Nama lain: Blooming Alga/ Red Tide/ Brown Tide
Etiologi/ penyebab:
Harmful Alga Blooms (HABs) atau Blooming Alga disebabkan oleh peningkatan jumlah fitoplankton pada perairan tawar, payau, dan laut. Fitoplankton berbahaya yang terlibat dalam blooming alga diantaranya adalah diatom, dinoflagellata, cyanobacteria, dan alga hijau. Cyanobacteria, diatom, dinoflagellata dapat menghasilkan cyanotoxin. Cyanobacteria merupakan alga yang bersifat bentik atau pelagis. Cyanobacteria ada yang berbentuk unikoloni pembelahan biner, uni koloni dengan berbagai pembelahan, koloni multiseluler, sel bervariasi, dan bercabang. Koloni cyanobacteria cukup besar terlihat secara kasat mata di permukaan air. Cyanobacteria tumbuh paling optimal pada suhu 25-35oC. Terdapat 46 spesies berdampak negatif terhadap vertebrata. Cyanobacteria yang umum menghasilkan toksin dan mengganggu perairan tawar antara lain are Microcystis spp., Cylindrospermopsis, raciborskii, Planktothrix (syn. Oscillatoria) rubescens, Synechococcuss, Anabaena spp., some Oscillatoria spp. etc. Anabaena, Aphanizomenon, Oscillatoria, dan Microcystis.
Hospes
Ikan, udang
Stadium rentan
Ikan yang berumur muda lebih sensitif dibandingkan dewasa dan juvenil. Hal ini karena lapisan epitel yang tipis dan permukaan tubuh yang lebih luas atau kemampuan menetralisir cyanotoksin yang terbatas.
Epizootiologi:
Red tide banyak terjadi di perairan tropis dan sedang di Jepang, Filipina, Australia timur, Malaysia (Sabah), Peru, Amerika Serikat, Chili, Afrika Selatan, Hongkong, Inggris, Papua Nugini, Skandinavia. HAB paling besar tercatat di China tahun 2013 seluas 7200mil dan 2015 seluas 13.500mil. Pda sebuah suvei di tahun 2012, menunjukkan bahwa 6% dari 2058 kolom air bersifat eutrofik dan 31% area permukaan eutrofik. Hal ini berkaitan dengan blooming cyanobakteria di musim panas
Siklus Hidup:
–
Faktor pendukung
Blooming alga dapat terjadi berkaitan dengan kompleksitas faktor lingkungan seperti nutrisi antropogenik (eutrofikasi), radiasi matahari, suhu, pola arus, dll. Pada cyanobacteria, blooming umumnya terjadi seiring dengan peningkatan suhu, dan bertambahnya nutrisi kolom air akibat limbah rumah tangga dan budidaya perikanan.
Pada blooming alga oleh cyanobacteria, pertumbuhannya bergantung pada keseimbangan beberapa faktor seperti:
- Cuaca tanpa angin dengan sedikit pengadukan vertikal
- Cahaya matahari
- Suhu yang meningkat
- pH dari 6-9
- Keberadaan senyawa P dan N
- Keberadaan kompetitor dan predator
Sedangkan dalam perairan tawar, peningkatan cyanobacteria dipicu oleh:
- Perubahan musim kemarau – hujan
- Peningkatan suhu
- pH alkalin
- Pemberian pakan jumlah tinggi dan padat tebar tinggi
Blooming alga oleh dinoflagellata biasanya terjadi pada perairan yang tenang, dengan nutrisi rendah ( rendah fosfor dan tinggi rasio N:P), salinitas rendah dengan hujan besar diikuti cuaca cerah/hangat dan berkurangnya filter alami akibat penebangan pohon.
Banyaknya kejadian HAB dapat dipicu oleh faktor:
- Tingginya nutrisi dalam peraira seperti pada kasus eutrofikasi
- Peningkatan jenis alga baru
- Perkembangan pesat industri dan pertanian di sekitar muara
- Tingginya budidaya dan pemanenan kerang
- Perubahan iklim
Gejala Klinis
Meskipun alga ada Dimana-mana dan cukup dominan, seringkali luput dari perhatian pembudidaya hingga terjadi blooming dan dapat terlihat perubahan di air secara kasat mata. Di air biasanya terdapat massa atau film yang dapat merubah warna air.
