Biodiversitas vol. 3, no. 2, July 2002 (abstract in English) by Biodiversitas Unsjournals

ISSN: 1412-033X

THIS PAGE INTENTIONALLY LEFT BLANK

ISSN: 1412-033X

PENERBIT:

Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta ALAMAT PENERBIT/REDAKSI:

Jl. Ir. Sutami 36A Surakarta 57126 Telp./Faks. (0271) 663375 E-mail: biology@mipa.uns.ac.id. Online: www.biology.uns.ac.id. TERBIT PERDANA TAHUN: 2000 PEMIMPIN REDAKSI/PENANGGUNGJAWAB:

Sutarno SEKRETARIS REDAKSI:

Ahmad Dwi Setyawan PENYUNTING PELAKSANA:

Marsusi, Solichatun (Botani), Edwi Mahajoeno, Agung Budiharjo (Zoologi), Wiryanto, Kusumo Winarno (Biologi Lingkungan) PENYUNTING AHLI:

Prof. Ir. Djoko Marsono, Ph.D. Prof. Dr. Hadi S. Alikodra, M.Sc. Prof. Drs. Indrowuryatno, M.Si. Prof. J.M. Cummins, M.Sc., Ph.D. Prof. Dr. Jusup Subagja, M.Sc. Prof. Dr. R.E. Soeriaatmadja, M.Sc. Dr. Setijati Sastrapradja Dr. Dedi Darnaedi Dr. Elizabeth A. Wijaya Dr. Yayuk R. Suhardjono

(UGM Yogyakarta) (IPB Bogor) (UNS Surakarta) (Murdoch University Australia) (UGM Yogyakarta) (ITB Bandung) (Yayasan KEHATI Jakarta) (Kebun Raya Bogor) (Herbarium Bogoriense Bogor) (Museum Zoologi Bogor)

PEDOMAN PENULISAN BIODIVERSITAS menerima tulisan ilmiah, baik hasil penelitian maupun telaah pustaka dalam lingkup keanekaragaman hayati (biodiversitas), baik pada tingkat gen, varietas, spesies maupun ekosistem. Tulisan yang dimuat merupakan hasil seleksi dewan redaksi dan belum pernah dimuat dalam publikasi lain. Dewan redaksi berhak mengedit naskah tanpa mengubah isi. Penulis diminta mengirimkan dua kopi naskah tulisan beserta disket yang diketik dengan program MS-word, kecuali naskah yang dikirim melalui e-mail. Naskah ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, dengan kertas kuarto, maksimal 15 halaman, spasi 1.5, huruf 12 point, format batas kiri dan atas 4 cm, batas kanan dan bawah 3 cm. Jumlah tabel dan gambar maksimal 3 halaman. Gambar dan grafik dibuat dengan tinta cina atau dicetak dengan printer Laser, pada kertas yang sesuai. Foto dicetak pada kertas glossy dan diberi keterangan. Naskah hasil penelitian disusun dengan urutan: judul dalam bahasa Indonesia dan Inggris, nama lengkap penulis, nama dan alamat institusi, abstrak dalam bahasa Inggris (tidak lebih dari 200 kata), pendahuluan, bahan dan metode, hasil dan pembahasan, kesimpulan, ucapan terima kasil (apabila diperlukan) dan daftar pustaka. Naskah telaah pustaka ditulis secara berkesinambungan, tanpa sub-judul bahan dan metode, serta hasil dan pembahasan. Pustaka di dalam naskah ditunjukan dengan nama akhir penulis diikuti tahun penerbitan. Apabila penulis lebih dari dua orang disingkat dengan dkk. atau et. al. Daftar pustaka ditulis menurut abjad, dengan sistem nama dan tahun. Penulis, penulis pertama atau penulis yang ditunjuk untuk korespondensi pada naskah kelompok akan mendapatkan lima eksemplar reprint/offprint, selambat-lambatnya sebulan setelah naskah diterbitkan. Volume 3, Nomor 2, Juli 2002

Terbit dua kali setahun

THIS PAGE INTENTIONALLY LEFT BLANK

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 213-219

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Sequence variation of bovine mitochondrial ND-5 between haplotypes of composite and Hereford Breeds of beef cattle SUTARNO Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Science. Sebelas Maret University, Surakarta 57126 Received: 17 April 2002. Accepted: 30 April 2002

ABSTRACT The aims of the study were to: Investigate polymorphisms in the ND-5 region of bovine mitochondrial DNA in the composite and purebred Hereford herds from the Wokalup selection experiment, sequencing and compare the sequences between haplotypes and published sequence from Genebank. A total of 194 Hereford and 235 composite breed cattle from Wokalup Research Station were used in this study. The mitochondrial DNA was extracted using Wizard genomic DNA purification system from Promega. ND-5 fragment of mitochondrial DNA was amplified using PCR and continued with RFLP. Each haplotypes were sequenced. PCR products of each haplotype were cloned into pCR II, transformed, colonies selection, plasmid DNA extraction continued with cycle sequencing. Polymorphisms were found in both breeds of cattle in ND-5 region of mitochondrial DNA by PCR-RFLP analysis. Sequencing analysis confirmed the RFLPs data. ÂŠ 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: ND-5 mitochondrial DNA, PCR-RFLP, sequencing, polymorphism.

INTRODUCTION Genetic diversity is the basis for livestock breeding (Buis, Oldenbroek and Vanderwerf, 1994), because it is used as a starting point for the improvement of breeds by artificial selection. Understanding the extent and pattern of genetic variability among breeds may help in the development of more rational breeding programs and is a prerequisite to the informed conservation of genetic resources (Kidd et al., 1974). It thus the information on genetic diversity and genetic relationships among cattle breeds may be very useful in cattle breeding programs. Advanced techniques of molecular biology have provided the opportunity to study genetic diversity within and among breeds at the single gene level (Baker and Manwell, 1991; Loftus et al., 1994b; MacHugh et al., 1994; Moazamigoudarzi et al., 1997). Many DNA markers, either of genomic DNA or cytoplasmic DNA, have been generated

recently by utilizing molecular techniques. Mitochondrial DNA, a genetic information located outside nuclear cell, has become an area of interest for studying the maternal inheritance of many traits in livestock, as well as in population genetic studies. Avise (1994) has extensively reviewed the advantages of using mitochondrial DNA, a cytoplasmically inherited DNA, as a genetic marker in population studies. Mitochondrial DNA polymorphism has been reported within and between breeds of cattle (Bhat, Mishra and Bhat, 1990; Ron et al., 1990; Sutarno and Lymbery, 1997; Tanaka et al., 1995) and recently, Loftus et al. (1994a) used mtDNA polymorphisms to study the phylogeny of different breeds of cattle from Europe, Asia and Africa. For the application of studying mitochondrial DNA, except in phylogenetic studies, variation of mitochondrial DNA has been suggested to significantly correlate with fertility trait in beef cattle (Sutarno et al., 2002).

214

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 213-219

MATERIALS AND METHODS Blood collection Blood was collected by venepuncture into a 50ml tube containing 2.5ml of 200mM EDTA as anticoagulant. 10ml of this blood was aspirated and stored at -70oC for future reference. White blood cells were then isolated from the remaining 40ml of blood. Isolation of white blood cells Whole blood was dispensed into centrifuge tubes, and then spun at about 1500g for 15-20 minutes. The buffy coat was removed with a pipette, transferred to 10ml or 20 ml centrifuge tubes, topped up with TE-1 buffer (10mM Tris, 1mM EDTA, pH 8) and centrifuged at 2000g for 10-15 minutes. The pellet was resuspended in 1ml of TE-2 buffer (10mM Tris, 1mM EDTA and 100mM NaCl, pH 8.0), transferred to 1ml Nunc storage tube, and frozen at -84oC. Extraction of mitochondrial DNA from white blood cells Mitochondrial DNA was extracted using the Wizard Minipreps DNA Purification System (Promega, Madison, USA). Mitochondrial pellets were prepared according to published methods (Welter, Dooley and Blin, l989). PCR-RFLP All PCR amplification reactions were performed in an Omnigene thermocycler machine. The reactions were performed in a 50 ml reaction mix consisting of 200 ng of template DNA, 0.15 μM each of the oligonucleotide primers, 200 μM each dNTPs, 2 mM MgCl2, 10x buffer and 1.5 units Taq DNA polymerase (Biotech, Australia) in 0.6μl PCR reaction tube. PCR amplification of mitochondrial ND-5 The ND-5 region, a part of the gene coding for NADH dehydrogenase sub-unit 5 (ND-5) were amplified by PCR, using primers ND-L / ND-R are described below: ND-5 Primers: ND-L: 5'-ATCCGTTGGTCTTAGGAACC-3' ND-R: 5'-TTGCGGTTACAAGGATGAGC-3' All amplification reactions were performed in a 50 l reaction mix consisting of 200 ng of template DNA, 0.15 μM each of the oligonucleotide primers, 200 μM each dNTPs,

2 mM MgCl2, 10x buffer and 1.5 units Taq DNA polymerase (Biotech, Australia). Negative controls (lacking template DNA) were included in all reactions, and produced no products. PCR amplification conditions for the mitochondrial ND-5 were as follows: one preliminary denaturation reaction was set at 94 o C for 6 minutes, followed by 30 amplification cycles, in which each cycle consisted of strand denaturation at 94 oC for 45 sec, annealing at 58 oC for 45 sec and primer extension at 72 oC for 1 min, followed by a final polymerisation at 72 oC for 6 minutes. Extraction of plasmid DNA DNA containing inserts were extracted from selected liquid culture of overnight incubation using Wizard Plus Minipreps DNA Purification system (Promega, Madison, USA). Producing PCR products for cloning The conditions for PCR amplification of the ND-5 regions were the same as with PCR for RFLP analysis, except the final step. To make sure all amplified DNA is double stranded with 3’ A-overhangs, the final extension step was set for 10 minutes. Cloning into pCR II Fresh PCR products were electrophoresed on a 1 % low melting agarose gel. Bands were excised and purified using Wizard PCR Preps (Promega). The purified fragments were then precipitated using 99 % ethanol and 3 M Na acetate. DNA content was measured using a fluorometer. The ratio between vector and insert is very important in determining the efficiency of ligation. Based on the fluorometer reading and the length (base pair) of PCR products, the amount of PCR product needed for ligation can be estimated using the formula given in the Invitrogen instruction manual. 1.1 ng of ND-5 (A and B haplotype) were separately put in the microcentrifuge containing 1 μl of 10 x ligation buffer, 2 μl of pCR II vector (25 ng/μl), 4.9 μl sterile water and 1 μl T4 DNA ligase (4.0 Weiss units). The ligation reaction was incubated at 14oC overnight. Transformation Tubes containing the ligation reactions were centrifuged briefly and placed on ice.

SUTARNO - Variation of Bovine Mitochondrial ND-5

Vials of 0.5 M β-mercaptoethanol (β-ME) and a 50 μl vial of frozen One Shot competent cells (one for each ligation/transformation) were thawed on ice. 2 μl of 0.5 M β-ME was pipetted into each vial of the competent cells and mixed by stirring gently with the pipette tip. 2 μl of each ligation reaction was then pipetted into the competent cells and mixed by stirring with the pipette tip. The tubes were then incubated on ice for 30 minutes followed by heat shock for exactly 30 seconds in the 42oC water bath, and then placed on ice for 2 minutes. 450 μl of SOC medium (2 % tryptone, 0.5 % yeast extract, 10 mM NaCl, 2.5 mM KCl, 10 mM MgSO4, 20 mM glucose, from: Invitrogen, San Diego, CA) were added into each tube. The tubes were then placed in a rotary shaking at 37oC for 1 hour at 225 rpm. The tubes with the transformed cells were placed on ice. 50 ml and 200 ml from each transformation tube was spread on separate, labeled Luria Bertani (LB) agar (1 % tryptone, 0.5 % yeast extract, 1 % NaCl; pH 7.0) plates containing 50 μg/ml kanamycin and X-Gal. The plates were then left at room temperature for 1 hour for the liquid to be absorbed by the agar, inverted and placed in a 37oC room for 18 hours. Blue white selection of colonies After 18 hours incubation, blue and white colonies appeared on each agar plate. The white colonies contained inserts and were selected for further culture. Selection was done from the plates containing 50 μl spreaded transformation mix. By using a sterile toothpick, a white colony was put into a 30 ml sterile plastic tube containing 5 ml liquid culture (LB broth). Ten colonies for each plate were taken into 10 culture tubes, and incubated in a rotary shaker (225 rpm) at 37oC overnight. PCR selection After 4 hours incubation, 20 μl of each culture tube were taken for PCR selection, and the tubes were returned immediately into the rotary shaker. Each 20 ml sample was put into a separate microcentrifuge tube containing 1% Triton X in TE buffer pH 8.0. The tubes were then boiled at 97oC for 10 minutes followed by centrifugation at 14.000 rpm for 5 minutes. 5 μl of the supernatant from each tube was transferred into 20 μl PCR reaction using M13

215

forward and reverse primers. The PCR products were then electrophoresed on a 1 % agarose gel to check the incorporation of the insert in the amplified fragment. Plasmid DNA extraction from liquid culture DNA containing ND-5 (A and B) inserts were then extracted from selected liquid cultures using DNA Minipreps Plus (Promega). The amount of extracted DNA was then measured using a fluorometer to correctly estimate the amount of DNA used for cycle sequencing. The extension products were precipitated using 99 % ethanol and 3 M sodium acetate before sequencing. Purification of extension products Extension products were purified using the QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen, Germany). The product were then stored at 20oC prior to sequencing. Cycle sequencing Mitochondrial ND-5 were sequenced using a dye-labeled terminator cycle sequencing kit supplied by Applied Biosystems. Aliquots of 2 μl of double stranded DNA extracted from the cloned vector containing an insert of the Dloop were added into a microcentrifuge tube consisting of 8.0 μl terminator ready reaction mix, 3.2 pmole primer and dH2O adjusted to final volume of 20 μl followed by cycle sequencing reaction. The cycle sequencing reaction was performed in a thermal cycler as follows: (1) Twenty five cycles of rapid thermal ramp to 96oC, 96oC for 30 seconds, rapid thermal ramp to 50oC, 50oC for 15 seconds, rapid thermal ramp to 60oC, 60oC for 4 minutes; (2) Rapid thermal ramp to 4oC and hold.

RESULTS Restriction site polymorphisms in mitochondrial ND-5 Polymorphism resulted from amplified ND-5 fragment digested using SpeI enzyme, one of six enzymes used in this study, was presented in Figure 1. The PCR products of the ND-5 were digested using 6 enzymes listed in Table 1, and the cleavage patterns of those enzymes are shown in Table 1.

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 213-219

216

600bp 453bp 380bp

100bp

73bp

Figure 1. Gel photograph of an ethidium bromide stained agarose gel showing mitochondrial ND-5 polymorphism detected by PCR-RFLP using SpeI.

0.1

0.2

0.3

0.4

1 A

0.1

0.2

0.3

0.4

Figure 2. Restriction maps of ND-5. The enzymes are: BstXI (A), SpeI (B), Hind III (C), SnaBI(D) DraI (E) and EcoRI (F). The restriction sites are according to the sequence of (Anderson et al., 1982). Polymorphic sites are indicated by *. The two haplotypes coded by the alleles in Table 3.6 are: 1. (AAAAAA); and 2. (ABAABA).

Table 1. Restriction sites of 6 enzymes on 453-bp ND-5 fragment of mitochondrial DNA amplified by PCR. Enzyme

BstXI SpeI HindIII SnaBI DraI EcoRI

Allele

A A B A B A A A

No of Restriction site 1 1 0 1 0 1 1 1

Fragment size (kb) 0.42, 0.04 0.38, 0.08 0.46 0.33, 0.13 0.46 0.29, 0.17 0.30, 0.16 0.36, 0.10

Two polymorphic sites were detected on ND-5 fragment using SpeI and HindIII. Two haplotypes resulted, and the map of restriction sites of those haplotype were presented in Figure 2.

Sequencing results Alignment of mitochondrial ND-5 sequences of different genotypes with the gene sequence from genebank (Anderson et al., 1982). Sequence similarities or differences are shown with or without asterik (*).

DISCUSSION Recent developments in molecular techniques have resulted in an abundance of data on genetic polymorphisms from DNA analysis. These data will provide us with a better understanding of the nature of genetic variation within and between cattle breeds. PCR-RFLP analysis can detect the same type of polymorphisms as traditional RFLP analysis, but without the need for Southern

SUTARNO - Variation of Bovine Mitochondrial ND-5

217

CLUSTAL W (1.4) multiple sequence alignment. ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

ATCCGTTGGTCTTAGGAACCAAAAAATTGGTGCAACTCCAAATAAAAGTAATAAACATAT ATCCGTTGGTCTTAGGAACCAAAAAATTGGTGCAACTCCAAATAAAAGTAATAAACATAT ATCCGTTGGTCTTAGGAACCAAAAAATTGGTGCAACTCCAAATAAAAGTAATAAACATAT ************************************************************

ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

TCTCCTCACTCTCACTAGTTACTTTACTCTTACTAACTATACCCATTATAATAATAAGCT TCTCCTCACTCTCACTAGTTACTTTACTCTTACTAACTATACCCATTATAATAATAAGCT TCTCCTCACTCTCACTGGTTACTTTACTCTTACTAACTATACCCATTATAATAATAAGCC **************** ******************************************

ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

TTAACACCTACAAACCTTCCAACTACCCACTCTACGTAAAAACAGCTATCTCATACGCCT TTAACACCTACAAACCTTCCAACTACCCACTCTACGTAAAAACAGCTATCTCATACGCCT TTAACACCTACAAACCTTCCAACTACCCACTCTACGTAAAAACAGCTATCTCATATGCCT ******************************************************* ****

ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

TCATTACCAGCATAATTCCCACAATAATATTTATCCACTCAGGCCAAGAACTAATTATTT TCATTACCAGCATAATTCCCACAATAATATTTATCCACTCAGGCCAAGGACTAATTATTT TCATTACCAGCATAATTCCCACAATAATATTTATCCACTCAGGCCAAGAACTAATTATTT ************************************************ ***********

ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

CAAACTGACACTGACTAACCATCCAAACTCTTAAATTATCCCTCAGCTTTAAAATAGACT CAAACTGACACTGACTAACCATCCAAACTCTTAAATTATCCCTCAGCTTTAAAATAGACT CAAACTGACACTGACTAACCATCCAAACTCTTAAATTATCCCTCAGCTTTAAAATAGACT ************************************************************

ND5-GENEBANK SUT-ND-5-A SUT-ND-5-B

ATTTCTCAATAATATTTATCCCAGTAGCACTATTCGTCACATGATCTATTATAGAATTCT ATTTCTCAATAATATTTATCCCAGTAGCACTATTCGTCACATGATCTATTATAGAATTCT ATTTCTCAATAATATTTACCCCAGTAGCACTATTCGTCACATGATCTATTATAGAATTCT ****************** *****************************************

blotting (Cushwa and Medrano, 1996), thus decreasing the time taken and increasing sensitivity (Weber and May, 1989). This method is therefore very useful for the study of genetic variation. Moreover, automatic sequence analysis, a relatively new method of analysis, has enable researchers to detect any mutation in the DNA the level of gene. Polymorphisms were found in the mitochondrial ND-5 region with SpeI and HindIII, confirming previous reports (Suzuki, Kemp and Teale, 1993; Watanabe et al., 1985b; Watanabe et al., 1989). New polymorphisms have been reported in the ND5 by PCR-RFLP analysis (Sutarno and Lymbery, 1997), and this polymorphism was reported to be significantly affect fertility trait in beef cattle (Sutarno et al., 2002). Compared to the standard bovine sequence of mitochondrial DNA (Anderson et al., 1982), by aligning the sequencing results with previous sequence from Genebank, these variant sequences have lost an SpeI and HindIII sites in mitochondrial ND-5.

Genetic variation within breeds is important and its study has become a subject of interest in livestock species, as it has many applications in animal breeding and genetics. Archibald (1983) listed applications such as the identification of animals and parentage testing, gene mapping and identifying markers for performance traits. Since all phenotypic characters are influenced by the genetic information carried by DNA, DNA variation may be correlated with variation in performance traits. This idea is the basis for marker assisted selection (MAS), which has aroused much interest in recent years (Schwerin et al., 1995; Soller, 1994). Genetic variation, measured at the DNA level, can also be used as a check on the level of genetic variation in quantitative traits maintained within breeds. This will be extremely valuable in maintaining pools of genetic diversity, which artificial selection often acts to reduce (Archibald, 1983). Another important application of genetic variation between breeds is to predict the

218

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 213-219

crosses between breeds that will produce crossbreed offspring with maximum heterosis. Much more attention has been paid in recent years to the utilization of heterosis in beef cattle and other livestock species. However, because there are so many breeds that could be used for crossbreeding, it is impossible to experimentally cross and compare all breeds. The ability to predict the magnitude of heterosis effects between breeds is therefore crucially needed (Goddard and Ahmed, 1982). Since previous reports have indicated that heterosis does not increase in any simple way with increasing performance differences between parental populations (Robertson and Reeve, 1955), and relationships between heterosis and marker gene distance have been found (Ehiobu, Goddard and Taylor, 1990), the study of genetic variation at the DNA level in parental populations may increase the accuracy of predicting heterosis in crossbreeding.

REFERENCES Anderson, S., M.H.L. De Bruijn, A.R. Coulson, I.C. Eperon, F. Sanger, and I.G. Young. 1982. Complete sequence on bovine mitochondrial DNA: conserved features of the mammalian mitochondrial genome. Journal of Molecular Biology 156: 683-717. Archibald, A. L. 1983. Genetic variation-the raw material of animal breeding. ABRO report : 28-32. Avise, J.C. 1994. Molecular Markers, Natural History and Evolution. New York: Chapman and Hall. Baker, C.M.A. and C. Manwell. 1991. Population genetics, molecular markers and gene conservation of bovine breeds. In Hickman, E.G. (ed.) Cattle Genetic Resources Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V. Bhat, P.P., B.P. Mishra, and P.N. Bhat. 1990. Polymorphism of mitochondrial DNA (mtDNA) in cattle and buffaloes. Biochemical genetics 28: 311318. Buis, R.C., J.K. Oldenbroek, and J.H.J. Vanderwerf. 1994. Preserving genetic variance resources in commercial and non-commercial populations. Netherlands Journal of Agricultural Science 42: 2936. Cushwa, W.T. and J.F. Medrano. 1996. Applications of the Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) assay for genetic analysis of livestock species. Animal Biotechnology 7: 11-31. Ehiobu, N.G., M.E. Goddard, and J.E. Taylor. 1990. Prediction of heterosis in crosses between inbreed

lines of Drosophila melanogaster. Theoretical and Applied Genetics 80: 321-325. Goddard, M.E. and A.M. Ahmed. 1982. The use of the genetic distance between cattle breeds to predict the heterosis in crosses. Proceedings of the 2nd World Congress on Genetics applied to Livestock Production 8: 377-382. Kidd, K.K., L. Osterhoff, L. Erhard, and W.H. Stone. 1974. The use of genetic relationships among cattle breeds in the formulation of rational breeding policies: an example with South Devon (South Africa) and Gelbvieh (Germany). Animal Blood Groups and Biochemical Genetics 4: 21-28. Loftus, R.T., D.E. Machugh, D.G. Bradley, P.M. Sharp, and P. Cunningham. 1994b. Evidence for 2 independent domestications of cattle. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91: 2757-2761. Loftus, R.T., D.E. Machugh, L.O. Ngere, D.S. Balain, A.M. Badi, D.G. Bradley, and E.P. Cunningham. 1994a. Mitochondrial genetic variation in European, African and Indian cattle populations. Animal Genetics 25: 265-271. MacHugh, D.E., R.T. Loftus, D.G. Bradley, P.M. Sharp, and P. Cunningham. 1994. Microsatellite DNA variation within and among European cattle breeds. Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences 256: 25-31. Moazamigoudarzi, K., D. Laloe, J.P. Furet, and F. Grosclaude. 1997. Analysis of genetic relationships between 10 cattle breeds with 17 microsatellites. Animal Genetics 28: 338-345. Robertson, F.W. and E.C.R. Reeve. 1955. Studies in quantitative inheritance. VIII. Further analysis of heterosis in crosses between inbred lines of Drosophila melanogaster. Zeitschrift fur induktive Abstammungs-und Vererbungslehre 86: 439-458. Ron, M., I. Genis, E. Ezra, and M. Shani. 1990. Polymorphism of mitochondrial DNA in IsraeliHolstein cattle. 4th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. Edinburgh, Scotland 14: 255-258. Schwerin, M., G. Brockmann, J. Vanselow, and H.M. Seyfert. 1995. Perspectives of molecular genome analysis in livestock improvement. Archiv fur Tierzucht Archives of Animal Breeding 38: 21-31. Soller, M. 1994. Marker assisted selection - an overview. Animal Biotechnology 5. 193-207. Sutarno, J.M. Cummins, J. Greeff, and A.J. Lymbery. 2002. Mitochondrial DNA polymorphisms and fertility in beef cattle. Theriogenology 6485: 1-8. Sutarno and A.J. Lymbery. 1997. New RFLPs in the Mitochondrial Genome of Cattle. Animal Genetics 28: 240-241.

