Dampak dari Radiasi Ultraviolet pada Ekosistem Laut dan Interaksinya terhadap Perubahan Iklim

Dampak dari Radiasi Ultraviolet pada Ekosistem Laut dan Interaksinya terhadap Perubahan Iklim

 Abstrak

Hasil penelitian terakhir terus menunjukkan konsensus umum bahwa ozon yang berhubungan dengan peningkatan radiasi UV-B negatif dapat mempengaruhi banyak spesies air dan ekosistem perairan (seperti , danau, sungai, rawa-rawa, lautan). Radiasi sinar UV dapat menembus sistem ekologi perairan sampai ke kedalaman yang signifikan dan dapat mempengaruhi baik perairan laut maupun air tawar dari  tingkat produsen utama biomassa (phytoplankton) sampai ke tingkat  konsumen (misalnya, zooplankton, ikan, coral dan lain-lain) yang tingkatannya lebih tinggi dalam sistem rantai makanan. Banyak faktor yang mempengaruhi kedalaman penetrasi dari radiasi di dalam perairan termasuk senyawa organik terlarut yang konsentrasi dan komposisi kimianya  yang kemungkinan sangat  dipengaruhi oleh iklim yang terjadi masa depan dan variabilitas dari radiasi UV.

 

1.1. Pendahuluan

                 Ultraviolet merupakan satu dari tiga jenis radiasi sinar matahari, selain dari  sinar inframerah  dan cahaya tampak. Radiasi ultraviolet terbagi menjadi tiga jenis menurut panjang gelombangnya. UV-A memiliki panjang gelombang terpendek (100-290 nm), UV-B berpanjang gelombang sedang (290-320 nm) dan UV-C bergelombang terpanjang (320-400 nm).

Ekosistem air adalah komponen kunci dari lapisan biosphere pada bumi. Ekosistem ini menghasilkan lebih dari 50% dari biomassa di planet bumi ini (Gambar 1) dan memasukkan setidaknya jumlah karbon di atmosfer yang sama dengan ekosistem darat (Zepp et al., 2007). Produsen primer dalam ekosistem air tawar dan laut merupakan dasar dari jejaring makanan yang rumit, dimana berperan sebagai penyedia energi untuk konsumen pertama dan konsumen sekunder serta  merupakan kontributor penting untuk produksi makanan pokok bagi manusia dalam bentuk krustasea, ikan, dan mamalia yang berasal dari laut. Radiasi UV secara negatif dapat mempengaruhi organisme air. Hilangnya sebagian besar dari  lapisan ozon stratosfir di atas Antartika selama dua dekade terakhir juga adanya  deplesi ozon di atas kutub utara serta dari lintang tinggi sampai lintang tengah telah merangsang kekhawatiran tentang meningkatnya efek radiasi UV-B pada ekosistem di laut dan air tawar, Danau yang jernih, lautan di Alpine dan daerah kutub, di mana UV menembus jauh sampai ke dalam kolom air mungkin menjadi daerah yang sangat sangat rentan. Organisme biologis  di perairan kutub bahkan lebih berisiko terkena dampaknya karena keterbatasan kemampuan untuk melakukan perbaikan lingkungannya sendiri  yang diakibatkan  adanya pengaruh hambatan oleh suhu yang rendah.

Gambar 1.  Tingkat metabolisme karbon di bumi, di mana tanaman menyerap karbon dari atmosfer. Peta menunjukkan rata-rata, global tahunan dari produktivitas bersih dari vegetasi di darat dan di laut. Daerah warna merah dan kuning menunjukkan tingkat tertinggi, berkisar antara 2 sampai 3 kg karbon diambil per km2 per tahun. Daerah hijau adalah tingkat menengah, sedangkan biru dan ungu menunjukkan daerah dimana produktivitas semakin rendah. Dalam setiap tahunnya, hutan hujan tropis umumnya menjadi tempat yang paling produktif di Bumi. Namun, produktivitas yang berlangsung pada permukaan laut mempunyai cakupan lebih yang luas, membuat laut lebih produktif daripada tanah.( NASA,2003).

 

Pancaran sinar dari  radiasi UV dapat mengurangi produktivitas, mempengaruhi reproduksi dan pertumbuhan, dan meningkatkan laju mutasi pada phytoplankton, makroalga, telur, dan tahap larva ikan dan hewan air lainnya. Konsekuensi dari menurunnya produktivitas adalah adanya pengurangan kapasitas dari sink untuk karbon dioksida di atmosfer dan akan berdampak negatif terhadap keanekaragaman spesies, stabilitas ekosistem, interaksi trofik dan siklus biogeokimia secara global (Zepp et al. 2007). Sebaliknya, bagi UV-A selain mempunyai dampak yang merusak ternyata mempunyai dampak positif sebagai sumber energi  untuk fotosintesis, dan mekanisme perbaikan yang berhubungan  dengan DNA.

 

1.2. Tujuan

 

Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengkaji dampak yang bersifat positif maupun negatif dari radiasi ultraviolet pada ekosistem laut dan interaksinya terhadap perubahan iklim.

 

2.  Radiasi Ultraviolet matahari dan penetrasinya pada ekosistem laut

 

Penetrasi radiasi ultraviolet pada perairan tergantung pada : konsentrasi dan kualitas optik dari sissolved Organic matter (DOM); Phytoplankton; partikel terlarut lainnya serta  optical properties dari air murni (Hargreaves, 2003).  Pengembangan untuk skema klasifikasi optik untuk danau dan daerah laut dan keterkaitannya terhadap penetrasi dari radiasi ultraviolet menandakan bahwa faktor ini berkontribusi terhadap atenuasi dari radiasi matahari di bawah air.Dalam beberapa kasus, prediksi terbaik untuk atenuasi UV adalah absorbsi optik oleh chromophoric DOM (CDOM). Pada perairan dimana penetrasi radiasi UV terbesar, CDOM dan Phytoplankton tersebar luas di dekat permukaan yang menyebabkan atenuasi UV oleh molekul air signifikan.

Lingkungan perairan mempunyai  variasi dalam dalam hal peredaman attenuasi sinar UV. Wilayah pesisir dan perairan dangkal memiliki transparansi yang lebih rendah dibandingkan transparansi perairan laut terbuka karena adanya limpasan lumpur dan karbon organik terlarut (DOC) yang berasal dari dari pantai. Pada lautan terbuka sifat optik sebagian besar ditentukan oleh plankton dan hasil degradasi dari produk mereka  dengan zooplankton menjadi tambahan sumber DOC (dissolved organic carbon).  Karena adanya input anorganik yang tinggi dan pembusukan bahan organik, ekosistem air tawar biasanya memiliki absorbsi UV tinggi yang juga tergantung pada tingkat dari eutrofikasi.

Gambar 3. Ilustrasi skema faktor-faktor yang mempengaruhi efek dari radiasi UV pada ekosistem laut

Ozon dan aerosol menyediakan filter utama di atmosfer yang dapat mengurangi radiasi UV sebelum mencapai permukaan bumi. Transparansi dari sinar UV pada ekosistem air sangat bervariasi serta pancaran sinar UV akan meningkat karena perubahan  iklim. Perubahan iklim akan mengubah konsentrasi DOC begitu pula dengan transparansi UV pada perairan. Dalam beberapa kasus kombinasi acidification dan perubahan iklim telah menyebabkan dramatis peningkatan penetrasi UV ke bawah air secara dramatis (Zepp et al.2007).

