Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme diantaranya

TUGAS GEOLOGI LAUT

HYDROTHERMAL VENT

Disusun oleh :

Andi Wahyu D          230210110013

Aris Dwi R                 230210110027

Arnudin                     230210110044

Angga Meidia P         230210110049

Heri Abrianto            230210110050

PROGRAM STUDI ILMU KELAUTAN

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2012

1.      Apa itu Hydrothermal Vents?

Hydrothermal Vents adalah retakkan di permukaan planet yang secara geothermal memanaskan perairan. Hydrothermal vents biasa ditemukan di dekat daerah yang aktif secara vukanis, area di mana lempeng tektonik bergerak. Hydrothermal vents biasa ditemukan di bumi karena bumi secara geologis cukup aktif dan perairan berada di atasnya. Di daratan, Hydrothermal vents dapat berupa fumarol, mata air panas, dan geyser. Di bawah laut, Hydrothermal vents biasa disebut Black Smokers.

Di sebagian besar laut dalam, area sekita Hydrothermal vents secara biologis sangatlah subur bagi kehidupan sekitarnya dan menjadi tuan rumah bagi berbagai makhluk hidup yang memanfaatkan bahan kimia terlarut dari lubang Hydrothermal Vents. Archaea kemosintesis membentuk dasar rantai makanan, mensupport berbagai organisme seperti cacing tabung raksasa, udang, dan kerang. Hydrothermal Vents yang aktif dipercaya berada di satelit Jupiter Europa dan Hydrothermal Vents tua pernah berada di Mars.

2.      Dimana ditemukan Hydrothermal Vents?

Perairan yang mengelilingi Hydrothermal Vents biasanya adalah air laut. Massa yang keluar dari Hydrothermal Vents dapat memanaskan air laut hingga 400oC. Bandingkan dengan temperatur di laut dalam pada umumnya yang hanya mencapai 2oC. Tekanan yang tinggi pada kedalaman laut memperluas range temperatur secara signifikan pada kondisi air yang tetap cair sehingga air tidak menguap. Air pada kedalaman 3000 m dan temperatur 407oC menjadi supercritical dan keadaan air yang bergaram memdorong air mendekati titik kritisnya. Beberapa Hydrothermal Vents mengandung timbunan mineral anhidrat. Tembaga sulfida, besi sulfida, dan seng sulfida. Tingginya kandungan mineral di sekitar Hydrothermal Vents menyebabkan berbagai eksploitasi di sekitarnya oleh berbagai perusahaan tambang.

3.      Mekanisme Hydrothermal Vents?

Proses terjadinya hidrotermal bawah laut adalah sebagai berikut:

a.       Air laut yang dingin (2 oC) merembas melalui celah-celah ataupun rekahan yang terdapat  di dasar lautan.

b.      Air laut terus merembas jauh ke bawah di dalam kerak samudera.  Radiasi energi panas dari batuan cair yang terletak jauh di bawah dasar laut mendidihkan rembasan air laut hingga suhu cairan hidrotermal mencapai 350-400 oC.   Setelah rembasan air laut terpanaskan, ia bereaksi dengan batuan sekitar di dalam kerak samudera.  Reaksi kimia ini merubah cairan  hidrotermal  dengan cara sebagai berikut :

•        Semua kandungan oksigen dalam cairan menjadi hilang

•        Cairan panas ini menjadi bersifat asam

•        Cairan ini menangkap logam-logam terlarut, termasuk besi, tembaga dan seng

•        Cairan ini menangkap hidrogen  sulfide

c.       Cairan panas ini tidaklah begitu kental sehingga ia lebih ringan dibandingkan dengan  cairan yang lebih dingin. Dengan demikian cairan hidrotermal menyembur ke atas melalui kerak samudera layaknya balon udara-panas yang naik ke udara.

d.      Cairan hidrotermal keluar melalui cerobong dan bercampur dengan air laut yang dingin. Logam-logam dibawa ke atas dalam bentuk fluida bercampur dengan belerang membentuk meneral yang berwarna hitam yang biasa disebut sulfida logam, kondisi ini menjadikan kenampakan cairan hidrotermal seperti asap. Banyak faktor yang memicu terjadinya reaksi ini. Salah satu faktor tersebut adalah suhu yang dingin, dan faktor lainnya adalah keberadaan kandungan oksigen dalam air laut. Tanpa adanya unsur oksigen, mineral-mineral tersebut tidak akan pernah terbentuk.