SUTARNO - Variation of Bovine Mitochondrial ND-5

Suzuki, R., S.J. Kemp, and A.J. Teale. 1993. Polymerase chain reaction analysis of mitochondrial DNA polymorphism in Ndama and Zebu cattle. Animal Genetics 24: 339-343. Tanaka, K., T. Yamagata, J.S. Masangkay, M.O. Faruque, D. Vubinh, Salundik, S.S. Mansjoer, Y. Kawamoto, and T. Namikawa. 1995. Nucleotide diversity of mitochondrial DNAs between the swamp and the river types of domestic water buffaloes, Bubalus Bubalis, based on restriction endonuclease cleavage patterns. Biochemical Genetics 33: 137148. Watanabe, T., Y. Hayashi, R. Semba, and N. Ogasawara. 1985b. Bovine mitochondrial DNA polymorphism in restriction endonuclease cleavage

219

patterns and the location of the polymorphic sites. Biochemical Genetics 23: 947-957. Watanabe, T., J.S. Masangkay, S. Wakana, N. Saitou, and T. Tomita. 1989. Mitochondrial DNA polymorphismin native Philippine cattle based on restriction endonuclease cleavage patterns. Biochemical Genetics 27: 431-438. Weber, J.L. and P.E. May. 1989. Abundant class of human DNA polymorphisms which can be typed using the polymerase chain reaction. American Journal of Human Genetics 44: 388-396. Welter, C., S. Dooley, and N. Blin. 1989. A rapid protocol for the purification of mitochondrial DNA suitable for studying restriction fragment length polymorphism (RFLP). Gene 83: 169-172.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 220-224

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Keragaman Jenis Kapang pada Manisan Buah Salak (Salacca edulis Reinw.) The diversity of moulds in the candied salak (Salacca edulis Reinw.) RATIH DHAMAYANTI, SURANTO, RATNA SETYANINGSIH Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta 57126 Diterima: 9 Pebruari 2002. Disetujui: 15 April 2002

ABSTRACT The aims of this research were to identify moulds in candied fruit within three varieties of salak (i.e. sleman, gading and pondoh), and to know the effect of sugar concentration added, the time of storage, and additional of preservative chemical substance (benzoic acid) for the diversity of moulds in candied salak. The isolation method of moulds was used direct plating. In order to determine the kind of moulds, which tolerance in sugar solution (osmotic pressure), the samples were put on the surface of glucose 25% peptone yeast-extract agar (GPYA) medium, and then incubated at 30oC for seven days. After that the colony was transferred on potato dextrose agar (PDA) and czapeks dox agar (CDA) identification media. The results indicated that there were 10 different kind of moulds can be found in all samples, namely Aspergillus flavus, A, niger, A. versicolor, A. fumigatus, Aspergillus sp., Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., Rhizopus sp. and Wallemia sp. In order to examine the influence of sugar concentration on the growth of moulds, the candied salaks were treated in different concentration. Candied salak with or without additional benzoic acid were treated with sugar concentration of 200 g/l, 250 g/l and 300 g/l. The highest concentration of sugar showed to lowest diversity of moulds for varieties of sleman and gading, conversely for variety of salak pondoh, the additional of high sugar concentration showed increase in their diversity. The diversity of moulds in day of seventh was smaller than the diversity of moulds in day of null. The concentration of benzoic acid (1 g/l) confined the diversity of moulds. ÂŠ 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: candied salak, osmotic pressure, diversity of mould.

PENDAHULUAN Indonesia kaya berbagai macam buah. Salak merupakan salah satu tanaman buah asli Indonesia. Nilai gizi buah ini cukup tinggi,, di antaranya karbohidrat, protein, kalsium, fosfor dan zat besi (Anarsis, 1996). Buah salak dapat dimakan sebagai buah segar, tetapi buah ini mudah rusak dan cepat busuk. Untuk mengatasi masalah tersebut, buah salak dapat diolah menjadi manisan, sehingga tetap memberikan nilai ekonomi. Manisan buah salak merupakan salah satu komoditas yang menarik untuk dikembangkan. Kualitas manisan buah salak berhubungan erat dengan bahan tambahan yang digunakan, cara pengolahan, dan lama penyimpanan. Menurut Desrosier (1988) dan Soetanto

(1996) prinsip pembuatan manisan adalah proses peresapan larutan gula sampai kadar gula di dalam bahan pangan cukup tinggi. Kadar gula demikian akan menghasilkan tekanan osmotis yang tinggi. Beberapa jenis kapang dan khamir toleran terhadap tekanan osmotis tinggi, sebaliknya bakteri kurang toleran (Winarno dkk., 1980; Weiser, 1962). Dengan demikian, kapang dan khamir merupakan pencemar utama manisan buah. Pertumbuhan kapang dalam bahan pangan dapat menurunkan kualitas rasa maupun kenampakkan estetis karena terlihat jelas di permukaan bahan pangan. Selain itu banyak jenis kapang dalam bahan pangan menghasilkan zat-zat beracun mikotoksin (Jawetz et al., 1986). Oleh karena itu perlu dilakukan pengamatan kapang dalam manisan buah.

DHAMAYANTI dkk. - Kapang pada Manisan Buah Salak

Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi jenis-jenis kapang yang terdapat dalam manisan buah salak, serta mengetahui pengaruh kadar gula, waktu penyimpanan dan penambahan bahan pengawet kimia asam benzoat terhadap keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak.

BAHAN DAN METODE Pembuatan manisan buah salak dilakukan dengan dua cara yaitu dengan penambahan dan tanpa penambahan asam benzoat serta dirancang dengan tiga faktor. Faktor pertama berupa jenis salak yang terdiri atas salak sleman, gading dan pondoh, faktor kedua yaitu kadar gula terdiri atas tiga tingkat yaitu 200 g/l, 250 g/l dan 300 g/l, dan faktor ketiga yaitu waktu simpan terdiri atas dua tingkat yaitu hari ke-0 dan hari ke-7. Selanjutnya keragaman jenis kapang dari semua perlakuan dianalisis secara deskiptif komparatif. Pembuatan manisan buah salak Buah salak yang digunakan dipanen dari Desa Blunyah, Kecamatan Turi, Kabupaten Sleman, Yogyakarta yang terdiri dari tiga varietas yaitu salak sleman, gading dan pondoh. Manisan buah salak dibuat dengan dua cara, yaitu: tanpa dan dengan penambahan asam benzoat. Manisan tanpa asam benzoat dibuat dengan cara memasukkan 1 kg buah salak ke dalam larutan gula mendidih dengan kadar gula 200 g/l, 250 g/l dan 300 g/l. Sedangkan manisan buah salak dengan penambahan asam benzoat dibuat dengan cara merendam 1 kg buah salak dalam 0,5 l air kapur sirih dan 1 g asam benzoat selama 1 malam, kemudian buah dicuci bersih dan dimasukkan dalam larutan gula mendidih dengan kadar gula 200 g/l, 250 g/l dan 300 g/l. Larutan gula telah ditambahkan 3 g kayu manis, 4 g garam dan 1 g vanili, serta telah dididihkan selama 5-10 menit. Manisan disimpan dalam stoples yang bersih dan tertutup (Soetanto, 1996; Anarsis, 1996) Isolasi dan identifikasi kapang Isolasi dilakukan dengan teknik direct plating (Malloch, 1997; Pitt, 1979), yaitu dengan meletakkan satu potongan kecil (2x2 cm2) sampel manisan buah salak beserta airnya di atas permukaan medium glucose 25% peptone yeast-extract agar (GPYA) yang

221

telah ditambah tetrasiklin (500 mg/l) dalam cawan petri, lalu diinkubasi pada suhu 300 C selama 4-7 hari. Isolat-isolat kapang kemudian ditumbuhkan pada media identifikasi potato dextrosa agar (PDA) dan czapeks dox agar (CDA), kemudian diinkubasi selama tujuh hari pada suhu 30O C. Observasi dilakukan dengan mengamati koloni berdasarkan bentuk, tekstur dan warna, serta mengamati struktur reproduksi secara mikroskopis. Hasil pengamatan difoto atau digambar tangan, lalu diidentifikasi dengan buku-buku identifikasi dari Domsch et al. (1980), Malloch (1997) dan Fungus (2001).

HASIL DAN PEMBAHASAN Manisan tanpa bahan pengawet Dalam penelitian ini, sembilan jenis kapang dapat diisolasi dari manisan tiga varietas buah salak tanpa penambahan bahan pengawet asam benzoat (Tabel 1). Dalam medium GPYA, sebagian besar koloni kapang awalnya berwarna putih, namun beberapa hari kemudian berubah menjadi hijau, kuning, hitam, abuabu, dan lain-lain tergantung warna spora. Bahan pangan yang sama dapat memiliki keragaman jenis kapang yang berbeda tergantung kondisinya (Makfoeld, 1993). Manisan buah salak dari varietas berbeda, (salak sleman, gading dan pondoh) didapatkan jenis kapang yang berbeda pula. Hal ini terkait dengan sifat masing-masing varietas buah tersebut dan bahan-bahan yang ditambahkan Salak pondoh lebih manis dari pada kedua salak lainnya, dan salak gading lebih manis dari pada salak sleman. Manisan buah salak gading dengan kadar gula 200 g/l dan manisan buah salak pondoh dengan kadar gula 300 g/l memiliki keragaman kapang paling tinggi. Sedangkan manisan buah salak sleman dan gading dengan kadar gula 300 g/l serta manisan buah salak pondoh dengan kadar gula 200 g/l dan 250 g/l memiliki keragaman kapang paling rendah (Tabel 1). Dalam manisan buah salak berkadar gula 200 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus versicolor, Aspergilus sp., Monilia sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. Dalam manisan buah salak berkadar gula 250 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus niger, A. versicolor, Aspergilus sp., Monilia sp., Penicillium sp., dan Wallemia sp. Sedang dalam manisan buah salak berkadar gula 300 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 220-224

222

Tabel 1. Keragaman jenis kapang dalam tiga macam manisan buah salak tanpa bahan pengawet asam benzoat pada berbegai kadar gula. Salak sleman 200 g/l 250 g/l 300 g/l 0 7 0 7 0 7 + + + + + + + -

Kapang Aspergillus flavus A. niger A. versicolor A. fumigatus Aspergillus sp. Monilia sp. Penicillium sp. Rhizopus sp. Wallemia sp.

Salak gading 200 g/l 250 g/l 300 g/l 0 7 0 7 0 7 + + + + + + + + -

Salak pondoh 200 g/l 250 g/l 300 g/l 0 7 0 7 0 7 + + + + + + +

Keterangan: + = ada, - = tidak ada; 0, 7 hari pengamatan; g/l: kadar gula.

adalah Aspergillus flavus, A. versicolor, A. fumigatus, Aspergilus sp., dan Wallemia sp. Menurut Winarno dkk. (1980) setiap jenis kapang mempunyai toleransi yang berbedabeda terhadap larutan gula, sehingga dengan adanya variasi kadar gula diperoleh keragaman jenis kapang yang berbeda. Tabel 2. Pengaruh kadar gula terhadap keragaman jenis kapang pada medium GPYA dari manisan buah salak tanpa bahan pengawet asam benzoat pada hari ke-0 dan ke-7 penyimpanan.

200 g/l

Salak sleman 0 7 2 1

Salak gading 0 7 2 2

Salak pondoh 0 7 1 0

250 g/l

Kadar gula

300 g/l 1 0 1 0 3 2 Keterangan: 0, 7 hari pengamatan; angka menunjukkan jumlah jenis kapang.

Tabel 2 menunjukkan bahwa keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak sleman dan gading dengan kadar gula 300 g/l lebih kecil dari pada dalam kadar gula 200 g/l dan 250 g/l, sehingga dapat diartikan bahwa sebagian kapang tidak toleran dalam larutan berkadar gula 300 g/l. Hal ini terjadi karena tekanan osmotis yang tinggi menyebabkan air dari dalam sel kapang keluar ke larutan gula sehingga sel kekurangan air, terhambat pertumbuhannya, atau bahkan mengalami plasmolisis. Sedang dalam manisan buah salak pondoh dengan kadar gula 300 g/l keragaman jenis kapang terlihat lebih banyak dibanding kadar gula 200 g/l dan 250 g/l, hal

ini dapat diduga bahwa jenis-jenis kapang tersebut tergolong osmofilik yaitu mampu tumbuh cepat pada kadar gula tinggi. Jenis-jenis kapang yang terisolasi dalam ketiga manisan buah salak tanpa penambahan asam benzoat untuk hari ke-0 dan ke-7 menunjukkan perbedaan. Pada hari ke-0 jenisjenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus flavus, A. fumigatus, A. niger, A. versicolor, Aspergillus sp., Penicillium sp., Rhizopus sp., dan Wallemia sp. Pada hari ke-7 jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah A. versicolor, Aspergillus sp., Monilia sp. dan Wallemia sp. Dari data tersebut terlihat keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak pada hari ke-0 lebih banyak dibanding pada hari ke-7, ini berarti pada hari ke-0 tekanan osmosis belum pada tingkat menghambat pertumbuhan kapang. Pada hari ke-7 manisan buah salak berbau alkohol, hal ini menunjukkan telah terjadi fermentasi oleh khamir yang merombak gula menjadi alkohol. Menurut Gaman and Sherrington (1981) khamir mampu memecah pangan bergula menjadi alkohol dan karbondioksida, proses ini dikenal sebagai fermentasi alkohol. Kenaikan kadar gula (200 g/l, 250 g/l, 300 g/l) menurunkan keragaman jenis kapang dalam manisan salak sleman dan gading, baik pada hari ke-0 maupun hari ke-7. Hal ini terjadi karena rasa buah salak sleman dan gading tidak terlalu manis sehingga kapang yang tumbuh pada buah salak tersebut hanya sebagian kecil saja yang bersifat osmofilik, atau bahkan hanya bersifat osmotoleran. Dalam manisan buah salak pondoh, penambahan gula dengan kadar tinggi (300 g/l) tidak menurunkan bahkan meningkatkan

DHAMAYANTI dkk. - Kapang pada Manisan Buah Salak

keragaman jenis kapang. Salak pondoh memiliki rasa manis sehingga kapang yang tumbuh pada buah tersebut pada umumnya jenis kapang osmofilik, dengan demikian bila dibuat manisan dengan penambahan gula sampai 300 g/l, keragamaan jenis kapang tidak berkurang. Hasil pengamatan memperlihatkan bahwa koloni kapang mulai tampak jelas pada hari ke-4 (data tidak ditunjukkan). Pengaruh bahan pengawet asam benzoat Dalam penelitian ini, enam jenis kapang dapat diisolasi dari manisan buah salak dengan penambahan bahan pengawet asam benzoat (Tabel 3). Di medium GPYA, pada mulanya sebagian besar koloni berwarna putih, namun beberapa hari kemudian berubah menjadi hijau, hitam, kuning dan warna lainnya tergantung pada warna spora. Dalam manisan tiga varietas buah salak yang berbeda diperoleh keragaman jenis kapang yang berbeda. Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa Penicillium sp. tumbuh di hampir semua perlakuan. Hal ini menunjukkan bahwa kapang ini tergolong osmofilik yakni mampu tumbuh dalam larutan berkadar gula tinggi. Menurut Frazier (1958), dalam air buah yang ditambahkan gula pertumbuhan kapang osmofilik Penicillium dominan, antara lain P. expansum dan P. erustosum. Hasil pengamatan menunjukkan koloni kapang terlihat sangat jelas pada hari ke-8 (data tidak ditunjukkan). Menurut Buckle et al. (1985) asam benzoat berperan sebagai bahan pengawet karena dapat menghambat pertumbuhan kapang. Dari pengamatan diketahui bahwa asam benzoat dapat menunda masa penampakkan kapang, serta menghambat proses fermentasi dimana manisan buah salak tidak berbau alkohol hingga hari ke-7. Data terakhir sejalan dengan

223

penelitian Mahindru (2000) dan Weiser (1962), dimana asam benzoat dapat menghambat proses fermentasi. Dalam manisan buah salak berkadar gula 200 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus sp., Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., Rhizopus sp. dan Wallemia sp. Sedangkan dalam manisan buah salak berkadar gula 250 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus sp., Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., dan Rhizopus sp. Dalam manisan buah salak berkadar gula 300 g/l jenis-jenis kapang yang terisolasi adalah Aspergillus sp., Mucor sp., Penicillium sp., dan Rhizopus sp. Data tersebut menunjukkan bahwa kadar gula 200-300 g/l berpengaruh terhadap keragaman jenis kapang, dan juga memperlihatkan bahwa dengan semakin tinggi kadar gula (200 g/l, 250 g/l, 300g/l) keragaman jenis kapang mengalami penurunan. Tabel 4 menunjukkan bahwa keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak sleman dengan kadar gula 300 g/l lebih kecil dari pada dalam kadar gula 200 g/l dan 250 g/l. Hal ini dapat diartikan bahwa sebagian dari kapang tidak toleran dalam larutan berkadar gula 300 g/l. Sedangkan dalam manisan buah salak gading dan pondoh dengan kadar gula 300 g/l keragaman jenis kapang terlihat lebih banyak dari pada dalam kadar gula 250 g/l. Hal ini dapat diduga jenis-jenis kapang tersebut toleran terhadap kadar gula 300 g/l. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa keragaman jenis kapang dari ketiga manisan buah salak dengan penambahan asam benzoat untuk hari ke-0 dan ke-7 berbeda. Pada hari ke-0 ditemukan jenis-jenis kapang Aspergillus sp., Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., Rhizopus sp. dan Wallemia sp., sedangkan pada hari ke-7 ditemukan Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., dan

Tabel 3. Keragaman jenis kapang dalam tiga macam manisan buah salak dengan bahan pengawet asam benzoat pada berbegai kadar gula. Salak sleman Salak gading 200 g/l 250 g/l 300 g/l 200 g/l 250 g/l 300g/l 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 0 7 + + Aspergillus sp. + + + + Monilia sp. + + + + + + Mucor sp. + + + + + + + + + Penicillium sp. + + + + + + + Rhizopus sp. + Wallemia sp. Keterangan: + = ada, - = tidak ada; 0, 7 hari pengamatan; g/l: kadar gula. Kapang

Salak pondoh 200 g/l 250 g/l 300 g/l 0 7 0 7 0 7 + + + + + + + + + + + + -

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 220-224

224

Tabel 4. Pengaruh kadar gula terhadap keragaman jenis kapang pada medium GPYA dari manisan buah salak dengan bahan pengawet asam benzoat pada hari ke-0 dan ke-7 penyimpanan.

200 g/l

Salak sleman 0 7 3 4

Salak gading 0 7 2 3

Salak pondoh 0 7 1 3

250 g/l

Kadar gula

kapang menurun. Sedang manisan yang dibuat dari buah salak yang rasanya manis (salak pondoh) penambahan gula yang relatif tinggi (300 g/l) tidak menurunkan keragaman jenis kapang. Secara umum keragaman jenis kapang pada hari ke-7 lebih kecil dari pada keragaman jenis kapang pada hari ke-0. Bahan pengawet asam benzoat dengan kadar 1 g/l menurunkan keragaman jenis kapang.

300 g/l 1 3 1 3 2 3 Keterangan: 0, 7 hari pengamatan; angka menunjukkan jumlah jenis kapang.

Rhizopus sp. Sehingga keragaman jenis kapang pada hari ke-0 lebih banyak dibanding hari ke-7. Sedangkan apabila dilihat pada masing-masing varietas buah salak, maka keragaman jenis kapang pada hari ke-7 lebih tinggi dibanding hari ke-0 (Tabel 4). Hal ini disebabkan adanya tiga jenis kapang yang muncul pada hari ke-7 yaitu Mucor sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. (Tabel 3). Kenaikan kadar gula (200 g/l, 250 g/l, 300 g/l) menurunkan keragaman jenis kapang pada salak sleman (hari ke-0 dan ke-7) dan salak gading (hari ke-0). Keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak gading pada hari ke-7 lebih rendah pada kadar gula 250 g/l. Penambahan asam benzoat mengubah pengaruh kadar gula terhadap keragaman jenis kapang manisan buah salak gading pada hari ke-7. Dalam manisan buah salak pondoh, kenaikan kadar gula meningkatkan keragaman jenis kapang pada hari ke-0, sedang pada hari ke-7, keragaman paling rendah pada penambahan kadar gula 250 g/l. Penambahan asam benzoat mengubah pengaruh kadar gula terhadap keragaman jenis kapang dalam manisan buah salak pondoh.

KESIMPULAN Kapang yang ditemukan dalam manisan buah salak adalah Aspergillus flavus, A. niger, A. versicolor, A. fumigatus, Aspergillus sp., Monilia sp., Mucor sp., Penicillium sp., Rhizopus sp. dan Wallemia sp. Manisan yang dibuat dari buah salak yang rasanya tidak terlalu manis (salak sleman dan gading), peningkatan penambahan gula (200 g/l, 250 g/l, 300 g/l) menyebabkan keragaman jenis

DAFTAR PUSTAKA Anarsis, W. 1996. Agribisnis Komoditas Salak. Jakarta: Penerbit Bumi Aksara. Buckle, K.A., R.A. Edwards, G. H. Fleet, dan M. Wooton. 1985. Ilmu Pangan (diterjemahkan oleh H. Purnomo dan Adiono). Jakarta: UI Press. Desrosier, N. W. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan (diterjemahkan oleh M. Muljohardjo). Jakarta: UI Press. Domsch, K.H., W. Gams and T. Anderson. 1980. Compendium of Soil Fungi. London: Academic Press. Frazier, W. C. 1958. Food Microbiology. Second Edition. London: McGraw Hill Book Compony. Fungus. 2001. The World of Fungi. http: www. Doctorfungus. Org. Gaman, P.M. dan K.B. Sherrington. 1981. Ilmu Pangan: Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Yogyakarta: UGM Press. Jawetz, J., L. Melnick dab E.A Adelberg. 1986. Mikrobiologi untuk Profesi Kesehatan. Jakarta: EGC. Mahindru, S. N. 2000. Food Additivies, Characteristics, Detection & Estimation. New Delhi: Tata mcGraw-Hill Publishing Co.Ltd. Makfoeld, D. 1993. Mikotoksin Pangan. Yogyakarta: Penerbit Kanisius. Malloch, D. 1997. Moulds isolation, cultivation, identification. In Mycology. Toronto: Department of Botany, University of Toronto. http: www. Botany. Utoronto.Ca/Researchlabs/mallochlab/malloch/mould s/contebts.html. Pitt, J. L. 1979. Yeasts and Moulds. In Buckle, K.A., G.R. Davey, M.J. Eyles, G.H. Fleet, and W.G. Murrell (Eds.). Foodborne Microorganisms of Public Health Significance. Sidney: Jolyon Industries Pty Ltd. Soetanto, E. 1996. Manisan Buah-buahan II. Yogyakarta: Penerbit Kansius. Weiser, H.H. 1962. Practical Food Microbiology and Technology. Ohio: The Avi Publishing Co. Inc. Winarno, F.G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz. 1980. Pengantar Teknologi Pangan I. Jakarta: Penerbit Gramedia.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 225-230

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Seleksi dan Potensi Budidaya Jenis-jenis Ikan Wader dari Genus Rasbora Selection and potential aquaculture of “wader” fish of the Genus Rasbora AGUNG BUDIHARJO Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta 57126 Diterima: 12 Pebruari 2002. Disetujui: 15 April 2002

ABSTRACT “Wader” fish is one of the local Indonesian wild fish that not cultured yet. This fish have amount of species, included Genus Rasbora. The aim of this research was to known the “wader” fish diversity of Genus Rasbora that potentially to aquaculture. The research conducted in 10 weeks to three species, namely R. lateristriata, R. aprotaenia, and R. argyrotaenia. The research was designed in two treatments, namely giving pellet and non-giving pellet. The growth data was measured every week. The result indicated that pellet could increase size and growth of the fish. R. argyrotaenia had bigger size and faster growth than R. lateristriata and R. aprotaenia. The optimum growth of R. argyrotaenia occured at third to sixth weeks, and it got maximum size at seventh week. So it was suitable to aquaculture. © 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: selection, potential aquaculture, Rasbora, R. lateristriata, R. aprotaenia, R. argyrotaenia.

