## PENGARUH PEMAPARAN LOGAM BERAT Pb (TIMBAL) TERHADAP PERUBAHAN WARNA DAN PENINGKATAN PERSENTASE
ANAKAN JANTAN Daphnia spp.
EFFECT OF HEAVY METAL Pb (LEAD) EXPOSSURE TO THE COLOR CHANGE AND INCREASE THE PERCENTAGE OF MALE OFFSPRINGS OF Daphnia spp.

## A. Shofy Mubarak, Akhsan Panna dan Yeni Dhamayanti
Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Kampus C Mulyorejo - Surabaya, 60115 Telp. 031-5911451

## Abstract
Pb (lead) was a metal that does'nt regulated by water organisms so that the metal was constantly acumulated in organisms tissue. Currently, the pollution Pb in the waters of Indonesia have exceeded the maximum threshold of pollution defined by the government. Daphnia spp. is the organism that have been developed as a bioassay in some developed countries like U.S. and Japan because it has a rapid life cycle that is about three weeks, are sensitive to the chemical in the waters ecology and has an important role in the ecology of freshwater as the first of trophic level in the waters ecology. Target of this research is to obtain information about the concentration of heavy metals Pb that correlated with of Daphnia spp. color changes and increase of male offsprings of Daphnia spp.. This research was th th conducted on november 24 , 2008 until December 8 , 2008 in the Laboratory Education of fisheries, Faculty of Fisheries and Marine, Airlangga University.
This research use method of experimental design with Completely Randomized Design (RAL)  with five treatments and four rerplicates. Treatment A (control), exposure of Pb in concentration 0 mg/L. Treatment B, Pb concentration 0.90 mg/L, Treatment C, Pb concentration 1.8 mg/L, Treatment D, Pb concentration 2.7 mg/L, and Treatment E with Pb concentration 3.63 mg/L. Collected data were analyzed using Analysis of Variance (ANOVA) with error rate or á = 0,05, if there are a different, hence continued with Duncan's Multiple Range Test . Collected data were analyzed again using linear regression graph to estimate the enhanced in every treatment.
The results of research indicates that the heavy metal Pb exposure with different concentrations to the adult female Daphnia spp. did not showing significant different of the daphnia spp. color change. This is because the condition of Hypoxia ( oxygen deficiency ) more dominant than the increase of methyl farnesoate to influence increase of Daphnia spp.'s haemoglobin synthesa.
Besides, research also indicates that the heavy metals Pb exposure with different concentrations to the adult sex Daphnia spp. provide a very significant percentage of male Daphnia spp. offsprings. This happens due to the increase of methyl farnesoate in Daphnia spp. inhibit the formation of female sex of Daphnia spp. offsprings by adult Daphnia spp. that expossured by Pb. Result of processing data using linear regression is a formula y = 18.76x + 3.104. this formula can be used to estimate concentration of Pb in water based on percentage of male offsprings of Daphnia spp. Water quality during research showed the waters pH range between 8.2 - 8.5,  dissolved oxygen (DO) o ranged between 8.0 - 8.5 mg/L, waters temperature was 26 C and ammonia level was 0.03 mg/L. This Conditions of water quality was the optimal conditions to support Daphnia spp. life.
Key words : Pb (lead), color change, male offsprings, Daphnia spp.

## Pendahuluan
Pb  (timbal)  merupakan  salah  satu  logam berat  dengan  kandungan  yang  telah  melebihi ambang batas di beberapa perairan di Indonesia. Pb merupakan  logam  yang  dapat  terakumulasi  dalam jaringan organisme. Kandungannya dalam jaringan terus meningkat sesuai dengan kenaikan konsentrasi Pb  dalam  air  dan  lamanya  organisme  tersebut berada  dalam  perairan  yang  tercemar  Pb.  Hal  ini disebabkan  karena  organisme  air  tidak  mampu meregulasi  logam  berat  Pb  yang  masuk  kedalam tubuh  organisme.  Kadar  maksimum  Pb  dalam  air yang  dapat  digunakan  untuk  kegiatan  perikanan adalah  sebesar  0,03  mg/L  (Alaerts  dan  Santika, 1987).
