Bagaimana Tumbuhan Akuatik Membantu Mengawal Alga dan Meningkatkan Kualiti Air

Pengenalan

Tumbuhan akuatik memainkan peranan penting dalam mengekalkan keseimbangan ekosistem akuatik dengan mengawal pertumbuhan alga dan meningkatkan kualiti air. Keupayaan mereka untuk mengawal kitaran nutrien, menyekat ledakan alga berbahaya, dan meningkatkan biodiversiti menjadikan mereka komponen penting dalam sistem air semula jadi dan buatan, seperti akuarium dan kolam. Artikel ini meneroka mekanisme di mana tumbuhan akuatik mencapai manfaat ini, disokong oleh pandangan daripada pelbagai kajian.

Mekanisme Kawalan Alga dan Peningkatan Kualiti Air

1. Pengambilan Nutrien dan Persaingan

Tumbuhan akuatik sangat cekap dalam menyerap nutrien dari air, sehingga mengurangkan ketersediaan nutrien ini untuk alga. Nutrien berlebihan, seperti nitrogen dan fosforus, sering menjadi punca utama eutrofikasi dan ledakan alga berikutnya. Dengan bertindak sebagai “sink nutrien”, tumbuhan akuatik membantu mengurangkan masalah ini.

• Penyerapan Nitrogen dan Fosforus: Makrofit tenggelam seperti Hydrilla verticillata dan Potamogeton lucens telah terbukti mengurangkan kepekatan jumlah nitrogen (TN) dan jumlah fosforus (TP) dalam air dengan signifikan. Tumbuhan ini menyerap nutrien ini melalui akar dan tisu mereka, menjadikannya tidak tersedia untuk alga (Du et al., 2023; Wang et al., 2012; Guofeng et al., 2014).
• Pengurangan Nutrien Tak Organik Terlarut: Kajian telah menunjukkan bahawa tumbuhan akuatik boleh menurunkan tahap nitrogen tak organik terlarut (DIN) dan fosforus reaktif terlarut (SRP), yang merupakan nutrien utama untuk pertumbuhan fitoplankton. Pengurangan ini menghalang pertumbuhan alga, terutamanya sianobakteria, yang diketahui membentuk ledakan berbahaya (Guofeng et al., 2014; Mo et al., 2017).

2. Kesan Alelopati

Banyak tumbuhan akuatik menghasilkan alelokimia, iaitu sebatian yang menghalang pertumbuhan alga. Bahan kimia ini boleh dilepaskan ke dalam air, mewujudkan persekitaran yang kurang kondusif untuk pembiakan alga.

• Pelepasan Sebatian Alelopati: Tumbuhan seperti Myriophyllum spicatum dan Ceratophyllum demersum melepaskan sebatian organik yang menekan pertumbuhan sianobakteria dan alga lain. Sebatian ini boleh mengubah struktur komuniti fitoplankton, memihak kepada alga hijau berbanding sianobakteria (Jiang et al., 2013; Jasser, 1995; Liu et al., 2024).
• Rembesan Berterusan Bahan Perencatan: Sesetengah tumbuhan, seperti Myriophyllum spicatum, secara berterusan merembeskan sebatian alelopati, yang lebih berkesan apabila dikekalkan pada tahap yang konsisten dalam air. Rembesan berterusan ini memastikan perencatan pertumbuhan alga yang berterusan (Nakai et al., 1997).

3. Teduhan dan Pengurangan Cahaya

Makrofit tenggelam boleh meneduhkan air, mengurangkan cahaya yang tersedia untuk pertumbuhan alga. Mekanisme ini sangat berkesan dalam mengawal ledakan fitoplankton.

• Pengurangan Penembusan Cahaya: Pertumbuhan padat tumbuhan akuatik boleh menghalang cahaya matahari daripada mencapai turus air, mengehadkan aktiviti fotosintesis alga. Kesan teduhan ini terutamanya bermanfaat dalam mengawal ledakan sianobakteria, yang sangat bergantung pada cahaya untuk pertumbuhan (Scheffer, 1999; Havens, 2005).
• Perubahan dalam Komuniti Fitoplankton: Dengan mengurangkan ketersediaan cahaya, tumbuhan tenggelam boleh mengubah komposisi komuniti fitoplankton. Sebagai contoh, alga hijau, yang kurang bergantung pada cahaya berbanding sianobakteria, mungkin menjadi dominan, membawa kepada ekosistem yang lebih seimbang (Jasser, 1995).