PENDAHULUAN Perairan tawar (fresh water) di Indonesia, saat ini masih memiliki potensi yang cukup besar untuk dimanfaatkan sebagai lahan budidaya ikan. Apabila dibandingkan dengan luas perairan yang ada, hasil budidaya ikan air tawar di Indonesia belum maksimal. Sumber daya alam ini belum termanfaatkan dengan baik (Cahyono, 2000). Jenis-jenis ikan konsumsi yang pada saat ini dapat dibudidayakan jumlahnya sangat banyak. Namun masih terdapat lebih banyak lagi jenis-jenis ikan yang belum populer untuk dibudidayakan. Hal ini terjadi karena informasi potensi dan peluang budidayanya masih sangat sedikit. Ikan air tawar yang saat ini banyak dibudidayakan, antara lain ikan mas, nila, gurameh, tawes, patin, belut, dan lele. Jenisjenis tersebut digemari masyarakat dan telah dibudidayakan secara luas oleh petani ikan. Di samping itu masih terdapat jenis-jenis ikan lokal yang juga digemari masyarakat, namun sampai saat ini, belum dibudidayakan secara

luas. Salah satu diantaranya adalah kelompok ikan yang dalam Bahasa Jawa dikenal dengan nama “ikan wader”. Permintaan pasar akan ikan ini sangat tinggi, sehingga sangat potensial untuk dibudidayakan. Selama ini, ikan wader ditangkap langsung dari habitat alami, sehingga ketersediaannya di pasaran sulit dipastikan dan harganya tidak stabil. Di samping itu, penangkapan ikan wader secara terus menerus di alam dapat mengganggu ekosistem, dimana populasinya semakin menyusut dan kelestariannya terancam. Dari survei pendahuluan diperoleh informasi bahwa kini ikan wader makin sulit diperoleh di alam, kalaupun ditemukan ukuran tubuhnya relatif kecil. Berdasarkan survei pendahuluan diketahui bahwa “ikan wader” ternyata merupakan kelompok yang terdiri atas beberapa jenis ikan, bahkan dapat berasal dari genus yang berbeda, antara lain dari genus Rasbora dan Puntius. Setiap jenis memiliki sifat yang berbeda, baik ukuran tubuh, kecepatan pertumbuhan, dan rasa dagingnya.

226

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 225-230

Ikan wader memiliki potensi tinggi untuk dibudidayakan karena: (1) harga jual cukup tinggi, bahkan harga per kilogramnya lebih tinggi dari pada beberapa jenis ikan konsumsi yang banyak dibudidayakan, (2) masa pemeliharaan relatif pendek, hanya sekitar 6-8 minggu, (3) tidak memerlukan lahan yang luas sehingga dapat dipelihara dalam kolam yang sempit, serta (4) sangat adaptif dengan lingkungan perairan lokal, dan relatif tahan terhadap goncangan lingkungan serta gangguan penyakit. Dalam usaha budidaya, salah satu hal yang penting untuk dipertimbangkan adalah jenis ikan yang akan dibudidayakan. Mengingat ikan wader merupakan nama umum untuk beberapa jenis ikan, maka perlu ditentukan jenis-jenis yang produktif dan layak dibudidayakan, khususnya jenis ikan wader dari genus Rasbora. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian tentang aspek-aspek biologi ikan wader dari genus Rasbora untuk menggali potensi dan kemungkinan budidayanya. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh informasi jenis-jenis ikan wader dari genus Rasbora yang berpotensi untuk dibudidayakan.

METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Bahan penelitian berupa anakan ikan wader dari genus Rasbora, yaitu R. lateristriata, R. aprotaenia, dan R. argyrotaenia (Kottelat et al.., 1993). Dari setiap jenis, digunakan sebanyak 200 ekor. Anakan ikan wader yang digunakan sebagai benih berukuran panjang lebih kurang 1 cm. Anakan ikan diperoleh dari kolam ikan di Desa Potorono, Bantul, Yogyakarta. Bahan penelitian yang lain adalah pakan ikan atau pelet. Sebagai tempat pemeliharaan digunakan kolam ikan dengan ukuran 1x 1,25 m2 sebanyak 6 kolam. Selain itu, digunakan juga jaring untuk mengambil sampel ikan, mistar untuk mengukur panjang ikan, timbangan untuk mengukur berat ikan, pH meter, dan termometer. Cara Penelitian Penelitian dilakukan di kolam ikan Desa Potorono, Bantul, Yogyakarta. Ke dalam 6 buah kolam ikan, dimasukkan benih ikan dari jenis Rasbora, masing-masing dengan ketentuan sebagai berikut:

• • • • • •

Kolam 1: Ikan R. argyrotaenia, diberi pakan tambahan pelet. Kolam 2: Ikan R. argyrotaenia, tidak diberi pakan tambahan pelet. Kolam 3: Ikan R. lateristriata, diberi pakan tambahan pelet. Kolam 4: Ikan R. lateristriata, tidak diberi pakan tambahan pelet. Kolam 5: Ikan R. aprotaenia, diberi pakan tambahan pelet. Kolam 6: Ikan R. aprotaenia, tidak diberi pakan tambahan pelet.

Sebanyak 100 ekor anakan ikan dimasukkan ke dalam setiap kolam. Dosis pemberian pelet ikan adalah lebih kurang 5% dari berat badan ikan per hari. Pakan tambahan diberikan pada pagi hari, yaitu pada jam 07.00 pagi. Cara pemberian pakan dengan ditaburkan pelan-pelan setelah sebelumnya pakan ikan dilembutkan lebih dahulu. Penelitian dilakukan selama 10 minggu. Pada hari ke-0 atau sebelum ikan dimasukkan ke dalam kolam diukur panjang totalnya. Selanjutnya, setiap minggu atau hari ke-7, 14, 21, 18, 35, 42, 49, 56, 63, dan 70, ikan-ikan tersebut diukur panjangnya. Khusus pada hari ke-42, 56, dan 70, atau minggu ke-6,8, dan 10, selain diukur panjangnya, ikan-ikan tersebut juga ditimbang beratnya. Dari semua ikan dalam kolam tidak semua diambil datanya, namun dengan cara sampling. Dari setiap sampling yang dilakukan diambil dan dicatat datanya sebanyak 15 ekor. Selain data mengenai pertumbuhan ikan, untuk parameter lingkungan diukur pH dan suhu air. Pengukuran dilakukan pada siang hari, setiap seminggu sekali, yaitu pada hari pengambilan data panjang ikan. Data yang diperoleh selama pemeliharaan, dari berbagai jenis yang ada dibandingkan, baik yang diberi pakan tambahan pelet maupun yang tidak diberi.

HASIL DAN PEMBAHASAN Selama masa pemeliharaan ikan, yaitu 10 minggu, kondisi temperatur dan pH air kolam relatif tidak mengalami perubahan yang tajam. Fluktuasi yang terjadi masih dalam kisaran normal. Temperatur air terukur berkisar dari 27,3-29,2oC. Sementara itu, pH air juga tidak mengalami perubahan yang berarti, yaitu berkisar antara 7,4-7,9 (Tabel 1).

BUDIHARJO - Budidaya Ikan Wader Genus Rasbora

227

Tabel 1. Rata-rata suhu air (oC) selama 10 minggu pengamatan. Kolam

Suhu air pada minggu ke1

K-1

28,2

28,4

27,5

27,8

28,1

29,1

28,7

28.9

K-2

28,4

27,4

28,3

28,0

27,9

29,2

28,6

28,8

K-3

28,5

28,6

27,4

27,9

28,2

27,8

29,2

28,4

28,7

28,8

K-4

28,1

28,4

27,4

28,0

27,8

28,3

29,2

28,5

28,7

28,6

K-5

28,3

28,5

27,3

27,8

27,9

28,1

29,1

28,5

28,7

K-6

28,2

28,3

27,5

27,9

27,8

27,7

29,0

28,6

28,7

28,9

Hasil pengukuran suhu air kolam menunjukkan adanya fluktuasi suhu yang tidak beraturan. Hal ini kemungkinan dipengaruhi kondisi cuaca selama pengamatan, dimana selama 10 minggu pengamatan kadangkadang matahari bersinar cukup terik, namun pada saat lain terjadi mendung atau bahkan hujan. Perbedaan cuaca ini menyebabkan suhu udara tidak selalu sama dan akibatnya suhu air juga berfluktuasi, walaupun dalam kisaran sempit (Wooton, 1992). Pada umumnya ikan-ikan budidaya air tawar, misalnya gurami, nila, dan mas, menghendaki suhu air optimum berkisar 2630oC. Apabila dibandingkan dengan kisaran ini, kisaran suhu air kolam pemeliharaan masih memenuhi syarat bagi ikan wader untuk tumbuh optimum. Suhu optimum bagi ikan sangat diperlukan agar pertumbuhannnya juga optimum. Hal ini berkaitan erat dengan proses-proses metabolisme dalam tubuh ikan (Evans, 1999; Wooton, 1992). Suhu kolam secara umum tidak banyak mengalami perubahan, sehingga dalam kaitannya dengan laju pertumbuhan ikan wader, maka faktor suhu air bukanlah faktor pembatas yang berarti. Dengan demikian, diperkirakan

terdapat faktor lain yang lebih mempengaruhi laju pertumbuhan ikan wader (Opuszyski dan Sherman, 1995). Selama pemeliharaan pH air kolam tidak banyak berfluktuasi. Fluktuasi yang terjadi masih dalam kisaran normal. Selama pengamatan, pH air berkisar 7,4-7,9 (Tabel 2). Sebagai pembanding, kisaran pH air normal bagi beberapa jenis ikan budidaya adalah 7-8. Dengan demikian pH air kolam dapat dianggap masih optimum untuk kehidupan ikan wader. Seperti halnya suhu air, fluktuasi pH air kolam lebih dipengaruhi oleh cuaca. Hujan memberi dampak yang penting bagi perubahan pH air. Selama masa pemeliharaan pH air tidak mengalami perubahan tajam, sehingga pH air dapat dianggap bukan faktor pembatas bagi pertumbuhan optimum ikan wader. Selain itu, perubahan kondisi pH air masih dalam kisaran pH optimum bagi pertumbuhan ikan air tawar pada umumnya. Dalam penelitian ini, parameter lingkungan yang diukur hanya meliputi suhu dan pH air. Keduanya dipilih karena dianggap sebagai faktor yang cukup berpengaruh terhadap kelangsungan hidup ikan, walaupun bukan berarti faktor-faktor lingkungan yang lain tidak

Tabel 2. Rata-rata pH air selama 10 minggu pengamatan. Kolam

pH air pada minggu ke1

K-1

7,5

7,8

7,7

7,8

7,7

7,5

7,8

7,4

7,6

K-2

7,7

7,8

7,4

7,6

7,4

7,5

K-3

7,6

7,8

7,7

7,4

7,9

7,4

7,5

7,7

7,4

7,7

K-4

7,6

7,7

7,6

7,8

7,6

7,4

7,6

7,5

7,6

K-5

7,7

7,6

7,9

7,5

7,7

7,4

7,8

7,5

7,6

K-6

7,7

7,9

7,7

7,6

7,9

7,5

7,6

7,4

7,5

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 225-230

228

berpengaruh. Suhu dan pH air yang sering berfluktuatif dengan kisaran yang cukup besar seringkali menimbulkan kematian bagi ikan, terutama pada awal pertumbuhannya. Selain itu, proses metabolisme tubuh sangat dipengaruhi oleh suhu dan pH air. Mengingat penelitian ini masih merupakan tahap awal dari proses seleksi untuk mengetahui kemungkinan potensi budidaya, maka masih diperlukan banyak penelitian lanjutan yang lebih mendalam, khususnya dalam hal pengaruh faktor lingkungan (Wooton, 1992). Dalam penelitian ini, jenis ikan yang berbeda secara umum memiliki karakter yang berbeda pula, termasuk pertumbuhannya. Dalam penelitian ini, tiga jenis ikan wader genus Rasbora yang dipelihara dalam dua kondisi yang berbeda. Satu kelompok dipelihara tanpa diberi pakan tambahan, sedangkan kelompok yang lain dipelihara dengan diberi pakan tambahan berupa pelet pakan ikan. Perlakuan ini dipilih karena ketersediaan pakan sangat penting bagi pertumbuhan ikan. Di habitat aslinya ikan-ikan ini terbiasa hidup hanya dari pakan alami saja tanpa adanya pakan tambahan dari manusia. Oleh karena itu, dengan asumsi bahwa ikan yang dipelihara dengan diberi pakan yang cukup dapat tumbuh dengan baik, maka perlakuan tersebut dipilih (Metcalfe et al., 1988). Dari hasil pengamatan selama 10 minggu, ternyata pakan tambahan berupa pelet dapat meningkatkan laju pertumbuhan ikan-ikan wader. Dari tiga jenis ikan yang dipelihara dengan diberi pakan, tambahan didapatkan hasil bahwa ikan tersebut dapat tumbuh lebih cepat dari pada ikan yang tidak diberi pakan tambahan. Demikian juga, sampai minggu terakhir pengamatan, total panjang dan berat ikan yang diberi pakan tambahan lebih tinggi (Tabel 3).

Dari Tabel 3 tampak bahwa semua ikan yang dipelihara dengan diberi pakan tambahan pelet memiliki laju pertumbuhan lebih tinggi dari pada yang tidak diberi pakan tambahan. Sampai minggu ke-10, ikan yang diberi pakan tambahan, memiliki ukuran tubuh lebih panjang dari pada yang tidak diberi. Pemberian pakan tambahan dapat meningkatkan pertumbuhan ikan wader, karena dalam pertumbuhannya ikan memerlukan nutrisi yang cukup. Ikan yang dipelihara tanpa pakan tambahan, hanya memperoleh nutrisi dari pakan alami, misalnya plankton dan algae. Secara alami ikan dapat hidup hanya dengan mengandalkan pakan-pakan tersebut, namun nutrisi yang ada belum mampu memaksimalkan pertumbuhan ikan. Hal ini terlihat dari perbedaan pertumbuhan ikan-ikan yang dipelihara dengan dan tanpa diberi pakan tambahan. Ikan-ikan yang diberi pakan tambahan, selain mendapatkan nutrisi dari pakan pakan alami, juga memperoleh nutrisi dari pakan tambahan. Nutrisi yang masuk ke dalam tubuh ikan yang diberi pakan tambahan lebih lengkap dan jumlahnya cukup, sehingga pertumbuhannya lebih baik (Christiansen dan Jobling, 1990). Selama masa pemeliharaan, laju pertumbuhan ikan wader dapat dibedakan dalam 3 tahap. Tahap pertama terjadi pada minggu ke-1 sampai ke-4, dimana pertumbuhan ikan rata-rata belum terlalu cepat, kecuali pada ikan R. argyrotaenia yang diberi pakan tambahan, yang sejak minggu ke3 sudah menunjukkan laju pertumbuhan yang tinggi jauh lebih cepat dibandingkan ikan yang lain. Tahap kedua terjadi pada minggu ke-4 sampai ke-8, dimana pertumbuhan ikan ratarata cukup cepat dan panjangnya meningkat tajam. Khusus untuk ikan R. argyrotaenia yang diberi pakan tambahan, mulai minggu ke-6 laju

Tabel 3. Rata-rata panjang tubuh ikan (cm) selama 10 minggu perlakukan. Kolam

Suhu air pada minggu ke0

K-1

1,1

1,9

3,3

4,9

6,8

8,0

9,1

9,9

10,2

10,4

10,5

K-2

1,2

1,5

2,5

3,8

4,8

5,7

6,6

7,4

8,3

8,8

9,4

K-3

0,9

1,4

1,9

2,6

3,3

4,1

4,9

6,1

7,5

8,2

8,4

K-4

1,0

1,3

1,6

1,9

2,5

3,4

4,4

5,5

6,7

7,3

7,7

K-5

1,2

1,8

2,7

3,4

4,5

5,9

7,3

8,4

9,2

9,8

10,1

K-6

0,9

1,4

2,2

3,1

4,1

5,2

6,2

7,4

8,5

9,4

9,6

BUDIHARJO - Budidaya Ikan Wader Genus Rasbora

pertumbuhannya melambat diperkirakan karena sudah mencapai batas maksimum pertumbuhannya (Metcalfe et al., 1988). Pada minggu yang sama, dua jenis ikan lain justru sedang mencapai petumbuhan maksimum. Tahap yang ketiga terjadi pada minggu ke-8 sampai ke-10, dimana pertumbuhan ikan secara umum sudah melambat. Pada tahap ini, ikan R. argyrotaenia tidak mengalami banyak penambahan panjang tubuh. Hasil di atas menunjukkan bahwa pada sekitar minggu ke-9, ikan wader sudah memasuki tahap maksimum pertumbuhannya, sehingga sulit untuk tumbuh lebih besar lagi. Dari tiga jenis ikan yang diperlakukan, jenis R. argyrotaenia memperlihatkan pertumbuhan yang ideal sebagai dasar budidaya. Ikan ini memiliki ukuran tubuh relatif lebih besar dibandingkan dengan dua jenis yang lain dan laju pertumbuhannya relatif lebih cepat, sehingga dapat dipanen dalam jangka waktu yang lebih pendek. Dari data panjang tubuh, jenis ikan R. argyrotaenia mencapai laju pertumbuhan yang tinggi sejak minggu ke-5 dan ke-6, namun setelah memasuki minggu ke-8 pertambahan panjangnya hanya sedikit. Dua jenis ikan Rasbora yang lain pertumbuhan maksimumnya terjadi pada sekitar minggu ke-8 atau ke9. Berdasarkan data tersebut R. argyrotaenia sudah layak panen pada minggu ke-6 atau ke7, sedangkan jenis lain baru dapat dipanen pada minggu ke-8 atau ke-9. Jenis R. lateristriata dengan panjang tubuh maksimum hampir sama dengan R. argyrotaenia laju pertumbuhannya lambat, sehingga memerlukan waktu panen lebih lama. Jenis R. aprotaenia kurang ideal untuk dibudidayakan, karena ukuran tubuh maksimumnya relatif kecil dan laju pertumbuhannya lebih lambat.

Tabel 4. Berat ikan pada minggu ke-6, 8, dan 10. Kolam

Berat ikan (g) pada minggu ke: 6

K-1

K-2

K-3

K-4

K-5

K-6

229

Dalam penelitian ini data berat ikan diambil pada minggu ke-6, 8, dan 10 (Tabel 4). Pengambilan data pada minggu tersebut dilakukan dengan asumsi bahwa panen ikan dapat dimulai atau dilakukan pada waktu tersebut. Dari Tabel 4 diketahui bahwa jenis R. argyrotaenia memiliki berat yang relatif lebih tinggi dari pada jenis yang lain. Mulai minggu ke-6 sampai ke-8, jenis ini memiliki tubuh yang lebih berat dari pada jenis lain. Sementara itu, jenis R. lateristriata memerlukan waktu lebih lama untuk mencapai berat yang sama dengan R. argyrotaenia, sehingga kurang ekonomis dari segi budidaya karena akan memperlama masa pemeliharaan dan menunda masa panen. Pemberian pakan tambahan, secara umum mampu meningkatkan pertumbuhan ikan wader. Seleksi berdasarkan laju pertumbuhan terhadap tiga jenis ikan wader dari genus Rasbora, menunjukkan bahwa jenis R. argyrotaenia memiliki potensi yang ideal untuk dibudidayakan. Hasil ini baru merupakan informasi awal dan masih diperlukan penelitian aspek-aspek yang lain. Selain ikan wader dari genus Rasbora, ikan wader dari genus lain juga masih perlu diteliti potensinya, sehingga dapat diperoleh informasi lengkap mengenai budidaya ikan wader.

KESIMPULAN Pakan tambahan yang diberikan pada budidaya ikan wader dari Genus Rasbora dapat meningkatkan berat dan laju pertumbuhannya. Ikan wader jenis R. argyrotaenia memiliki potensi yang lebih tinggi untuk dibudidayakan dari pada R. lateristriata dan R. argyrotaenia.

DAFTAR PUSTAKA Cahyono, B. 2000. Budidaya Ikan Air Tawar: Ikan Gurami, Ikan Nila, Ikan Mas. Yogyakarta: Penerbit Kanisius. Christiansen, J.S. and M. Jobling. 1990. The behavioural and the relationships between food intake and growth of juvenil arctic charr Salvelinus alpinis L. subjected to sustained exercise. Canadian Journal of Zoology 68: 2185-2191. Evans, D.H. 1999. The Physiology of Fishes. Florida: CRC Press.

230

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 225-230

Kottelat, M., A.J. Whitten, S.N. Kartikasari, and S. Wirjoatmodjo. 1993. Freshwater fishes of western Indonesia and Sulawesi. Hongkong: Periplus edition (HK) Ltd. In collaborated with EMDI Project. Metcalfe, N.B., F.A. Huntingford, and J.E. Thorpe. 1988. Feeding intensity, growth rate, and the establishment

of life history patterns in juvenile Atlantic salmon Salmo salar. Journal of Animal Ecology 57: 463-474. Opuszyski, K., and Sherman, J.V. 1995. Herbivores Fishes: Culture and Use for Weed Management. Florida: CRC Press. Wooton, R.J. 1992. Fish Ecology. London: Blackie and Sons Limited.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 231-235

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Some Ethnophytomedical Aspects and Conservation Strategy of Several Medicinal Plants in Java, Indonesia HARINI M. SANGAT, INGE LARASHATI Herbarium Bogoriense, Indonesian Institute of Sciences, Bogor 16002 Received: 15 April 2002. Accepted: 29 April 2002

ABSTRACT The importance of medicinal plants for the preparation of “jamu" has been recognized in Indonesia and especially Java since ancient times. Jamu usually consists of blends of several kinds of plants or other natural materials. Jamu remains popular and there is an increasing demand for jamu in such diverse fields as health and beauty care, medical treatment and the preparation of fresh beverages. The problems result from the fact of most materials needed for preparation of jamu being natural resources. These materials are collected by the people in the forest and sold to the producers without thought for the conservation of these plants in nature with the consequence that some of the medicinal plants concerned have become difficult to find in the wild. Studies in the field in West, Central and East Java and at jamu enterprises and raw material sales centre show that several species of jamu raw material are very scarce. They should be classified as endangered. In this paper the significance of the endangered species as jamu in traditional Indonesian medicine is assessed and a strategy for conserving them "in situ and ex situ " is discussed. © 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: conservation, medicinal plant, jamu, Java.

