Media Tanah

Tanah merupakan lapisan permukaan bumi yang secara fisik berfungsi sebagai tempat tumbuh dan berkembangnya perakaran suatu tumbuhan. Selain itu tanah merupakan penyuplai kebutuhan air dan udara. Secara kimiawi tanah berfungsi sebagai gudang dan penyuplai hara atau nutrisi, baik senyawa organik maupun anorganik. Secara biologis berfungsi sebagai habitat biota yang berpartisipasi aktif dalam penyediaan hara. Ketiga fungsi tersebut secara integral mampu menunjang produktifitas tanah untuk mengehasilkan biomassa serta meningkatkan produksi berbagai macam tanaman seperti tanaman pangan, obat-obatan, industri perkebunan, maupun tanaman hutan (Ali, 2007). Secara ilmiah, tanah atau soil adalah kumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horison-horison yang terdiri dari campuran bahan mineral, bahan organik, air, dan udara dimana tanah merupakan media untuk tumbuhnya tanaman. Hal yang patut diingat adalah tanah tidak sama dengan lahan karena lahan meliputi tanah beserta faktor-faktor fisik dan biotik yang berkaitan dengan daya dukung lingkungan yang mempengaruhi kehidupan manusia.

Hilangnya fungsi tanah dapat terus-menerus diperbaharui, karena diperlukan waktu puluhan bahkan ratusan tahun untuk pembentukan struktur tanah yang baik seperti semula. Lebih lanjut disebutkan bahwa kerusakan tanah dapat terjadi karena (1) kehilangan unsur hara dan bahan organik dari daerah perakaran, (2) terkumpulnya garam di daerah perakaran (salinisasi), terkumpulnya atau terungkapnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi tanaman, (3) penjenuhan tanah oleh air (waterlogging), dan (4) erosi.

Kerusakan yang dialami pada tanah tempat erosi terjadi yaitu berupa kemunduran sifat-sifat kimia dan fisik tanah, seperti kehilangan unsur hara dan bahan organik, memburuknya sifat-sifat tanah yang tercermin antara lain pada menurunnya kapasitas infiltrasi dan kemampuan tanah menahan air, meningkatnya kepadatan dan ketahanan penetrasi tanah dan berkurangnya kemantapan struktur tanah, sehingga menyebabkan memburuknya pertumbuhan tanaman dan pada akhirnya akan menurunkan produktivitasnya (Bogidarmanti et .al, 2006).

Menurut Arsyad (1989) secara garis besar, kegiatan pengendalian erosi dan konservasi tanah dapat dilakukan dengan cara metode vegetatif, yaitu penggunaan tanaman atau tumbuhan dan serasahnya untuk mengurangi daya rusak hujan yang jatuh, serta jumlah dan daya rusak aliran permukaan/erosi.

Tanah Sebagai Media Tanaman

Sebagi tempat tumbuhnya tanaman dapat dipastikan bahwa tanah terdiri dari berbagai unsur dan senyawa yang dibutuhkan oleh tanaman untuk melangsungkan pertumbuhan dan perkembangannya. Bahan penyusun tanah yang pertama adalah mineral. Bahan mineral berasal dari pelapukan batuan, karena itulah susunan mineral di dalam tanah berbeda-beda sesuai dengan susunan mineral batuan yang lapuk. Menurut asalnya mineral tanah dibedakan menjadi dua, yaitu mineral primer dan mineral sekunder. Mineral primer berasal langsung dari batuan beku yang melapuk yang umumnya berbentuk fraksi pasir dan debu. Jumlah mineral primer di alam rendah, tetapi memiliki fungsi yang cukup penting bagi tanah yaitu sebagai cadangan penyedia unsur hara esensial bagi tumbuhan sehingga disebut pula sebagai kerangka tanah. Contoh mineral primer adalah Kwarsa, Kalsit, Dolomit, Apatit, dan Mika. Sementara itu, yang dinamakan mineral sekunder adalah mineral bentukan baru yang terbentuk selama proses pembentukan tanah berlangsung dan umumnya terdapat dalam fraksi liat. Karena itulah mineral sekunder dikatakan pula sebagai mineral liat. Mineral sekunder berperan penting pada proses kapasitas tukar kation serta memperngaruhi daya mengembang dan mengerutnya tanah.

Bahan penyusun tanah selanjutnya adalah bahan organik. Bahan organik merupakan semua bahan yang berasal dari jaringan tanaman dan hewan, baik yang hidup maupun yang mati, pada berbagai tahap dekomposisi. Bahan organik ini berfungsi sebagai granulator (memperbaiki struktur tanah), sebagai sumber unsur N,P,dan S serta unsur mikro, menambah kemampuan tanah untuk menahan air, serta sumber energi bagi berbagai mikroorganisme tanah.

