MAKALAH MIKROBIOLOGI PERAIRAN “Aplikasi Pemanfaatan Mikroba dalam Biomonitoring Perairan”

MAKALAH MIKROBIOLOGI PERAIRAN

“Aplikasi Pemanfaatan Mikroba dalam Biomonitoring Perairan”

Dosen Pembimbing Mata Kuliah Mikrobiologi Perairan M03 : Andi Kurniawan, S.Pi., M.Eng., D.Sc.

Oleh :

Hana Surya Amanah P. A.                             (185080100111045)

PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2019

KATA PENGANTAR

                Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Aplikasi Pemanfaatan Mikroba dalam Biomonitoring Perairan” dalam mata kuliah Mikrobiologi Perairan.

                Penulis bermaksud menulis makalah ini untuk menambah wawasan para pembaca akan mata kuliah Mikrobiologi Perairan, terutama pada materi ide pengaplikasian manfaat mikroba untuk memonitoring kualitas suatu perairan.

                Penulis ucapkan terima kasih kepada Dosen pembimbing mata kuliah Mikrobiologi Perairan, yang telah membantu menyiapkan dan memberi masukan dalam penyusunan makalah ini sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan baik dalam waktu yang telah disepakati.

                Penulis pun menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan, maka kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga apa yang kami lakukan dapat menjadi hal yang membawa dampak baik bagi pembaca dan semoga makalah ini dapat digunakan sebagaimana fungsinya.

Malang,10 Desember 2019


Penyusun

BAB 1
PENDAHULUAN

Latar Belakang

Berubahnya kualitas suatu perairan sangat mempengaruhi kehidupan biota yang hidup di perairan tersebut. Perubahan kualitas suatu perairan dapat disebabkan salah satunya oleh masuknya bahan pencemar ke dalam perairan. Pencemaran air pada dasarnyadapat berasal dari sumber terpusat yang membawa bahan pencemar dari lokasi-lokasi khusus seperti pabrik, instalasi pengolah limbah dan tanker minyak. Pencemaran air juga disebabkan oleh sumber tak terpusat, yang ditimbulkan jika hujan mengalir melewati lahan dan menghanyutkan pencemar-pencemar diatasnya seperti pestisida dan pupuk, kemudian mengendapkan dan masuk ke lapisan air, baik air permukaan, air tanah dangkal bahkan air tanah dalam. Keadaan ini, tentunya akan berbahaya bagi seluruh kehidupan, karena tidak mungkin tidak butuh air untuk kehidupannya. Oleh karena hal tersebut, perlu dilakukan pemantauan kualitas air sungai dengan organisme yang hidup di perairan tersebut baik makroorganisme maupun mikroorganisme, sebagai bioindikator perairan.

Kualitas air harus dimonitoring secara berkala-kala dengan cara yang efektif dan tepat serta ekonomis untuk mengetahui pengaruh berbagai bahan pengotor spesies hidup di air, yang perubahannya bertanggungjawab atas ketidakseimbangan dalam ekosistem perairan. Salah satu cara untuk mengetahui kualitas perairan yang paling efektif dan ekonomis adalah dengan menggunankan mikroorganisme sebagai bioindikator dalam biomonitoring perairan. Contoh mikroorganisme yang dimanfaatkan adalah mikroba seperti Escherichia coli.

1.2          Manfaat

Penulisan ini diharapkan dapat menjadi masukan yang bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan menambah wawasan mengenai pengaplikasian mikroba dalam upaya memonitoring kualitas suatu perairan sehingga bermanfaat untuk proses pembelajaran selanjutnya.

1.3          Tujuan 

                Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk menambah wawasan tentang pengaplikasian mikroba dalam upaya memonitoring kualitas suatu perairan.

