Biologi Sekolah Dasar dan Menengah Pertama · Grades 1–9

48Oksigen di dalam Air

Sungai pegunungan dan kolam musim panas keduanya berupa “air” — namun ikan trout yang meluncur di yang satu akan megap-megap di yang lain, dan ikan mas yang tumbuh subur di kolamnya akan mendapati sungainya kosong dari makanannya. Perbedaan antara kedua airnya sebagian besar berupa satu bilangan yang tak terlihat: berapa banyak oksigen yang terlarut di dalamnya. Bab ini belajar membaca, mengukur dan meramalkan bilangan itu — dan bersamanya, peta kehidupan air.

48.1 Oksigen terlarut, sebuah persediaan yang langka

Definisi 48.1 (Oksigen terlarut)

Air memuat oksigen sebagaimana teh manis memuat gula — tanpa terlihat, dalam keadaan terlarut. Jumlahnya mungil: seliter air yang teraerasi dengan baik membawa kira-kira $10\,\mathrm{mg}$ oksigen, sekitar tiga puluh kali lebih sedikit daripada seliter udara. Setiap insang dan setiap pelaku respirasi bawah air pada Bab 47 menimba satu persediaan yang tipis ini (Proposisi 46.8).

Proposisi 48.2 (Apa yang mengisi persediaannya)

Dua pemasok mengisi ulang oksigen sebuah perairan:

udara di atasnya: oksigen melarut masuk di permukaannya — lebih cepat di tempat airnya teraduk, terpercik dan berbuih (jeram, air terjun, ombak, hujan);
para produsen di bawahnya: pada siang hari, tumbuhan air dan sel tunggal hijau melepaskan oksigen ke dalam airnya sambil membuat (Catatan 40.5).

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Proposisi 48.3 (Apa yang menguras dan berapa banyak yang dapat dimuatnya)

Persediaannya dikuras oleh setiap pelaku respirasi — hewan, tumbuhan pada malam hari, dan terutama para pengurai ketika ada banyak materi mati untuk dimakan (toples kedelapan pada Soal 46.1). Dan langit-langitnya bergerak: air yang dingin dapat memuat oksigen terlarut jauh lebih banyak daripada yang hangat — sebuah sungai pada $5{}^{\circ}\mathrm{C}$ membawa satu setengah kali lebih banyak daripada sebuah kolam pada $25{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Kehangatan adalah perasan ganda: oksigen yang dimuat lebih sedikit, sementara setiap bunyi mesin (Contoh 46.7) berjalan lebih cepat.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 48.4 (Sungai melawan kolam)

Sekarang kedua perairannya terbaca seperti pembukuan. Sungai pegunungannya: dingin (langit-langit yang tinggi), teraduk memutih di setiap bongkah batu (pengisian ulang yang cepat) — oksigennya dekat langit-langitnya sepanjang tahun. Kolam musim panasnya: hangat (langit-langit yang rendah), tenang (pengisian ulang yang lambat), kaya lumpur dan materi mati (pengurai yang lapar) — oksigennya menggesek lantainya, paling buruk pada jam-jam kecil sebelum fajar, ketika tumbuhannya sudah berespirasi semalaman tanpa pembuatan siang hari untuk mengimbanginya.

Ujung yang kaya oksigen: air yang dingin, teraduk memutih di setiap bongkah batu — langit-langit yang tinggi, yang terus-menerus diisi ulang.

Sehari perjalanan oksigen terlarut. Sungai yang dingin dan teraduk bertahan mantap dekat langit-langitnya yang tinggi; kolam yang hangat menumpang produsennya — menanjak sepanjang hari, melorot sepanjang malam sampai ke minimum fajarnya.

Contoh 48.5 (Membaca lengkung kolamnya)

Gelombang harian kolamnya adalah Catatan 40.5 yang digambar sebagai data: terbitnya matahari memulai pembuatan oleh produsennya dan lengkungnya menanjak; sore hari memuncakkannya; malam meninggalkan setiap pelaku respirasi menimba persediaannya tanpa pemasok kecuali permukaannya yang tenang — lengkungnya meluncur ke minimum fajarnya. Kematian ikan di kolam yang terlalu rimbun terjadi pada waktu fajar, dan sekarang kamu tahu sebabnya.

