Johanis D. Lekalette
C551090191
Program Studi Ilmu kelautan
Sekolah Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor
PENDAHULUAN
Plankton merupakan organisme perairan pada trofik pertama yang berfungsi sebagai produsen/penyedia energi. Sebagai dasar dari kehidupan maka peran plankton ini sangat vital di dalam ekosistem perairan. Plankton dibedakan dalam 2 golongan, golongan tumbuhan yaitu fitoplankton (plankton nabati) yang umumnya mempunyai klorofil dan golongan hewan yaitu zooplankton (plankton hewani).
Fitoplankton (plankton nabati) hidupnya mengapung dan melayang di dalam laut, ukurannya sangat kecil berkisar antara 2 – 200 m. Ukuran fitoplankton > 20 m di golongkan sebagai net plankton, antara 2 – 20 m sebagai nano plankton dan ukuran < 2 m masuk dalam ukuran Ultranano plankton. Fitoplankton umumnya berupa individu bersel tunggal, tetapi ada juga yang membentuk ratai. Meskipun ukurannya sangat kecil namun bila mereka tumbuh marak/padat dapat menyebabkan perubahan pada warna air laut yang bisa terlihat. Kelompok fitoplankton yang sangat umum dijumpai adalah diatom (Bacillariophyceae), dan dinoflagelata (Dynophyceae).
Mengingat kemampuan fitoplankton dalam hal sebagai penyedia energi maka fitoplankton termasuk dalam golongan organisme autotroph. Energi organik tersebut pada dasarnya berasal dari hasil fotosintesis dari gas CO2 terlarut dengan H2O dan zat nutrient yang mendapat sinar matahari sehingga menghasilkan bahan organik yang siap pakai. Melalui rantai makanan bahan-bahan organik dapat mencapai organisme konsumen dari tingkatan trofik yang lebih tinggi (ikan). Konsekwensinya, mutu dan banyaknya organisme konsumen dapat dipengaruhi secara langsung oleh plankton. NYBAKKEN (1992) mengemukakan bahwa daerah perikanan tangkap potensial terdapat di perairan yang mempunyai tingkat kesuburan tinggi seperti di daerah upwelling. Namun SHUMWAY (1990) dan ADNAN (1993) mengemukakan bahwa kesuburan plankton yang berlebihan akibat adanya pengkayaan unsur-unsur hara dapat menimbulkan kematian masal pada biota laut.
Fitoplankton beracun sangat membahayakan kesehatan masyarakat global sehingga penelitian tentang fenomena ini mengalami peningkatan. HALLEGRAF (1993) mengemukakan bahwa penilaian klasifikasi atau taksonomi yang tepat sangat penting dalam memperbaiki identifikasi organisme dalam menambah pengetahuan yang masih kurang tentang toksikologi, fisiologi dan ekologi yang diperoleh dari penggandaan serupa sehingga menjadi pegangan dalam menerapkan pada spesies.
HARMFUL ALGA BLOOM
Kehadiran alga beracun yang dikenal dengan istilah Harmful Alga Blooms (HABs) mengacu pada peledakan populasi fitoplankton di laut atau estuarin, yang dapat menyebabkan kematian masal ikan, mengkontaminasi makanan bahari (seafood) dengan racun (toxic) yang dihasilkan oleh fitoplankton (GEOHAB, 2000). Ledakan populasi fitoplankton dapat menyebabkan perairan berwarna yang tergantung pada warna pigmen fitoplankton penyebabnya. Kehadiran alga beracun di perairan membahayakan kehidupan organisme konsumen seperti ikan dan Avertebrata, bahkan sampai kepada manusia yang kebetulan mengkonsumsi prosuk laut yang berasal dari racun mikroalga. Berbagai kasus kematian pada biota laut, keracunan dan kematian pada manusia telah terjadi di beberapa negara seperti yang dikemukakan oleh SHUNWAY (1990) dan di beberapa tempat di Indonesia (ADNAN 1993). Secara menyeluruh di wilayah Asia-Pasifik sampai pertengan Tahun 1994 tercatat sekitar 3.164 korban keracunan dan 148 korban meninggal (CORALLES & MACLEAN 1995). Racun dari alga jenis Pyrodinium bahamense terakumulasi dalam tubuh moluska dan akan menjadi ancaman bila dikonsumsi oleh manusia. Racun dari red tide (Gambar 1) meningkat frekwensinya di seluruh dunia. Dengan peningkatan jumlah organisme tertentu yang terdapat di kolom air secara drastis mengakibatkan konsumsi oksigen meningkat, sehingga kandungan oksigen di perairan menurun, terutama di dasar perairan. Pada kondisi kekurangan oksigen (anoxia) di perairan, maka proses aenorob akan terjadi dan akan menghasilkan sulfat dan metana (beracun). Hal ini menyebabkan kematian ikan, yang mempengaruhi perubahan struktur komunitas dasar (bentik).
