1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Peningkatan kesejahteraan hidup rakyat melalui pembangunan di bidang industri, nampak memberikan dampak terhadap perubahan lingkungan perairan pesisir dan laut karena buangan limbah yang dihasilkan. Salah satu limbah berbahaya dan beracun bagi organisme adalah logam berat tembaga. Limbah tersebut berpotensi menurunkan fungsi dan daya guna air termasuk mengganggu kehidupan organisme akuatik. Gangguan tersebut dapat berupa gangguan fungsi fisiologis, pertumbuhan, reproduksi, bahkan mengakibatkan kematian. Tembaga merupakan salah satu logam berat yang paling sering digunakan dalam sektor industri dan menghasilkan limbah sebanyak 35x10 3 hingga 90x10 3 ton per tahun di permukaan perairan seluruh dunia (Perales-Vela et al., 2007). Fenomena tersebut secara signifikan terjadi pada daerah pesisir yang merupakan tempat bermuaranya limbah perkotaan, run off dari kegiatan industri, pertambangan, dan pertanian. Limbah ini akan terus meningkat dari waktu ke waktu seiring berkembangnya perkotaan dan kegiatan industri. Tembaga digolongkan ke dalam logam berat essensial dan berfungsi sebagai mikronutrien dalam proses pertumbuhan makroalga, membantu kerja enzim (kofaktor enzim), pembawa (carrier) elektron dalam proses fotosintesis dan respirasi (Perales-Vela et al., 2007). Makroalga adalah komponen essensial sebagai produsen pada ekosistem akuatik yang memproduksi oksigen dan substansi organik melalui proses fotosintesis yang sangat dibutuhkan bagi organisme lainnya antara lain ikan dan invertebrata (Eklund dan Kautsky, 2003). Pertumbuhan makroalga seperti Gracilaria edulis sangat dipengaruhi oleh kualitas lingkungan perairan. Tingginya konsentrasi logam berat di perairan dapat bersifat toksik dan pada akhirnya mampu menghambat pertumbuhan makrolaga tersebut. Penelitian fitotoksikologi logam berat tembaga pada makroalga khususnya Gracilaria edulis di Indonesia masih sangat sedikit. Sejauh ini mikroalga dan tumbuhan tingkat tinggi masih mendominasi dalam uji toksisitas logam berat dan hanya 82 artikel yang ditemukan dari tahun 1959-2000 yang membahas mengenai respon toksisitas logam berat pada makroalga (Eklund dan Kautsky, 2003; Melville dan Pulkownik, 2006). Berdasarkan laporan tersebut makroalga yang sering diuji adalah kelompok makroalga coklat dan hijau yang
hidup pada daerah subtropik dengan jenis Fucus spp dan Enteromorpha spp dan respon fisiologis makroalga akibat cemaran logam berat Cu berbeda-beda sensitifitasnya antara jenis yang satu dengan jenis lainnya tergantung daerah atau habitat dari masing-masing organisme tersebut. Melihat kondisi tersebut perlu dilakukan studi fitotoksikologi (pertumbuhan, klorofil-a, dan struktur talus) pada Gracilis edulis yang hidup pada daerah tropis akibat cemaran logam berat Cu. 1.2 Kerangka Pemikiran Tembaga masuk ke laut melalui buangan limbah industri dan endapan partikel atmosfer yang tercemar oleh asap pabrik mengandung tembaga. Menurut Mukhtasor (2007) industri galangan kapal dan pengecatan antifouling pada kapal merupakan pencemar Cu terbesar di Great Britain dan California Selatan pada tahun 1978. Data tentang status pencemaran logam tembaga untuk setiap wilayah perairan Indonesia belum tersedia, namun penelitian mengenai status pencemaran tembaga telah banyak dilakukan dan diperkirakan sudah berindikasi pencemaran. Gracilaria spp umumnya hidup sebagai fitobentos, melekat pada substrat padat seperti kayu, batu, karang mati dan sebagainya. Tersebar luas di daerah pesisir (litoral dan sub litoral), sampai kedalaman tertentu, yang masih dapat dicapai oleh oleh penetrasi cahaya matahari. Di Indonesia terdapat lebih kurang 15 jenis Gracilaria yang menyebar di seluruh kepulauan (Sjafrie, 1990) salah satu diantaranya adalah Pulau