Dinamika fitoplankton dalam kolam
Petambak sangat menyadari pentingnya fitoplankton dalam budidaya. Organisme tsb merupakan mata rantai pakan alami dan sumber utama DO dalam sistem produksi intensitas rendah. Dalam budidaya yang berbasis pakan (semi intensif/intensif), fitoplankton bisa berkembang hingga sangat berkelimpahan yang mengakibatkan stratifikasi suhu dan penurunan DO di malam hari.
Aerasi mekanis dan sirkulasi air digunakan untuk menambah DO di kolam air dan mencegah stratifikasi. Fitoplankton adalah esensial dalam kolam budidaya intensif dengan menyediakan DO pada siang hari, yang mengkontribusi mensuplai pakan alami ke pakan suplemen, memberikan peneduh dasar kolam untuk mengurangi problem lumut dan menyerap ammonia yang berpotensi toksik dari air.
Dinamika Plankton
Fitoplankton terdiri dari algae unisel, filamen dan alga koloni yang berukuran mikroskopis dan tumbuh berkembang tersuspensi di air kolam. Fitoplankton ada dimana-mana di permukaan air dan tanah, dan spora dan vegetatifnya terbawa oleh angin. Fitoplankton tak harus ditebar di kolam, karena alga dengan cepat masuk ke kolam yang baru terisi dari tanah dasar dan atmosfer, bahkan meski air tsb pada awalnya bersih dari fitoplankton. Sel fitoplankton hanya memerlukan suhu hangat, sinar matahari dan nutrien anorganik untuk pertumbuhannya.
Nutrient-nutrient ini meliputi karbondioksida, nitrogen, pospor, sulfur, calsium, magnesium, potasium, sodium, besi, mangan, zinc, copper dan boron. Dalam kebanyakan sistem budidaya, nutrient pokok yang membatasi pertumbuhan adalah nitrogen dan pospor, karena yang lain biasanya sudah ada dalam jumlah yang mencukupi.
Fitoplankton dirangsang dengan pemupukan nitrogen dan pospor di kolam ekstensif dan semi-intensif. Sejumlah besar nutrient-nutrient ini masuk ke perairan kolam semi-intensif dan intensif lewat sisa pakan dan feces dan dapat mengakibatkan blooming fitoplankton yang padat.
Fotosintesis
Fitoplankton mengandung pigmen yang sensitif terhadap cahaya yang menyebabkannya mampu mengubah karbondioksida dan air menjadi gula sederhana dengan memanfaatkan energi matahari dan melepaskan molekul oksigen ke air. Sel fitoplankton memanfaatkan gula dari fotosintesis sebagai sumber energi dalam respirasi. Dalam proses ini, gula dioksidasi kembali menjadi menjadi karbon dioksida dan air dengan melepaskan energi dalam bentuk tersedia secara biologis—biologically available form. Pada dasarnya, secara ekologis respirasi merupakan kebalikan dari fotosintesa.
Gula yang digunakan dalam respirasi dirubah secara biokimia menjadi senyawa organik seperti zat tepung, selulosa, asam amino, protein dan lemak yang terkandung atau tersimpan dalam sel fitoplankton. Senyawa ini menyediakan bahan organik yang dibutuhkan oleh bakteri heterotrof dan hewan pemakan fitoplankton atau sisa-sisanya.
Pengukuran turbiditas air dengan secchi disc dapat bermanfaat untuk menentukan kedalaman kompensasi
Laju fotosintesa dan Laju Respirasi
Laju fotosintesa fitoplankton dan respirasi dapat diestimasikan dari perubahan konsentrasi DO dalam air sample. Hal ini dapat diillustrasikan dengan pengisian 2 botol terang dan satu botol buram dengan air kolam. Jika diperlukan, botol terang dapat dibuat buram dengan menyelubunginya dengan kertas karbon dan atau alumunium foil.
Konsentrasi DO dalam botol terang sebaiknya segera diukur, dan dicatat sebagai botol awal. Botol terang yang lain (”bening”) dan botol kusam (”gelap”) diinkubasikan di kolam selama beberapa jam, biasanya dari matahari terbit hingga siang hari. Botol-botol tsb kemudian diangkat dan konsentrasi DO-nya diukur. Misalnya, botol awal mengandung 4 mg/l DO, dan setelah inkubasi, botol terang DOnya 7 mg/l dan botol gelap DOnya 3 mg/l. Dalam botol terang, fotosintesa menghasilkan DO lebih cepat daripada respirasi yang mengkonsumsi oksigen, karenanya konsentrasi DO meningkat. Diistilahkan net fotosintesis, peningkatan ini dapat dihitung dari selisih DO antara botol terang dan botol awal—dalam contoh ini 3 mg/l. Tak ada cahaya yang masuk ke botol gelap yang mensuport fotosintesis, sehingga konsentrasi DO turun drastis karena respirasi. Respirasi dapat diestimasikan dengan mengurangkan konsentrasi DO dalam botol gelap dari yang di botol awal : 1 mg/l.