Daphnia spp.  adalah  organisme  yang mulai dikembangkan sebagai bioassay toksisitas di beberapa negara maju seperti Amerika dan Jepang. Daphnia spp.  dipilih  karena  memiliki  siklus  hidup cepat yaitu sekitar tiga minggu. Selain itu, Daphnia spp.  bersifat sensitif terhadap kimia lingkungan dan memiliki  peran  penting  dalam  ekologi  air  tawar yaitu sebagai tingkat pertama trophic level .
Kualitas  lingkungan  yang  tidak  optimal dapat  memicu  organ  mandibular Crustacea decapoda untuk  menghasilkan methyl  farnesoate .
Peningkatan  konsentrasi  methyl  farnesoate  dalam tubuh Daphnia spp.  dapat  memacu  sintesa h e m o g l o b i n ,   s e h i n g g a   t e r j a d i   a k u m u l a s i hemoglobin  yang  dapat  merubah  warna Daphnia
spp.  menjadi  kemerahan. Methyl  farnesoate juga dapat  mempengaruhi  peningkatan  persentase anakan  jantan Daphnia spp.  pada  induk  Daphnia spp.  dewasa  kelamin. Methyl  farnesoate akan mempengaruhi  perkembangan  oosit  menjadi organisme  jantan  (Olmsteated  and  LebBlanc, 2002).
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mendapatkan  informasi  mengenai  konsentrasi logam  berat  timbal  (Pb)  yang  berkaitan  dengan perubahan  warna  dan  peningkatan  persentase anakan jantan Daphnia s pp.
H a s i l   p e n e l i t i a n   i n i   m e m b e r i k a n informasi  mengenai  data  dasar  pengembangan penggunaan Daphnia spp.  sebagai bioassay toksisitas Pb di perairan air tawar.

## Materi dan Metode Penelitian
P e n e l i t i a n   i n i   d i l a k s a n a k a n   d i Laboratorium  Pendidikan  Perikanan  Fakultas Perikanan  dan  Kelautan,  Universitas  Airlangga Surabaya  pada  tanggal  24  Nopember  sampai  8 Desember  2008.  Penelitian  ini  menggunakan  400 ekor  Daphnia  spp.  betina  dewasa  kelamin  yang dibagi secara acak ke dalam 5 perlakuan, masing- masing  perlakuan  diulang  sebanyak  4  kali.  Bahan yang  digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu  logam berat Pb, akuades, dan dedak. Sedangkan alat yang digunakan  pada  penelitian  ini  yaitu  timbangan, akuarium,  aerator,  selang  dan  kran  aerasi, m i k r o s k o p ,   p i p e t ,   b a k   p l a s t i k ,   s a r i n g a n , termometer, amoniak test kit , DO meter dan kertas pH.
Penelitian  ini  diawali  dengan  produksi
telur Daphnia spp.  yang  disebut ephippia . Selanjutnya  dilakukan  penelitian  untuk  mencari LC50  Pb  terhadap Daphnia spp.  Penelitian  utama dilakukan setelah didapatkan konsentrasi LC50 Pb terhadap Daphnia spp.  Pada  penelitian  utama, Daphnia spp.  betina  dewasa  kelamin  diberi perlakuan dengan pemaparan logam berat Pb yang terdiri dari 5 perlakuan dengan dosis yang berbeda pada  setiap  perlakuan.  Masing-masing  perlakuan diulang sebanyak 4 kali. Dosis Pb pada penelitian ini  antara  lain  :  perlakuan  A,  dosis  :  0  mg/L (kontrol),  perlakuan  B,  dosis  :  0,90  mg/L, perlakuan C, dosis : 1,8 mg/L, perlakuan D, dosis : 2,7 mg/L, perlakuan E, dosis : 3,63 mg/L. Perubahan  warna  diamati  setelah  waktu
4 8   j a m   d e n g a n   m e t o d e s c o r i n g w a r n a menggunakan  indikator  pada  kertas  pH  yang dianalogikan  dengan  metode scoring warna menurut  Deken  (2005).  Setiap  ulangan  diambil
sebanyak  lima  ekor  sampel,  kemudian  dilakukan scoring sesuai perubahan yang terjadi. Pengamatan jumlah  anakan  jantan  dilakukan  pada  hari  ke-4 dengan  mengamati  seluruh  anakan Daphnia spp. y a n g   d i h a s i l k a n   p a d a   s e t i a p   p e r l a k u a n menggunakan mikroskop dengan pembesaran 100x. Selanjutnya  dilakukan  penghitungan  persentase anakan jantan Daphnia spp.