Dampak perubahan iklim dapat dilihat pada ekosistem air tawar pada konsentrasi DOC yang rendah karena adanya peningkatan secara eksponensial penetrasi UV pada konsentrasi DOC bawah 2 mg L-1 (Gambar 4). Tingkat variabel DOC dan pancaran UV dapat menjadi faktor penting dalam menentukandistribusi dan kelimpahan plankton dan organisme bentik pada peraiaran dangkal serta mempengaruhi kedalaman pemijahan vertebrata seperti amfibi dan ikan yang bertelur di permukaan perairan dangkal.

Gambar 4. Hubungan antara kedalaman 1 %  dari  permukaan untuk penetrasi radiasi UV 320-nm dan konsentrasi karbon organik terlarut (DOC). Pada konsentrasi DOC rendah (1-2 mg L-1) perubahan sangat kecil dalam jumlah DOC dapat menyebabkan perubahan besar dalam kedalaman penetrasi sinar UV. Diadaptasi from Williamson dan Zagarese

Kelimpahan phytoplankton dapat bervariasi tergantung  besarnya interaksi antara radiasi dari iklim-DOM-UV di masa depan. Pada ekosistem air lainnya juga menunjukkan bahwa CDOM (bahan organik terlarut berwarna) adalah mediator dari interaksi antara iklim-UV.  Pemanasan global tidak hanya berpotensi untuk mempengaruhi komposisi spesies dari suatu perairan tetapi juga potensial untuk meningkatkan invasi dari spesies dari daerah lain (import). Selain itu juga partikel anorganik terlarut dan partikulat karbon organik (DOC dan POC) merupakan  substansi utama dari attenuasi  dalam perairan air tawar dan pesisir laut. Konsentrasi DOC sering menunjukkan variabilitas spasial dan temporal yang besar.

Pemodelan terbaru dalam menganalisa penyerapan komponen menunjukkan bahwa DOC melemahkan radiasi UV-B, sementara POC mengurangi radiasi UV-A dalam kolom air (Bracchini et al., 2005). Efek optikal yang terjadi  diakibatkan oleh zooplankton dan phytoplankton terhadap atenuasi UV dalam ekosistem perairan biasanya rendah, namun lain halnya dengan bacterioplankton yang memainkan peranan utama dalam perubahan atenuasi UV (Zepp, et al. 2007). DOC secara perlahan-lahan terdegradasi di dalam kolom air,sehingga akan mudah terfragmentasi oleh sinar UV pada subunit yang lebih kecil  yang kemudian akan dikonsumsi oleh bacterioplankton.  Hal ini akan meningkatkan transparansi untuk penetrasi UV-B pada column air yang lebih dalam sehingga  mempengaruhi bakteri dan organisme lainnya Selain itu, adanya photobleaching juga meningkatkan transparansi UV. Meningkatkan suhu sangat terkait dengan perubahan iklim global, perubahan ini akan mengurangi konsentrasi DOM namun akan meningkatkan penetrasi radiasi UV-B ke dalam air.

DOC merupakan sumber CO2 terlarut dalam air sedangkan pCO2 sangat terkait erat dengan the konsentrasi di perairan. Pengasaman (acidification) juga menurun konsentrasi dari DOC Tergantung pada konsentrasinya , DOC dapat memiliki efek positif atau negatif pada pertumbuhan phytoplankton. Pada saat memiliki konsentrasi rendah akan berkontribusi pada daur ulang nutrien (N dan P) dan ketersediaan, sementara konsentrasi yang lebih tinggi akan berpengaruh negatif pada pertumbuhan phytoplankton oleh shading. Bakteri adalah agen utama dalam hal mineralisasi N dan P dari DOC. Seperti halnya dengan biomineralization, phototransformation akan mengubah biodegradasi ke tingkat variabel, tergantung pada sumber dari DOC.

Ekosistem air tawar dan air laut di daerah kutub utara dan Antartika dipengaruhi faktor tambahan yang berupa salju dan es. Lapisan tipis salju atau es secara signifikan mengurangi penetrasi matahari UV. Adanya lapisan es yang mencair karena suhu akan mengakibatkan  blomming phytoplankton yang terjadi karena adanya radiasi solar UV yang tinggi. Perubahan musiman untuk penutupan lapisan es di permukaan laut merupakan penentu utama dari ekosistem air di Antartika. Selain itu, air hasil lelehan glasial memainkan peran penting pada tepi es dan pengaruh mereka meluas lebih dari 100 km ke arah laut terbuka dan mempengaruhi biota pada stratifikasi kolom air, perubahan kekeruhan, salinitas dan temperatur. Pemanasan global di lintang yang lebih tinggi dapat menyebabkan kedalaman mixed-layer menjadi lebih dangkal, stratifikasi musiman lebih intens pada mixed-layer yang dangkal dan pengaruh UV selanjutnya berdampak pada ekosistem perairan.

 

3. Dampak Negatif dan Positif Radiasi UV

3.1. Dampak Positif Radiasi UV di Ekosistem Laut

 

Intensitas radiasi surya merupakan sumber energi utama dalam ekosistem perairan. Di perairan radiasi surya memiliki fungsi utama (Jeffries dan Mills, 1996) :

1.      Memanasi air sehingga terjadi perubahan suhu dan berat jenis (densitas) dan selanjutnya menyebabkan terjadinya percampuran massa dan kimia air. Perbedaan suhu juga mempengaruhi tingkat kesesuaian perairan sebagai habitat bagi suatu organisme akuatik, karena setiap organisme akuatik memilki kisaran suhu minimum dan maksimum bagi kehidupannya.

2.      Merupakan sumber energi bagi proses fotosintesis alga dan tumbuhan air.

3.      Intensitas radiasi sangat mempengaruhi tingkah laku organisme akuatik. alga planktonik menunjukan respon yang berbeda terhadap perubahan intensitas radiasi. Perubahan intensitas radiasi menyebabkan Ceratium hirudinella (dinoflagellata) melakukan pergerakan vertikal pada kolom air da. blue green algae (Cyanophta) mengatur volume vakuola gas untuk melakukan pergerakan vertikal pada kolom air, sedangkan zooplankton melakukan migrasi vertikal harian.

