Lautan menutupi lebih dari 70% permukaan Bumi dan menjadi rumah bagi ekosistem akuatik yang sangat beragam. Salah satu proses paling fundamental yang menopang seluruh kehidupan di lautan adalah produktivitas primer, yakni kemampuan organisme autotrof seperti fitoplankton untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Proses ini tidak hanya menyediakan makanan bagi seluruh jaring-jaring makanan laut, tetapi juga mempengaruhi siklus karbon global dan keseimbangan iklim.
Apa Itu Produktivitas Primer Laut?
Produktivitas primer dinyatakan dengan jumlah total karbon yang diserap untuk membentuk senyawa organik tersebut. Oleh karena itu satuan produktivitas primer dinyatakan dengan satuan molekul karbon “C”. Secara umum, produktivitas primer dapat dilihat dari dua bentuk, yaitu produktivitas primer kotor (gross primary productivity) dan produksi primer bersih (net primary productivity). Produktivitas primer kotor (GPP) menggambarkan jumlah total karbon yang digunakan untuk membentuk senyawa organik (karbohidrat), sedangkan produktivitas primer bersih (NPP) adalah jumlah karbon yang digunakan (GPP) kemudian dikurangi dengan kebutuhan respirasi organisme itu sendiri untuk mempertahankan hidup. Nilai NPP ini yang kemudian dimanfaatkan oleh makhluk hidup lain (organisme heterotrof) sebagai sumber makanan. Menurut Behrenfeld et al. (2006), produktivitas primer global tahunan di lautan mencapai sekitar 45 hingga 55 miliar ton karbon, menjadikannya penyumbang hampir separuh dari seluruh produktivitas primer Bumi.
Organisme Produktivitas Primer
Organisme yang berperan sebagai produsen utama dalam produktivitas primer di lautan adalah organisme fotosintetik, terutama fitoplankton. Sekitar 95% produksi primer di laut berasal dari fitoplankton (Parson et al. 1984; Nuzapril dan Prasetyo 2023) yang meliputi diatom, dinoflagellata, cyanobacteria (ganggang biru-hijau), dan coccolithophore. Fitoplankton sangat penting karena meskipun ukurannya mikroskopis, mereka bertanggung jawab atas sebagian besar fotosintesis di lautan. Selain itu, makroalga atau rumput laut seperti alga hijau (Ulva), alga cokelat (Sargassum), dan alga merah (Gracilaria) juga berperan penting, terutama di zona pesisir. Lamun, yaitu tumbuhan berbunga yang hidup di dasar laut dangkal seperti Thalassia hemprichii dan Enhalus acoroides, juga merupakan kontributor utama produktivitas primer dan penyimpan karbon biru. Di ekosistem terumbu karang, alga simbion seperti Symbiodinium yang hidup di dalam jaringan karang juga melakukan fotosintesis dan menyediakan energi bagi inangnya. Semua organisme ini berperan vital dalam mendukung jaring makanan laut serta menjaga keseimbangan ekosistem dan iklim global.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Primer
- Ketersediaan Cahaya
Intensitas cahaya sangat penting bagi fotosintesis. Di perairan tropis, cahaya melimpah namun seringkali terbatas pada permukaan. Di daerah sub-polar, cahaya bervariasi secara musiman. Distribusi vertikal cahaya menentukan kedalaman zona produktif.
- Konsentrasi Nutrien
Nutrien utama seperti nitrogen (N), fosfor (P), dan silikat (Si) sangat penting bagi pertumbuhan fitoplankton. Di daerah upwelling seperti pantai barat Amerika Selatan dan barat Sumatra, nutrien yang naik dari kedalaman memperkaya perairan permukaan dan meningkatkan produktivitas (Chavez & Messié, 2009).
- Suhu dan Stabilitas Kolom Air
Suhu laut memengaruhi stratifikasi air dan pencampuran vertikal. Perairan hangat seringkali lebih stabil namun miskin nutrien, sedangkan perairan dingin lebih kaya nutrien karena pencampuran lebih besar. Oleh karena itu, perairan dingin umumnya lebih produktif secara primer.
- Zat Besi dan Mikroelemen
Di lautan terbuka (high nutrient low chlorophyll areas), seperti di Samudra Pasifik Selatan, ketersediaan zat besi menjadi pembatas utama produktivitas, meskipun nutrien makro tersedia dalam jumlah besar (Boyd et al., 2007).
Distribusi Spasial Produktivitas Primer Laut
Konsentrasi klorofil-a dalam perairan dapat dideteksi oleh sensor optik pada satelit penginderaan jauh. Nilai reflektan pada panjang gelombang spektrum merah hingga inframerah dekat (0,63–1,65 μm) umumnya digunakan untuk memetakan sebaran klorofil-a dan menghitung besarnya produktivitas primer suatu perairan. Salah satu citra satelit yang dapat digunakan untuk memperkirakan produktivitas primer adalah satelit Aqua dengan sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) level 3. Data citra Aqua-MODIS Level 3 adalah citra yang telah terkoreksi atmosfer dan radiometric. Khusus untuk deteksi fitoplankton, ocean colourdan proses biogeokimia laut saluran yang digunakan adalah band 8-16 dengan panjang gelombang (λ) 405-877 nm. Konfigurasi band pada satelit Aqua-MODIS sangat bermanfaat untuk mengamati dinamika yang terjadi di atmosfer dan permukaan laut secara global.
Peran Produktivitas Primer dalam Ekosistem dan Iklim
- Fondasi Jaring Makanan Laut
Fitoplankton adalah produsen utama yang mendukung zooplankton, ikan kecil, hingga predator puncak seperti tuna dan paus. Produktivitas primer menentukan daya dukung (carrying capacity) suatu ekosistem laut.
- Pengatur Siklus Karbon Global
Sebagian besar karbon atmosferik yang diserap oleh laut akan difiksasi oleh fitoplankton. Sebagian karbon ini akan tenggelam ke dasar laut melalui proses biological pump, mengurangi konsentrasi CO₂ di atmosfer dan menurunkan laju pemanasan global.
- Indikator Perubahan Iklim
Perubahan iklim memengaruhi suhu laut, stratifikasi, dan sirkulasi laut, yang semuanya berdampak pada produktivitas primer. Penurunan NPP global telah diamati sejak akhir 1990-an akibat pemanasan permukaan laut yang mengurangi pencampuran vertikal (Gregg et al., 2003).
Produktivitas primer adalah fondasi kehidupan laut dan komponen penting dalam pengaturan iklim global. Memahami proses dan distribusi produktivitas primer di lautan sangat penting bagi pengelolaan sumber daya laut yang berkelanjutan dan mitigasi perubahan iklim. Dengan tantangan lingkungan yang semakin kompleks, pendekatan terpadu yang menggabungkan pengamatan lapangan, teknologi satelit, dan model ilmiah akan menjadi kunci dalam memantau dan melindungi sistem laut global.