BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Tinjauan Umum ikan Ikan merupakan hewan vertebrata yang mempunyai ciri khas mempunyai insang dan bersirip. Sirip digunakan ikan untuk menjaga keseimbangan tubuhnya dan juga ikan sangat bergantung pada medium air sebagaimana tempat mereka tinggal. Dalam keluarga hewan bertulang belakang atau vertebrata, ikan menempati jumlah terbesar, sampai sekarang terdapat sekitar species yang tercatat, walaupun perkiraannya ada pada kisaran spesies, yang terdiri dari 483 famili dan 57 ordo. Jenis-jenis ikan ini sebagian besar tersebar di perairan laut yaitu sekitar 58% (13,630 jenis) dan 42% (9870 jenis) dari keseluruhan jenis ikan. Jumlah jenis ikan yang lebih besar di perairan laut, dapat dimengerti karena hampir 70% permukaan bumi ini terdiri dari air laut dan hanya sekitar 1% merupakan perairan tawar (Burhanudin, 2008) Struktur Mata ikan Struktur mata ikan terdiri dari kornea, lensa, iris, retina yang di tunjukkan pada gambar 2.1 Gambar 2.1.struktur mata ikan (sumber: Fujaya 2002) 5

2 6 Mata merupakan salah satu alat indra yang sangat penting sebagai reseptor penglihatan yang sangat sempurna. Mata memiliki sistem optikal yang di gunakan untuk pengumpulan cahaya dan membentuk suatu fokus bayangan untuk dianalisis oleh retina. Secara garis besar struktur mata pada ikan adalah sama dengan pada organisme vertebrata lainnya, terdiri dari ruang depan, iris, lensa, ruang vitroeus yang berisikan cairan kental yang dinamakan Vitroeus humor dan dibatasi oleh retina. Mata peka terhadap cahaya, dan komponen fungsionil utamanya ialah retina (Burhanudin, 2008) Pada bagian depan terdapat kornea yang transparan yang melewatkan cahaya ke dalam mata. Di bagian retina terdapat badan sel-sel saraf yang serabutnya membentuk urat saraf optik yang menghubungkannya ke otak. Salah satu sel syaraf tersebut yang peka terhadap cahaya adalah sel batang dan sel kerucut. Retina merupakan bagian terpenting dari mata yang menutupi lebih setengah dari bagian dalam bola mata. Iris mengandung serat-serat otot sirkular yang berperan dalam menciutkan dan melebarkan pupil. Perubahan garis tengah pupil dapat mengakibatkan perubahan sampai lima kali lipat dari jumlah cahaya yang di terima oleh retina. Ruang antara lensa dan retina sebagian besar berupa zat gelatinosa jernih atau biasanya dinamakan korpus vitreous Pada lensa dan ligamentum sebagai pengikatnya menyebabkan rongga bola mata terbagi menjadi dua, yaitu bagian depan terletak di depan lensa berisi carian yang disebut aqueous humor dan bagian belakang terletak di belakang lensa berisi vitreous humor (Aslan, 2011). Vitreous humor merupakan cairan yang pekat (kental/gel) dan

3 7 transparan yang berfungsi untuk meneruskan cahaya yang telah diterima oleh lensa ke retina. (Leesson & Leesson, 1992) Respon ikan terhadap cahaya Panjang gelombang dan intensitas cahaya akan mempengaruhi pergerakan atau tingkah laku ikan. Reaksi ikan pada cahaya dapat di golongkan menjadi empat kelompok: (1) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendekat kemudian menjauhi kembali secara bergerombol, (2) pada waktu menerima cahaya, ikan akan menyebar atau menghindar, (3) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendekati sumber cahaya kemudian turun sedikit, dan (4) pada waktu menerima cahaya, ikan akan mendatangi sumber cahaya. Secara umum respon ikan terhadap sumber cahaya dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu bersifat phototaksis positif dan bersifat phototaksis negatif. Ikan yang bersifat phototaksis positif akan bereaksi terhadap datangnya cahaya dengan mendatangi arah datangnya cahaya dan berkumpul di sekitar cahaya pada jarak dan rentang waktu tertentu. Sedangkan ikan yang bersifat phototaksis negatif cenderung untuk menjauhi sumber datangnya cahaya. Pada jenis ikan yang aktif pada siang hari, pada umumnya sel kerucut tersusun dalam bentuk mosaik pada retina. Sel kerucut tersebut dapat tersusun dalam bentuk barisan atau dalam bentuk persegi empat. Pada umumnya ikan-ikan yang memiliki sel kerucut dalam bentuk mozaik seperti ini adalah jenis ikan yang intensif sekali menggunakan indera penglihatannya. Untuk jenis-jenis ikan yang aktif pada malam

