan antara satu perairan dengan perairan yang lain dapat berbeda. Perbedaan suhu permukaan laut ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan sinar matahari. Contohnya, suhu permukaan laut di wilayah Indonesia akan berbeda dengan suhu permukaan laut di wilayah Australia. Gambar 3 menunjukkan bahwa suhu air laut di wilayah katulistiwa (lintang 0 ) lebih hangat daripada suhu air laut di lintang yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan wilayah khatulistiwa mendapatkan penyinaran matahari yang lebih besar daripada daerah kutub. Gambar 3. Rata-rata suhu permukaan laut di dunia 2 5

11 Metode Pembelajaran: Games Interaktif Alat dan Bahan: 1. Kertas gambar yang berisi kontur suhu air laut. 2. Krayon Metode: Peserta dalam tim (3-5 orang) diminta memberikan warna pada setiap nilai kontur suhu yang tertera di dalam gambar. Suhu permukaan laut yang paling tinggi diberi warna merah sedangkan suhu permukaan laut yang paling rendah diberi warna biru. Gradasi warna antara merah hingga biru berurutan sebagai berikut: merah-oranye-kuning-hijau-biru. Output: Setelah peta suhu permukaan laut selesai diberi warna, masing-masing tim diminta menjelaskan maksud dari peta tersebut. Peserta diharapkan dapat memahami dan menjelaskan maksud dari gambar tersebut yang meliputi: a. Variasi suhu terhadap lintang b. Variasi suhu terhadap bujur 6

12 Lembar Kerja 7

13 1.3 Dampak kenaikan suhu permukaan laut Fenomena perubahan iklim yang diakibatkan oleh meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca (CO 2 ) dapat menyebabkan peningkatan suhu permukaan laut. Salah satu biota laut yang dapat terganggu menjadi putih karena kehilangan biota simbionnya yaitu alga jenis zooxanthellae. Proses keluarnya zooxanthellae dari karang disebut pemutihan atau bleaching. Apabila suhu permukaan laut terus naik, pertumbuhannya karena perubahan suhu lama kelaman karang tersebut akan mati. permukaan laut adalah karang. Kenaikan suhu Sebaliknya apabila suhu permukaan menurun, ada permukaan laut dapat menyebabkan karang yang sebelumnya memiliki warna yang beragam berubah kemungkinan karang yang mengalami pemutihan tersebut dapat sehat kembali. Metode Pembelajaran: Games Interaktif Alat dan Bahan: 1. Materi video coral bleaching Metode: Peserta diajak menonton video yang berisi tentang kenaikan suhu pemrukaan laut dan dampaknya terhadap pemutihan karang. Output: Peserta memahami dampak kenaikan suhu permukaan laut terhadap pemutihan karang. Health Coral Karang dan alga zooxanthellae saling bersimbiosis. Alga ini merupakan sumber penghasil makanan utama bagi karang dan penghasil warna karang. Stressed Coral Meningkatnya suhu permukaan laut menyebabkan alga mulai meninggalkan karang. Bleached Coral Peningkatan suhu air laut menyebabkan alga zooxanthellae melepaskan diri dari polip karang sehingga karang menjadi putih. Dead Coral Suhu yang terus meningkat menyebabkan karang lama- kelamaan akan mati karena tidak mendapatkan makanan dari alga. Recovering Coral Karang yang mengalami bleaching dapat pulih kembali apabila suhu air laut kembali turun. Sehingga alga-alga akan kembali bersimbiosis dengan karang dan karang kembali sehat. Gambar 4. Proses terjadinya pemutihan karang (coral bleaching) 3 dan pemulihan karang (recovering coral) 4 8

14 SALINITAS AIR LAUT TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Peserta mengetahui karakter salinitas air laut dan mampu melakukan pengukuran salinitas air laut. 2. Peserta memahami profil vertikal salinitas air laut, profil horizontal salinitas permukaan laut dunia 3. Peserta mampu menerapkan pengetahuan dasar salinitas air laut dalam kaitannya terhadap metabolisme biota laut. 2.1 Pengukuran salinitas air laut Salinitas air laut adalah suatu satuan yang menyatakan tingkat keasinan atau kadar garam dalam air laut. Jumlah kadar garam dalam air laut dinyatakan dalam gram garam dalam 1 kilogram air laut. Satuan dari salinitas dinyatakan dalam bentuk permil ( ), part per thousand (ppt), atau practical salinity unit (psu). Adapun unsur-unsur yang menyusun garam terdiri dari Chlor (Cl-), Sodium (Na+), dan unsur-unsur minor lainnya seperti Sulfat, Magnesium, Kalsium, Kalium, dll. Sumber-sumber dari garam yang larut dalam air laut yaitu adanya proses pelapukan batuan dan gas-gas yang keluar dari punggung samudera dan gunung api bawah laut. Metode Pembelajaran: Praktik Lapangan Alat dan Bahan: Salinometer/refraktometer Air laut Air tawar Alat tulis Lembar kerja pengamatan Jam tangan Metode: Pengukuran salinitas dilakukan dengan cara meneteskan air ke dalam refraktometer. Setelah itu kita meneropong refraktometer dan membaca angka yang tertera di dalam refraktometer. Sebelumnya tidak lupa lokasi dan waktu pengamatan dituliskan ke dalam lembar kerja. 9