48.2 Peta para penghuninya

Proposisi 48.6 (Oksigen menggambar petanya)

Karena spesies berbeda dalam kebutuhan oksigennya, bilangan terlarut itu memetakan penghuninya (Proposisi 37.6, di bawah air):

spesies yang menuntut — ikan trout, larva lalat sehari dengan berkas insangnya yang melambai (Soal 47.1) — hanya hidup di air yang dingin, teraduk dan kaya oksigen;
spesies yang tahan — ikan mas, banyak siput kolam, larva berekor tikus dengan snorkel ke permukaannya — bertahan di air yang hangat, tenang dan lebih miskin;
sehingga pendataannya terbaca terbalik: temukan larva lalat sehari di bawah batunya dan airnya baik; temukan hanya para pemakai snorkel dan penelan udara, dan airnya buruk.

Penjaga sungai mendata kehidupan kecilnya justru karena alasan ini: penghuninya adalah catatan tentang hari-hari terburuk perairannya belakangan ini, yang dapat dilewatkan satu bacaan sensor tunggal.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 48.7 (Kisah limbah organiknya)

Limbah sebuah desa yang tidak diolah — kaya materi organik — mencapai sebuah sungai yang jernih. Di hilir pipanya, para pengurainya berpesta lalu berlipat ganda (Definisi 42.3), dan respirasi massalnya menguras oksigennya: ikan trout dan larva lalat seharinya lenyap, para pemakai snorkel yang tahan mengambil alih, dan lebih jauh lagi ke hilir — limbahnya sudah dilahap, airnya teraerasi ulang di atas riamnya — spesies yang menuntut itu kembali. Pencemarnya adalah materi organik; pembunuhnya adalah kelaparan oksigen; petanya mencatat semuanya.

Metode 48.8 (Menilai sebuah perairan)

Untuk menilai sebuah sungai atau kolam:

ukur atau perkirakan pemasoknya: suhu, pengadukan, pertumbuhan hijaunya;
timbanglah penguranya: lumpur dan materi mati, kepadatan, masuknya limbah organik apa pun;
datalah kehidupan kecil di bawah batu dan di antara rerumputannya — adakah spesies yang menuntut, atau hanya yang tahan?
kalau mengambil contoh pada satu jam saja, ingatlah lengkung kolamnya: sebuah bacaan sore yang bagus dapat menyembunyikan fajar yang mematikan.

48.3 Latihan

Latihan 48.1 ★

Kira-kira berapa banyak oksigen yang dimuat seliter air yang teraerasi dengan baik, dan bagaimana perbandingannya dengan udara?

Solusi

Solusi Latihan 48.1.

Kira-kira $10\,\mathrm{mg}$ per liter — kasarnya tiga puluh kali lebih sedikit daripada yang dibawa seliter udara.

Latihan 48.2 ★

Sebutkan kedua pemasok oksigen sebuah perairan, dan kondisi ketika masing-masing memasok paling cepat.

Solusi

Solusi Latihan 48.2.

Udara di atasnya, yang melarut masuk di permukaannya — paling cepat di tempat airnya teraduk, terpercik dan berbuih; dan para produsen di bawahnya, yang melepaskan oksigen pada siang hari — paling cepat dalam cahaya yang terang dengan pertumbuhan hijau yang berlimpah.

Latihan 48.3 ★

Sebutkan tiga penguras persediaannya. Yang mana yang menjadi amat besar ketika materi mati berlimpah?

Solusi

Solusi Latihan 48.3.

Respirasi hewannya, respirasi tumbuhannya sendiri pada malam hari, dan respirasi para pengurainya — yang menjadi amat besar ketika materi mati berlimpah.

Latihan 48.4 ★

Nyatakan perasan ganda kehangatan atas para pernapas air.

Solusi

Solusi Latihan 48.4.

Air yang hangat memuat lebih sedikit oksigen terlarut (langit-langitnya turun) sementara mesin setiap pelaku respirasi berjalan lebih cepat (permintaannya naik): pasokan yang lebih sedikit, kebutuhan yang lebih banyak, sekaligus.

Latihan 48.5 ★

Mengapa lengkung oksigen kolamnya memuncak pada sore hari dan mencapai dasarnya pada waktu fajar?

Solusi

Solusi Latihan 48.5.

