Adaptasi Tumbuhan Terhadap Pencemaran Logam Berat
A.Adaptasi Tumbuhan Terhadap Pencemaran Logam Berat
Tumbuhan yang hidup di daerah tercemar memiliki mekanisme pe-nyesuaian yang membuat polutan menjadi nonaktif dan disimpan di dalam jaringan tua sehingga tidak membahayakan pertumbuhan dan kehidupan tumbuhan. Polutan tersebut akan memberi pengaruh jika dikeluarkan melalui metabolisme jaringan atau jika tumbuhan tersebut dikonsumsi. Pemberian polutan dapat merangsang kemampuannya untuk bertahan pada tingkat yang lebih toksik (Bryan and Hummerstone, 1971 dalam Wilson, 1988).
Mangrove yang tumbuh di muara sungai merupakan tempat penampungan terakhir bagi limbah-limbah yang terbawa aliran sungai, terutama jika jumlah limbah yang masuk ke lingkungan estuari melebihi kemampuan pemurnian alami oleh badan air (Mastaller, 1996 dalam Arisandi, 2001).
Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungannya ke dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat penyerapan ion oleh tumbuhan adalah:
1)faktor konsentrasi; kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion di dalam mediumnya,
2)perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda pada tiap jenis tumbuhan.
Sel-sel akar tumbuhan umumnya mengandung konsentrasi ion yang lebih tinggi daripada medium di sekitarnya. Sejumlah besar eksperimen menunjukkan adanya hubungan antara laju pengambilan ion dengan konsentrasi ion yang menyerupai hubungan antara laju reaksi yang dihantarkan enzim dengan konsentrasi substratnya. Analogi ini menunjukkan adanya barier khusus dalam membran sel yang hanya sesuai untuk suatu ion tertentu dan dapat menyerap ion tersebut, sehingga pada konsentrasi substrat yang tinggi semua barier berperan pada laju maksimum hingga mencapai laju pengambilan jenuh (Fitter, 1991).
Kadmium (Cd) termasuk dalam elemen stimulator tumbuhan pada bagian tertentu. Elemen ini secara tidak langsung menguntungkan pertumbuhan tumbuhan melalui peningkatan kemampuan elemen tertentu, melalui penurunan konsentrasi substansi toksik atau dengan menjaga keseimbangan ion-ion dalam media pertumbuhan (Fitter, 1991).
Menurut Fitter (1991) mekanisme yang mungkin dilakukan oleh tumbuhan untuk menghadapi konsentrasi toksik adalah:
(a). Penanggulangan (ameliorasi); jika konsentrasi internal harus dihadapi, ion-ion akan dipindahkan dari tempat sirkulasi dengan beberapa jalan atau menjadi toleran di dalam sitoplasma. Terdapat empat pendekatan dalam ameliorasi:
1.)Lokalisasi (intraseluler atau ekstraseluler); biasanya di dalam akar.
2.) Ekskresi; secara aktif melalui kelenjar pada tajuk atau secara pasif melalui akumulasi pada daun-daun tua yang diikuti dengan absisi daun.
3.) Dilusi (melemahkan); melalui pengenceran.
4.) Inaktivasi secara kimia.
Mekanisme pembentukan komplek logam sering dijumpai pada tumbuhan, seperti pada tembaga (Cu) yang biasanya mengalami translokasi pembentukan khelat dengan asam-asam poliamino-polikarboksilik (Tiffin, 1972 dalam Fitter, 1991).
(b). toleransi; tumbuhan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksik
Pada beberapa kasus, enzim dinding sel, terutama fosfatase asam, telah diperlihatkan toleran terhadap tingkat toksin ion-ion yang jauh lebih tinggi (Cu2+, Zn2+) dalam ketahanannya dibandingkan pada tanaman normal (Wainwright dan Woolhouse, 1975 dalam Fitter, 1991).