INTRODUCTION The significance of medicinal plants in the traditional life of Indonesian people is high especially in the Javanese community. People use them to prepare for “jamu” ingredients to give traditional herbal medicine, usually consisting of blends of several kinds of plants or other natural materials. Jamu is still in great demand in Indonesia. Many kinds of it are sold in shops and markets in elegant packages or as beverages ready to drink. Most Indonesian people believe that jamu increases health and resistance to disease. Jamu has long been used in the public health program to health care. The increasing demand for jamu for health and beauty care, medicinal treatment or as fresh beverages makes its preparation and sale highly profitable, this in turn increasing demand for sources materials most of which are forest plants. In consequence these have

become rare in nature. A strategy to conserve the several species of plants concerned in this paper.

MATERIALS AND METHODS On the spot observation were made in several centers and enterprises, 'jamu gendong" seller interviewed and the literature reviewed. The jamu gendong sellers are familiar itinerants in West, Central and East Java. Usually they are women carrying jamu in bottles in baskets on their backs from door to door. Employees in jamu factories or home industries were interviewed. The plant species used for preparation of jamu were identified with the assistance of the Herbarium Bogoriense and the Botanical Garden in Bogor, Indonesia and observed the ways in which they are used.

232

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 231-235

RESULTS AND DISCUSSIONS Ethnophytomedical conservations Jamu is worn as traditional medicinal plants. The drinking of jamu is a traditional form of health care passing from one generation with little change. The word “jamu" is Javanese in origin. The origin and development of the tradition is uncertain. Jamu contains not only ingredients directly curing specific illnesses but others enhancing resistance to illness in general. Uses include: • Teenagers: medicinal herb for young girls, particularly used by girls before marriage. Married women: medicinal herb is consumed to enhance womanhood. • Pregnant women: use "mbobot" medicinal herb and after childbirth use “selapan" medicinal herb. • Men: medicinal herb is used to increase strength. Both observations and interviews indicated that several species of medicinal plants conceived have become difficult to find (Table 1). In the old days the several depleted species were very important ingredients of tonic and aphrodisiacs and in health and beauty care. Nowadays they are rare and expensive so the producers change the ingredients to related species that are easier and cheaper to find- For example in the preparation of jamu sehat laki-laki", that is strongman's jamu, traditionally using "sintok" (Cinnamomum sintoc) as raw material, this ingredient has been replaced by "kayu manis" or cinnamon (Cinnamomum burmanni). Both species belong to the family Lauraceae. Such changes of- raw material will reduce the taste, activity and power of jamu. Traditionally it was believed that the original ingredients of jamu were specific pairs of materials and that neither of the pairs could be changed, For example, "sintok-seprantu", "sintok" (Cinnamomum sintoc) pairs with "seprantu" (Sindora sumatrana) and "adaspulasari", "adas" (Foeniculum vulgare) pairs with "pulasari" (Alyxia reinwardtii). The endangered species and their conservation Modem trends in jamu production are towards greater consumption and greater convenience in use, resulting in increased demand for raw materials. They are still mainly collected in the wild and in particular from

forests. Only a few producers have started cultivation of jamu garden. Most of them obtain raw materials from small farmers or collectors who collect the rhizome, bark, leaves and flowers or whole plants \without thought for the conservation of these natural resources. Steenis-Krusseman (1953), Heyne (1950) and Burkill (1935), listed no fewer than 1000 species of plants which have been used for generation by local inhabitants in preparing a variety of traditional medicines. Soepadmo (1979) has pointed out that many of these plants live in forests and can become rare before their medicinal properties can be examined scientifically. Whole habitats are threatened as a direct effect of increasing population, low standards and of living high demand for raw materials. Many of the primary forests are being clear felled and transformed into agricultural land. These activities threaten the survival of many species of plants including medicinal plants. Field observation on the endangered species of medicinal plants directly threatened especially in Java, i.e. Alyxia reinwardtii. Cassia tora, Cinnamomum sintoc, Curcuma mangga, Cryptocarya massoy, Elaeocarpus sphaericus, Parameria laevigata, Pimpinella alpina, and Stelechocarpus burahol, showed that the plants still surviving were old and unproductive. Young plants (seedlings) nearby were very few in number and were mainly young plants growing only slowly. In several places Alexia reinwardtii. Curcuma mangga, Parameria laevigata, Pimpinella alpina and Stelechocarpus burahol are cultivated by inhabitants in their gardens at home or close to villages. But only in limited number just enough for family use. The other species Cassia tora, Cinnamomum sintoc, Cryptocarya massoy and Elaeocarpus' sphaericus are only rarely cultivated. Some collectors follow good conservation practice. For example, on the Dieng plateau the people pick only the top shoots of Pimpinella alpina and leave lower parts of the plant, so the plant can recover naturally. Cultivation is the best way to secure the continuity of supply but there has been little study of the techniques required, given the urgency of the situation. So the primacy of jamu resources still depends on nature. I suggest that these species should be classified as endangered in Indonesia. Botanical gardens or arboreta are good places for ex-situ conservation. Their germ plasma

Table 1. The species of jamu raw material that have become rare. No.

Species

Family

Local name

Part of plant

Kind of jamu

Use and mode of application

Alyxia reinwardtii Bl.

Apocynaceae

Pulasari

Bark

Jamu "beras kencur & cabe puyang". Effective as tonicum, to increase resistance to disease, reduce muscular fatigue (for man and woman).

Odor and flavor, stomachic, anti-spasmodic and carminative

Cassia tora L.

Fabaceae

Ketapang kecil

Seed & leaves

To protect eye,

Tonic for the eyes

Jamu "perut kembung", to remedy constipation

Purgative/laxative

Cinnamomum sintoc BI.

Lauraceae

Sintok

Bark

Jamu "sehat wanita", to increase strength and resistance to disease.

Tonic, spasmodic

Curcuma mangga Val. & Zijp.

Zingiberaceae

Temu mangga

Rhizome

Jamu "sehat wanita”,

To treat abdominal illness

Cryptocarya massoy (Oken) Kosterm.

Lauraceae

Mesoyi

Bark

Jamu "sehat wanita”, to stimulate recovery after childbirth and restore vitality.

For woman after childbirth, to improve odor as tonic, and spasmodic

Elaeocarpus sphaericus (Gaert.) K. Schum.

Elaeocarpaceae

Jenitri

Fruit

Jamu "pelancar seni", to protect urinary system as tonic.

Diuretic

Parameria laevigata (Juss.) Moldenke

Apocynaceae

Kayu rapet

Bark

Jamu "sehat wanita”, to restore and stimulate endocrine system after childbirth.

After parturition

Pimpinella alpina Koord.

Apiaceae

Purwoceng

Root

Jamu "sehat laki-laki", to make a man strong especially in relationship with sex activity.

Diuretic, aphrodisiac

Stelechocarpus burahol Hook.f. & Th.

Annonaceae

Burahol

Fruit

Jamu "awet ayu", for use in the cosmetic industry.

To make sweat fragrant and as diuretic

Table 2. Distribution of endangered medicinal plants. No.

Species

Sumatera

Kalimantan

Sulawesi

Nusa Tenggara

Maluku

Irian

Alyxia reinwardtii Bl.

Banka 3)

Cassia tora L.

Tropical rain forest 2)

Forest 2)

Cinnamomum sintoc BI.

Forest 2)

Curcuma mangga Val. & Zijp.

Cryptocarya massoy (Oken) Kosterm.

Elaeocarpus sphaericus (Gaert.) K. Schum.

Parameria laevigata (Juss.) Moldenke

Pimpinella alpina Koord.

Stelechocarpus burahol Hook.f. & Th.

Forest 2)

Java

Observation in Java

W, C, E 1), 2)

Central Java: cultivated in Wonogiri and Ambarawa. Forest rare.

W, C, E, Mad. ), 2), 3)

W, C, E, Mad, teak forest, wild.

W, C, E, Mad. ), 2), 3)

West Java forest (7001500 m asl.), wild, rare.

W, C, E, Mad. 1 )

West Java, cultivated in home garden, rare.

Ternate 3)

Fakfak 3)

W, C, E, Mad. 3 )

W, C, E, forest wild, rare.

W, C, E, Mad. ), 3)

Trenggalek, Wonosobo, Tasikmalaya, Ciamis forest (+ 1400 m asl.)

Bali 3)

W, C, E, 1), 2), 3 )

W, C, E, teak forest, wild, rare, sometimes cultivated.

W, C, E, 1), 2), 3 )

W, C, E, rare, mountainous area (18003300 m. asl.)

W, C, E, 1), 3)

Forest 3) -

Forest 3)

Makassar 3 ) Forest 2)

Bali 3)

W, C, E, rare, humid forest, cultivated as ornamental tree. Annotations: 1) Backer and Bakhuizen v.d. Brink (1963), 2) Burkill (1935), 3) Heyne (1950); W: west, C: central, E: east, Mad.: Madura.

SANGAT and LARASHATI - Medicinal Plants in Java must be preserved and their medicinal properties studied. Seed storage, meristem or tissue culture storage or pollen storage are the other methods that can be used for ex-situ conservation. Such methods are more economical and practical since gardens need specialized knowledge (Hughes, 1978). Conservation can be done in their habitat in nature (in-situ conservation). The habitat can be protected against disturbance by a government regulation. Nature reserves and forest reserves are examples of in-situ conservation.

REFERENCES Backer, C.A. and R.C. Bakhuizen van den Brink. 1963. Flora of Java. Vol. I. Groningen: Wolters Noordhoff.

235

Backer, C.A. and R.C. Bakhuizen van den Brink. 1965. Flora of Java. Vol. II. Groningen: Wolters Noordhoff. Backer, C.A. and R.C. Bakhuizen van den Brink. 1968. Flora of Java. Vol. III. Groningen: Wolters Noordhoff. Burkill, I.H. 1935. A Dictionary of the Economic Products of the Malay Peninsula. Vol. I. London: Governments of the Straits Settlements and Federated Malay States by the Crown Agents for the Colonies. Heyne, K. 1950. De nuttige planten van Indonesia. Bandung: Van Hoeveâ&#x20AC;&#x2122;s Gravenhage,. Hughes, J.G. 1978. Conservation of Plant Genetic Resources. Birmingham: University of Ashton. Steenis-Krusseman, M.H. van. 1953. Selected Indonesian medicinal plants. Bull. Org. Sci. Res. Indonesia: 18. Soepadrno, B. 1979. The role of tropical botanical gardens in the conservation of threatened valuable plant genetic resources in Southeast Asia. In: Survival or Extinction. Synge H. and H. Townsend (eds.). London: Royal Botanic Gardens Kew.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 236-241

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Keragaman Plankton sebagai Indikator Kualitas Sungai di Kota Surakarta Plankton diversity as bioindicator of Surakarta rivers quality OKID PARAMA ASTIRIN, AHMAD DWI SETYAWAN, MARTI HARINI Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta 557126 Diterima: 20 Pebruari 2001. Disetujui: 23 Juni 2001

ABSTRACT Rivers have essential role in human cultures. They are sanctuary for amount of biodiversity, but threatened seriously now. The objective of this research is to know Surakarta (Solo) rivers quality based on plankton diversity. This town has amount of kampongs and industrial estates that discard wastes to rivers directly. Plankton community is one of the river qualities indicators, because pollutant and other organisms can influence their population. The research was conducted at four rivers in Surakarta, namely Pepe River, Premulung River, Anyar River and Jenes River. Data was collected in triple before and after rivers through the town. Data was analyzed by diversity index of Shannon Wienner. The result indicated that Surakarta rivers had been polluted in degree of lightly to seriously. ÂŠ 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: bioindicator, plankton, pollutant, river, Surakarta (Solo) town.

PENDAHULUAN Bengawan Solo merupakan salah satu sungai besar di Indonesia dan merupakan yang terbesar di Jawa (Jalal, 1987). Sunga dan laut Indonesia merupakan habitat bagi 25% populasi ikan dunia (Groombridge, 1990). Namun sungai-sungai di Indonesia umumnya mengalami kerusakan karena penggundulan hutan, perusakan vegetasi tepian, pemindahan aliran, penghilangan dan pengaturan arus, pembuangan limbah dari pemukiman, pertanian, industri, penambangan pasir, eksploitasi berlebihan spesies endemik dan introduksi spesies asing (Dudgeon, 1992). Kota Surakarta (Solo) secara administratif terbagi menjadi 5 kecamatan, yang terbagi lagi menjadi 51 kelurahan, 562 rukun warga (RW) dan 2.515 rukun tetangga (RT). Di kota ini terdapat 82 industri besar, 237 industri sedang dan 500 industri kecil. Pada umumnya lokasi industri ini terletak di kawasan permukiman dan tidak mengolah limbah secara benar, sehingga berpotensi mencemari sungai di sekitarnya. Di samping itu rumah tangga yang

membuang limbah langsung ke sungai diyakini juga cukup banyak, khususnya di sekitar bantaran sungai. Permukiman di Kota Surakarta juga merupakan sumber pencemar yang potensial. Terlebih di kota ini terdapat beberapa permukiman slum dan scuater antara lain di Kampung Sewu dan Gandekan, Kecamatan Jebres, dimana sebagian penduduknya membuang hajat langsung di atas sungai atau menyalurkan limbah tinja langsung ke sungai tanpa pengolahan, serta. hampir seluruh saluran limbah rumah tangga tidak kedap air. Usaha pengendalian kerusakan sungai dan kebijakan pengelolaannya mengharuskan pemantauan kualitas sungai. Pemantauan ini umumnya dilakukan dengan menggunakan parameter fisik atau kimia. Akhir-akhir ini pemantauan dengan biota lebih diperhatikan, mengingat biota lebih tegas dalam mengekspresikan kerusakan sungai, karena biota terpengaruh langsung sungai dalam jangka panjang, sedang sifat-sifat fisik dan kimia cenderung menginformasikan keadaan sungai pada waktu pengukuran saja. Di samping itu,

ASTIRIN dkk. - Kualitas Sungai di Kota Surakarta

biota ramah lingkungan, murah, cepat dan mudah diinterpretasi (Winarno, dkk., 2000). Pencemaran dapat mengubah struktur ekosistem dan mengurangi jumlah spesies dalam suatu komunitas, sehingga keragamannya berkurang. Dengan demikian indeks diversitas ekosistem yang tercemar selalu lebih kecil dari pada ekosistem alami. Diversitas di suatu perairan biasanya dinyatakan dalam jumlah spesies yang terdapat di tempat tersebut. Semakin besar jumlah spesies akan semakin besar pula diversitasnya. Hubungan antara jumlah spesies dengan jumlah individu dapat dinyatakan dalam bentuk indeks diversitas. Berdasarkan pengamatan pendahuluan melalui uji fisikokimia diyakini bahwa sungaisungai di Kota Surakarta, yaitu Sungai Pepe, Premulung, Anyar dan Jenes, telah tercemar berat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keanekaragaman jenis zooplankton dan fitoplankton pada keempat sungai tersebut, dan menetapkan kualitasnya berdasarkan indeks diversitas plankton.

237

tertentu ke volume lebih kecil, yaitu air sebanyak 4 liter untuk perairan blooming atau 6 liter untuk perairan normal dituangkan ke dalam jala plankton yang telah dipasangi botol flakon volume 10 ml. Plankton yang terjaring dan menempel pada dinding jala disiram hingga masuk ke botol flakon, lalu diberi tiga tetes formalin 4 % untuk pengawetan. Sebanyak 1 ml air sampel diambil dengan pipet dan dimasukkan dalam SRCC, lalu diamati di bawah mikroskop yang telah dipasangi mikrometer okuler Wipple. Jumlah fitoplankton dan zooplankton pada 10 bidang pandang mikrometer dihitung, sehingga diketahui jumlah plankton per liter. Plankton pada batas atas dan kiri batas mikrometer ikut dihitung, sedangkan plankton pada batas bawah dan kanan tidak dihitung. Analisis data Jumlah organisme yang didapatkan dari perhitungan, dianalisis dengan rumus indeks diversitas Shannon Wienner (Odum, 1993), sedang klasifikasi derajat pencemaran perairan merujuk pada Lee (1978):

BAHAN DAN METODE Tabel 1. Daftar klasifikasi derajat pencemaran.

Lokasi dan waktu penelitian Lokasi penelitian meliputi empat sungai di Kota Surakarta yang semuanya bermuara di Bengawan Solo, yaitu Sungai Pepe, Premulung, Anyar dan Sungai Jenes. Setiap sungai ditentukan dua stasiun yaitu di hulu (sebelum memasuki kota) dan di hilir (setelah melewati kota), masing-masing dengan tiga ulangan. Penelitian dilaksanakan pada musim kemarau tahun 1999. Alat dan bahan Alat yang digunakan meliputi jala plankton, Sedgewick-Rafter Counting Cells (SRCC), hand counter, mikroskop, mikrometer okuler Wipple, gelas ukur, ember plastik, pipet dan botol koleksi. Bahan kimia yang diperlukan adalah formalin 4% untuk pengawetan. Cara kerja Data kualitatif dikoleksi dengan menarik jala plankton, secara horizontal dan vertikal di sungai. Pada lokasi yang memiliki banyak makrofita terendam digunakan jala plankton bertangkai. Identifikasi jenis-jenis plankton merujuk pada Davis (1955). Data kuantitatif diperoleh dengan memampatkan air sungai yang mengandung plankton dari volume

No 1. 2. 3. 4.

Derajat Indeks DO BOD SS NH3 Pencemaran Diversitas (ppm) (ppm) (ppm) (ppm) Tidak Ringan Sedang Berat

> 2,0 2,0-1,6 1,5-1,0 <1,0

>6,5 <3,0 < 20 < 0,5 4,5-6,5 3,0-4,9 20-49 0,5-0,9 2,0-4,4 5,0-15 50-100 1,0-3,0 <2,0 >15 > 100 > 3,0

HASIL DAN PEMBAHASAN Penurunan kualitas air sungai akibat limbah industri dapat menurunkan kualitas air tanah di sekitarnya melalui infiltrasi dan dispersi. Infiltrasi adalah masuknya air dan bahanbahan terlarut ke dalam tanah, sedangkan dispersi adalah pencampuran bahan-bahan di dalam air secara fisik-kimia hingga homogen. Selaku organisme air, plankton mempunyai banyak kelebihan sebagai tolok ukur biologis yaitu mampu menunjukkan tingkat ketidakstabilan ekologi dan mengevaluasi berbagai bentuk pencemaran. Pencemaran sungai di Kota Surakarta terutama berkaitan dengan limbah industri dan rumah tangga. Potensi pencemaran dari industri terlihat dari banyaknya perusahaan

238

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 236-241

kecil yang membuang limbah cair langsung ke sungai, karena belum memiliki UPL, sedangkan industri besar yang memiliki UPL disinyalir belum memfungsikannya secara optimal. Sungai Anyar Berdasarkan letak topografinya, Sungai Anyar tidak saja menerima dampak kegiatan pembangunan dari Kota Surakarta, tetapi juga dari luar wilayah. Dampak ini berasal dari lingkungan pertanian, permukiman, perdagangan, transportasi dan lain-lain. Sehingga perlu penanganan lintas sektoral yang dikoordinasikan dengan kota/kabupaten di sekitarnya. Indeks diversitas Shannon Wienner komunitas plankton di hulu dan hilir Sungai Anyar masing-masing sebesar 1,927 dan 1,369 (Tabel 2), sehingga merujuk pada Lee et al. (1978) sungai ini tergolong tercemar ringan. Secara visual tampak adanya penyuburan perairan, dimana warna sungai hijau pekat (blooming). Kondisi ini perlu mendapat perhatian karena akan mengganggu keseimbangan rantai makanan dan mempengaruhi ekosistem di sekitar sungai. Terjadinya blooming di Sungai Anyar tampaknya terkait erat dengan daerah aliran sungai yang melewati areal pertanian di Kabupaten Boyolali, dimana asupan fosfat dan nitrat berlebih. Limbah pertanian dapat masuk ke dalam perairan dengan cara merembes atau melalui aliran permukaan. Blooming menyebabkan jumlah fitoplankton yang mati relatif banyak. Sisa-sisa tubuh fitoplankton akan tenggelam karena berat jenis protoplasmanya lebih besar dari air, dan selanjutnya akan mengalami dekomposisi oleh bakteri, sehingga unsur-unsur nitrat dan fosfat yang terikat pada berbagai senyawa organik dibebaskan dan dikembalikan ke dalam perairan dalam bentuk nitrat dan fosfat inorganik, yang dapat dimanfaatkan kembali oleh fitoplankton. Hal ini menjaga ketersediaan hara di perairan sehingga blooming dapat berlangsung dalam waktu lama. Proses dekomposisi oleh bakteri terjadi di bawah zone eufotik, bahkan mungkin di zone afotik. Unsur hara ini dapat terangkat ke zone eufotik di atasnya oleh arus vertikal. Bahanbahan organik dari sumber lain juga akan mengalami dekomposisi oleh bakteri. Apabila bahan organik tersedia dalam jumlah besar, maka dekomposisi oleh bakteri akan mengembalikan nitrat dan fosfat dalam jumlah besar ke perairan, sehingga terjadi eutrofikasi.

Tabel 2. Keanekaragaman jenis plankton di Sungai Anyar. No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26.

Nama spesies Gomphoneis herculeanum Polyartha vulgaris Filinia longiseta Didymodactylus carnosus Rotaria citrinus Philodina roseola Bradyscela clauda Streblocerus serricadalus Drepanothrix dentala Acantholeberis curvirostris Lathonura rectirostris Banops serricaudata Macrothrix hirsuticornis. Eurycercus Lamllatus Monospilus dispar Dadaya macrops Camptocercus rectirostris Oxyurella tenuicaudis Alonella diaphana Alona guttata Leydigia quadrangularis Alonella exsa. Cyclops haueri Cyclops bicuspidatus Cyclops jeanelli putei Paracamptus reductus Indeks diversitas Jumlah spesies

Hulu Hilir 1 14 4 1 2 1 13 17 1 12 1 4 18 2 3 10 1 1 15 1 1 4 1 2 1 1 1,927 1,639 11 15

Gas nitrogen (N2) tidak mudah larut dalam air, tetapi karena 78% atmosfir adalah gas N2, kadarnya dalam air tetap tinggi. Secara kimia, N2 bersifat inert dan tidak bereaksi dengan air, namun beberapa jenis bakteri, jamur dan alga hijau-biru (Cyanophyceae) dapat memfiksasi N2 dari udara. Terdapat pula beberapa bakteria yang dapat mereduksi nitrat menjadi N2 bila kadar oksigen sangat rendah. Pupuk nitrogen yang banyak digunakan petani dapat meningkatkan kadar nitrat dan nitrit di perairan, sehingga terjadi eutrofikasi. Eutrofikasi tampaknya menguntungkan karena diikuti penambahan jumlah fitopankton, namun kondisi ini memerlukan pasokan oksigen dalam jumlah besar. Pada siang, fotosintesis menghasilkan oksigen sehingga kadar dalam perairan cukup untuk memenuhi kebutuhan semua organisme, namun pada malam hari terjadi persaingan antara fitoplankton dengan ikan, zooplankton dan organisme lain. Dalam persaingan ini fitoplankton akan menang, karena laju difusi oksigen ke dalam tubuhnya jauh lebih cepat.