Penyusun tanah yang lainnya adalah Air dan Udara. Air terdapat di dalam tanah karena ditahan dan di serap oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau karena keadaan drainase yang kurang baik. Pertumbuhan dan produksi tanaman sangat ditentukan oleh keberadaan air tanah. Jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman sangat bergantung pada jenis tanaman dan iklim. Misalnya jumlah air yang dibutuhkan oleh tanaman kedelai untuk pertumbuhan sampai panen antara 450-700 mm, bergantung pada kondisi iklim dan umur tanaman. Fase pembungaan memerlukan air yang lebih banyak dari fase vegetatif. Disamping lengas tanah berpengaruh langsung terhadap pertumbuhan tanaman, kadar air tanah juga mempengaruhi mobilitas unsur hara di dalam tanah. Unsur hara yang mobilitasnya sangat rendah akan menyebabkan peredarannya sangat ditentukan oleh lengas tanah. Oleh karena itu takaran pupuk yang tepat pada tingkat ketersediaan air tertentu harus diketahui untuk memperoleh efisiensi pemupukan yang tinggi (Suriadi, 2003). Udara yang ada di dalam tanah sendiri berbeda susunannya dengan udara di atmosfer. Kandungan uap air dan karbondioksida (CO₂) di tanah lebih tinggi daripada di atmosfer, sedangkan kandungan O₂ tanah lebih rendah daripada O₂ atmosfer.

Menurut Gintings et. al, (1995) dalam Bogidarmanti et .al, (2006) disebutkan bahwa persyaratan tempat tumbuh yang utama, yaitu meliputi tinggi tempat, curah hujan, temperatur, tekstur tanah, pH, drainase, dan toleransi tanaman terhadap cahaya. Tanah merupakan faktor penting yang menentukan pertumbuhan dan hasil tanaman yang dibudidayakan karena tanah merupakan media tumbuh bagi tanaman, gudang dan penyuplai unsur hara, serta tempat penyedia air. Kemampuan tanah dalam mendukung pertumbuhan ditentukan oleh kesuburan kimia dan fisika tanah. Telah dikatakan sebelumnya bahwa tanah merupakan tempat tumbuhnya suatu tanaman sehingga jenis tanah dapat mempengaruhi tumbuh dan berkembangnya suatu tumbuhan. Berdasarkan sifatnya terkait dengan tanah sebagai media tumbuh tanaman maka tanah dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu tanah humus, tanah vulkanis, tanah aluvial, tanah pasir, tanah laterit, dan tanah pasir.

Tanah humus merupakan tanah yang bersifat sangat subur karena kaya akan bahan-bahan organik. Sedangkan tanah vulkanis adalah jenis tanah yang biasanya berasal dari abu vulkanis gunung berapi dimana sifatnya adalah sangat baik dan subur. Tanah alluvial adalah tanah yang berasal dari endapan alluvium yang dibawa oleh air dan diendapkan di daerah lain. Tanah alluvial ini bersifat subur.

Berbeda dengan ketiga jenis tanah yang telah disebutkan di atas, tanah pasir, laterit, dan kapur merupakan jenis tanah yang sifatnya kurang subur, bahkan tidak subur. Namun, akhir-akhir ini telah dilakukan penelitian guna memanfaatkan lahan kritis yaitu lahan yang sifat tanahnya kurang subur seperti tanah pasir, tanah berkapur, atau tanah yang bersalinitas tinggi.

Contoh Pemanfaatan Tahah Kurang Subur Sebagai Media Tanam

Tanah bersalinitas tinggi biasanya banyak ditemukan di daerah mangrove dan hutan pantai. Pengaruh salinitas paling umum adalah terhambatnya pertumbuhan tanaman. Peningkatan konsentrasi garam dalam tanah menyebabkan terjadinya perubahan morfologi dan fisiologi tanaman dengan metabolisme yang abnormal akibat kandungan garam di jaringan tanaman, selain itu terjadi penurunan potensial osmotik tanah sehingga menyulitkan penyerapan air dan hara bagi tanaman, merusak kloroplas dan mengganggu proses fotosintesis yang akhirnya menekan pertumbuhan dan produksi tanaman.

Kadar garam yang tinggi dalam larutan tanah di daerah perakaran tanaman menyebabkan tekanan osmotik yang tinggi dan berkurangnya ketersediaan unsur kalium bagi tanaman. Fungi mikoriza seperti Glomus sp mampu hidup dan berkembang pada kondisi salinitas yang tinggi. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa fungi mikoriza dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman yang ditanam pada habitat salin. Tanaman bawang merah yang diinokulasikan dengan fungi mikoriza dari spesies Glomus ternyata memiliki berat bulbus dan bobot kering bawang serta total serapan hara yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman yang tidak diinokulasikan baik pada tingkat salinitas rendah (-0,06 Mpa), sedang (-0,20 Mpa) dan tinggi (-0,4 Mpa). Sehingga dapat dikatakan bahwa salah satu solusi untuk memanfaatkan tanah salin sebagai media tumbuh tanaman adalah dengan menginokulasikan mikorhiza.

Selain itu dihasilkan pula suatu argumen bahwa tanah pasir berlempung dapat dijadikan sebagai media tanam. Sudomo (2007) mengemukakan bahwa tanah pasir berlempung dapat dijadikan sebagai media tumbuh tanaman sengon dan nilam.