Gambar 1. Red tides (a), disebabkan oleh pembusukan dan kekuarangan oksigen (anoxia); dan (b), menyebabkan air tampak berwarna merah oleh hasil ledakan Noctilic, berbahaya.
Kudela et al., (2005) mengemukakan bahwa kematian ikan yang disebabkan oleh tingginya biomassa alga dari dinoflagellata Prorocentrum micans dan Ceratium furca di pantai barat Afrika Selatan (Gambar 2a). Meskipun alga ini biasanya tidak berhubungan dengan produksi toksin, biomasa yang sangat tinggi dari hasil oksigen rendah di perairan dan selanjutnya kematian biota laut atau organisme. Kematian lobster karang di Pantai barat Afrika Selatan terjadi akibat oksigen terlarut rendah setelah peledakan alga besar-besaran dari dinoflagellata Ceratium furca pada tahun 1997 (Gambar 2b, 2c) Total kerugian diperkirakan mencapai 2000 ton lobster.
Rata-rata harian produktivitas primer dan tangkapan ikan tahunan (Gambar 3) untuk rezim empat arus batas bagian timur “Large Marine Ecosistem (LME)” (rata-rata global produksi harian dijadikan untuk referensi). Empat laporan LMEs hanya 1,9 persen dari lautan di dunia, tetapi mewakili 3,7 persen dari produksi global dan lebih besar dari 23 persen penangkapan perikanan global. Gambar 3 berdasarkan data dari FAO fi sheries database, disusun oleh FAO fisheries database, collated by the Sea Around Us project (http:// www.seaaroundus.org).
Gambar 3 Rata-rata harian produktivitas primer dan tangkapan ikan tahunan untuk rezim empat arus batas bagian timur “Large Marine Ecosistem (LME)”
Dalam konteks yang lebih luas musiman plankton berurutan, beberapa mikroalgae berpotensi yang sama berbahaya untuk batas arus timur (Gambar 4). Meskipun sistem upwelling advective secara inheren, spesies HAB ini memiliki dampak besar pada kedua kegiatan manusia dan struktur jaringan makanan dalam sistem ini. Dua racun utama sindrom yang disebabkan oleh HABs ditemukan di California Current System (CCS). Ini adalah Paralytic shellfish poisoning (PSP) yang menyebabkan keracunan oleh anggota genus dinoflagellate Alexandrium dan Damnesic shellfish poisoning (DSP) yang disebabkan oleh anggota Diatom genus Pseudo-nitzschia (Horner et al., 1997).
Gambar 4. Photomicrographs HAB dari organisme upwelling yang umumnya ditemukan di seluruh dunia: (A) chain of Alexandrium catenella, which causes paralytic shellfi sh poisoning (PSP); (B) red tide causing dinofl agellate Akashiwo sanguinea (large cell) accompanied by two Lingulodinium polyedrum cells, which cause yessotoxin poisoning; (C) chain of Gymnodinium catenatum, which causes PSP; (D) Dinophysis acuta, which causes diarrhetic shellfi sh poisoning (DSP); (E) Pseudo-nitzschia australis, which causes amnesic shellfi sh poisoning (ASP); (F) chain of Chaetoceros sp., responsible for fi sh kills. Images courtesy NOAA Fisheries, Seattle, WA (A,E,F), the Center for Integrated Marine Technology (B), T. Moita (C), and F. Figueiras (D)
DALE dan YENTSCH, (1978) mengemukakan bahwa hingga Tahun 1970, peledakan dinoflagellata beracun yaitu Akxundrium (Gonyuulux) tumurense dan Alexundrium (Gonyuulux) cutenella (Gambar 5c) diketahui hanya terjadi di perairan lintang sedang, yaitu; Eropah, Amerika Utara dan Jepang (Gambar 5a). Fenomena ini terus meningkat hingga Tahun 2000 (Gambar 5b) dipicu oleh perubahan iklim global (GEOHAB 2000).