ASTIRIN dkk. - Kualitas Sungai di Kota Surakarta

Sehingga ikan dapat mati â&#x20AC;&#x153;tercekikâ&#x20AC;? kecuali ikan yang memiliki alat pernafasan tambahan. Penambahan individu fitoplankton akan diikuti alga hijau-biru. Hal ini terjadi karena fitoplankton membutuhkan fosfat jauh lebih sedikit dari pada nitrogen, sehingga nitrat yang tersedia akan dihabiskan fitoplankton, sedangkan fosfat yang tersisa akan dimanfaatkan alga hijau-biru yang tetap bertahan karena dapat mengikat nitrogen dari atmosfer, sehingga alga hijau-biru ikut mengalami blooming. Sungai Premulung Keanekaragaman jenis plankton di Sungai Premulung ditunjukkan pada Tabel 3. Indeks diversitas Shannon Wienner pada Sungai Premulung di bagian hulu dan hilir secara berturut-turut adalah 1,914 dan 0,775, sehingga dengan merujuk standard Lee et al. (1978) kondisinya secara berturut-turut tercemar ringan dan berat. Tabel 3. Keanekaragaman jenis plankton di Sungai Premulung. No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16 17 18

Nama spesies Porphrydium cruentum Kylimella latvica Batrachospermum boryanum Brebissonia boeckii Gomphoneis herculeanum Polyartha. vulgaris Filinia. longiseta Didymodactylus carnosus Rotaria citrinus Philodina roseola Alonella exsa. Polamocypris elegantula Cyclops strenuus Cyclops magnus Cyclops navus Eurycercus Lamllatus Monospilus dispar Leydigia quadrangularis Indeks diversitas Jumlah spesies

Hulu Hilir 11 2 12 8 4 7 7 4 7 10 9 11 8 1 6 8 9 10 9 1,914 0,775 14 5

Hal ini terjadi karena Sungai Premulung menerima aliran dari Kabupaten Sukoharjo yang memiliki potensi pencemaran oleh kegiatan industri dan permukiman, sehingga aliran sungai yang memasuki Kota Surakarta sudah tercemar. Sesudah memasuki Kota Surakarta yang banyak memiliki industri batik dan sablon, maka beban pencemar sungai semakin berat.

239

Industri yang membuang limbah ke Sungai Premulung antara lain sablon, meliputi industri tekstil, batik dan tenun. Industri ini banyak menggunakan zat warna reaktif. Penyablonan cara dingin menggunakan zat warna procionM turunan diklorotriazina, sedang cara panas menggunakan zat warna remazol turunan vinilsulfon. Vinil yang bersifat karsinogenik dapat terakumulasi atau menempel pada organisme perairan, dan melalui rantai makanan dapat terjadi biomagnifikasi. Di samping itu limbah remazol merubah warna air, sehingga mengurangi daya guna dan estetikanya. Pencemaran di Sungai Premuling tampaknya sulit dikendalikan mengingat banyaknya hambatan yang ditemui, atara lain: (1) Masyarakat di sekitar usaha industri yang mencemari lingkungan bersikap â&#x20AC;&#x153;nrimoâ&#x20AC;? dan takut menyampaikan keluhan karena tidak tahu hak perlindungan lingkungan. (2) Industri besar yang belum menyadari prinsip internalisasi biaya eksternal sehingga hanya menginginkan keuntungan semata, tanpa memperdulikan dampak usahanya terhadap lingkungan. (3) Industri kecil yang telah sadar perlunya pengendalian dampak lingkungan namun tidak mampu membuat UPL. (4) Lemahnya penegakan hukum bagi industri yang menyebabkan pencemaran. Sungai Pepe Hasil identifikasi plankton yang terjaring dalam pengambilan sampel di Sungai Pepe dapat ditunjukkan pada Tabel 4. Indeks diversitas Shannon Wienner Sungai Pepe di daerah hulu sebesar 1,979, menunjukkan kualitas perairan yang tercemar ringan, sedang daerah hilir sebesar 0,901, menunjukkan tercemar berat (Lee et al., 1978). Kondisi ini terjadi karena aliran Sungai Pepe di Kota Surakarta menampung limbah dari 23 industri yang potensial menimbulkan pencemar, terdiri dari 21 industri tekstil, dimana 5 tergolong besar, 4 sedang, dan 12 tergolong kecil; 1 industri kulit tergolong besar dan 1 industri bumbu masak tergolong kecilmenengah. Dari ke-23 industri tersebut, 13 diantaranya telah dilengkapi dengan UPL, namun belum dioperasionalkan secara maksimal, sesuai kesaksian masyarakat di sekitarnya. Secara alamiah sungai-sungai penerima limbah dapat mendegradasi limbah, namun apabila jumlahnya melampaui kemampuan degradasi akan terjadi pencemaran.

240

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 236-241

Tabel 4. Keanekaragaman jenis plankton di Sungai Pepe. No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

Nama spesies Chara globularis Tolypella glomerata Stipilococcus urcelolatus Porphrydium cruentum Kylimella latvica Batrachospermum boryanum Brebissonia boeckii Gomphoneis herculeanum Polyartha. vulgaris Filinia. longiseta Didymodactylus carnosus Rotaria citrinus Philodina roseola Alonella exsa. Polamocypris elegantula Cyclops strenuus Cyclops magnus Cyclops navus ? Indeks diversitas Jumlah spesies

Hulu 1 1 2 1 1 1 3 4 2 1 1 1 2 8 1,979 14

Hilir 3 6 2 5 4 0,901 5

Secara fisik kenampakan Sungai Pepe berwarna coklat kehitaman dan alirannya sangat lambat, sehingga proses distribusi oksigen secara vertikal tidak lancar dan proses difusi terhambat. Pada umumnya semua gas dapat terlarut dalam air, namun difusi ini berlangsung sangat lambat, sehingga apabila transfer oksigen hanya tergantung dari difusi maka kemungkinan besar air di dekat dasar perairan tidak mengandung oksigen. Di sini peran sirkulasi air sangat penting, karena mengakibatkan terjadinya penyampuran air permukaan yang teroksigenasi dengan air di bawahnya, sehingga kadar oksigen terlarut lebih seragam. Di samping itu air Sungai Pepe yang sangat keruh karena banyaknya bahanbahan yang tersuspensi seperti lumpur, menyebabkan ketersediaan cahaya matahari menjadi faktor pembatas, dimana kompensasi cahaya pada beberapa tempat hanya beberapa centimeter, sehingga indeks diversitas plankton di sungai ini rendah. Pada hulu Sungai Pepe, selain warna air keruh, coklat kehitaman, aliran air sangat lemah badan air juga berbau. Tampaknya proses dekomposisi/biodegradasi sudah menggunakan oksigen dalam jumlah yang minim sehingga proses ini bersifat anaerob. Merujuk Wardoyo (1978) dekomposisi oleh bakteri masih dapat berlangsung dalam perairan yang sama sekali tidak terdapat

oksigen terlarut. Namun pada keadaan ini dekomposisi dilakukan oleh bakteri anaerob. Dilihat dari sudut pengembalian unsur hara bahan organik ke dalam perairan, dekomposisi oleh bakteri anaerob mungkin menguntungkan, namun dalam proses dekomposisi ini dihasilkan senyawa-senyawa yang bersifat racun bagi biota air, seperti etana, metana, amoniak, dan H2S. Pada umumnya oksigen terlarut bukan merupakan faktor pembatas bagi kehidupan perairan, namun apabila kadar oksigen terlarut sangat rendah kehidupan dalam air terancam. Keadaan ini dapat terjadi pada perairan yang mengandung sejumlah besar bahan organik yang mengalami dekomposisi oleh bakteri. Bakteri dekomposisi yang terdapat dalam jumlah besar ini juga memerlukan oksigen dalam jumlah besar, sehingga menurunkan kadar oksigen terlarut hingga tahap yang mengancam kehidupan air. Hewan-hewan air yang dapat aktif bergerak, seperti ikan meninggalkan atau menghindari lokasi-lokasi dimana terdapat sejumlah besar bahan organik yang mengalami dekomposisi oleh bakteri. Hewanhewan yang hidup menetap atau bergerak pasif, misalnya bentos atau plankton akan mati, sehingga indeks diversitasnya rendah. Sungai Jenes Hasil identifikasi plankton yang terjaring dalam pengambilan sampel di Sungai Jenes dapat disajikan pada Tabel 5. Indeks diversitas Shannon Wienner Sungai Jenes pada daerah hulu dan hilir sebesar 1,208 dan 1,095, sehingga dengan merujuk Lee et al. (1978) keduanya digolongkan tercemar sedang. Hal ini menunjukkan bahwa Sungai Jenes sudah menerima beban pencemaran sejak sebelum memasuki kota. Pencemaran dalam suatu perairan tidak selalu seketika memusnahkan populasi biota di dalamnya. Tetapi bahan pencemar yang terdapat dalam kadar tidak mematikan (sublethal) tetap dapat mengakibatkan efek negatif terhadap biologi organisme hidup. Pencemaran pada badan air Sungai Jenes disebabkan terutama karena daerah aliran sungai melalui areal pertanian, permukiman dan kawasan industri. Penggunaan pestisida di sektor pertanian turut andil dalam meningkatkan beban pencemar. Areal pertanian menyumbangkan sisa-sisa pupuk dan pestisida dalam jumlah cukup banyak ke perairan.

ASTIRIN dkk. - Kualitas Sungai di Kota Surakarta Tabel 5. Keanekaragaman jenis plankton di Sungai Jenes. No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20 21

Nama spesies Eremosphaera viridis Oocystis natans Geminella interrupta Radiofilum conjunctivum Raphidionema sempervirens Stichococcus bacillaris Sphaeroplea annulina Protococcus viridis Monostroma quaternarium Chara globularis Oxyurella tenuicaudis Alonella diaphana Alona guttata Leydigia quadrangularis Alonella exsa. Polamocypris elegantula Cyclops strenuus Cyclops magnus Cyclops navus -? Indeks diversitas Jumlah spesies

Hulu 1 4 1 1 27 2 3 1 1,208 -

Hilir 2 3 1 5 4 1 1 2 1 2 2 1 1 1,095 -

Permasalahan utama pencemaran oleh pestisida ialah adanya pengendapan sisa-sisa pestisida yang digunakan untuk mengendalikan hama di sektor pertanian dan vektor penyakit di sektor kesehatan masyarakat. Deposisi ini dapat terjadi pada lingkungan fisik, kimia maupun makhluk biotik yang dikonsumsi manusia, seperti ikan dan unggas. Kontaminasi pestisida pada ekosistem akuatik tidak hanya karena pemakaian secara langsung ke dalam sistem perairan tetapi juga melalui cara-cara lain, misalnya tumpahan pada waktu pengangkutan, penyimpanan dan penjualan. Kontaminasi juga dapat diakibatkan oleh sistem irigasi, air permukaan, terlarutnya debu yang mengandung pestisida ke dalam air tanah dan lain-lain. Pestisida yang sampai ke perairan dapat mematikan ikan. Bahkan dalam kadar sublethal pun bahan toksik ini akan mengakibatkan ikan menjadi lebih peka terhadap serangan penyakit. Beban pencemaran yang berat menyebabkan kualitas lingkungan perairan Sungai Jenes

241

menurun, karena di dalam kota sungai ini juga menerima beban pencemaran cukup banyak, sehingga mekanisme alami pemurnian diri tidak berlangsung. Di samping pencemaran dari lahan pertanian, industri dan pemukiman, pencemaran di sungai ini juga disebabkan pembuangan limbah cair hotel secara langsung tanpa melalui UPL. Di samping Sungai Jenes, sungai lain yang juga menerima limbah hotel dan perlu mendapat pemantauan adalah Sungai Pepe dan Sungai Anyar. Pada akhirnya limbah ini akan bermuara di Sungai Bengawan Solo.

KESIMPULAN Semua sungai di Kota Surakarta dalam kondisi tercemar, baik daerah hulu mapun hilir. Derajat pencemaran berkisar antara tercemar ringan hingga tercemar berat. Kualitas sungai di daerah hulu yang semuanya sudah tercemar dapat diartikan bahwa pencemaran sungai sudah terjadi sebelum memasuki Kota Surakarta, yang turut membebani pencemaran sungai-sungai di kota ini.

DAFTAR PUSTAKA David. 1955. Freshwater Plankton. Davis: Universiry of California. Dudgeon, D. 1992. Endangered Ecosystem: a Review of the Conservation Status of Tropical Asia Rivers. Hydrobiologia 248: 167-191. Groombridge, B., 1990. Global Biodiversity: Status of the Earth Living Resources. London: Chapman and Hall. Jalal, K.F. 1987. Regional Water Resources Situation: Quantitative and Qualitative Aspects. In Ali, M. G.E. Radosevich and A.A. Khan (Eds.). Water Resources Policy for Asia. Boston: Balkema Publishers. Lee, T.D. 1978. Handbook of Variables of Environmental Impact assessment. Arbor: An Arbor Science Publisher Inc. Odum, 1993. Fundamental of Ecology, 3th edition. London: WB. Sounders Co. Winarno, K., O.P. Astirin dan A.D. Setyawan. 2000. Pemantauan Kualitas Perairan Rawa Jabung berdasarkan Keanekaragaman dan Kekayaan Komunitas Bentos. BioSMART 2 (1): 40-46.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 242-256

ISSN: 1412-033X Juli 2002

Habitat Reliks Vegetasi Mangrove di Pantai Selatan Jawa Relics habitat of mangrove vegetation in south coast of Java AHMAD DWI SETYAWAN, ARI SUSILOWATI, WIRYANTO Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta 57126 Diterima: 15 Mei 2002. Disetujui: 31 Mei 2002

ABSTRACT Mangrove vegetation is one of the most richness ecosystems in tropical forest. It has high value economically and ecologically. Mangrove product can be used directly as timber, firewood, charcoal, tannin, dyes, food, medicine, raw material of industries, etc. It also can be used indirectly as fisheries, wastes processing, seashore protection, ecoturisms, educations, etc. In the past time, river estuaries in south coast of Java was mangrove habitat. However, anthropogenic activities had been reduced mangrove vegetation into relix habitat. The aim of the research was to know (1) sites of mangrove vegetation in river estuaries in south coast of Java, (2) diversity of mangrove vegetation, (3) density of Sonneratia alba J.E. Smith, and (4) physical and chemical properties of these sites. The research was conducted in March-April 2002, at 20 river estuaries from Pacitan until Cilacap, south coast of Java. The results indicated that mangrove remnant could be met in 10 river estuaries, namely Grindulu, Teleng, Bogowonto, Cakrayasan, Lukulo, Cincingguling, Ijo, Bengawan, Serayu, and Jeruk Legi-Donan. There were 29 mangrove species in estuaries, consist of major components (9 sp.), minor components (2 sp.), and mangrove associated (18 sp.). The density of Sonneratia alba J.E. Smith varied from 0 till > 250 individual per hectare. The soil sediment could be grouped into sand, silt, and clay, where silt and clay could support mangrove growth finely. The average of environmental parameters as follows: temperature of water and sediment respectively were 32.0oC and 31.4oC, pH of water and sediment respectively were 7.29 and 6.96, total dissolved solid of water was ~ 2000 ppm, dissolved oxygen of water was 9.29 ppm, and water salinity was 16 ppt. ÂŠ 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: mangrove remnant, Sonneratia alba, diversity, density.

PENDAHULUAN Hutan mangrove atau mangal adalah sejumlah komunitas tumbuhan pantai tropis dan sub-tropis yang didominasi tumbuhan bunga terestrial berhabitus pohon dan semak yang dapat menginvasi dan tumbuh di kawasan pasang surut (Nybakken, 1993; Kitamura dkk., 1997). Hutan mangrove disebut juga hutan pasang surut, hutan payau, rawa-rawa payau atau hutan bakau. Istilah yang sering digunakan adalah hutan mangrove atau hutan bakau (Kartawinata, 1979). Kata mangrove merupakan perpaduan bahasa Melayu manggi-manggi dan bahasa

Arab el-gurm menjadi mang-gurm, keduanya sama-sama berarti Avicennia (api-api), pelatinan nama Ibnu Sina, seorang dokter Arab yang banyak mengidentifikasi manfaat obat tumbuhan mangrove. Kata mangrove dapat ditujukan untuk menyebut spesies, tumbuhan, hutan atau komunitas (Ng dan Sivasothi, 2001). Hutan mangrove merupakan salah satu ekosistem paling produktif dan memiliki nilai ekonomi tinggi, antara lain sebagai sumber bahan bangunan, kayu bakar, arang, tanin, bahan pewarna, bahan makanan, bahan obat, serta bahan baku industri, seperti pulp, rayon dan lignoselulosa (Ng dan Sivasothi, 2001; Inoue dkk., 1999; Bandaranayake, 1998;

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

Anonim, 1997a; Tanaka, 1992). Keanekaragaman hayati ekosistem mangrove berpotensi besar untuk menghasilkan produk berguna di masa depan (bioprospeksi). Tumbuhan obat yang selama ini dimanfaatkan secara tradisional dapat diteliti secara mendalam hingga diperoleh obat modern (Ng dan Sivasothi, 2001). Hutan mangrove mampu melindungi pantai dari abrasi, menjaga intrusi air laut, menahan limbah dari darat dan laut, tempat lahir dan bersarangnya ikan, udang, kerang, burung, dan biota-biota lain, serta berperan dalam ekoturisme dan pendidikan (Ng dan Sivasothi, 2001; Inoue dkk., 1999; Howe dkk., 1992). Namun sejumlah besar area hutan mangrove di dunia telah hilang karena pengambilan kayu, kegiatan pertanian, perikanan, industri, perdagangan, perumahan dan gangguan alam (Nybakken, 1993; Knox dan Miyabara, 1984). Indonesia memiliki hutan mangrove terluas di dunia. Pada tahun 1982 luasnya sekitar 4,25 juta hektar, sumber lain mengatakan pada tahun itu luasnya sekitar 3,24 juta hektar dan pada tahun 1993 tinggal tersisa 3 juta hektar. Di Jawa Tengah luas hutan ini tinggal sekitar 13.577 hektar (Anonim, 1997b), umumnya tersebar di Karimunjawa, pantai utara dan Segara Anakan. Pada masa lalu luas hutan mangrove di Segara Anakan mencapai 15,145 hektar (Wirjodarmodjo dkk., 1979) atau bahkan 21.500 hektar (Sasaki dan Sunarto, 1994). Pada masa kini luasnya sulit diperdiksi akibat tingginya sedimentasi hingga terbentuk dataran-dataran baru yang diinvasi mangrove, serta banyaknya perubahan peruntukan area vegetasi mangrove lama. Hutan mangrove di daerah tropis relatif heterogen. Spesies yang tumbuh di bibir pantai cenderung berhabitus rendah, sedang yang jauh berhabitus tinggi (Tomlison, 1986). Tumbuhan mangrove di Indonesia terdiri dari 47 spesies pohon, lima spesies semak, sembilan spesies herba dan rumput, 29 spesies epifit dan dua spesies parasit, serta beberapa spesies alga dan bryophyta (Anonim, 1997b). Kompilasi yang dilakukan Sasaki dan Sunarto (1994) menunjukkan ekosistem mangrove Segara Anakan disusun oleh 64 spesies. Pada ekosistem alami tumbuhan mangrove membentuk zonasi (Nybakken, 1993; Chapman, 1992). Zona luar yang terbuka didominasi Avicennia dan Sonneratia, diikuti Rhizophora pada bagian sedikit agak dalam. Zona tengah didominasi Bruguiera gymnorrhiza. Zona tiga didominasi Xylocarpus dan Heritiera.

243

Zona dalam didominasi Bruguiera cylindrica, Schyphiphora dan Lumnitzera. Adapun zona transisi didominasi Cerbera manghas (Ng dan Sivasothi, 2001; Chapman, 1992; de Haan dalam Steenis, 1958). Pada perbatasan hutan mangrove dengan rawa air tawar tumbuh tegakan Nypa fruticans, diikuti Cyperus partulacastrum, Fimbristylis ferruginea, Scirpus litoralis dan Scirpus malaccensis (Sukardjo, 1985; Odum, 1971). Pada masa kini pola zonasi tidak jelas karena adanya sedimentasi dan perubahan habitat. Tumbuhan mangrove memiliki beberapa ciri antara lain: akar dangkal, menyebar, dan kadang-kadang tumbuh ke atas membentuk pneumatofora (akar napas); daun keras, tebal, mengkilat, sukulen, memiliki jaringan penyimpan air dan garam; beberapa tumbuhan memiliki kelenjar garam untuk mengatur osmosis (Nybakken, 1993; Whitten dkk., 1987; Odum, 1971). Suksesi di hutan mangrove sangat aktif, arus pasang surut memungkinkan terangkutnya propagul berbagai spesies. Perubahan fisik di hutan mangrove seperti pengeringan, pembangunan kanal-kanal air dan pemakaian pupuk dalam pengelolaan tambak, dapat menyebabkan perubahan habitat mangrove, sehingga struktur dan komposisinya berubahubah (Tanaka, 1992; Odum, 1971). Pantai selatan Jawa secara dinamis mengalami perubahan. Pertambahan penduduk dan kepadatannya yang tinggi menyebabkan besarnya kebutuhan akan lahan, sehingga hampir semua ekosistem alami diubah menjadi antropogenik dan eksistensinya terancam. Topografi muara sungai di kawasan ini relatif beragam. Beberapa muara terletak di kawasan pegunungan gamping dengan tepian yang terjal dan sangat berpasir, sehingga mengurangi kesempatan tumbuhnya mangrove. Muara lainnya terletak di kawasan yang relatif datar, bertanah lumpur atau liat, dengan gosong (gumuk) pasir menutupi muara sungai dan membentuk laguna, sehingga memungkinkan pertumbuhan mangrove. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui (1) tempat-tempat tumbuhnya mangrove pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa, dari Pacitan hingga Cilacap, (2) keanekaragaman spesies vegetasi mangrove (3) kerapatan Sonneratia alba J.E. Smith, dan (4) kondisi fisik-kimia lingkungan di tempat-tempat tersebut.

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

244

BAHAN DAN METODE Prosedur pencarian data penelitian pada garis besarnya meliputi: (1) pengecekan muara-muara sungai di pantai selatan Jawa untuk mengetahui tempat-tempat tumbuhnya mangrove, (2) identifikasi keragaman spesies vegetasi mangrove, (3) pengukuran kerapatan S. alba, dan (4) pengukuran parameter fisikkimia lingkungan yang terkait dengan keberadaan mangrove. Area kajian Lokasi penelitian meliputi 20 sungai yang bermuara di pantai selatan Jawa mulai dari Pacitan, Jawa Timur hingga Cilacap, Jawa Tengah (Tabel 1.). Kesemua sungai tersebut secara langsung bermuara di Samudera Hindia, kecuali Sungai Jeruk Legi-Donan yang selain bermuara di Samudera Hindia, juga bermuara di kawasan Segara Anakan. Pada Sungai Jeruk Legi-Donan karena luasnya muara, maka sampel diambil pada tiga stasiun yang berjauhan, yaitu di sekitar Pelabuhan, Karangtalun dan Tritih. Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret s.d. April 2002. Bahan dan Alat Pengecekan kondisi mangrove. Alat yang digunakan meliputi: peta topografi, kompas, teropong, rol meter, dan alat tulis.

Keanekaragaman spesies mangrove. Alat dan bahan yang digunakan meliputi: vaskulum, pisau, gunting tanaman, tali, pensil, buku lapangan, label, sasak herbarium, kertas koran, kardus, serta kertas dan label herbarium. Pengukuran kerapatan S. alba. Alat yang digunakan meliputi: hand counter, patok, tali rafia, rol meter, dan meteran kecil. Pengukuran parameter lingkungan. Alat yang digunakan meliputi: termometer, pH meter, TDS-meter, oksigenmeter, refraktometer, meteran, dan alat tulis. Cara kerja Pengecekan kondisi mangrove Pengecekan kondisi terkini sisa-sisa vegetasi mangrove dilakukan dengan mendatangi langsung seluruh muara sungai di sepanjang pantai selatan Jawa, mulai dari Pacitan hingga Cilacap, dengan merujuk pada peta topografi US Army Map Service (1963; 1964). Di samping itu dilakukan pula wawancara dengan aparat pemerintah dan penduduk lokal. Dalam pengamatan tersebut ditentukan luasan lahan yang berpotensi mendukung pertumbuhan mangrove dan pada masa lalu diperkirakan menjadi habitat mangrove. Lahan ini dapat berupa sawah, tambak atau semaksemak tidak terurus. Di samping itu ditentukan pula luasan lahan yang pada saat ini secara realitas masih ditumbuhi vegetasi mangrove.

