HUBUNGAN PRODUSEN DAN KONSUEN DALAM SIKLUS KARBON DI PERAIRAN

LAPORAN PRAKTIKUM

EKOLOGI UMUM                       

PERCOBAAN III

HUBUNGAN PRODUSEN DAN KONSUEN DALAM SIKLUS KARBON  DI PERAIRAN

NAMA                       : NUR SAKINAH

NIM                            :H41112293

KELOMPOK            : 1 (SATU)

HARI/TANGGAL    : KAMIS/ 09 MEI  2013

ASISTEN                   : SUWARDI

                                    NURUL QALBY  

LABORATORIUM ILMU LINGKUNGAN DAN KELAUTAN

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  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 (Campbell, 2002).

Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi. Dalam siklus ini terdapat tempat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial, lautan, dan sedimen. 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 (Sasmita, 1994).

Dalam ekosistem air tawar terdapat berbagai sumber daya perairan yaitu organisme penghuni baik tumbuhan maupun hewan, benda mati dan sumber daya air. Tersedianya oksigen yang cukup di perairan akan memudahkan oksidasi kimiawi dan pernapasan organisme yang hidup didalamnya (Soendjojo, 1990). Untuk itu dilakukan percobaan ini untuk mengetahui hubungan produsen dan konsumen dalam siklus karbon diperairan.

1.2   Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini yaitu :

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 Praktikum

Percobaan mengenai hubungan produsen dan konsumen dalam siklus karrbon di perairan  dilaksanakan pada hari Kamis 09 Mei 2013, pukul 13.00-16.00 WITA bertempat di sekitar CANOPY, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar. Pengamatan dilakukan selama  4 hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

    Karbon merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel periodik. Sebagai unsur golongan 14 pada tabel periodik, karbon merupakan unsur non-logam dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Terdapat tiga macam isotop karbon yang ditemukan secara alami, yakni ¹²C dan ¹³C yang stabil, dan ¹⁴C yang bersifat radioaktif dengan waktu paruh peluruhannya sekitar 5730 tahun. Karbon merupakan salah satu dari  beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman kuno. Istilah "karbon" berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti batu bara (Kimball, 1999).

Siklus karbon adalah suatu siklus yang tidak mempunyai ujung dan pangkal, sebagaimana suatu lingkaran atau roda. Tetapi untuk mudahnya kita akan mulai mempelajari sklus karbondioksida (CO2) yang ada di udara atau larutan dalam air. 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 (Sasmita, 1994).

    Karbon di alam umumnya dalam bentuk gas dan batuan karbonat. Di samping itu juga dalam bentuk bahan organik, yang dapat dimamfaatkan oleh tumbuhan, melalui proses fotosintesis yang akan diubah menjadi senyawa organik yang dapat dipergunakan oleh organisme lainnya. Unsur karbon mempunyai kemampuan saling mengikat antar sesamanya sehingga merupakan dasar untuk terbentuknya keragaman dan ukuran molekuler dan tanpa ini kehidupan tidak ada. Produsen darat mendapatkan CO₂ dari atmosfer, sedangkan produsen dalam air mamamfaatkan 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 adalah 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).

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 mempengaruinya. 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 untuk melangsungkan kehidupannya (Anshory, 1984).

 Siklus karbon pada ekosistem menyangkut proses penyerapan emisi karbon ke atmosfer. Proses ini dipengaruhi oleh beberapa faktor atau kondisi (Sasmita, 1994) yaitu:

a.    Kondisi vegetasi yang meliputi jenis atau tipe vegetasi atau hutan.

b.    Kondisi tempat tumbuh dan lingkungan yang meliputi faktor edafis, klimatis dan faktor lainnya.

c.    Kondisi pengelolaan yang melalui pengaturan ruang (tata ruang, penentuan peruntukan atau penggunaan lahan dan hutan.

d.   Kondisi gangguan seperti perubahan lingkungan , kemarau, ledakan, gangguan hama dan penyakit, gangguan perbuatan manusia seperti pembakaran, ekspliotasi yang tidak terkelola dengan baik.