Gambar 5. Kasus HABs pada Tahun 1970 dan 2000 (GEOHAB, 2000) yang dapat menimbulkan gejala Paralytic shellfish poisoning (PSP) pada manusia yang mengkonsumsi makanan laut yang terkontaminasi racun saxitoxin.
Ledakan populasi fitoplankton yang diikuti dengan keberadaan jenis fitoplankton beracun akan menimbulkan Ledakan Populasi Alga Berbahaya (Harmful Algae Blooms – HABs). Faktor yang dapat memicu ledakan populasi fitoplankton berbahaya antara lain karena adanya eutrofikasi, adanya upwelling yang mengangkat massa air kaya unsur-unsur hara; adanya hujan lebat dan masuknya air ke laut dalam jumlah yang besar (Wiadnyana N.N., 1996).
Beberapa kejadian fatal yang disebabkan oleh fitoplankton beracun tercatat di perairan Lewotobi dan Lewouran (Nusa Tenggara Timur), Pulau Sebatik (Kalimantan Timur), perairan Makassar dan Teluk Ambon. Di beberapa negara maju, ledakan fitoplankton juga mendapat prioritas penanganan mengingat dampak kerugiannya yang tinggi. Beberapa penyakit akut yang disebabkan oleh racun dari kelompok fitoplankton berbahaya adalah Paralytic Shellfish Poisoning (PSP), Amnesic Shellfish Poisoning (ASP), dan Diarrhetic Shellfish Poisoning (DSP). Racun-racun tersebut sangat berbahaya karena di antaranya menyerang sistem saraf manusia, pernapasan, dan pencernaan. Semua penyakit di atas berkaitan dengan konsumsi kerang oleh manusia.
Respons kolom air untuk siklus upwelling-downwelling selama upwelling musiman diatur oleh tingkat stratifikasi panas, walaupun di lintang sedang berkembang dari stratifikasi lemah pada musim semi ke kuat pada akhir musim panas-musim gugur. Fluktuasi tahunan berkaitan dengan El Niño-Southern Oscillation (ENSO) dan siklus longerterm, seperti Pacific Decadal Oscillation (PDO) and the North Atlantic Oscillation (NAO), juga mempengaruhi system upwelling pantai melalui modifikasi tahunan kekuatan upwelling-downwelling. (Shannon et al., 1986; Alvarez-Salgado et al., 2003; Chavez et al., 2003). Komposisi kumpulan fitoplankton mengikuti gradient stratifikasi-mixing dan sering terdistribusi disekitar pusat upwelling, kaitannya dengan kondisi fisikakimia (Gambar 6). Serangkaian dari mikroalga musiman di sistem upwelling mengikuti pola umum pantai di laut lintang sedang, dengan diatom yang dominan pada musim semi, memberi kontribusi pada organisme heterotrofik selama musim panas, dan kontribusi mayor dinoflagelata pada akhir musim panas dan awal musim gugur (Gambar 6).
Gambar 6. Siklus tahunan kelimpahan fitoplankton lepas pantai Rias Baixas, Galicia meengikuti gradien stratifikasi pencampuran (versi regenerasi nutrient) (digambar ulang dari Figueiras dan Ríos, 1993 dan Figueiras et al., 2002).
HALLEGRAF (1993) mengemukakan bahwa kehadiran alga beracun akibat peledakan populasi fitoplankton secara global dipicu oleh perubahan iklim global atau kondisi klimatologi yang tidak biasanya.
Gambar 7. Cuaca yang khas dan situasi oseanografi yang ditemukan di sepanjang tepi Iberia barat laut selama musim panas dan musim dingin. Angin utara menyebabkan upwelling dan pertumbuhan panas di musim panas. Selama musim dingin, angin barat daya memperkuat arus poleward permukaan. Hasilnya adalah ciri dingin, kaya nutrient pada perairan upwelling dekat pantai di musim panas, penas berganti, nutrient habis di musim dingin. AVHRR images courtesy of the Remote Sensing Data Analysis Service, Plymouth Marine Laboratory, Plymouth, UK.
