PRODUKTIVITAS PRIMER LAUT

Transkripsi

1 3 PRODUKTIVITAS PRIMER LAUT BI3108 Ekologi Laut

2 Konsep dasar 2 Produksi primer: produksi molekul organik dari molekul anorganik (CO 2 ) melalui proses fotosintesis dan kemosintesis. Organisme: produsen primer / autotrof Untuk memperoleh energi, organisme melangsungkan proses produksi primer, atau bergantung pada produsen primer yang berada pada dasar rantai makanan. Pada ekosistem laut: Kelompok fotosintesis dominan: algae Kelompok kemosintesis dominan: bakteri

3 Konsep dasar 3 Fotosintesis: energi untuk membentuk molekul organik diperoleh dari matahari: 6 CO H 2 O + foton C 6 H 12 O O H 2 O Terbatas pada air permukaan dan zona intertidal, sampai kedalaman 200 m Kemosintesis: memanfaatkan oksidasi molekul anorganik seperti gas hidrogen, hidrogen sulfida atau metana sebagai sumber energi 6 CO H 2 O + 3 H 2 S C 6 H 12 O H 2 SO 4

4 10-2 Produksi primer adalah jumlah total karbon (C) dalam gram yang dikonversi menjadi materi organik dalam luasan satu meter persegi per tahun (gram C m -2 thn -1 ). Faktor yang membatasi pertumbuhan dan dapat menurunkan produksi primer termasuk: radiasi matahari dan nutrien sebagai faktor utama, serta upwelling, turbulensi, intensitas grazing dan turbiditas sebagai faktor sekunder. Hanya 0,1 sampai 0,2% radiasi matahari digunakan untuk fotosintesis dan disimpan sebagai energi dalam senyawa organik.

5 10-2 Produktivitas sangat bervariasi pada bagian laut yang berbeda, sebagai respon terhadap ketersediaan nutrien dan cahaya matahari. Di daerah tropis dan subtropis, cahaya matahari melimpah, tapi menyebabkan termoklin tajam yang membatasi upwelling nutrien produktivitas bisa rendah. Produktivitas tinggi dapat terjadi secara lokal di daerah upwelling di pesisir, dan di terumbu karang. Di daerah temperata, produktivitas menunjukkan pola musiman. Air di kutub kaya akan nutrien sepanjang tahun, tapi produktivitas hanya tinggi pada musim panas ketika cahaya berlimpah. topik hangat sekarang: Blue Carbon

6

7

8

9 Komunitas fotosintetik laut 9 Klasifikasi organisme fotosintetik pada habitat laut (berdasarkan distribusi dan struktur fisik): Rumput laut (alga) berukuran besar dan menempel pada dasar Padang lamun Mangrove Fitoplankton Simbiosis alga dan hewan

10 Rumput laut (seaweeds) 10 Alga (ganggang) marin multiseluler, mis. kelp (Macrocystis) merupakan organisme bentik terbesar. Alga merah, alga hijau, alga coklat Menempel pada substrat, terbatas pada zona intertidal dan perairan pesisir dangkal, substrat berbatu. Termasuk paling produktif: mis. hutan kelp di Samudera Hindia: 2000 g C m -2 thn -1 Herbivori rendah, 90% produksi terdekomposisi data/assets/image/0009/22797/caulerpa.jpg

11 11 Perbedaan struktur alga & lamun

12 Padang lamun (seagrasses) 12 Tumbuhan berbunga dari familia Posidoniaceae, Zosteraceae, Hydrocharitaceae & Cymodoceae. Perairan pesisir yang dangkal dan tenang, menyerupai padang rumput di bawah air. Memanfaatkan nutrien dalam substrat, tidak terbatas oleh nutrien dalam air. Produksi: 4000 g C m -2 thn -1

13 Hutan bakau/mangrove 13 Habitat pesisir tropis dan subtropis; terlindungi dari ombak besar, dengan substrat berupa sedimen berlumpur yang kaya materi organik. Tumbuhan: Rhizophoraceae Fiksasi rata-rata 900 g C m -2 thn -1

14 14 Fitoplankton

15 Tab. 13.3

16 Kelompok-kelompok utama plankton menyerap cahaya UV pada panjang gelombang yang berbeda

17 Ekosistem yang berbeda sangat bervariasi dalam hal NPP dan kontribusi terhadap NPP total Bumi. Open ocean Continental shelf Estuary Algal beds and reefs Upwelling zones Extreme desert, rock, sand, ice Desert and semidesert scrub Tropical rain forest Savanna Cultivated land Boreal forest (taiga) Temperate grassland Woodland and shrubland Tundra Tropical seasonal forest Temperate deciduous forest Temperate evergreen forest Swamp and marsh Lake and stream ,500 2, ,200 1,300 1,600 2,200 2, Key Marine Terrestrial Freshwater (on continents) ,000 1,500 2,000 2, (a) Percentage of Earth s surface area (b) Average net primary production (g/m 2 /yr) (c) Percentage of Earth s net primary production

18 The open ocean contributes relatively little per unit of area but there is an awful lot of area. Forested areas contribute a great deal per unit area North Pole 60 N 30 N Equator 30 S 60 S South Pole W 60 W 0 60 E 120 E 180 Regional annual NPP (light violet lowest red highest)

19 Distribution of World Productivity

20 Gross Productivity Varies across the surface of the earth Generally greatest productivity In shallow waters near continents Along coral reefs abundant light, heat, nutrients Where upwelling currents bring nitrogen & phosphorous to the surface Generally lowest In deserts & arid regions with lack of water but high temperatures Open ocean lacking nutrients and sun only near the surface

21 Ocean Area vs Productivity

22

23 Net Productivity Some of GPP used to stay alive, grow and reproduce NPP is what s left Most NPP Estuaries, swamps, tropical rainforests Least NPP Open ocean, tundra, desert Open ocean has low NPP but its large area gives it more NPP total than anywhere else

24

25 Bagaimana mengukur produktivitas fitoplankton? (dari menghitung sel s/d observasi satelit) Metode botol gelap dan terang Pengukuran unsur terlarut (menentukan laju pertumbuhan) Carbon -14 ( 14 C) radioactive tracer (botol diinkubasi dgn kondisi panas matahari, CO 2 terfiksasi = laju fotosintesis) Artificial Fluorescence Fluoresens klorofil yg terstimulasi matahari (pencitraan satelit)

26

27 What is the Redfield Ratio? The optimum ratio of Macronutrients for Phytoplankton to bloom: What is the ratio? Carbon Nitrogen Phosphorous C 106 N 16 P 1

28 Fig. 13.3

29 The C14 radioactive Tracer Method

30 From Studying Cell Counts to Satellites Artificial Fluorescence

31 Artificial Fluorescence compounds give off the color they are NOT absorbing

32 Fig Natural Fluorescence From Space Satellites

33 Komunitas Mikrofitobentik 33 Pada sedimen laut dangkal dan permukaan batuan yang menerima cukup cahaya Komunitas terdiri dari Diatom, Klorofita, Dinoflagelata dan alga mikroskopis yang lain. Dibagi menjadi dua komponen: Komponen epipsammic: alga yang menempel pada partikel sedimen Komponen epipelic: bentuk bebas (free-living) yang bergerak dalam sedimen

34 34 Kemosintesis hydrothermal vents