          Karbon dapat dijumpai didalam atmosfer sebagai CO₂ dalam jaringan semua mahluk hidup dan terbesar dijumpai dalam batuan endapan serta bahan baker fosil yang terdapat dalam perut bumi. Tumbuhan hijau dan hewan serta organisme yang lain berperan aktif dalam kelangsungan siklus karbon. CO₂ merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO₂ merupakan salah satu komponen pokok untuk berlangsungnya fotosintesis. Dengan bantuan energi cahaya maka CO₂ dan H₂O oleh tumbuhan hijau akan diubah menjadi senyawa organik berupa glukosa (C₆H₁₂O₆) dan Oksigen ( O₂) melalui reaksi yang disederhanakan sebagai berikut :

6 C O₂ + 6 H₂ O₂ C₆ H₁₂ O₆ = 6 O₂

Oksigen dihasilkan dalam fotosintesis tersebut akan dimanfaatkan oleh hewan dan organisme lain untuk respirasi. Dari proses respirasi tersebut akan dihasilkan CO₂H₂O dan energi melelui persamaan reaksi yang disederhanakan sebagai berikut (Sasmita, 1994):

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ à 6CO₂ + 6H₂O + Energi

CO₂ yang dihasilkan dalam respirasi tersebut akan dilepas kembali ke lingkungan, kemudian akan digunakan untuk fotosintesis tumbuhan hijau begitu seterusnya. Dari kedua kegiatan tersebut tampak bahwa fotosintesis dan respirasi saling bekerja sama untuk kelangsungan siklus karbon dan oksigen. Sejumlah karbon untuk sementara berada dalam jaringan tumbuhan atau hewan, tetapi karbon tersebut akan kembali ke siklus setelah tumbuhan atau hewan tersebut mati kemudian diuraikan oleh makhluk pengurai. Jika sisa-sisa bahan organik dari pembusukan hewan dan tumbuhan tertimbuan dalam lapis tanah lebih dari 600 juta tahun maka karbon dikandung akan keluar dari siklus karbon yang utama. Tetapi oleh panas akan tekanan dalam lapis kerak bumi zat tersebut akan diubah menjadi bahn baker fosil misalnya batubara, minyak bumi dan gas bumi. Jika bahan baker fosil tersebut digunakan sebagai bahan bakar dalam berbagai industri maka karbon yang dikandung akan dilepas kembali ke lingkungan dalam bentuk CO₂ sebagai hasil proses pembakaran. Selanjutnya CO₂ tersebut akan digunakan kembali oleh tumbuhan hijau untuk fotosintesis begitu seterusnya (Sasmita,1994).

          Respirasi berperan penting dalam penimbunan karbon selama pertumbuhan tumbuhan. Peranan ini sukar ditetapkan karena tidak mudah untuk mengetahui seberapa besar respirasi berlangsung ketika tumbuhan berada di bawah cahaya. Biasanya, respirasi dianggap tetap sama selama ada cahaya, tapi dapat diketahui bahwa terdapat bukti kuat yang menyatakan tidak demikian. 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 struktural seperti lignin (Salisbury & Ross, 1995).

          Faktor – faktor yang mempengaruhi siklus karbon diperairan (Anshory, 1984) yaitu:

1.    Kadar pH dilaut.

2.    Penguapan air laut

3.    Pelapukan batuan

4.    Gunung merapi bawah laut

5.    Difusi CO₂ di udara

6.    Pelarutan batuan karbon

          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).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III. 1 Alat

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

III. 2 Bahan

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

III. 3 Cara Kerja

Cara kerja pada percobaan ini adalah :

1.    Disiapakan 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.

3.     Siput 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 hanya diisi air sebagai kontrol (tanpa perlakuan).

4.    Setiap botol di tetesi Methylen Red sebanyak 0,5 ml.

5.    Semua botol sampel ditutup rapat-rapat menggunakan plastik elastis dan mengikatnya menggunakan karet serta memastikan jangan sampai terbentuk gelembung udara.