JENIS FITOPLANKTON BERBAHAYA
Tingginya populasi fitoplankton beracun di dalam suatu perairan dapat menyebabkan berbagai akibat negatif bagi ekosistem perairan, seperti berkurangnya oksigen di dalam air yang dapat menyebabkan kematian berbagai makhluk air lainnya. Hal ini diperparah dengan fakta bahwa beberapa jenis fitoplankton yang potensial blooming adalah yang bersifat toksik, seperti dari beberapa kelompok Dinoflagellata, yaitu Alexandrium spp, Gymnodinium spp, dan Dinophysis spp. Dari kelompok Diatom tercatat jenis Pseudonitszchia spp termasuk fitoplankton toksik (Mos, L., 2001). Pengelompokan/taksonomi fitoplankton jenis-jenis berbahaya menurut HALLEGRAEFF (1993) dikelompokan menjadi tiga bagian (Tabel 1).
Tabel 1. Kelompok, sifat dan jenis fitoplankton berbahaya
Kelompok Sifat Contoh spesies
Anoxious Kurang berbahaya, ledakan terjadi pada kondisi tertentu; dapat berkembang sangat padat menyebabkan penurunan kadar oksigen yang drastic dan kematian masal ikan dan Vertebrata
Dinoflagellata
– Gonyaulax polygramuma
– Noctiluca scintillans
– Scrippsiella trochoidea
Cyanobacterium
– Trichodesmium erythraeum.
Beracun
Beracun berat: menyebabkan berbagai macam penyakit perut dan sistem saraf :
-Paralytic Shellfish Poisoning (PSP)
-Diarrhetic Shellfish Poisoning (DSP)
-Amnesic Shellfish Poisoning (ASP)
-Ciguatera Fisfood Poisoning (CFP)
-Neurotoxic Shellfish Poisoning (NSP)
-Racun Cyanobacterium
-Dinoflagellata
Alexandrium acatenella
A. catenella
A. cohorticula
A. fundyensen
A. fraterculus
A. minitum
A. tamarensen
Gymnodinium catenatum
Pyrodinium bahamensen var compressum
-Dinoflagellata
Dinophysis acuta
D. acuminata
D. fortii
D. norvegica
D. mitra
D. rotundata
Prorocentrum lima
-Diatomae
Nitzschia pungens f.multiseries
N. pseudodelicatissima
N. pseudoseriata
-Dinoflagellata
– Gambierdiscus toxicus
– ? Ostreopsis spp.
– ? Prorocentrum spp.
– Dinoflagellata
Gymnodinium breve
-Cyanobacterium
– Anabaena flos-aquae
– Microcystis aeroginosa
– Nodularia spumigena
Perusak sistem pernafasan Tidak beracun, secara fisik mengganggu sistem pernafasan Avertebrata dan ikan karena penyumbatan, terutama di waktu kepadatan di waktu kepadatan tinggi -Diatomae
Chaetoceros convolutus
-Dinoflagellata
Gymnodinium mikimotoi
-Prymnesiophyta
Chrysocromulina polylepis
C. leadbeateri
Prymaesium parvum
P. patelliferum
-Raphidophyta
Haterosigma akashiwo
Chattonella antiqua
Taksonomi beberapa fitoplankton berbahaya seperti; dinoflagelata, haptophita (Prymnesiophytes), diatom, rapidophita laut, dan Cyanobacteria, disajikan sebagai pelengkap materi ini dari beberapa journal yang terkait.