Tabel 1. Lokasi penelitian. No. Muara Sungai *) Kabupaten 1. Wiyoro Pacitan, Jawa Timur 2. Kitri Pacitan, Jawa Timur 3. Padi Pacitan, Jawa Timur 4. Grindulu Pacitan, Jawa Timur 5. Teleng Pacitan, Jawa Timur 6. Barong Pacitan, Jawa Timur 7. Sadeng Wonogiri, Jawa Tengah 8. Baron (bawah tanah) Gunung Kidul, Yogyakarta 9. Opak Bantul, Yogyakarta 10. Progo Kulon Progo, Yogyakarta 11. Serang Kulon Progo, Yogyakarta 12. Bogowonto Kulon Progo, Yogyakarta 13. Cakrayasan (Jali) Purworejo, Jawa Tengah 14. Wawar Purworejo, Jawa Tengah 15. Lukulo Kebumen, Jawa Tengah 16. Cincingguling/Kr. bolong Kebumen, Jawa Tengah 17. I j o (Logending) Kebumen, Jawa Tengah 18. Bengawan Cilacap, Jawa Tengah 19. Serayu Cilacap, Jawa Tengah 20. Jeruk Legi-Donan **) Cilacap, Jawa Tengah *) US Army Map Service (1963; 1964).

Letak geografi *) 111o18’00” – 111o19’00” BT; 8o15’00” – 8o15’45” LS 111o17’00” – 111o18’00” BT; 8o15’00” – 8o15’45” LS 111o12’30” – 111o13’30” BT; 8o15’00’ – 8o15’45” LS 111o05’30” – 111o06’30” BT; 8o12’00” – 8o13’15” LS 111o04’00” – 111o04’15” BT; 8o13’15’ – 8o14’00” LS 110o57’00” – 110o57’30” BT; 8o12’30” – 8o14’15” LS 110o47’00” – 110o47’30” BT; 8o11’00” – 8o11’30” LS 110o32’15” – 110o32’45” BT; 8o07’45” – 8o08’00” LS 110o15’45” – 110o17’45” BT; 7o58’45” – 8o00’45” LS 110o12’00” – 110o14’30” BT; 7o55’30” – 7o58’45” LS 110o03’45” – 110o04’30” BT; 7o54’30” – 7o55’15” LS 110o00’45” – 110o01’45” BT; 7o53’00” – 7o53’45” LS 109o53’30” – 109o54’45” BT; 7o50’45” – 7o51’30” LS 109o48’30” – 109o49’30” BT; 7o48’45” – 7o50’15” LS 109o35’30” – 109o37’45” BT; 7o46’00” – 7o47’00” LS 109o27’15” – 109o28’45” BT; 7o44’00” – 7o45’30” LS 109o22’45” – 109o23’30” BT; 7o42’00” – 7o43’00” LS 109o09’00” – 109o09’45” BT; 7o39’45” – 7o41’15” LS 109o05’00” – 109o07’45” BT; 7o39’45” – 7o41’15” LS 108o59’00” – 109o02’00” BT; 7o39’00” – 7o44’00” LS

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

Keanekaragaman spesies mangrove Identifikasi keanekaragaman spesies vegetasi mangrove dilakukan dengan metode survei. Semua tumbuhan komponen mayor, minor dan tumbuhan asosiasi mangrove dicatat jenisnya dan dikoleksi sampelnya untuk herbarium. Adapun tumbuhan pendatang yang dijumpai pada lingkungan mangrove di muaramuara sungai ini, namun tidak pernah dicatat keberadaannya pada ekosistem mangrove alami diabaikan. Identifikasi spesies merujuk pada Ng dan Sivasothi (2001), Kitamura dkk. (1997), Tomlison (1986), serta Backer dan Bakhuizen v.d. Brink (1963; 1965; 1968). Selain itu dilakukan pula pemeriksaan Sonneratia koleksi Kebun Raya Bogor dan Herbarium Bogoriense. Sebagai pembanding dilakukan pula pengecekan jenis-jenis tumbuhan mangrove di Segara Anakan dengan metode survei. Adapun kawasan yang disurvei meliputi: Alas Kitiran, Alas Malang, Arus Gede, Bagian, Bondan, Gombol dan alur perairan di sepanjang kawasan tersebut yang kesemuanya terletak di kawasan Kampung Laut. Dilakukan pula pengecekan di sepanjang alur penyeberangan dari pelabuhan Cilacap hingga Motean, yang melewati sebagian Sungai Donan, Sapuregel dan Kembang Kuning. Pengukuran kerapatan Sonneratia alba Pada setiap lokasi penelitian, tegakan S. alba yang diamati ditentukan secara purposif pada area-area dengan kerapatan paling tinggi. Pada setiap lokasi ditentukan tiga buah stasiun. Pada masing-masing stasiun diletakkan sebuah plot kuadrat dengan ukuran 20 x 20 m2, selanjutnya rata-rata kerapatan dikonversi dalam 1 hektar (10.000 m2). Semua S. alba yang dijumpai dalam plot dihitung. Tegakan dengan diameter setinggi dada (DBH) > 10 cm dinyatakan sebagai pohon, kurang dari itu dinyatakan sebagai anak pohon, sedang tegakan < 50 cm dinyatakan sebagai seedling. Pada pohon yang ditebang di bawah DBH namun kembali tumbuh (trubus), pengukuran diameter dilakukan pada bagian batang teratas yang memungkinkan. Pengukuran parameter lingkungan Parameter lingkungan yang diukur dan diamati meliputi: suhu air dan sedimen, pH air dan sedimen, kadar total padatan terlarut (TDS), kadar oksigen terlarut (DO), kadar salinitas, pola genangan, dan tekstur sedimen

245

tanah. Pengukuran dilakukan pada siang hari antara pukul 09.00-15.00 wib. Suhu air dan sedimen, pH air dan sedimen, serta total padatan terlarut diukur dengan Hanna Instrument HI 991300, USA. Kadar oksigen terlarut (DO) diukur dengan oksigenmeter merek Oxi 330/SET, Jerman. Kadar salinitas diukur dengan refraktometer merek N.O.W, 0100%, Jepang (selanjutnya dikonversi dalam ppt; part per thousand). Pola genangan dicatat pada lembar kertas sebagai hasil wawancara dengan aparat pemerintah dan penduduk lokal; sedang tekstur tanah digolongkan sebagai pasir, lumpur (silt), lempung (tanah liat), atau campurannya. Setiap parameter diukur sebanyak 3-5 kali, tergantung keanekaragaman fisiografinya. Analisis data Data hasil penelitian dijelaskan secara deskriptif komparatif.

HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi habitat mangrove Hutan mangrove dapat mencapai lebar beberapa meter di bibir pantai hingga ratusan kilometer ke hulu sungai (Chapman, 1992; Wainwright, 1984). Pada sungai-sungai besar formasi hutan ini dapat menjorok hingga ratusan kilometer ke daratan. Di Pulau Kalimantan, tepatnya di Sungai Baram hutan ini menjorok hingga 150 km ke hulu, bahkan di Sungai Kapuas hingga 240 km (Steenis, 1958). Sekitar 60-75% panjang garis pantai daerah tropis ditumbuhi hutan mangrove (Walsh, 1974 dalam Chapman, 1992). Pantai selatan Jawa memiliki cukup banyak muara sungai yang berpotensi menjadi habitat mangrove. Muara-muara sungai ini membentuk laguna karena adanya gosong pasir di mulut muara. Hal ini terjadi karena aliran air sungai yang mengandung sedimen tanah dari daratan menuju laut bertemu dengan gelombang laut menuju daratan yang membawa butiran-butiran pasir. Laguna ini merupakan kawasan potensial bagi pertumbuhan mangrove dan pada masa lalu diduga merupakan habitat mangrove. Dalam penelitian ini, sebanyak 10 dari 20 muara sungai yang diamati masih memiliki sisa-sisa tumbuhan mangrove (Tabel 2). Pada dasarnya semua sungai yang diteliti memiliki sebagian daerah pasang surut yang potensial

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

246

bagi pertumbuhan mangrove. Proses perubahan habitat tampaknya menjadi masalah pokok yang menyebabkan komunitas mangrove hilang dari sebagian muara sungai tersebut. Kebanyakan habitat mangrove telah diubah menjadi lahan persawahan atau bahkan pemukiman. Pada beberapa muara sungai, area ini telah diubah menjadi tambak, seperti di sepanjang tepian Sungai Ijo.

No.

Muara Sungai

Hadir

Tabel 2. Distribusi mangrove pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa. Estimasi luas mangrove (ha)

Dahulu Kini Wiyoro 50-100 0 • Kitri 100-150 0 • Padi 100-200 0 • 9 Grindulu 200-300 100 9 Teleng 50-100 50 Barong 50-100 0 • Sadeng 25-50 0 • Baron 25-50 0 • Opak 200-250 0 • Progo 300-350 0 • Serang 50-100 0 • 9 Bogowonto 100-200 100 9 Cakrayasan 100-150 50 Wawar 100-150 0 • 9 Lukulo 250-300 50 9 Cincingguling 300-400 100 9 Ijo 200-250 100 9 Bengawan 200-250 150 9 Serayu 400-500 50 9 > 1000 > 1000 Jeruk LegiDonan Keterangan: “9” salah satu komponen mayor atau minor hadir; “•“ komponen mayor atau minor tidak hadir, meskipun tumbuhan asosiasi hadir.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Hilangnya mangrove pada beberapa sungai selain dikarenakan perubahan habitat juga disebabkan jenis sedimentasi dari daerah aliran sungai yang tidak sesuai bagi pertumbuhan mangrove, misalnya Sungai Serayu dimana dominasi sedimen pasir di tepian sungai sangat tinggi, sehingga pertumbuhan mangrove umumnya terpencar dalam kelompok-kelompok kecil pada anakanak sungai dan kolam-kolam di sekitar sungai utama yang memiliki jenis sedimen lempung atau lumpur. Di kawasan ini pertumbuhan mangrove tidak dapat mencapai

klimaks. Kondisi demikian telah terjadi sejak lama. Dalam peta topografi US Army Map Service (1963; 1964) ekosistem lahan basah di sungai ini digambarkan terpencar-pencar dalam kelompok-kelompok kecil pada kawasan yang sangat luas. Di tempat ini Acanthus illicifolius yang menyukai lahan terbuka lebih mudah dijumpai dari pada spesies mangrove lainnya. Kabupaten Pacitan, Wonogiri, Gunung Kidul, serta sebagian Kabupaten Bantul dan Kulon Progo terletak di kawasan pegunungan kapur, sehingga muara-muara sungai di tempat ini umumnya memiliki tebing yang curam dengan luas tepian muara sungai sempit, beberapa diantaranya didominasi sedimen pasir. Hal ini secara umum tidak cocok bagi pertumbuhan mangrove, namun di tempat-tempat tertentu masih dijumpai lahan basah dengan dominasi lempung atau lumpur, meskipun lahan ini umumnya sudah diubah menjadi sawah. Pada masa lalu area ini dimungkinkan merupakan habitat mangrove. Mangrove di Pacitan hanya dijumpai di muara Sungai Teleng dan Grindulu, dimana keduanya terletak di Teluk Pacitan, yakni pada dataran alluvial kota tersebut. Tempat ini sangat cocok bagi pertumbuhan mangrove mengingat adanya masukan lumpur dan air tawar oleh aliran sungai yang melewati dataran alluvial tersebut, serta adanya perlindungan dari gelombang laut oleh teluk dan masukan air laut melalui mekanisme pasang surut. Pengaruh aktivitas antropogenik terhadap keberadaan habitat mangrove, secara nyata dapat diamati di muara Sungai Cincingguling. Muara sungai ini semula memiliki ekosistem lahan basah sangat luas, terdiri dari meander, laguna dan sungai-sungai kecil yang sangat banyak dan terletak pada area yang luas, namun dalam upaya pengendalian banjir dan ekstensifikasi pertanian, sungai-sungai kecil tersebut diubah menjadi kanal-kanal lurus dengan tebing yang diperkeras, sedangkan meander dan laguna diubah menjadi sawah, sehingga luasan habitat mangrove menjadi sangat tereduksi. Sisa-sisa vegetasi mangrove di kawasan ini terpencar-pencar di antara lahan pertanian pada kawasan yang cukup luas. Namun pada tempat-tempat tertentu masih dijumpai beberapa spesies mangrove yang tumbuh mengelompok dalam jumlahagak banyak, misalnya N. fruticans.

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

18 19 20

247

13 14

4&5

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

248

Gambar 1. Peta lokasi penelitian: 1. Wiyoro, 2. Kitri, 3. Padi , 4. Teleng, 5. Grindulu, 6. Barong, 7. Sadeng, 8. Baron (bawah tanah), 9. Opak, 10, Progo, 11. Serang, 12. Bogowonto, 13. Cakrayasan, 14. Wawar, 15. Lukulo, 16. Cincingguling, 17. Ijo, 18. Bengawan, 19. Serayu, dan 20, Jeruk Legi-Donan. Garis = 2 Km. Daerah yang diarsir menunjukkan keberadaan sisa-sisa vegetasi mangrove pada saat ini.

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

Keanekaragaman spesies mangrove Tomlinson (1986) memilahkan spesies penyusun hutan mangrove menjadi komponen mayor, minor dan tumbuhan asosiasi mangrove. Komponen mayor memiliki ciri-ciri: (1) hanya dapat tumbuh pada ekosistem mangrove; (2) merupakan penyusun utama hutan mangrove dan dapat membentuk tegakan murni; (3) beradaptasi secara morfologi terhadap lingkungan mangrove, misalnya dengan membentuk akar napas dan embryo vivipar; (4) dapat bertahan dalam kondisi asin karena memiliki mekanisme fisiologi untuk membuang kelebihan garam; dan (5) berbeda secara taksonomi dengan tumbuhan terestrial, setidaknya hingga tingkat genus. Komponen minor adalah tumbuhan mangrove yang tidak mampu membentuk tipe vegetasi yang menyolok, jarang membentuk tegakan murni dan hanya menempati bagian tepi habitat. Adapun tumbuhan asosiasi adalah spesies tumbuhan yang berasosiasi dengan hutan pantai dan dapat disebarluaskan oleh arus air laut. Dalam penelitian ini jumlah keseluruhan spesies mangrove komponen mayor, minor dan tumbuhan asosiasi pada 10 muara sungai di pantai selatan Jawa lebih banyak dari pada di Segara Anakan, masing-masing 29 dan 27 spesies (Tabel 3). Spesies yang ditemukan di Segara Anakan umumnya merupakan kelompok mayor dan minor, sedang spesies dari 10 muara sungai umumnya dari kelompok tumbuhan asosiasi. Hal ini terjadi karena pengamatan di Segara Anakan di lakukan pada pusat-pusat distribusi mangrove, dimana invasi tumbuhan asosiasi masih sangat terbatas. Sebaliknya pada 10 muara sungai yang diamati, kecuali Sungai Jeruk LegiDonan, komunitas mangrove hanya tinggal sisa-sisa (relik), dimana invasi tumbuhan pantai dan spesies asosiasi lainnya sangat tinggi. Apabila pengamatan vegetasi mangrove di Segara Anakan juga dilakukan pada area tepi vegetasi, boleh jadi jumlah spesies asosiasi yang ditemukan akan bertambah. Dalam penelitian ini spesies mangrove komponen mayor, minor dan tumbuhan asosiasi yang dijumpai di 10 muara sungai secara berturut-turut sebanyak 9, 2 dan 18 spesies, sedangkan di Segara Anakan dijumpai secara berturut-turut sebanyak 13, 8, dan 6 spesies. Tumbuhan mangrove komponen mayor yang paling sering dijumpai pada muara-

249

muara sungai di pantai selatan Jawa adalah S. alba (9 sungai), disusul N. fruticans (6 sungai), R. mucronata dan A. alba (4 sungai). Sedangkan A. marina, B. cylindrica, B. gymnorrhiza, B. parviflora, dan R. apiculata masing-masing hanya ditemukan pada satu sungai. S. alba selaku tumbuhan pionir tampaknya memiliki pola pemencaran dan daya adaptasi lebih baik dari pada spesies lain sehingga mampu tumbuh pada lebih banyak muara sungai. Tumbuhan mangrove komponen minor yang dapat dijumpai di tempat ini hanya dua spesies, yaitu A. aureum (5 sungai) dan E. agallocha (1 sungai). Tumbuhan asosiasi yang paling sering dijumpai pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa adalah I. pescaprae dan T. catappa (9 sungai), diikuti A. ilicifolius (8 sungai), D. trifoliata dan H. tiliaceus (7 sungai), C. inophyllum dan P. tectorius (6 sungai), C. gigantea (4 sungai), serta P. pinnata, S. littoreus dan S. jamaicensis (2 sungai). Adapun spesies yang hanya ditemukan pada satu sungai adalah B. asiatica, C. inerme, F. maritima, S. portulacastrum, T. populnea, S. littoralis, dan Welingi (Cyperaceae). C. manghas merupakan satu-satunya tumbuhan asosiasi yang ditemukan di Segara Anakan, namun tidak ditemukan pada muara-muara sungai. I. pescaprae merupakan tumbuhan khas pantai sehingga sangat wajar apabila ditemukan sebagai tumbuhan asosiasi di muara-muara sungai, sedangkan T. catappa merupakan tumbuhan daratan rendah yang sangat tinggi daya adaptasinya, termasuk adaptasi terhadap salinitas, sehingga banyak dijumpai sebagai tumbuhan asosiasi mangrove di muara-muara sungai. Sungai yang memiliki paling banyak spesies mangrove, baik komponen mayor, minor maupun tumbuhan asosiasi secara berturut-turut adalah: Sungai Jeruk LegiDonan dan Bogowonto (15 sp.), Ijo (14 sp.), Cakrayasan (11 sp.), Serayu (10 sp.), Grindulu (9 sp.), Lukulo (9 sp.), Bengawan (8 sp.), Teleng (7 sp.), dan Cincingguling (6 sp.). Banyaknya spesies mangrove yang ditemukan di Sungai Jeruk Legi-Donan merupakan hal yang wajar mengingat kawasan ini berbatasan langsung dengan Segara Anakan yang merupakan pusat ekosistem mangrove di pantai selatan Pulau Jawa, hingga memungkinkan adanya suplai biji dan propagul lain dari tempat tersebut.

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

250

Cakrayasan

Lukulo

Cingcingguling

Ijo

Bengawan

Serayu

Jeruk LegiDonan

Segara Anakan

Jumlah muara

Komponen mayor Avicennia alba 9 Avicennia lanata • Avicennia marina • Avicennia officinalis • Bruguiera cylindrica • Bruguiera gymnorrhiza • Bruguiera parviflora • Bruguiera sexangula • Ceriops decandra • Ceriops tagal • Lumnitzera littorea • Lumnitzera racemosa • Nypa fruticans • Rhizophora apiculata • Rhizophora lamarckii • Rhizophora mucronata • Rhizophora stylosa • 9 Sonneratia alba Sonneratia caseolaris • Komponen minor 20. Acrosticum aureum • 21. Aegiceras corniculatum • 22. Aegiceras floridum • 23. Excoecaria agallocha • 24. Heritiera littoralis • 25. Osbornia octodonta • 26. Pemphis acidula • Scyphiphora hydrophyllacea 27. • 28. Xylocarpus granatum • 29. Xylocarpus moluccensis • 30. Xylocarpus rumphii • Tumbuhan asosiasi 9 31. Acanthus ilicifolius 32. Barringtonia asiatica • 9 33. Calophyllum inophyllum 34. Calotropis gigantea • 35. Cerbera manghas • 36. Clerodendrum inerme • 9 37. Derris trifoliata 38. Finlaysonia maritima • 9 39. Hibiscus tiliaceus 9 40. Ipomoea pescaprae 9 41. Pandanus tectorius 42. Pongamia pinnata • 43. Sesuvium portulacastrum • 44. Spinifex littoreus • Stachytarpheta jamaicensis 45. • 9 46. Terminalia catappa 47. Thespresia populnea • 48. Scirpus littoralis • 49. Welingi (Cyperaceae) • Jumlah spesies 9 Keterangan: “9”hadir; “•“ tidak hadir. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

Bogowonto

Nama Spesies

Teleng

No.

Grindulu

Tabel 3. Keragaman spesies tumbuhan mangrove di pantai selatan Jawa.

9 • • • • • • • • • • • • • • • • 9 •

• • • • • • • • • • • • 9 • • 9 • 9 •

• • • • • • • • • • • • • • • • • 9 •

• • • • • • • • • • • • 9 • • • • • •

9 • 9 • • • • • • • • • 9 • • 9 • 9 •

• • • • • • • • • • • • 9 • • 9 • 9 •

• • • • • • • • • • • • 9 • • • • 9 •

9 • • • 9 9 9 • • • • • 9 9 • 9 • 9 •

9 • 9 9 9 9 • 9 9 9 • • 9 9 • 9 • 9 9

4 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 6 1 0 4 0 9 0

• • • • • • • • • • •

9 • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • •

9 • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • •

9 • • • • • • • • • •

9 • • 9 • • • • • • •

9 9 • 9 9 • • 9 9 9 9

5 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

9 • • • • • 9 • • 9 • • • • • 9 9 • • 7

9 • 9 9 • • 9 • 9 9 9 9 • 9 9 9 • • • 15

9 • 9 9 • • 9 •

9 9 9 • • • • • 9 9 9 • 9 • 9 • • • • 9

• • • 9 • • • • 9 9 9 • • • • 9 • • • 6

9 • 9 • • • 9 9 9 9 • 9 • • • 9 • • • 14

• • • • • • 9 • 9 9 • • • • • 9 • • 9 8

9 • • 9 • • • • 9 9 9 • • 9 • 9 • • • 10

9 • 9 • • 9 9 • • • • • • • • 9 • • • 15

9 • • 9 9 9 • • • • • • • • • • • 9 9 27

8 1 6 4 0 1 7 1 7 9 6 2 1 2 2 9 1 1 1 29

9 9 • • 9 • 9 • 9 • 11

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

Kerapatan Sonneratia alba Sonneratia alba J.E. Smith merupakan salah satu dari tiga anggota genus Sonneratia yang tumbuh di Jawa. Kerabat dekatnya adalah Sonneratia caseolaris (L.) Engl. dan Sonneratia ovata Back. S. alba memiliki penyebaran paling luas. Spesies ini dibedakan dari kedua kerabatnya karena memiliki kuncup bunga berbentuk elips, tabung kelopak memiliki tulang rusuk, tidak berbulu, bagian dalam kemerah-merahan, cuping sepala cenderung melekuk ke luar; mahkota kecil, putih atau separuh merah-putih, filamen cenderung putih. Daun membulat, ujung meruncing, tanpa pembalikan (Tomlison, 1986; Backer dan Bakhuizen v.d. Brink, 1963). Kulit batang putih hingga coklat dan memiliki celah-celah memanjang (Ng dan Sivasothi, 2001). Dalam indentifikasi, S. alba seringkali dikacaukan dengan S. caseolaris dan S. ovata. Dalam penelitian ini semua semua spesies Sonneratia yang ditemukan pada muaramuara sungai di pantai selatan Jawa diidentifikasi sebagai S. alba, terutama karena batangnya berwarna putih dan bercelah-celah memanjang, dengan tinggi dapat mencapai 20 m. S. caseolaris memiliki batang berwarna coklat kelam dengan tinggi hampir sama dengan S. alba, namun batang/ cabang cenderung tumbuh miring, sedang S. ovata memiliki batang berwarna coklat mengkilat dan jauh lebih pendek dari kedua spesies lain. Batang kayu S. alba merupakan bahan bangunan yang baik, berbeda dengan kedua spesies lainnya. S. alba menempati posisi khusus dalam komunitas mangrove. Spesies ini merupakan tumbuhan pionir yang mampu menginvasi tanah timbul (delta) yang baru terbentuk akibat sedimentasi. Selaku tumbuhan pionir daya tahan dan daya adaptasinya terhadap lingkungan yang berbeda-beda relatif tinggi. Dalam penelitian ini, S. alba merupakan komponen mayor vegetasi mangrove yang paling sering dijumpai di muara-muara sungai pantai selatan Jawa. Dari 10 muara sungai yang memiliki komunitas mangrove, hanya satu sungai yang tidak memiliki tumbuhan ini, yakni Sungai Cincingguling. Oleh karena itu secara khusus S. alba dipilih untuk mengetahui kerapatan tegakan pohon, anak pohon (sapling) dan bibit (seedling), sehingga prediksi keberlanjutan keberadaannya pada masa depan dapat ditentukan.