Lancang dan Pulau Pari Kepulauan Seribu (Kadi, 1993). Perkembangan terakhir mengindikasikan bahwa populasi makroalga khususnya Gracilaria semakin menurun. Penurunan ini diduga disebabkan oleh terjadinya penurunan kualitas perairan akibat pencemaran logam berat di Kepulauan Seribu mengingat perairan ini berhubungan langsung dengan Teluk Jakarta yaitu teluk yang paling tercemar di Asia akibat limbah industri dan rumah tangga (Lestari dan Edward, 2004). Evaluasi kondisi lingkungan perairan Kepulauan Seribu bagian utara, tengah, dan selatan tahun 2004 menunjukkan bahwa konsentrasi Cu telah melebihi ambang batas toleransi bagi makroalga yaitu berkisar antara 0,076-0,209 mg/l (Sachoemar, 2008). Konsentrasi ini diperkirakan akan terus meningkat dengan semakin meningkatnya kegiatan industri saat ini. Program monitoring di lapangan merupakan salah satu upaya penelitian yang dapat
digunakan untuk memahami efek toksikan pada lingkungan sampai tingkat populasi. Tembaga tergolong logam berat essensial dan merupakan mikronutrien bagi organisme fotosintetik. Walaupun demikian bila konsentrasinya meningkat Cu akan bersifat racun seperti mengganggu proses pertumbuhan dan beberapa proses fisiologi lainnya. Beberapa penelitian uji toksisitas Cu telah dilakukan pada spesies indikator, seperti konsentrasi Cu terlarut yang mencapai 0,01 ppm akan mengakibatkan kematian bagi fitoplankton; bangsa crustacea akan mengalami kematian dalam tenggang waktu 96 jam, bila konsentrasi Cu berkisar antara 0,17-1,00 ppm; dalam tenggang waktu yang sama, bangsa moluska akan mengalami kematian bila Cu dalam kisaran 0,16-0,5 ppm, dan bila Cu dalam kisaran 2,5-3,0 ppm akan dapat membunuh ikan (Palar, 2008). Kasus di atas menunjukkan bahwa tembaga dapat mengakibatkan kerusakan lingkungan secara biologis. Lingkungan yang sehat ditandai dengan kondisi biologis yang seimbang dan kehidupan biota yang beranekaragam. Oleh sebab itu, guna mengurangi dan mengendalikan terjadinya pencemaran air yang disebabkan oleh tembaga perlu suatu penelitian untuk memahami tingkat toksisitas tembaga terhadap organisme yang hidup di dalam perairan. Pengetahuan tentang efek senyawa-senyawa kimia penyebab pencemaran air pada organisme perairan sangat penting untuk mengetahui keberadaan senyawa tersebut dalam air dan dapat digunakan sebagai bahan acuan dalam menentukan pengawasan bagi keamanan dan kesehatan lingkungan. Tingkat toksisitas tembaga serta pengaruhnya terhadap organisme perairan dapat ditentukan dengan cara uji hayati (Hindarti, 1997). Hindarti (1997) menyatakan uji hayati adalah pengujian menggunakan organisme dalam waktu tertentu untuk mengevaluasi bahan kimia, limbah, faktor lingkungan, beserta kombinasinya yang dapat menimbulkan pengaruh tertentu. Uji ini bertujuan mengevaluasi pencemaran perairan, karena uji secara kimiawi dan fisika belum mencukupi untuk menilai kondisi suatu perairan yang tercemar. Metode dalam uji hayati terbagi menjadi dua cara yaitu bersifat letal dan subletal (Connell, 2005). Pertimbangan Gracilaria edulis sebagai biota uji didasarkan pada tingkat sensitifitas biota terhadap bahan pencemar, siklus hidupnya relatif panjang, bernilai penting secara ekologis dan ekonomis, mudah diambil, tidak cepat rusak dan mempunyai toleransi terhadap perubahan lingkungan seperti cahaya, suhu, dan salinitas sehingga memungkinkan dipelihara atau dikultivasi dalam