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1          Biomonitoring

2.1.1      Pengertian Biomonitoring 

Biomonitoring perairan secara umum didefinisikan sebagai suatu upaya penggunaan respon organisma perairan secara sistematis untuk mengevaluasi perubahan-perubahan kualitas lingkungan perairan. Biomonitoring yang merupakan konsep pemanfaatan pengetahuan ekosistem dengan segala perubahannya sangat tepat untuk dikembangkan dan digunakan untuk program pengendalian kualitas perairan. Teknik ini diharapkan mampu memberikan indikasi atau gambaran bahwa suatu lingkungan perairan cocok untuk spesies tertentu, dimana keberadaanya menunjukkan kondisi ekosistem dan kualitas  lingkungan yang spesifik, sehingga pada akhirnya dapat disimpulkan bahwa keberadaan spesies tertentu menunjukkan kualitas lingkungan yang tertentu pula. Oleh karena itu, teknologi ini akan sangat berguna dalam melakukan evaluasi dampak pembangunan terhadap kehidupan perairan, mendapatkan gambaran perubahan struktur dan keanekaragaman biologis suatu perairan akibat terjadinya pencemaran di lahan perairan tersebut. Bahkan secara jangka panjang dapat dijadikan alat ukur barometer keberhasilan pengelolan lingkungan perairan.

2.1.2      Implementasi Biomonitoring

Sebagaimana diketahui bahwa biomonitoring bukan hanya merupakan pengukuran langsung dari efek biologis yang dihasilkan dengan adanya polutan. Namun bilamana efek polutan tersebut berlangsung lama pada suatu jenis mikroba maka akan dapat menimbulkan perubahan pada mikroba tersebut sehingga dapat disebut sebagai tanda atau indikasi adanya dampak negatif dari pemaparan suatu jenis polutan pada suatu kawasan perairan.Oleh karena itu, pada tahap kajian diperlukan pengukuran perubahan biologi disertai pengukuran kualitas air, sehingga dapat dibandingkan antar perubahan mikroba yang terjadi dengan parameter kualitas lingkungan yang diukur. Tersedianya database sumberdaya masing masing perairan, pilihan pilihan dalam implementasi teknik biomonitoring dapat direncanakan dengan baik.

2.2          Escherichia coli

2.2.1      Klasifikasi dan Morfologi Escherichia coli

                Escherichia coli adalah salah satu jenis spesies utama bakteri gram negatif. Banyak industri kimia mengaplikasikan teknologi fermentasi yang memanfaatkan E. coli, misalnya dalam produksi obatobatan seperti insulin dan antiobiotik. Secara teoritis, ribuan jenis produk kimia bisa dihasilkan oleh bakteri ini dengan syarat genetikanya sudah direkayasa sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan jenis produk tertentu yang diinginkan. Mengingat besarnya peranan ilmu bioteknologi dalam aspek-aspek kehidupan manusia, maka tidak bisa dipungkiri juga betapa besar manfaat E. coli bagi kita.

Bakteri E. coli ditemukan pada tahun 1885 oleh Theodor Escherich dan diberi nama sesuai dengan nama penemunya. E. coli merupakan bakteri berbentuk batang dengan panjang sekitar 2 micrometer dan diamater 0.5 micrometer. Volume sel E. coli berkisar 0.6-0.7 m3. Bakteri ini dapat hidup pada rentang suhu 20-40 0C dengan suhu optimumnya pada 370 C dan tergolong bakteri gram negatif.

Domain  : Bacteria
Kingdom  : Eubacteria
Phylum  : Proteobacteria
Class  : Gammaproteobacteria
Order  : Enterobacteriales
Family  : Enterobacteriaceae
Genus  : Escherichia
Species  : Escherichia coli

Pada umumnya, bakteri ini dapat ditemukan dalam usus besar manusia. Kebanyakan E. coli tidak berbahaya, tetapi beberapa seperti E. coli tipe O157:H7 dapat mengakibatkan keracunan makanan yang serius pada manusia yaitu diare berdarah karena eksotoksin yang dihasilkan bernama verotoksin. Toksin ini bekerja dengan cara menghilangkan satu basa adenin dari unit 28S rRNA sehingga menghentikan sintesis protein. Sumber bakteri ini contohnya adalah daging yang belum masak, seperti daging hamburger yang belum matang.