Pada siang hari pembuatan oleh produsennya menambahkan oksigen lebih cepat daripada yang dikuras respirasinya — lengkungnya menanjak ke puncak sore harinya. Sepanjang malam setiap pelaku respirasi menimba persediaannya sama sekali tanpa pembuatan — lengkungnya meluncur ke titik terendahnya tepat sebelum matahari terbit.

Latihan 48.6 ★

Dua temuan pendataan yang mana yang menandai perairan yang kaya oksigen, dan yang mana yang menandai perairan yang miskin?

Solusi

Solusi Latihan 48.6.

Kaya: ikan trout (atau benih ikan trout) dan larva lalat sehari di bawah batunya. Miskin: hanya spesies yang tahan — ikan mas, siput kolam, dan larva bersnorkel yang mengambil udara dari permukaannya.

Latihan 48.7 ★★

Jelaskan kematian-ikan-pada-fajar pada Contoh 48.5 kepada seorang pemilik kolam — lalu usulkan satu penawar dari tiap pemasok pada Proposisi 48.2.

Solusi

Solusi Latihan 48.7.

Respirasi malamnya — ikan, tumbuhan dan pengurai lumpurnya bersama-sama — menguras kolamnya sampai minimumnya tepat sebelum matahari terbit, sehingga kolam yang terbebani mencekik ikannya pada waktu fajar. Penawarnya: dari pemasok 1, aduklah permukaannya — jalankan sebuah air mancur atau air terjun buatan sepanjang malam; dari pemasok 2, tipiskanlah tumbuhan yang terlalu rimbun dan lumpurnya sehingga respirasi malamnya menyusut (dan produksi siang harinya mencapai airnya, bukan hanya hamparan permukaannya).

Latihan 48.8 ★★

Ceritakan kembali Contoh 48.7 sebagai sebuah rantai: limbahnya masuk, lalu apa, lalu apa — dan mengapa sungainya sembuh di hilirnya?

Solusi

Solusi Latihan 48.8.

Limbahnya masuk — para pengurainya berpesta lalu berlipat ganda — respirasi massalnya menguras oksigennya — spesies yang menuntut lenyap dan yang tahan mengambil alih. Di hilirnya limbahnya akhirnya dilahap, riamnya mengaerasi ulang airnya, dan spesies yang menuntut itu kembali: pengurasnya tertutup, pemasoknya menyusul.

Latihan 48.9 ★★

Mengapa penjaga sungai lebih memercayai pendataan kehidupan kecilnya daripada satu bacaan sensor tunggal? Pakai gagasan “hari-hari terburuk belakangan ini”.

Solusi

Solusi Latihan 48.9.

Sebuah sensor mencatat satu saat; penghuninya mencatat sejarah. Sebuah spesies yang menuntut hanya hidup di sebuah stasiun kalau airnya tetap baik sepanjang seluruh masa tinggalnya — termasuk pada fajar dan minggu buruk yang tidak tertangkap satu kunjungan pun. Pendataannya adalah minimum semusim, yang tertulis dalam bentuk hewan.

Latihan 48.10 ★★

Sebuah kolam kebun berubah hijau seperti sup kacang, lalu mengalami seminggu yang tenang dan panas. Telusuri bahayanya dengan kedua proposisinya — lalu sebutkan kapan pemiliknya harus menjalankan air mancurnya paling keras.

Solusi

Solusi Latihan 48.10.

Warna hijau seperti sup kacang itu adalah populasi besar sel tunggal hijau: pada siang hari mereka menghasilkan, tetapi setiap malam yang hangat seluruh supnya berespirasi — dan minggu yang panas dan tenang itu menurunkan langit-langitnya serta menghentikan pengisian ulang permukaannya. Minimum fajarnya menuju nol: cuaca kematian ikan. Jalankan air mancurnya paling keras sepanjang malam dan jam-jam kecilnya — siang hari dapat mengurus dirinya sendiri.

Latihan 48.11 ★★

Peternakan ikan trout dibangun di sungai yang dingin dengan bendung dan saluran pacu yang memercik, tidak pernah di danau yang hangat dan tenang. Belalah setiap anak kalimatnya.

Solusi

Solusi Latihan 48.11.