 

3.2. Dampak Negatif Langsung Radiasi UV Terhadap Biota-Biota di Ekosistem Laut

 Proses photosintesis dari alga dipengaruhi oleh pencahayaan UV-B dan UV-A. Perbaikan secara fisik maupun genetik yang terjadi merupakan hasil dari kondisi fisik quasi-steady yang ditemukan diantara proses kerusakan yang terjadi dengan proses perbaikan/penyembuhan diri. Proses penyembuhan diri atau proteksi terhadap radiasi UV ini dapat berupa : memperbaiki kerusakan photoistem dan DNA pada saat periode harian dengan reaksi gelap; memproduksi komponen UV-absorbing dan  mycosporine; memiliki pertahanan biokimia untuk melawan hasil akhir dari radiasi UV berupa radical scavenging oleh pigmen carotenoid dan superoxide dismutase; serta memiliki kemampuan terbatas untuk menghindari radiasi UV yang kuat di permukaan dengan bermigrasi menuju area yang lebih dalam (Wetzel, 2003). Radiasi UV dapat berpengaruh langsung terhadap zooplankton dan ikan pada perairan dangkal dengan merusak DNA serta menurukan photokimia yang berbahaya (free radicals, reactive oxygen species/ROS). Dampak dari radiasi UV terhadap biota-biota di ekosistem laut disajikan pada subbab berikutnya.

3.3. Plankton

 Plankton, berdasarkan kriteria fisiologis atau taksonomi dapat dibagi menjadi kelompok-kelompok utama dari Bacterioplankton, phytoplankton (termasuk cyanobacteria dan eukariota) dan zooplankton. Dalam ekologi perairan, ukuran (pada skala logaritmik) digunakan sebagai pembagian kriteria subdivisi : femtoplankton (0,02 – 0,2 mm), picoplankton (0,2 – 2 mm), nanoplankton (2 – 20 mm), microplankton (20 – 200 mm) dan makroplankton (200-2000 mm). Meskipun tergolong  organisme terkecil, mereka berkontribusi secara signifikan untuk produktivitas biomassa air.

 

3.3.1. Bacterioplankton dan virus

                 Walaupun bakteri memiliki ukuran yang kecil, mereka memberikan kontribusi biomassa yang signifikan dalam komponen ekosistem perairan dan memiliki  peran penting dalam proses biogeokimia. Pemangsaan adalah faktor  mortalitas utama dari bacteriaplankton. Kebanyakan bacterioplankton tidak menghasilkan pigmen screening tetapi mengatasi stress dari radiasi matahari dengan pembelahan sel yang cepat dan mekanisme perbaikan yang efektif (Agogu, et al., 2005).  Selama mekanisme perbaikan terus-menerus terjadi sejalan dengan kerusakan tidak akan mengancam populasi, tetapi ketika CPDs (cyclobutane pirimidin dimer) menumpuk di bawah radiasi matahari yang tinggi, populasi akan menurun. Menumpuknya CPDs menjadi penyebab kerusakan DNA oleh UV-B. Kerusakan DNA berkorelasi kuat dengan penetrasi radiasi UV ke dalam kolom air, dan UV-B memiliki kuat efek daripada UV-A. Ketika Bacterioplankton terkena UV di transparent bags di perairan pantai tropis, kerusakan DNA terdeteksi turun ke 5 m. Namun, penghambatan dari penggabungan leucine dan thymidine sebagai penanda untuk sintesis protein dan DNA terjadi hingga kedalaman 10 m. Photorepair oleh enzim photolyase yang menggunakan  UV-A/cahaya biru sebagai sumber energi adalah mekanisme utama untuk mengurangi penumpukan  CPD. Atau juga CPDs dapat diperbaiki dengan perbaikan nukleotida secara eksisi. Dikarenakan jalur penetrasi yang panjang,  ukuran tampaknya menjadi faktor yang menentukan untuk sensitivitas terhadap UV.

Kepadatan phytoplankton secara signifikan mempengaruhi distribusi kedalaman dari Bacterioplankton pada kolom air. Selama musim panas, populasi phytoplankton diatom berkembang padat di Perairan Antartika yang menyebabkan adanya peredaman UV diatas permukaan air (Buma, et al. 2001). Pada lapisan permukaan,  bacterioplankton  biasanya akan terkena sinar UVdalam skala besar yang akan menyebabkan kerusakan DNA (melebihi 100 CPDs per pasang megabase, Mbp), namun kejadian tersebut tidak terjadi dikarenakan bakterioplankton berada di bawah populasi diatom sehingga terlindung dari sinar UV-B. Fenomena ini sangat menonjol selama bulan Januari dan Februari, ketika laut mengalami pencairan es yang menyebabkan stabilisasi pada kolom air. Kemudian di musim berikutnya, efek ini melemah dan kerusakan DNA secara homogen terdistribusikan ke seluruh bagian atas dari lapisan mixed-layer 10 m.

Sinar UV matahari memiliki peran penting dalam struktur komunitas populasi bacterioplankton pada permukaan air laut. Perbedaan yang besar dalam sensitivitas ditemukan pada sampel yang berbeda dari Laut Antartik Utara.  Di laut Antartika sinar UV-B dan UV-A memiliki sifat negatif yang sama pada keberlangsungan bakterioplankton Faktor lain yang menentukan bagi komunitas bakterioplankton adalah konsentrasi dari virus. Rasio dari Virus-bakteri ditemukan terendah pada danau air tawar dan tertinggi di danau garam. Kelimpahan virus erat berhubungan dengan konsentrasi DOC. Virus tidak memiliki tabir surya efektif ataupun kemampuan photorepair dan rentan terhadap kerusakan yang diakibatkan UV matahari. Namun, sementara memiliki sensitifitas  terhadap UV matahari, kehadiran virus dapat memberikan perlindungan dari matahari UV untuk phytoplankton.

3.3.2. Picoplankton

 Uniseluler picophytoplankton seperti Synechococcus dan Prochlorococcus diakui sebagai organisme ubiquitous pada siklus oceanicmicrobial dan sebagai produsen di laut yang paling berlimpah. Efek dari tingkat ambient dari radiasi matahari pada picoplankton di laut dipelajari dalam kolom air menggunakan rentang dari radiasi unattenuated hingga 23% dari tingkat permukaan. Radiasi secara signifikan meningkatkan kematian pada sel dalam Prochlorococcus, sedangkan Synechococcus cyanobacterium memiliki sepuluh kali tingkat keberlangsungan hidup. Radiasi matahari alami akan menurunkan waktu paruh kali dari sel sedikit dalam seharinya. Perbedaan sensitivitas yang sama pada dua kelompok ditemukan pada Mediterania ecotypes.  Sensitivitas yang tinggi pada picoplankton terhadap ambient radiasi dapat bertindak sebagai pendorong utama pada komposisi spesies dan struktur populasi serta mengatur dinamika dari jaring makanan mikroba di air laut jernih.

Tingkat alami dari radiasi matahari UV-B telah ditentukan pada Laut Merah menggunakan DNA biodosimeter. Secara paralel, profil kedalaman untuk melihat kerusakan DNA dianalisis dari sampel plankton yang telah dikumpulkan dari kolom air sampai dengan 50 m. sementara dosimeter tidak menunjukkan respons pada kedalaman dibawah 15 m, Kerusakan CPD DNA dapat ditemukan pada semua sampel plankton. Konsentrasi CPD meningkat pada siang hari dan menurun di malam, hal ini menunjukkan adanya perbaikan DNA, tetapi proses perbaikan ini tidak menghapus semua CPDs pada malam hari. Terekspos oleh UV-B akan meningkatkan  permeabilitas membran seperti yang ditunjukkan pada Nannochloropsis, yang menurunkan kemampuan dalam serapan nitrogen.