Penelitian pengaruh tanah pasir berlempung terhadap pertumbuhan agroforestry sengon dan nilam tersebut dilaksanakan di areal hutan rakyat Desa Sukamulih, Kecamatan Sariwangi, Kabupaten Tasikmalaya pada bulan Nopember 2004 sampai dengan Nopember 2006. Pengambilan dua sampel tanah dilakukan pada bagian atas dan bawah pada lahan hutan rakyat. Hasil analisis menunjukkan bahwa lahan hutan rakyat tersebut bertekstur tanah pasir berlempung dengan tingkat kesuburan tanah relatif rendah. Penanaman sengon dan nilam dilakukan pada 3 blok dengan masing-masing blok 48 tanaman sengon. Pertumbuhan tinggi dan diameter sengon pada tekstur tanah pasir berlempung cukup baik, yaitu 7,28 m / 9,48 cm pada umur 24 bulan dan pertumbuhan tinggi, jumlah cabang dan bobot segar nilam pada umur 3 bulan setelah pangkasan pada pola tanam monokultur yang masing-masing sebesar 64,32 cm dan 141,68 cabang serta 1,29 kg.

Sehingga dapat dikatakan bahwa tekstur tanah pasir berlempung tetap memberikan pengaruh positif bagi pertumbuhan sengon dan nilam serta kedua jenis tanaman tersebut berpotensi untuk pengembangan hutan rakyat dan rehabilitasi lahan terdegradasi (Sudomo, 2007).

Daftar Pustaka

Ali. 2007.  Dasar-dasar Ilmu Tanah. Jakarta : Raja Grafindo Persada.

Arsyad. 1989. Konservasi Tanah dan Air. IPB Press: Bogor

Bogidarmanti R, Nina Mindawati, Hani S. Nuroniah, A. Syaffari Kosasih, 2006. Pemilihan Jenis Pohon Potensial Untuk Konservasi Lahan Terdegradasi. Bogor.

Sudomo, Aris. 2007. Pengaruh Tanah Pasir Berlempung Terhadap Pertumbuhan Sengon Dan Nilam Pada Sistem Agroforesty. Jurnal Pemuliaan Tanaman Hutan. 1 (2): 1-8

Suriadi, Ahmad., Hipi, Awaludin., dkk. 2003. Dinamika Lengas Tanah Dan Nitrat Pada Berbagai Fase Pertumbuhan Tanaman Pangan Di Tanah Entisols Lahan Kering. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian NTB.

Effective Concentration (EC)/Konsentrasi Efektif

Effective concentration (EC) merupakan kepekatan senyawa/zat  pada taraf dan waktu tertentu dimana senyawa/zat tersebut menyebabkan kelumpuhan atau perubahan fisiologis/struktur morfologi pada biota yang diujikan tersebut dan pada umumnya organisme tersebut adalah spesies ikan dan algae. IUPAC 1997 menyatakan bahwa Effective concentration merupakan rasio konstanta tingkat pertama reaksi dalam molekul yang melibatkan dua kelompok fungsional dalam entitas molekul yang sama dengan rasio konstanta tingkat kedua dari analog reaksi unsur antar molekul. Rasio ini juga memiliki dimensi konsentrasi. Perhatian tambahan perlu diberikan apabila senyawa tersebut terbioakumulasi dan dapat terdegradasi secara biologi. Sifat terakhir ini mempunyai tiga kategori;  yaitu senyawa yang secara mudah dapat terurai secara biologi, senyawa yang terdegradasi oleh mikroorganisme tanah yang tidak dapat termineralisasi (minimal 70%) dalam waktu 28 hari, dan senyawa yang dikatagorikan sebagai terdegradasi secara biologi inherent (Anonim,  2010).

Hasil pengujian efek subletal suatu bahan dinyatakan sebagai konsentrasi efektif median (EC₅₀), konsentrasi atau dosis yang dalam waktu tertentu  di bawah kondisi tertentu, menyebabkan 50 persen respon maksimum dalam suatu parameter tertentu atau proses relatif bagi pengendalian yang tidak terekspos. Responnya adalah mungkin penurunan sebesar 50 persen dalam tingkat pertumbuhan atau perubahan sebesar 50 persen dalam proses fisiologis (misalnya, fotosintesis atau laju kecepatan pernafasan). Angka 50 tersebut bukanlah angka tetap pada suatu pengujian toksisitas secara kualitatif, melainkan hanyalah patokan umum dimana populasi biologis kehilangan 50% individu jantan (laki-laki) atau 50% individu betina (perempuan) tanpa melihat adanya peristiwa emigrasi dan imigrasi. Pada umumnya penentuan Effective Concentration (EC) dilakukan kurang lebih 24 jam untuk kriteria akut. 

Salah satu pengujian senyawa toksis dilakukan oleh Soetopo dkk dimana hasilnya tercantum dalam sebuah jurnal yang berjudul Tingkat Toksisitas Pentaklorofenol Terhadap Organisme Air Tawar. Melalui penelitiannya, Soetopo melakukan uji toksisitas kronis pentakhlorofenol terhadap Dhapnia yang dilakukan pada 3 variasi konsentrasi pentaklorofel dimana hasilnya ditentukan berdasarkan nilai EC₅₀. Selain itu dilakukan pula uji toksisitas akut dimana uji ini dilakukan untuk menentukan nilai EC₅₀ yang kemudian digunakan sebagai dasar rentang konsentrasi pada uji toksisitas kronis.