4. Pengubahsuaian Habitat dan Peningkatan Peragutan

Tumbuhan akuatik menyediakan habitat untuk peragu, seperti zooplankton dan ikan pemakan penapis, yang memakan alga, seterusnya mengawal populasi mereka.

• Tempat Perlindungan untuk Peragu: Kawasan bertumbuhan menawarkan tempat perlindungan untuk peragu, melindungi mereka daripada pemangsa dan membolehkan mereka berkembang. Peningkatan tekanan peragutan ini membantu mengekalkan biomas alga yang rendah (Scheffer, 1999; Wang et al., 2015).
• Peningkatan Tekanan Peragutan: Kehadiran tumbuhan akuatik boleh membawa kepada perubahan dalam komuniti zooplankton, memihak kepada peragu yang lebih besar yang lebih berkesan dalam mengawal fitoplankton. Sebagai contoh, kladosera seperti Daphnia diketahui memakan alga dan sering lebih banyak di kawasan bertumbuhan (Scheffer, 1999; Takeda et al., 2014).

5. Peningkatan Kejernihan Air dan Pengurangan Pengembalian Semula

Tumbuhan akuatik menyumbang kepada air yang lebih jernih dengan mengurangkan pengembalian semula sedimen dan menstabilkan turus air.

• Pengurangan Kekeruhan: Dengan menstabilkan sedimen dan mengurangkan pengembalian semula, tumbuhan akuatik boleh mengurangkan kekeruhan, yang seterusnya mengurangkan ketersediaan zarah terampai yang boleh digunakan oleh alga untuk pertumbuhan (Scheffer, 1999; Havens, 2005).
• Peningkatan Ketelusan Air: Kejernihan air yang lebih baik membolehkan tumbuhan tenggelam tumbuh dengan lebih cekap, mewujudkan gelung maklum balas positif yang seterusnya meningkatkan kualiti air (Zhang et al., 2019; Lv et al., 2019).

Manfaat Tumbuhan Akuatik dalam Akuarium dan Kolam

1. Pencegahan Ledakan Alga Berbahaya

Keupayaan tumbuhan akuatik untuk menekan pertumbuhan alga sangat bermanfaat dalam persekitaran terkawal seperti akuarium dan kolam. Dengan mengekalkan tahap nutrien yang lebih rendah dan mengubah keadaan persekitaran, tumbuhan ini mencegah pembentukan ledakan alga berbahaya, yang boleh merosotkan kualiti air dan membahayakan kehidupan akuatik.

• Kawalan Ledakan Sianobakteria: Makrofit tenggelam seperti Hydrilla verticillata dan Potamogeton crispus telah terbukti menghalang pertumbuhan sianobakteria, yang diketahui menghasilkan toksin yang berbahaya kepada organisma akuatik (Wang et al., 2012; Guofeng et al., 2014; Takeda et al., 2014).
• Pengurangan Kepekatan Klorofil-a: Kajian telah menunjukkan bahawa kehadiran tumbuhan akuatik boleh mengurangkan kepekatan klorofil-a dengan signifikan, penunjuk utama biomas alga, sehingga menunjukkan kawalan berkesan pertumbuhan alga (Zhang et al., 2019; Wang et al., 2012).

2. Peningkatan Parameter Kualiti Air

Tumbuhan akuatik meningkatkan pelbagai parameter kualiti air, termasuk tahap oksigen terlarut (DO), permintaan oksigen kimia (COD), dan jumlah pepejal terampai (TSS).