3.3.3. Cyanobacteria

 Selama era Prakambrium awal, fluks solar UV-B dan UV-C di permukaan bumi beberapa kali lipat lebih tinggi dari hari ini, dikarenakan kurangnya oksigen di atmosfer dan akibatnya adanya ozon di stratosfer (McKenzie et al.2007). Pada awalnya UV screens di lingkungan air mungkin sesederhana molekul organik aromatik, yang kemudian berkembang menjadi peredam UV khusus ysng masih ditemukan di cyanobacteria serta beberapa fotosintetik eukariotik organisms.  Cyanobacteria merupakan produsen biomassa utama baik di air dan ekosistem darat dan mewakili lebih dari 50% dari biomassa di banyak ekosistem air. Dikarenakan  mereka tergolong nitrogen-fixing yang memiliki peran sebagai pupuk yang penting baik di laut dan habitat tanaman darat seperti sawah tropis. Beberapa cyanobacteria menghasilkan zat yang sangat beracun, termasuk neurotoksin dan peptida hepatotoxins, yang menyebabkan keracunan hewan di banyak bagian dunia dan menimbulkan risiko yang cukup besar bagi kesehatan manusia dengan mencemari waduk air minum dan area rekreasi.

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa UV-B hasil perlakuan radiasi dalam cakupan yang luas dari respon pada tingkat sel, termasuk motilitas, biosintesis protein, fotosintesis, fiksasi nitrogen dan kelangsungan hidup pada cyanobacteria. Sasaran molekul termasuk DNA dan fotosintetik apparatus. The phycobiliproteins, yang berfungsi sebagai antena pemanenan energi matahari, secara khusus diputihkan oleh UV radiation. Namun, beberapa penelitian telah menunjukkan adaptasi terhadap UV stress dan meningkatkan ketahanan. Adaptasi mutagenesis, yang telah ditemukan di cyanobacteria meningkatkan ketahanan terhadap UV-B. Tambahan stres yang disebabkan tereksposnya polutan ion logam berat menambah UV-B effect.

Dengan memproduksi zat UV-absorb termasuk MAAs dan / atau scytonemins, banyak cyanobacteria yang mampu menahan kelebihan dari radiasi sinar UV. MAA merupakan senyawa yang larut dalam air dan memiliki penyerapan maxima dalam kisaran 310-360 nm. Dalam hasil pengukuran spektroskopi telah menunjukkan bahwa solar UV-B (yang puncaknya sekitar 300 nm) menginduksi sintesis MAA dalam alga dan phytoplankton, sedangkan radiasi tampak tidak memiliki efek.  Biosintesis dari Scytonemin diinduksi oleh paparan radiasi UV-A serta dapat ditingkatkan dengan peningkatan suhu dan kondisi photooxidative. disintesis secara eksklusif oleh cyanobacteria dan secara kimiawi kondisi sangat stabil. Scytonemins dapat terakumulasi dalam sedimen, kelimpahan mereka di core sedimen telah digunakan untuk merekonstruksi variasi dalam rezim cahaya sepanjang waktu.Populasi alami dari spesises yang sama memungkinkan  bervariasi dalam konsentrasi mereka, yang menunjukkan perbedaan dalam genetik

3.3.4. Phytoplankton

                 Phytoplankton adalah produsen biomassa utama dalam lautan, dan membentuk dasar dari jaring makanan di lingkungan akuatik. Faktor lain ekologis yang penting adalah phytoplankton yang berkontribusi signifikan terhadap biologis pump : karbondioksida di atmosfer akan diambil oleh produsen primer di laut dan bersiklus melalui jenjang konsumen primer dan konsumen sekunder. Sebagian besar dari  karbondioksida ini  akan kembali ke atmosfer, tetapi sebagian juga akan tenggelam ke dasar laut sebagai kotoran dari hasil metabolisme zooplankton, atau  phytoplankton yang mati (Turner, 2002). Akibat biologis pump ini akan menghilangkan sekitar 3-4 Gt karbon per tahun dari atmosfer dan sebagian offset masukan antropogenik karbon dari pembakaran bahan bakar fosil dan deforestation hutan tropis. Distribusi phytoplankton tidak merata di lautan, tetapi mendominasi di daerah sirkumpolar dan perairan upwelling sepanjang kontinental shelves.  Phytoplankton laut didominasi oleh sel yang berukuran kecil dengan diameter <2 mm. Selain keterbatasan nutrisi, ketersediaan cahaya, pH dan non-permisif suhu, tingkat adaptasi dan tekanan grazing, tingkat dari tinggi radiasi matahari menghambat fotosintesis pada spesies taksonomi yang berbeda groups. Komponen UV menambahkan lebih photoinhibition dibandingkan pembagian energi surya di radiasi. proses inhibition ini dapat dipantau dari segi pertukaran oksigen, akuisisi karbon atau dengan mengukur Quantum yield menggunakan pulse amplitude modulated (PAM) fluorescence.  Kekurangan nutrien (terutama nitrogen dan fosfor) sering
menambah efek UV pada kinerja fotosintesis,  yangdapat mempengaruhi berbagai spesies pada tingkat derajat yang berbeda menyebabkan perubahan dalam struktur komunitas. Efek kekurangan nutrien
ini mungkin disebabkan oleh kurang efesien proses perbaikan. Selain itu, serapan hara, seperti fosfor, terganggu oleh radiasi surya UV.

Photoinhibition dalam hal kuantum fotosintesis terkait dengan mekanisme yang sama seperti dalam fotosintesis eukariotik pada organisme dari ganggang ke tanaman yang lebih tinggi: rantai tranport elektron fotosintetik terganggu oleh fotodegradasi protein D1 pada proses fotosistem II. radiasi sinar tampak rendah meningkatkan efisiensi proses perbaikan sementara PAR yang tinggi meningkatkan
kerusakan. Inhibition hasil sintesis protein dan kekurangan nutrisi mengakibatkan proses perbaikan terhambat.
Pencahayaan UV pada kedalaman 1 m sampai dengan 20 m pada laut antartika menunjukkan bahwa beberapa spesies phytoplankton mati. Hasil lainnya menunjukkan bahwa hubungan ozon dengan meningkatnya UV-B dapat mengubah struktur jaringan makanan yang dapat mempengaruhi siklus biogeokimia. UV-A memiliki dampak negatif lebih tinggi dibandingkan UV-B pada komunitas hard-bottom laut dangkal,tetapi efek pada keragaman dan biomassa akan hilang selama spesies melakukan suksesi dalam hitungan beberapa bulan.

Mixing merupakan faktor penting dalam kelangsungan hidup plankton. Berbeda dengan
habitat laut yang  memiliki  pencampuran tinggi , danau sering menunjukkan stratifikasi thermal yang stabil. Pencampuran vertikal yang cepat dalam mixing layer atasdi  lingkungan laut tropis dapat meningkatkan fotosintesis. Dalam kondisi berawan, UV-A dapat digunakan sebagai sumber energi, sementara pada daerah pencampuran yang lambat dan langit tidak berawan UV-A  adalah inhibitory.Kerusakan yang disebabkan UV-B adalah perubahan dalam ultrastruktur dan konsentrasi pigmen dan komposisinya. Selain memiliki efek langsung pada target seluler, UV-B juga beroperasi  melalui produksi ROS. Phytoplankton membela diri dengan mengaktifkan sistem antioksidan. Namun UV-B ini menurunkan aktivitas enzim antioksidan dan ROS scavengers.