Perhitungan nilai EC₅₀, pada penelitian yang dilakukan Soetopo, dilakukan dengan menggunakan analisa probit. Parameter yang digunakan adalah kesintasan harian, fekunditas harian, serta laju reproduktif bersih. Perhitungan parameter-parameter tersebut dilakukan dengan menggunakan rumus-rumus yang dikemukakan oleh Soerensen (1996) dalam Soetopo (2006) seperti yang tertera pada tabel 1.2. di bawah ini. 

Tabel 1.2. Rumus Perhitungan Pengaruh Kronis Pentaklorofenol Terhadap Dhapnia

Parameter	Rumus	Keterangan
Kesintasan Harian (Ix)	Ix = A   x 100%         B	A : Jumlah Induk yang hidup B : jumlah Induk awal C : Jumlah neonate yang lahir
Fekunditas Harian (mx)	mx = C          A
Laju Reproduktif Bersih (Ro)	n Ro = ∑ Ix . mx         X=1

Secara keseluruhan dari hasil percobaan uji toksisitas kronis ini, menunjukkan bahwa pentaklorofenol sangat berpengaruh terhadap kesintasan harian, fekunditas harian, dan laju reproduktif bersih Dhapnia.

Akan tetapi, persamaan pada tabel 1.2. tersebut bukanlah persamaan baku untuk menentukan EC50. Prakash et all (2007) menyatakan bahwa EC₅₀ diperoleh berdasarkan data IC₅₀ melalui persamaan berikut:

EC₅₀

Metode pengujian toksisitas dan ekotoksisitas menjadi semakin distandarisasikan di seluruh dunia. Organisasi Kerjasama dan Pembangunan Ekonomi  (The Organization for Economic Cooperation and Development /OECD) telah menghasilkan panduan pengujian agar supaya mencegah meluasnya pengujian untuk memenuhi persyaratan data yang berbeda oleh satu pemerintah terhadap bahan yang sama. Organisasi Standarisasi Internasional  (The International Organization for Standardization / ISO) juga aktif dalam pengawasan ini. Pengujian juga perlu dilaksanakan sesuai dengan praktek laboratorium yang baik sebagaimana ditentukan oleh OECD. 

Daftar Pustaka

• Anonim. 2000. BAPEDAL Environmental Management Services Project. BRNP, EMS, BAPEDAL : Jakarta

• Anonim. 2010. Penilaian Bahaya Senyawa Kimia. http://www.oc-praktikum.de Diakses pada tanggal 15 Mei 2010 Pukul 18.30 WIB.

• Prakash, D., Upadhyay, G.,Singh, B.N., Dhakarey, R., Kumar, S., Singh, K.K., 2007. Free Radical Scavenging Activities og Himalayan Rododendrons. Current Science, 92 (4) : 526-532.

• Soemirat, Juli. 2003. Toksikologi Lingkungan. Gadjah Mada University Press : Yogyakarta.

• Soetopo, Rina. 2006. Tingkat Toksisitas Pentakhlorofenol Terhadap Oraganisme Air Tawar. BS, 42 (2) : 75-82.

Analisis Isu Lingkungan

Untuk menghindari terjadinya akurasi semu yang seringkali tersirat ketika hanya ada satu pernyataan atau kesimpulan tunggal yang disajikan, maka pengkajian harus menyajikan serangkaian hubungan mengenai isu tertentu, masing-masing ditentukan menurut kondisi yang berbeda; mengindikasikan kepekaan untuk berubah (misalnya melalui peningkatan pengetahuan, atau mengubah prioritas); dan harus mengakui adanya ketidakpastian dengan lebih gamblang. 

Penilaian bahaya secara toksikologi dan ekotoksikologi biasanya sangat terkait dengan jenis senyawa kimia. Penilaian bahaya secara ekotoksikologi yang ada pada kita dihubungkan dengan guideline klasifikasi negara-negara Uni Eropa. Penilaian yang sangat mirip dilakukan oleh Jerman ”Umweltbundesamt” ketika mereka mengkatagorikan senyawa-senyawa dan tatacara pembuatannya ke dalam kelas pencemar air di bawah regulasi admistratif untuk senyawa-senyawa pencemar air. Penilaian tersebut selalu didasarkan pada LC₅₀ atau EC₅₀ untuk spesies yang paling sensitif  (Anonim, 2010).

Mengkaji Toksisitas

Setiap bahan secara potensial bersifat racun dimana bahan tersebut dapat menyebabkan cedera atau kematian bila eksposurnya cukup tinggi. Bahkan air dan oksigen, yang penting bagi kehidupan manusia,  dapat bersifat racun dalam dosis yang cukup tinggi. Ada jutaan bahan yang terjadi secara alami atau sintetis. Kebanyakan bahan yang sistem biologisnya terekspos dalam lingkungan terjadi secara alami. Dalam menyelidiki efek bahan pada sistem biologis, metode dan pendekatan tertentu sama-sama dapat diterapkan, terlepas apakah tujuannya untuk melindungi kesehatan manusia atau lingkungan alam. 

Pengujian laboratorium untuk menyelidiki toksisitas dapat berlangsung secara in vitro atau in vivo. Pengujian in vitro  dilaksanakan pada sel atau mikroorganisme, berkisar dari bakteri, sel-sel mamalia hingga jaringan mamalia, dan telah digunakan untuk menyelidiki mekanisme efek beracun yang dikeluarkan oleh suatu bahan.

