Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam Siklus Karbon Di Perairan

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Sumber energi bagi segala kehidupan adalah energi matahari. Hanya organisme autotrof yang dapat menangkap dan memanfaatkan energi matahari tersebut melalui proses fotosintesis.
Organisme autotrof mengubah energi matahari menjadi gula dan oksigen. Itulah sebabnya maka organisme autotrof disebut dengan produsen yang menyediakan energi dalam bentuk makanan bagi konsumen I, selanjutnya energi tersebut dimanfaatkan konsumen II, konsumen III, konsumen IV, dan berakhir pada pengurai (Daniswara, 2009).

Karbon merupakan unsur penyusun semua senyawa organik, dan salah satu zat yang sangat penting atau dipelukan makhluk hidup, selain oksigen, air dan nitrogen. Di alam karbon tersedia dalam bentuk gas dan dapat dimamfaatkan  oleh tumbuhan melaui proses fotosintesis. Bahkan karbon banyak ditemui pada endapan dan di dalam air. dari atmosfer dan sedimen, karbon masuk ke tubuh organisme secara kimia. Energi yang tersimpan pada tumbuhan terbentuk karena fiksasi karbondioksida pada peristiwa fotosintesis (Pustaka, 2010).

Salah satu untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan poduksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan uji bromtimol biru. Suatu indikator yang berwana biru dalam larutan basa dan kuning dalam larutan asam. Pentingnya mempelajari siklus karbon khususnya pada ekosistem perairan yang melatarbelakangi dilakukannya percobaan ini.

I.2 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah:

1.      Untuk mempelajari hubungan keterkaitan antara produsen dan konsumen di dalam siklus karbon pada ekosistem perairan.

2.      Melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan peralatan sederhana untuk melihat hubungan antara produsen dan konsumen di ekosistem.

I.3 Waktu dan Tempat

            Percobaan Hubungan Produsen Dan Konsumen Dalam Siklus Karbon Di Perairan dilakukan pada hari Sabtu, tanggal 24 Maret 2012 pukul 09.00 WITA, bertempat di Laboratrorium Ilmu Lingkungan dan Kelautan, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar, dan dilakukan pengamatan selama 5 hari.

                                                                            BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Siklus karbon adalah  biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, atmosfer bumi (obyek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui) (Avidianto, 2010).

Siklus karbon adalah suatu siklus yang tidak mempunyai ujung dan pangkal, sebagaimana suatu lingkaran atau roda. Tetapi untuk mudahnya kita akan mulai memplajari sklus karbondioksida (CO2) yang ada di udara atau larutan dalam air (Pelczar, 1980).

Model siklus karbon dapat digabungkan dengan model iklim global, sehingga reaksi interaktif dari larutan dan biosfer terhadap nilai CO2 diman dapat dimodelkan. Ada ketidakpastian yang besar dalam model ini. Baik dalam sub model fisika maupun biokimia. Model- model seperti itu biasanya menunjukkan bahwa ada timbal balik positif antara Temperatur dan CO2 (Daniswara, 2009).

Satu elemen penting di biosfer adalah karbon. Karbon adalah tulang belulang dari komponen organik dan tersusun mendekati dari 40% sampai 50% dari berat keadaan alam sekitar. Ada lebih komponen yang terbuat dari karbon dari pada kombinasi elemennya. Kumpulan habitat dari populasi mikrobiologi berinteraksi dengan sebuah habitat maka disebut komunitas dan komunitas ini bersama-sama dengan faktor abiotik di lingkungan yang memasok bahan-bahan mentah untuk kehidupan yang berupa ekosistem.Banyak dari karbon di bumi ditransfer dalam bentuk bahan bakar fosil, batu bara, tanah yang dipakai sebagai bahan bakar, minyak, dan gas alam (Lim, 1998).

Produksi utama pada atmosfer yaitu karbondioksida ke dalam suatu senyawa organik, yang termasuk dalam siklus karbon. Aliran karbon Asam sitrit, kita tahu bahwa aspek metabolisme aliran karbon termasuk respirasi. Setiap tahap-tahap pada respirasi dari glukosa mengandung tahap biokimia yang sama seperti pada glikolisis sebagai catatan, satu kunci terpenting dalam glikolisis adalah piruvat, bilamana pada fermentasi piruvat diubah jadi hasil fermentasi namun pada respirasi piruvat dioksidasi penuh menjadi CO₂. satu yang terpenting pada asam piruvat adalah dengan mengoksidasi kompleks menjadi CO₂ yang disebut siklus asam sitrit (Citrit Acid Cycle) (Madigan, 1997).

