KONSEP MATERI DAN PRODUKTIVITAS DALAM PENGELOLAAN SISTEM PERIKANAN

Transkripsi

1 EKOLOGI PERIKANAN LANJUTAN (751 L261 3) KONSEP MATERI DAN PRODUKTIVITAS DALAM PENGELOLAAN SISTEM PERIKANAN Prof. Dr. Ir. Ambo Tuwo, DEA. Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan - Universitas Hasanuddin Makassar 2016

2 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Bio Organisme Hidup Geokimia Secara ekologi diartikan sebagai unsurunsur kimia yang terbentuk dari hasil penguraian & dekomposisi dari berbagai macam material di permukaan bumi secara teratur Biogeokimia Secara ekologi diartikan sebagai kajian tentang daur atau peredaran materi secara timbal balik antara komponen hidup & komponen tidak hidup Di dalam biosfer terdapat + 90 unsur kimia diantaranya sangat penting bagi kehidupan

3 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Keterkaitan antara Siklus Biogeokimia (Siklus Material/Nutrien) dan Aliran Energi dalam suatu Ekosistem Aliran energi berjalan satu arah Aliran material/ nutrien bersiklus Unsur hara yg terlibat dlm siklus biogeokimia beredar lebih cepat dibandingkan dgn unsur hara yg berada pd sumbernya (cadagan hara)

4 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Siklus Materi Materi (unsur-unsur hara bagi kehidupan seperti karbon, nitrogen, fosfor, dsb-nya) dapat dipergunakan secara berulang Komunitas Organisme Pengalir energi dan pendaur materi

5 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA SIKLUS NITROGEN (N) Mikroorganisme berperan penting dlm siklus N N dipecah dari bentuk organik ke anorganik oleh bakteri pengurai Hasil rombakan bakteri berupa amoniak & nitrat dapat diserap langsung oleh tumbuhan N masuk ke udara dgn bantuan bakteri denitrifikasi N dikembalikan ke dlm siklus melalui fiksasi bakteri & mikroorganisme pengikat nitrogen N udara dpt diikat oleh bakteri bebas & simbion Bakteri bebas Azotobacter (Aerob) & Clostridium (Anaerob) Bakteri simbion Rhizobium (Bersimbiosis dgn Leguminoseae), Actinomycetes (dgn akar tumbuhan non Leguminoseae), Rhodospirillum (Bakteri fotosintetik), Pseudomonas (Bakteri tanah)

6 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Komunitas Biota mengasimilasikan teragram N per tahun (I tg = 10 6 Ton) 80 % Berasal dari hasil daur ulang pd strata lahan & air 20 % merupa-kan input baru yg berasal dari N atmosfir me-lalui fiksasi N Jika kandungan N tinggi Bakteri nitrifikasi terhambat aktivitasnya dalam merombak amoniak menjadi nitrat, sehingga terjadi penimbunan amoniak dlm tanah Hal ini selain mengganggu siklus N, juga mangganggu kehidupan organisme lain karena amoniak bersifat racun

7 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA SIKLUS FOSFOR (P) P merupakan penyusun penting dari protoplasma P merupakan makronutrien yg sangat rawan/ terbatas Sumber P terbesar adalah batuan endapan fosfat yg tercuci/tererosi/ terlepas sedikit demi sedikit & masuk ke dlm ekosistem P merupakan elemen yg lebih langka dibandingkan dengan N (dlm air 1 : 23) 1: tanaman; 2: hewan; 3: bakteri pengurai; 4: bakteri sintesis P; 5: P terlarut; 6: endapan P di laut dangkal; 7: P yg hilang sbg endapan; 8: ikan burung & laut; 9: batuan P, deposit Guano & fosil tulang; 10: sintesis protoplasma; 11: ekskresi; dan 12: tulang & gigi

8 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA Aliran P ke laut lebih besar dari pada aliran P ke darat P banyak mengendap di dasar laut dangkal & dalam Penambangan P dan pabrik pupuk P mempercepat laju aliran P dari darat ke laut Manusia menambang 1-2 juta ton batuan P per tahun utk pupuk, dimana sebagian besar hilang tercuci ke laut Manusia hanya mengembalikan P sekitar ton/thn dari hasil penangkapan ikan Burung laut mempunyai peranan penting dlm proses pengembalian P dari laut ke darat Timbunan kotoran (Guano) burung laut di pantai Peru mengandung banyak P 1: tanaman; 2: hewan; 3: bakteri pengurai; 4: bakteri sintesis P; 5: P terlarut; 6: endapan P di laut dangkal; 7: P yg hilang sbg endapan; 8: ikan burung laut; 9: batuan P, deposit Guano & fosil tulang; 10: sintesis protoplasma; 11: ekskresi; dan 12: tulang & gigi