4.      Jelaskan Sirkulasi Hydrothermal Vents?

Siklus hidrotermal adalah  sirkulasi air panas akibat adanaya intrusi magma ke bagian kulit bumi sehingga membaut air yang berada di sekitarnya menjadi panas. Hal ini biasa terjadi di dekat gunung di dalam laut yang masih aktif, tetapi dapat juga terjadi di lapisan kerak samudera dan kerak benua.

Sirkulasi hidrotermal di lautan adalah tenggelam air laut dingin padat ke basal dari dasar laut dan dipanaskan di kedalaman itu lalu naik kembali ke antarmuka air-laut batu karena densitasnya lebih rendah melalui pertengahan punggungan-samudera.

Ventilasi hidrotermal adalah lokasi di dasar laut di mana cairan hidrotermal bercampur dengan air laut di atasnya. Mungkin yang paling dikenal adalah bentuk ventilasi cerobong disebut sebagai perokok hitam . sirkulasi hidrotermal ini tidak terbatas pada lingkungan punggungan laut. Sumber air untuk geyser dan sumber air panas dipanaskan airtanah convecting di bawah dan lateral air panas ventilasi.

Penyebab konveksi hal ini dapat:

• Intrusi magma ke kerak

• Radioaktif panas yang dihasilkan oleh massa didinginkan dari granit

• Panas dari mantel

5.      Hubungan Hydrothermal Vents dengan Biota Laut?

Kehidupan, seperti yang diketahui banyak orang, dikendalikan oleh matahari. Tetapi makhluk laut dalam tidak mendapatkan sedikitpun cahaya matahari dan mereka bergantung pada energi dan nutrisi kimia dari Hydrothermal Vents. Sebelumnya ahli biologi kelautan memperkirakan bahwa makhluk laut dalam memanfaatkan nutrisi dari ‘hujan’ sisa-sisa makhluk hidup yang tidak dimanfaatkan makhluk hidup di atasnya. Hal ini membuat mereka tidak memiliki ketergantungan pada tanaman dan energi matahari. Beberapa makhluk hidup di sekitar Hydrothermal vents memang mengkonsumsi ‘hujan’ ini, tapi dengan sistem seperti ini, kehidupan yang terbentuk akan sangat miskin sekali. Tetapi pada kenyataannya, kepadatan makhluk hidup dasar laut di sekitar zona Hydrothermal Vents sangat tinggi, sekitar 10,000 hingga 100,000 lebih tinggi dari perkiraan awal.

Komunitas Hydrothermal Vents mampu mempertahankan kehidupan yang sangat besar itu karena mereka bergantung pada bakteri kemosintesis sebagai makanan. Massa yang keluar dari Hydrothermal Vents mengandung banyak mineral terlarut dan mendukung populasi besar bakteri kemoautotrofik. Bakteri ini mengandalkan komponen sulfur, umumnya hidrogen sulfida, bahan kimia yang bersifat sangat beracun bagi sebagian besar makhluk hidup, untuk membentuk material organik melalui proses kemosintesis.

Ekosistem ini sangat independen terhadap ketergantungan terhadap matahari, seperti sebagian besar jenis kehidupan di bumi. Tetapi sesungguhnya sebagian makhluk hidup di ekosistem itu masih memanfaatkan oksigen yang diproduksi makhluk fotosintetik. Yang lainnya merupakan makhluk anaerobik, yang merupakan bentuk awal kehidupan di bumi.

Bakteri kemosintetik tumbuh membentuk lapisan tebal yang menarik perhatian makhluk amphipods dan copepods yang melahap bakteri secara langsung. Organisme yang lebih besar seperti siput, udang, kepiting, cacing tabung, ikan, dan gurita membentuk rantai makanan predasi. Jenis makhluk hidup yang dominan di sekitar Hydrothermal vents diantaranya adalah annelida, gastropoda, pogonophorans, crustacea, bivalvia, cacing vestimentiferan, dan udang tanpa mata yang membentuk kehidupan nonmicrobial.