Data penelitian perubahan warna Daphnia spp.  dianalisa  secara  statistik  dengan  uji Kruskal  - Walls (Hasan,  2006),  sedangkan  data  hasil pengamatan  anakan  jantan Daphnia spp.  akan dianalisis  secara  statistik  dengan  menggunakan ANAVA.  Apabila  pada  data  yang  dihasilkan terdapat  perbedaan  maka  akan  dilakukan  uji lanjutan.  Uji  lanjutan  yang  digunakan  adalah  Uji Jarak  Berganda  Duncan  ( Duncan'  Multiple  Range Test )  (Kusriningrum,  2008),  untuk  mengetahui perbedaan diantara perlakuan.

## Hasil dan Pembahasan
Rata-rata  Rata-rata  scoring  perubahan warna  tubuh Daphnia spp.  hasil  pengamatan ditampilkan pada Tabel 1. berikut :
Tabel  1.  Rata-rata  scoring  perubahan  warna  tubuh Daphnia spp.  setelah  pemaparan  logam berat Pb selama 48 jam
Keterangan  :  a,  b,  c  superskrip  yang  berbeda  pada kolom  yang  sama  menunjukkan persentase  jumlah  anakan  jantan Daphnia spp.  yang  berbeda  nyata (p<0,05) Hasil  uji Kruskal  –  Walls terhadap  data perubahan  warna Daphnia spp.  menunjukkan bahwa H hitung terkoreksi < H tabel 0,05. Hasil ini menunjukkan  bahwa  pemaparan  logam  berat  Pb dengan konsentrasi yang berbeda terhadap Daphnia spp. dewasa kelamin tidak menunjukkan perbedaan yang nyata terhadap perubahan warna Daphnia spp. Hasil  pengamatan  persentase  jumlah anakan  jantan  dari  induk Daphnia spp.  yang terpapar logam berat Pb dengan konsentrasi berbeda ditampilkan pada Tabel 2.
Perlakuan pemaparan konsentrasi logam beratPb Rata-rata persentase jumlah anakan jantan Daphnia spp. A (kontrol) B (0,90 mg/l) C (1,8 mg/l) D (2,7 mg/l) E (3,63 mg/l) 1,10 1,10 1,20 1,30 1,35
Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa pemaparan logam berat Pb dengan konsentrasi yang berbeda  terhadap Daphnia spp.  dewasa  kelamin tidak menunjukkan perbedaan yang nyata terhadap perubahan warna Daphnia spp. Hal ini disebabkan karena  dalam  kondisi  oksigen  terlarut  (DO)  tinggi yaitu  8,5  –  9,0  mg/L, methyl  farnesoate tidak mampu  menginduksi  produksi  hemoglobin Daphnia spp. sehingga pencemaran Pb pada media p e m e l i h a r a a n D a p h n i a s p p .   t i d a k   d a p a t menyebabkan perubahan warna tubuh Daphnia spp. Hal  ini  dapat  disebabkan  karena  kondisi hypoxia (kekurangan oksigen) lebih dominan dibandingkan p e n i n g k a t a n m e t h y l   f a r n e s o a t e d a l a m mempengaruhi  peningkatan  sintesa  hemoglobin oleh Daphnia spp. Menurut Ebert (2005), Daphnia spp. akan membentuk hemoglobin untuk membantu pendistribusian  oksigen  dalam  tubuhnya  sebagai adaptasi  terhadap  kondisi  perairan  dengan kandungan oksigen terlarut yang rendah. Sehingga ketika  oksigen    tinggi,  sintesa  hemoglobin  bukan merupakan suatu kebutuhan.
