Tumbuhan Sebagai Indikator Pencemaran ....

           Pengetahuan tentang indikator tumbuhan dapat membantu mencirikan sifat tanah setempat, dengan demikian dapat untuk menentukan tanaman apa atau apa yang dapat diusahakan di bagian tanah itu atau seluruh tanah di situ. Indikator tumbuhan juga digunakan untuk memperkirakan kemungkinan lahan sebagai sumber daya untuk hutan, padang rumput atau tanaman pertanian. Bahkan beberapa jenis logam dapat dideteksi dengan pertumbuhan tumbuhan tertentu di suatu areal.

           Banyaknya tumbuhan yang dapat dijadikan sebagai indikator suatu lingkungan. Dalam suatu komunitas tumbuhan beberapa diantaranya dominan dengan jumlah yang melimpah. Tumbuhan semacam ini merupakan indikator yang penting karena mereka sudah sangat erat hubungan dengan habitatnya. Dengan demikian dapatlah dinyatakan bahwa komunitas atau setidak-tidaknya kebanyakan tumbuhan merupakan indikator yang lebih baik daripada tumbuhan yang tumbuh secara individual.

          Tumbuhan, sifat-sifatnya merupakan pencerminan yang ada di dalam tumbuhan itu (hereditas), tetapi selain itu pertumbuhannya juga dipengaruhi lingkungan. Jadi fenotipe yang terjadi merupakan paduan dari hereditas dan lingkungan itu. Tumbuhan dapat hidup dengan baik di lingkungan yang menguntungkan. Suatu tumbuhan atau komunitas tumbuhan dapat berperan sebagai pengukur kondisi lingkungan tempat tumbuhnya, disebut indikator biologi atau bioindikator atau fitoindikator. Etau dengan istilah lain tumbuhan yang dapat digunakan sebagai indikator kekhasan habitat tertentu disebut tumbuhan indikator.

Azas-azas tumbuhan indikator

          Tumbuhan indikator mempunyai kekhususan, dengan demikian diperlukan adanya pedoman umum yang kemungkinan dipunyai dalam penerapan di lapang.

Pedoman umum atau azas itu antara lain :

1. Tumbuhan sebagai indikator kemungkinan bersifat steno atau eury.

2. Tumbuhan terdiri atas banyak spesies merupakan indikator yang lebih baik daripada kalau terdiri atas sedikit spesies.

3. Sebelum mempercayai sebagai suatu indikator harus dibuktikan dulu di tempat-tempat lain.

4. Banyaknya hubungan antara spesies, populasi dan komunitas sering memberikan petunjuk sebagai indikator yang lebih dapat dipercaya daripada spesies tunggal.

Tipe-tipe indikator tumbuhan

          Tipe yang berbeda dalam indikator tumbuhan mempunyai peranan yang berbeda dalam aspek tertentu.

1. Indikator tumbuhan untuk pertanian

          Kebanyakan indikator tumbuhan menentukan apakah tanah cocok untuk pertanian atau tidak. Petumbuhan tanaman pertanian dapat berbeda di beberapa kondisi lingkungan yang berbeda dan jika tumbuh dengan baik di suatu tanah berarti tanah itu cocok untuk tanaman itu. Sebagai suatu contoh, rumput-rumput pendek menandakan bahwa tanah di situ keadaan airnya kurang. Adanya rumput yang tinggi dan rendah menandakan tanah tempat tumbuh rumput itu subur, dengan demikian juga cocok untuk pertanian.

2. Indikator tumbuhan untuk overgrazing

          Kebanyakan tumbuhan yang menderita perlakuan karena adanya manusia/hewan yang kurang makan ini mengalami modifikasi sehingga vegetasinya berbentuk padang rumput. Sedangkan padang rumput sendiri kalau mengalami overgrazing akan mengalami kerusakan dan produksinya sebagai makanan ternak akan  turun. Tumbuhan yang tahan tidak rusak tetapi seperti istirahat. Beberapa tumbuhan menunjukkan sifat yang karakteristik bahwa di situ terjadi overgrazing. Biasanya hal itu dicirikan dengan adanya beberapa gulma semusim atau gulma tahunan berumur pendek, antara lain seperti Polygonum, Chenopodium, Lepidium dan Verbena. Beberapa tumbuhan tidak menunjukkan atau sedikit menunjukkan adanya peristiwa itu, yaitu seperti : Opuntia, Grindelia, Vernonia.