9 POLA & TIPE DASAR SIKLUS BIOGEOKIMIA SIKLUS SULFUR (S) Sedimen merupakan sumber utama S Hanya sedikit S yg berasal dari atmosfir Peranan mikroorganisme sangat penting pd siklus S Mikroorganisme berperan dalam oksidasi dan reduksi S

10 KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Laju perpindahan unsur dari satu komponen ke komponen lain lebih berperan dlm penentuan struktur & fungsi ekosistem dari pd jumlah unsur yg terdapat pd suatu ekosistem Untuk memahami peranan suatu unsur, maka kita harus mengetahui laju peredaran materi secara kuantitatif Konsep daur ulang atau turn-over sangat penting dlm memahami/ mempelajari/membandingkan laju pertukaran unsur pd berbagai komponen dlm suatu ekosistem Daur ulang adalah perbandingan antara materi yg beredar & yg terkandung dlm suatu ekosistem Laju daur ulang adalah jumlah unit senyawa yg keluar dari suatu komponen dibagi dgn jumlah unit senyawa yg terdapat dlm komponen pd suatu waktu tertentu

11 Waktu daur ulang adalah waktu yg diperlukan utk mengganti semua unit senyawa yg terdapat pd suatu komponen Contoh : KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Jika 1000 unit senyawa terdapat di dalam komponen dan 10 unit senyawa keluar atau masuk setiap jam, maka : Laju daur ulang =10 / 1000 = 0,01 per jam atau 1 % per jam Waktu daur ulang = 1000 / 10 = 100 jam

12 KAJIAN KUANTITATIF DARI SIKLUS BIOGEOKIMIA Peredaran unsur tdk kontinyu & tdk linier Ada dua gudang fosfor Sedimen & detritus Ada tiga komponen paling aktif Air, Spartina/ Rumput Rawa & Organisme pemakan detritus Ada dua koefisien variable yaitu (D)t & (C)t Koefisien ini mengikuti siklus musim dlm hal pelepasan fosfor Pada musim panas fosfor diserap oleh akar rumputrumputan dari dalam zona anaerob (jenuh) Angka dlm kotak menunjukkan cadangan tetap (Standing Stocks) dlm mg P/m 2 Angka pd panah menunjukkan aliran dlm mg P/m 3 /hari Angka dlm kurung menunjukkan variabel transfer rata-rata

13 BIOGEOKIMIA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) Perairan bukan suatu sistem tertutup, melainkan suatu bagian dari sistem daerah aliran sungai yg lebih besar Model kuantitatif dari siklus atau aliran unsur pada DAS dpt diprediksi atau diperkirakan Contoh budget kalsium pd DAS New Hampshire Masukan Dari air hujan + 3 kg/ha/thn Dari hasil pelapukan tanah & butuan + 5 kg/ha/thn Keluaran Keluar bersama aliran air sungai adalah + 8 kg/ha/thn Kesimpulan Aliran masuk & keluar unsur kalsium seimbang 8

14 BIOGEOKIMIA DI DAERAH ALIRAN SUNGAI (DAS) DAS yg tdk mengalami kerusakan aliran masuk & keluar seimbang atau relatif sama DAS yg mengalami kerusakan hutan akan terjadi ketidakseimbangan Contoh : Kerusakan hutan menyebabkan kehilangan mineral 3-15 kali Kerusakan hutan menyebabkan kehilangan kalsium (Ca) 6 kali lipat & nitrogen (N) 15 kali lipat Pemulihan populasi hutan akan mengurangi laju kehilangan nutrien Diperlukan waktu 3 5 thn utk memulihkan atau menyeimbangkan budget Diperlukan thn utk mengembalikan ke keadaan semula