Ikan trout adalah spesies yang menuntut: sungai yang dingin memuat langit-langit tinggi yang dibutuhkannya; bendung dan saluran pacu yang memercik menjaga pengisian ulangnya tetap tanpa henti melawan pengurasan oleh ikannya yang berdesakan. Danau yang hangat dan tenang gagal pada langit-langit dan pengisian ulangnya sekaligus — negeri ikan mas, bukan negeri ikan trout.

Latihan 48.12 ★★★

“Di dalam air, oksigen adalah mata uangnya; suhu menetapkan jumlah uang yang beredar; pengurai adalah pembelanja yang terbesar.” Terjemahkan tiap anak kalimatnya menjadi pernyataan sederhana bab ini, dengan mengutip satu proposisi atau contoh untuk masing-masingnya.

Solusi

Solusi Latihan 48.12.

Mata uang: setiap pelaku respirasi bawah air menimba satu persediaan terlarut — siapa tumbuh subur di mana dihargai dalam oksigen (Proposisi 48.6). Jumlah uang yang beredar: suhu menetapkan berapa banyak yang dapat dimuat airnya — dingin menaikkan langit-langitnya, kehangatan menurunkannya (Proposisi 48.3). Pembelanja terbesar: kalau ada materi mati, respirasi massal para pengurainya menguras melebihi siapa pun — itulah pelajaran dari pipa pabrik olahan susunya (Contoh 48.7).

48.4 Soal: Buku Tahunan Sang Penjaga Sungai

Soal 48.1

Soal akhir pekan — satu sungai, empat stasiun, setahun bacaan

Seorang penjaga sungai menyimpan sebuah buku tahunan untuk empat stasiun: K1, sebuah jeram dingin di bawah sebuah bendung; K2, sebuah ruas lambat yang hangat melewati padang penggembalaan; K3, tepat di bawah pipa limbah sebuah pabrik olahan susu; K4, dua kilometer lebih jauh ke hilir, melewati sebuah riam berbatu yang panjang. Tiap stasiun mendapat bacaan sensor dan sebuah pendataan kehidupan kecil.

Bagian I — Membaca stasiunnya.

K1 menunjukkan $11\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ pada $8{}^{\circ}\mathrm{C}$ ; K2 menunjukkan $7\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ pada $22{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Timpakan perbedaannya kepada pemasok dan langit-langit yang tepat.
Pendataan K1: benih ikan trout, larva lalat sehari. Pendataan K2: ikan mas, siput kolam, larva berekor tikus. Tafsirkan keduanya dengan Proposisi 48.6.
K3 menunjukkan $3\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ walaupun airnya tidak lebih hangat daripada K2. Sebutkan pengurasnya, dan para pekerja di baliknya.
K4 menunjukkan $9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ dan pendataannya kembali memperlihatkan larva lalat sehari. Jelaskan pemulihannya dengan kedua pemasoknya dan nasib limbahnya.

Bagian II — Irama tahunannya.

Bacaan fajar K2 pada bulan Agustus melorot sampai $4\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ sementara bacaan sorenya mencapai $9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ . Gambarkan atau lukiskan lengkung hariannya, lalu sebutkan kedua proses yang bertukar tempat.
Bacaan bulan Januari di K2 lebih mantap dan lebih tinggi daripada bacaan bulan Agustus, walaupun ruas padang penggembalaannya setenang biasanya. Berikan kedua alasan musim dinginnya.
Diramalkan akan datang dua minggu yang panas dan tanpa angin. Urutkan keempat stasiunnya menurut risiko kematian ikan, dengan satu alasan masing-masing.
Penjaga sungainya mengatur kunjungan sensor bulan Agustusnya tepat sebelum matahari terbit. Belalah jadwalnya.

Bagian III — Putusan dan penawarnya.

Pabrik olahan susunya memasang pengolahan yang menyingkirkan sebagian besar materi organik dari air buangannya. Ramalkan sensor dan pendataan K3 setahun kemudian, menurut urutan pemulihannya.
Seorang pemilik tanah mengusulkan menebang pohon tepian K2 “supaya lebih banyak cahaya membuat lebih banyak oksigen”. Timbanglah usulnya: apa lagi yang dikerjakan naungannya, menurut Proposisi 48.3, dan apa jawabanmu?
Pendataannya menemukan larva lalat sehari di sebuah stasiun yang satu bacaan sensor sorenya tampak biasa-biasa saja. Saksi mana yang kamu percayai tentang musimnya secara keseluruhan, dan mengapa?
Tutuplah buku tahunannya dengan aturan satu kalimat sang penjaga sungai bagi seluruh sungainya, dengan memakai dingin, teraduk dan tidak terbebani (limbah organik).

