LAPORAN PRAKTIKUM
EKOLOGI UMUM
PERCOBAAN III
HUBUNGAN PRODUSEN DAN
KONSUMEN DALAM
SIKLUS KARBON DI
PERAIRAN
NAMA : RISKY NURHIKMAYANI
NIM : H41112311
HARI/TANGGAL : KAMIS/ 9 MEI 2013
KELOMPOK : 5 (LIMA) B
ASISTEN : ANWAR
: YULIANI
LABORATORIUM ILMU LINGKUNGAN DAN
KELAUTAN
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Karbon merupakan unsur penyusun semua senyawa
organik, dan salah satu zat yang sangat penting atau diperlukan makhluk hidup, selain oksigen, air dan nitrogen. Di alam karbon
tersedia dalam bentuk gas dan dapat dimanfaatkan
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 (Jansen, 2004).
Daur karbon merupakan bagian dari daur
energi. Reaksi fotosintesis sangat esensial untuk daur karbon maupun daur
energi, melalui proses fotosintesis tersebut karbon dioksida berhubungan dengan
mahluk hidup. Melalui proses fotosintesisnya tumbuhan hijau berperan dalam daur
karbon, karbon diubah menjadi karbohidrat dengan bantuan energi matahari dan
pigmen klorofil (Ayu, 2011).
Siklus karbon terjadi
berbarengan dengan pergerakan energi, karbohidrat dihasilkan selama
fotosintesis, dan CO2 dibebaskan bersama energi selama proses
respirasi. Tumbuhan mendapatkan karbon, dalam bentuk CO2, dari
atmosfer melalui stomata daunnya dan menggabungkannya ke dalam bahan organik
tersebut kemudian menjadi sumber karbon bagi konsumen. Respirasi oleh semua
organisme mengembalikan CO2 ke atmosfer (Campbell, dkk., 2004).
Hubungan antara produsen dan konsumen dalam
kaitannya dengan siklus karbon mutlak diperlukan dalam suatu ekosistem untuk
menjaga kestabilannya. Di lingkungan terbuka, sangat sulit untuk menentukan
faktor yang mempengaruhinya. Untuk membatasinya, maka pengamatan dapat
dilakukan pada lingkungan tertutup seperti bejana yang tertutup rapat (Prawirahartono, 2001).
Untuk mengetahui bagaimana hubungan produsen dan konsumen dalam siklus karbon di
perairan, maka dilakukanlah percobaan ini untuk menentukan hubungan produsen dan konsumen dalam
siklus karbon di perairan dengan menggunakan indikator metil merah.
I.2 Tujuan Percobaan
Tujuan yang akan dicapai pada percobaan ini adalah :
1. Untuk mengetahui hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan
karbon dalam ekosistem perairan.
2. Mengenalkan dan melatih keterampilan mahasiswa dalam menggunakan peralatan
yang berhubungan dengan siklus karbon.
I.3 Waktu dan Tempat
Percobaan
Percobaan ini
dilaksanakan pada hari Kamis tanggal 9 Mei 2013, praktikum pukul 10.30 - 12.30 WITA, bertempat di Canopy, Jurusan Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin,
Makassar.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
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. 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).
Karbon adalah bahan
penyususn dasar semua senyawa organik. Pergerakannya dalam suatu ekosistem
berbarengan dengan pergerakan energi melebihi zat kimia lain, karbohidrat
dihasilkan selama proses fotosintesis, dan CO2 dibebaskan bersama
energi selama respirasi. Dalam siklus karbon, proses timbal balik fotosintesis
dan respirasi seluler menyediakan suatu hubungan antara lingkungan atmosfer dan
lingkungan terestial maupun aquatik (Campbell, dkk., 2004).
Siklus karbon adalah siklus
biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan
atmosfer bumi. Adapun objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon
yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui (Prawirohartono, 2001).
