Pages

Sunday, February 9, 2014

EKOLOGI UMUM : HUBUNGAN PRODUSEN DAN KONSUMEN DALAM SIKLUS KARBON DI PERAIRAN

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.
b) Karbon di Biosfer
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.
c) Karbon di Laut
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.