Kelompok 7
Ocean basin circulation: the biology of major currents, gyres,rings, and eddies BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Dibagian ini kita akan memulai mempertimbangkan keseluruhan dasar lautan. Disini
kita akan melihat pokok atau bagian utama sirkulasi Anti Cyclonicall (daerah bertekanan udara yang tinggi ) didaerah subtropics bagian utara dan selatan atlantik dan lembah sungai s ungai di asifik. !ami mencatat, bah"a mereka dikendalikan oleh angin di dunia, yang mana dapat mengubah ketidaksamaan dalam perubahan energy solar yang terus menerus berada diantara e#uator dan di kutub. Di subtropical $yres bagian utara khususnya di utara Atlantic dan utara asifik memiliki beberapa subpolar (kutub) gyres terhadap terhadap rotasi yang memiliki memiliki pengertian pengertian yang yang berbed berbedaa dengan dengan sebelum sebelumnya nya (%.e.,C (%.e.,Cyc yclon lonica ically lly ). &eberap &eberapaa produc producti'e ti'e air diduni diduniaa kebanyakan di bagian tengah selatan di subpolar gyres, beberapa polar musim produksinya, sungguh berbeda pada tiap dasar laut. ekitar di garis tepi bagian barat untuk seluruh gyres, khususnya yang memiliki arus yang kuat atau hebat, contohnya seperti $ulf tream (aliran teluk) dan oyashio current (Arus Oyashio) Oyashio) di bagian bagian subtropical subtropical gyres , abrador abrador Current Current (Arus abrador) abrador) dibagian dibagian ubartic $yres. Organisme didalam arus ini memiliki transpartansi dengan jarak yang sangat cepat, dan disini kami menemukan beberapa 'ariasi penting dari organisme laut secara komersial, seperti seperti salmon, salmon, belut belut dan cumi*cu cumi*cumi, mi, mereka mereka berimi berimigra grasi si di arus arus yang yang mengal mengalir ir hingga hingga perjalanan atau siklus hidupnya telah lengkap atau sempurna. &agian ini cenderung berada diantara oceanografi biologi untuk mengambil batas arus barat yang dapat memberikan fenomena yang alami, tanpa dengan penyelidikan yang sangat dalam dibagian cara kerja perjalanannya tersebut, dan arena itu bisa sangat berbeda dari batas timur arus itu. elain itu, yang dapat muncul untuk mampu atau sanggup dalam mengubah iklim yang ada di planet, dan dengan sirkulasi lautan, ini sangat tepat untuk mengulang dalam memahami penipuan atau kebohongan mekanisme dalam perintah unuk meramalkan kibat perubahan iklim. Dibagian selanjutnya juga membahas teori tentang batas perjalanan arus. +ang dimana tidak semudah menceritakan dan mempelajari oceanografi fisika yang tidak semuanya memiliki ja"aban, tetapi dapat mempelajari tentang teori lampu atau cahaya yang
Dinamika Ekosistem Laut
baru dengan keseluruhan fungsi oceanografiknya (baik lembah,kolam,sungai) dan dimana mereka dapat mengerti tentang respon perubahan iklim. $amba $ambaran ran sateli satelitt dalam dalam bata batass arus arus terus terus mene meneru russ dapa dapatt menu menunju njukk kkan an tent tentan ang g beberapa panjang atau lama mereka untuk memulai. -erkadang -erkadang liku*liku pertumbuhan yang sangat besar, pada akhirnya akan mati dari lingkaran lingkaran perairan yang tersisih, tersisih, dengan dengan kisaran kisaran diameter */km. lingkaran rotasi masa perairan ini, dimana particular dari pusaran arus ini, ini, dapat dapat menaha menahan n ciri*cir ciri*cirii pusara pusaran n arus arus itu secara jelas jelas dari dari beberap beberapaa bulan bulan dan dari dari karakteristik biologi itu sendiri. 0ika ini terbentuk diantara batas arus dipantai, mungkin bisa jadi dapat bergeser ke batas perairan (continental shelf). 1fek energy kinetic yang sangat besar ini menggambarkan 'olume dari perairan yang tertutup dari salah satu sisi atau bagian lubang, saat perairan itu bertambah dari sisi lainnya. !onsekuensi dari system biologi ini untuk populasi ikan*ikan kecil (ju'enile) didalam habitat perairan itu sendiri. erlu erlu diketah diketahui ui untuk untuk seluru seluruh h perair perairan an saat ini, ini, sering sering kali energy energy itu berkur berkurang ang dengan jarak dari arus utama perairan itu sendiri. 2ungkin ini kedengarannya seperti energy yang jatuh dan berhubungan dengan lubang utama pada arus. !isaran cyclonic memiliki potensi yang disebabakan oleh up"elling khususnya dibagian pusatnya, mungkin itu seperti mata air yang dapat menjadi sangat penting terutama dalam dunia produksinya. Akhirnya, dalam bagian ini kita memiliki catatan tentang bagian utama dari major subtropical gyres secara stratifikasi permanennya dan tentang biologi bagian utamanya yang tidak tidak relati' relati'e. e. elain elain itu, itu, bebera beberapa pa hal yang yang menunj menunjukk ukkan an tentan tentang g beberap beberapaa mekani mekanisme sme produksi yang sementara dari peningkatan produksi primer. -ermasuk dari peristi"a badai, pusaran mesoscale yang dihasilkan oleh arus dipinggiran gyres dan gelombang rossby. elama tahun 33*an, penemuan tentang sifat*sifat fitoplankton dapat digaris ba"ahi dengan kemampuan mereka untuk mempertahankan produksi diba"ah tingkat yang sangat rendah nutrisi dan cahayanya. ada akhirnya, ini menunjukkan bah"a penggunaan teknik 4jejak logam yang bersih untuk mengukur produksi primer jauh lebih tinggi daripada teknik yang sudah tua, dalam keadaan yang sebanding. ara gyres subtropics menempati sebagian besar dari laut dunia, dan sekarang kita tahu bah"a mereka lebih prodiktif dari hanya percaya sekali, tentang fiksasi adalah factor penting dalam anggaran untuk karbondioksida diatmosfer.