15 Gambar 5. Pengukuran salinitas air laut dilakukan dengan refraktometer 5. Apabila air tawar dimasukkan ke dalam refraktometer maka akan terlihat nilai nol (0). Sedangkan apabila air laut dimasukkan ke dalam refraktometer maka nilainya akan berubah sesuai dengan kandungan garam pada air laut tersebut. 10

16 Lembar Kerja Pengamatan Salinitas Air Laut No Waktu Lokasi Salinitas ( ) 11

17 2.2 Distribusi vertikal dan horizontal salinitas air laut Salinitas air laut memiliki nilai yang berbeda-beda baik secara vertikal (terhadap bertambahnya kedalaman) maupun secara horizontal. Nilai salinitas air laut membesar seiring dengan bertambahnya kedalaman. Di permukaan laut salinitas banyak dipengaruhi oleh curah hujan, penguapan, dan masukan air dari sungai. Curah hujan dan masukan air dari sungai menyebabkan bertambahnya air tawar yang masuk ke dalam laut. Curah hujan dan masukan air sungai yang tinggi dapat menyebabkan nilai salinitas di permukaan menurun. Sebaliknya penguapan air laut di permukaan menyebabkan bertambahnya nilai salinitas di permukaan. Selain bervariasi secara vertikal, salinitas air laut juga bervariasi secara horizontal. Salinitas permukaan laut di dunia bervariasi terhadap lintang. Variasi ini disebabkan oleh perbedaan antara jumlah penguapan dan curah hujan. Di daerah tropis nilai curah hujan lebih besar daripada penguapan. Sedangkan di daerah subtropics nilai curah hujan lebih kecil daripada penguapan. Kondisi ini menyebabkan salinitas air laut di daerah tropis lebih kecil daripada salinitas air laut di wilayah subtropis. Gambar 6. Contoh gambar distribusi horizontal salinitas permukaan laut 6. Gambar 7. Contoh gambar distribusi vertikal salinitas air laut 7. 12

18 Metode Pembelajaran: Games interaktif Alat dan Bahan: 1. Kertas gambar yang berisi peta dunia kontur nilai salinitas 2. Krayon 3. Penanda penguapan (evaporasi) dan curah hujan (presipitasi) Metode: Peserta dalam bentuk kelompok (3-5 orang) diminta memberikan warna pada setiap nilai kontur salinitas yang tertera di dalam gambar. Salinitas air laut yang paling tinggi diberi warna merah sedangkan salintas air laut yang paling rendah diberi warna biru. Gradasi warna antara merah hingga biru berurutan sebagai berikut: merah-oranye-kuning-hijau-biru. Selanjutnya pada hasil gambar distribusi horizontal salinitas, peserta diminta meletakkan penanda penguapan dan curah hujan di atas laut. Peserta diminta menentukan daerah dimana (1) Penguapan lebih besar daripada curah hujan dan (2) Penguapan lebih kecil daripada curah hujan. Setelah peserta menyelesaikan gambar salinitas permukaan laut tersebut, peserta diminta menjelaskan maksud dari gambar yang tersusun. Ouput: Peserta dapat memahami distribusi vertikal dan horizontal air laut serta faktor-faktor yang mempengaruhinya. 13

19 Lembar Kerja Penguapan: Curah Hujan: 14

20 2.3 Dampak perubahan salinitas air laut Perubahan salinitas adalah salah satu faktor penting yang mempengaruhi kehidupan organisme di laut. Hal ini dikarenakan proses osmosis, yaitu kemampuan air untuk masuk dan keluar dari sel hidup, sebagai respon dari konsentrasi suatu zat, hingga tercapai suatu kesetimbangan. Beberapa jenis hewan seperti alga tidak memiliki mekanisme untuk mengontrol osmosis. Apabila salinitas air laut naik drastis, maka proses osmosis akan menyebabkan air yang berada di dalam sel alga keluar ke laut. Hal ini menyebabkan sel alga mengalami dehidrasi (kekurangan air). Sebaliknya, apabila salinitas air laut berkurang drastis, maka proses osmosis akan menyebabkan air yang berada dari laut masuk ke dalam sel alga, sehingga sel alga akan kelebihan air. Berbeda dengan ikan, cairan dalam tubuhnya memiliki kadar garam yang lebih rendah daripada air laut. Oleh karena itu ikan selalu kehilangan air yang keluar dari dalam tubuhnya karena proses osmosis dan terancam mengalami dehidrasi. Untuk mengatasinya, ia secara terus menerus meminum air laut dan mengeluarkan garam melalui insangnya. Gambar 8. Contoh proses osmosis pada air yang salinitasnya turun secara drastis, salinitas yang naik secara drastis, dan salinitas yang konstan 8. Metode Pembelajaran: Video Alat dan Bahan: 1. Materi video osmosis pada biota laut Metode: Peserta akan diajak menonton video yang menjelaskan pengaruh perubahan salinitas terhadap kehidupan biota laut 15

