MIKROBIOLOGI PERAIRAN PERTEMUAN 3 MIKROBIOLOGI PERAIRAN

Pokok bahasan Berbagai jenis ekosistem di lingkungan air Keanekaragaman jenis mikroba pada berbagai ekosistem tersebut Peran mikroba di air Berbagai jenis analisa air Telaah mengenai mikroorganisme serta kegiatannya di : Perairan tawar Perairan payau Perairan asin

MIKROBIOLOGI PERAIRAN dan kegiatannya di perairan Atmosfer Biosfer Mikroorganisme dan kegiatannya di perairan Tawar Asin Payau ??? Lithosfer Hidrosfer

PERAIRAN ALAMIAH AIR ATMOSFER AIR PERMUKAAN Air yang dikandung dalam awan dan dipresipitasikan sebagai salju hujan/hujan batu es AIR PERMUKAAN Kumpulan air seperti : Danau, kali/sungai dan laut AIR DI BAWAH PERMUKAAN TANAH Air yang berada di bawah permukaan tanah, di daerah yang semua pori tanahnya serta ruang di dalam dan diantara batu-batuan jenuh dengan air

Berbagai jenis ekosistem

Kondisi perairan permukaan Rentan terhadap pencemaran berkala oleh mikroorganisme dari air atmosfer, aliran air pada permukaan tanah dan limbah domistik ataupun limbah industri yang dibuang ke dalam perairan Bervariasi dalam hal : kandungan nutrien yang tersedia bagi mikroorganisme; keberadaan fisik: dan ciri-ciri biologinya

Penyebaran mikroorganisme di lingkungan perairan Terdapat pada semua kedalaman, dari permukaan sampai ke dasar perairan Populasi terbesar mikroorganisme menghuni lapisan teratas dan sedimen dasar perairan Jenis mikroorganisme Mikroorganisme planktonik Mikroorganisme bentik Mikroorganisme perifitik

Kelompok mikroba yang hidup di air BAKTERI FUNGI MIKROALGA VIRUS PROTOZOA

Mikroba di lingkungan air Sebagai komponen lingkungan Memerankan beragam peran (nisia) Dekomposer Produser (fitoplankton) Rantai penghubung produser ke konsumen lebih tinggi (konsumer primer) Unsur produktivitas Sebagai makanan ikan Suplai O2 Unsur kualitas

Kelompok mikroba perairan No. JENIS MIKROBA Bakteri (Schizophyta) Alga hijau biru (Cyanophyta) Fungi (Mycophyta) 1. Pseudomondales Chroococcales Mucorales 2. Chlamidobacteriales Nostocales Chytridiales 3. Eubacteriales Stigonematales Saccharomycetales 4. Actinomycetales Saprolegniales 5. Spirochaetales Aspergillales 6. Ricketsiales Ustillaginales Moniliales

Kelompok mikroba perairan KONDISI PERAIRAN AIR BERSIH AIR TERCEMAR AIR LAUT Actinomycetes Coliform Halofilik Khamir Escherichia coli Psikrofilik Bacillus Desulfovibrio Diatom Clostridium Dinofalgellata Cellulomonas Fecal Streptococcus Foraminifera Autrofik Paramaecium Euglena Protozoa Alga hijau biru Virus enterik Spora jamur Mikroba luminisens Pseudomonas

PERANAN MIKROORGANISME DI PERAIRAN Menambah bahan organik melalui produksi primer Menguraikan materi organik Melakukan siklus biogeokimia unsur-unsur yang dibutuhkan untuk kehidupan mikrooganisme di perairan Berkaitan dengan kualitas dan produktivitas perairan Berkaitan dengan kualitas udara Mempengaruhi kesehatan manusia dan kehidupan hewan

Alasan kajian mikroorganisme perairan semakin penting Urbanisasi dan kebutuhan masyarakat akan air semakin meningkat Pentingnya perairan alamiah sebagai reservoir/stok/simpanan makanan utama Penelitian lepas pantai untuk mendapatkan minyak dan mineral