1.2
Rumusan Masala
5 Dinamika Ekosistem Laut
baru dengan keseluruhan fungsi oceanografiknya (baik lembah,kolam,sungai) dan dimana mereka dapat mengerti tentang respon perubahan iklim. $amba $ambaran ran sateli satelitt dalam dalam bata batass arus arus terus terus mene meneru russ dapa dapatt menu menunju njukk kkan an tent tentan ang g beberapa panjang atau lama mereka untuk memulai. -erkadang -erkadang liku*liku pertumbuhan yang sangat besar, pada akhirnya akan mati dari lingkaran lingkaran perairan yang tersisih, tersisih, dengan dengan kisaran kisaran diameter */km. lingkaran rotasi masa perairan ini, dimana particular dari pusaran arus ini, ini, dapat dapat menaha menahan n ciri*cir ciri*cirii pusara pusaran n arus arus itu secara jelas jelas dari dari beberap beberapaa bulan bulan dan dari dari karakteristik biologi itu sendiri. 0ika ini terbentuk diantara batas arus dipantai, mungkin bisa jadi dapat bergeser ke batas perairan (continental shelf). 1fek energy kinetic yang sangat besar ini menggambarkan 'olume dari perairan yang tertutup dari salah satu sisi atau bagian lubang, saat perairan itu bertambah dari sisi lainnya. !onsekuensi dari system biologi ini untuk populasi ikan*ikan kecil (ju'enile) didalam habitat perairan itu sendiri. erlu erlu diketah diketahui ui untuk untuk seluru seluruh h perair perairan an saat ini, ini, sering sering kali energy energy itu berkur berkurang ang dengan jarak dari arus utama perairan itu sendiri. 2ungkin ini kedengarannya seperti energy yang jatuh dan berhubungan dengan lubang utama pada arus. !isaran cyclonic memiliki potensi yang disebabakan oleh up"elling khususnya dibagian pusatnya, mungkin itu seperti mata air yang dapat menjadi sangat penting terutama dalam dunia produksinya. Akhirnya, dalam bagian ini kita memiliki catatan tentang bagian utama dari major subtropical gyres secara stratifikasi permanennya dan tentang biologi bagian utamanya yang tidak tidak relati' relati'e. e. elain elain itu, itu, bebera beberapa pa hal yang yang menunj menunjukk ukkan an tentan tentang g beberap beberapaa mekani mekanisme sme produksi yang sementara dari peningkatan produksi primer. -ermasuk dari peristi"a badai, pusaran mesoscale yang dihasilkan oleh arus dipinggiran gyres dan gelombang rossby. elama tahun 33*an, penemuan tentang sifat*sifat fitoplankton dapat digaris ba"ahi dengan kemampuan mereka untuk mempertahankan produksi diba"ah tingkat yang sangat rendah nutrisi dan cahayanya. ada akhirnya, ini menunjukkan bah"a penggunaan teknik 4jejak logam yang bersih untuk mengukur produksi primer jauh lebih tinggi daripada teknik yang sudah tua, dalam keadaan yang sebanding. ara gyres subtropics menempati sebagian besar dari laut dunia, dan sekarang kita tahu bah"a mereka lebih prodiktif dari hanya percaya sekali, tentang fiksasi adalah factor penting dalam anggaran untuk karbondioksida diatmosfer.
1.2
Rumusan Masala
5 Dinamika Ekosistem Laut
. 5. /. 7. 8. 1.!
. 5. /. 7. 8.
&agaim &agaimana ana gerakan gerakan sirkula sirkulasi si angin angin 6 &agaimana &agaimana distribu distribusi si produksi produksi biologis biologis di cekungan cekungan laut laut 6 &agaimana &agaimana pusaran pusaran biolog biologii dan keterkai keterkaitanny tannyaa dengan dengan arus besar 6 Dimana Dimana pusa pusatt adany adanyaa ekolog ekologii gyres gyres 6 &agaim &agaimana ana keada keadan n subarct subarctic ic gyres gyres dilau dilautan tan66 "u#uan 2enget 2engetahu ahuii geraka gerakan n sirkul sirkulasi asi angi angin. n. 2engetahui 2engetahui distribusi distribusi produk produksi si biologis biologis di cekungan cekungan laut. 2engetahui 2engetahui pusaran pusaran biologi biologi dan keterkaitanny keterkaitannyaa dengan dengan arus besar. besar. 2enget 2engetahu ahuii pusat pusat adany adanyaa ekolog ekologii gyres. gyres. 2enget 2engetahu ahuii keadan keadan subarct subarctic ic gyres gyres dilauta dilautan. n.
/ Dinamika Ekosistem Laut
BAB II PEMBAHA$AN
2.1 %erakan $&rkulas& Ang&n
Arus utama permukaan di lautan disebabkan oleh hambatan angin di permukaan air. ergerakan angin disebabkan karena permukaan bumi terkena panas yang merata oleh matahari, sehingga membuat daerah tropis hangat dan daerah kutub dingin. 0ika sistem yang sederhana, udara dikutub yg dingin dan padat akan mengalir di ba"ah udara tropis yang hangat dan ringan saat udara tropis bergerak ke utara dari atas udara dingin ke kutub. -etapi faktanya bah"a semua itu terjadi pada pintalan atau perputaran sebuah bola yg dapat mempersulit pola. ebuah diagram yang sangat sederhana dari dua utama system angin, daerah angin pasat dan angin barat. Angin pasat terjadi karena udara yg hangat didaerah khatulisti"a naik dan berganti dengan udara yang mengalir ke arah khatulisti"a baik dari belahan utara maupun selatan. $aya coriolis dapat membelokkan garis khatulisti"a ke arah barat yang dapat naik ke arah timur laut dan tenggara ( dimana angin datang,darimana arah mereka datang , sementara arus laut datang dimana mereka pergi ). 9dara di angin pasat berasal dari udara yang naik ke atas garis khatulisti"a dan kemudian mengalir ke lintang yang lebih tinggi sebelum turun ke permukaan tertinggi subtropis dibumi. irkulasi kon'eksi yang melingkar ini dikenal sebagai sel adley da n ;ona yang dekat dengan khatulisti"a dimana paermukaan angin bertemu disebut dengan dan />?, dan atmosfer terendah berkisar antara *5km dari troposfer. ole"ard dari sel adley memiliki suhu dimana semua suhunya ditingkatan troposfer dapat menurun dengan cepat. al ini dapat memberikan gradient naik ketekanan hori;ontal yang kuat antara lintang /> disertai dengan angin barat yang kuat. Angin ini bergerak lurus terhadap tekanan gradient karena efek coriolis yang dekat geostropik seimbang. Angin barat adalah angin yang secara terus menerus mengelilingi bumi ke arah aliran ke kanan dan kadang*kadang disebut @ortisitas irkumpolar. !ecepatan alirannya tidak konstan sama sekali, tetapi dapat meningkat dengan ketinggian yang mencapai maksimum 7 Dinamika Ekosistem Laut
yang disebut dengan 0et aliran, biasanya antar 5km dan lebih dari />. 0umlah ini menekankan bah"a dominasi aliran udara atau angina barat d>ibandingkan dengan arus timur kecil dari angina perdagangan yang dekat khatulisti"a dan kutub bagian timur. ada musim panas aliran jet lebih lemah dan bergerak pole"ard sekitar >. Angin barat tidak dapat berhenti di lintang yang tepat diseluruh dunia, tetapi ia dapat berliku*liku di bagian utara dan selatan dalam gelombang yang sekitar panjangnya .km. pada satu "aktu ada /*8 gelombang yang lengkap diseluruh dunia, tetapi rata*rata lebih dari satu bulannya hanya tiga yang biasanya dapat terlihat. $elombang ini disebut gelombang ossby, dimana planet mereka menyebabkan baratan pada bujur yang diberikan bergerak ke arah utara dan selatan selama periode satu bulan atau lebih. al ini diakibatkan karena gerakan system cuaca yang dipandu oleh daratan, sehingga pergeseran posisi juga mengubah jalur dari system cuaca.