2.2.2      Manfaat Escherichia coli

Dari sekian ratus strain E. coli yang teridentifikasi, hanya sebagian kecil bersifat patogen. Hampir semua rekayasa genetika di dunia bioteknologi selalu melibatkan E coli karena struktur genetikanya yang sederhana dan mudah untuk direkayasa. Riset E. coli menjadi model untuk aplikasi ke bakteri jenis lainnya. Bakteri ini juga merupakan media kloning yang paling sering dipakai. Teknik rekombinasi DNA tidak akan ada tanpa bantuan bakteri ini. Bakteri E. coli yang berada di dalam usus besar manusia berfungsi untuk menekan pertumbuhan bakteri jahat, dan berperan sebagai mikrobiota usus yang membantu proses pencernaan termasuk pembusukan sisa-sisa makanan dalam usus besar. Selain itu, bakteri ini juga membantu produksi vitamin K. Vitamin K berfungsi untuk pembekuan darah saat terjadi perdarahan seperti pada luka/mimisan. Bakteri E. coli banyak digunakan dalam teknologi rekayasa genetika. Penggunaannya adalah sebagai vektor untuk menyisipkan gen-gen tertentu yang diinginkan untuk dikembangkan. E. coli dipilih karena pertumbuhannya sangat cepat dan mudah dalam penanganannya. Oleh sebab itu, negara-negara di Eropa sekarang sangat mewaspadai penyebaran bakteri E. coli ini, dan bahkan melarang mengimpor sayuran dari luar karena dikhawatirkan dapat disalahgunakan dan menyebabkan kematian. Kebutuhan nutrisi E. coli tidak jauh berbeda dengan nutrisi manusia, yaitu gula, protein, dan lemak. E. coli memiliki kemampuan lebih karena dapat mencerna asam organik (asetat) dan garam anorganik (amonium sulfat) sebagai sumber nutrisi karbon dan nitrogen. Bakteri ini tidak mampu mengkonsumsi karbohidrat rantai panjang dan juga tidak dapat melakukan fotosintesis. Bakteri E. coli juga merupakan makhluk heterotrof yang tergantung pada molekul-molekul organik sederhana seperti gula, protein, dan asam organik. Dengan demikian, apabila E. coli bertahan hidup di tanah, maka diperlukan adanya molekulmolekul tersebut yang kemungkinan dihasilkan oleh mikroorganisme lain dalam tanah.

2.2.3      Bahaya Escherichia coli

Bakteri E. coli dalam jumlah yang berlebihan dapat mengakibatkan diare, dan bila bakteri ini menjalar ke sistem/organ tubuh yang lain, maka akan dapat menyebabkan infeksi. Jika bakteri E. coli sampai masuk ke saluran kencing maka dapat mengakibatkan infeksi pada saluran kemih/kencing (ISK). Jenis E. coli  berbahaya dapat bertahan hidup pada suhu yang sangat rendah dan asam. Salah satu contoh kasus adalah bakteri E. coli yang pernah mewabah di Jerman tahun 2013-2014, belum diketahui jenisnya. Selain di usus besar bakteri ini banyak terdapat di alam, sehingga memasak makanan hingga matang dan menjaga kebersihan merupakan upaya pencegahan dampak buruk dari E. coli.