Logam kadmium akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia). Logam ini masuk ke dalam tubuh bersama makanan yang dikonsumsi dan telah terkontaminasi oleh logam kadmium dan atau persenyawaannya. Dalam tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan dengan adanya proses biomagnifikasi di badan perairan (Palar, 1994).
Ada tiga jalan yang dapat ditempuh oleh air dan ion-ion yang terlarut bergerak menuju sel-sel xylem dalam akar, yaitu (1) melalui dinding sel (apoplas) epidermis dan sel-sel korteks, (2) melalui sistem sitoplasma (simplas) yang bergerak dari sel ke sel, dan (3) melalui sel hidup pada akar, dimana sitosol dari setiap sel membentuk suatu jalur (Sasmitamihardja dan Siregar, 1996).
Lokalisasi kadmium secara prinsip disimpan di dalam apoplas, sedangkan di vakuola dalam jumlah yang lebih sedikit, karena sudah ditempati juga oleh kalsium dan besi. Logam akan terakumulasi pada tumbuhan setelah membentuk komplek dengan unsur atau senyawa lain, salah satunya fitokhelatin yang tersusun dari beberapa asam amino seperti cysteine dan glysine. Fitokhelatin berfungsi membentuk komplek dengan logam berat dalam tumbuhan dan berfungsi sebagai detoksifikasi terhadap tumbuhan dari logam berat, jika tumbuhan tidak bisa mensintesis fitokhelatin menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan berujung pada kematian. Kadar tertinggi fitokhelatin ditemukan pada tumbuhan yang toleran terhadap logam berat (Robinson, 1990 dalam Brooks, 1997).
Akumulasi logam kedalam akar tumbuhan melalui bantuan transpor ligand dalam membran akar, kemudian akan membentuk transpor logam komplek yang akan menembus xylem dan terus menuju sel daun. Setelah sampai di daun akan melewati plasmalemma, sitoplasma dan tonoplasma untuk memasuki vakuola, di dalam vakuola transpor ligand komplek bereaksi dengan akseptor terminal ligand untuk membentuk akseptor komplek logam. Kemudian transpor ligand dilepas dan akseptor komplek logam terakumulasi dalam vakuola yang tidak akan berhubungan dengan proses fisiologi sel tumbuhan (Brooks, 1997).
B.Perairan estuari
Logam-logam berat yang bersifat racun seperti Hg, Cd dan Pb yang terdapat dalam air kebanyakan berbentuk ion. Kadmium dalam air laut berbentuk senyawa klorida (CdCl2), sedangkan dalam air tawar berbentuk karbonat (CdCO3). Pada air payau yang biasanya terdapat di muara sungai kedua senyawa tersebut jumlahnya seimbang (Darmono, 1995).
Wilayah pesisir merupakan kawasan yang labil atau peka terhadap gangguan keseimbangan ekosistem pesisir, sehingga bila terjadi perubahan bentuk dan fungsi habitat sebagai akibat dari kegiatan manusia, akan dapat menimbulkan kerusakan komunitas hayati yang ada di wilayah ekosistem tersebut. Pemanfaatan wilayah pesisir untuk kegiatan budidaya dapat memberikan dampak terhadap kondisi sumber daya alam hayati, diantaranya adalah distribusi dan komposisi biota-biota perairan pesisir, keragaman komunitas vegetasi mangrove serta kualitas perairan pesisir (Burhan, 1991).
Wilayah pesisir (Coastal Areas) diberikan batasan sebagai berikut, yaitu daerah pertemuan darat dan laut, dengan batas kearah darat meliputi bagian daratan, baik kering maupun terendam air yang masih mendapat pengaruh sifat-sifat laut seperti angin laut, pasang surut, perembesan air laut yang dicirikan oleh jenis vegetasinya yang khas (Burhan, 1991).