%am'ar 1. Distribusi dengan ketinggian dan lintang utara dari rata*rata musim dingin
kecepatan angin ;onal di km h*. Angin adalah ke arah timur kecuali berbayang. Diadaptasi dari etterssen (3B3), dengan i;in dari 2c$ra"* ill, %nc. %ni adalah proses yang menyebabkan cuaca di pertengahan garis lintang berbeda dari rata*rata selama berminggu*minggu pada suatu "aktu. eperti yang akan kita bahas dalam bab berikutnya, posisi baratan bisa bergeser di lokasi khusus seperti amudra Atlantik 9tara dalam jangka "aktu yang lebih lama dari fluktuasi gelombang ossby. erubahan jangka panjang bisa bertahan selama bertahun*tahun dan biasanya disebut sebagai osilasi.
8 Dinamika Ekosistem Laut
?amun, gaya Coriolis dan 'ariasi dengan lintang membuat hubungan antara stres angin dan gerakan air kurang dari mudah. Di khatulisti"a, di mana gaya Coriolis adalah nol, situasinya bergerak sederhana dan air didalam arah yang sama dengan arah angin. Arus khatulisti"a di Atlantik dan asifik, biasanya sejajar dengan khatulisti"a. ada lintang lain gaya Coriolis tidak nol dan menyebabkan air pindah dan dibelokkan ke kanan arah angin di belahan bumi utara dan ke kiri di belahan bumi selatan. engaruh langsung terhadap angin adalah aliran tegak lurus terhadap angin dibagian lapisan atas laut. %ni adalah transportasi 1kman, yang dimulai dengan serangkaian proses yang menghasilkan arus yang terlihat pada lapisan atas lautan subtropis dan subkutub. Arus di daerah subtropis, antara garis lintang 8> dan 78 >, membentuk gyres besar di mana arus pole"ard mengalir di sisi barat laut yang kuat dan sempit, sementara arus di seluruh sisa lautan yang luas mengalir lambat. Di amudra Atlantik 9tara, misalnya, pilin subtropis terdiri dari luas, lambat Atlantik 9tara, Canary, dan masing*masing 9tara !hatulisti"a arusnya mengalir timur, selatan, dan barat. Angina dari utara*mengalir arus yang dilengkapi dengan pilin adalah $ulf tream, yang sempit dan cepat. $yres subtropis luas, arus lambat juga sempit, sedangkan arus pole"ard kuat seperti $ulf tream dapat ditemukan di bagian utama lautan. Di daerah subkutub Atlantik 9tara dan asifik 9tara, gyres yang diamati di mana arti dari aliran berla"anan dengan di gyres subtropis * yaitu, berla"anan arah jarum jam. $yres ini, seperti subtropis, berisi luas, arus lambat di sebagian besar lautan dengan aliran sempit yang kuat di sisi barat. Arus sempityang kuat, seperti abrador dan Oyashio Arus, mengalir menuju khatulisti"a bukan ke arah kutub. Di lintang yang lebih tinggi dari belahan bumi selatan, di mana tidak ada benua yang menghambat untuk memaksa pembentukan gyres, arus utama adalah arus sirkumpolar Antartika, yang mengelilingi dunia pada sekitar 8>. 2.1.1 "eor& s&rkulas& ang&n
Asimetri arus di gyres laut besar telah dikenal selama berabad*abad. tetapi alasan untuk itu tetap tidak jelas sampai tommel (37=) menunjukkan secara matematis bah"a intensifikasi barat dari arus ini disebabkan oleh perubahan gaya Coriolis dengan lintang. Dalam deskripsi singkat berikut kami mencoba untuk menguraikan proses fisik utama saat ini, tetapi jelas dari re'ie" dari tommel (3B8), ofonoff (3=), hines (3=B), dan edlosky (33) bah"a subjek sangat luas, rumit, dan dinamis, dan mereka hanya bisa 2enggores permukaan. berkonsentrasi pada amudra Atlantik 9tara dan dimulai dengan pola angin skala besar dan transportasi 1kman.
B Dinamika Ekosistem Laut
2odel laut meluas 5*7 > ? dan =*5 > E dengan tegangan angin yang ber'ariasi sinusoidal dari maksimum , ? m*5 ke arah timur pada 7 > ? sampai , ? m*5 pada / > ? , kemudian naik kembali menjadi , ? m*5 ke barat pada 5 > ?. %ni ideal angin setiap rata*rata angin dalam arah utara*selatan (angin meridional), yang relatif kecil dibandingkan dengan angin ;onal. ecara matematis stres angin ideal dapat ditulis :
+ang
mana
FG
merupakan
komponen dari stres angin ke arah G dalam satuan ? m*5 dan y me"akili utara jarak dan selatan / > ?, yang ber'ariasi antara H dan . -ransportasi massal (2), aliran ini dihitung dengan membagi tegangan angin F oleh Coriolis parameter f.
0ika kita me"akili tegangan angin, transportasi 1kman ditemukan oleh ubstitusi :
I Dinamika Ekosistem Laut
%am'ar 2. ebuah gambar perspektif sepotong *m*lebar laut antara 5 >
? dan 7 > ? dan dari permukaan laut ke pycnocline di kedalaman m. tres angin, berubah dari arah timur di ujung utara untuk arah barat di ujung selatan, akan ditampilkan di bagian atas gambar. Atas m dari laut adalah lapisan 1kman, yang menyatu menuju pusat (/ > ?) di ba"ah pengaruh angin. 1kman memompa diindikasikan di dasar lapisan 1kman dan selatan 'erdrup transportasi ditunjukkan pada lapisan atas pycnocline tersebut.