Pengujian  in vivo  dilakukan untuk mengamati efek suatu bahan pada seluruh kumpulan sel yang berinteraksi, jaringan, dan organ yang menciptakan sebuah organisme hidup; dalam hal efek bahan tidak diketahui, bentuk pengujian ini dapat menunjukkan apakah pada kenyataannya ada efek terhadap banyak sasaran potensial, yang merupakan akibat dari banyak interaksi potensial. Efek yang diamati  bisa bersifat perilaku atau fungsional atau terjadi dalam organ, jaringan atau cairan tubuh. Dengan tidak adanya data mengenai efeknya pada manusia, maka pengujian dengan mamalia akan memberikan data yang dapat membuat prediksi mengenai toksisitas bahan yang sama pada manusia. 

Percobaan toksikokinetik dilaksanakan untuk menyelidiki perilaku bahan di dalam organisme. Biasanya mereka menyelidiki absorpsi (penyerapan bahan beracun yang potensial oleh organisme), metabolisme (transformasi bahan di dalam organisme), distribusi (gerakan bahan dan metabolit di dalam organisme) dan penghilangan bahan dan metabolit dari organisme. Pengkajian toksisitas harus memperhitungkan efek metabolit serta efek bahan asal (Anonim, 2000).

 

Daftar Pustaka

• Anonim. 2000. BAPEDAL Environmental Management Services Project. BRNP, EMS, BAPEDAL : Jakarta

• Anonim. 2010. Penilaian Bahaya Senyawa Kimia. http://www.oc-praktikum.de Diakses pada tanggal 15 Mei 2010 Pukul 18.30 WIB.

Biomonitoring_Toksikologi Lingkungan

Lingkungan, dalam segenap bagiannya, merupakan dasar sumberdaya alam bagi kehidupan. Sementara manusia merupakan bagian dari lingkungan, kelangsungan hidup manusia dan pemenuhan sasaran sosial serta ekonomis kita sebagai manusia bergantung pada bagaimana kita memanfaatkan sumber daya alam sembari melestarikan lingkungan yang sehat.

Manusia sebagai makhluk hidup tertinggi di dunia sangat tergantung pada sumber daya alam yang ada di sekitarnya. Telah menjadi sifat manusia untuk selalu berusaha meningkatkan taraf hidupnya sehingga manusia melakukan berbagai inovasi peralatan yang dapat mempermudah dan meningkatkan kehidupannya. Salah satunya adalah munculnya berbagai industri yang diawali dengan revolusi industri di Inggris pada akhir abad ke XVIII. Hal tersebut membutuhkan banyak tenaga kerja, suplai energi, dan bahan baku. Masalahnya adalah bahan baku yang dibutuhkan sebagian besar harus diimpor dari negara lain ataupun dibuat secara sintesis. Bahan-bahan sintesis tersebut didominasi oleh senyawa yang sifatnya toksik atau tergolong racun bagi organisme dan lingkungan. Pada akhirnya, buangan yang bertambah banyak dan seringkali tidak bersifat alamiah, membuat lingkungan tidak dapat membersihkan dirinya atau proses pembersihan dirinya telah terlampaui sehingga dibutuhkan bantuan manusia supaya buangan tidak mengotori dan merusak lingkungan serta sumber daya yang dibutuhkan manusia tetap terjaga kualitasnya (Soemirat, 2003).

Dapat dipahami bahwa di masa yang akan datang buangan yang memasuki lingkungan dapat menimbulkan suatu kerusakan pada lingkungan. Undang-undang No.23 tahun 1997 (pasal 1) menyebutkan bahwa kerusakan lingkungan adalah suatu tindakan yang menimbulkan perubahan langsung atau tak langsung pada ciri-ciri fisik dan/atau biologis lingkungan yang menyebabkan lingkungan tidak dapat lagi berfungsi lebih lama untuk menunjang pengembangan yang lestari. Kerusakan lingkungan didasarkan pada penerapan dari, dan pengkajian terhadap kriteria kerusakan. Kriteria kerusakan lingkungan standar adalah ambang batas perubahan fisik dan/atau biologis pada lingkungan yang dapat diukur. Akan tetapi,   Laporan Tinjauan Lingkungan Global tahun 1997 dari Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-bangsa (United Nations Environment Programme 1997 Global Environment Outlook Report) mencatat kemajuan yang signifikan dalam dasawarsa terakhir ini dalam menghadapi tantangan lingkungan global di wilayah negara berkembang dan industri (Anonim, 2000).

Uraian tersebut memberikan suatu pengertian akan dibutuhkannya ilmu toksikologi terutama toksikologi lingkungan sehingga dapat dilakukan uji toksisitas di laboratorium dimana nantinya hasil uji tersebut dapat dijadikan prediksi toksisitas suatu limbah, bahan baku baru, serta efeknya terhadap masyarakat (Soemirat, 2003).

Daftar Pustaka

• Anonim. 2010. Penilaian Bahaya Senyawa Kimia. http://www.oc-praktikum.de Diakses pada tanggal 15 Mei 2010 Pukul 18.30 WIB.