4 8 hari atau jenis ikan yang hidup pada lapisan dalam (deep sea fishes) jumlah sel kerucut sangat kurang atau tidak ada sama sekali, dan kedudukan sel kerucut digantikan oleh sel batang. Menurut fujaya, 2002 ikan poecilia memiliki sel kerucut dalam pola mosaik (Gambar 2.2 ). Gambar 2.2 Mosaik sel kerucut poecilia (sumber: Fujaya, 2002, hlm.24). Menurut Ardiwilaga, 2010 ikan diurnal cenderung bersifat fototaksis positif yaitu ikan akan mendekati sumber cahaya. Ikan diurnal merupakan sifat dan tingkah laku ikan yang aktif pada waktu malam hari. Bagi ikan diurnal intensitas cahaya yang kuat akan memberikan reaksi yang sebaliknya yaitu menjauhi cahaya, mereka akan melakukan berbagai aktifitas sedangkan ikan nokturnal yang sifat dan tingkah laku ikan yang aktif pada waktu malam hari bersifat fototaksis negatif, Dengan kata lain bahwa ikan nokturnal pada intensitas cahaya yang maksimum akan dirangsang untuk melakukan gerakan mencari perlindungan Mekanisme Penglihatan Mata Ikan Mata sebagai organ yang menyusun sistem penglihatan mempunyai dua fungsi yang berbeda namun saling berhubungan erat. Pertama mata merupakan suatu alat

5 9 optic yang menerima cahaya dan merubahnya dalam bentuk bayangan. Kedua, mata merupakan reseptor sensoris yang memberikan respon terhadap bayangan yang terbentuk pada retina kemudian mengirimnya ke otak (Siregar et al, 1995 ). Pada bagian depan mata terdapat kornea (kornea) yang berfungsi untuk melindungi mata bagian dalam. Kornea merupakan bagian mata yang pertama kali menerima cahaya. Peran kornea dalam memfokuskan cahaya sangat kecil, karena perbedaan indeks refraksi antara kornea dan air sangat kecil. Oleh karena itu kekuatan pembiasan kornea dinetralkan. Dibelakang kornea terdapat selaput pelangi atau iris yang membuka dan menutup seperti diafragma yang mengatur jatuh cahaya yang memasuki mata. Iris ini yang memberikan warna pada mata dan lebar pupil ini dipengaruhi oleh iris disekelilingnya. Iris dan pupil ini berfungsi untuk menentukan kuantitas cahaya yang memasuki bagian mata yang lebih dalam Cahaya selanjutnya masuk ke lensa, cahaya yang memasuki lensa akan di fokuskan sehingga cahaya akan jatuh tepat di bitik retina. Cahaya mengalami pembelokan dan kemudian dikumpulkan pada satu titik retina atau selaput jala setelah melewati cairan gel mata vitreous humor. Sebelum menuju otak cahaya yang masuk ke dalam mata diubah menjadi impuls-impuls syaraf(razak et al, 2005). Penglihatan mata ikan seperti halnya pada manusia yaitu ikan juga memiliki kemampuan dalam membedakan warna karena memiliki penerima rangsangan cahaya yang berupa fotoreseptor. Fotoreseptor salah satu bagian lapisan sel neural khusus