Perubahan patologi
Blooming alga dapat memicu eutrofikasi dan penurunan kadar oksigen, membatasi pertumbuhan tanaman air dengan mengurangi transparasi air. Dan menghasilkan toksin berbahaya bagi ikan, biota, dan manusia. Paparan Cyanotoxin dapat menyebabkan perubahan pada organ vital, mempengaruhi pertumbuhan, fekunditas, kesuburan, dan viabilitas ikan budidaya. Akumulasi cyanotoksin juga terdapat pada vertebrata dan invertebrata. Efek toksin cyanobacteria pada ikan bersifat akut. Ikan dapat mengalami perlambatan pertumbuhan, berenang lambat, letargi, frekuensi nafas meningkat, gastroenteritis, hepatotoksisitas, stress oksidatif hati, hiperplasia insang. Dampak cyanotoksin secara kronis dapat mengakibatkan penurunan fertilitas dan perlambatan penambahan populasi, penurunan biologis. Secara patologi, kerusakan akibat cyanobacteria terdapat pada insang, saluran pencernaan, dan hati. Kerusakan insang kemungkinan besar disebabkan oleh kenaikan pH akibat fotosistesis cyanobacteria sebelum terjadinya blooming ataupun tingginya amonia akibat dekomposisi cyanobacteria. Pada hati, microcystin mengakibatkan nekrosis hati. Organ lain yang mengalami kerusakan akibat blooming adalah jantung, ginjal, kulit, limpa.
Dampak HABs terhadap lingkungan
Blooming dari cyanobacteria dapat meningkatkan turbiditas dan menurunkan penetrasi cahaya organisme akuatik lainnya. Disamping degradasi melalui bakteri heterotrofik pada saat blooming dapat memicu penurunan oksigen, menghasilkan hipoksia dan anoksia, menyebabkan asphyxia dan kematian pada ikan, terutama pada saat malam hari dan di perairan yang dangkal. Dekomposisi cyanobacteria akan meningkatkan keasaman air dan pH karena keberadaan CO2 dan meningkatkan amonia yang mana dapat menimbulkan kerusakan pada organisme akuatik.
Patogenesis
Setiap blooming bergantung pada genetik yang membentuk konstituen cyanobacteria dan biasanya dalam kondisi stress lingkungan, dapat memproduksi metabolit sekunder. Secara aktif sel dapat mengekskresikan metabolit seumur hidup namun sebagian besar dilepaskan ketika sel nya mati, sebagai dampak lisisnya sel. Paparan aktif toksin diperoleh dari air yang diminum ataupun konsumsi sel cyanobacteria dan organisme lain yang telah terkontaminasi cyanotoksin. Paparan pasif cyanotoksin diperoleh melalui kontak epiteln insang dengan air. Pada udang, cyanotoksin menyebabkan enteritis hemocytic. Pada jangka panjang dapat menyebabkan hambatan pertumbuhan, kematian, udang berbau dan perubahan warna udang.
Ketika intensitas cahaya terbatas untuk fotosintesis dan tidak terdapat pengadukan air, microscytis membentuk lapisan klekap di air. Hal ini dapat menurunkan oksigen yang masuk ke air. Kurangnya oksigen terlarut ini mengakibatkan microcytis mengalami kematian. Hal tersebut juga mengakibatkan kebutuhan oksigen terlarut organisme air tidak tercukupi sehingga memicu kematian massal. Microcystin dapat masuk melalui insang dan saluran pencernaan. Microcystin terakumulasi di hati dan menghambat protein fosfatase sehingga memicu kerusakan sel, stress oksidatif dan gangguan cytoskeleton. Enzim fosfatase akan menghilangkan fosfat dari protein, yang penting dalam berbagai jalur biokimia. Hepatosit dengan paparan microcystin akan mengalami apoptosis.
Ginjal dan limpa sebagai organ imunitas juga rentan terhadap paparan microcystin yang mana efek toksinnya dapat berdampak pada limfosit yang mana dapat menghasilkan disfungsi imun. Proliferasi splenic limfosit dikteahui mengalami penurunan pada paparan 40mg/ml microcystin LR. Pada limpa dan ginjal anterior juga terdapat penurunan regulasi gen terkait imun pada injeksi 50μg/kg MC-LR.