Cacing tabung adalah bagian penting dari komunitas Hydrothermal Vents. Cacing tabung bersimbiosis dengan bakteri kemosintesis di dalam jaringan tubuhnya. Cacing tabung tidak memiliki mulut dan saluran pencernaan, ia hanya menyerap secara langsung nutrisi kimia dari perairan sekitarnya untuk memberi makan bakteri yang hidup di dalam jaringannya. Sebagai gantinya, bakteri memberikan material karbon untuk kehidupan cacing tabung. Makhluk unik lainnya yang ditemukan di sekitar Hydrothermal Vents adalah siput yang dilapisi sisik yang terbuat dari senyawa besi dan material organik, dan cacing Pompeii yang mampu bertahan di lingkungan bertemperatur 80oC.

Telah ditemukan lebih dari 300 species baru di sekitar Hydrothermal Vents dan sebagian dari mereka adalah saudara dari makhluk hidup yang bergantung pada matahari dan terpisah secara geografis dari Hydrothermal Vents.

Bahkan Hydrothermal Vents dipercaya merupakan asal muasal makhluk hidup yang ada di bumi. Hal itu disampaikan oleh GünterWächtershäuser dalam jurnal Proceedings of National Academy of Science. Ia berpendapat bahwa asam amino sederhana dapat terbentuk dari sintesis bahan-bahan kimia di sekitar Hydrothermal Vents dan dibawa pergi oleh aliran air menuju perairan yang lebih dingin di mana suhu yang lebih rendah dan kandungan mineral tanah liat dapat membentuk formasi peptida dan protosel. Ini adalah teori yang sangat menarik karena kandungan CH4 dan NH3 memang banyak terdapat di sekitar Hydrothermal Vents. Keterbatasan utama dari teori ini adalah tingginya temperatur di sekita Hydrothermal Vents yang mengganggu kestabilan molekul organik.

Temuan  yang luar biasa di dasar laut adalah rekahan hidrotermal laut dalam atau “Hydrothermal vent” .Pada daerah tersebut terdapat ribuan hewan berkerumun di sekitar cairan sangat panas yang menyembur dari dasar laut. Ternyata cairan panas yang menyembur dari dasar laut itu disebabkan oleh gunung api yang kaya akan logam dan aneka gas yang memberikan energi dan nutrisi yang dibutuhkan untuk tumbuh kepada mikroorganisme seperti bakteri. Makhluk ini hidup bukan karena fotosintesis tetapi tumbuh dengan proses yang disebut 'kemosintesis' yang menyediakan makanan yang dibutuhkan untuk tumbuh yang berdasarkan eksistem panas yang dihasilkan vulkanik dibawah laut. Beberapa di antara hewan ini bahkan tidak memiliki mulut atau perut. Sebagai gantinya mereka memiliki kantung di dalam tubuhnya yang dinamakan 'trofosom' yang dipenuhi mikroba yang melahap gas vulkanik yang disebut “Hipertermofil” yang berarti "pencinta panas-menyengat" dan mikroba tersebut menyediakan makanan dan energi untuk hewan itu dalam proses yang dinamakan simbiosis.

6.      Bagaimana Keberadaan Biota Laut di Daerah Hydrothermal Vent menguntungkan/ merugikan ?

Sekelompok mikro-organisme “hipertermofil” ini adalah bentuk kehidupan terpanas yang dikenal di planet ini dan dapat tumbuh pada suhu hingga 252° F (122° C) bahkan lebih tinggi dari suhu air mendidih. Mereka tinggal di dalam batuan di sekitar rekahan hidrotermal yang panas sekali dan memperoleh makanan oleh cairan vulkanik ini. Cara hidup mereka juga aneh. Hipertermofil laut dalam mendapatkan energi dan karbon dari gas hidrogen dan karbon dioksida yang ada dalam cairan vulkanik. Mereka memperoleh energi dengan mengambil elektron di dalam hidrogen dan melepaskannya ke zat kimia seperti belerang dan karbon dioksida. Beberapa di antaranya bahkan dapat memproduksi energi dengan melepaskan elektron dari hidrogen ke karat besi yang mirip dengan karat yang sering dilihat di mobil untuk membuat besi magnetik hitam, hipertermofil ini bahkan bisa makan batu. Sementara hewan lainnya dalam ekosistem ini dapat membuat gas metan yang mudah terbakar dan dapat digunakan oleh manusia untuk menghasilkan listrik.