6 10 yang terdapat pada retina. Fungsi fotoreseptor adalah menyerap energi cahaya yang berupa foton untuk proses penglihatan. Fotoreseptor pada kebanyakan ikan terdiri dari sel kerucut (sel konus) dan sel batang (sel basilus). Sel kerucut bertanggung jawab pada penglihatan cahaya terang yaitu untuk membedakan warna dan ketajaman penglihatan sedangkan sel batang bertanggung jawab pada penglihatan cahaya samar (scotopik). Selain bertanggung jawab terhadap cahaya terang (fotopik), sel kerucut merupakan fotoreseptor yang peka terhadap warna cahaya, yakni biru, hijau, dan merah. Perbedaan kepekaan cahaya pada sel kerucut dan sel batang disebabkan oleh kandungan pigmen penglihatan yang sedikit berbeda. Kon mengandung rhodopsin yang merupakan gabungan retinen dan fotopsin yang peka terhadap warna, sedangkan rod adalah gabungan retinen dan scotopsin. Bayangan yang dibentuk lensa jatuh pada retina. Retina mempunyai struktur berlapis-lapis dan transparan, yaitu terdiri dari lapisan epitelium berpigmen, fotoreseptor, sel bipolar, sel interplexiform, sel horizontal, sel amakrin dan sel ganglion (Gambar 2.3). Epitelium berpigmen mengelilingi ujung-ujung fotoreseptor yang sensitive terhadap cahaya. Sel horizontal tersusun dalam bentuk mosaik sebagai perantara interaksi kromatik diantara jenis-jenis sel kerucut yang berbeda (kerucut warna biru, hijau dan merah), menjadi penghubung ke sel-sel bipolar dan menyusun sebuah jalur tambahan menuju lapisan inti neuron. Informasi mengenai penangkapan foton oleh fotoreseptor dikirim ke otak sel bipolar setelah itu menuju ke sel ganglion (Fujaya, 2002).

7 11 Gambar 2.3 Struktur berlapis lapis dari retina (Sumber: Fujaya 2002 hlm. 21) Pada saat cahaya terang menyinari mata, kon bergerak bergerak menjauhi membrane pembatas terluar sedangkan rod diselimuti oleh epithelium berpigmen. Begitu juga pada cahaya lemah yang menyinari mata, rod mendekati membran pembatas terluar dan segmen terluar pada kon dilindungi oleh epithelium berpigmen yang di tunjukkan pada gambar (2.4). (Sumber: Fujaya 2002 hlm. 22)

8 12 Sel kerucut dan sel batang dapat menerima rangsang energi cahaya karena memiliki struktur fungsional yang terdiri dari: segmen luar dan dalam (Gambar 2.5).segmen luar mengandung zat fotokimia yang berupa rhodopsin, sedangkan segmen dalam mengandung banyak mitokondria untuk menyaring energi yang selanjutnya digunakan untuk fotoreseptor. Selain itu terdapat korpus sinaptik yang berhubungan dengan sel neuron, ketika fotoreseptor menyerap cahaya dan menyalurkan cahaya ke dalam bentuk energi elektrikal yang dapat dimengerti eleh sistem syaraf. Gambar 2.5 Diagram bagian fungsional fotoreseptor (Sumber: Fujaya 2002 hlm. 25) Selanjutnya di retina ini spektrum cahaya yang masuk akan dirangsang oleh sel fotoreseptor yaitu sel kerucut yang nantinya ikan dapat membedakan warna ketika spektrum cahaya merah sampai di retina maka cahaya merah merangsang sel kerucut merah untuk aktif dan memberikan signal merah karena adanya eksitasi dari sel - sel ganglion merah hijau (red green ganglion cell). Ketika spektrum cahaya hijau sampai di retina maka cahaya hijau merangsang sel kerucut hijau dengan menghambat sel -

9 13 sel ganglion merah hijau (red green ganglion cell). Ketika spektrum cahaya kuning sampai ke retina, maka cahaya kuning merangsang sel - sel kerucut merah dan hijau secara bersamaan yang menyebabkan eksitasi ganglion merah hijau (red green ganglion cell) tanpa mempengaruhi sel kerucut biru begitu juga untuk spektrum cahaya warna biru masuk ke retina, sel kerucut merah dan hijau dirangsang yang menyebabkan eksitasi sel ganglion kuning biru (yellow-blue ganglion) yang akan memberikan signal biru. Mekanisme ini adalah dimana salah satu tipe sel kerucut merangsang sel ganglion melalui jalan eksitasi langsung yang melewati sebuah sel bipolar yang dalam keadaan depolarisasi, sedangkan tipe warna lainnya akan menghambat sel ganglion melalui jalan penghambat tak langsung melewati sebuah sel bipolar yang dalam keadaan hipolarisasi. Dari sini kemudian sel sel ganglion tersebut mengantarkan impulsnya melalui serat serat saraf panjang optic yang kemudian masuk kedalam otak dan di terjemahkan oleh otak bagian tengah yang memilki fungsi sebagai pusat penglihatan. 2.2 Perairan darat (tambak) Perairan tambak adalah ekosistem perairan payau. Salinitasanya berada diantara salinitas air laut dan air tawar. Dari musim ke musim, dari bulan ke bulan, dan dari hari ke hari, bahkan mungkin dari jam ke jam dapat terjadi perubahan. Perubahan ini disebabkan proses biologis yang terjadi didalam perairan tersebut, serta adanya interaksi antara perairan tambak dengan lingkungan sekitarnya. Misal ketika hari hujan, air tawar masuk kedalam petak tambak menyebabkan keadaan garam tambak