• Peningkatan Oksigen Terlarut: Tumbuhan tenggelam menyumbang kepada tahap DO yang lebih tinggi melalui fotosintesis, yang meningkatkan kesihatan keseluruhan ekosistem akuatik (Nie et al., 2023; Wang et al., 2012).
• Pengurangan COD dan TSS: Kehadiran tumbuhan akuatik boleh membawa kepada penurunan COD dan TSS, menunjukkan kejernihan air yang lebih baik dan pengurangan pencemaran organik (Zhang et al., 2019; Wang et al., 2012).

3. Promosi Biodiversiti

Tumbuhan akuatik menyediakan habitat dan makanan untuk pelbagai organisma akuatik, menggalakkan biodiversiti dan keseimbangan ekologi.

• Sokongan untuk Zooplankton dan Ikan: Kawasan bertumbuhan menawarkan tempat perlindungan dan kawasan mencari makan untuk zooplankton dan ikan, meningkatkan populasi mereka dan kesihatan ekosistem secara keseluruhan (Scheffer, 1999; Takeda et al., 2014).
• Peningkatan Komuniti Alga Epifitik: Makrofit tenggelam boleh menyokong alga epifitik, yang menyumbang kepada biodiversiti keseluruhan ekosistem. Hubungan ini saling menguntungkan, kerana tumbuhan menyediakan substrat untuk alga ini manakala alga menyumbang kepada kitaran nutrien (Lv et al., 2019).

Aplikasi Praktikal dan Strategi Pengurusan

1. Bioremediasi dalam Air Eutrofik

Tumbuhan akuatik semakin digunakan dalam usaha bioremediasi untuk memulihkan air eutrofik. Keupayaan mereka untuk menyerap nutrien dan menekan pertumbuhan alga menjadikan mereka penyelesaian semula jadi dan lestari untuk meningkatkan kualiti air.

• Wetland Buatan: Tumbuhan akuatik seperti Azolla dan Keladi Bunting biasanya digunakan dalam wetland buatan untuk mengeluarkan nutrien berlebihan dari air sisa, mencegah eutrofikasi dalam air penerima (Rezania et al., 2021; Jia & Yong-li, 2007).
• Tumbuhan Akuatik Buatan (AAPs): Dalam beberapa kes, tumbuhan akuatik buatan telah diperkenalkan ke tasik eutrofik untuk meniru kesan tumbuhan semula jadi. AAP ini boleh mengurangkan tahap nutrien dan menggalakkan pertumbuhan makrofit tenggelam semula jadi, sehingga mengawal ledakan alga (Wu et al., 2019).

2. Pendekatan Pengurusan Bersepadu

Menggabungkan tumbuhan akuatik dengan kaedah kawalan biologi lain boleh meningkatkan keberkesanan mereka dalam menguruskan kualiti air dan ledakan alga.

• Kesan Sinergistik dengan Organisma Pemakan Penapis: Gabungan tumbuhan tenggelam dan organisma pemakan penapis, seperti bivalvia atau siput, boleh membawa kepada pengurangan yang lebih signifikan dalam biomas alga dan tahap nutrien. Sebagai contoh, kesan gabungan Radix swinhoei (siput pulmonate) dan Potamogeton lucens (tumbuhan tenggelam) telah ditunjukkan mengurangkan tahap klorofil-a, TN, TP, dan COD secara tidak seimbang berbanding rawatan individu (Zhang et al., 2015; Mo et al., 2017).
• Peragutan Bergilir dan Pengenalan Tumbuhan: Dalam beberapa sistem, peragutan bergilir ikan pemakan penapis dan pengenalan tumbuhan tenggelam telah digunakan untuk mengawal komuniti fitoplankton dan meningkatkan kualiti air. Pendekatan ini telah diuji dalam eksperimen berskala besar, menunjukkan potensi untuk strategi kawalan biologi bersepadu (Wang et al., 2015).

3. Pemantauan dan Penyelenggaraan

Pengurusan berkesan tumbuhan akuatik memerlukan pemantauan dan penyelenggaraan secara berkala untuk memastikan manfaat berterusan mereka.