= Dinamika Ekosistem Laut
Dimana 2+1 adalah meridional 1kman transportasi massal melalui strip *m*lebar laut dalam satuan kg m* s*. yang menunjukkan sepotong *m*lebar laut antara 5 dan 7 > ? dari permukaan untuk pycnocline utama pada m. %ni adalah pandangan perspektif memandang ke arah timur laut. Di bagian paling atas, di atas permukaan air, merupakan representasi bidang angin dengan tegangan maksimum menuju barat pada 5 > ?. lapisan 1kman memakan atas m. 9tara / > ? angin barat menciptakan selatan 1kman transport yang ditunjukkan oleh blok berbayang air dengan panah untuk menunjukkan gerakan ke selatan. ute transportasi diarahkan, oleh karena itu, menciptakan kon'ergensi di lapisan 1kman yang meningkat dari nol pada ekstremitas untuk maksimal di tengah laut pada / > ?. !arena permukaan laut tidak bisa naik cukup untuk mengakomodasi kon'ergensi itu,maka menghasilkan kecepatan ke ba"ah di lapisan atas, yang ditunjukkan dalam angka dengan panah kecil di dasar lapisan 1kman. ebuah ekspresi untuk kecepatan 'ertikal yang terkait dengan memompa 1kman dapat diturunkan dari 1#n. =./ dengan menghitung turunan dari transportasi dengan koordinat hori;ontal, yang dala m hal ini adalah y. asilnya,
@olume aliran ber'ariasi dari maksimum pada / > ? ke nol di ujung utara dan selatan. Diagram juga menggambarkan fakta bah"a aliran 'erdru, dalam contoh ini selalu menuju selatan meskipun angin dan drift 1kman dalam arah yang berla"anan di bagian utara dan selatan laut. @ariabel penting adalah, tentu saja, kecepatan 'ertikal pada lapisan 1kman, yang ke ba"ah di semua posisi di seberang lautan. Di sisi barat laut suatu kekuatan harus dihasilkan untuk mengatasi perla"anan air untuk pergi ke utara untuk menyelesaikan pilin. $aya yang dibutuhkan ditunjukkan oleh Charney (388) berasal dari inersia dari arah barat mengalir air, yang harus memperlambat saat mendekati pantai. etiap ordeceleration percepatan massa membutuhkan kekuatan. &esarnya gaya inersia tersebut biasanya tidak signifikan dalam laut, di mana biasanya hanya kekuatan konsekuensi adalah Coriolis dan tekanan*gradien pasukan yang terlibat dalam keseimbangan geostropik. $aya inersia dominan hanya dalam daerah sempit dekat pantai tapi generasi menyebabkan defleksi arus ke arah barat mengalir ke arah utara dan menyebabkan aliran yang akan diperas ke dalam aliran cepat sempit. !arena kedua batas barat dan gaya inersia yang berperan dalam menciptakan $ulf tream, telah disebut &arat batas saat ini atau aliran batas inersia. Dalam lautan ideal ini 3 Dinamika Ekosistem Laut
aliran utara melengkapi pilin dari subtropis sirkulasi angin*dri'en, tapi bagaimana model dibandingkan dengan sirkulasi diamati6 2.1.2 $&rkulas& (ang D&amat&
0alan umum $ulf tream mirip dengan diagram asli 'erdrup et al. (375) tetapi gyres, resirkulasi utara dan selatan ditunjukkan dengan intensitas yang lebih besar. menurut ogg et al. (3=B) dan Eorthington (3IB), masing*masing 2aksimum $ulf tream transportasi J 8 ' terjadi pada sekitar B8 > E. ercabangan dan jalur aliran dekat tenggara ?e"foundland ridge yang menurut 2ann (3BI) dan Clarke et al. (3=), sedangkan cabang di J 78 > ? dan 8 > ? J di sebelah timur ?e"foundland dibahas oleh !rauss (3=B). !elanjutan cabang aliran di Atlantik 9tara sekarang ke pertengahan Atlantik ridge dirinci oleh ar'ey dan Arhan (3==) dan y (3==), dan sirkulasi di sebelah timur punggungan diadaptasi dari aunders (3=5) dan !lein dan iedler (3=3). irkulasi timur dari &ahama didasarkan pada Olson et al. (3=7) dan tommel et al. (3I=). &eberapa flo"line di lembah timur tidak terus selatan dari /8 > ? untuk menunjukkan bah"a banyak dari aliran ini dianggap turun di ba"ah lapisan permukaan selatan bagian dari pilin. ola sirkulasi laut ideal kami tidak mereproduksi semua fitur dari laut nyata. 2isalnya, lokasi aliran maksimum di $ulf tream tidak di mana model memprediksi hal itu terjadi dan aliran maksimum sungai hampir empat kali transportasi 'erdrup yang kami memperkirakan di bagian sebelumnya untuk menjadi J /B K B m/ *s . Dalam model aliran maksimum terjadi pada lintang di mana tegangan angin adalah nol dan berubah dari arah timur ke barat. al ini benar*benar terjadi di sekitar Cape atteras (/8 > ?)L ?amun, $ulf tream terus meningkat dalam intensitas utara lintang ini.
Dinamika Ekosistem Laut
%am'ar !. irkulasi angin berbasis di pilin subtropis Atlantik 9tara termasuk $ulf
tream dan cabang*cabangnya dengan beberapa perkiraan transportasi 'olume s'erdrups. Arus sempit yang cepat seperti $ulf tream ditandai dengan garis berat. Arus luas lambat ditunjukkan oleh garis cahaya. elama satu dekade terakhir penggunaan model analitis, seperti yang diuraikan di atas, telah menurun digunakan sebagai simulasi komputer telah menjadi alat yang paling kuat untuk menganalisis sirkulasi laut. $ambar diatas menunjukkan beberapa perbaikan dalam simulasi komputer dari irkulasi Atlantik 9tara. Dalam simulasi sebelumnya, dengan ukuran grid J 8 km, $ulf tream tidak terpisah dari landas kontinen di Cape atteras tapi terus ke timur laut dan kekuatan arus kurang dari yang diamati. ebagai ukuran jaringan menurun menjadi J km simulasi menjadi lebih realistis dengan -eluk team memisahkan seperti yang diamati.