3. Indikator tumbuhan untuk hutan

          Beberapa tumbuhan menunjukkan tipe hutan yang karakteristik dan dapat tumbuh pada suatu areal yang tidak terganggu. Pada umumnya di sini tumbuhan yang ada menunjukkan bahwa sifat pertumbuhannya sesuai dengan kondisi hutan sehingga bila di situ dijadikan hutan kemungkinannya akan berhasil.

4. Indikator tumbuhan untuk humus

          Beberapa tumbuhan dapat hidup pada humus yang tebal. Monotropa, Neottia dan jamur menunjukkan adanya humus di dalam tanah.

5. Indikator tumbuhan untuk kelembaban

          Tumbuhan yang lebih suka hidup di daerah kering akan menunjukkan kandungan air tanah yang rendah di dalam tanah, antara lain seperti : Saccharum munja, Acacia, Calotropis, Agare, Opuntia dan Argemone. Sedangkan Citrullus dan Eucalypus tumbuh di tanah yang dalam. Tumbuhan hidrofit menunjukkan kandungan air tanah yang jenuh atau di paya.

Vegetasi Mangrove dan Polygonus menunjukkan tanah mengandung air yang beragam.

6. Indikator tumbuhan untuk tipe tanah

          Beberapa tumbuhan seperti : Casuarina equisetifolia, Ipomoea, Citrullus, Cilliganum polygonoides, Lycium barbarum dan Panicum tumbuh di tanah pasir bergeluh. Imperata cylindrica tumbuh di tanah berlempung. Kapas suka tumbuh di tanah hitam.

7. Indikator tumbuhan untuk reaksi tanah

          Rumex acetosa Rhododendron, Polytrichum dan Spagnum menunjukkan tanah kapur. Beberapa lumut menunjukkan tanah berkapur dan halofit menunjukkan tanah bergaram.

8. Indikator tumbuhan untuk mineral

          Beberapa tumbuhan suka tumbuh di tanah-tanah dengan kandungan mineral yang khas, tumbuhan semacam ini disebut Metallocolus atau Metallophytes.

Tumbuhan semacam itu seperti di bawah ini :

a. Vallozia candida menunjukkan adanya intan di Brasilia.

b. Equisetum speciosa, Thuja sp, tumbuh di tanah yang mengandung mineral emas.

c. Eriogonium ovalifolium tumbuh di tanah yang mengandung perak di USA.

d. Stelaria setacea tumbuh di tanah yang mengandung air raksa di Spanyol.

e. Astragalus sp., Neptunia amplexicalis, Stanleya pinnata, Onopsis condensator menunjukkan adanya Selanium.

f. Astragalus sp. tumbuh di tanah berkandungan uranium di USA.

g. Viscaria alpina di Norwegia, Gymnocolea acutiloba di Amerika, Gypsophila patrini di Rusia tumbuh di tanah yang kandungan Cu nya tinggi.

h. Viola calaminara, V. lutea di Eropa tumbuh di tanah yang mineral Zinc nya tinggi.

i. Salsola nitrata, Eurotia cerutoides tumbuh di tanah yang kandungan BO tinggi.

j. Silene cobalticola di Kongo dan Nyssa sylvatica di Amerika tumbuh di tanah dengan kandungan Cobalt tinggi.

k. Lychnis alpina di Swedia menunjukkan adanya Ni.

l. Allium, Arabis Oenothera, Atriplex tumbuh di tanah yang ber Sulfur.

m. Lycium, Juncus, Thalictrum tumbuh dengan adanya lithium (Li).

n. Damara orata, Dacrydium aledonicum di skotlandia tumbuh di tanah mengandung mineral Fe (Iron).

o. Flex aquifolium di Italia tumbuh dengan adanya Alumunium.