Respirasi berperan penting dalam penimbunan karbon selama pertumbuhan tumbuhan. Tapi, peranan ini sukar ditetapkan karena tidak mudah untuk mengetahui seberapa besar respirasi berlangsung ketika tumbuhan berada di bawah cahaya. Biasanya, respirasi gelap dianggap tetap sama selama ada cahaya, tapi dapat diketahui bahwa terdapat bukti kuat yang menyatakan tidak demikian. Bagaimanapun, jelas bahwa sebagian dari energi yang ditangkap dalam fotosintesis digunakan untuk pertumbuhan serta perkembangan yang akan menjaga dan untuk memelihara sel hidup. Bagian itu mungkin sekitar 30% sampai 40% dari energi yang ditangkap dalam proses fotosintesis yakni berupa unsu senyawa karbon yang didapatkan oleh tumbuhan dari atmosfer dengan bantuan cahaya sehingga dapat menghasilkan makanannya sendiri. Perbedaan setiap tumbuhan dalam persentase itu penting secara ekologi. Sebagai contoh, beberapa tumbuhan menggunakan jauh lebih banyak energi dari pada tumbuhan lain dalam mensintesis bahan sekunder pelindung seperti tannin/alkaloid, atau bahan structural seperti lignin (Salisbury & Ross, 1995).

Ketika matahari bersinar, tumbuhan melakukan fotosintesis untuk mengubah karbondioksida menjadi karbohidrat dan melepaskan  oksigen ke atmosfer.  Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan yang sedang mengalami perumbuhan yang cepat. Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasitermohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke dalam laut atau interir laut. Di lautbagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon. Beberapa organisme juga membentuk cangkang karonat dan bagian- bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (Daniswara, 2009).

Melalui pernapasan (respirasi) oleh tumbuhan yang di dalamnya. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa menjadi karbondioksida dan air. Melalui pembusukan bintang dan tumbuhan, fungi atau jamur,dan bakteri mengurai senyawa karbondioksida jika tersedia oksigen atau menjadi metana jika tidak ada oksigen (Daniswara, 2009).      Hubungan antara produsen dan konsumen dalam kaitannya dengan siklus karbon dan mutlak diperlukan dalam suatu ekosistem untuk menjaga kestabilannya. Di lingkungan terbuka, sangat sulit untuk menentukan faktor apa yang mempengaruhi hubungan tersebut karena terdapat banyak faktor yang mempengaruhinya. Dalam siklus karbon, atom karbon terus mengalir dari produsen ke konsumen dalam bentuk molekul CO2 dan karbohidrat, sedangkan energi foton matahari digunakan sebagai pemasok energi yang utama. Produsen memerlukan CO2 yang dihasilkan konsumen untuk melakukan fotosintesis. Dari kegiatan fotosintesis tersebut, produsen dapat menyediakan karbohidrat dan oksigen yang diperlukan oleh konsumen dalam kehidupan langsung (Umar, 2010).

Salah satu cara untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan produksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan Uji Bromtimol Biru. Bromtimol Biru merupakan suatu larutan indikator yang berwarna biru dalam larutan basa dan kuning dalam larutan asam. Gas karbon dioksida akan membentuk asam jika dilarutkan dalam air. Perubahan warna pada perlakuan disebabkan oleh perubahan kandungan karbon dioksida yang ada dalam air. Kadar karbon dioksida akan berkurang apabila terjadi proses fotosintesis oleh tumbuhan. Sebaliknya kadar karbon dioksida akan meningkat kalau terjadi proses respirasi (Umar, 2010).

Karbon dioksida sebagai salah satu gas rumah kaca yang memerangkap panas matahari dalam bentuk radiasi infra merah gelombang panjang yang seharusnya terpantul ke angkasa luar. Karbondioksida menahan panas tersebut di dalam atmosfer bumi sehingga menyebabkan bumi semakin hangat dan berubah menjadi lebih panas. Pemanasan akibat terperangkapnya panas matahari oleh karbondioksida menyebabkan mencairnya es yang seharusnya memantulkan radiasi panas matahari ke luar angkasa (Lehninger, 1991).

Proses di alam sudah tertata rapi. Setiap tahap dari suatu proses seluruhnya berjalan dengan peranan tertentu yang bermanfaat untuk kelangsungan hidup mahluk di alam. Tetapi manusia sering kali menciptakan suatu proses baru, dengan alasan untuk kesejahteraannya yang malah menyebabkan terjadinya ketidakseimbangan proses alam, sampai akhirnya menimbulkan bencana. Mari kita simak sebuah contoh, suatu proses yang terjadi di alam, yaitu siklus karbon (Prawirohartono, 2001).

Tingginya kadar CO₂ dapat mengurangi hilangnya energi yang disebabkan oleh fotorespirasi. Tanaman tropis dengan jalur C₄ hanya sedikit melakukan fotorespirasi sebab kadar CO₂ di dalam sel bersarangnya mempercepat reaksi karboksilase dibandingkan dengan reaksi oksigenase. Pengaruh ini terutama penting pada suhu tinggi. Distribusi geografis tanaman yang memiliki jalur ini memiliki keuntungan pada lingkungan bersuhu tinggi dan bila banyak cahaya (Stryer, 1995).