10 14 menurun. Atau ketika polusi fitoplankton berkembang pesat akibat pemupukan, kandungan oksigen dalam air tambak pada malam hari akan menurun drastis Ikan Liar di Tambak Hama didefinisikan sebagai organisme yang dapat menyerang, mengganggu bahkan memangsa bahkan memangsa organisme budidaya, sehingga dapat menimbulkan kerugian (sachlan, 1982). Pada dasarnya hama bagi organisme budidaya tambak dapat digolongkan menjadi tiga kelompok, yaitu hama sebagai predator, competitor makanan dan ruang gerak; serta perusak habitat. Ikan-ikan kecil yang masuk ke dalam tambak juga akan mengganggu.ikan kecil-kecil tersebut akan menjadi pesaing bagi ikan dalam hal mencari makan dan memperoleh oksigen. Dalam penelitian ini ikan liar yang tertaik oleh cahaya adalah ikan gatul. Ikan gatul merupakan anggota famili Poeciliae yang berukuran kecil dan salah satu spesies ikan air tawar yang paling populer di dunia. Berukuran panjang ikan betina 4-6 cm, jantan 2½ 3½ cm dan seperti semua anggota famili-nya, ikan ini berkembang biak dengan melahirkan. 2.3 Tinjauan Umum Cahaya Cahaya sebagai gelombang elektromagnetik Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik transversal dengan panjang gelombang antara 400 nm hingga 700 nm, karena merupakan gelombang

11 15 elektromagnetik maka cahaya tidak memerlukan medium sebagai media perambatannya. Spektrum gelombang elektromagnetik meliputi transmisi televisi dan radio, gelombang tampak (visible light), radiasi infra merah dan ul raviolet, sinar X dan sinar gamma. Dari spektrum elekromagnetik hanya bagian yang sangat kecil yang bisa dideteksi oleh indera penglihatan yang disebut cahaya tampak (visible light). Panjang gelombang cahaya tampak pada interval nm ( x 10-9 m) dengan frekuensi sekitar THz ( x Hz) sehingga menimbulkan spectrum cahaya berwarna yang berbeda. Panjang gelombang cahaya Panjang gelombang yang dipancarkan oleh sumber cahaya berhubungan erat dengan penetrasi cahaya di dalam air. Semakin besar panjang gelombangnya maka semakin kecil daya tembusnya kedalam perairan. Cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda akan diserap berbeda sejalan dengan kedalaman air. Menurut Ben-Yami pancaran cahaya merah dan kuning diserap air pada bagian atas dan sebagian lagi dihamburkan. Pancaran cahaya biru dan hijau diserap paling sedikit oleh air, berkurangnya cahaya tersebut sebagian besar disebabkan oleh penghamburan. Cahaya hijau dan biru sangat cocok untuk mengumpulkan ikan ikan dari daerah yang luas dan dan lebih dalam, sedangkan cahaya merah tidak efektif. Daya tembus setiap spektrum warna cahaya pada kolom air yang sama berbedabeda (Nybakken,1988 ). Spektrum warna cahaya yang memiliki panjang gelombang

12 16 yang pendek memiliki daya tembus yang lebih dalam dibandingkan panjang gelombang yang panjang. Pada perairan yang jernih, cahaya dengan panjang gelombang yang besar banyak diserap dan sedikit yang dihamburkan. Pada air jernih gelombang yang sedikit diserap adalah panjang gelombang yang kecil. Laju cahaya di dalam medium seperti misalnya kaca, air, atau udara ditentukan oleh indeks bias n, yang didefinisikan sebagai perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa c terhadap laju dalam medium v adalah n = c (2.1) v Sebagai contoh laju cahaya di dalam air kira-kira 1,33 dari laju cahaya di ruang bebas. Jadi indeks bias air kira-kira n = c v = 1,33 (Tippler, 1998). Jika λ adalah panjang gelombang cahaya di ruang hampa, panjang gelombang λ di dalam medium dengan indeks bias n adalah λ' = v f c n = = λ..(2.2) (Tippler, 1998) f n Ketika cahaya merambat melalui suatu media menuju media lainnya, frekuensi cahaya tersebut tidak berubah, tetapi perubahan terjadi pada kecepatan rambat yang diikuti oleh perubahan panjang gelombangnya, karena perbandingan antara cepat rambat dan panjang gelombang harus selalu konstan. Intensitas cahaya Kuat penerangan berkurang dengan bertambahnya kuadrat jarak sumber cahaya dan intensitas cahaya berkurang dengan cepat dari jarak sumber cahaya pada medium