Kecuali hal-hal di atas kandungan mineral dalam jaringan tumbuhan dapat menggambarkan bagaimana daur biogeokimianya sehingga dapat juga menggambarkan status lingkungan tempat tumbuhnya. Lyon dan Brooks (1969) mendapatkan bahwa Olearia rani menjadi penilaian untuk molibdenium. Hal yang sama, perak didapati dengan jelas di bagian-bagian tertentu pada daun. Kandungan sulfat pada daun secara langsung berhubungan dengan konsentrasi SO₂ udara. Farrar (1977) melihat bahwa kandungan sulfur pada pinus jarum berhubungan dengan konsentrasi SO₂. Kandungan fluroride pada daun Sorghum vulgare menunjukkan bahwa udara yang tak terlalu jauh dari tanaman itu tercemar dengan fluoride,  jaraknya kira-kira lebih dari 4 km.

9. Indikator tumbuhan untuk logam berat

          Tanah yang mempunyai cadas berkandungan logam berat, khususnya Zn, Pb, Ni, Co, Cr, Cu, Mr, Mg, Cd, Se dan lain-lain. Diantaranya Mn, mg, Cd dan Se bersifat toksik untuk kebanyakan tumbuhan.

Kontaminasi logam berat juga terjadi di daerah industri, baik yang berbentuk debu ataupun garam dalam perairan di daerah industri tersebut.

Kebanyakan tumbuhan sensitive terhadap logam berat. Membukanya stomata dipengaruhi, fotosintesis S turun, respirasi terganggu dan akhirnya pertumbuhan terhambat. Sebagian besar logam berat ini merupakan deposit di dinding sel-sel perakaran dan daun.

Beberapa tumbuhan metalofit dapat digunakan sebagai indikator untuk suatu deposit dekat dengan permukaan tanah, sehingga cocok untuk ditanam di daerah pertambangan atau industri. Cardominopsis halleri, Silene vulagaris, Agrotis tenuis, Minuartia verna, Kichornia crassipes, Astragalus racemosus, Thlaspi alpestre merupakan tumbuhan metafolit logam berat.

10. Indikator tumbuhan untuk habitat saline

          Beberapa tumbuhan tumbuh dan tahan dalam habitat dengan kandungan garam tinggi, yang kemudian disebut halofit. Tumbuhan itu biasa hidup di pantai yang mesofit atau hidrofit tak dapat hidup subur, karena dua yang disebut terakhir biarpun tahan genangan tetapi tidak tahan kadar garam yang tinggi di air ataupun tanah di situ. Kegaraman tanah antara lain oleh NaCl, CaSO₄, NaCO₃, KCl.

Tumbuhan yang dapat tumbuh di habitat semacam itu antara lain : Chaenopodium album, Snaeda fructicosa, Haloxylon salicorneum, Salsola foestrida, Tamarix articulata, Rhizophora mucronata, Avicennia alba, Acanthus ilicifllius. Ketahanan terhadap garam merupakan kemampuan tumbuhan untuk melawan adanya akibat yang disebabkan oleh garam sehingga kerusakannya tidak serius.

Ketahanan itu tergantung pada spesies, tipe jaringan, vitalitas, nisban ion dan peningkatan konsentrasi ion. Tumbuhan yang dapat hidup dalam 4 - 8% NaCl, sedang yang tidak tahan akan mati bila NaCl 1 - 5%. Tumbuhan yang tahan antara lain : Betula papyrivera, Elaeagnus angustifolia, Fraxinus excelstra, Populus alba, P. canadensis, Rosa rugosa, Salix alba, Ulmus americana, Juniperus chinensis, Pinus nigra.

11. Indikator tumbuhan untuk pencemaran

          Penggunaan vegetasi sebagai indikator biologi untuk pencemaran lingkungan sudah sejak lama, kira-kira sejak seratus tahun yang lalu di daerah pertambangan. Pengetahuan tentang ketahanan terhadap polutan terutama untuk vegetasi yang tumbuh di daerah industri atau di daerah padat penduduk.

Pada umumnya tumbuhan lebih sensitive terhadap polutan daripada manusia. Tumbuhan yang sensitiv dapat merupakan indikator, sedangkan tumbuhan yang tahan dapat merupakan akumulator polutan di dalam tubuhnya, tanpa mengalami kerusakan. Jamur, fungi dan Lichenea sensitive terhadap SO₂ dan halide.