• Soemirat, Juli. 2003. Toksikologi Lingkungan. Gadjah Mada University Press : Yogyakarta.

Iklim Dan Pengaruhnya Terhadap Proses Pembentukan Tanah

Setiap tempat pada waktu tertentu memiliki suhu udara, tekanan udara, kelembaban, keadaan awan, dan presipitasi yang relative berbeda. Keadaan yang berubah-ubah dari unsure-unsur meteorologi dan atmosfir tersebut dikenal dengan cuaca. Pada suatu tempat yang sama keadaan cuaca dapat berubah hanya dalam tempo beberapa jam saja. Akan tetapi, ada suatu keadaan di mana suhu, presipitasi, kelembaban dan hal-hal yang terkait dengan cuaca hanya dapat berubah dalam jangka panjang. Artinya perubahan tersebut tidak serta-merta terjadi dalam waktu beberapa jam saja, tetapi membutuhkan waktu yang sangat lama untuk dapat berubah. Keaadan itu disebut dengan iklim (Lange, 1991).

Sebagaimana fenomena di alam ini, iklim berubah secara bertahap. Factor utama yang menyebabkan perubahan iklim adalah letak geografis suatu wilayah, keadaan vegetasi, dan aktivitas manusia (Lange, 1991).

Peningkatan temperatur udara di permukaan bumi antara 2 - 5◦ Celcius dalam kurun waktu 100 tahun dengan kondisi emisi gas rumah kaca seperti saat ini akan mengakibatkan perubahan iklim sebagaimana kajian Intergovermental Panel on Climate Change (IPCC) dalam sidang Second World Climate Programme (SWCP) Oktober 1990 di Genewa (Wibowo, 1996).

Bagaimana Iklim Mempengaruhi Pembentukan Tanah?

Menurut Hardjowigeno (2003) hanya ada lima factor utama yang mempengaruhi proses pembentukan tanah. Salah satu dari kelima factor itu adalah iklim. Iklim merupakan factor yang sangat penting dalam proses pembentukan tanah. Komponen iklim yang paling berpengaruh terhadap pembentukan tanah adalah suhu dan presipitasi (curah hujan).

Tanah berasal dari bahan-bahan induk , baik yang organic maupun mineral, yang terbentuk melalui berbagai macam proses. Bahan-bahan induk yang membentuk tanah adalah batuan-batuan yang ada di muka bumi yang mengalami pelapukan. Terkait dengan suhu dan pelapukan, suhu udaralah yang menyebabkan terjadinya pelapukan pada batuan sehingga terbentuk tanah. Proses pelapukan batuan oleh suhu ini dinamakan pelapukan mekanis atau fisik. Batu akan memuai jika terkena suhu tinggi dan menyusut ketika suhu rendah. Pemuaian batuan tersebut sebenarnya tidak begitu berarti, tetapi akan memberikan dampak nyata jika terjadi secara konstan dan berkali-kali (Sutedjo, 2005).

Setelah mengalami pelapukan secara fisik, batuan yang telah hancur akan mengalami pelapukan secara kimiawi. Pelapukan kimia menyebabkan mineral terlarut dan mengubah sturkturnya sehingga mudah terfragmentasi. Di sinilah presipitasi memainkan perannya. Dengan adanya air hujan, maka proses pencucian tanah berlangsung cepat sehingga pH tanah tidak terlalu basa. Karena tanah yang bersifat masam pada umumnya adalah tanah yang banyak mengandung humus (Sutedjo, 2005).

Reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada tanah meliputi:

1. Solution yaitu terlarutnya bahan padat menjadi ion yang dikellilingi oleh molekul cairan.

Contoh :

NaCl + H2O  Na+, Cl-, H2O

(Garam mudah larut) air (ion terlarut dikelilingi air)

2. Hidrolisis ; reaksi suatu substansi dengan air yang membentuk hidroksida dan substansi baru lain yang lebih mudah larut daripada substansi asalnya. Hidrolisis merupakan salah satu reaksi pelapukan yang terpenting yang menyebabkan perubahan profil tanah.

Contoh :

KAlSi3O8 + HOH  HAlSi3O8 + KOH

(ortoclase, sangat (clay silikat) (sangat mudah terlarut)

lambat keterlarutannya)

3. Karbonasi : reaksi suatu senyawa dengan asam karbonat di mana asam karbonat merupakan asam lemah yang diproduksi dari gas CO2 yang terlarut dalam air.

Contoh :

CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3-

CaCO3 + H+ + HCO3-  Ca (HCO3)2

(kalsit,sedikit larut) mudah larut

Hidrolisis dan karbonasi merupakan proses pelapukan kimia yang paling efektif dalam proses pembentukan tanah.

4. Reduksi : proses kimia dimana muatan negatif naik, sedangkan muatan positif menurun. Misalnya CaSO4 (keras) yang dilarutkan dalam air hingga membentuk CaSO4.2H2O (lebih lunak).

5. Oksidasi : kehilangan elektron atau penggabungan suatu senyawa dengan oksigen. Mineral yang teroksidasi meningkat volumenya karena penambahan oksigen dan umumnya lebih lunak.

