Pengaruh Pengadukan Terhadap Produktivitas Primer

Pengadukan Sebagai Mekanisme Pendistribusian Zat Hara

Selain cahaya, zat-zat hara sangat dibutuhkan untuk mendukung produktivitas primer perairan . Distribusi zat hara di perairan sangat tidak merata. Sebagian besar zat hara ini menumpuk di bagian dasar perairan dan tidak dapat dimanfaatkan secara maksimal karena kekurangan atau ketiadaan cahaya matahari. Pengadukan massa air yang mengangkat massa air dari lapisan dasar perairan menuju ke permukaan air menyebabkan zat-zat hara tersebut tersedia bagi produktivitas primer. Walaupun jarang, pengadukan juga bisa menurunkan produktivitas primer lapisan permukaan perairan jika massa air yang terangkat dari dasar tesebut miskin zat hara.

Pengadukan massa air merupakan salah satu faktor penting selain aerasi dalam sistem akuakultur intensif (Avnimelech et al., 1992). Dalam perairan alami, pengamatan terkini dan studi permodelan (Banas et al., 2007) menunjukkan bahwa pengadukan massa air akibat pasang-surut horizontal merupakan mekanisme utama penggelontoran (flushing) estuari.

Baca juga
Pengaruh Aerasi Terhadap Konsentrasi Oksigen Terlarut

Pengadukan Massa Air Laut Akibat Upwelling

Pengadukan merupakan kunci bagi dinamika samudra yang menciptakan arus dan pertukaran massa air lapisan dalam yang dingin dengan massa air permukaan yang lebih hangat. Proses ini mendistribusikan panas dari daerah lintang rendah ke daerah lintang tinggi dan membawa zat hara dari perairan dalam ke permukaan. Banas et al. (2007) menyimpulkan bahwa pengadukan massa air yang berupa upwelling memegang peranan penting dalam ekologi estuaria. Upwelling ini tidak hanya membawa zat hara tetapi juga plankton dari samudra. Hal ini ditunjukkan oleh fakta bahwa spesies plankton asal-samudra mendominasi estuaria selama periode produksi primer yang tinggi (> 3000 mg C per m² per hari) maupun selama periode produktivitas rendah.

Banas et al. (2007) juga melaporkan bahwa selama upwelling yang kuat salinitas air permukaan meningkat menjadi 31 promil sedangkan konsentrasi klorofil naik dua kali lipat. Fitoplankton yang masuk ke estuaria ini dengan cepat dihabiskan oleh organisme pemakan plankton.

Di beberapa teluk, misalnya Teluk Willapa, AS, pengadukan massa air oleh pasang-surut meningkatkan impor fitoplankton dari samudra. Di Teluk Saldhana, Afrika Selatan, produksi primer selama musim panas dikendalikan oleh pengadukan baik oleh angin maupun oleh pasang-surut, yang membawa zat hara ke lapisan permukaan air yang miskin zat hara (Banas et al., 2007).

Baca juga
Dinamika Zat Hara di Estuaria

Hasegawa et al. (2008) mempelajari fenomena “efek massa pulau” di sekitar pulau kecil dekat Kuroshio, Jepang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa difusi SCM (Subsurface Chorophyll-a Maximum atau maksimum klorofil-a bawah-permukaan) membutuhkan turbulensi/pusaran air di perairan sekitar pulau tersebut. Turbulensi ini menyebabkan teraduknya massa air yang kaya zat hara.

Di laut ketika stratifikasi masa air terbentuk di lapisan yang rendah pada musim panas maka transport horizontal, yakni sirkulasi yang mengaduk air upwelling, merupakan faktor fisik utama yang mengendalikan produksi primer perairan (Banas, et al., 2007). Di danau tropis yang kecil dan dangkal, stratifikasi termal hanya terbentuk selama matahari bersinar. Starifikasi ini hilang pada malam hari karena air pemukaan menjadi dingin sehingga terjadi percampuran antara masa air permukaan dengan massa air dasar danau. Berulang-ulangnya kejadian ini mencegah terjadinya ledakan populasi komunitas biotik (Satyanarayana et al., 2008).

Ad (klik gambar untuk informasi lebih detil) :

Pengaruh Pengadukan Massa Air Terhadap Produktivitas Primer Perairan

Tang et al. (2003) meneliti distribusi konsentrasi klrofoil-a dan kondisi perairan di teluk Tonkin, Laut Cina Selatan. Mereka menyimpulkan bahwa ada hubungan antara ledakan populasi fitoplankton pada musim dingin dengan pengadukan massa air laut secara vertikal yang diakibatkan oleh angin timur laut. Pengadukan vertikal massa air laut ini membawa zat-zat hara dari dasar laut menuju ke permukaan laut yang selanjutnya mendorong timbulnya ledakan populasi fitoplankton.