Tumbuhan yang hidup di daerah tercemar memiliki mekanisme pe-nyesuaian yang membuat polutan menjadi nonaktif dan disimpan di dalam jaringan tua sehingga tidak membahayakan pertumbuhan dan kehidupan tumbuhan. Polutan tersebut akan memberi pengaruh jika dikeluarkan melalui metabolisme jaringan atau jika tumbuhan tersebut dikonsumsi. Pemberian polutan dapat merangsang kemampuannya untuk bertahan pada tingkat yang lebih toksik (Bryan and Hummerstone, 1971 dalam Wilson, 1988).
Mangrove yang tumbuh di muara sungai merupakan tempat penampungan terakhir bagi limbah-limbah yang terbawa aliran sungai, terutama jika jumlah limbah yang masuk ke lingkungan estuari melebihi kemampuan pemurnian alami oleh badan air (Mastaller, 1996 dalam Arisandi, 2001).
Tumbuhan memiliki kemampuan untuk menyerap ion-ion dari lingkungannya ke dalam tubuh melalui membran sel. Dua sifat penyerapan ion oleh tumbuhan adalah:
1)faktor konsentrasi; kemampuan tumbuhan dalam mengakumulasi ion sampai tingkat konsentrasi tertentu, bahkan dapat mencapai beberapa tingkat lebih besar dari konsentrasi ion di dalam mediumnya,
2)perbedaan kuantitatif akan kebutuhan hara yang berbeda pada tiap jenis tumbuhan.
Sel-sel akar tumbuhan umumnya mengandung konsentrasi ion yang lebih tinggi daripada medium di sekitarnya. Sejumlah besar eksperimen menunjukkan adanya hubungan antara laju pengambilan ion dengan konsentrasi ion yang menyerupai hubungan antara laju reaksi yang dihantarkan enzim dengan konsentrasi substratnya. Analogi ini menunjukkan adanya barier khusus dalam membran sel yang hanya sesuai untuk suatu ion tertentu dan dapat menyerap ion tersebut, sehingga pada konsentrasi substrat yang tinggi semua barier berperan pada laju maksimum hingga mencapai laju pengambilan jenuh (Fitter, 1991).
Kadmium (Cd) termasuk dalam elemen stimulator tumbuhan pada bagian tertentu. Elemen ini secara tidak langsung menguntungkan pertumbuhan tumbuhan melalui peningkatan kemampuan elemen tertentu, melalui penurunan konsentrasi substansi toksik atau dengan menjaga keseimbangan ion-ion dalam media pertumbuhan (Fitter, 1991).
Menurut Fitter (1991) mekanisme yang mungkin dilakukan oleh tumbuhan untuk menghadapi konsentrasi toksik adalah:
(a). Penanggulangan (ameliorasi); jika konsentrasi internal harus dihadapi, ion-ion akan dipindahkan dari tempat sirkulasi dengan beberapa jalan atau menjadi toleran di dalam sitoplasma. Terdapat empat pendekatan dalam ameliorasi:
1.)Lokalisasi (intraseluler atau ekstraseluler); biasanya di dalam akar.
2.) Ekskresi; secara aktif melalui kelenjar pada tajuk atau secara pasif melalui akumulasi pada daun-daun tua yang diikuti dengan absisi daun.
3.) Dilusi (melemahkan); melalui pengenceran.
4.) Inaktivasi secara kimia.
Mekanisme pembentukan komplek logam sering dijumpai pada tumbuhan, seperti pada tembaga (Cu) yang biasanya mengalami translokasi pembentukan khelat dengan asam-asam poliamino-polikarboksilik (Tiffin, 1972 dalam Fitter, 1991).
(b). toleransi; tumbuhan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksik
Pada beberapa kasus, enzim dinding sel, terutama fosfatase asam, telah diperlihatkan toleran terhadap tingkat toksin ion-ion yang jauh lebih tinggi (Cu2+, Zn2+) dalam ketahanannya dibandingkan pada tanaman normal (Wainwright dan Woolhouse, 1975 dalam Fitter, 1991).