Selain itu, ternyata protein dalam organisme ini berguna untuk banyak hal. Ketika ilmuwan dan detektif kepolisian ingin membuat miliaran salinan DNA dalam tabung reaksi, mereka menggunakan protein yang disebut 'DNA polimerase' yang berasal dari hipertermofil laut dalam untuk membuat salinan itu. Protein lain dari mikroba ini disebut 'hidrolase', yang dapat memutuskan rantai besar molekul organik menjadi sub-unit yang lebih kecil, dapat digunakan untuk membuat zat aditif makanan seperti pemanis, melembutkan kain katun, menghilangkan noda dari pakaian ketika kita mencucinya dengan air panas, dan memudahkan ekstraksi minyak dan gas dari tanah. Kedua, menurut penelitian,ada beberapa mikroba penghuni rekahan hidrotermal sangat mirip dengan kehidupan di Bumi miliaran tahun yang lalu. Dengan mengkaji kehidupan di rekahan laut-dalam,manusia dapat mengetahui bagaimana kehidupan berlangsung ketika Bumi jauh lebih muda dan berbeda dengan Bumi yang sekarang. Selain itu, jika kehidupan dapat berlangsung tanpa sinar matahari di tempat bergabungnya air dan batu vulkanik, mungkin hal ini dapat menopang kehidupan di luar Bumi. Mikroba rekahan hidrotermal juga memberi gambaran tentang apa yang harus dicari saat mencari kehidupan di Mars dan beberapa planet dalam sistem tata surya. Salah satu contoh adalah planet Europa yang mengelilingi Jupiter, yang diperkirakan memiliki laut-dalam yang gelap di bawah cangkang sedingin es dan gunung api aktif di bagian bawah. Mungkin ada rekahan hidrotermal di sana dan di tempat lain.

Ternyata rekahan hidrotermal di seluruh dunia sangat berbeda satu sama lain dan saling menopang kehidupan berbagai jenis mikroba.  Perairan Indonesia salah satu tempat yang sering teliti untuk mencari rekahan hidrotermal karena perairan ini adalah salah satu daerah vulkanik paling aktif di dunia. Menurut penelitian, besar kemungkinan beberapa jenis rekahan hidrotermal yang memiliki zat kimia dan mikroba yang berlainan mungkin benar-benar saling berdekatan. Hal ini juga memberi kesempatan untuk memperkenalkan lingkungan yang luar biasa kepada rakyat Indonesia dan warga dunia.

Berdasarkan uraian diatas , dapat diketahui bahwa keberadaan biota di daerah Hydrothermal Vent sangat menguntungkan karena dapat bermanfaat bagi kehidupan manusia, seperti yang telah di jelaskan diatas.

7.      Apa itu Kemosintesis?

Kemosintesis merupakan reaksi anabolisme selain fotosintesis. Kemosintesis adalah konversi biologis satu molekul karbon atau lebih (biasanya karbon dioksida atau metana), senyawa nitrogen dan sumber makanan menjadi senyawa organik dengan menggunakan oksidasi molekul anorganik (contohnya, gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi. Kemosintesis adalah anabolisme yang menggunakan energi kimia. Energi kimia yang digunakan pada reaksi ini adalah energi yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia, yaitu reaksi oksidasi. Organisme autotrof yang melakukan kemosintesis disebut kemoautotrof.

8.      Mekanisme Kemosintesis?

Menurut Campbell et al. (2002), prokariota paling awal adalah organisme kemoautotrof yang mendapatkan energi dari bahan kimia anorganik dan menghasilkan energinya sendiri dan bukannya menyerap ATP. Hal ini disebabkan Hidrogen sulfide (H2S) dan senyawa besi (Fe2+) sangat berlimpah di bumi purbakala, dan sel-sel primitive kemungkinan mendapatkan energi dari reaksi melibatkan senyawa tersebut. Beberapa arkhaea modern saat ini dapat bertahan hidup pada sumber mata air panas yang mengandung sulfur dan melakukan reaksi kimia yang membebaskan energi.