Total jumlah fotosintesis, atau gross fotosintesis, dapat diestimasikan dengan penambahan fotosintesis net dan respirasi atau mengurangkan konsentrasi DO konsentrasi DO di botol gelap dari jumlah DO di botol terang. Nilainya 4 mg/l.
Untuk botol-botol yang diinkubasikan dari matahari terbit hingga siang hari, perubahan konsentrasi DO menyatakan separo fotoperiod harian. Selama satu hari penuh, nilainya akan berganda. Selama malam hari, respirasi terus berjalan, tetapi tak ada tak ada fotosintesa karena cahayanya kurang. Respirasi selama suatu periode 24 jam adalah 4 mg/l dalam contoh tsb. Nilai 24 jam untuk net fotosintesis harus dikurangkan dengan 2 mg/l untuk menghitung respirasi malam hari. Nilai net fotosintesis 4 mg/l menunjukkan DO yang tersedia untuk non-planktonik, organisme aerobik di kolam tsb.
Cahaya dan Fotosintesis
Pengaruh cahaya terhadap fotosintesis mengakibatkan fluktuasi DO harian dalam kolam, dengan konsentrasi paling rendah saat matahari terbit, meningkat hingga puncaknya di sore hari, dan menurun selama petang dan malam. Meningkatnya kelimpahan plankton mengakibatkan konsentrasi DO sore hari lebih besar dan konsentrasinya lebih rendah di malam hari. Penurunan fitoplankton akan mempunyai efek yang berkebalikan.
Ketika cuaca cerah, radiasi matahari lebih besar yang mendorong level DO lebih tinggi, sementara cuaca mendung konsentrasinya lebih rendah. Suhu air yang menurun, respirasi tak dipengaruhi oleh cuaca mendung. Masuknya turbiditas yang mendadak karena partikel tanah yang tersuspensi setelah turun hujan atau karena sebab lain menurunkan ketersediaan cahaya dan mempunyai efek yang sama terhadap konsentrasi DO seperti pada cuaca mendung.
Fitoplankton yang mati secara alami atau masuknya bahan toksik ke fitoplankton akan menurunkan fotosintesa, tetapi sering meningkatkan respirasi karena dekomposisi fitoplankton mati. Inilah mengapa algicida seperti copper sulfat mengakibatkan penurunan konsentrasi DO.
Kedalaman Kolam dan Fotosintesa
Fotosintesa menurun dengan kedalaman kolam karena ketersediaan cahaya yang menurun dengan kedalaman. Kedalaman yang mana net fotosintesis dan respirasi sama merupakan titik kompensasi.
Karena kolam budidaya adalah dangkal, maka airnya teraduk sempurna pada malam hari. Jika kelebihan DO di kolom air diatas kedalaman titik kompensasi adalah lebih besar daripada deficit DO dibawah kedalaman ini, diproduksi DO lebih banyak di kolom air daripada yang digunakan. Sebaliknya terjadi ketika deficit DO dibawah titik kompensasi lebih besar daripada kelebihannya diatasnya.
Jika kolam menghasilkan DO lebih daripada yang digunakan respirasi di kolom air, selisih perbedaan tsb tersedia untuk respirasi sedimen dan respirasi oleh species budidaya. Tentu saja, selama malam hari, ketika konsentrasi DO dibawah saturasi, oksigen masuk ke air kolam dengan difusi dari udara.
Oksigen yang masuk melalui difusi jarang melebihi 1 mg/l selama 1 malam. Namun begitu, difusi dapat menjadi sangat penting dalam mencegah deplesi oksigen malam hari. Aerasi mekanis harus diaplikasikan atau ditingkatkan dimana jumlah DO yang dihasilkan di kolom air ditambah yang masuk melalui difusi adalah kurang dari jumlah DO yang diperlukan oleh sedimen dan species yang dibudidaya.
Kolam sebaiknya mempunyai titik kompensasi dimana cahaya permukaan dicegah dari penetrasi ke dasar yang mengakibatkan pertumbuhan lumut. Kedalaman titik kompensasi biasanya diukur 2x visibilitas secchi disk. Dengan mengasumsikan bahwa kebanyakan petambak mempertahankan visibilitas secchi disk 30 – 40 cm, minimum kedalaman kolam sebaiknya sekitar 100 cm untuk menghindari problem lumut/rumput2 akuatik dasar.
Produksi Udang
Beberapa petambak meningkatkan tebaran dan pakannya hingga level yang sedemikian tinggi dimana air menjadi sangat keruh dengan fitoplankton yang sangat dibatasi oleh cahaya. DO dipertahankan di kolam tsb dengan aerasi mekanis intensif, dan kolom air menjadi didominasi oleh bakteri daripada fitoplankton.
Sistem seperti itu bisa sangat stabil kualitas airnya karena DO dipertahankan dengan aerator dan bakteri nitrifikasi mencegah ammonia dari pengakumulasian hingga konsentrasi toksik. Bakteri dalam sistem semacam itu membongkar limbah organik dari pakan dan juga menyediakan pakan tambahan untuk udang.
