2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 T

Transkripsi

1 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Terumbu Karang Terumbu karang (coral reef) merupakan endapan masiv dari kalsium karbonat (CaCO 3 ) yang dihasilkan sekumpulan organisme karang yang hidup didasar d perairan yang cukup kuat menahan gaya gelombang laut. Organismeorganisme yang dominan hidup di ekosistem terumbu karang adalah binatangbinatang karang yang mempunyai kerangka kapur, dan alga yang banyak diantaranya juga mengandung kapur, serta organisme lainnya seperti ikan karang dan avertebrata lainnya. Berkaitan dengan terumbu karang di atas dibedakan antara binatang karang sebagai individu organisme atau komponen dari masyarakat dan terumbu karang sebagai suatu ekosistem. Karang merupakan hewan laut yang hidup bersimbiosis dengan organisme lain, yaitu mikroalga zooxanthellae (Nybakken 1993; Barnes 1980; Nontji 1984). Keberadaan zooxanthellae sangat menentukan proses metabolisme pada karang. Zooxanthellae melakukan fotosintesis layaknya tumbuhan hijau di daratan, fotosintesis yang dilakukan oleh zooxanthellae menyediakan materi yang dibutuhkan oleh karang dalam metabolismenya. Sebagian besar spesies karang melakukan simbiosis dengan alga simbiotik tersebut. Zooxanthellae menghasilkan oksigen dan senyawa organik melalui fotosintesis yang akan dimanfaatkan oleh karang, sedangkan karang menghasilkan komponen inorganik berupa nitrat, fosfat dan karbon dioksida untuk keperluan hidup zooxanthellae. Hewan karang dari kelompok karang pembentuk terumbu atau karang hermatipik menghasilkan senyawa kalsium karbonat yang membentuk endapan masiv atau dikenal sebagai terumbu (Nybakken 1993). Kelompok karang masiv (coral c massive) jenis Porites yang tumbuh dan berkembang di ekosistem terumbu karang Pulau Simeulue merupakan salah satu jenis dari karang hermatipik yang banyak mengisi ekosistem terumbu karang di wilayah tropis. Spesies karang tropis seperti Porites memiliki penyebaran yang luas dan dapat juga tumbuh dan berkembang di wilayah subtropis (Veron 1986). Proses fotosintesa oleh alga menyebabkan bertambahnya produksi kalsium karbonat. Fotosintesa oleh algae yang bersimbiosis membuat karang pembentuk terumbu menghasilkan deposit cangkang yang terbuat dari kalsium karbonat, kira-kira 10 kali lebih cepat dari pada karang yang tidak membentuk

2 6 terumbu (ahermatipic) yang tidak bersimbiosis dengan zooxanthellae. Penyinaran matahari menjadi penting dalam proses pembentukan terumbu sebagai sumber energi dalam proses fotosintesis. Laju ekstensi, densitas, dan laju kalsifikasi dapat diartikan sebagai pertumbuhan pada karang. Studi mengenai hubungan beberapa variabel ini telah dilakukan oleh Dodge dan Brass 1984, dan Scoffin et al (Carricart-Ganivet dan Merino 2001). Karang masiv menyediakan informasi palaeoclimate dan palaeoenvironment. e Distribusinya yang luas di wilayah tropis dan sebagian wilayah sub tropis menjadikan karang sebagai salah satu arsip di alam yang menyimpan informasi-informasi penting perubahan-perubahan yang terjadi di lingkungan perairan (Barnes dan Lough 1989; McGregor dan Abram 2008; Dodge dan Vaisnys 1975; Weber et al. 1975). Gambar 2 Karang masiv Porites lutea yang terpapar ke udara terbuka (Foto: Yamazaki 2010) Pertumbuhan karang dibatasi oleh banyak faktor fisika kimia perairan, yaitu suhu, cahaya matahari, salinitas, kejernihan air, arus, substrat (Barnes 1980; Nybakken 1993; Castro dan Huber 2000). Salah satu faktor utama yang membatasi mbat a pertumbuhan karang adalah suhu perairan. Umumnya, terumbu karang dapat hidup dan berkembang baik pada suhu o C dan biasanya ditemukan pada perairan dangkal yang penerimaan sinar matahari cukup untuk proses pertumbuhannya. Suhu ideal ini umumnya berada pada wilayah tropis, seperti Indonesia. Walaupun demikian, beberapa jenis karang juga dapat berkembang em b baik di wilayah sub tropis dengan kondisi suhu yang cukup ekstrim. Ekosistem terumbu karang umumnya hanya terdapat di perairan tropis, sangat sensitif siti terhadap perubahan lingkungan hidupnya terutama suhu, salinitas,