Dinamika Ekosistem Laut
2.1.! Mean)er* +&n+&n* pusaran arus* )an g,res a. Mean)ers
etelah $ulf tream meninggalkan pantai, terus ke arah timur sebagai arus kuat sempit dengan relatif tandus air aut argasso di sebelah kanan dan air kemiringan lebih produktif di sebelah kiri. ada sekitar B8 > E, saat ini menjadi tidak stabil dan mulai untuk mengembangkan utara*selatan osilasi besar, atau meander. Dalam loop dari meander akti'itas biologis yang ditingkatkan telah ditunjukan, namun kegiatan tersebut tidak selalu hadir. emeriksaan yang tepat dari fenomena dengan kapal dibuat hampir mungkin karena kecepatan yang sangat tinggi saat ini (J ms*). al ini paling efektif dipelajari dengan menggunakan simulasi komputer.
%am'ar -. ebuah ilustrasi skematis dari meander di $ulf tream dan
pembentukan cincin, berdasarkan ichardson et al. (3I=) dan arker (3I).
5 Dinamika Ekosistem Laut
&aru*baru ini Anderson dan obinson (5) menyelesaikan studi menggunakan timedependent sebuah, tiga dimensi, model fisika*biologi dengan data asimilasi. ara penulis menyimpulkan bah"a proses berkelok*kelok saja tidak meningkatkan biologis kegiatan di atas yang ditemukan di perairan di sebelah utara sungai. ?amun mereka menemukan bah"a interaksi antara cincin dan $ulf tream membuat transportasi 'ertikal yang signifikan dari nutrisi dan plankton yang menyebabkan tingkat peningkatan akti'itas biologis. '. &n+&n
Cincin di selatan $ulf tream memutar berla"anan arah jarum jam dan melampirkan dingin air dari sisi utara saat ini, mereka dikenal sebagai cincin dingin*core. earah jarum jam berputar*Cincin di sebelah utara sungai disebut cincin hangat*core, karena mengandung air hangat dari aut argasso dan dikelilingi oleh air dingin yang ditemukan utara sungai. !edua jenis cincin baroclinic fenomena * yaitu, mereka terbatas pada termoklin atau atas J m. etiap tahun ada sekitar cincin dingin*core terbentuk. 2asing*masing ada selama sekitar satu tahun sebelum baik diserap ke dalam $ulf tream atau kehilangan sifat unik untuk difusi (ing $roup 3=). ada satu "aktu cincin dingin*core merupakan sekitar M dari luas permukaan aut argasso. 2enurut ichardson (3=/) jumlah dering hangat*core dibentuk setiap tahun adalah sekitar setengah dari cincin Coldcore. -ingkat produksi, bagaimanapun, adalah cukup ber'ariasi. !adang*kadang tidak dapat diidentifikasi di "ilayah utara dari $ulf tream, sementara di lain "aktu "ilayah ini hampir penuh dengan cincin. Cincin hangat*core juga cenderung lebih kecil dari cincin dingin*core dengan diameter J km dibandingkan dengan */ km untuk yang dingin*core ones. Cincin muncul sebagai kolam dari kondisi anomali karena mengandung air dari seberang sungai memiliki sisi lain fisik, kimia, dan biologi. ebagai kondisi anomali berubah selama sekitar kehidupan satu tahun dari cincin, melalui pencampuran dengan air ambient, perubahan biologi dengan cara yang unik untuk cincin.
/ Dinamika Ekosistem Laut
+.
Pusaran
2eskipun cincin adalah berbentuk pusaran, pusaran istilah biasanya disediakan untuk 'ariasi saat lo"eramplitude yang ditemukan di seluruh lautan. Osilasi ini, dijelaskan oleh obinson (3=/), cenderung barotropic (konstan dengan kedalaman) sebagai la"an baroclinic, dan karena laut penuh dengan mereka mereka berinteraksi dengan cara yang mengingatkan pusaran. 9ntuk alasan ini properti di
pusaran berubah jauh lebih cepat
daripada properti dalam cincin, sehingga biologi dari pusaran kurang indi'idualistis daripada cincin. kala "aktu satu rotasi pusaran biasanya */ hari, dan skala horisontal antara dan km, dekat dengan radius ossby internal. Dua istilah yang sering digunakan untuk menggambarkan pusaran adalah sinoptik dan mesoscale. ynoptic diambil dari meteorologi, di mana ia digunakan untuk menunjukkan pusaran di pertengahan garis lintang yang terkait dengan badai siklon. %ni menyiratkan skala horisontal yang dapat dicoba lebih atau kurang secara bersamaan. 2esoscale adalah istilah tidak jelas menunjukkan skala yang lebih kecil dari laut*basin eddy, dari urutan km lebih dari km.%t , menyiratkan skala horisontal yang dapat dicoba lebih atau kurang secara bersamaan. eperti yang ditunjukkan oleh Ealet (3IB), 'ariabilitas yang terkait dengan pusaran laut telah diamati selama bertahun*tahun sebelum pentingnya penuh mereka ditemukan, tetapi mereka dianggap fitur transient yang terkait dengan angin atau gelombang dalam. "allo" dan almon (3B), pertama kali mengamati arus di laut terbuka yang mendalam dengan netral mengapung apung dan menemukan bah"a arus ber'ariasi sebesar ,8 ms* daripada yang diharapkan . ms*. ekerjaan lebih lanjut mengungkapkan bah"a, secara total, pusaran di laut sebenarnya mengandung lebih banyak energi kinetik dari arus rata*rata. ).
%,res
!ata $yres biasanya digunakan untuk menggambarkan arus melingkar yang dibatasi oleh atau berhubungan dengan fitur batimetri. %stilah ini mencakup berbagai macam spasial sisik. Dengan demikian, arus dari $ulf tream, Atlantik 9tara saat ini, Canary Current, dan 9tara !hatulisti"a saat ini membuat Atlantik 9tara pilin subtropis di skala laut basin. elama tepi dangkal seperti tepian $eorges di -eluk 2aine, yang ada saat ini terus mengalir di sekitar tepian. irkulasi ini adalah $yres $eorges &ank.