Dalam siklus ini terdapat empat reservoir
karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir
tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula freshwater
system dan material non-hayati organik seperti karbon tanah (soil carbon)),
lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan
non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan
karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia,
fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif
karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari
kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer (Prawirohartono, 2001).
Laut mempunyai
peranan penting dalam siklus karbon ini. Banyaknya jumlah karbon di laut adalah
50 cm3/liter air laut, lebih besar
daripada atmosfer dan perpindahannya karbon dan atmosfer ke lauta melalui
proses fiksi. Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian
besar bentuknya ion karbonat. Untuk sementara 48% dari karbon yang dilepaskan
atmosfer oleh pembakaran bahan bakar fosil dan penebangan hutan diserap untuk
digunakan dalam proses fotosintesis olehalga (Daniswara, 2009).
Menurut Jansen (2004), adapun macam-macam karbon yang ada
antara lain:
a) Karbon di Atmosfer
Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini
merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya
sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedangmengalami kenaikan), namun ia memiliki
peran yang penting dalam menyokong kehidupan. Gas-gas lain yangmengandung
karbon di atmosfer adalah metan dan kloroflorokarbon atau CFC
(CFC ini merupakan gas artifisial atau buatan). Gas-gas tersebut adalah gas rumah kaca yang konsentrasinya di atmosfer telah bertambah
dalam dekade terakhir ini, dan berperan dalam pemanasan global.
Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer.
Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran
yang penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup.
Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar
dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa
ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di
dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di
laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink)
karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada
daerah upwelling, karbon dilepaskan ke
atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2)
berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan,
asam karbonat terbentuk CO2 + H2O ⇌ H2CO3. Reaksi
ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi
lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion
hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH H2CO3
⇌ H+ + HCO3−.
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, 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
sirkulasi termohalin yang
membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke dalam laut atau interir
laut. Di laut bagian 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).
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 (Russady, 2009).
Produsen darat
mendapatkan CO2 dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air mamanfaatkan
CO2 yang terlarut (sebagai bikarbonat dan HCO3).
Kelarutan karbondioksida dalam air berbeda dengan oksigen, karena gas ini
bereaksi secara kimiawi dalam air. Salah satu contohnya adalah apabila di dalam
air laut karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang
kemudian terdisiosiasi lagi menjadi ion hidrogen dan karbonat. Konsentrasi CO2
yang tinggi pula akan mempengaruhi tumbuhan dalam mengabsorbsi air dan unsua
hara (Umar, 2013).
Sebagai akibat
reaksi di atas ialah terjadinya produksi atau absorbsi hidrogen bebas, sehingga
jumlah hidrogen dalam suatu larutan merupakan tolak ukur keasaman. Lebih banyak
ion H+ berarti lebih asam suatu larutan dan lebih sedikit H+
berarti lebih basa, dengan kata lain larutan basa lebih banyak mengandung ion
OH. Sebagai akibat reaksi ialah terjadinya produksi atau absorbsi hidrogen
bebas, sehingga jumlah hidrogen dalam suatu larutan merupakan tolok ukur
keasaman (Prawirohartono, 2001).
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, 2013).
Selain itu dapat pula
digunakan metil merah. Metil Merah (Methyl Red ) adalah senyawa
organik yang memiliki rumus kimia C15H15N3O2,
senyawa ini banyak dipakai untuk indikator titrasi asam basa. Indikator ini
berwarna merah pada pH dibawah 4,4 dan
berwarna kuning diatas 6,2. Warna
transisinya menghasilkan warna orange. Apabila air yang
ditetesi metil merah berwarna merah berarti semakin asam air tersebut yang
menandakan kadar CO2-nya meningkat, sedangkan bila airnya berwarna
kuning berarti kandungan CO2-nya kurang (Daniswara, 2009).
BAB III
METODE PERCOBAAN
III.1 Alat
Alat-alat yang digunakan
dalam percobaan ini adalah botol sampel, pipet tetes, plastik
elastis, karet gelang, batang pengaduk, dan pinset.