• Variasi Bermusim: Keberkesanan tumbuhan akuatik dalam mengawal alga dan meningkatkan kualiti air boleh berubah dengan perubahan bermusim. Sebagai contoh, pertumbuhan makrofit tenggelam mungkin lebih ketara pada masa tertentu dalam tahun, memerlukan strategi pengurusan adaptif (Rezania et al., 2021; Lv et al., 2019).
• Pemilihan Spesies: Pilihan spesies tumbuhan akuatik adalah kritikal untuk mencapai hasil kualiti air yang diinginkan. Spesies berbeza mempunyai kapasiti berbeza untuk pengambilan nutrien, kesan alelopati, dan penyediaan habitat. Sebagai contoh, Ceratophyllum demersum dan Vallisneria spiralis telah dikenal pasti sebagai spesies yang sangat berkesan untuk pengeluaran nutrien dan perencatan alga (Jia & Yong-li, 2007).

Kesimpulan

Tumbuhan akuatik adalah alat penting dalam pengurusan kualiti air dan ledakan alga dalam kedua-dua sistem akuatik semula jadi dan buatan. Melalui pengambilan nutrien, kesan alelopati, teduhan, dan pengubahsuaian habitat, tumbuhan ini mewujudkan persekitaran yang menekan pertumbuhan alga dan meningkatkan kesihatan ekosistem secara keseluruhan. Keupayaan mereka untuk meningkatkan kejernihan air, mengurangkan tahap nutrien, dan menggalakkan biodiversiti menjadikan mereka komponen penting dalam strategi pengurusan air lestari. Dengan memahami dan memanfaatkan mekanisme ini, tumbuhan akuatik boleh digunakan secara berkesan untuk mengekalkan ekosistem yang sihat dan seimbang dalam akuarium dan kolam.

Jadual: Mekanisme Kawalan Alga dan Peningkatan Kualiti Air oleh Tumbuhan Akuatik

Mekanisme	Penerangan	Petikan
Pengambilan Nutrien dan Persaingan	Penyerapan nitrogen dan fosforus, mengurangkan ketersediaan untuk alga.	(Du et al., 2023) (Wang et al., 2012) (Guofeng et al., 2014)
Kesan Alelopati	Pelepasan alelokimia yang menghalang pertumbuhan alga.	(Jiang et al., 2013) (Jasser, 1995) (Liu et al., 2024)
Teduhan dan Pengurangan Cahaya	Pengurangan penembusan cahaya, mengehadkan fotosintesis alga.	(Scheffer, 1999) (Havens, 2005)
Pengubahsuaian Habitat dan Peragutan	Penyediaan tempat perlindungan untuk peragu, meningkatkan pengambilan alga.	(Scheffer, 1999) (Takeda et al., 2014)
Peningkatan Kejernihan Air	Pengurangan kekeruhan dan pengembalian semula, meningkatkan ketelusan air.	(Zhang et al., 2019) (Lv et al., 2019)

Rujukan

Du, X., Song, D., Wang, H., Yang, J., Li, H., & Huo, T. B. (2023). The combined effects of filter-feeding bivalves (Cristaria plicata) and submerged macrophytes (Hydrilla verticillate) on phytoplankton assemblages in nutrient-enriched freshwater mesocosms. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1069593

Guofeng, L., Lu, Z., Chengxin, F., Shi-qun, H., Jun, H., & Paerl, H. W. (2014). The Response of Macrophytes to Nutrients and Implications for the Control of Phytoplankton Blooms in East Taihu Lake, China. Journal of Pollution Effects and Control. https://doi.org/10.4172/2375-4397.1000113

Havens, K. E. (2005). Submerged Aquatic Plants Affect Water Quality in Lakes. https://doi.org/10.1002/047147844X.SW1003

Jasser, I. (1995). The influence of macrophytes on a phytoplankton community in experimental conditions. Hydrobiologia. https://doi.org/10.1007/BF00007855

Jia, L., & Yong-li, L. (2007). Study on the removal of nitrogen, phosphorus and inhibiting effect of algae growth by aquatic plants. Journal of Nuclear Agricultural Sciences.