Konsentrasi SO₂ sampai 1% membahayakan tumbuhan yang lebih tinggi. Banyak bahan kimia, pupuk, pestisida dan pemakaian bahan-bahan fosil yang tinggi melepaskan substansi-substansi toksik ke lingkungan dan hal itu dapat diserap juga oleh tumbuhan melalui udara, air atau tanah. Polutan di atmosfer yang berbahaya untuk tumbuhan antara lain SO₂, halide (HF, HCl), Ozone dan Peroxiacetyl-nitrat (PAN) yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor, industri dan radiasi yang kuat. Substansi berbahaya yang mencapai tumbuhan melalui udara ialah : SO₂, nitrogenoksida, ammonia, Hidrokarbon, debu, dan habitat.

Tumbuhan yang tumbuh di air akan terganggu oleh bahan kimia toksik dalam limbah (sianida, khlorine, hipoklorat, fenol, derivativ bensol dan campuran logam berat). Pengaruh polutan terhadap tumbuhan dapat berbeda tergantung pada macam polutan, konsentrasinya dan lamanya polutan itu berada. Pada konsentrasi tinggi tumbuhan akan menderita kerusakan akut dengan menampakkan gejala seperti khlorosis, perubahan warna, nekrosis dan kematian seluruh bagian tumbhan. Di samping perubahan morfologi juga akan terjadi perubahan kimia, biokimia, fisiologi dan struktur.

Jaringan dalam tumbuhan

Kerusakan karena pencemaran dapat terjadi karena adanya akumulasi bahan toksik dalam tubuh tumbuhan, perubahan ph, peningkatan atau penurunan aktivitas enzim, rendahnya kandungan asam askorbat di daun, tertekannya fotosintesis, peningkatan respirasi, produksi bahan kering rendah, perubahan permeabilitas, terganggunya keseimbangan air dan penurunan kesuburannya dalam waktu yang lama. Gangguan metabolisme berkembang menjadi kerusakan kronia dengan konsekuensi tak beraturan. Tumbuhan akan berkurang produktivitasnya dan kualitas hasilnya juga rendah. Kecuali itu struktur kayu juga berubah, cabang-cabang kering dan secara perlahan pohon akan mati. Gejala adanya pencemaran pada tumbuhan sangat bervariasi dan tidak spesifik. Suatu polutan berpengaruh terhadap tumbuhan yang berbeda dengan cara yang berbeda-beda dan suatu gejala dapat terjadi karena suatu substansi. Pengaruh faktor-faktor luar seperti polutan pada tumbuhan tergantung  spesiesnya, fase perkembangannya dan jaringan atau organ yang terkena. Perubahan morfologi suatu tumbuhan dan komposisi floristik suatu komunitas tumbuhan dapat digunakan untuk menduga adanya perubahan lingkungan.

Beberapa perubahan yang terjadi pada tumbuhan yang dapat digunakan sebagai indikator pencemaran antara lain perkecambahan, perubahan morfologi, perubahan biokemis dan fisiologi.

Perkecambahan

Perkecambahan biji banyak digunakan untuk memantau tanggapannya terhadap pecemaran. Parameter-parameter pertumbuhan seperti persentase perkecambahan, daya hidup biji, tinggi bibit, pengembangan kotil dan berat kering/segar dapat digunakan untuk mendeteksi bahan pencemaran yang khas. Phaseolus vulgaria tumbuh di daerah bebas asap atau dipengaruhi asap. Thiosulfat berpengaruh toksik dan menghambat perkecambahan pada kebanyakan tumbuhan.

Di samping perkecambahan biji, perkecambahan tepung sari Nicotiana sylvestris juga digunakan untuk mengidikasikan pencemaran.

Perubahan morfologi

DN Rao (1977) telah mempelajari tanggapan terhadap pencemaran pada beberapa tumbuhan sebagai indikator. Polygonum, Rheum, Vicia, Phaseolus dan Capsella telah diobservasi sebagai indikator pencemaran.

Menurut Brandt (1974) kebanyakan spesies tumbuhan dapat digunakan untuk mendeteksi adanya komtaminasi. Pada umumnya tanggapan tumbuhan terhadap bahan pencemaran bersifat karakteristik tetapi tidak spesifik. Usaha-usaha telah dilakukan untuk mengembangkan jenis-jenis tumbuhan yang dapat digunakan sebagai indikator yang spesifik untuk suatu bahan pencemar.