21 16

22 Keasaman (ph) AIR LAUT TUJUAN PEMBELAJARAN Peserta mengetahui karakter fisik ph air laut dan mampu melakukan pengukuran ph air laut. Peserta memahami variasi ph air laut terhadap waktu. Peserta mampu menerapkan pengetahuan dasar ph air laut dalam kaitannya dengan fenomena ocean acidification. 3.1 Karakteristik dan pengukuran ph air laut ph adalah suatu satuan yang menyatakan tingkat keasaman. Tingkat keasaman (ph) secara umum dibagi menjadi 3 yaitu asam, netral, dan basa. Beberapa contoh cairan yang bersifat asam antara lain asam klorida (HCl), jus lemon, jeruk, anggur, jus tomat, minuman bersoda, urin. Selanjutnya cairan yang bersifat netral yaitu air murni, sedangkan cairan yang bersifat basa antara lain air laut, pengembang makanan (baking soda), larutan ammonia, dan air sabun. Adapun rentang nilai ph dibagi menjadi 0 hingga <7 untuk zat bersifat asam, ph=7 untuk zat bersifat basa, dan ph>7 hingga 14 untuk zat bersifat basa. 17

23 Gambar 9. Contoh cairan dan nilai ph nya 9 18

24 Metode Pembelajaran: Percobaan Alat dan Bahan: 1. Air laut 2. Air tawar 3. Air stroberi 4. Air sabun Metode: Peserta (dalam tim) diminta mencoba satu-persatu 5 cairan yang sudah disediakan. Setelah itu peserta diminta mengurutkan cairan dari yang paling asam hingga cairan yang paling basa. Urutan cairan yang sudah ditentukan oleh peserta kemudian dicatat ke dalam lembar kerja. Setelah itu peserta diminta melakukan pengukuran langsung ph masingmasing cairan menggunakan kertas lakmus. 5. Air susu 6. Air nanas 7. Kertas lakmun 8. Alat tulis Cara pengukurannya yaitu kertas lakmus dicelupkan ke dalam cairan dan ditunggu beberapa menit hingga kertas berubah warna. Setelah itu, warna kertas lakmus dicocokkan kembali dengan nilai standar untuk mengetahui nilai ph. Pengukuran dengan menggunakan kertas lakmus ini berfungsi untuk menkonfirmasi urutan yang sudah dibuat oleh peserta. Ouput: Peserta mengetahui karakteristik keasaman air laut dan mengetahui perbedaan antara keasamaan air laut dan cairan-cairan lainnya. 3.2 Variasi ph air laut terhadap waktu Secara umum ph air laut tidak memiliki variasi yang cukup besar terhadap waktu. ph air laut nilainya cenderung konstan dari waktu ke waktu. Adapun faktor yang mempengaruhi nilai ph air laut salah satunya yaitu kandungan CO2 yang diserap oleh air laut. Penambahan karbondioksida ke dalam laut dapat menyebabkan penurunan nilai ph. Apabila nilai ph air laut turun, artinya air laut akan semakin asam. Metode Pembelajaran: Video Alat dan Bahan: 1. Materi video Metode: Peserta diajak menonton video tentang perubahan ph air laut dan proses pengasaman air laut dari waktu ke waktu. Output: Peserta memahami proses pengasaman atau penurunan ph air laut. 19

25 3.3 Efek ocean acidification Pengasaman air laut atau penurunan ph air laut memiliki beberapa dampak bagi biota-biota laut, terutama yaitu hewan-hewan yang bercangkang. Cangkang dari biota-biota laut umumnya tersusun dari kalsium karbonat. Apabila terjadi penurunan ph air laut maka akan terbentuk reaksi antara kalsium karbonat dengan hydrogen yang menyebabkan CaCO3 terlarut dalam air. Akibatnya yaitu cangkang dari biota biota laut akan mengalami pengikisan. Metode Pembelajaran: Pengamatan Alat dan Bahan: 1. Cangkang kerang di dalam air (ph=8) 2. Cangkang kerang di dalam air (ph=7) 3. Cangkang kerang di dalam air (ph=5) Metode: Peserta diajak mengamati perubahan yang terjadi pada kerang yang hidup di dalam air dengan ph=8, ph=7, dan ph=5. Peserta diminta menjelaskan dampak pengasaman ph terhadap cangkang kerang. Ouput: Peserta memahami dampak dari pengasaman laut terhadap biota-biota laut. 20

26 EVALUASI Bagaimana cara mengukur suhu permukaan laut? Bagaimana cara mengukur salinitas permukaan laut? Bagaimana cara mengukur ph air laut? Faktor apa yang mempengaruhi perbedaan suhu permukaan laut antara lokasi satu dengan lokasi yang lain? 5. Faktor apa yang mempengaruhi perbedaan salinitas permukaan laut antara lokasi satu dengan lokasi yang lain? 6. Faktor apa yang menyebabkan pengasaman air laut? 21

27 DAFTAR PUSTAKA c-measure-for-global-climate-change-174.php pentad_sst.71_00.total.gif cruiserep/402cruisereport.htm