Siklus karbon melibatkan seluruh lingkungan yang ada di alam semesta, meliputi atmosfer, biosfer, hidrosfer dan geosfer. Karena itu, siklus karbon disebut sebagai siklus biogeochemical. Pada setiap lingkungan dan antara lingkungan terjadi pertukaran karbon. Karbon berpindah dari lingkungan atmosfer ke biosfer sebagai gas karbondioksida. Gas karbondioksida digunakan tumbuhan untuk berfotosintesis. Karbon memasuki lingkungan atmosfer dari lingkungan bisofer juga sebagai gas karbondioksida. Gas karbondioksida dilepaskan ke atmosfer dari hasil pernafasan mahluk hidup, hasil pembusukan/fermentasi oleh bakteri/jamur dan hasil pembakaran senyawa-senyawa organik (Prawirohartono, 2001).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat

            Alat yang digunakan pada percobaan ini yaitu botol sampel, pipet tetes.

III.2     Bahan

Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah larutan Methylen Blue, siput Lymnea sp, Hydrilla Hydrilla verticillata, plastik, air, karet gelang.

III.3     Cara Kerja

Cara kerja percobaan ini adalah :

1.  Disiapkan 2 seri percobaan A dan B yang masing-masing terdiri atas 4 botol sampel. Diberikan label pada setiap perlakuan dengan kode A1, A2, A3 dan A4 serta B1, B2, B3 dan B4.
2. Setiap botol sampel diisi dengan air secukupnya, yang sebelumnya telah diukur PH air yang akan digunakan.  
3. Ditambahkan setetes Bromtimol Biru kedalam setiap botol sampel kemudian dikocok.
4. Siput Lymnea sp dimasukkan ke dalam botol perlakuan A1 dan B1, siput dan Hydrilla verticillata dalam botol A2 dan B2, Hydrilla verticillata kedalam botol A3 dan B3 serta A4 dan B4 sebagai kontrol (tanpa perlakuan).
5. Semua botol sampel ditutup rapat-rapat, jangan sampai bocor.         
6.  Kelompok A1-A4 pada ditempatkan di tempat terang dan kelompok B1-B4 di kamar gelap.
7.  Percobaan tersebut diamati dengan interval waktu setiap 24 jam selama 3 hari. Setiap kali mengamati dicatat perubahan warna air dan keadaan organismenya. Kemudian ditukarkan kelompok B1-B4 pada tempat terang dan kelompok A1-A4 pada tempat gelap.
8. Diamati kembali dengan interval waktu 24 jam, selama 2 hari dan pada hari terakhir. Dicatat perubahan warna yang terjadi.
9. Data hasil pengamatan dibuat dan disimpulkan data yang diperoleh.
10.  Kelompok A1-A4 ditempatkan pada tempat terang dan kelompok B1-B4 pada kamar gelap.
11.  Percobaan tersebut diamati dengan interval waktu setiap 24 jam selam 3 hari. Setiap kali pengamatan dicatat perubahan warna air dan keadaan orgnismenya. Pada hari yang ketiga diukur pH air kembali. Kemudian dilakukan pertukaran kelompok B1-B4 pada tempat terang dan kelompok A1-A4 pada tempat gelap.
12.  Dengan interval waktu 24 jam diamati kembali, selama 2 hari dan pada hari terakhir. Perubahan warna yang terjadi dicatat, serta ukur pula kembali pH air sampel.
13. Data hasil pengamatan dibuat.  

                                                                            BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV. 1 Hasil

a.       Tabel  pengamatan  hasil percobaan kelompok  A (terang) dan B (gelap)

Perlakuan	Kelompok A (Terang)			Kelompok B (Gelap)
	I	II	III	I	II	III
A1, B1	++	++	-	++	+	-
A2, B2	+	+	-	++	+	+
A3, B3	+	+	-	++	+	+
A4, B4	++++	+++	+++	+++	+++	+++

b.         Tabel pengamatan hasil percobaan kelompok  B (terang) dan A (gelap)

Perlakuan	Kelompok B (Terang)			Kelompok A (Gelap)
	I	II	III	I	II	III
A1, B1	-	-	--	+	-	--
A2, B2	+	-	--	-	-	--
A3, B3	+	+	+	-	-	-
A4, B4	+++	+++	+++	+++	+++	+++

Keterangan :

A1 dan B1                  : Siput Lymnea sp

A2 dan B2                  : Siput Lymnea sp dan Hydrilla verticillata

A3 dan B3                  : Hydrilla verticillata

A4 dan B4                  : Tanpa perlakuan (kontrol)