JENIS-JENIS PENCEMARAN DI PERAIRAN Pencemaran fisik Masuknya tanah, pasir, bahan bahan dari tumbuhan yang menyebabkan perubahan fisik pada perairan Contoh : Blooming yang menyebabkan eutrofikasi Pencemaran kimia Buangan limbah kimia organik maupun anorganik Contoh : Limbah daerah pertambangan (besi, tembaga), pipa saluran air (tumbal) deterjen, fosfat dan nitrat dari pupuk pertanian Pencemaran biologi Masuknya limbah mikrooganisme dari limbah manusia, makanan, proses hasil ternak atau limbah kedokteran kedalam perairan

Peran penting kajian mikrobiologi perairan Adanya mikroba kontaminan Pada badan air/pada kehidupan dalam air Bioremediasi/penyembuhan Pengolahan limbah Lumpur aktif

Tipe dari lingkungan perairan Lingkungan air a) laut b) daratan -bawah tanah : - air yang terdapat di sela- sela batu- batuan lapisan tanah - nutrien tersaring oleh tanah - hanya bisa mendukung sebagian kecil populasi bakteri -air permukaan : lotik (mengalir) - rivers, spring, stream lentik (diam) - lakes, pounds, swamps, bugs

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN PERAIRAN Meliputi : Telaah mengenai mikroorganisme serta kegiatannya di : Perairan tawar Perairan payau Perairan asin PERAIRAN TAWAR Danau, rawa, kolam, aliran air, sungai Faktor fisika dan kimia yang mempengaruhi mikroorganisme air tawar Temperatur, pH, konsentrasi nutrisi, konsentrasi oksigen

Pada mata air, bakteri yang dominan adalah : MATA AIR DAN AIR TANAH Jumlah bakteri sangat rendah, biasanya tidak lebih dari beberapa ribu sel/ml Pada mata air, bakteri yang dominan adalah : Gram negatif batang Pseudomonas Mempunyai tangkai (stalked) seperti : Hypomicrobium Caulobacterium Gallionella

Galionella ( Stalk bacteria Bakteri pada mata air Caulobacter crescentus dividing into a stalk daughter cell (top) and a motile daughter cell with a flagellum Galionella ( Stalk bacteria Prosthecomicrobium (star-shaped)

PERAIRAN LOTIK Sungai banyak mendapat masukan dari buangan air tanah, land run off, presipitasi Karakteristik sungai tergantung dari kondisi lokal, seperti gradient, volume air yang terlewati, suspensi tanah Kandungan mineral dan materi organik di sungai tergantung pada asal dan tanah yang terlewati, presipitasi Aliran sungai yang deras lebih cenderung banyak kandungan organik dari pada aliran yang kecil dimana dipengaruhi oleh : Tanah di tempati Morfologi saluran Aktivitas manusia

Sepanjang permukaan akan muncul : Sepanjang aliran, nutrien >>, terjadi peningkatan jumlah spesies khususnya dari familia Pseudomonaceae, Bacillaceae, Enterobacteriaceae, tetapi penurunan dalam Flavobacter dan Achromobacter Sepanjang permukaan akan muncul : Azotobacter, Vibrio, Spirillium, Thiobacillus, Micrococcus, Sarcina, Nocardia, Streptomyces, Cytophaga, Spirochaeta, dan bakteri nitrat Di Sungai : bakteri bergantung pada kondisi sekitarnya

MIKROORGANISME DI PERAIRAN Didiami oleh biomassa dari phytoplankton (bakteri, fungi dan alga) Bakteri terdiri dari populasi autochtonous/indigenus dan allocthtonous/ non indegenus (dari tanah, tanaman, dan hewan) Mikroba sungai menunjukkan hubungan yang terkait dengan populasi disekitar daratan, karena : Pemasukan secara terus menerus dari tanah Pengadukan air Materi organik Bakteri perairan terdiri dari kelompok : Bakteri phototrophik Chemolitotrofik /terselubung Heterotrofik - mayoritas Jumlah bakteri heterotrofik dikendalikan oleh konsentrasi materi organik