6. Hidrasi : kombinasi kemikalia padat, seperti mineral atau garam, dengan air. Hidrasi menyebabkan perubahan struktur mineral dengan cara meningkatkan volumenya sehingga mineral menjadi lebih lunak dan mudah terdekomposisi.

Dampak Perubahan Iklim Pada Pembentukan Tanah

Iklim di wilayah satu berbeda dengan iklim di wilayah lainnya, karena itulah proses pembentukan tanah yang terjadi berbeda-beda pula. Dampak nyatanya adalah adanya perbedaan jenis tanah antar wilayah. Indonesia yang pada dasarnya beriklim tropis di mana musim panas dan musim hujan datang setiap enam bulan sekali memiliki tanah yang lebih subur daripada tanah di negara-negara Eropa ataupun negara-negara Afrika. Akan tetapi, perlu diingat pula bahwa waktu juga menjadi salah satu factor pembentukan tanah. Dan selama waktu berjalan manusia akan terus melakukan berbagai aktivitas di mana sebagian besar aktivitas tersebut seringkali berdampak pada alam; misalnya overexploitation sumber daya alam, membuang sampah sembarangan dan reklamasi pantai.

Telah dikemukakan sebelumnya bahwa iklim dapat berubah, salah satunya karena aktivitas manusia. Karena itulah semakin tidak terkontrol perlakuan manusia terhadap alam, semakin cepat terjadinya perubahan iklim. Akibat perubahan iklim, lapisan salju melebur dan tanah akan lebih banyak menyerap panas matahari. Umpan balik dari peleburan lapisan salju tersebut akan meningkatkan pemanasan global (global warming). Kenaikkan temperatur akan mempengaruhi pasokan air yang berasal dari pencairan salju. Pada musim dingin air disimpan dalam bentuk salju dan secara bertahap dilepaskan pada saat meleleh pada musim semi dan musim panas. Pada bagian bumi yang lebih panas, curah hujan meningkat pesat. Sungai-sungai di daerah ini menjadi sangat kering saat musim panas dan meluap pada waktu musim hujan (Wibowo, 1996).

Komposisi ekosistem alami dapat rusak akibat perubahan iklim ketika dampak perubahan iklim tersebut tidak dapat ditolerir oleh komponen pendukung ekosistem. Karena tanah merupakan salah satu komponen ekosistem alami (komponen abiotik) maka perubahan iklim akan merubah sifat-sifat tanah. Dengan begitu tanah di Indonesia yang pada umumnya bersifat subur bisa saja berubah menjadi tandus akibat perubahan iklim yang tengah terjadi saat ini.

Daftar Pustaka

• Hardjowigeno. 2003. Ilmu Tanah. Akademika Pressindo : Jakarta

• Lange, M. 1991. General Geology. Gaya Media Pratama : Jakarta

• Sutedjo, Mul Mulyani. 2005. Pengantar Ilmu Tanah; Terbentuknya Tanah Dan Tanah Pertanian. Rineka Cipta : Jakarta

• Wibowo, Titus Tri. 1996. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Ekosistem Alami. WACANA No. 3 / Juli-Agustus 1996.

Aplikasi Bioteknologi Pada Pembuatan Roti

Aplikasi Bioteknologi Konvensional

            Bioteknologi merupakan bidang terapan biosains dan teknologi dimana organisme hidup atau komponen selnya diterapkan pada industri jasa, manufaktur, serta pengelolaan lingkungan. Meskipun kepopuleran bioteknologi baru saja terlihat beberapa tahun terakhir (khususnya di Indonesia), kenyataannya bioteknologi bukanlah hal yang baru. Salah satunya adalah teknik fermentasi yang sudah dilakukan oleh orang-orang Babilonia kuno sejak tahun 6000 SM untuk menghasilkan bahan makanan dan minuman.

            Salah satu produk pangan yang dihasilkan adalah roti. Mereka memanfaatkan proses fermentasi glukosa oleh ragi . Secara sederhana adonan roti terdiri dari tepung (gandum), air, garam, dan ragi di mana ragi yang paling umum digunakan berasal dari Saccharomyces cerevisiae. Proses fermentasi yang terjadi adalah diubahnya monosakarida dan disakarida menjadi Alkohol dan CO₂ serta sedikit suasana asam. Gas CO₂ lah yang dapat mengembangkan adonan roti, sedangkan alkohol berfungsi sebagai pemberi aroma roti. Sementara itu, asam hasil fermentasi berfungsi untuk memberikan rasa pada roti serta melunakkan gluten yang terkandung pada biji gandum atau tepung roti.

Teknik fermentasi yang dilakukan tersebut adalah teknik fermentasi yang paling sederhana dimana mikroorganisme (ragi) dicampurkan dengan bahan-bahan yang telah disiapkan dan dibiarkan bereaksi dengan sendirinya. Karena tidak memerlukan alat-alat super canggih maka proses pemanfaatan ragi pada pembuatan roti di zaman Babilonia kuno tersebut merupakan aplikasi bioteknologi konvensional.

Menurut Smith (1990), tidak dapat dipastikan apakah proses microbial tersebut diketahui secara kebetulan atau berdasarkan suatu percobaan intuitif. Akan tetapi, perkembangan lebih lanjut dari proses tersebut merupakan salah satu contoh dari kemampuan manusia menggunakan aktivitas penting dari mikroorganisme untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari.