6.    Kelompok A1-A4 pada ditempatkan di tempat terang dan kelompok B1-B4 di tempat gelap.

7.    Percobaan tersebut diamati dengan interval waktu setiap 24 jam selama 4 hari. Setiap kali mengamati dicatat perubahan warna air dan keadaan organismenya.

8.    Data hasil pengamatan dibuat dan disimpulkan data yang diperoleh.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil

IV.1.1 Tabel Hasil Pengamatan Percobaan I Sampel A (Tempat Terang)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
A1	Siput air Lymnaea sp	+	++
A2	Siput air Lymnaea sp + Hydrilla verticillata	++	++
A3	Hydrilla verticillata	++	++
A4	Kontrol	+	+

IV.1.2 Tabel Hasil Pengamatan Percobaan I Sampel B (Tempat Gelap)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
B1	Siput air Lymnaea sp	+	++
B2	Siput air Lymnaea sp+ Hydrilla verticillata	++	++
B3	Hydrilla verticillata	+	++
B4	Kontrol	+	+

IV.1.3 Tabel Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel A ( Tempat Gelap)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
A1	Siput air Lymnaea sp	+++	+++
A2	Siput air Lymnaea sp+ Hydrilla verticillata	++	+++
A3	Hydrilla verticillata	++	++
A4	Kontrol	+	+

IV.1.4 Tabel Hasil Pengamatan Percobaan II Sampel B ( Tempat Terang)

Botol	Perlakuan	Hari
		I	II
B1	Siput air Lymnaea sp	++	++
B2	Siput air Lymnaea sp+ Hydrilla verticillata	++	++
B3	Hydrilla verticillata	+	++
B4	Kontrol	+	+

Keterangan:   + + +     : merah sekali

           ++         : merah sedang

                       +           : merah muda

- - -       : bening jernih

- -         : bening sedikit merah

-           : bening merah

IV. 2  Pembahasan

            Percobaan tentang hubungan produsen dan konsumen dalam siklus karbon di perairan dilakukan selama 4 hari dengan 2 hari dilakukan pertukaran tempat antara botol sampel A dan botol sampel B. Pada hari pertama dan hari kedua, botol sampel A diletakkan di tempat yang terang, sedangkan botol sampel B diletakkan di tempat gelap. Pada hari ketiga dan hari keempat botol sampel A dan botol sampel B ditukar tempatnya. Hal tersebut untuk mengetahui hubungan antara produsen dan konsumen dalam memanfaatkan karbon di perairan.

            Berdasarkan data hasil pengamatan terlihat bahwa pada hari pertama pada botol sampel A terlihat bahwa botol A1 yang berisi air dan siput air Lymnaea sp sebagai konsumen warna air yang telah ditetesi methylen red berwarna merah sekali. Botol A2 yang berisi air, siput Lymnaea sp dan hidrilla Hydrilla verticillata terlihat bahwa air berwarna merah sedang dan terlihat lebih banyak gelembung pada permukaan air dari hari sebelumnya yang merupakan hasil respirasi organisme. Botol A3 yang berisi air dan hidrilla Hydrilla verticillata terlihat bahwa air berwarna sedang dan telihat pula gelembung yang lebih banyak dari hari sebelumnya. Botol A4 yang hanya berisi air berwarna merah muda. Pada hari kedua telihat bahwa air pada botol A1 berwarna merah sedang, botol A2 berwarna merah sedang dan terdapat lebih banyak gelembung udara, botol A3 berwarna merah sedang dan botol A4 berwarna merah muda.

            Pada hari pertama untuk botol sampel B yang terletak di tempat gelap terlihat bahwa botol B1 air yang berisi siput air Lymnaea sp dan telah ditetesi methylen red berwarna merah muda. Botol B2 berwarna merah sedang. Botol B3 berwarna merah muda dan botol B4 berwarna merah muda. Pada hari kedua botol B1 berwarna merah sedang, botol B2 berwarna merah sedang, botol B3 berwarna merah sedang dan botol B4 merah muda.