laboratorium untuk keperluan penelitian, dan resisten terhadap parasit dan penyakit (Costanzo et al., 2000; Eklund dan Kautsky, 2003; Melville dan Pulkownik, 2006). Penelitian ini menunjukkan efek subletal Cu terhadap indikator fisiologis pada makrolaga Gracilaria edulis dan tingkat respon fisiologisnya. Informasi ini dapat dimanfaatkan sebagai alat (tool) atau acuan dalam melihat perairan yang relatif tercemar dan relatif tidak tercemar logam berat tembaga. Pengembangan uji toksisitas pada makroalga akan sangat berguna karena efek yang ditimbulkan akan memberikan dampak awal pada rantai makanan dan akan memberikan dampak sekunder pada tingkatan trofik yang lebih tinggi. Selanjutnya, jika tembaga menunjukkan efek negatif terhadap pertumbuhan beserta struktur distribusinya maka secara tidak langsung akan memberikan dampak negatif pada ekosistem pesisir dan laut. Efek subletal atau respon fisiologis yang akan diamati meliputi pertumbuhan, konsentrasi klorofil-a, dan morfologi beserta anatomi makroalga merah (Gambar 1). Respon di atas merupakan indikator sensitif dan akurat dalam uji toksisitas logam berat tembaga. Beberapa penelitian menunjukkan pertumbuhan merupakan respon fisiologis yang paling sensitif diantara respon fisiologis dan biokimiawi lainnya (Li et al., 2010) diikuti konsentrasi klorofil-a. Apabila pada waktu tertentu dan akumulasi Cu pada talus makroalga sudah melewati ambang batas akan terjadi pemutihan pada sebagian atau keseluruhan talus. Hal ini terjadi pada konsentrasi Cu 100 μgl -1 selama 96 jam, Lessonia nigrescens mengalami pemutihan pada ujung talusnya diakibatkan rusaknya klorofil-a (Contreras et al., 2009). Tembaga adalah salah satu senyawa kimia yang paling sering digunakan untuk uji efek toksisitas pada makroalga sejak tahun 1959-2000 (Eklund dan Kautsky, 2003) dan berdasarkan laporan tersebut makroalga yang sering diuji adalah kelompok makroalga coklat dan hijau dengan jenis Enteromorpha spp dan Fucus spp yang hidup di daerah sub tropis (Eklund dan Kautsky, 2003). Penelitian terdahulu melaporkan spesies yang sama namun hidup dan tumbuh pada daerah dengan parameter lingkungan yang berbeda dapat memberikan respon yang berbeda pula terhadap toksikan logam berat (Hall et al., 1979). Informasi mengenai respon fisiologis akibat cemaran logam berat tembaga pada Gracilaria edulis yang hidup di daerah tropis jarang diketahui (Mamboya et al., 2007), oleh sebab itu, penelitian ini penting dilakukan.
Sumber Logam Tembaga di Pesisir Natural (Alami) Antropogenik Pencemaran Logam Tembaga Perubahan Fisiologis & Struktur Talus Makroalga (Gracilaria edulis) Sungai Fitotoksikologi Laut Pesisir Penerapan konsentrasi tembaga antara perairan yang relatif tercemar dengan perairan yang relatif tidak tercemar pada skala laboratorium Pertumbuhan Klorofil-a Keterangan: : Proses : Ruang lingkup Penelitian Kesimpulan Struktur talus Gambar 1 Skema kerangka pemikiran
1.3 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang dan kerangka pemikiran di atas, maka permasalahan penelitian ini dirumuskan sebagai berikut : 1. Apakah tembaga mempunyai pengaruh toksik terhadap pertumbuhan, klorofil-a dan struktur talus Gracilaria edulis? 2. Apakah tingkat konsentrasi Cu berpengaruh terhadap sifat fitotoksisitasnya? 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan menunjukkan respon pertumbuhan, konsentrasi klorofil-a, dan struktur talus Gracilaria edulis berdasarkan tingkat konsentrasi Cu. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai dasar kelengkapan informasi tentang toksisitas cemaran tembaga pada biota air khususnya organisme fotosintetik, Gracilaria edulis berdasarkan respon fisiologis untuk kemudian dapat dijadikan dasar dalam melihat tingkat indikator kesehatan ekosistem pesisir dan laut dan dapat memberikan informasi kepada pembudidaya Gracilraria spp dalam mempertimbangkan lokasi budidaya sehingga usaha budidaya Gracilaria spp dapat berhasil dengan baik. 1.6 Hipotesis Penelitian Hipotesis penelitian ini adalah tingkat konsentrasi Cu pada kisaran 0,01-0,5 ppm selama 28 hari paparan dapat menurunkan pertumbuhan dan konsentrasi klorofil-a serta merusak struktur talus Gracilaria edulis.