Kedalamannya bervariasi LAUT Menempati 70 % dari bumi Kedalamannya bervariasi 200 m (kontinental), laut dalam x> 2000 m, laut pasifik sekitar 10.000 m Karena kedalamannya, laut ada yang gelap dan menjaga temperaturnya hanya beberapa derajat C diatas permukaan Kandungan garam 32 0/00 – 38 0/00 dengan nilai rata-rata 35 0/00

Ocean Life Zones

MARINE BAKTERI Kebanyakan mempunyai kebutuhan tertentu akan NaCl yang sangat penting untuk transport substrat ke dalam sel Kebanyakan adalah bakteri gram negatif batang, motil, dan psikrofilik fakultatif Jalur metabolisme bakteri laut hampir sama dengan spesies bakteri lain dan dapat diklasifikasikan dalam genus yang sama seperti spesies bakteri tanah Faktor yang membedakan dari organisme darat adalah : kemampuan untuk tumbuh dan berkembang di laut

Beberapa spesies bakteri laut yang umum MARINE BAKTERI Beberapa spesies bakteri laut yang umum Micrococcus Sarcina Pseudomonas, Bacillus, Cytophaga, S pirillium Nocardia, Streptomyces

Tempatnya berdekatan dengan air tawar ESTUARI Tempatnya berdekatan dengan air tawar Salinitas bervariasi tergantung dari kondisi setempat Pengadukan yang sering terjadi mengakibatkan estuari kaya akan bahan organik Produktivitas >> Biota mempunyai bentuk spesifik

PERAIRAN LENTIK Ukuran lebih besar dari rawa yaitu danau Beda antara rawa dan danau tidak jelas Rawa : dasar sedimen perairan ditumbuhi oleh tanaman Danau : tidak ada tumbuhan di dasar karena kedalamannya

DANAU EUTROFIK Zona litoral Zona limnetik Zona profondal (Nutrien tinggi) Produktivitas primer > (Oksigen) Pembagian zonasi pada danau, ditinjau dari keberadaan cahaya : Zona litoral Zona limnetik Zona profondal

DANAU Lebih punya karakter dari pada aliran air dan sungai Faktor fisika dan kimia yang mempengaruhi mikroorganisme air tawar Temperatur, pH, konsentrasi nutrisi, konsentrasi oksigen Bakteri heterotrofik >> Bagian terbesar dari mikroorganismenya adalah autochtonous berupa bakteri autotrofik. Bakteri ini memegang peranan penting dalam siklus materi organik Contoh : bakteri Nitrosomonas, Nitrobacter dan Thiobacillus berperan dalam siklus nitrogen, dan sulfur Bakteri Anaerob seperti Desulfovibrio dan Methanogenes berperan dalam siklus biogeokimia nitrogen dan sulfur dan pembentukan methan

Keanekaragaman mikroba di danau Pada air danau yang jernih : Kebanyakan didapat Gram negatif batang dari genus Achromobacter, Flavobacterium, Brevibacterium, Micrococcus, Sarcina, Bacillus, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Micromonospora, dan Cytophaga

Pada air danau yang tercemar oleh limbah Ada peningkatan jumlah bakteri heterotrofik khususnya selama pengadukan (pada musim dingin) Penyebaran vertikal bakteri berubah bergantung musim dengan stratifikasi, dan distribusi nutrien Pada danau yang tenang Neuston (bakteri dan alga) berkembang pada air antar permukaan Kebanyakan bakteri khususnya ada pada sedimen, karena bahan organik kebanyakan ada disana Bakteri yang dominan : Heterotrofik, kemotrofik, dan fototrofik

DANAU OLIGOTROFIK Kecepatan produktivitas primer < Nutrien rendah Mikroorganisme beradaptasi terhadap (nutrien) rendah dengan : Meningkatkan perbandingan volume dan luas permukaan Melekat pada permukaan substrat (membentuk agregat

METODA ANALISA AIR Penghitungan jumlah total mikroba (alga, bakteri, khamir dan kapang) Kualitatif Most Probabable number (MPN)  MPN/100 ml Kekeruhan Kuantitatif Total Plate Count (TPC)  CFU/ml Haemositometer (Sel/ml) Penentuan nilai IPB (Indeks Pencemar Biologi) Identifikasi mikroba perairan (alga, bakteri, khamir dan kapang)