Solusi

Solusi Soal 48.1.

1. K1 dingin — langit-langit yang tinggi — dan teraduk oleh bendungnya — pengisian ulang permukaan pada kecepatan penuh: bacaan yang dekat langit-langitnya. K2 hangat — langit-langit yang turun — dan tidak teraduk: sebuah bacaan yang sederhana adalah semua yang dapat dipegang pemasoknya.

2. Spesies yang menuntut di K1 menjamin oksigen yang kaya dan mantap; rombongan yang tahan di K2 — ikan mas, siput, para pemakai snorkel — menandai sebuah perairan yang berjalan miskin, setidaknya pada jam-jam buruknya.

3. Respirasi para pengurainya: air buangan pabrik olahan susunya yang kaya organik memberi makan sebuah populasi massal mereka, dan pesta mereka menguras persediaannya jauh di bawah apa yang dapat dijelaskan suhunya sendirian.

4. Dua kilometer pelahapan sudah menghabiskan limbahnya — pestanya usai dan para pembelanjanya menipis — sementara riam berbatunya sudah mengaduk oksigen kembali masuk: kedua pemasoknya pulih, pengurasnya tertutup, dan pendataannya menjamin pemulihannya.

5. Sebuah gelombang harian: palung fajar pada $4\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ , puncak sore pada $9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}$ . Kedua pedagangnya: pembuatan siang hari (yang menambah pada siang hari) dan respirasi sepanjang waktu (yang menguras sendirian sepanjang malam).

6. Dinginnya musim dingin menaikkan langit-langitnya, sehingga airnya memuat lebih banyak; dan dingin memperlambat setiap pelaku respirasi — ikan, tumbuhan, pengurai lumpurnya — sehingga pengurasnya menyusut. Lebih mantap pula, karena gelombang harian produsennya lebih kecil.

7. K3 lebih dahulu (sudah terkuras, dan panasnya mempercepat pengurainya); K2 kedua (langit-langit yang rendah, air yang tenang, palung fajarnya); K4 ketiga (sedang pulih tetapi berada di hilir masalahnya); K1 terakhir (dingin dan teraduk — bendungnya terus mengisi ulang apa pun cuacanya).

8. Sebelum matahari terbit adalah minimum hariannya: bacaan pada waktu itu mencatat keadaan terburuk yang harus dilalui kehidupan sungainya. Jadwal sore akan mengarsipkan tahunnya menurut saat-saat terbaiknya.

9. Sensornya pulih dalam hitungan minggu — pengurasnya tertutup begitu makanan bagi pengurainya berhenti. Pendataannya pulih lebih lambat dan berurutan: mula-mula rombongan yang tahan menipis, lalu para penjajah yang hanyut dan terbang (logika Bab 39, versi hewan) menyemai ulang spesies yang menuntut — larva lalat sehari lebih dahulu dari hulunya, ikan trout terakhir.

10. Naungannya juga menjaga ruasnya tetap sejuk — dan dinginlah langit-langitnya. Penebangannya akan menambah produksi siang hari tetapi menurunkan langit-langitnya serta mempercepat setiap pengurasnya di dalam air yang menghangat; pada sebuah ruas yang lambat kerugiannya mungkin melebihi keuntungannya. Jawabannya: pertahankan pohonnya, aduklah airnya sebagai gantinya.

11. Pendataannya: larva lalat sehari tidak dapat memalsukan sebuah musim yang baik — mereka menjalani setiap fajarnya. Bacaan sore yang biasa-biasa saja itu satu saat, barangkali sebuah hari yang sedang tidak baik; larvanya adalah catatan bersumpah tentang musimnya.

12. “Jagalah sungainya tetap dingin, teraduk dan tidak terbebani, maka oksigennya — dan segala yang menghirupnya — akan mengurus dirinya sendiri.”

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Oksigen terlarut

Lihat semua 479 istilah di glosarium