Jiang, H., Rui, J. L., Li, H. L., Zhao, D. H., Fu, J. J., & An, S. Q. (2013). Research on Algal Bloom Control for Environment Engineering. Applied Mechanics and Materials. https://doi.org/10.4028/WWW.SCIENTIFIC.NET/AMM.340.971

Liu, X., Sun, T., Yang, W., Li, X., Ding, J., & Fu, X. (2024). Meta-analysis to identify inhibition mechanisms for the effects of submerged plants on algae. Journal of Environmental Management. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120480

Lv, T., He, Q., Hong, Y., Liu, C., & Yu, D. (2019). Effects of Water Quality Adjusted by Submerged Macrophytes on the Richness of the Epiphytic Algal Community. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/FPLS.2018.01980

Mo, S., Zhang, X., Tang, Y., Liu, Z., Liu, Z., & Kettridge, N. (2017). Effects of snails, submerged plants and their coexistence on eutrophication in aquatic ecosystems. Knowledge and Management of Aquatic Ecosystems. https://doi.org/10.1051/KMAE/2017034

Nakai, S., Inoue, Y., Hosomi, M., & Murakami, A. (1997). Growth Inhibition of Blue-green Algae by Allelopathic Effects of Macrophytes. Japanese Journal of Water Treatment Biology. https://doi.org/10.2521/JSWTB.33.215

Nie, Z., Zheng, Z., Zhu, H., Sun, Y. L., Gao, J.-X., Gao, J., Xu, P., & Xu, G. (2023). Effects of submerged macrophytes (Elodea nuttallii) on water quality and microbial communities of largemouth bass (Micropterus salmoides) ponds. Frontiers in Microbiology. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.1050699

Rezania, S., Kamyab, H., Rupani, P. F., Park, J., Nawrot, N., Wojciechowska, E., Yadav, K. K., Ghahroud, M. L., Mohammadi, A., Thirugnana, S. T., Chelliapan, S., & Cabral-Pinto, M. M. S. (2021). Recent advances on the removal of phosphorus in aquatic plant-based systems. Environmental Technology and Innovation. https://doi.org/10.1016/J.ETI.2021.101933

Scheffer, M. (1999). The effect of aquatic vegetation on turbidity; how important are the filter feeders? https://doi.org/10.1007/978-94-017-2986-4_34

Takeda, F., Nakano, K., Aikawa, Y., Nishimura, O., Shimada, Y., Fukuro, S., Tanaka, H., Hayashi, N., & Inamori, Y. (2014). Effect of Potamogeton pusillus on Water Quality and Plankton Community. Journal of Water and Environment Technology. https://doi.org/10.2965/JWET.2014.333

Wang, H., Zhong, G., Yan, H., Liu, H., Wang, Y., & Zhang, C. (2012). Growth Control of Cyanobacteria by Three Submerged Macrophytes. Environmental Engineering Science. https://doi.org/10.1089/EES.2010.0286

Wang, Q., Xia, L., Xu, X., Fu, J., An, S., & Wang, B. (2015). Changes of Phytoplankton and Water Quality under the Regulation of Filter-Feeding Fishes and Submerged Aquatic Plants in a Large-Scale Experiment. Clean-Soil Air Water. https://doi.org/10.1002/CLEN.201300865

Wu, Y., Huang, L., Wang, Y., Li, L., Li, G., Xiao, B., & Song, L. (2019). Reducing the Phytoplankton Biomass to Promote the Growth of Submerged Macrophytes by Introducing Artificial Aquatic Plants in Shallow Eutrophic Waters. Water. https://doi.org/10.3390/W11071370

Zhang, H., Zhao, Y., Yin, H., Wang, Y., Li, H., Wang, Z., Geng, Y., Liang, W., & Hongjie, W. (2019). Effect of aquatic macrophyte growth on landscape water quality improvement. Environmental Science and Pollution Research. https://doi.org/10.1007/S11356-018-2421-4

Zhang, J., Xie, Z., Jiang, X., & Wang, Z. (2015). Control of Cyanobacterial Blooms via Synergistic Effects of Pulmonates and Submerged Plants. Clean-Soil Air Water. https://doi.org/10.1002/CLEN.201300922

Number of View :81