3 7 sedimentasi, eutrofikasi dan memerlukan kualitas perairan alami atau pristine (Veron 1995). Suhu permukaan laut dapat mempengaruhi kalsifikasi yang terjadi selama pertumbuhan karang. Kenaikan suhu permukaan laut meningkatkan kalsifikasi pada karang (Carricart-Ganivet 2004). Perubahan suhu permukaan laut juga menyebabkan terjadinya fenomena bleaching (kehilangan zooxanthella) pada karang (Celliers et al. 2002). Peristiwa bleaching diketahui dengan mengamati hasil kalsifikasi karang tersebut, yang dapat ditunjukkan dengan adanya perubahan-perubahan pada nilai luminansi (Bak dan Laane 1987; Carricart- Ganivet et al. 2007) Sclerochronologi Istilah sclerochronologi ini pertama kali muncul di awal 1970-an, dan diciptakan pada tahun 1974 (Buddemeier et al. 1974) penelitian mengenai pita pertumbuhan pertama kali dilakukan oleh Knutson dan Buddemeier terhadap daerah atol yang dijadikan sebagai daerah uji coba nuklir (Knutson et al. 1972). Sclerochronologi adalah studi perubahan fisik dan kimia dalam jaringan keras dari invertebrata dan alga berkapur merah, dalam konteks waktu mereka terbentuk. Istilah ini berasal dari tiga kata Yunani scleros-keras, chronos-waktu dan logo-ilmu pengetahuan, dan mengacu pada ilmu yang berhubungan peristiwa dan waktu. Sclerochronologi berfokus pada pola pertumbuhan yang mencerminkan pertumuhan tahunan, bulanan, dua minggu, pasang surut, hari, dan sub-harian (ultradian). Kalsifikasi rata-rata tahunan adalah produk rata-rata ekstensi tahunan dan densitas dari deposit skeletal selama kurun waktu setahun (Carricart-Ganivet dan Barnes 2007). Laju ekstensi tahunan karang dapat dijadikan sebagai salah satu variabel yang digunakan dalam mengkaji pertumbuhan karang. Perubahan laju ekstensi tahunan karang dapat dinyatakan juga sebagai perubahan pertumbuhan pada karang. Variasi pada pertumbuhan karang merefleksikan kondisi lingkungan yang mempengaruhi perubahan pada nilai peubah ini (Carricart- Ganivet dan Barnes 2007). Variasi pertumbuhan pada karang dapat dilihat dari pita pertumbuhannya. Teknologi x-ray dimanfaatkan untuk mengetahui densitas dan kalsifikasi karang, sebagai refleksi dari pertumbuhan karang (Correge 2006). Pita pertumbuhan tahunan pada kerangka karang menggambarkan kondisi tahunannya (Barnes 1972; Hudson et al. 1976; Highsmith 1979).

4 8 Sclerochronologi dianalogikan dengan dendrochronologi, studi tentang cincin tahunan di pohon, dan sama-sama ditujukan untuk menyimpulkan ciri-ciri sejarah kehidupan organisme serta untuk merekonstruksi catatan perubahan lingkungan dan iklim melalui ruang dan waktu. Ilmu sclerochronologi seperti yang diterapkan ke berbagai kelompok organisme sekarang digunakan untuk merekonstruksi paleoceanographic dan paleoclimate (Schone et al. 2003; Wanamaker et al. 2008; Correge et al. 2004; Halfar et al. 2008; Black et al. 2009). Teknik pencitraan sekarang memungkinkan untuk melihat pita pertumbuhan tahunan hinggaga ke resolusi harian (Gill et al. 2006), meskipun efek penting aktivitas biologi dapat mengaburkan sinyal iklim di resolusi tinggi ini (Juillet-Leclerc et al. 2009). Karang sebagai indikator lingkungan di perairan dapat memberikan informasi paleoclimate, seperti kondisi fisika dan kimia lingkungan selama masa pertumbuhannya. Perubahan lingkungan diketahui dengan perubahan densitas pada pita pertumbuhan tahunan yang terbentuk pada terumbu, yang umumnya dapat dengan mudah dilihat pada karang tipe masiv (Knutson et al. 1972; Barnes dan Taylor 2003; Carricart-Ganivet et al. 2007; Davalos-Dehullu et al. 2008). Perubahan suhu, salinitas, sedimentasi, nutrien, pencahayaan/penutupan awan, dan kedalaman memberikan respon terhadap kecepatan pertumbuhan (ekstensi linier atau linear extension) dari karang. Pemanfaatan karang masiv sebagai environmental recorder telah banyak membantu dalam memahami perubahan lingkungan dalam waktu yang lama, dikarenakan kelebihan karang masiv yang dapat menetap atau hidup dalam waktu yang cukup panjang. Kemampuan karang masiv dalam mengakumulasi polutan yang relatif cukup tinggi membantu dalam membelajari perubahan fisika kimia lingkungan. Kelebihan karang sebagai arsip paleoclimate dikarenakan distribusinya yang luas, dapat ditentukan waktu penanggalannya dengan akurat, dan berisikan informasi jejak geokimia yang tersimpan didalam skeletalnya (Gagan et al. 2000). Karang memberikan kontribusi terhadap paleoclimate tropis dalam dua hal. Pertama, karang secara terus menerus menunjukkan batasan-batasan alamiah dan perilaku dari atmosfir laut tropis. Kedua, Karang memberikan kontribusi yang dapat memberikan pemahaman terhadap rekonstruksi iklim dan perubahanperubahannya sepanjang waktu. Karang menyediakan informasi temporal seperti suhu perairan (McCulloch et al. 1994), salinitas (Tudhope et al. 1995), turbiditas (Alibert et al. 2003), run-off daratan (McCulloch et al. 2003) dan intensitas