Disisi lain, peningkatan konsentrasi logam berat  Pb  yang  dipaparkan  pada Daphnia spp.
d e w a s a   k e l a m i n   b e r b a n d i n g   l u r u s   d e n g a n peningkatan persentase anakan jantan Daphnia spp. yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi logam berat Pb yang dipaparkan maka semakin besar pula persentase  anakan  jantan Daphnia spp.  yang dihasilkan.  Hal  ini  disebabkan  karena  pencemaran Pb  pada  media  pemeliharaan Daphnia spp. mempengaruhi Daphnia spp.  untuk  menghasilkan methyl farnesoate yang  merupakan male  sex determination pada Daphnia spp. sehingga anakan yang  dihasilkan  merupakan  anakan  jantan.  Selain itu,  juga  dapat  diperkirakan  konsentrasi  Pb  yang terdapat  dalam  air  berdasarkan  persentase  anakan

## Tabel 2. Rata-rata persentase jumlah anakan jantan
Daphnia spp.  dari  induk Daphnia spp. yang  terpapar  logam  berat  Pb  dengan konsentrasi berbeda
Keterangan  :  a,  b,  c  superskrip  yang  berbeda  pada kolom  yang  sama  menunjukkan persentase  jumlah  anakan  jantan Daphnia spp.  yang  berbeda  nyata (p<0,05)
Hasil  uji  menggunakan  Analisis  Varian (ANOVA)  menunjukkan  perlakuan  pemaparan logam  berat  Pb  dengan  konsentrasi  berbeda terhadap Daphnia spp.  dewasa  kelamin  selama  96 jam  memberikan  pengaruh  yang  berbeda  sangat nyata  terhadap  persentase  jumlah  anakan  jantan Daphnia spp.  Hasil  uji  lanjutan  menggunakan  uji jarak  berganda  Duncan  menunjukkan  taraf perbedaan  yang  sangat  nyata  antara  setiap perlakuan.  Persentase  jumlah  anakan  jantan Daphnia spp.  tertinggi  terdapat  pada  perlakuan  E (dosis  3,63  mg/L)  yang  berbeda  sangat  nyata dengan  perlakuan  lainnya.  Sedangkan  persentase jumlah  anakan  jantan Daphnia spp.  terendah terdapat  pada  perlakuan  A  (kontrol)  yaitu pemaparan  logam  berat  Pb  dengan  dosis  0  mg/L. Pengolahan  data  menggunakan  regresi  linear menghasilkan rumus y = 18.76x + 3.104 (Gambar. 1).
Persentase Anakan Jantan Daphnia spp. Presentase anakan jantan Linear (Persentase anakan jantan)

## Dosis Pemaparan Pb
Jurnal Perikanan dan Kelautan Vol. 1, No. 2, November 2009 Ilmiah Perlakuan pemaparan konsentrasi logam berat Pb Rata-rata persentase jumlah anakan jantan Daphnia spp. A (kontrol) B (0,90 mg/l) C (1,8 mg/l) D (2,7 mg/l) E (3,63 mg/l)
e 0 d 25 37.5 b 50 a 72.5
jantan Daphnia spp.  yang  dihasilkan  yaitu  dengan menggunakan  rumus  linear  y  =  18.76x  +  3.104 seperti yang ditunjukkan pada grafik yang terdapat pada Gambar 1.
Daphnia spp.  akan  menghasilkan  anakan jantan  saat  berada  pada  kondisi  lingkungan  yang abnormal .  Pada  perairan  yang  tercemar, Daphnia spp.  akan  merespon  keberadaan  bahan  pencemar yang  terdapat  pada  perairan  dengan  memproduksi methyl  farnesoate melalui  organ  mandibular
Daphnia spp.  (Rider et  al .,  2004).  Selanjutnya, methyl farnesoate akan berikatan dengan RXR yang menyebabkan  RXR  tidak  dapat  berikatan  dengan (E:EcR:RXR)  yaitu  transcription  factor  yang merupakan female  sex determination  (penentu kelamin  betina).  Akibatnya  terjadi  kegagalan pembentukan  anakan  betina Daphnia spp.  dan anakan Daphnia spp.  yang  terbentuk  merupakan anakan berkelamin jantan (Jones and Sharp, 1997). Hasil penelitian ini menunjukkan persentase anakan jantan Daphnia spp.  semakin  meningkat  sesuai dengan  peningkatan  konsentrasi  Pb  pada  perairan. Semakin  besar  konsentrasi  Pb  pada  perairan, semakin  besar  pula  anakan  jantan Daphnia spp. yang dihasilkan. Dengan demikian, pencemaran Pb pada  perairan  dapat  mempengaruhi Daphnia spp.