7 Dinamika Ekosistem Laut
2.1.- %elom'ang Ross',
$elombang ossby merupakan respon dinamis skala besar dari laut untuk pemanasan dan pendinginan pada batas timur dan sepanjang lautan
(Chelton dan
$elombang ossby menyeberangi lautan dari arah timur ke barat,
chlaG, 33B).
dengan kecepatan
penjalaran yang lambat (* cm), panjang gelombang yang panjang (. * . km), dan memiliki periode bulanan hingga tahunan (olito dan iu, 5/). al ini membuat gelombang ossby di laut tidak mudah untuk dideteksi. -eori gelombang ossby pertama kali ditemukan oleh Carl*$usta' ossby pada tahun 3/ (Chelton dan chlaG, 33B). $elombang ossby dipengaruhi oleh gra'itasi, gayacoriolis f, dan 'ariasi tekanan coriolis utara selatan NfNy P . Dengan Q sebagai gaya pemulih, gelombang ossbydisebut sebagai planetary "a'e, yang bergerak menjalar ke arah barat ("est"ard) (te"art, 55). &erdasarkan sifat perambatannya, gelombang ossby terbagi menjadi baroclinic ossby "a'e dan barotropic ossby "a'e. &aroclinic ossby "a'e bersifat non*dispersif dan transportasi energi bergerak ke arah barat untuk membantu menjaga gyres lintang tengah dan mengintensifkan arus batas barat (olito dan iu, 5/). aat merambat menyeberangi lautan, baroclinic ossby membutuhkan "aktu beberapa bulanan sampai tahunan, sedangkan barotropic ossby "a'e dapat merambat lebih cepat dengan menghabiskan "aktu beberapa minggu saja. al ini dikarenakan baroclini ossby "a'e terpengaruh oleh stratifikasi di lautan, sedangkan barotropic ossby "a'e tidak terpengaruh oleh stratifikasi tersebut (Chelton dan chlaG, 33B). $elombang ossby di amudera india dihasilkan dari dua mekanisme. 2ekanisme pertama, gelombang ossby yang disebabkan oleh adanya sebagian pantulan balik
dari
energi gelombang !el'in yang menabrak daratan ulau umatera (0ury dan uang, 57). Aliran massa air laut ke arah barat seiring dengan penumpukan massa air di bagian barat amudera india, dapat menimbulkan gelombang !el'in sepanjang e#uator yang bergerak ke arah timur. $elombang ini selanjutnya akan mengangkat lapisan termoklin, yaitu lapisan air yang merupakan batas antara massa air lapisan permukaan yang lebih hangat dengan air yang lebih dingin di ba"ahnya, di bagian -imur amudera india (elatan 0a"a dan &arat umatra). !etika termoklin ini terangkat (up"elling), maka suhu permukaan air laut akan menurun. ebaliknya, di sisi barat gelombang tersebut akan menekan lapisan termoklin lebih masuk ke dalam (do"n"elling), yang mengakibatkan suhu permukaan air laut pun meningkat. !etika energi gelombang ini menjalar sepanjang ekuator ke arah barat, maka gelombang ossby muncul sebagai salah satu fenomena yang hadir akibat gelombang ini.
8 Dinamika Ekosistem Laut
2ekanisme terbentuknya gelombang ossby yang kedua, berasal dari pembangkitan gelombang ossby di khatulisti"a yang merupakan efek kombinasi dari angin ;onal (timur* barat) di ekuator dan angin southeast (tenggara) yang menciptakan anticyclone kuat di lautan terbuka dengan koordinat berkisar R (0ury dan uang, 57). 2.1./ $&rkulas& "ermoal&n
alah satu yang berperan penting dalam penyebaran panas adalah sirkulasi air laut. uhu air laut tersebar di berbagai perairan oleh arus laut. !ita mengetahui bah"a kemampuan laut dalam menyerap dan menyimpan panas pada beberapa daerah di bumi berbeda*beda. ada daerah tropis dimana intensitas sinar matahari berlangsung sepanjang tahun, suhu air laut cenderung lebih hangat. emakin ke arah kutub, intensitas sinar matahari semakin berkurang sehingga suhu air laut juga cenderung berkurang. ada daerah dengan suhu tinggi, tingkat penguapan air laut juga tinggi sehingga salinitas dan tekanan air meningkat. al ini memicu pergerakan massa air laut dari daerah bertekanan tinggi ke tekanan rendah. ada kondisi ini, massa air hangat yang berada di samudera asifik akan bergerak ke samudera india melalui kepulauan %ndonesia menuju samudera Atlantik bagian utara. Di Atlantik 9tara dimana suhu air laut sangat dingin, massa air dari daerah hangat tadi, setelah mengalami e'aporasi dalam perjalanannya di daerah tropis dan subtropis, memiliki salinitas dan densitas yang lebih tinggi dari air laut di Atlantik 9tara. !arena memiliki densitas yang tinggi maka massa air ini akan mengalami proses sinking, yaitu proses turunnya massa air ke laut dalam. 2assa air laut dalam di perairan Atlantik 9tara (?orth Atlantic Deep Eater 4 ?ADE) selanjutnya akan bergerak ke selatan menuju arus polar Antartika. ebagian massa air tersebut perlahan bergerak menuju samudera india perlahan naik ke permukaan karena adanya gradien densitas dan meningkatnya suhu air laut. ementara sebagian massa ?ADE mengalir melalui selatan Australia kemudian perlahan naik di permukaan samudera pasifik. ergerakan massa air laut secara global ini membentuk sebuah siklus yang disebut dengan sirkulasi termohalin (-hermohaline Circulation). irkulasi ini terjadi secara dinamis dan seimbang. enomena ini pada dasarnya dipengaruhi oleh kenaikan konsentrasi gas*gas rumah kaca di atmosfer, terutama adalah karbondioksida (CO5), dinitoksida (?5O), metana (C7), sulfurheksaflorida (B), perflorokarbon (Cs) dan hodroflorokarbon (Cs). !onsentrasi gas*gas tersebut membentuk efek rumah kaca yang mengakibatkan pantulan gelombang panjang sinar matahari dari bumi tertahan di atmosfir dan dipantulkan kembali ke bumi. 1fek rumah kaca menggambarkan bah"a konsentrasi gas tersebut menyebabkan radiasi sinar B Dinamika Ekosistem Laut