5 9 upwelling (Lea et al. 1989). Karang hermatipik telah didokumentasikan di daerah tropis dan subtropis sejak awal 1970an (Bak 1974; Hart dan Cohen 1996; Alibert dan McCulloch 1997) dan penelitian mengenai karang laut dalam juga telah berkembang (Druffel et al. 1990; Adkins et al. 2004). 2.3 Pengaruh Perubahan Iklim terhadap Terumbu Karang Peristiwa El Nino diikuti oleh menghangatnya daerah yang luas di kawasan Tropis Samudera Hindia (Yang et al. 2007, Saji et al. 1999, Yamagata et al. 2002). Peningkatan suhu atau bertambah hangatnya sebagian besar wilayah Samudera Hindia memicu anomali yang dikenal dengan Indian Ocean Dipole (IOD). Parameter-parameter lingkungan seperti suhu permukaan laut, salinitas, angin, sinar matahari, dan curah hujan memiliki keterkaitan satu dengan yang lainnya (Guzman dan Tudhope 1998). Perubahan suhu lingkungan akibat pemanasan global pernah melanda perairan tropis di tahun 1998 dan telah menyebabkan pemutihan karang (coral bleaching) yang diikuti dengan kematian massal karang mencapai 90-95%. Tercatat selama peristiwa pemutihan tersebut, rata-rata suhu permukaan air di perairan Indonesia adalah C di atas suhu normal. Suhu permukaan laut diduga berperan penting untuk menentukan kecepatan kalsifikasi pada karang. Kecepatan kalsifikasi mempunyai hubungan yang linier dengan suhu permukaan laut (Barnes dan Lough 2000). Kecepatan kalsifikasi karang biasanya meningkat bersama dengan meningkatnya suhu. Banyak contoh, pertumbuhan maksimal pada karang terjadi pada rentang suhu o C (Howe dan Marshall 2002; Clausen 1971; Jokiel dan Coles 1977; Coles dan Jokiel 1978; Kajiwara et al. 1995). Suhu permukaan laut lebih dari 28 o C biasanya akan memicu terjadi penurunan tingkat kalsifikasi. Suhu optimum untuk kalsifikasi biasanya bersesuaian dengan aktivitas fotosintesis. Perubahan suhu perairan diketahui akan mempengaruhi kalsifikasi yang terjadi pada karang hermatipik. Kalsifikasi meningkat seiring dengan meningkatnya suhu di perairan. Kalsifikasi atau proses pembentukan senyawa kalsium karbonat (CaCO 3 ) pada karang hermatipik adalah bagian dari hasil samping metabolisme karang. Perubahan iklim akan meningkatkan kalsifikasi terumbu karang secara signifikan pada tahun 2100 (McNeil et al. 2000).