untuk  meningkatkan  produksi methyl  farnesoate sehingga menghasilkan anakan jantan.
Kualitas  air  selama  penelitian  yaitu  pH berkisar antara 8,2 - 8,5, kandungan oksigen terlarut
o (DO) berkisan antara 8,0 – 8,5 mg/L, suhu 26 C dan amoniak 0,03 mg/L. Kondisi kualitas air ini masih berada  dalam  kondisi  optimal  untuk  mendukung kehidupan Daphnia spp.  Menurut  Clare  (2002),
Daphnia spp.  dapat  tumbuh  optimal  pada o lingkungan  dengan  pH  7,2-8,5  dan  suhu  24-31 C. Daphnia spp.  memiliki  toleransi  yang  sangat  baik terhadap kondisi oksigen  terlarut rendah, sehingga dapat  hidup  pada  kondisi  perairan  dengan kandungan oksigen terlarut yang mendekati 0 mg/L hingga  kondisi  supersaturasi.  Kandungan  oksigen terlarut  yang  baik  untuk  mendukung  kehidupan Daphnia spp. yaitu di atas 5 mg/L (Mullins, 2007).
Dengan demikian, kondisi stres hanya terjadi akibat pemaparan logam berat Pb.

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah diuraikan  sebelumnya  dapat  disimpulkan  bahwa pemaparan  logam  berat  Pb  dengan  konsentrasi berbeda tidak menyebabkan pengaruh yang berbeda terhadap  tingkat  perubahan  warna Daphnia spp., peningkatan  konsentrasi  logam  berat  Pb  yang
dipaparkan  pada Daphnia spp.  dewasa  kelamin berbanding  lurus  dengan  peningkatan  persentase anakan jantan Daphnia spp. yang dihasilkan.
Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut untuk  mengembangkan  penggunaan Daphnia spp. dalam mendeteksi pencemaran logam berat Pb pada perairan  sebagai  alternatif  deteksi  dini  terhadap perubahan  lingkungan  ( early  warning )  akibat pencemaran Pb pada perairan.

## Daftar Pustaka
Alaerts,  G  dan  S.  S.  Santika.  1987.  Metoda Penelitian Air. Usaha Nasional. Surabaya. Anwar,  K.  2005.  Zainul  dan  Telur Nyale Untuk Mengukur Mutu Air Laut. Kompas : 5
Araujo-Coutinho, C., R. Figueiro., A. P. Vivian., E.
S.  Nascimento  and  C.  F.  G.  Cavados.  2005. Scientific  Note  –  A  Bioassay  Method  for Black  Flies  (Diptera:  Simuliidae)  Using Larvicides.  Neutropical  Entomology  Journal. Rio de Janeiro. Brazil. 3 pp.
Bat,  Levent.,  Sabri.  B  and  Mehmet.  A.  2001.
Individual  and  Combined  Effect  of  Copper and  Lead  on  the  Marine  Shrimp, Palaemon a d s p e r s u s R a t h k e ,   1 8 3 7   ( D e c a p o d a : Palaemonidae).  University  of  Ondokuz Mayis. Sinop. Turkey. 15 pp.
BPLHD  (Badan  Pengelolaan  Lingkungan  Hidup). 2009.  Green  &  Smile  Office.  BPLHD  Jawa Barat. www.rifamedia.co.cc.  19/09/2009 .  8 hal.
B r e e d ,   M .   D .   2 0 0 2 .   J u v e n i l e   H o r m o n e . w w w. a n i m a l b e h a v i o u r o n l i n e . c o m . 11/03/2009. 2 pp.