2.3          Aplikasi Escherichia coli untuk Biomonitoring Perairan

Kepadatan bakteri indikator pencemaran E. coli di negara berkembang terutama negara tropik pada umumnya jauh lebih tinggi daripada di perairan subtropik. Konsentrasi bakteri bisa berkisar antara 2x102 MPN/100 ml sampai 19x103 MPN/100 ml.  Kuatnya pencemaran juga dipengaruhi oleh faktor musim dan intensitas limbah kegiatan di darat. Bakteri ‘fecal’ E. coli masuk ke perairan melalui aliran sungai serta limpasan air hujan sehingga kelimpahan bakteri akan semakin tinggi pada saat hujan. Keadaan yang demikian disebabkan oleh konsentrasi materi organik (Nitrogen dan Fosfor), perubahan salinitas dan suhu maupun intensitas cahaya yang meningkat.  Derajat kematian kelompok bakteri koliform seperti E.coli yang berada di lingkungan laut maupun estuari makin bertambah dengan naiknya salinitas, suhu maupun intensitas cahaya matahari. Ciri-ciri bakteri yang dijumpai di estuari antara lain bersifat aerob/anaerob fakultatif, termasuk ke dalam bakteri gram negatif, tidak membentuk spora, dan dapat memfermentasi laktosa untuk menghasilkan asam dan gas pada suhu 35°C-37°C. Stasiun yang terletak jauh dari daratan (yang berada di tengah laut atau dekat dengan pulau terluar), umumnya memiliki konsentrasi bakteri coliform yang sangat kecil atau bahkan nihil, sedangkan beberapa stasiun yang dekat dengan daratan, umumnya ditemukan bakteri coliform meskipun dalam jumlah yang kecil. Adanya bakteri coliform ini bisa menjadi indikasi masuknya kontaminan fekal di lingkungan. Kecilnya kepadatan bakteri coliform di air laut wilayah pesisir, bisa disebabkan karena sedikitnya limbah fekal yang masuk ke perairan melalui sungai-sungai yang ada atau bakteri colifom yang masuk ke air laut tidak bisa bertahan lama karena salinitas yang cukup tinggi (> 30‰). Pada salinitas ini, bakteri coliform hanya mampu bertahan beberapa jam saja. Pada penelitian pemanfaatan perairan kolong bekas penambangan timah untuk budidaya kepiting dan rajungan menunjukkan rendahnya kepadatan bakteri E.coli sehingga perairan kolong dapat dikatakan tidak tercemar dan dapat dimanfaatkan untuk budidaya. Sedangkan hasil penelitian pada perairan Pulau Pari menunjukkan kepadatan bakteri E. coli yang tinggi sehingga perairannya tidak dapat dimanfaatkan untuk budidaya.

BAB IV

PENUTUP

4.1          Kesimpulan

Biomonitoring perairan secara umum didefinisikan sebagai suatu upaya penggunaan respon organisma perairan secara sistematis untuk mengevaluasi perubahan-perubahan kualitas lingkungan perairan. Biomonitoring yang merupakan konsep pemanfaatan pengetahuan ekosistem dengan segala perubahannya sangat tepat untuk dikembangkan dan digunakan untuk program pengendalian kualitas perairan. Contoh mikroorganisme yang dimanfaatkan dalam biomonitoring adalah mikroba seperti Escherichia coli. Escherichia coli adalah salah satu jenis spesies utama bakteri gram negatif. Bakteri ini banyak memiliki manfaat maupun bahaya. Salah satu manfaat bakteri tersebut adalah dapat digunakan sebagai agen biologi dalam memonitoring kualitas suatu perairan. Apabila jumlah E. coli banyak di suatu perairan maka dapat disimpulkan bahwa perairan tersebut   memiliki tingkat pencemaran yang tinggi, dan sebaliknya apabila jumlah E. coli  sedikit maka perairan tersebut mengandung bahan ppencemar dengan jumlah relatif sedikit. Dengan kata lain, semakin tinggi tingkat populasi E. coli, maka semakin tinggi pula kadar pencemaran di suatu perairan.

DAFTAR PUSTAKA

Cylen, O. and A. Ugur. 2012. Biomonitoring of heavy metal resistance in Pseudomonas and  Pseudomonas related genus. Journal of Biology Enviromental Science. 6(18): 233-242.

Komarawidjaja, W. Dan Titiresmi. 2006. Teknik biomonitoring-sebagai alternatif “tool”  pemantauan kualitas lingkungan perairan. Jurnal Teknik Lingkungan. Edisi Khusus: 144-147.

Randolph, K., J. Wilson, L. Tedesco, L. Li, D. L. Pascual, and E. Soyeux. 2008. Hyperspectral remote sensing of cyanobacteria in turbid productive water using optically active pigments, chlorophyll a and phycocyanin. Remote Sensing of Enviromental. 112(2008): 4009-4019.

Sutiknowati, L. I. 2016. Bioindikator pencemar, bakteri Escherichia coli. Oseana. 41(4): 63-71.