PERLUNYA PENGEMBANGAN STUDI MIKROALGA BERBAHAYA
Seperti di uraikan di atas, mikroalga berbahaya telah menimbulkan dampak negatif yang cukup besar bagi biota laut, kesehatan manusia dan perikanan. Kerugian ekonomi dan korban manusia yang terjadi di Indonesia tampak relatif cukup rendah bila dibandingkan dengan di negara-negara lain. Tetapi ini bukan berarti studi mikroalga berbahaya tidak perlu dikembangkan. Adanya perubahan-perubahan secara global, baikyang menyangkut perubahan iklim, pengkayaan zat hara di perairan pesisir, maupun peningkatan hubungan perdagangan yang mengakibatkan meningkatnya keluar dan masuknya kapal-kapal niaga dari dan ke wilayah Indonesia, maka dampak yang dapat ditimbulkan dari aktivitas ini adalah meningkatnya peluanganya luasnya penyebaran spesies-spesies mikroalga berbahaya dari satu perairan ke perairan lainya. HALLEGRAEFF (1993) mengemukakan meluasnya sebaran Dinoflagellata dapat disebabkan oleh transportasi kista yang terbawa oleh kapal dalam air balas (ballast water). Melalui mekanisme ini perairan yang pada awalnya bebas dari mikroalga beracun dapat terkontaminasi dan berlangsung secara terus menerus dari satu tempat ke tempat lainya. Semakin tingginya bahan detergen, buangan limbah organik dan anorganik lainya yang masuk ke perairan dapat berdampak penyuburan perairan yang berlebihan. Semua ini merupakan faktor-faktor yang berhubungan dengan keperadaan dan terjadinya ledakan populasi mikroalga berbahaya di perairan indonesia. Meskipun demikian, pemasalahan yang paling penting yang sejauh ini masih belum diketahui adalah cara untuk meramalkan terjadi ledakan populsi mikroalga berbahaya. Berdasarkan pada informasi tersubut, pengembangan studi mikroalga berbahaya perlu mendapat perhatian dan terus dikembangkan.
REFERENSI
ADNAN. Q. 1993. PSP and red tide status in indonesia. In: Toxic Phytoplankton Blooms in the sea (T.J. Maeda and Y. Shimizu, Eds.). Elsevier Scince Publisher B. V., Amterdam : 199-202
Alvarez-Salgado, X.A., F.G. Figueiras, F.F. Pérez, S. Groom, E. Nogueira, A. Borges, L.Chou, C.G. Castro, G. Moncoiffe, A.F. Ríos, A.E.J. Miller, M. Frankignoulle, G. Savidge and R. Wollast. 2003. The Portugal Coastal Counter Current off NW Spain: New insights on its biogeochemical variability. Progress in Oceanography 56:281-321.
Chavez, F.P., J. Ryan, S.E. Lluch-Cota, and C.M. Niquen. 2003. From anchovies to sardines and back: Multidecadal change in the Pacific Ocean. Science 299:217-221.
CORRALES, R. A. and J. L. MACLEAN 1995. Impacts of harmful algae on seafarming in the asia Pasific areas. J. Applied Phycology 7: 151-162.
GEOHAB. 2000. Global Ecology and Oceanography of Harmful Algal Blooms, Science Plan. P. Glibert and G. Pitcher, eds. SCOR and IOC, Baltimore and Paris, 86 pp.
Horner, R.A., D.L. Garrison, and F.G. Plumley. 1997. Harmful algal blooms and red tide problems on the U.S. west coast. Limnology and Oceanography 42(5, Part 2):1076-1088.
R Kudela, Grant Pitbher, Trevor Probyn, Francisco Figueiras, Teresa Moita, and Vera Trainer. 2005. Harmful Algal Blooms In Coastal Upwelling Systems
HALLEGRAEFF, G.M. 1993. A review of harmful algal blooms and their apparent global increase. Phycologia 32:79-99.
Manual on Harmful Marine Microalgae Hallegraeff, G.M., Anderson, D.M., Cembella, A.D. (Eds) IOC Manuals and Guides No. 33. UNESCO 1995
NYBAKKEN. J.W. 1992. Biologi laut: suatu pendekatan endelogis. Gramedia, Jakarta: 459 hal.
Shannon, L.V., A.J. Boyd, G.B. Brundrit, and J. Taunton-Clark. 1986. On the existence of an El Niño-type phenomenon in the Benguela system. Journal of Marine Research 44:495- 520.
SHUMWAY, S. E. 1990. A review of the effects of algal blooms on the shellfish aquaculture J. World Aquacul. Soc. 21: 65-103
WIADNYANA, N. N.; A. SEDIADI; T. SIDABUTAR and S.A. YUSUF 1994. Bloom of the dinoflagellate, Pyrodinium bahamense var compressum in Kao Bay, North Moluccas. Paper presented in IOC-WESTPAC Symposium, Bali 22 – 26 November 1994.