matahari terperangkap di atmosfer sehingga menyebabkan suhu bumi mengalami peningkatan. &agaimana sirkulasi termohalin dapat mempengaruhi iklim dan menahan laju perubahan iklim global, inilah yang sedang dikaji banyak peneliti di dunia. ejak tahun 3B* an, para ilmuan mulai mengembangkan model iklim untuk membantu memahami peran laut dalam mengatur iklim. &erdasarkan hasil riset yang dipublikasikan ?AA (0uni 333), bah"a sepanjang abad ke*5, laut telah mengurangi sekitar separuh dari pemanasan suhu permukaan. ?amun beberapa penelitian beberapa tahun terakhir mulai meragukan kestabilan sirkulasi termohalin dalam menahan laju pemanasan global dalam jangka panjang. Dengan suhu bumi yang semakin meningkat, gas rumah kaca yang terus meningkat (akibat aktifitas manusia) dan es yang terus mencair, dapat menyebabkan kadar garam air laut berkurang yang pada gilirannya mengakibatkan titik bekunya meningkat. ada musim dingin permukaan air di kutub utara akan membeku dan menghambat proses pertukaran panas sehingga dapat mengakibatkan perubahan sirkulasi air laut yang pada gilirannya mengakibatkan terjadinya perubahan iklim. -ogg"eiler dan 2. !ey (tt) mengatakan bah"a pendinginan laut di daerah lintang tinggi membuat permukaan air di kutub lebih padat dibanding dengan perairan hangat di lintang yang lebih rendah sehingga dapat mendinginkan sirkulasi termohalin pada daerah dingin. alinitas tinggi pada air laut yang melalui samudera Atlantik secara dangkal di ketahui akan memberi kontribusi positif bagi kekuatan dan kestabilan sirkulasi termohalin. al ini tidaklah benar, karena siklus air ta"ar antara laut dan atmosfer (siklus hidrologi) di daerah lintang tinggi menyebabkan penambahan konsentrasi air ta"ar pada daerah tersebut sehingga dapat mengurangi kepadatan (salinitas) air permukaan kutub. iklus hidrologi bumi diprediksikan menjadi lebih kuat pada masa akan datang dengan terus berlangsungnya pemanasan global. al ini diprediksi dapat memperlemah sirkulasi termohalin dengan sangat mendadak dan tidak dapat diprediksi sebelumnya. 2anabe dan touffer (33/) memproyeksikan bah"a kenaikan kada CO5 sebesar empat kali lipat dapat menyebabkan sirkulasi termohalin collaps. ecara substansial, ini akan menyebabkan lapisan termoklin (lapisan air laut yang memisahkan air hangat permukaan dengan air laut dalam yang dingin*berada pada kisaran = 4 meter) menjadi lebih dalam dan terjadi pergeseran dalam pertukaran panas antara belahan bumi bagian utara dan selatan. al ini juga akan menyebabkan berkurangnya laju suplai nutrisi terhadap biota laut di permukaan dan berkurangnya kandungan oksigen di laut dalam secara drastis. &anyak konsensus lainnya yang coba memprediksi respon sirkulasi termohalin terhadap pemanasan I Dinamika Ekosistem Laut
global. ebih dari itu, Eood, ., A. et al (5/) mengatakan bah"a semua proyeksi konsensus dari beberapa model yang telah dianalisa oleh beberapa peneliti menyatakan bah"a sirkulasi termohalin akan semakin melemah atau tidak berubah dalam satu abad ke depan dalam merespon meningkatnya konsentrasi gas rumah kaca. !edua konsep tersebut harus dibaca dalam konteks model teori Sketidakpastian tingkat tinggiT. &eberapa pendekatan untuk mengurangi ketidakpastian ini adalah (a) mengidentifikasi proses*utama (key processes) untuk mengendalikan kestabilan dan kekuatan sirkulasi termohalin dengan menggunakan beberapa model, dan (b) menguji proses*proses yang dimodelkan tersebut dengan pengujian lapangan (obser'ationally based test). 9ntuk saat ini, kita masih berada pada posisi pertama (a). alah satu yang berperan penting adalah alinitas air laut. alinitas adalah tingkat keasinan atau kadar garam terlarut dalam air. alinitas juga dapat mengacu pada kandungan garam dalam tanah.
2.2 D&str&'us& Pro)uks& B&olog&s D& ekungan $amu)ra
Angin*angin ini bergiliran mendorong arus subtropis besar yang berputar berla"anan arah (antisiklonik) di setiap cekungan samudra utama. -erkait dengan ini adalah arus kuat pinggir barat yang memindahkan jauh sebagian besar panas dari "ilayah khatulisti"a. Arus*arus ini berkelok dan memotong pusaran laut yang besar, lingkaran hangat dan dingin tengah, yang telah berdiri sendiri selama beberapa bulan. !ami sekarang meneliti cara organisme beradaptasi terhadap kondisi fisiknya. &eberapa memakai arus pinggir untuk perjalanan jarak jauh antara tempat berkembang biak dan makan. &eberapa yang lain berputar*putar beberapa kali di pusaran arus samudra dalam pertumbuhan sampai de"asa. Akan terlihat bah"a pola standar produksi primer untuk situasi laut terbuka (&ab /) dirubah secara besar dengan adanya lingkaran dan pusaran, kejadian badai, dan perjalanan samping, yang menyebabkan produksi primer dan sekunder di cekungan tengah sangat lebih tinggi daripada yang kami perkirakan satu atau dua dekade yang lalu. enomena biologis yang terkait dengan arus pinggir timur utama telah dibicarakan di &ab 8. %ni adalah "ilayah air laut naik (up"elling) pesisir utama yang menjadi rumah untuk sebagian besar populasi ikan sarden dan teri. !etika kami memerhatikan arus pinggir barat dan pola sirkulasi berputar secara utuh, kami menemukan bah"a spesies yang cukup dikenal seperti cumi*cumi, belut, dan salmon melakukan migrasi sepanjang ribuan kilometer dengan melakukan perjalanan mele"ati arus ini. !ami juga menemukan bah"a lar'a beberapa jenis in'ertebrata pesisir dapat hidup cukup panjang dalam plankton untuk melintasi amudra Atlantik 9tara, sebagai contoh, sebelum menetap di sisi yang berla"anan dari tempat = Dinamika Ekosistem Laut
penetasan. ergerakan ini memicu perubahan dalam ide umum kita tentang aliran gen antara populasi pesisir di sisi cekungan samudra yang berla"anan. 2.2.1 um&0+um& )an Arus P&ngg&ran Barat