Chang,  B.  2005.  Developing  an  Aquatic  Toxicity B i o m a r k e r   u s i n g   H e m o g l o b i n   G e n e Expression.  University  of  California- Berkeley. 11 p
Clare,  J.  2002.  Daphnia  :  An  Aquarist's  Guide. www.Caudata.org . 21/05/2008. 13 pp.
Van Nostrand, V. 1964. International Encyclopedia of  Chemical  Science.  D.  Van  Nostrand Company. Inc. Princeton. New Jersey.
Deken.  A.  2005.  Seeing  Red  : Daphnia and Hemoglobin  :  A  Middle  School  Curriculum Unit  Modeling  Ecological  Interaction  and The  Significance  of  Adaptations.    Summer Research  Fellowship  for  Science  Teachers. H o w a r d   H u g h e s   M e d i c a l   I n s t i t u t e . Washington  University  Science  Outreach. 35p.
Devarakonda,  S.,  J.  M.  Harp., Y.  Kim., Andzej.  O and  F.  Rastinejad.  2003.  Structure  of  The Heterodomeric  Ecdysone  Receptor  DNA- Binding  Complex.  European  Molecular Biology  Organization. www.embo.org . 23/03/2009. 29 pp.
Dodson, S. I., C. M. Merritt., J. B. Shurin and K. G. Redman.  2000. Daphnia Reproductive Bioasay  for  testing  toxicity  of  Aqueous Sample  and  Presence  of  an  Endocrinir Disrupter. 7 p.
Eisler, R. 1988. Lead Hazards to Fish, Wildlife and
Invertebrates  :  A  Synoptic  Review.  U.S.  Fish and  Wildlife  Service.  Patuxent  Wildlife Research Center.
Ebert,  D.  2005.  Ecology,  Epidemiology,  and
Evolution of Parasitism in Daphnia . University of Basel. Switzerland. 9 p.
Grosell,  M.,  R.  M  Gerdes  and  K.  V  Brix.  2005.
Chronic Toxicity of Lead to Three Freshwater Intervertebrates  – Brachionus  calyciflorus, Chironomus  tentans and Lymnaea  stagnalis . Journal  of  Rosenstiel  School  of  Marine  and Atmospheric  Sciences,  University  of  Miami.
8p
Hall,  B  and  L.,  Thummell.  C.  S.  1998.  The  RXR
Homolog  Ultraspiracle  is  an  Essential
Component  of  The  Drosophila  Ecdysone
Receptor.  Howard  Hughes  Medical  Institute. Utah. USA.
Haryanto,  B.  2007.  Budi  Haryanto's  Blog. www. Staff.blog ui.edu . 01/08/2008. 11 pp
Hasan,  I.  2006.  Analisis  Data  Penelitian  Dengan Statistik. PT. Bumi Aksara. Jakarta. 176-178.
Heckmann,  L.H.,  R.  M.  Sibly.,  R.  Connon,  H.  L. Hooper., T. H. Hutchinson., S. J. Maund., C. J. Hill.,  A.  Bouetard  and  A.  Callaghan.  2008.
Systems  Biology  Meets  Stress  Ecology: Linking  Molecular  and  Organismal  Stress Responses  in Daphnia  magna .  BioMed Central  Ltd. www.BioMed.com .  15/09/2008. 21 pp.
Herman,  D.  Z.  2006.    Tinjauan  terhadap tailing mengandung  unsur  pencemar  Arsen  (As), Merkuri  (Hg),  Timbal  (Pb),  dan  Kadmium (Cd)  dari  sisa  pengolahan  bijih  logam.  Pusat Sumber Daya Geologi. Bandung. Indonesia.
Hughes, R. 2007. Daphnia Bioassay. University of Arizona. USA. 8 p.
Jalius.  2006.  Limbah  Kimia  dan  Pengaruhnya Te r h a d a p   R e p r o d u k s i   H e w a n .   I n s t i t u t Pertanian Bogor.
Jones, G and P. A. Sharp. 1997. Ultraspiracle : An Invertebrate  Nuclear  Receptor  For  Juvenile
Hormones. University of Kentucky. USA. 5 p.