Salah satu mekanisme dari fotoproteksi terhadap radiasi tinggi sinar matahari pada banyak spesies alga (kecuali ganggang merah) adalah siklus xanthophyll, yang bergantung pada disipasi termal dari eksitasi energi yang berlebih sehingga mengurangi pembentukan oksigen singlet dalam chloroplasts. Formasi  zeaxanthin juga terlibat dalam peningkatan non-fotokimia quenching berdasarkan migrasi energi elektronik hasil eksitasi dari klorofil fotosistem II chlorophyll menuju  karotenoid terdekat. MAA adalah UV tabir surya yang efektif yang melindungi phytoplankton dari radiasi tinggi UV sinar matahari. Maa pada Selat Inggris hadir secara sepanjang tahun dengan peningkatan konsentrasi cepat selama musim semi dan sering bertepatan dengan munculnya alga blooms. Beberapa taksa phytoplankton termasuk dinoflagellata dan diatom menghasilkan zat-zat beracun, seperti neurotoksin dan asam domoic, yang merupakan ancaman pada hewan dan manusia ketika mereka blooming. Blomming dari Pseudo-Nitzschia beracun telah menyebabkan mortalitas masal di antara lumba-lumba, singa laut dan burung-burung di sepanjang California coast. Blomming  ini tampaknya meningkat dalam frekuensi dan rentang geografis. Organisme yang memilki sensitivitas rendah terhadap radiasi UV matahari dan menghindari kerusakan kelengkapan fotosintesis beralih ke pertumbuhan heterotrofik.
Beberapa taksa phytoplankton laut seperti Prymnesiophyceae dan beberapa dinoflagellata menghasilkan dimethylsulfoniopropionate (DMSP) yang diubah menjadi dimethylsulfide (DMS)
(Zepp et al., 2007). DMS ini dipancarkan ke atmosfer dan membentuk nukleus kondensasi awan, sehingga mempengaruhi iklim lokal sepanjang lautan. dari DMSP diinduksi oleh mekanik
atau stres gelap, dengan attack

Ekosistem lautan es pada laut circumpolar Laut Kaspia dan Laut Baltic merupakan tempat
biomassa terbesar di bumi. Matriks es semipadat menyediakan relung yang terdiri dari bakteri, alga phytoplankton, protista dan invertebrata. Organisme tersebut sangat dipengaruhi oleh suhu, salinitas, nutrisi, radiasi sinar tampak dan radiasi ultraviolet. Phytoplankton menyediakan energi dasar dan sumber gizi untuk invertebrata seperti krill di awal tahapan perkembangan mereka yang berjumlah sekitar seperempat dari produksi biomassa di perairan tertutup es. kondisi ekstrim habitat mereka memaksa organisme untuk beradaptasi secara fisiologis. Produksi besar-besaran konsentrasi MAA juga penting untuk kelangsungan hidup konsumen utama yang mencerna dan menggabungkan MAA untuk perlindungan mereka sendiri. Hilangnya sekitar 25% dari laut es akibat pemanasan global selama abad ini pasti akan mempengaruhi produktivitas di laut kutub.

3.4. Makroalga dan tanaman air

Makroalga adalah produsen biomassa terbesar pada pantai berbatu dan continental shelves. Makroalga memiliki nilai komersial yang dipanen dalam skala besar dari vegetasi alami dan budidaya untuk konsumsi manusia dan penggunaan skala industri. Walaupun tanpa terjadinya penipisan ozon, radiasi UV-B merupakan stressor signifikan untuk makroalga. Tersinari oleh UV-B membuat efek biologis pada, molekul seluler, individu dan tingkat komunitas. Spesies dari genus yang sama secara signifikan memiliki sensitifitas terhadap UV yang berbeda yang menyebabkan mereka tumbuh di berbagai habitats. Spesies yang memimiki toleransi terhadap radiasi UV mengisi zona pasang surut, sementara spesies yang lebih sensitif ditemukan di kedalaman yang lebih tinggi. Perubahan musiman dalam radiasi UV dan sinar tampak juga menyebabkan suksesi spesies sepanjang tahun pada komunitas makrobentos laut. Selain adanya perubahan salinitas, suhu dan pengeringan di habitat mereka, makroalga yang terkena variasi ekstrim dalam intensitas cahaya karena adanya siklus harian, musiman dan pasang surut serta kekeruhan di dalam kolom air. Makroalga pada daerah pasang surut dari semua taknonomi dapat beradaptasi dengan cepat terhadap perubahan dalam radiasi. Kondisi lingkungan di kutub sangat ekstrim untuk habitat makroalga dimana, spesies harus bertahan hidup dalam kegelapan total selama beberapa bulan pada musim dingin.

Baik spesimen di laut Arctic dan Antarctic menunjukkan bahwa radiasi UV-B mempengaruhi pada proses fotosintesis, morfologi dan pertumbuhan. Radiasi matahari yang tidak terfilter terbukti mematikanbeberapa spesies ganggang laut di Antartika. Sementara makroalga tropis lebih baik beradaptasi  dengan radiasi UV dan radiasi sinar tampak dibandingkan dengan spesies pada lintang tinggi. Baik UV-A dan UV-B menurunkan tingkat pertumbuhan, quantum yield  dari fotosintesis dan menyebabkan akumulasi kerusakan pada DNA.

Kebanyakan makroalga memiliki sistem photorepair yang efisien mengurangi CPD. Selain mekanisme perbaikan DNA, efisiensi ROS pada scavenging enzim banyak ditemukan pada makroalgae. Sensitivitas terhadap radiasi UV berkurang dengan bertambahnya usia dan tahap perkembangan dari makroalga. Banyak makroalga dari zona pasang surut menghasilkan senyawa UV-absorbing sementara spesies subtidal biasanya tidak memiliki perlindungan. Namun, untuk  deep-water ganggang jarang terkena tingkat signifikan dari radiasi UV. Ganggang merah memiliki persentase tertinggi spesies yang mensintesis Maa, oleh ganggang coklat dan hijau. Dampak perlindungan dari MAA adalah ditampilkan dalam alga merah Porphyra, dijual secara komersial sebagai Nori. MAA sangat stabil terhadap suhu tinggi dan pencahayaan sinar UV. Kehadiran amonium meningkatkan akumulasi MAA.
Makroalga dapat diklasifikasikan menurut produksi MAA yang dihasilkan. Ganggang deep-water tidak pernah menghasilkan MAA bahkan ketika ditransplantasikan ke permukaan air. Alga dari zona intertidal
sering menunjukkan induksi MAA, sementara spesies tumbuh di dekat permukaan air biasanya memiliki konsentrasi MAA yang lebih tinggi. Mekanisme pertahanan lain terhadap stres photooxidative melibatkan induksi berbagai enzim antioksidan dalam ganggang coklat, hijau dan merah algaeserta
biosintesis carotenoids.