Aplikasi Bioteknologi Modern

            Seiring dengan berkembangnya zaman, teknik fermentasi juga ikut mengalami perubahan. Hidayat (2009) mengemukakan bahwa ada lima tahap perkembangan industri fermentasi. Tahap pertama dimulai sebelum tahun 1900, tahap kedua pada tahun 1900-1940, tahap ketiga pada tahun 1940-1960, tahap keempat pada tahun 1960, dan tahap kelima pada tahun 1979 hingga saat ini. Tahap pertama dan kedua merupakan era teknik fermentasi konvensional, sedangkan tahap ketiga hingga kelima dikatakan sebagai era fermentasi modern.

            Era bioteknologi modern juga memberikan pengaruh pada proses pembuatan bahan pangan, salah satunya adalah pembuatan roti. Namun, ada perbedaan mendasar antara pembuatan roti ‘konvensional’ dengan roti ‘modern’. Jika roti ‘konvensional’ dibuat untuk dikonsumsi secara besar-besaran, bahkan hingga saat ini, roti ‘modern’ diolah karena adanya krisis yang saat itu melanda sebagian besar negara-negara Eropa.

            Salah satu alasan dibuatnya roti ‘modern’ adalah menipisnya stok gandum yang menjadi bahan dasar roti, sementara roti merupakan makanan pokok bagi masyarakat Eropa. Pada tahun 1960 muncullah produksi protein sel tunggal (PST) yang berasal dari ganggang jenis Spirullina sp. , Chlorella sp. , serta fungi jenis Fusarium sp. Protein sel tunggal (PST) yang dihasilkan oleh ketiga jenis mikroorganisme tersebut kemudian dicampurkan ke dalam adonan roti yang bahan dasarnya bukanlah gandum utuh, melainkan tepung terigu atau pun tepung roti pada umumnya. Jadilah roti alternatif dengan bahan dasar yang lebih ekonomis daripada gandum, tetapi memiliki kandungan protein yang sangat dibutuhkan oleh tubuh. Sehingga penduduk di negara-negara miskin terhindar dari bencana kelaparan.

Kue atau roti yang mengandung protein sel tunggal mikroorganisme ini dikenal dengan nama ‘kue mikroba’. Di Jerman, ‘kue mikroba’ lebih dikenal dengan sebutan probion, sedangkan masyarakat Inggris menyebut ‘kue mikroba’ sebagai mikroprotein (Handari, 2009).

Mengapa Kue Mikroba Masuk Dalam Aplikasi Bioteknologi Modern?

            Pada dasarnya pembuatan roti ‘konvensional’ dan roti  ‘modern’ tidaklah jauh berbeda. Keduanya sama-sama menganut teknik  fermentasi. Akan tetapi, pada roti ‘modern’ digunakan berbagai macam teknologi terutama untuk mendapatkan single cell protein, dimana semua proses bioteknologinya dikerjakan di dalam bioreaktor. Bioreaktor adalah sistem tertutup untuk reaksi biologis dari suatu proses bioteknologi. Bioreaktor memberikan lingkungan yang tetap bagi optimasi pertumbuhan organisme dan aktivitas metabolisme. Selain itu, bioreaktor digunakan untuk mencegah kontaminasi produksi lingkungan (Smith, 1990).

            Pengoperasian bioreaktor dapat dilakukan secara kontinu, semi kontinu (fed-batch), atau discontinue. Untuk menghasilkan protein sel tunggal (PST) sebagai bahan baku pembuatan kue mikroba, bioreaktor dioperasikan secara semikontinu, dengan alasan :

1.      Produk kue mikroba hanya dibutuhkan pada saat krisis dan sangat jarang krisis berkepanjangan melanda negara-negara Eropa sekalipun negara tersebut adalah negara miskin

2.      Kue mikroba tidak tahan lama (masa berlakunya pendek)

3.      Budidaya Spirullina sp. atau mikroorganisme penghasil PST saat itu belum banyak dikembangkan, sementara produksi PST memerlukan kestabilan galur produksi yang diperbaharui secara teratur

4.      Secara teknis, proses kontinu masih menunjukkan banyak kesulitan

           

            Sayangnya aplikasi single cell protein belum banyak dilakukan oleh Negara-negara berkembang di Asia, khususnya Indonesia. Alasan klasiknya adalah kurangnya atensi pemerintah pada perkembangan bioteknologi. Seandainya saja ada perhatian khusus yang diberikan pemerintah pada aplikasi protein sel tunggal  (PST) ini mungkin saja tidak ada kelaparan yang melanda mayoritas penduduk Indonesia karena diselamatkan oleh kehadiran kue mikroba.

DAFTAR PUSTAKA

Handari. 2009. Bioteknologi. http://handari.ngeblogs.com. Diakses pada tanggal 13 Februari 2010 Pukul 19.30 WIB.

Hidayat, Nur.  2009 . Mikrobiologi Industri. Teknik Industri Pertanian FTP, Universitas Brawijaya : Malang.

Smith, John. E.  1990 . Prinsip Bioteknologi. PT. Gramedia : Jakarta.