251

Tabel 4. Kerapatan S. alba pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa. Estimasi jumlah individu/ha P AP S 1. Grindulu 25 100 100 2. Teleng 125 125 150 3. Bogowonto 125 200 100 4. Cakrayasan 75 75 50 5. Lukulo 50 25 25 6. Cincingguling *) 0 0 0 7. Ijo 25 25 25 8. Bengawan 100 125 125 9. Serayu ~ 25 ~ 25 ~ 25 10. Jeruk Legi-Donan > 250 > 250 > 250 Keterangan: *) Sungai Cincingguling merupakan satu-satunya kawasan mangrove tanpa S. alba. No.

Muara Sungai

Berdasarkan estimasi jumlah individu dalam setiap hektar (Tabel 4), hanya di Sungai Jeruk Legi-Donan yang berbatasan langsung dengan kawasan Segara Anakan keberadaan S. alba cukup melimpah, dengan proporsi pohon, anak pohon dan sedling ideal sedangkan pada sungai-sungai lain yang bermuara langsung di pantai selatan Jawa, kerapatannya cenderung rendah. Keberadaan S. alba di Sungai Grindulu, Teleng, Bogowonto, dan Bengawan relatif lebih baik dari pada di Sungai Lukulo, Ijo dan Serayu. Pada kelompok pertama jumlah anak pohon dan sedling relatif lebih banyak dibandingkan pohon sehingga diharapkan regenerasi berjalan dengan baik. Sedang pada kelompok kedua jumlah anak pohon dan sedling relatif sedikit, sehingga keberlanjutan hidupnya diragukan. S. alba tidak ditemukan di Sungai Cincingguling, meskipun kawasan ini masih menyisakan vegetasi mangrove. Menurut kesaksian penduduk pada masa lalu S. alba juga dapat ditemukan di kawasan ini, namun pertanian yang ekstensif menyebabkan sebagian besar habitat mangrove diubah menjadi lahan pertanian, di samping itu sungai-sungai diluruskan dan dibuat kanalkanal dengan tebing lebih padat, sehingga mengurangi habitat S. alba. Di Sungai Bogowonto banyaknya jumlah pohon dan anak pohon tidak secara linier diikuti banyaknya jumlah sedling. Hal ini disebabkan pohon-pohon tersebut merupakan sisa-sisa mangrove yang tumbuh alami, sedang anak pohon merupakan hasil proses rehabilitasi. Pada tegakan pohon tua, sedling

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

252

umumnya ternaungi sehingga pertumbuhannya tidak optimum, sedangkan pada tegakan anak pohon, lantai mangrove yang terkena sinar matahari langsung didominasi sejenis Gramineae, sehingga sedling tertekan dalam kompetisi. Dalam hal ini, anak pohon S. alba dengan diameter batang 5-10 cm sudah mampu bereproduksi, tidak harus menunggu menjadi pohon dengan ukuran > 10 cm. Pemerintah beberapa kabupaten di pantai selatan Jawa bersama dengan berbagai lembaga lain, secara proaktif telah melakukan upaya rehabilitasi lahan mangrove, khususnya dengan penanaman S. alba, namun upaya ini cenderung tidak berhasil. Pada tahun 2000 Pemerintah Kabupaten Purworejo melakukan penanaman S. alba cukup luas di muara Sungai Cakrayasan, sedangkan Pemerintah Kabupaten Kebumen melakukan penanaman spesies yang sama di muara Sungai Lukulo, namun pengamatan lapangan pada bulan April 2002 menunjukkan bahwa hampir semua bibit yang ditanam gagal tumbuh, sedangkan spesies yang dijumpai merupakan sisa-sisa vegetasi lama. Dalam upaya rehabilitasi ini selain harus diperhatikan prosedur budidaya yang benar, tampaknya perlu pula dipilih bibit

dari induk lokal yang telah terbukti mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan lokal. Sungai Serayu memiliki jaringan anak sungai cukup banyak sehingga kawasan lahan basah yang memungkinkan pertumbuhan mangrove relatif luas, namun jenis tanahnya yang cenderung berpasir menyebabkan mangrove hanya tumbuh di tempat-tempat tertentu, dimana kandungan lumpur dan tanah liat cukup. Di kawasan ini, S. alba dan spesies mangrove lainnya ditemukan dalam kelompokkelompok kecil yang terpencar-pencar pada daerah sangat luas (Gambar 1), sehingga kerapatannya rendah. Parameter lingkungan Hutan mangrove terbentuk karena adanya perlindungan dari ombak, masukan air tawar dari sungai, sedimentasi dan aliran air pasang surut (Goldman dan Horne, 1983). Proses internal dalam komunitas, seperti fiksasi energi, produksi bahan organik dan daur hara sangat dipengaruhi proses eksternal, seperti suplai air tawar dari sungai dan pasang surut air laut, suplai hara dan stabilitas sedimen (Blasco, 1992). Faktor utama yang mempengaruhi komunitas mangrove adalah salinitas,

Tabel 5. Pengukuran parameter fisik-kimia vegetasi mangrove pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa. Suhu (oC) No, Muara Sungai

air

sed

pH air

sed

TDS air (ppm)

DO air Salinitas (ppm) air (ppt)

Grindulu

38,2 35,1 7,96 7,03

~ 2000

6,69

Teleng

36,7 34,5 7,81 7,06

~ 2000

7,02

Bogowonto

31,6 31,4 6,98 6,72

~ 2000

6,62

Cakrayasan

30,0 29,5 7,17 6,81

2000

10,14

Lukulo

32,7 32,3 7,52 7,13

~ 2000

8,23

Cincingguling

30,8 30,6 7,24 7,04

2000

9,75

Ijo

28,6 28,9 6,94 6,93

2000

7,43

Bengawan

28,8 28,9 6,95 6,94

2000

11,27

Serayu

31,3 30,9 7,34 6,97

2000

9,19

10.

Jeruk LegiDonan Rata-rata

31,6 31,8 6,97 6,94

2000

16,55

32,0 31,4 7,29 6,96

~ 2000

9,29

Sedimen Tekstur Lempung-pasir; hitam-kelabu; padat Lumpur halus; kelabu; becek Lempung; kelabu; padat Lumpur halus-lempung; kelabu-merah;becek Lempung-pasir; hitam-merah; padat Lempung-pasir; hitam-merah; padat Lempung; merah; padat Lumpur-lempung; kelabu-merah; padat Lempung-pasir; hitam-merah; padat Lumpur halus; kelabu; becek -

Kedalaman (cm) 0-25 50-75 25-50 50-75 0-25 0-25 25-50 25-50 0-25 50-100 -

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

tipe tanah, serta daya tahan terhadap arus air dan gelombang laut (Chapman, 1992; Steenis, 1958). Faktor-faktor ini bervariasi sepanjang transek dari tepi pantai ke daratan, sehingga dapat terbentuk zonasi (Giesen, 1991). Salinitas Komunitas hutan mangrove memiliki rentang toleransi yang luas terhadap garam, mulai dari halofit sejati yang sangat tahan hingga glikofit yang sangat rentan (Barbour dkk., 1987). Salinitas dipengaruhi oleh aliran pasang surut dan musim (Goldman dan Horne, 1983). Kadar garam biasanya dinyatakan sebagai bagian per seribu (parts per thousand; ppt), yakni jumlah garam (gram) yang larut dalam 1.000 gram air, namun sering pula dinyatakan dalam persentase. Kadar garam air laut biasanya berkisar 35 ppt. Berdasarkan tingkat salinitasnya perairan dapat digolongkan menjadi perairan oligohalin, dengan salinitas rendah (0,5-5 ppt), mesohalin dengan salinitas sedang (5-18 ppt) dan polihalin dengan salinitas tinggi (18-35 ppt). Air payau biasanya bersifat oligihalin atau mesohalin, namun kadar salinitas perairan mangrove dapat bervariasi dari 0,5-35 ppt. Hal ini disebabkan adanya pasang naik, dimana air laut dapat membanjiri hutan mangrove dan salinitas menjadi polihialin (Ng dan Sivasothi, 2001). Dalam penelitian ini variasi tingkat salinitas sangat menyolok, mulai dari 1-34 ppt, dengan rata-rata 16 ppt (Tabel 5). Pola pasang surut air laut dan lokasi yang dipilih untuk pengukuran sangat berpengaruh terhadap besarnya salinitas. Penelitian ini dilakukan pada perpindahan musim hujan ke musim kemarau, dimana debit air sungai relatif masing tinggi dan secara periodik mampu menembus gosong pasir di muara sungai, sehingga gosong pasir tidak terlalu tinggi dan dapat dilewati arus pasang, akibatnya pola genangan pada laguna bersifat harian mengikuti pola pasang surut air laut. Nilai salinitas yang tinggi umumnya diperoleh apabila pengukuran dilakukan pada saat laut sedang mengalami pasang, misalnya pengukuran di Sungai Cakrayasan (34 ppt), Bengawan (31 ppt), Ijo (29 ppt) dan Cincingguling (25 ppt). Pengukuran salinitas di Sungai Jeruk Legi-Donan juga dilakukan pada saat air laut pasang, namun hasilnya lebih rendah (21 ppt), hal ini terjadi karena kawasan tempat pengukuran (Tritih dan sekitarnya)

253

relatif jauh dari muara yang terhubung langsung dengan laut bebas. Di hutan mangrove masukan air tawar sangat berpengaruh, sehingga laguna muara sungai dan meander di sekitarnya bersifat oligohalin bahkan kadang-kadang bersifat tawar. Nilai salinitas rendah yang didapat karena pengukuran dilakukan pada saat laut surut terjadi di Sungi Grindulu (1 ppt), Teleng (2 ppt), Bogowonto (4 ppt), dan Lukulo (6 ppt). Pengukuran salinitas pada sungai-sungai ini dilakukan pada kubangan-kubangan air di antara vegetasi mangrove. Hasil pengukuran menunjukkan kadar salinitas yang relatif rendah, hal ini terjadi karena sisa-sisa garam dalam badan air diikat oleh tanah lumpur atau lempung dan terendapkan. Hal sebaliknya dapat terjadi apabila pengukuran dilakukan pada kubangan air laut yang terletak di atas pasir, dimana sinar matahari akan menguapkan air sedangkan butir-butir pasir cenderung tidak mampu mengikat garam, sehingga kadar salinitas dapat naik. Menurut Ng dan Sivasothi (2001), dalam kondisi demikian kolam-kolam yang terbentuk dapat bersifat hipersalin (>30 ppt). Dalam penelitian ini pengukuran salinitas di Sungai Serayu dilakukan pada sisa-sisa vegetasi yang tidak terhubung langsung dengan laut yang sedang pasang, sehingga diperoleh salinitas rendah (5 ppt). Pada tanggal bulan baru atau bulan purnama, serta 2-3 hari sesudahnya kawasan ini tetap terendam air pasang, mengingat pada hari-hari tersebut air laut yang sedang pasang dapat mencapat 3-5 meter di atas garis surut terendah. Tekstur tanah Tanah kawasan mangrove di pantai selatan Jawa, merupakan tanah alluvial dari laut dan daratan yang diangkut oleh sungai dan arus laut dan diendapkan sebagai sedimen. Tanah terdiri dari pasir, lumpur (silt) dan lempung dengan komposisi berbeda-beda tergantung lokasi dan geomorfologi daerah aliran sungai. Beberapa muara sungai yang memiliki daerah aliran sungai di kawasan pegunungan kapur, dominasi sedimen pasir sangat menonjol sehingga keragaman dan kepadatan vegetasi mangrove relatif rendah atau bahkan tidak ada. Hal ini teramati pada sebagian sungaisungai di Pacitan, Wonogiri, dan Yogyakarta. Di kawasan ini vegetasi mangrove hanya ditemukan di Teluk Pacitan dan Sungai Bogowonto, dimana komposisi sedimen

254

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

lempung dan lumpur lebih tinggi dari pada pasir. Sedimen muara-muara sungai di sebelah barat Sungai Bogowonto umumnya disusun oleh lumpur dan lempung, dimana keduanya kaya akan bahan organik sehingga mampu mendukung pertumbuhan mangrove. Namun pada Sungai Serayu dan Wawar dominasi pasir relatif tinggi dan miskin hara, sehingga pertumbuhan mangrove relatif rendah. Bahkan di muara Sungai Wawar vegetasi ini tidak ditemukan. Sungai Wawar merupakan satu-satunya sungai di antara Sungai Bogowonto dan Segara Anakan yang tidak ditumbuhi mangrove. Pada beberapa muara sungai permukaan topsoil umumnya terlihat sebagai tanah pasir atau lempung. Tanah pasir umumnya berwarna lebih terang, porous, lebih mudah tergenang pada waktu pasang dan mengalami aerasi pada waktu surut. Sedangkan tanah lempung berwarna lebih gelap dan proses aerasi lebih lambat, namun keberadaan hewan pembuat lubang seperti kepiting dan ikan gelodok dapat membantu aerasi. Tanah di bawah permukaan (subsoil) hampir selalu tergenang air. Semakin dalam tanah maka semakin sedikit tingkat aerasinya, sehingga proses dekomposisi bahan organik juga semakin lambat. Pada beberapa lokasi seperti di Sungai Teleng dan Jeruk Legi-Donan, serta sebagian lokasi di Sungai Bogowonto dan Cakrayasan, tanah berwarna kelabu gelap hingga hitam dan di beberapa tempat, secara samar-samar berbau seperti telur busuk. Hal ini menunjukkan adanya gas H2S sebagai hasil aktivitas bakteri aerobik pereduksi sulfur. Perbedaan kondisi tanah dapat menyebabkan terjadinya zonasi distribusi hewan dan tumbuhan. Namun dalam penelitian ini pembentukan zonasi tumbuhan mangrove sulit diamati mengingat jumlah vegetasi yang tersisa pada setiap muara sungai relatif sedikit dan kegiatan antropogenik sangat tinggi. Zonasi merupakan kombinasi dari faktor salinitas, kondisi tanah, ketinggian pasang surut, ketersediaan propagul dan kompetisi. Umumnya Avicennia dan Sonneratia tetap dapat tumbuh pada tanah yang mengandung pasir meskipun lebih menyukai tanah lempung atau lumpur, sedangkan Rhizophora tumbuh dengan baik pada tanah lumpur lembut yang kaya humus, adapun Bruguiera menyukai tanah lempung keras yang mengandung sedikit bahan organik. Di beberapa muara, seperti Sungai Bengawan, Ijo dan

Cincingguling dimana campuran substrat lumpur dan tanah liat cukup, N. fruticans tumbuh melimpah di sepanjang tepian sungai. Hara tanah di hutan mangrove dapat dihasilkan sendiri oleh komunitas setempat (autochthonous) melalui produsen primer atau diperoleh dari luar (allochthonous) melalui sungai dan laut. Muara sungai pada dasarnya merupakan kawasan yang kaya hara. Hujan secara teratur membawa hara dari daerah aliran sungai ke dalam mangrove, sedangkan laut membawa bahan organik terlarut termasuk organisme-organisme kecil ke hutan mangrove pada saat laut pasang. Dalam penelitian ini material padat yang terlarut dalam air (TDS) relatif tinggi dengan rata-rata mendekati 2000 ppm. Hal ini disebabkan tingginya tingkat sedimentasi, dimana secara visual terlihat dari warna air yang hampir selalu berwarna coklat keruh. Jumlah total padatan terlarut boleh jadi lebih besar dari angka tersebut, mengingat alat yang digunakan hanya mampu mendeteksi hingga 2000 ppm. Derajat Keasaman (pH) Perairan di kawasan mangrove umumnya bersifat alkali, hal ini merupakan akibat kalsium dari cangkang dan terumbu karang lepas pantai yang larut di dalamnya. Namun tanah mangrove cenderung netral hingga sedikit asam, hal ini merupakan akibat aktivitas bakteri pereduksi sulfur dan adanya tanah liat yang asam. Dalam penelitian ini, pH air hampir selalu sedikit lebih tinggi dari pada pH sedimen, secara berturut-turut nilai ratarata keduanya adalah 7,29 dan 6,96. Kadar Oksigen Kadar oksigen terlarut di perairan hutan mangrove biasanya lebih kecil dari pada laut bebas. Kadar ini semakin rendah pada tempat-tempat yang mengalami pencemaran bahan organik, sehingga terbentuk zona anoksik pada badan air. Oksigen dipermukaan sedimen tanah digunakan bakteri untuk pembusukan dan respirasi. Permukaan tanah sedalam beberapa milimeter (sediment water interface) selalu mengandung oksigen yang berasal dari sirkulasi pasang surut dan pertukaran dengan atmosfer. Di bawah lapisan ini, bahan organik dan partikel lumpur halus berada dalam kondisi anoksik, dimana hanya bakteri anaerob yang dapat menguraikan materi organik. Hasilnya berupa gas H2S yang

SETYAWAN dkk. - Mangrove di Pantai Selatan Jawa

menyebabkan tanah berwarna gelap dan berbau telur busuk. Dalam penelitian ini rata-rata kadar oksigen terlarut dalam air sebesar 9,29 ppm. Pada beberapa lokasi yang lumpurnya berbau telur busuk, kadar oksigen terlarutnya relatif rendah, misalnya di Sungai Grindulu, Teleng dan Bogowonto. Sedang pada lokasi yang airnya cenderung mengalir karena arus air atau gerakan angin, kadar oksigen terlarutnya relatif lebih tinggi, misalnya di Sungai Jeruk Legi-Donan. Suhu Dalam penelitian ini, kerapatan vegetasi mangrove pada semua muara sungai di pantai selatan Jawa relatif rendah, sehingga sinar, matahari dapat mencapai permukaan tanah. Akibatnya suhu air dan sedimen tanah relatif tinggi, dimana rata-ratanya secara berturutturut adalah 32,0oC dan 31,4oC. Pada kawasan ini invasi jenis-jenis Gramineae yang tidak tercatat sebagai tumbuhan asosiasi mangrove sering ditemukan dan berkompetisi dengan sedling tumbuhan mangrove. Pengecekan pada tegakan alami ekosistem mangrove di Segara Anakan menunjukkan bahwa rata-rata suhu di tempat ini lebih kecil dari pada di muara-muara sungai (data tidak ditunjukkan). Hal ini wajar mengingat sinar matahari tertahan kanopi hutan dan tidak langsung mengenai lantai hutan. Pasang Surut Pada musim kemarau rendahnya debit air sungai menyebabkan gosong pasir di muara sungai tidak dapat ditembus, sehingga air sungai menggenang dan salinitas laguna menurun. Dalam setiap tahunnya, genangan penuh ini berlangsung selama kurang lebih 12 bulan. Genangan umumnya terjadi pada bulan Oktober s.d. Desember tergantung lokasi dan kondisi iklim. Di luar masa tersebut, khususnya pada musim hujan besarnya debit air sungai menyebabkan terbukanya gosong pasir dan laguna terhubung langsung dengan laut bebas, sehingga terjadi genangan harian sejalan dengan pasang-surut air laut dan salinitasnya lebih bervariasi. Di pantai selatan Jawa pasang naik dan pasang surut terjadi dua kali dalam sehari. Hal ini disebabkan oleh gaya gravitasi dan sentrifugal bumi, bulan dan matahari, serta dipengaruhi pula kondisi geografi. Tinggi genang pada kedua pasang dalam sehari ini

255

tidak selalu sama. Pada saat bulan purnama atau bulan baru yang secara bergiliran terjadi setiap dua minggu sekali, posisi bulan dan matahari terletak pada garis lurus, sehingga terjadi pasang tertinggi sekaligus surut terendah. Dalam hal ini perbedaan ketinggian pasang surut dapat mencapai 3,5 meter, bahkan hingga 5 meter. Di luar itu dapat terjadi pasang perbani dimana perbedaan pasang tertinggi dan surut terendah hanya sekitar 0,5 meter. Perilaku pasang surut berbada-beda tergantung lokasi dan waktu (musim).

KESIMPULAN Vegetasi mangrove masih dapat dijumpai pada beberapa muara-muara sungai di pantai selatan Jawa, yaitu: Sungai Grindulu, Teleng, Bogowonto, Cakrayasan, Lukulo, Cingcingguling, Ijo, Bengawan, Serayu dan Sungai Jeruk Legi-Donan. Di tempat tersebut ditemukan 29 spesies mangrove, terdiri dari komponen mayor (9 sp.), minor (2 sp.), dan tumbuhan asosiasi (18 sp.). Kerapatan Sonneratia alba J.E. Smith pada sungaisungai tersebut sangat bervariasi, mulai dari 0 s.d. > 250 individu per hektar. Tekstur tanah pada muara-muara sungai di pantai selatan Jawa berupa pasir, lempung dan liat, dimana tekstur lempung dan liat dapat mendukung pertumbuhan mangrove dengan lebih baik. Adapun rata-rata nilai parameter lingkungan sebagai berikut: suhu air dan sedimen masing-masing 32,0oC dan 31,4oC, pH air dan sedimen masing-masing 7,29 dan 6,96, total padatan terlarut ~ 2000 ppm, DO air 9,29 ppm, dan salinitas air 16 ppm.

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terimakasih kepada Suhar Irianto, Asriyati Asih Wardani, Guntur Trimulyono dan Vina Rahmawati atas partisipasinya selama penelitian lapangan.

DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1997a. National strategy for mangrove management in Indonesia. Volume 1 (strategy and action plan). Jakarta: Office of the Minister of Environment, Departement of Forestry, Indonesian

256

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 242-256

Institute of Science, Department of Home Affairs, and The Mangrove Foundation. Anonim. 1997b. National strategy for mangrove management in Indonesia. Volume 2 (mangrove in Indonesia current status). Jakarta: Office of the Minister of Environment, Departement of Forestry, Indonesian Institute of Science, Department of Home Affairs, and The Mangrove Foundation. Backer, C.A. dan R.C. Bakhuizen van den Brink, Jr. 1963. Flora of Java. Vol. I. Groningen: P.Noordhoff. Backer, C.A. dan R.C. Bakhuizen van den Brink, Jr. 1965. Flora of Java. Vol. II. Groningen: P.Noordhoff. Backer, C.A. dan R.C. Bakhuizen van den Brink, Jr. 1968. Flora of Java. Vol. III. Groningen: P.Noordhoff. Bandaranayake, W.M. 1998. Traditional and medicinal uses of mangroves. Mangrove and Salt Marshes 2: 133-148. Barbour, M.G., J.H. Burk dan W.D. Pitts. 1987. Terrestrial Plant Ecology. Second edition. Menlo Park: The Benjamin Cummings Publishing Company Inc. Blasco, F. 1992. Outlines of ecology, botany and forestry of the mangals of the Indian subcontinent. In Chapman, V.J. (ed.). Ecosystems of the World 1: Wet Coastal Ecosystems. Amsterdam: Elsevier. Chapman, V.J. 1992. Wet coastal formations of Indo Malesia and Papua-New Guinea. In Chapman, V.J. (ed.). Ecosystems of the World 1: Wet Coastal Ecosystems. Amsterdam: Elsevier. Giesen, W. 1991. Checklist of Indonesian fresh water aquatic herbs (including an introduction to fresh water aquatic vegetation). PHPA/AWB Sumatra Wetland Project Report no.27. Jakarta: Asian Wetland Bureau-Indonesia. Goldman, R.C. and Horne, 1983. Lymnology. New York: McGraw Hill International Book Company. Howe, C.P., G.F. Claride, R. Hughes, Zuwendra, 1992. Manual of guideline for scoping EIA in Indonesia wetland. Second edition. PHPA/AWB Sumatra Wetland Project No.6B. Jakarta: Directorat General of Forest Protection and Nature Conservation-Asian Wetland Bureau Indonesia Inoue, Y., O. Hadiyati, H.M.A. Affendi, dan I.N. Budiyana. 1999. Sustainable Management Models for Mangrove Forests. Jakarta: Ministry of Forest and Estate Crops. Kartawinata. K. 1979. Status pengetahuan hutan bakau di Indonesia. Prosiding Seminar Ekosistem Hutan Mangrove. Jakarta: MAP LON LIPI.