beberapa lumut air dan liverworts memiliki kesamaan respon terhadap UV-B mirip dengan makroalga lainnya, termasuk penghambatan fotosintesis, pertumbuhan dan pigmentation. Rumput laut
mencakup area yang luas di daerah perairan dangkal berpasir dan memberikan kontribusi substansial terhadap produktivitas biomassa air. Fotosintesis quantum yields secara dramatis menurun pada unfiltered dari radiasi matahari. ketidakadaan radiasi UV-B atau UV total akan meningkatkan
aktivitas fotosintesis. Percobaan tranfer pada tanaman yang tumbuh pada kedalaman 15 m sampai 2,5 m menunjukkan adaptasi yang efisien terhadap seagrass ke UV matahari yang lebih tinggi. Epiphytes yang tumbuh pada daun seagrass telah dianggap merugikan karena mengurangi radiasi photosynthetically, tetapi mereka sangat menyerap radiasi UV-B sehingga memberikan efek yang menguntungkan.

3.5. Konsumen

                 Konsumen membentuk tingkat yang lebih tinggi berikutnya dalam jaring makanan air setelah produsen (Gambar. 5). Dalam kebanyakan kasus tingkat trofik biasanya dimulai dengan zooplankton menjadi konsumen primer. Jelaslah bahwa hubungan UV terkait di penurunan biomassa produsen memiliki efek pada pertumbuhan dan kelangsungan hidup konsumen. Selain itu, efek UV tertentu telah diidentifikasi dalam hampir semua konsumen.

 


Gambar 5. Skematik diagram klasik dan jejaring makanan dari mikrobial laut yang mengilustrasikan aliran dari karbon dan energi dalam sistem.

 

3.5.1 Zooplankton

 Zooplankton memiliki  bentuk kehidupan sebagai uniseluler dan multiseluler serta dapat diklasifikasikan dalam beberapa kelas ukuran, yaitu terdiri dari larva bentuk ikan, krustasea, echinodermata, moluska dan filum lainnya. Komunitas struktur zooplankton dalam ekosistem air tawar
dikendalikan oleh beberapa faktor, termasuk konten dari distribusi DOC di seluruh kolom air, yang mengatur penetrasi UV. Di habitat sebenarnya zooplankton menghadapi tantangan seleksi alam. Sementara predator invertebrata menginduksi gerakan ke atas pada siang hari, hal ini menghadapkan zooplankton kepada pencahayaan yang tinggi dari  sinar UV di permukaan. Meskipun Daphnia dan zooplankton lainnyamencoba untuk melarikan diri dari radiasi UV dengan melakukan migrasi vertikal, organisme tidak dapat menghindari pencahayaan berlebihan.

Dalam sebuah studi untuk copepoda Antartika, konsentrasi MAA sangat berkorelasi dengan toleransi penetrasi UV. Di Danau Alpine terdapat konsentrasi musiman dari MAA musiman yang kuat dalam phytoplankton dan copepoda dengan tiga kali lebih tinggi dari konsentrasi saat musim panas daripada di musim dingin. Selain migrasi vertikal and UV screening, copepods mengandalkan photorepair untuk mengurangi kerusakan DNA oleh UV-B. Perbaikan Photoenzymatic memberikan kontribusi signifikan terhadap toleransi UV-B yang terdapat dalam cladocerans. Beberapa copepoda di Antartika memiliki mekanisme photorepair yang kurang efisien, akibat suhu rendah. Pengaruh pemanasan iklim pada makro-zooplankton: populasi copepoda berkurang dalam ukuran tetapi ostracods meningkat. Sebaliknya predasi oleh ikan memiliki efek besar pada komposisi populasi dan kepadatan. Williamson et al., menyelidiki perubahan redaman UV dan struktur komunitas macrozooplankton di danau, menunjukkan ketergantungan yang kuat terhadap transparansi radiasi UV yang berasal dari DOC dari daratan.

3.5.2. Karang dan anemon laut

Bencana kematian karang baru-baru ini telah dikaitkan dengan beberapa faktor lingkungan termasuk bakteri dan infeksi cyanobacterial, suhu yang meningkat , polusi laut, dan kehancuran terumbu karang akibat kegiatan manusia.Banyak karang yang mengandalkan pada aktivitas fotosintesis dari dinoflagellata (zooxanthellae). Pada suhu melebihi ambang batas termal, karang mengalami bleeching. Mekanisme yang terjadi bisa menjadi photoinhibition untuk proses fotosintesis pada zooxanthellae yang disebabkan oleh produksi oksigen reaktif dari species. Namun, hasil terbaru menunjukkan bahwa karang dan simbionnya mungkin mampu beradaptasi dengan temperatur yang lebih tinggi.(Coles et. al., 2003). Seperti halnya karang, kerang raksasa bersimbiosis dengan zooxanthellae. Kerang juga mengalami bleeching masal pada beberapa terumbu di Great Barrier Reef. Partikel virus juga bisa dikaitkan dengan kematian karang. Ketika simbiotik ganggang terkena radiasi matahari induknya juga akan mengalami kerusakan akibat radiasi UV matahari. Beberapa karang batu memperluas tentakel mereka setelah terpapar radiasi aktif photosynthetis dan kontrak ketika menghadapi radiasi berlebih. Sebagai tindakan pencegahan terhadap sinar UV, ganggang meningkatkan produksi MAA yang beberapa di antaranya juga ditransfer ke induk. Selain itu juga , tuan rumah mengembangkan pertahanan antioksidan untuk melindungi sendiri dari photosynthetis yang memproduksi oksigen. Herbisida juga mempengaruhi karang dengan merusak simbiosis fotosintesis dengan zooxanthellae.

Anemon laut biasanya memiliki beberapa warna fenotipe. Pada pantai Discovery Bay, Jamaika, morphs merah muda lebih berlimpah di laguna dan di daerah yang lebih dalam, sedangkan individu hijau ditemukan di forereef dan di daerah dangkal. Analisis genetik mengungkapkan dua varian berbeda terhadap absorbansi UV dan kemampuan aklimatisasi UV. Perbandingan anemon laut dengan dinoflagellata atau ganggang hijau sebagai simbion atau spesies asymbiotic menunjukkan bahwa MAA mencerminkan perbedaan filogenetik antara anemon daripada kehadiran dari jenis symbiont.