Logam kadmium akan mengalami proses biotransformasi dan bioakumulasi dalam organisme hidup (tumbuhan, hewan dan manusia). Logam ini masuk ke dalam tubuh bersama makanan yang dikonsumsi dan telah terkontaminasi oleh logam kadmium dan atau persenyawaannya. Dalam tubuh biota perairan jumlah logam yang terakumulasi akan terus mengalami peningkatan dengan adanya proses biomagnifikasi di badan perairan (Palar, 1994).
Ada tiga jalan yang dapat ditempuh oleh air dan ion-ion yang terlarut bergerak menuju sel-sel xylem dalam akar, yaitu (1) melalui dinding sel (apoplas) epidermis dan sel-sel korteks, (2) melalui sistem sitoplasma (simplas) yang bergerak dari sel ke sel, dan (3) melalui sel hidup pada akar, dimana sitosol dari setiap sel membentuk suatu jalur (Sasmitamihardja dan Siregar, 1996).
Lokalisasi kadmium secara prinsip disimpan di dalam apoplas, sedangkan di vakuola dalam jumlah yang lebih sedikit, karena sudah ditempati juga oleh kalsium dan besi. Logam akan terakumulasi pada tumbuhan setelah membentuk komplek dengan unsur atau senyawa lain, salah satunya fitokhelatin yang tersusun dari beberapa asam amino seperti cysteine dan glysine. Fitokhelatin berfungsi membentuk komplek dengan logam berat dalam tumbuhan dan berfungsi sebagai detoksifikasi terhadap tumbuhan dari logam berat, jika tumbuhan tidak bisa mensintesis fitokhelatin menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan berujung pada kematian. Kadar tertinggi fitokhelatin ditemukan pada tumbuhan yang toleran terhadap logam berat (Robinson, 1990 dalam Brooks, 1997).
Akumulasi logam kedalam akar tumbuhan melalui bantuan transpor ligand dalam membran akar, kemudian akan membentuk transpor logam komplek yang akan menembus xylem dan terus menuju sel daun. Setelah sampai di daun akan melewati plasmalemma, sitoplasma dan tonoplasma untuk memasuki vakuola, di dalam vakuola transpor ligand komplek bereaksi dengan akseptor terminal ligand untuk membentuk akseptor komplek logam. Kemudian transpor ligand dilepas dan akseptor komplek logam terakumulasi dalam vakuola yang tidak akan berhubungan dengan proses fisiologi sel tumbuhan (Brooks, 1997).
B.Perairan estuari
Logam-logam berat yang bersifat racun seperti Hg, Cd dan Pb yang terdapat dalam air kebanyakan berbentuk ion. Kadmium dalam air laut berbentuk senyawa klorida (CdCl2), sedangkan dalam air tawar berbentuk karbonat (CdCO3). Pada air payau yang biasanya terdapat di muara sungai kedua senyawa tersebut jumlahnya seimbang (Darmono, 1995).
Wilayah pesisir merupakan kawasan yang labil atau peka terhadap gangguan keseimbangan ekosistem pesisir, sehingga bila terjadi perubahan bentuk dan fungsi habitat sebagai akibat dari kegiatan manusia, akan dapat menimbulkan kerusakan komunitas hayati yang ada di wilayah ekosistem tersebut. Pemanfaatan wilayah pesisir untuk kegiatan budidaya dapat memberikan dampak terhadap kondisi sumber daya alam hayati, diantaranya adalah distribusi dan komposisi biota-biota perairan pesisir, keragaman komunitas vegetasi mangrove serta kualitas perairan pesisir (Burhan, 1991).
Wilayah pesisir (Coastal Areas) diberikan batasan sebagai berikut, yaitu daerah pertemuan darat dan laut, dengan batas kearah darat meliputi bagian daratan, baik kering maupun terendam air yang masih mendapat pengaruh sifat-sifat laut seperti angin laut, pasang surut, perembesan air laut yang dicirikan oleh jenis vegetasinya yang khas (Burhan, 1991).