METODA ANALISA AIR Analisis kondisi perairan secara mikrobiologis Pencemaran kotoran manusia MPN coliform fecal/non fecal Deteksi mikroba patogen Pencemaran limbah domistik MPN mikroba selulolitik/proteolitik/lipolitik/deterjen Pencemaran limbah industri MPN bakteri hidrokarbonoklastik MPN bakteri pendegradasi logam berat

Tujuan survai dan analisis air secara mikrobiologi Untuk mencari, menemukan dan kemudian dapat menerangkan penyebab terjadinya pemasalahan di dalam badan air Untuk membantu menunjang interpretasi hasil analisis biokimia yang diakibatkan aktivitas mikrobiologis di dalam badan air Untuk melakukan penelitian sifat alami air serta akibatnya dengan kehadiran pencemar yang kemudian pengaruhnya terhadap kehidupan didalamnya Untuk melakukan pengukuran terjadinya proses purifikasi sendiri dari aliran air dan bagian lain dari badan air Untuk membantu pemecahan terjadinya mekanisme pengolahan buangan yang dilakukan secara biologis mikrobiologis Untuk penentuan indeks efektifitas pengolahan

ANALISA UTAMA Total Count (TC) penghitungan jumlah tidak berdasarkan jenis, tetapi secara kasar terhadap golongan/kelompok besar mikroorganisme umum seperti bakteri, fungi, mikroalga, atau terhadap bakteri tertentu TC BAKTERI berdasarkan penanaman bahan/sampel dalam jumlah dan pengenceran tertentu ke dalam media yang umum untuk menumbuhkan bakteri. Inkubasi maksimal 4 X 24 jam

TC FUNGI (kapang dan yeast) Metoda penanaman seperti bakteri Temperatur inkubasi 28 ± 0C Penambahan asam laktat 3 % untuk menghambat pertumbuhan bakteri TC MIKROALGA Media yang digunakan bersifat semisolid dengan penambahan tepung agar 50 % dari yang diperlukan Biakan ditempatkan pada tempat yang terang dikenai cahaya matahari selama 5 -15 hari TC KELOMPOK MIKROORGANISME TERTENTU Berbentuk media selektif /pengaya Memerlukan waktu yang lebih lama (tergantung pada masa adaptasi /aklimatisasi

CONTOH : TC bakteri pereduksi sulfat, bakteri belerang, bakteri besi TC bakteri patogen, khususnya penyebab penyakit perut, seperti (Tifus, paratifus, kolera dan disentri) TC bakteri penghasil racun khususnya yang menyebar melalui air dan mengenai bahan makanan yang disebabkan oleh bakteri Aerobik ( Pseudomonas, Staphylococcus) Anaerobik (Clostridium) TC jenis-jenis fungi penghasil mikotoksin dari kelompok Aspergillus, Penicillium, dan Fusarium dan fungi penyebab patogen

PENENTUAN NILAI IPB IPB = B X 100 % A + B IPB (Indeks Pencemar Biologis) BIP (Biological Indeks of Pollution) Nilai IPB/BIP suatu perairan dibutuhkan jika air dari perairan akan dipakai dipergunakan sebagai bahan baku untuk kepentingan industri, rekreasi.. Nilai IPB menggunakan rumus A = Kandungan mikroorganisme yang mengandung klorofil B = Kandungan mikroorganisme tanpa klorofil IPB = B X 100 % A + B

Penghitungan nilai IPB/BIP dilakukan secara langsung dengan tidak melalui penanaman yaitu pada 500 – 1000 ml Contoh air dipekatkan sampai 50 ml melalui penyaringan/sentrifugasi (15.000 rpm) Endapan dianalisis kehadiran mikroorganismenya dengan menggunakan ruang/kolom hitung (untuk mikroalga) dan pewarnaan (untuk bakteri dan fungi)

Tabel nilai IPB/BIP Air NILAI AIR 0 - 8 Bersih, jernih 9 - 20 Tercemar - ringan 21 - 60 Tercemar - sedang 61 - 100 Tercemar - berat