3.6.3. Sea Urchin

Terpapar/terkena oleh radiasi UV menyebabkan terjadinya apoptosis (penghancuran diri sel) dalam pengembangan embrio dari sea urchin. Embrio dari tiga spesies sea urchin dari habitat yang berbeda mulai dari Teluk Maine sampai ke Antartika menunjukkan jumlah yang signifikan dari akumulasi kerusakan DNA dalam bentuk dimer pirimidin cyclobutane (CPD). fungsi dari pembobotan secara biologis untuk kerusakan DNA ditunjukkan dengan sensitivitas yang tinggi terhadap radiasi UV-A, tapi yang spesies paling sensitif menunjukkan peningkatan kerentanan terhadap UV-B berkorelasi  dengan
rendahnya konsentrasi dari komponen  dari penyerap UV. Larva dan embrio dari spesies ini tinggal pada kedalaman 5 m dari laut permukaan. kerusakan UV pada tahap larva yang berbeda berkorelasi dengan ketiadaan dari MAA. Ketidakadaan zat UV-screening sangat menurun tingkat survival. Reproduction
di laut sirkumpolar untuk landak Sterechinus terjadi selama austral musim semi ketika konsentrasi ozon selama 25 tahun terakhir telah menurun lebih dari 50%. Ketika embrio plankton yang terpapar dalam 1 m di atas kolom air, hampir semua DNA mengalami kerusakan dan 100% menunjukkan perkembangan yang tidak normal. Pada kedalaman di bawah 3 m hampir tidak ada perkembangan abnormal atau kerusakan DNA terjadi. Ambang batas untuk kerusakan DNA dari ambien sinar UV-B adalah ≤ 25 kJ m-2 (Merangsang ~ 17 CPDs mb-1) dan tingkatan > 80 kJ m-2 menghalangi perkembangan yang normal.
Pemikiran awal bahwa laut es Antartika dapat melindungi bentik fauna invertebrata dari radiasi UV-B sinar matahari. Namun, investigasi baru menunjukkan bahwa panjang gelombang pendek UV-B (turun ke 304 nm) dipancarkan melalui musim es semi austral tahunan McMurdo Sound di mana hal itu menyebabkan kerusakan DNA dan kematian selama masa pengembangan awal dari embrio sea urchin. Tingkat kerusakan dan kematian bervariasi dari tahun ke tahun tergantung pada ketebalan es laut dan pada total kolom ozon.

3.7.4. Ikan

 

Meskipun manusia menggunakan sekitar 8% dari produktivitas lautan,  fraksi yang meningkat menjadi lebih dari 25% untuk daerah upwelling  dan sampai 35% untuk sistem iklim kontinental shelf. Sekitar seperenam dari populasi dunia (terutama negara berkembang), lautan menyediakan setidaknya 20% dari protein hewani mereka. Penyebab utama penurunan populasi ikan adalah pemangsaan dan kurangnya suplai makanan pada masa larva, overfishing, peningkatan suhu air, polusi dan penyakit, dan/atau peningkatan pencahayaan radiasi UV-B. Telur dan larva ikan banyak sensitif terhadap
UV-B (Gambar 4.). Namun pendefinisian secara tepat dari karakteristik habitat dan efek yang belum diketahui dari peningkatan kecil dalam pencahayaan UV-B untuk tingkat kematian yang tinggi secara alami larva ikan sebagai faktor pembatas utama dalam penilaian yang lebih akurat dari  efek penipisan ozon pada populasi ikan laut.

Gambar 6. Telur dan Larva Ikan

Jenis ikan pemangsa merupakan ikan selalu mengalami kerusakan setelah terkena radiasi UV matahari . komponen kulit dan mata dapat rusak oleh UV, namun perbedaan besar ditemukan pada spesies yang berbeda. Ikan terumbu karang dapat beradaptasi dengan stres UV dengan memasukkan zat UV-absorb, yang mereka peroleh melalui proses diet, ke dalam mata mereka dan lendir epidermal. Secara histologis, kolorimetri dan kimia menunjukkan bahwa ikan yang terkena sinar matahari memiliki lima kali konsentrasi yang lebih tinggi dari melanin. Selain dari efek langsung, kerusakan  molekul biologi seperti  DNA dan protein serta generasi spesies dari oksigen reaktif, photoactivation polutan organik  dan fotosensitivitas dapat merugikan. Efek yang merusak pada tahap telur dan larva dapat disebabkan oleh polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) seperti retene, yang merupakan polutan dari pulp dan kertas mills. Radiasi UV telah terbukti menyebabkan kerusakan DNA dalam telur dan larva pada Atlantic cod, di mana larva lebih sensitif dari telur. Kedalaman ikan dalam pemijahan sangat berkorelasi dengan pencahayaan sinar UV.

4. Sebaran UV

4.1. Sebaran UV di Daratan

 Penerimaan radiasi UV matahari di permukaan bumi sangat bervariasi menurut tempat dan waktu. Menurut tempat variasi ini umumnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan. Perubahan jumlah penerimaan radiasi UV matahari menurut lintang disebabkan oleh sudut inklinasi bumi (66.5o) yang mengakibatkan perbedaan sudut datang dari sinar matahari. Disamping itu, jarak matahari dengan bumi tidak selalu tetap  karena garis edar bumi mengelilingi matahari berupa elips sehingga dikenal istilah jarak terdekat matahari-bumi (perihelion) yang terjadi 5 juli dan jarak terjauh (aphelion) pada tanggal 3-5 januari. Perbedaan jarak ini mengakibatkan perbedaan kerapatan fluks (intensitas) radiasi UV matahari yang sampai ke permukaan bumi (laktan, 2002).

Perbedaan menurut waktu dapat terjadi secara harian (diurnal) maupun musiman. Perbedaan diurnal terjadi akibat gerak rotasi bumi, sedangkan perbedaan musiman disebabkan sudut inklinasi bumi yang mengakibatkan  perbedaan sudut datang pancaran radiasi UV matahari pada lintang yang berbeda. Sedangkan akibat lain dari adanya sudut inklinasi dan revolusi bumi adalah pergerakan semu matahari diantara 23.5o LU dan 23.5o LS.

Radiasi UV yang memasuki Atmosfer akan mengalami penyerapan dan pemantulan kembali ke luar angkasa. Faktor dominan yang mempengaruhi penerimaan radiasi UV matahari dilingkungan atmosfer adalah keadaan awan. Berdasarkan model pola angin umum pada skala global, sirkulasi udara antara khatulistiwa (0o) dengan daerah 30o LU dan 30o LS yang dikenal dengan wilayah iklim tropis dinamakan sirkulasi Hadley Cell. Pada sirkulasi ini, penguapan sangat intensif disekitar pusat tenakan rendah (siklon) yang disebut ITCZ (Inter Tropical Convergence Zone) yang dicirikan oleh banyaknya awan pada daerah tersebut. ITCZ ini bergerak mengikuti pergerakan semu matahari sehingga posisinya selalu berubah-ubah sesuai gerakan matahari menurut lintang. Natahari berada disekitar khatulistiwa pada saat vernal equinox (21 Maret) dan autumnal equinox (23 September). Matahari berada di belahan bumi selatan  23.5o LS pada saat soltis dingin (22 Desember) dan berada pada belahan bumi utara 23.5o LU pada soltis panas (22 Juni).

Karena Intensitas radiasi UV matarari dan lama penyinaran sangat dipengaruhi oleh kondisi keawanan maka variasi penerimaan intensitas radiasi UV di permukaan baik secara diurnal atau musiman akan mempunyai pola kebalikan dengan pola hujan. Radiasi UV matahari akan lebih banyak dipantulkan oleh awan pada musim hujan sehingga lebih sedikit radiasi UV yang sampai di permukaan bumi.