Kitamura, S., C. Anwar, A. Chaniago, dan S. Baba. 1997. Handbook of Mangroves in Indonesia; Bal & Lombok. Denpasar: The Development of Sustainable Mangrove Management Project, Ministry of Forest Indonesia and Japan International Cooperation Agency. Knox, G.A. dan T. Miyabara. 1984. Coastal Zone Resource Development and Conservation in South East Asia, with Special Refference to Indonesia. Jakarta: UNESCO. Ng, P.K.L. and N. Sivasothi (editors). 2001. A Guide to Mangroves of Singapore. Volume 1: The Ecosystem and Plant Diversity and Volume 2: Animal Diversity. Singapore: The Singapore Science Centre. Nybakken, J.W. 1993. Marine Biology, An Ecological Approach. Third edition. New York: Harper Collins College Publishers. Odum, E.P., 1971. Fundamental of Ecology. Third edition. Philadelphia: W.B. Sounders Company. Sasaki, Y. and H. Sunarto. 1994. Mangrove forest of Segara Anakan lagoon. In Takashima, F. and K. Soewardi (eds.). Ecological Assessment for Management Planning of Segara Anakan Lagoon, Cilacap, Central Java. Tokyo: NODAI Center for International Program, Tokyo University of Agriculture and JSPS-DGHE Program. Steenis, C.G.G..J. van. 1958. Ecology of mangroves. In: Flora Malesiana. Djakarta: Noordhoff-Kollf. Sukardjo, S., 1985. Laguna dan vegetasi mangrove. Oseana 10 (4): 128-137 Tanaka, S., 1992. Bali Environment the Sustainable Mangrove Forest. Jakarta: Development of Sustainable Mangrove Management Project. Tomlison, P.B. 1986. The Botany of Mangrove. London: Cambridge University Press. US Army Map Service. 1963; 1964. Far East, Sheet Nos. 4719 I, 4720 II, 4819 I, 4819 IV, 4919 I, 4919 II, 4919 IV, 5018 I, 5019 II, 5019 III, 5118 II, 5118 III, 5118 IV, 5218 II, 5218 III. Jakarta: Direktorat Topografi Angkatan Darat Indonesia. Wainwright, S.J. 1984. Adaptation of Plant to Flooding with Salt Water. New York: Academic Press Inc. Whitten, T., R.E. Soeriaatmadja, and S. Afiff. 1987. Ecology of Java and Bali. Singapore: Periplus. Wirjodarmodjo. H., S.D. Soeroso, dan S. Bambang. 1979. Pengelolaan hutan payau Cilacap. Prosiding Seminar Ekosistem Hutan Mangrove. Jakarta: Lembaga Oseanologi Nasional LIPI.

BIODIVERSITAS Volume 3, Nomor 2 Halaman: 257-262

ISSN: 1412-033X Juli 2002

The Early Application of Electrophoresis of Protein in Higher Plant Taxonomy SURANTO Biology Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta 57126 Received: 9 February 2002. Accepted: 15 April 2002

ABSTRACT The aims of this research are firstly, to study the advantages of electrophoretic techniques. Secondly, to look at the usefulness of a few mediums support of electrophoretic proteins especially the acrylamide gel. Thirdly, to examine the number of plant organs which could be used as the sources of plant proteins, and how these plants protein should be applied in the medium support that has been selected. Besides, the staining and detection procedures would be described, while the application of electrophoretic approach in higher plant taxonomy will also be evaluated. In this study we recorded that a number of taxonomic problems usually caused by morphological complexity within species can be solved using this experimental approach of electrophoresis. This method has been considered very useful in helping taxonomists making decisions. ÂŠ 2002 Jurusan Biologi FMIPA UNS Surakarta Key words: electrophoresis, proteins, taxonomy.

INTRODUCTION Some thirty years ago, the activities of plant taxonomists were particularly concerned with observations of morphological characters. Recently they have tended to use a new additional experimental method called electrophoresis. This method has been regarded to be most useful for resolving taxonomic problems, if comparisons about morphological characters are felt not adequate in helping taxonomists to make decisions. By using electrophoretic methods, taxonomic activities have increased rapidly, both in animal systematics (Gottlieb, 1978; Evans, 1985) as well as in plant taxonomy. In plant taxonomy, more applications have been in higher plants rather than in lower plant taxonomy, even though in the study of origin of species (Gastony, 1986) or in taxonomic relationships among species within the genus Polyporus (Shannons et al., 1973), electrophoretic data have been considered very helpful. In electrophoretic techniques, only a few kinds of medium supports have been

employed. Three commonly used for taxonomic purposes are paper, cellulose acetate and gels. The latter, in recent years has been the most commonly employed and can provide more accurate data because of better resolution of protein mixtures. Most applications of electrophoretic techniques in plant classifications use gel medium supports. This has resulted from the reliability of data produced by gel electrophoresis, which have been accepted widely, particularly in studies of plant population genetics (Brown, 1978). Accompanying reliability is the sensitivity of electrophoresis to detect single amino acid substitutions in proteins that may not be shown by other experimental methods other than total amino acid analysis. This technique however is expensive and beyond reach of most taxonomists. So undoubtedly electrophoresis will play an increasingly important role in taxonomy, and in monitoring for example the manipulations of crop genetic resources (Brown, 1978). In accordance with employing gel supports for taxonomic purposes, plant protein samples

258

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 257-262

are noted to have many advantages. Besides, the great numbers of individual proteins, which can be detected, plant proteins are usually present universally in all types of tissue and even a single organ like a leaf may contain several thousand proteins (Harborne and Turner, 1984). Moreover, they noted that variations in the total complement of seed proteins have a close correlation with the tribal and sub family classifications in for example Leguminosae (van Sumere et al., 1976). Using plant protein samples combined with gel electrophoretic procedures, identification, and monitoring of wheat in USA and England has been both more rapid and efficient. Harborne and Turner (1984) noted this method has also been used in cultivar analysis, for example in Phaseolus vulgaris (Boulter et al., 1966). It may be important to note that the use of electrophoresis for taxonomic purposes is not restricted to taxonomists, but biochemists too have made a great contribution in resolving problems of species delimitation. It has been suggested that this method is more precise and objective in recording and evaluating the mobility and characteristics of protein than most (Gottlieb, 1978). In this, examples of the application of gel electrophoresis using polyacrylamide gel in higher plant taxonomy especially related to the origin of species, variety identifications and population variations would be discussed.

METHODE ON ELECTROPHORETIC TECHNIQUES Medium support In dealing with the electrophoretic medium support, the gel is considered as very suitable and widely used in plant taxonomic purposes. Generally, gels that are quite often employed in recent years have been starch and polyacrylamide gels. Gel electrophoretic systems, were used successfully for separation of-protein. The starch gel as an electrophoretic medium and spectacular gains in resolution of 20-25 serum components could be recognized as compared to 5-6 components by conventional methods. Subsequently this technique in recent years has gained immense importance through the introduction of the synthetic polyacrylamide gel, which was employed in a specific method for disc electrophoresis. The gel of

polyacrylamide is considered as one of the best medium supports for resolving larger number of protein bands and is clearer than with cellulose acetate for paper. The percentage of polyacrylamide in the electrophoresis medium commonly used is 7 %, usually in a tris-glycine buffer at pH 8.1. In certain cases, the proportions of polyacrylamide and the pH are varied. Davis (1965 cited in Johnson, 1970). Polyacrylamide gel support without doubt, at the present times has attracted most of the plant taxonomists who are interested in protein approaches to chemotaxonomy using electrophoresis, and these have covered a wide range of higher plants. Sources of plant proteins The source of protein from plant organs is varied, depending on the sorts of plants. The most important of plant organs for storing proteins are the seeds. The use of plant seeds as a source of proteins especially in taxonomic works, at the present times has been widely adopted. Generally speaking, the reliability of' seeds as source of proteins is due to the fact that their compositions are only little affected by environmental conditions or seasonal factors (Harborne and Turner, 1984). Most investigations of plant proteins have used seeds, but in certain taxa of plants pollen grains have been used as a good protein source for taxonomic purposes, for instance in: Lasthenia (Altosaar et al., 1974); Cassia (Todaria et al., 1983); Triticum and Aegilopsis (Johnson, 1972). Leaf and other vegetative material are of less general use because of susceptibility to environmental and growth conditions, but in certain cases these other organs have been employed. Seed extractions and application In order to obtain protein extracts of a good quality, several extractants can be used depending, for example on the type of seed coats or tissue conditions (Conkle et al., 1982). Water solution can be regarded as an effective solute for example in extractions of Gossypium and Bulanisia seeds (Johnson, 1970; Cosmas and Hunziker, 1979). The proportions between weight and volume ranging from 1 to 6 and the extraction time 15 -30 minutes. Another solvents, which are considered to have a good application for seed extractions,

SURANTO - Electrophoresis in Higher Plant Taxonomy

are buffer, alcohol and K2SO4 (Johnson, 1972; Todaria et al., 1983). They noted the proportion between weight and volume in the latest solvent is around 5 to 100. Before applying the sample in medium support, the seed of each sample is usually ground separately in a pre-chilled mortar and pestle and protein extracts are often centrifuged at about 1000-2000 I g, the supernatants are then applied in the gel. After application of the sample, the voltages are than applied, depending on the form of column or slabs. In the first case, the gels are run at 3-4 m A per column for 45-60 minutes, but in the slab forms the diameter or volume of slabs need to be taken into account, after that staining the gel can be achieved. Staining and detection To localize the proteins, the gel can be stained with certain stains, such as Amido Black, Coomassie Blue, Azocarmine, and Naphthol Blue Black. At the present time, Amido Black is regarded as the best stain to obtaining a clearer background, satisfaction quantitative response and more sensitivity especially at low protein concentrations Blue Black substance has higher sensitivity than Amido Black, Meanwhile, other authors have reported, gels can also be stained successfully by using 0.5 % Aniline Blue Black (Johnson and Fairbrothers, 1975). Before staining the gels fixation is carried out in 7 % acetic acid solution a- methyl alcohol -water -acetic acid at 5 : 5 : 1 and background staining can be made in 4 : 1 : 1 with the same solvents (Cosmas and Hunziker, 1979). The bands that have been stained can be assigned with the Rf values according to their mobility relative to the buffer front. Based on the assumption that a band of identical mobility in two related taxa is the same protein, the results of electrophoretic analysis can be presented as the number of bands, that are common to two a- more species and the number, which are speciesspecific. Each band then represents a single taxonomic character (Harborne and Turner, 1984). The number of protein bands detectable by electrophoresis in storage tissue such as seed is relatively unpredictable, but Harborne and Turner (1984) noted an average between 10 and 30 have been found. In finding the homologous bands, they can be clustered

259

based on the Rf values, and from that data index similarities between the species examined can be obtained. The Coefficient of similarity (Cs) can be calculated as follow s: Cs =2W / (A + B), where W = number of homologous bands, A = number of band in species a, and B= number of bands in species b (Backer cited in Todaria et al., 1983).

TAXONOMIC APPLICATIONS The electrophoretic separations of proteins now has an established place in modern chemotaxonomic practice (Harborne and Turner, 1984), most applications have been within groups of closely related taxa, both at the population level or in comparison to sympatric species within the same genus. The following text explains some example of taxonomic applications based on electrophoresis of protein, i.e. origin of species and taxonomic relationship. Origin of species In a study on the origin of subspecies Triticum aesticum (hexaploid), Johnson (1972) reported that all protein profiles show a very uniform appearance in the gel that could be simulated by the patterns produced by a protein mixture (2 : 1) from specific profile types of the ancient tetraploid cultivar T. dicoccum and the wild diploid Aegilops squarrosa. The protein patterns covered the range of variability observed in each species. Among diploids of the Tritidae, A. squarrosa has an albumin pattern highly consistent among accession with dense bands centered at -9.0 cm that tend to fuse with narrower one at -9.0 cm. All accession has less dense bands at -8.1, -6.7, and -4.4 and all has dense bands leading band at -10.4. The ancient cultivar T. dicoccum (10 -15) is relatively uniform with respect to entire protein profile. The albumin pattern comprises eight or nine bands at -9.7, -9.0, -8.3 sometimes being double. While Aestivum hexaploid wheat present remarkably uniform albumin pattern similar in its main features to that of A. squarrosa with leading band at -10.4 double bands centered at -9.7 and conspicuous bands at -8.1, -6.7 and 4.3. Johnson reported, closer examination shows the present of fait dicoccum homologous at -7.6. -6.9, and -5.3. The dicoccum bands at -9.7 and -9.0,

260

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 257-262

expected in the Aestivum, are completely masked by the broad squarrosa band. In general, the Aestivum pattern shows dense bands where parental homologous reinforces one another at -4.3. It may be the reason to confirm that using the advantages of gel electrophoresis, the Aestivum protein profile roughly represents the addition of the patterns of the presumed parental species so that the parentage of the Aestivum hexaploid in general as T. dicoccum and A. squarrosa. Taxonomic relationship An investigation to see the albumin and globulin bands of 20 taxa of Lasthenia shows homologous bands. There were 61 homologous bands of albumins and 20 of globulins was carried out by Altosaar et al., (1974) L. microglossa possesses the greatest number of albumin bands (13) while the least number of albumin bands (4) appeared in L. glabrata subsp. glabrata. Albumin band (8) was the most common (Rf 0.135 -0.145) and occurred in 11 of the taxa. L. minor subsp. maritima showed the most globulin bands (5), while both L. fremontii and L. microglossa showed the fewest (1). At the same time, the number bands of globulin and albumin of L. burkei and L. conjugens were noted. Both of those species have 2 globulin bands, while for albumin, 8 bands occur in L. burkei, and 9 bands in L. conjugens. The most common globulin band (Rf 0.3 -0.314) occurred in only 6 of the taxa (Altosaar et al., 1974). They also noted that the average coefficients of variation for all albumin and globulin bands that appeared in this study were 0.028 and 0.044 respectively. It is become apparent that gel electrophoresis of crude seed-protein extracts has been extremely useful in elucidating evolutionary relationship in many genera (Johnson, 1972; Payne et al., 1973 cited in Altosaar et al., (1974). At least in the present study disc-electrophoresis of albumin and globulin seed fractions have provide some additional information about genus Lasthenia. Although the number of clear relationship that arose are few Altosaar et al. (1974) noted nearly every species of Lasthenia has an unique array of seed proteins, and further sampling of additional population may reveal the existence of intraspecific affinities variation.

On the other hand, in species relationships of Bulnesia (Cosmas and Hunziker, 1979), reported that 84 protein bands were identified, in seven species tested. Characteristic "marker" band of each of the species is always present in the electrophoregams. These are Nos. 40 for B. arborea Nos. 40. 671 75 and 79 for B. carraqo; 29, 34, 37 for B. bonariensis; 241 251 41, 42 for B. schiekendantzii and B. foliosa; 30, 47 for B. sarmientoi and 22, 48, 72 for B. retama. There were no constant differences between geographic races of B. arborea from Colombia and Venezuela. The bands that are present in the population from Venezuela but are absent in the one from Colombia, are not constant and result from inter population variability. The difference between electrophoregram B. carrapo and B. arborea has been considered by Cosmas and Hunziker (1979) to give support the idea that both taxa are separate allotropic species. In this study, an attempt to detect intra population variation has been made. These species of B. arborea, B. bonoriensis B.sarmientoi and B. retama show variability in their protein fractions so that could be attributed to genetic polymorphisms (Cosmas and Hunziker, 1979). Smaller variation in the individual patterns was noted in B. arborea from Colombia and Venezuela and in B. bonareinsis. Todaria et al., (1983) in the study of seven species of the genus Cassia reported no common band found in all species. However, band 4 was common in four species (C. occidentalis, C. laevigata, C. glauca and C. dimidiata) and bands 2, 3, 5. 17. 21' 27 and 29 were shared by three species each. Based on the coefficient of similarity, C. glauca seems to be closely related to C. occidentalis on the one hand and C. absuson the other, exhibiting the similarity of coefficient 47 % and 42.1 % and sharing 4 out of a total 13 bands, and 4 out of a total of 15, respectively. These facts indicate their genetic affinity with each other and justify their placement near to one another Baker (1879 cited in Todaria et al., 1983). Accordingly, C. dimidiata that has maximum similarity (coefficient of similarity 33.3 %) with C. glauca have also been placed nearer to one another. Another result that has also been noted in this study is the frequency of protein bands. The highest number (10) of bands, and the lowest

SURANTO - Electrophoresis in Higher Plant Taxonomy

number (6) protein bands occur in C. glauca and C. laevigata respectively. Another study in protein profiles of 14 varieties of Narcissus has been worked out and compared. The results indicated that the variety identification is positive either on the basis of distribution of typical protein bands or band combinations (Bhargava et al., 1987). This data support the classification of the genus, proposed on the grounds of chromosome studies. Because of its reliability, in providing data for intra specific compatibilities and species relationships at the present time polyacrylamide is widely used. In the study of intraspecific compatibilities the seed proteins of 17 wild species of Phaseolus have been identified. They reported that three of them show very little variation in the protein pattern within most species, while considerable variation among species was evident. They concluded that the data agreed with previous research on morphological characteristics and also generally agrees with current information on intra specific similarities based on hybridization studies.

CONCLUSION Modern experimental techniques in higher plant taxonomy nowadays are likely to be more accurate than orthodox taxonomy in classification. Data which are used are not only based on the morphological characters, but other additional evidence for instance pollen and chromosomal features have also been taken into consideration, because of the fact they provide great contributions in assisting the work of Taxonomists. Using the above additional evidence, many taxonomic works in recent years have become more significant after new experimental techniques namely electrophoresis has been introduced. Using the advantages of electrophoretic methods, study about relationships of Bulnesia species have been noted. That both species of B. arborea from Venezuela and Colombia have been detected no constant different between their protein pattern, while the difference between electrophoregram of B. arborea and B. carrapo has been considered the result of separate allotropic species. Another study in seven species of Cassia, the common protein bands were found, while the

261

lowest protein bands to be in C. glauca and C. laevigata. Accordingly in the variety studies of Narcissus, the data supply the position of this genus proposed on the ground of chromosome studies. Meanwhile, in the Phaseolus the results agreed with the previously research on intraspecific relationship in Phaseolus, based on morphological characters. From the above facts, it is not surprisingly that in future more and more applications of experimental techniques especially electrophoresis will play an important role in higher plant taxonomy because of the failure observation methods may only be solved by this approach.

ACKNOWLEDGEMENTS I would like to thank Dr. R.K. Crowden for his advice and patience in helping the manuscript's corrections. My thank also go to Dr. Ian Murfet, the Head of Plant Science Department, Faculty of Science and Technology, University of Tasmania-Hobart, Australia for his moral support during my studies in this department. I do appreciate the truly support of Dr. Menadue when I worked at the Plant Biochemistry Laboratory.

REFERENCE Altosaar, L., B.A. Bohm, and R. Ornduff. 1974. Discelectrophoresis of albumin and globulin fractions from dormant achnes of Lasthenia. Biochemical Systematics and Ecology 2: 67-71. Bhargava, R., M.C. Sharma, and A.K. Koul. 1987. Proteins an aid in varietal characterization in genus Narcissus. Biological Science 57 (2): 137-142. Boulter, D., D.A. Thurman, and B.L. Turner. 1966. The Use of disc-electrophoresis of plant proteins in systematic. Taxon 15: 135-143. Brown, A.D.H. 1978. Isozymes, plant population, genetic structure and genetic conservation. Theory and Applied Genetics 52: 145-157. Conkle, M.T., P.D. Hodskiss, L.B. Nunnally, and S.C. Hunter. 1982. Starch Gel Electrophoresis of Conifer Seed, A Laboratory Manual. Barkely: Pacific Southwest Forest and Range Experiment. Cosmas, C.I. and J.H. Hunziker. 1979. Species relationships in Bulnesia as shown, by seed protein. Biochemical Systematics and Ecology 7: 303-308. Evans, N.J. 1985. The use of electrophoresis in the separation of two closely related species of terrestrial

262

B IOD I VER SI TA S Vol. 3, No. 2, Juli 2002, hal. 257-262

shrubs. Biochemical Systematics and Ecology 13 (3): 325-328. Gastony, G.J. 1986. Electrophoretic evidence for the origin of fern species by unreduced spores. American Journal of Botany 73 (11): 1563-1569. Gottlieb, l.D. 1978. Electrophoretic evidence and plant systematic. Annals of the Missouri Botanical Garden 64:161-180. Harborne, J.B. and B.L. Turner. 1984. Plant Systematics. London: Academic Press. Johnson, B.L. 1970. Assesment of evolutionary affinities in Gossypium by protein electrophoresis. American Journal of Botany 57 (9):1 081-1092. Johnson, B.L. 1972. Seed protein profiles and the origin of the hexaploid wheat. American Journal of Botany 59 (9): 952-960

Johnson, R.G. and D.E. Fairbrothers. 1975. A comparative disc electrophoretic study of pollen proteins of Betula populifolia. Biochemical Ecology 3: 205-208. Shannons, M.C, S.K. Ballal, and J.W. Morris. 1973. Starch gel electrophoresis of enzymes from nine species of Polyporus. American Journal of Botany 60 (1): 96-100 Todaria, N.P., A.R. Nautiyal, and J.K. Semival. 1983. Electrophoretic protein profile of nodulated and nonnodulated Cassia species in relation to taxonomy. Biochemical Systematics and Ecology 2 (3): 217-219. van Sumere, C.F., T. Albrecht, A. Dedonder, H. de Pooter, and P. Irma. 1976. In Harborne, J.B. and C.F. Sumare (ed ). The Chemistry and Biochemistry of Plant Proteins. London: Academic Press.

THIS PAGE INTENTIONALLY LEFT BLANK

ISSN: 1412-033X

Sequence variation of bovine mitochondrial ND-5 between haplotypes of composite and Hereford Breeds of beef cattle SUTARNO

213-219

Keragaman Jenis Kapang pada Manisan Buah Salak (Salacca edulis Reinw.) RATIH DHAMAYANTI, SURANTO, RATNA SETYANINGSIH

220-224

Seleksi dan Potensi Budidaya Jenis-jenis Ikan Wader dari Genus Rasbora AGUNG BUDIHARJO

225-230

Some Ethnophytomedical Aspects and Conservation Strategy of Several Medicinal Plants in Java, Indonesia HARINI M. SANGAT, INGE LARASHATI

231-235

Keragaman Plankton sebagai Indikator Kualitas Sungai di Kota Surakarta OKID PARAMA ASTIRIN, AHMAD DWI SETYAWAN, MARTI HARINI

236-241

Habitat Reliks Vegetasi Mangrove di Pantai Selatan Jawa AHMAD DWI SETYAWAN, ARI SUSILOWATI, WIRYANTO

242-256

REVIEW: The Early Application of Electrophoresis of Protein in Higher Plant Taxonomy SURANTO

257-262

Gambar sampul depan: Bunga dan buah Sonneratia

Terbit dua kali setahun