Jagung, ketela rambat dan gandum yang pertumbuhannya terhambat sebagai tanda adanya keracunan yang tinggi. Penurunan panjang akar, panjang batang, jumlah anakan, daun, bulir dan biji pada gandum telah dipalorkan terjadi di daerah yang tercemar oleh debu semen. Keadaan yang sama pada tinggi tanaman, jumlah daun dan jumlah buah per tanaman kapas menunjukkan adanya suatu pencemaran.

Penghambatan pertumbuhan lateral pada pohon-pohn di hutan disebabkan oleh debu batu kapur. Pohon pinus tidak dapat tumbuh dengan baik di daerah yang tercemar oleh SO₂ telah pula dilaporkan bahwa daun merupakan organ yang sensitif terhadap pencemaran. Nilai indikator untuk pencemaran pada daun telah dilakukan oleh beberapa ahli dalam hubungannya dengan beberapa variasi kondisi. Kerusakan daun gejalanya bersifat karakteristik untuk bahan pencemar tertentu. Karakteristik itu meliputi pembentukan pigmen, khlorosis, menjadi kuning, nekrosis dan sebagainya.

Daun tumbuhan dikotil umumnya menunjukkan adanya bercak antara tulang-tulang daun dan pada monokotil umumnya terjadi garis nekrosis antara tulang-tulang daun paralel. Kerusakan dapat terjadi juga pada tepi dan pucuk daun. Tanda-tanda yang diakibatkan oleh Ozone, Nitrogen oksida dan Khlorine hampir sama. Pengurangan perluasan daun kotiledon dalam tanggapannya terhadap pencemaran telah diamati untuk beberapa kasus. Luka-luka nekrotik dan penurunan produktivitas primer bersih dalam konsentrasi SO₂ yang berbeda-beda telah dilaporkan oleh LC Mishra (1980). Pada saat ini morfologi epidermis telah dipelajari sebagai indikator dalam tanggapannya terhadap bahan pencemar khususnya SO₂. Kerusakan kutikula dan epidermis dapat digunakan untuk mengidikasikan adanya pencemaran udara.

Berat kering daun, penurunan tebal daun, ukuran sel, kehilangan daun dan cepatnya penuaan menandakan adanya pencemaran asap dan SO₂.

Yunus dan Ahmad (1980) telah mengamati bahwa daun tumbuhan di daerah yang tercemar oleh debu dari pabrik semen mempunyai kerapatan stomata dan trichomata yang tinggi, sel epidermis dan ukuran trichomata lebih kecil dibandingkan dengan bila tidak tercemar.

Perubahan biokimia dan fisiologi

Komposisi kimia daun telah luas digunakan sebagai indikator kondisi lingkungan. Di antara perkiraan-perkiraan biokemis yang dianggap parameter penting adalah analisis pigmen. Khlorofil a dan b telah diukur sebagai indeks tanggapan terhadap pencemaran tertentu. Pada Cassia, Cynodon; 50% penurunan khlorofil akan terjadi sedangkan Saccharum hanya terpengaruh sedikit. Estimasi kemis seperti protenis, asam amino, gula terlarut, sukrose, pati, gula reduksi, vit.C, ribofalvin, thiamin dan karbohidrat digunakan untuk menginduksikan pencemaran udara. Aktivitas fisiologi seperti pembukaan stomata, laju fotosintesis dapat juga digunakan sebagai indikator pencemaran. Fotosintesis sebagai parameter digunakan untuk campuran SO₂, NO₂ dan debu.

Parameter enzimatik juga digunakan untuk beberapa bahan pencemar.

Parokside merupakan indikator pencemaran yang sensitive bila tanda kerusakan tak tampak.

Kellar (1974) dan Jager (1975) melaporkan suatu tanggapan enzim yang berlainan di suatu daerah yang tercemar oleh florid, asap automobil dan SO₂. Dengan demikian adanya aktivitas enzim tertentu pada suatu spesies tumbuhan dapatlah dihubungkan dengan jenis bahan pencemar tertentu, khususnya pencemaran udara. Parameter dengan menggunakan enzim itu antara lain dengan ribulose difosfat karboksilase, glutamatpiruvat transaminase, glutamat oksalasetat transaminase dan peroksidase untuk pencemaran SO₂.