Biru sekali                   : +++

Biru                             : ++

Biru muda                   : +

Bening  sekali/jernih    : ---

Bening                        : --

Bening kebiruan          : -

IV. 2 Pembahasan

            Pada percobaan ini dilakukan pengamatan dengan menggunakan 8 buah toples yang masing-masing diisi dengan air yang kemudian diteteskan dengan bromtimol biru kemudian pada setiap toples dimasukkan  A1 dan B1 siput Lymnea sp, A2 dan B2 Siput Lymnea sp dan Hydrilla verticillata, A3 dan B3 Hydrilla verticillata, A4 dan B4 tanpa perlakuan dan bertidak sebagai kontrol. Masing-masing dilakukan pengamatan pada tempat terang dan gelap selama 5 hari.

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan selama 5 hari diperoleh hasil terjadi perubahan warna pada air toples A1 dari warna biru menjadi bening kebiruan sementara pada B1 yang diletakkan pada tempat gelap terjadi perubahan warna dari biru menjadi bening kebiruan, hal ini menunjukkan bahwa toples A1 dan B1 mengadung oksigen yang cukup tinggi.

Pada toples A2 dan A3 air didalamnya awalnya biru muda dan berubah menjadi bening kebiruan pada hari ke III, pada toples B2 dan B3 biru dan berubah menjadi warna biru muda, semakin bening warna air menunjukkan kadar oksigen dalam air cukup tinggi hal ini disebabkan oleh oksigen yang dihasilkan oleh Hydrilla verticillata lewat proses fotosintesis  yang dimasukkan pada toples A3 dan A4, dan pada toples A2 dan A3 yang dimasukkan Hydrilla dan siput Lymnea sp dari hasil pengamatan juga terlihat bahwa airnya mengandung kadar oksigen yang cukup tinggi karena terjadi proses pertukaran karbon dimana siput melakukan respirasi yang menghasilkan CO2 yang kemudian ditangkap oleh Hydrilla dan digunakan dalam proses fotosintesis yang kemudian menghasilkan oksigen yang digunakan oleh siput Lymnea sp dalam proses respirasi.

Sementara pada toples A4 dan B4 yang bertindak sebagai kontrol sama sekali tidak terjadi perubahan pada airnya , airnya tetap berwarna biru sekali, hal ini disebabkan karena toples ini sama sekali tidak menerima perlakuan sehingga tidak terjadi perubahan.

Dalam siklus karbon, atom karbon terus mengalir dari produsen ke konsumen dalam bentuk molekul CO2 dan karbohidrat, sedangkan energi foton matahari digunakan sebagai pemasok energi yang utama. Produsen memerlukan CO2 yang dihasilkan konsumen untuk melakukan fotosintesis. Dari kegiatan fotosintesis tersebut, produsen dapat menyediakan karbohidrat dan oksigen yang diperlukan oleh konsumen dalam kehidupan.

BAB V

PENUTUP

V. 1 Kesimpulan

1)         Hubungan antara produsen dan konsumen dalam kaitannya dengan siklus karbon dan mutlak diperlukan dalam suatu ekosistem untuk menjaga kestabilannya.

2)      Salah satu cara untuk melihat hubungan produsen dan konsumen dalam pemakaian dan produksi karbon dalam air dapat dilakukan dengan uji bromtimol biru.

V. 2 Saran

            Saran  untuk percobaan ini adalah mungkin praktikum akan lebih mudah jika dilakukan di ruangan yang lebih besar dan dilengkapi dengan wastafel karena dalam percobaan ini kita menggunakan air dalam jumlah yang relatif banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger. 1991. Biologi Dasar.  Erlangga.  Jakarta.

Lim, D. 1998. Microbiology Second Edition. McGraw Hill Companies.  New York.

Madigan. 1997. Biology of Microorganisms Eight Edition. Prentice Hall International Inc. New Jersey.

Pelczar. 1980. Microbiologi. McGraw Hill Company. Tokyo.

Salisbury & Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan. ITB. Bandung

Stryer, L. 1995. Biochemistry 4. W. H. Freeman and Company. New York.

Prawirohartono, S. 2001. Siklus Karbon. Bumi Aksara. Jakarta.

Daniswara.2009.Produsen dan Konsumen Perairan. http//daniswara.wordpress.com. Diakses Pada tanggal 26 Maret 2012. Pukul 15.27 WITA

Pratama. 2009. Siklus Karbon. http://sebuahnama.blogspot.com. Diakses pada tanggal 26 Maret 2012.  Pukul 15.21 WITA.

Rusaddy.2009. Ekosistem Perairan. http://myopera.com. Diakses pada tanggal 26 Maret 2012. Pukul 15.21 WITA.