Peran pengadukan dalam mendistribusikan zat hara yang penting bagi produktivitas primer perairan ditunjukkan oleh hasil penelitian Nakayama et al. (2010). Mereka mengukur konsentrasi besi (Fe) terlarut dan total besi terlarut serta kadar zat hara di perairan permukaan daerah Oyashio (Pasifik Utara barat-laut) sebelum dan selama ledakan populasi fitoplankton musim semi (Maret sampai Mei 2007). Selama periode sebelum ledakan populasi (pertengahan Maret), mereka mengamati bahwa konsentrasi besi terlarut (0.3–0.5 nM) dan total besi terlarut (3–5 nM ), zat hara makro (10–15 µM NO₃+NO₂, 1.0–1.5 µM PO₄ dan 20–30 µM Si(OH)₄) serta klorofil a (Chl-a, 0.3–0.4 µg/l) adalah seragam secara vertikal pada kedalaman air 125 sampai 150 m akibat pengadukan vertikal selama musim dingin. Konsentrasi klorofil a yang tinggi disebabkan oleh tingginya konsentrasi besi dan zat hara makro. Mekanisme paling penting yang mentranspor zat besi ke lapisan permukaan laut, yang mengatur produksi primer selama ledakan populasi musim semi di daerah Oyashio, adalah masuknya massa air yang kaya besi dan zat hara akibat proses pengadukan secara vertikal dan lateral (horizontal) selama musim semi dan musim dingin.

Zat-zat hara yang dibutuhkan fitoplankton antara lain C, N, P, Fe, Si. Jika salah satu unsur ini tidak ada dalam air yang tercampur, maka produktivitas primer akan berkurang. Pengadukan massa air dan upwelling membawa pasokan baru zat-zat hara tersebut dari bagian laut yang lebih dalam.

Baca juga
Zat-Zat Hara Dalam Sedimen dan Air Danau

Produktivitas Primer Laut Purba Dibatasi Besi ?

Sebuah hipotesis menarik baru-baru ini dikembangkan bahwa produktivitas primer di sebagian besar Samudra Pasifik dibatasi oleh input besi. Prahl (1992) menyajikan data geokimia organik dari sebuah inti sedimen di salah satu wilayah ini, yakni di Pasifik tropis timur, sebagai bukti yang mendukung hipotesis tersebut. Data menunjukkan bahwa total organik karbon (TOC), terutama yang berasal dari produktivitas laut, mencapai maksimum pada 18 ka dan ini sangat berkorelasi dengan input debu eolia. Data ini menguatkan dugaan bahwa perubahan ekologis yang dialami komunitas fitoplankton terjadi di perairan permukaan selama periode peralihan glasial akhir sebagai akibat perubahan pasokan debu eolia dan ketersediaan besi.

Pola Harian Kedalaman Pengadukan dan Pengaruhnya Terhadap Produktivitas Danau

Pengaruh pengadukan akibat-turbulensi terhadap proses-proses metabolik fitoplankton telah diteliti oleh Nixdorf et al., (1992) melalui pengukuran kedalaman dan biologi di sebuah danau dangkal eutrofik Grosse Mueggelsee (kedalaman rata-rata 4,9 m). Transpor alga vertikal di lapisan yang teraduk disimulasikan dengan “lift method” (metode pengangkatan) yang memungkinkan penyesuaian kedalaman dan kecepatan gerakan partikel dalam kisaran yang luas (0,5 – 10 m, 0,03 – 3 cm/detik). Secara umum mereka menyimpulkan bahwa pengadukan akibat-turbulensi meningkatkan produksi primer harian berdasarkan luas. Produksi oksigen neto di dalam botol yang bersirkulasi meningkat sampai 3 kali dibadingkan pelepasan-oksigen oleh alga berdasarkan luas yang diinkubasikan pada satu posisi yang tetap. Hal ini terbukti terutama selama inkubasi sore hari yang menunjukkan pentingnya pengadukan selama siang hari.

Pengadukan Massa Air Akibat Angin

Pengadukan juga mempengaruhi berapa banyak cahaya yang diterima fitoplankton. Jika angin mengaduk laut sehingga lapisan air yang teraduk meluas sampai jauh di bawah zona kompensasi (zona dimana produksi oksigen fotosintetik seimbang dengan konsumsi oksigen), fitoplankton akan terdorong ke bawah lapisan yang kekurangan cahaya, sehingga produksi neto akan lebih rendah. Di wilayah laut di mana kecepatan angin bervariasi dari musim ke musim, produktivitas primer naik dan turun sesuai dengan kondisi tersebut.

Angin selatan yang bertiup di Teluk Willapa, AS, pada musim panas menyebabkan terjadinya upwelling pesisir yang membawa massa air yang dingin, bergaram dan kaya-zat hara ke permukaan air dan estuaria . Ledakan populasi fitoplankton di pesisir berlangsung selama kondisi upwelling ini. Sementara itu, angin utara yang bertiup pada musim dingin menyebabkan downwelling (penurunan massa air ke dasar perairan) di pesisir yang menyebabkan massa air permukaan menjadi lebih hangat, lebih tawar namun miskin zat hara dan biomas (Banas, et al., 2007). Pada kasus ini pengadukan massa air menyebabkan penurunan produktivitas primer di lapisan permukaan laut

REFERENSI :
ARTIKEL TERKAIT

loading...