4.2. Sebaran UV di Kolom Air

 Atenuasi dari cahaya menuju kolom air dikontrol oleh 2 proses fisik, yaitu scattering dan absorption dimana sifat fisik ini sangat tergantung pada optical properties air laut. Chromophoric (atau berwarna) dissolved organic matter (CDOM) adalah kontributor utama penetrasi radiasi ultraviolet kedalam perairan laut, walaupun begitu total particulate matter (phytoplankton dan detritus) dapat menjadi kontributor signifikan di beberapa ekosistem pesisir pantai. (Tadetti dan sempere, 2005). Koefisien absorpsi dari CDOM meningkat secara eksponensial dengan menurunnya panjang gelombang. Oleh karena itu radiasi ultraviolet lebih cepat teratenuasi dibandingkan teradiasi pada kisaran PAR. karakteristik CDOM dalam memfilter UV dianalogikan sama dengan stratospheric ozone : panjang gelombang yang lebih pendek (UV-B) di atenuasi lebih efektif dibandingkan panjang gelombang yang lebih panjang (UV-A). Seperti halnya lapisan ozon, CDOM menyerap banyak zat biological berbahaya dari radiasi UV. Sebagai hasilnya radiasi UV lebih kuat di atenuasi pada perairan pesisir pantai (konsentrasi CDOM tinggi), dan mempenetrasi lebih dalam pada daerah perairan laut yang jernih (konsentrasi CDOM rendah).

Penetrasi Radiasi UV di lingkungan laut untuk tahun ke depannya dapat dipengarungi oleh penipisan lapisan ozon dan global warming. Pada permukaan laut, selain intensitas dari radiasi UV akan meningkat sejalan dengan penipisan lapisan ozon stratospheric, juga perubahan kimia dan dinamis dari global warming. Pada lapisan di laut, efek dari global warming dapat mengakibatkan penurunan konsentrasi dari CDOM dan juga variasi dari kedalam dari mixed layer. potensial dari efek ini akan tertuju pada sedalam mana penetrasi radiasi UV ke dalam lautan.

Penetrasi radiasi UV di area laut yang berbeda

 Lautan terbuka termasuk Laut Mediterranean mempunyai karakteristik area dengan penetrasi radiasi UV yang tinggi. Penetrasi yang tinggi pada kolom air dipengaruhi oleh : intensitas penetrasi radiasi UV yang tinggi dan stabil di permukaan yang dikontrol oleh sudut zenith matahari; dan konsentras CDOM yang sangat rendah.

Perairan Antartik mempunyai karakteristik penetrasi radiasi UV signifikan pada episode adalanya lubang ozon. Perairan Antartik dengan kondisi adanya lubang ozon lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan tanpa adanya lubang ozon. Ini artinya bahwa penipisan lapisan es dapat meningkat hingga 35 % sepanjang musim semi pada saat adanya penipisan ozon di Antartika dan hail ini juga terjadi di Laut Artik. Perairan pesisir pantai mempunyai karakteristik penetrasi radiasi UV sangat rendah dikarenakan konsentrasi yang tinggi dari CDOM, proses photokimia yang mendominasi dibandingkan proses pjotobiological. Pengukuran Z10% untuk UV-A dan UV-B di badan air yang ada di dunia ditunjukan pada tabel dibawah berikut (Tedetti an Sempere, 2005).

Gambar 7. Nilai dari Z10% pada 305 nm dan 340 nm dengan pengukuran menggunakan PUV-500 di wilayah laut terbukadan perairan pesisir pantai

5. Kesimpulan

 Dengan mengetahui pentingnya dari pengaruh efek radiasi UV pada ekosistem akuatik, dampak dari meningkatnya radiasi UV relatif sangat kecil menimbang dari respon keseluruhan dari biomassa, namun sangat jelas jika menyangkut kelimpahan, distribusi serta efek yang terjadi pada idividu spesies. Respon ekosistem terhadap variabilitas iklim yang menyangkut baik pengaruh  yang sinergi maupun antagonis terhadap radiasi UV yang berhubungan dengan ekosistem akuatik memiliki pemahaman dan prediksi yang signifikan sulit pada tingkat ekosistem.  Pengaruh dari variabilitas dari iklim sering lebih penting diungkit yang menyangkut efek tak langsung seperti pengurangan lapisan es, perubahan karakteristik dari bio-optik di kolom air, dan perubahan yang menyangkut biokimia oseanografi dibandingkan efek langsung. Pengurangan pada produktivitas primer dapat menyebabkan berkurangnya kapasitas sink untuk atmospheric carbondioxide yang berhubungan dengan efek dari perubahan iklim dan akan berdampak negatif terhadap keanekaragaman spesies, stabilitas ekosistem, interaksi trofik dan siklus biogeokimia secara global.

 

Daftar Pustaka

Agogu, H., F. Joux, I. Obernosterer dan P. Lebaron. 2005.  Resistance of marine bacterioneuston to solar               radiation. Appl. Environ. Microbiol. 71. p5282–5289.

Bracchini, L.,  A. C´ozar, A. M. Dattilo, M. P. Picchi, C. Arena, S. Mazzuoli dan S. A. Loiselle, 2005. Modelling the components of the vertical attenuation of ultraviolet radiation in a wetland lake          ecosystem. Ecol. Modell. 186. 43–54

Coles, S. L.,  dan B. E. Brown, 2003. Coral bleaching-capacity for acclimatization and adaptation. Adv.        Mar. Biol. 46.  p183–223.

Hader, D.P., H.D. Kumar, R.C. Smith, dan  R. C. Worrest. 2007. Effect of solar UV radiation on aquatic and               interactions with climate change. Photochemical & Photobiological Sciences. The Royal Society           of Chemistry and Owner Societies. hal 267-285

Hargreaves, B. R., 2003. Water column optics and penetration of UVR. comprehensive series in   photochemistry & photobiology – volume 1. The Royal Society of Chemistry

Jeffries, M., dan D. Mills, 1996. Freshwater ecology, Principles and Applications. John Wiley and Sons.    Chichester. 186p

McKenzie, R, L., P. J. Aucamp, A. F. Bais, L. O. Bj¨orn dan M.Ilyas, 2007. Changes in biologically active       ultraviolet radiation reaching the Earth’s surface. Photochem. Photobiol. Sci.

Tedetti, M., R. Sempere, 2005. Penetration of ultraviolet radiation in marine Environment : A review.     Photochemistry and Photobiology. 82. p389-397

Wetzel R. G, 2003. Solar radiation as an ecosystem modulator. photochemistry & photobiology. The        Royal Society of Chemistry

Williamson, C. E., and H. E. Zagarese, 2003. UVR effect a changing climate perspective. comprehensive   series in photochemistry & photobiology – volume 1. The Royal Society of Chemistry

Zepp, R. G., D. J. Erickson. III, N. D. Paul, dan B. Sulzberger. 2007. Interactive effects of solar UV radiation              and climate change on biogeochemical sycling. Photochemical & Photobiological Sciences. The           Royal Society of Chemistry and Owner Societies.