            Setelah dilakukan pengamatan di hari kedua jenis botol ditukar tempatnya untuk diamati di dua hari berikutnya. Pada hari pertama untuk pengamatan botol sampel A di tempat gelap terlihat bahwa air pada botol A1 berwarna merah sekali, botol A2 berwarna merah sedang, botol A3 berwarna merah sedang dan botol A4 berwarna merah muda. Pada hari kedua untuk pengamatan botol sampel A di tempat gelap terlihat bahwa botol A1 air berwarna merah sekali, botol A2 berwarna merah sekali, botol A3 berwarna merah sedang dan botol A4 berwarna merah muda.

            Untuk Botol sampel B yang diletakkan di tempat terang, terlihat pada hari pertama botol B1 berwarna merah sedang, botol B2 berwarna merah sedang, botol B3 berwarna merah muda dan botol B4 berwarna merah muda. Pada hari kedua, terlihat bahwa botol B1 berwarna merah sedang, botol B2 berwarna merah sedang, botol B3 berwarna merah sedang dan botol B4 berwarna merah muda. Tiap botol sampel dalam percobaan menunjukkan bahwa terjadi siklus karbon dalam air di botol.

Penambahan methylen red bertujuan untuk mengetahui kadar pH (potensial hidrogen) dalam air. Methylen 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.

Dalam percobaan air ada yang berwarna merah sekali, merah sedang dan merah muda yang menunjukkan bahwa air tersebut bersifat asam. Air dapat bersifat asam akibat hasil dari kelimpahan asam karbonat dalam air akibat siklus karbon yang terjadi dalam air tersebut, dimana karbon dioksida dari konsumen sebagai hasil respirasi dimanfaatkan oleh produsen dengan bantuan sinar matahari dan klorofil menghasilkan karbohidrat dan gas oksigen yang kemudian dimanfaatkan oleh konsumen untuk kelangsungan hidup. Produsen dalam air memanfaatkan CO₂ yang terlarut (sebagai karbonat, HCO₃). Kelarutan CO₂ dalam air berbeda dengan oksigen karena gas ini bereaksi secara kimiawi dalam air. Karbondioksida an akan terdissosiasi menjadi ion hidrogen dan bikarbonat dan pada akhirnya ion bikarbonat terdissosiasi lagi menjadi ion hidrogen dan karbonat. Sebagai hasil 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, lebih sedikit berarti lebih basa. Produsen juga mengalami proses yang respirasi yang ditunjukkan dari munculnya gelembung yang bertambah banyak setiap hari berupa gas oksigen. Munculnya gelembung udara yang banyak tersebut akibat dari laju proses repirasi yang dilakukan oleh produsen dan lambatnya respirasi yang dilakukan oleh konsumen akibat dari sedikitnya jumlah atau matinya konsumen. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa percobaan yang dilakukan sudah sesuai teori yang ada.

           

           

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

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 merah.

V. 2 Saran

 Adapun saran saya agar asisten dapat mendampingi praktikan dalam melakukan percobaan agar tidak terjadi suatu kesalahan.

DAFTAR PUSTAKA

Anshory, I., 1984. Biologi umum. Ganesa Exact, Bandung.

Campbell, N. A., J. B. Reece, and L. A. Urry., 2008. BIOLOGI Edisi kedelapan    jilid 3. Erlangga, Jakarta.

Kimbal, J.W., 1999. Biologi Edisi ke-5 Jilid 3. Erlangga, Jakarta

Sasmita D.W., 1994. Materi Pokok Biologi Umum. Deptdikbud,     Jakarta

Soendjojo, D., 1990. Ekologi Lanjutan. Universitas Terbuka, Jakarta.

Umar, M. R., 2013. Penuntun Praktikum Ekologi Umum. Universitas Hasanuddin, Makassar.