6 10 Perubahan iklim diartikan sebagai perubahan cuaca dalam waktu yang panjang. Peran lautan terhadap perubahan iklim sangat signifikan. Gambar 3 di bawah menggambarkan IOD Positif dan IOD negatif serta hubungannya dengan peningkatan konsentrasi awan di bagian barat Indonesia atau bagian timur Samudera Hindia. Peningkatan awan yang cukup signifikan ini diperkirakan akan mempengaruhi intensitas cahaya matahari yang diterima karang sepanjang tahun yang dipengaruhi oleh IOD negatif. IOD negatif pernah terjadi pada tahun 2004 yang diperkirakan akan mempengaruhi pertumbuhan karang di Simeulue. IOD Positif IOD Negatif Gambar 3 Ilustrasi Indian Ocean Dipole Positive dan Indian Ocean Dipole Negative (sumber:

7 11 Pengaruh suhu pada karang pertama sekali diketahui pada karang masiv yang mengalami bleaching di banyak tempat yang biasanya diikuti oleh sesuatu yang tidak biasa dari peningkatan suhu permukaan laut. Saat zooxanthellae atau pigmentasi hilang, menjadikan karang berwarna putih dan terkadang diikuti oleh kematian karang (Al-Horani 2005). Lautan sebagai komponen iklim yang mengisi sebagian permukaan bumi, merupakan komponen hidrosfer yang akan mempengaruhi komponen iklim lainnya seperti atmosfer. Peningkatan suhu di permukaan Laut Pasifik akan berdampak pada perubahan pola pembentukan awan dan kuantitas awan di atmosfer. Peristiwa El Nino adalah salah satu contoh, perubahan suhu di Lautan Pasifik berdampak pada kekeringan di Indonesia dan curah hujan yang tinggi di Pasifik Timur. Variabilitas yang terjadi di lautan akan menyebabkan keseimbangan energi antar komponen iklim berlangsung. Suhu permukaan laut merupakan satu komponen penting yang diamati dalam mengkaji fenomena perubahan iklim global. 2.4 Aktivitas Seismik dan Terumbu Karang Simeulue yang berada di jalur pertemuan lempeng indo-australia dengan lempeng eurasia menjadikan Simeulue sebagai daerah tektonik aktif, yang secara terus-menerus mengalami perubahan muka tanah pada saat interseismic ataupun postseismic. Peristiwa gempa 2004 memperlihatkan perubahan yang signifikan, dan bagian utara Simeulue mengalami pengangkatan (uplift) sampai dengan 150cm (Briggs et al. 2006). Perubahan tinggi muka tanah ini menyebabkan terumbu karang di beberapa tempat muncul ke permukaan, sehingga terjadi perubahan terhadap distribusi karang yang hidup di kawasan ini. Perubahan muka tanah di Simeulue juga berakibat pada berubahnya kedalaman. Kematian karang banyak dilaporkan setelah proses pengangkatan terjadi di Simeulue. Perubahan kedalaman menyebabkan perubahan kondisi dan dinamika yang terjadi di lingkungan karang, bahkan pengangkatan berakibat pada terpaparnya karang ke udara, sehingga menyebabkan terjadinya kematian pada ribuan hektar terumbu karang di Aceh (Suyarso 2007). Selain kematian pada karang, pertumbuhan karang yang hidup akan dipengaruhi karena telah berubahnya kedalaman. Ekstensi, densitas dan kalsifikasi karang akan berubah dipengaruhi berubahnya kondisi lingkungan perairan. Untuk lebih jelasnya pertemuan lempeng benua ini dapat dilihat pada Gambar 4.

8 12 Gambar 4 Ilustrasi daerah pertemuan lempeng benua (Dean 2010). Penurunan muka tanah akan mempengaruhi sinar matahari yang masuk ke perairan. an Perubahan pada pola erosi di sekitar pantai dan daerah tubir. Perubahan muka tanah yang terjadi di Simeulue lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar. ar Gambar 5 Kontur nilai penaikan muka tanah Simeulue (Briggs et al. 2006). Perubahan kondisi fisika-kimia perairan akan berdampak pada kehidupan karang, seperti penerimaan cahaya matahari yang menurun disebakan kekeruhan yang tinggi. Pertumbuhan optimal karang ditentukan oleh kondisi lingkungan seperti kecerahan perairan (Birkeland 1997). Penerimaan matahari yang lebih optimal akan mendorong pertumbuhan optimal pada karang. Peristiwa gempa tahun 2004 dan 2004 menyebabkan terjadi perubahan muka tanah yang nyata terlihat di utara dan selatan Simeulue (Gambar 5). Perubahan muka tanah

9 13 sampai dengan 1,50 meter telah menyebabkan sebagian kawasan terumbu karang di daerah ini mati dan rusak, untuk lebih jelasnya kontur penaikan muka tanah di Pulau Simeulue dapat dilihat pada Gambar 5. Perubahan muka tanah secara langsung atau tidak langsung akan berdampak pada perubahan dinamika lingkungan tempat karang hidup.