III.2 Bahan
Bahan yang diperlukan
untuk percobaan ini adalah air, siput kecil Lymnea sp (konsumen), Hydrilla sp.
(produsen) dan metil merah.
III.3 Metode Kerja
Langkah-langkah
kerja yang dilakukan dalam percobaan ini sebagai berikut:
1. Botol sampel disiapkan sebanyak 8 buah untuk dua seri percobaan A dan B yang
masing-masing terdiri dari 4 tabung atau botol perlakuan. Label diberikan pada
setiap perlakuan dengan kode A1, A2, A3, dan A4 serta B1, B2, B3, dan B4.
2. Setiap tabung reaksi diisi dengan air secukupnya.
3. Kemudian ke dalam tiap botol ditambahkan 10 tetes metil merah lalu air
tersebut diaduk dengan menggunakan batang pengaduk.
4. Siput dimasukkan ke dalam botol perlakuan A2 dan B2, siput Lymnea sp dan Hydrilla
sp dalam botol A3 dan B3, Hydrilla sp
ke dalam botol A1 dan B1 serta A4 dan B4 sebagai kontrol (tanpa perlakuan).
5. Semua botol ditutup dengan menggunakan plastik elastis rapat-rapat jangan
sampai ada gelembung.
6. Kelompok A1-A4 di tempat terang dan kelompok B1-B4 di kamar gelap.
7. Percobaan tersebut diamati dengan interval waktu 24 jam selama 2 hari.
Setiap kali pengamatan, perubahan warna yang terjadi dicatat dan keadaan
organismenya. Pada hari kedua lakukan pertukaran kelompok B1-B4 pada tempat
terang dan kelompok A1-A2 pada tempat gelap.
8. Kemudian dilakukan pengamatan kembali dengan interval waktu 24 jam, selama
2 hari dan pada hari terakhir. Lalu perubahan warna yang terjadi dicatat.
9. Data hasil pengamatan dibuat lalu dibuat simpulan berdasarkan hasil yang
diperoleh.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV. 1 Hasil Percobaan
IV. 1.1 Tabel
pengamatan hasil percobaan kelompok A (terang) dan B (gelap)
|
Perlakuan
|
Kelompok A (Terang)
|
Kelompok B (Gelap)
|
||
|
I
|
II
|
I
|
II
|
|
|
A1, B1
|
+
|
+
|
+
|
+
|
|
A2, B2
|
++
|
++
|
++
|
++
|
|
A3, B3
|
+
|
+
|
++
|
+
|
|
A4, B4
|
++
|
++
|
++
|
++
|
IV. 1.2 Tabel pengamatan hasil
percobaan kelompok B (terang) dan A (gelap)
|
Perlakuan
|
Kelompok B (Terang)
|
Kelompok A (Gelap)
|
||
|
I
|
II
|
I
|
II
|
|
|
A1, B1
|
--
|
---
|
--
|
---
|
|
A2, B2
|
++
|
++
|
++
|
++
|
|
A3, B3
|
+
|
-
|
-
|
--
|
|
A4, B4
|
++
|
++
|
++
|
++
|
Keterangan :
A1 dan B1
: Hydrilla verticillata
A2 dan B2
: Siput Lymnea sp
A3 dan B3
: Siput Lymnea sp dan Hydrilla verticillata
A4 dan B4
: Tanpa perlakuan (kontrol)
Merah
: +++
Kuning
: ++
Kuning muda
: +
Bening sekali/jernih : ---
Bening
: --
Bening kekuningan : -
IV.2 Pembahasan
Pada percobaan ini
digunakan metilen merah sebagai indikator untuk mengetahui tingkat laju siklus
karbon beserta hubungan antara produsen dan konsumen dalam siklus karbon di
perairan. Seperti yang kita ketahui bahwa produsen merupakan autotrof dimana
produsen mampu menghasilkan carbon dalam gentuk karbohidrat dengan mengubah CO2
dan H2O melalui proses fotosintesis. Sedangkan konsumen merupakan heterotrof
dimana produsen mengonsumsi karbohidrat dan mengeluarkan CO2 sebagai
hasil metabolismenya.