15 SIKLUS KARBON (C0 2 ) Jumlah cadangan karbon di atmosfir sgt kecil dibandingkan dgn yg ada di laut, minyak bumi & cadangan lain yg ada di dlm kerak bumi Saat ini kandungan karbon di udara terus meningkat krn adanya masukan baru yg berasal dari aktivitas industri, pertanian & penebangan hutan Angka dinyatakan dlm 10 9 Ton Pada masa pra-industrialisasi peredaran atau siklu karbon di atmosfir, daratan & laut selalu seimbang (garis tebal) Pada masa industrialisasi terjadi ketidakseimbangan karena ada masukan baru dari aktivitas agroindustri (garis putus-putus) Kapasitas pengaliran CO 2 oleh tumbuhan hijau melampaui kemampuan kontrol Cybernetik

16 SIKLUS KARBON (C0 2 ) Jalur Siklus Karbon Jalur utama siklus karbon adalah dari atmosfer ke organisme hidup kemudian kembali ke atmosfer Mula-mula CO 2 diserap oleh tanaman utk membentuk senyawa organik dgn bantuan sinar matahari Senyawa organik ini akan digunakan oleh konsumen, sehingga terjadi pembebasan CO 2 ke atmosfer atau ke dalam air Organisme saprotrof menyempurnakan proses pelepasan karbon dari kotoran atau organisme yg mati Kadang-kadang proses pembebasan (penguraian) yg dilakukan oleh saprotrof ini berjalan lambat, sehinga senyawa karbon dpt menumpuk dlm bentuk gambut, batu bara & minyak bumi Beberapa organisme laut (Hewan Karang) dpt memanfaatkan karbon utk membentuk batuan (batu karang) sehinga karbon tertimbun sebagai batuan

17 SIKLUS KARBON (C0 2 ) 1800 (awal revolusi industri) CO 2 di atmosfir ppm 1958 CO 2 di atmosfir menjadi ppm 1980 CO 2 di atmosfir menjadi ppm Pertengahan abad ini diperkirakan menjadi ppm Akibatnya akan terjadi kenaikan suhu 1,5 4,5 o C Akan diikuti dgn kenaikan permukaan air laut & perubahan pola curah hujan yg akan mengganggu produksi pertanian Bentuk senyawa karbon lainnya di atmosfir Karbon Monoksida (CO) 0,1 ppm & Metan (CH 4 ) 1,6 ppm Waktu peredaran kedua gas ini singkat CO 0,1 tahun dan CH 4 3,6 tahun Keduannya berasal dari proses dekomposisi bahan organik secara anaerob Gas CH 4 berperan dlm mempertahankan kestabilan lapisan ozon

18 SIKLUS KARBON (C0 2 ) SIKLUS CO 2 SEBELUM ERA INDUSTRIALISASI

19 SIKLUS KARBON (C0 2 ) SIKLUS CO 2 PADA ERA INDUSTRIALISASI

20 SIKLUS KARBON (C0 2 ) Konsentasi CO 2 di atmosfir Mauna Loa Hawai

21 SIKLUS UNSUR-UNSUR NON ESENSIAL Dalam kondisi normal, unsur-unsus non esensial punya pengaruh yg sgt kecil dlm ekosistem Konsentrasinya meningkat setelah terjadi campur tangan manusia melalui aktivitas industri kimia, pertambangan & pertanian Limbah industri yg mengandung zat organik yg beracun, seperti merkuri, timbal & bahan berbahaya lainya setelah masuk ke dlm lingkungan dpt mengancam kehidupan Strontium merupakan unsur yg hampir tdk dikenal sebelumnya, namun setelah unsur ini digunakan dlm industri senjata nuklir, maka unsur ini mulai mendapat perhatian Strontium mempunyai sifat yg sama dgn kalsium sehingga berbahaya bagi manusia & hewan vertebrata krn dpt berkontak langsung dgn jaringan pembentuk darah & tulang

22 SIKLUS UNSUR-UNSUR NON ESENSIAL Merkuri merupakan unsur alami yg konsentrasinya sangat kecil dlm kondisi normal Konsentrasinyam eningkat sete-lah dimulainya industrialisasi & penambangan Penambangan & pencemaran (Garis putus-putus) telah meningkatkan aliran ke atmosfer + 60% Jumlah cadangan merkuri dinyatakan dlm 10 8 gm/tahun & siklus merkuri dlm 10 8 gm/tahun Angka dlm kurung menunjukan kondisi sebelum ada campur tanggan manusia

23 TUGAS Cari tulisan di web yang terkait dengan ekosistem perairan, kemudian uraikan konsep materi dan produktivitas yang ada di dalamnya

24 Blue est une espoire