FeS  +  H2 S  ® FeS2  + H2   +  energi bebas

Protein membrane pada prokariota awal kemungkinan menggunakan sebagian energi bebas yang dihasilkan untuk memecahkan produk H2 menjadi proton dan electron serta menghasilkan suatu gradient proton sepanjang membrane plasmanya. Dalam bentuk primitive kemiosmosis, gradient tersebut kemungkinan dapat menyebabkan terjadinya sintesis ATP.

Campbell et al. (2002), melaporkan percobaan yang dilakukan oleh Van Niel pada tahun 1930-an untuk mengamati proses fotosintesis pada bakteri yang membuat karbohidratnya dari CO2 tetapi tidak melepaskan O­2,  menyimpulkan bahwa pada bakteri tersebut CO2 tidak terurai menjadi karbon dan oksigen. Satu kelompok bakteri menggunakan hydrogen sulfide (H2S) dan bukannya air untuk fotosintesis, dan menghasilkan titik sulfur (belerang) warna kuning sebagai produk limbah dengan persamaan kimianya:

CO2  +  2H2S  ®   CH2O  +  H2O  +  2S

Kemampuan melakukan kemosintesis hanya dimiliki oleh beberapa jenis mikroorganisme, misalnya bakteri belerang nonfotosintetik (Thiobacillus) dan bakteri nitrogen (Nitrosomonas dan Nitrosococcus). Banyak mikroorganisme di daerah laut dalam menggunakan kemosintesis untuk memproduksi biomassa dari satu molekul karbon. Dua kategori dapat dibedakan. Pertama, di tempat yang jarang tersedia molekul hidrogen, energi yang tersedia dari reaksi antara CO2 dan H2 (yang mengawali produksi metana, CH4) dapat menjadi cukup besar untuk menjalankan produksi biomassa.Kemungkinan lain, dalam banyak lingkungan laut, energi untuk kemosintesis didapat dari reaksi antara O2 dan substansi seperti hidrogen sulfida atau amonia. Pada kasus kedua, mikroorganisme kemosintetik bergantung pada fotosintesis yang berlangsung di tempat lain dan memproduksi O2 yang mereka butuhkan (Isnan, 2007).

Bakteri nitrogen, seperti Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi hasil dengan cara mengoksidasi NH3 yang telah bereaksi dengan CO2 dan membentuk amonium karbonat ((NH4)2CO3).

(NH4)2CO3  +  O2   ®  2 HNO2  +  CO2   +  Energi

Jenis bakteri lain yang mampu melaksanakan kemosintesis antara lain Nitrobacter. Bakteri ini mampu mengoksidasi senyawa nitrit dalam mediumnya. Hasilnya adalah senyawa nitrat dan membebaskan energi yang akan dipergunakan untuk menyintesis senyawa organik.

Ca(NO2)2  +  O2    ®     Ca(NO3)2   +  Energi

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Hydrothermal Vents . http://sainsrulz.blogspot.com/2009/01/hydrothermal-vents.html diakses pada tanggal 29 Oktober 2009

Anonim. 2010. Blacksmokers. http://www.mgi.esdm.go.id/content/blacksmokers diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Anonim . 2010. Hidrothermal. http://phiin.wordpress.com/2010/10/11/20/. diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Faturohman, David . 2012. Hydrothermal Vents. http://blog.ub.ac.id/davidfatkhurrohman/ 2012/01/14/hydrothermal-vents/ Diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Mahmud, Ghozali.  2011.  Sistem Hidrothermal dan Alterasi . http://thegoldenjubilee. blogspot.com/2011/07/hidrothermal-sistem-hidrothermal-dan_1383.html. diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Mahmuddin . 2009. Kemosintesis. http://mahmuddin.wordpress.com/2009/10/01/ kemosintesis/ diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Priskila,Karinka. 2009. Kemosintesis di Area Laut Dalam. http://karinkapriskilatehupeiory. blogspot.com/2009/11/kemosintesis-di-area-laut-dalam.html diakses pada tanggal 29 Oktober 2012

Page 2