Pada percobaan
ini dilakukan pengamatan dengan menggunakan 8 buah toples yang masing-masing
diisi dengan air yang kemudian diteteskan dengan metil merah kemudian pada
setiap toples dimasukkan A2 dan B2 siput Lymnea sp, A3 dan B3
Siput Lymnea sp dan Hydrilla verticillata, A1 dan B1 Hydrilla
verticillata, A4 dan B4 tanpa perlakuan dan bertidak sebagai kontrol.
Masing-masing dilakukan pengamatan pada tempat terang dan gelap selama 4 hari.
Berdasarkan pengamatan
yang dilakukan selama 4 hari diperoleh hasil terjadi perubahan warna pada air toples
A2 dari kuning menjadi kuning agak kemerahan dan keruh sementara pada B2 yang
diletakkan pada tempat gelap juga berwarna kuning agak kemerahan dan agak keruh,
hal ini menunjukkan bahwa toples A2 dan B2 mengadung CO2 yang cukup
tinggi akibat dari tidak adanya produsen sehingga laju peningkatan CO2
tidak bisa diimbangi oleh laju penambahan O2.
Pada toples A1
dan A3 air didalamnya awalnya kuning dan berubah menjadi bening, pada toples B2
dan B3 kuning dan berubah menjadi bening kekuningan, 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 A1 dan B1, dan pada toples A3
dan B3 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 kuning, 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
Dari hasil pengamatan dan pengujian dengan
menggunakan Metilen Merah, maka dapat disimpulkan
bahwa :
1.
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan
terdapat hubungan antara produsen dan konsumen dalam pemanfaatan karbon dalam
ekosistem perairan, dimana produsen berfungsi untuk mengubah CO2
menjadi O2 malalui proses fotosintesis dan menghasilkan glukosa
sabagai hasil produknya, dan konsumen berfungsi mengonsumsi
karbohidrat dan mengeluarkan CO2 sebagai hasil metabolismenya.
2.
Untuk menguji hubungan antara produsen dan konsumen dalam siklus karbon
dapat dilakukan dengan cara sederhana dengan menggunakan botol yang mana tiap
botol diberi perlakuan dan metilen merah sebagai indikator.
V.2 Saran
Saran mengenai percobaan ini sebaiknya juga dilakukan
pengukuran pH pada air.
DAFTAR PUSTAKA
Ayu, R. D., 2011. Hubungan Produsen dan Konsumen dalam Siklus Karbon pada Ekosistem
Perairan. http://ukiranperjuanganpelangi.blogspot.com. Diakses pada 13 Mei 2013 pukul
18.30 WITA.
Campbell, N. A., Reece, J. B., Mitchell, 2004. Biologi Edisi Kelima Jilid 3. Erlangga,
Jakarta.
Daniswara, 2009. Produsen dan Konsumen Perairan. http//daniswara. wordpress.com. Diakses pada 13 Mei 2013 pukul
18.27 WITA.
Jansen, H. H., 2004. Carbon Cycling in Earth System: A Soil
Science Presperctive. Mc Graw Hill Companies, New York.
Lim, D., 1998. Microbiology Second Edition. Mc Graw Hill Companies, New York.
Prawirohartono, S., 2001. Siklus Karbon. Bumi Aksara, Jakarta.
Rusaddy, 2009. Ekosistem Perairan. http://myopera.com. Diakses
pada 13 Mei 2013 pukul 18.21 WITA.
Salusbury dan Ross, 1995. Fisiologi Tumbuhan. Institut Teknologi
Bandung, Bandung.
Umar, M. R., 2013. Penuntun Praktikum Ekologi Umum. Jurusan
Biologi Universitas Hasanuddin, Makassar.