Dampak pada manusia
Keberadaan cyanotoksin pada budidaya menimbulkan ancaman pada sanitasi dan keamanan ikan yang dikonsumsi manusia. Blooming juga dapat merugikan secara ekonomi sebab dapat menimbulkan kematian organisme ataupun kekhawatiran konsumen mengenai keamanan pangan. Secara histologi, microcystin pada manusia dapat mengakibatkan peningkatan edema hati dan konsentrasi enzim ALT dan AST yang mendindikasikan kerusakan hati. Gejala awal ditandai dengan kurang nafsu makan, muntah kemudian diare dan disertai hemoragi dalam beberapa menit hingga beberapa jam. Keracunan fatal ditandai dengan kondisi koma. Microcystin LR bersifat karsinogenik
Diagnosa banding
–
Metode Diagnosa
Metode pemeriksaan dapat dilakukan dengan menggunakan alat LC-MS/MS. Alat ini dapat mendeteksi toksin laut. Pengamatan mikroskopis dapat dilakukan untuk pengamatan alga maupun pengamatan secara histopatologi. Keanekaragaman plankton dapat diidentifikasi menggunakan NGS (next genertaion sequencing). Uji secara bioassay dengan tikus dapat dilakukan untuk mengetahui keaktifan toksin pada hewan ataupun jaringan hidup. Penggunaan ELISA dapat membantu mendeteksi toksin PSP (Paralytic Shellfish Poisoning) dan Saxitoxin (STX).
Pencegahan dan Pengendalian
Upaya pencegahan dapat dilakukan dengan pemantauan secara rutin jumlah alga penyebab blooming. Aplikasi clay alami (fine grained particles < 0,0002mm) cukup efektif dan minim polusi, murah, dan konvensional. Dibutuhkan system prediksi seperti system deteksi dini untuk mengurangi dampak dari HABs. Disamping itu, diperlukan juga sistem tanggap darurat apabila terjadi HAB.
Referensi
Aklakur M, Bakli S, Deo AD, et al. Cyanobacteria toxicity in aquaculture system and its impact on fish physiology. J Aquac Mar Biol. 2023;12(1):28-33. DOI: 10.15406/jamb.2023.12.00353
Backovic, D.D. & Tokadi, N. 2024. Blue revolution turning green? A global concern of cyanobacteria and cyanotoxins in freshwater aquaculture: A literature review. Journal of Environmental Management 360
Tarigan, R. 1999. Eutrofikasi dan problematikanya. Universitas Negeri Medan
Backović, D.D., N. Tokodi, Z. Marinović, J. Lujić, T. Dulić, S.B. Simić, N.B. Đorđević, N. Kitanović, I. Šćekić, B. Urbányi, J. Meriluoto, Z. Svirčev. 2021. Cyanobacteria, cyanotoxins, and their histopathological effects on fish tissues in Fehérvárcsurgó reservoir, Hungary. Environ Monit Assess 193: 554
Lin, Wang, Tien-Chieh Hung, Tomofumi Kurobe, Yi Wang, and Pinhong Yang. 2021. Microcystin-Induced Immunotoxicity in Fishes: A Scoping Review. Toxins 13, no. 11: 765. https://doi.org/10.3390/toxins13110765
Butler, J.C. Carlisle, R. Linville, B. Washburn. 2009. Microcystins: A brief overview of their toxicity and effects, with special reference to fish, wildlife, and livestock. Office of Environmental Health Hazard Assessment
Sarkar, S.K. (2018). Algal Blooms: Basic Concepts. In: Marine Algal Bloom: Characteristics, Causes and Climate Change Impacts. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-8261-0_1
Sarkar, S. K. (2018). Harmful Algal Blooms (HABs). Marine Algal Bloom: Characteristics, Causes and Climate Change Impacts, 111–170. doi:10.1007/978-981-10-8261-0_3
Zhang, Y., Whalen, J. K., Cai, C., Shan, K., & Zhou, H. 2023. Harmful cyanobacteria-diatom/dinoflagellate blooms and their cyanotoxins in freshwaters: A nonnegligible chronic health and ecological hazard. Water Research, 233, 119807.