13 17 yang berbeda. Kuat penerangan ini berhubungan dengan tingkat sensitifitas penglihatan ikan ketika kuat penerangan berkurang akan menyebabkan berkurangnya jarak penglihatan ikan. Setiap ikan mempunyai intensitas cahaya optimum berbedabeda tergantung dari susunan matanya itu sendiri dan bergantung pada kemampuan ikan untuk beradaptasi. Cahaya yang dapat diterima dalam merespon ikan memiliki panjang gelombang pada interval nm (Mitsugi,1974 dan Nikonorov,1975). Jadi dengan berkurangnya kekuatan penerangan maka jarak penglihatan ikan terhadap objek akan berkurang juga. Berikut adalah formulasi kuat penerangan : E = I R 2 (2.3) E = Kuat penerangan (Lux) I = Intensitas cahaya (candela) R = Radius penerangan (meter) Dimana kuat penerangan E (lux) sebanding dengan Intensitas Cahaya I (candela) dan berbanding terbalik dengan radius penerangan (meter). untuk mengetahui intensitas cahaya dalam suatu sumber cahaya tampak dapat digunakan sebuah alat yang disebut Luxmeter. Dimana Lux meter adalah alat ukur intensitas cahaya dalam satuan Lux. 2.4 Sumber cahaya (LED) Dalam penelitian ini menggunakan sumber cahaya LED (Light Emitting Diode). LED merupakan suatu semikonduktor sambungan p-n yang memancarkan cahaya

14 18 apabila diberi tegangan. LED biasa disimbolkan berbentuk seperti dioda namun memiliki tanda panah keluar yang berarti komponen tersebut memancarkan cahaya. Gambar 2.6 Simbol LED Cahaya yang dihasilkan LED adalah cahaya tampak,panjang gelombang yang dihasilkan bergantung dengan gap energi antara pita konduksi dan pita valensi, formulasinya adalah λ = c E g (ev ).. (2.4) c adalah kecepatan cahaya, h adalah konstanta planck dan E g adalah gap energi antara pita valensi dan pita konduksi yang merupakan karakteristik dari material semikonduktor. Pada tabel 2.1 ditunjukkan panjang gelombang dari masingmasing warna. Tabel 2.1 Panjang gelombang dari masing-masing warna Panjang Gelombang Warna nm Violet nm Biru nm Hijau nm Kuning nm Jingga

15 nm Merah sumber: sunarto, 2008 Untuk mengetahui panjang gelombang cahaya dari suatu sumber cahaya tampak dapat dilakukan dengan menggunakan Spektrometer. Dimana spektrometer adalah alat untuk mengukur spektrum cahaya tampak Struktur LED dan Proses Pembangkit Cahaya pada Led Struktur LED Gambar 2.7. bagian-bagian LED yang terdiri dari chip LED berupa dioda, kawat LED sebagai terminal dan bolam plastik yang melingkupinya (tellus.ssec.wisc.edu./spmeasure/page2.htm) Pada pusat bolam terdapat Chip semikonduktor bagian yang paling penting dari LED. Chip semikonduktor mempunyai dua daerah yang dipisahkan oleh suatu sambungan (Wyckoff, 2008). Rangkaian LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukan LED dalam rangkaian tersebut. Namun bila LED

16 20 diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan adalah arus yang diperlukan LED dalam rangkaian ini. Proses pembangkit cahaya LED Semikonduktor tipe n mempunyai sejumlah elektron bebas. Sedangkan semikondukor tipe p memiliki sejumlah hole bebas. Jika semikonduktor tipe n dan p disambungkan akan terbentuk suatu penghalang energi (junction). Baik hole bebas maupun elektron bebas tidak memiliki cukup energi untuk berekombinasi. Ketika diberi suatu tegangan maka besarnya junction akan mengecil, sehingga elektron bebas dan hole bebas memiliki cukup energi untuk berpindah melewati sambungan tersebut, maka elektron akan turun kebidang valensi dan kemudian berekombinasi dengan hole tersebut. Energi yang dilepaskan pada peristiwa itu akan diubah menjadi foton (Sutrisno. 1987)..