enangkapan kembali cumi*cumi yang sudah ditandai memastikan bah"a migrasi ini dapat terjadi. !arena cumi*cumi juga ditangkap dekat pesisir dari Cape atteras sampai Cape Cod, dapat disimpulkan bah"a sebagian populasi meninggalkan $ulf tream di garis lintang Cape Cod dan bergerak ke dalam arus pesisir yang bergerak ke selatan. ingkaran hangat* tengah (lihat &agian =.7) mungkin mempunyai peran penting dalam pergerakan ke pesisir ini. Data yang mendukung pendapat bah"a cumi*cumi memakai $ulf tream untuk memungkinkan migrasi telah diulas oleh o"ell dan -rites (3=8) (lihat juga -rites 3=/ dan Coelho 3=8). usat area bertelur sepertinya terletak di &lake lateau, dekat Cape Cana'eral, lorida. Cumi*cumi lar'a dan muda diperkirakan memasuki $ulf tream dan bergerak ke utara sejauh km per minggu, tetapi banyak yang mungkin terperangkap dalam arus frontal yang menghambat pergerakan ke utara dan menghasilkan pencampuran cumi*cumi lar'a dan muda yang berbeda umur. Da"e dan Earren (335) menemukan bah"a rentetan "aktu penangkapan di Amerika erikat, di andas cotia (cotian helf), dan sekitar ?e"foundland mempunyai perbedaan dalam pola yang sama, meski dengan perbedaan yang paling tajam di "ilayah yang paling utara. -ampaknya ketika populasi lebih banyak di selatan, mereka bermigrasi ke utara dalam jumlah yang lebih besar. Analisa data lingkungan hidup memperlihatkan bah"a penangkapan di ?e"foundland mempunyai korelasi terbalik dengan hitungan gunung es musim dingin di $rand &anks dan korelasi positif dengan suhu permukaan air tinggi di bulan 0anuari di sekitar. Dalam sebuah ulasan sejarah perikanan, OUDor dan Da"e (33=) memperlihatkan bah"a penangkapan meningkat secara besar di tahun 3I*an, sebagian besar dikarenakan partisipasi 9ni o'iet dan 0epang, sampai mencapai puncaknya yaitu B. ton di tahun 3I3. etelah itu, penangkapan menurun tajam dikarenakan rendahnya kelimpahan cumi*cumi. !arena spesies ini punya umur hidup satu tahun, dipercayai bah"a sejak tahun 3I5, penangkapan setiap tahun memperlihatkan peningkatan kembali. uncaknya adalah 77 ton di 33 dan sejak itu telah berkurang. 2eskipun rincian penyebab 'ariabilitas peningkatan kembali tidak diketahui, &akun dan Csirke (33=) mengkaji kemungkinan 'ariabel fisik yang dapat mempengaruhi peningkatan kembali, dan mengajukan beberapa hipotesa. 2ereka mengusulkan bah"a tiga jenis faktor lingkungan hidup mungkin terlibat: . erkayaan jaringan makanan le"at proses fisik (air naik, pencampuran, dan lain*lain)L
3 Dinamika Ekosistem Laut
5. !esempatan untuk titik*titik terkonsentrasi partikel makanan untuk berakumulasi (struktur stabil, pola aliran bertemu, formasi frontal, dan lain*lain)L /. ola aliran yang memungkinkan sebuah populasi untuk mempertahankan sendiri, le"at respons adaptif, dalam medium cair yang bergerak terus*menerus. ara penulis itu memperlihatkan ($ambar =.5) bah"a massa telur mencapai tingkat keapungan yang neutral dalam pycnocline yang memisahkan $ulf tream dari perairan landasan. !etika menetas, paralar'a cumi*cumi dapat naik ke lapisan permukaan dan terba"a arus yang didorong kepadatan ke ;ona pertemuan di pinggiran barat $ulf tream. Di sebelah selatan Cape atteras, pinggiran barat diperkaya dengan pembentukan pusaran frontal $ulf tream (lihat &agian =.7.), yang menyebabkan penaikan air bernutrisi tinggi dari lereng dan titik*titik biomassa tinggi plankton, bahkan di musim dingin. Di sebelah utara Cape atteras, kelokan $ulf tream mengakibatkan pertemuan dan penurunan air di pinggir depan, tetapi pemisahan dan penaikan air yang kaya nutrisi di pinggir belakang ($ambar =./). 2aka, proses*proses frontal $ulf tream cenderung akan mendukung perkayaan jaringan makanan di "ilayah pemisahan maupun konsentrasi organisme makanan di "ilayah pertemuan. &akun dan Csirke (33=) juga mengulas kemungkinan efek dari pusaran, kelokan, dan lingkaran hangat*tengah frontal dalam menghambat pergerakan utara cumi*cumi yang bergerak di dalamnya. 1fek*efek ini dapat menjelaskan kenapa, di titik*titik tertentu di $ulf tream, ditemukan populasi dengan umur yang bercampur. Da"e et al . (33=) memperlihatkan bah"a kelimpahan rendah dekat ?o'a cotia dan ?e"foundland berkorelasi dengan perpindahan utara gelombang $ulf tream. erpindahan ini secara beruntun terkait dengan $ulf tream yang lambat dan berkelok, dan pembentukan lingkaran hangat*tengah yang lebih sering (lihat &agian =.7.7). ergerakan cumi*cumi tahap muda dalam lingkaran ini menuju perairan pesisir di selatan ?o'a cotia dapat menghasiljan pergerakan utara yang inefisien, dan kurangnya peningkatan kembali di ?o'a cotia dan ?e"foundland. ere; dan OUDor (33=) melaporkan tentang angka pertumbuhan cumi*cumi sirip pendek di perairan yang berbeda suhu, dan membandingkannya dengan angka pertumbuhan cumi*cumi yang ditangkap dan diberi makanan tak terbatas. 2ereka menunjukkan bah"a potensi pertumbuhan di perairan hangat $ulf tream adalah sangat tinggi, tetapi di lingkungan, makanan untuk cumi*cumi terbatas. etelah bertransisi ke perairan lereng sejuk, potensi pertumbuhan menurun, tetapi cumi*cumi berhapan dengan 7*5 kali lipat kepadatan phytoplankton dan /*7 kali lipat kepadatan ;ooplankton. ara peneliti mengusulkan bah"a migrasi dari $ulf tream ke landasan terdorong oleh kebutuhan makanan. 9mur hidup 5 Dinamika Ekosistem Laut
indi'idu tergantung keterhadapan oleh titik*titik makanan terkonsentrasi, yang secara beruntun ditentukan oleh "aktu dan dinamika pergerakan massa air utama. Ada keterkaitan analogis antara cumi*cumi 0epang Todarodes Pacificus dan Arus !uroshio (lihat peta, $ambar =./). Dalam hal ini ada tiga populasi yang berkembang biak di musim*musim berbeda: musim dingin, panas, dan gugur. !elompok yang bertelur di musim dingin terkait dengan arus !uroshio. etelah bertelur di periode 0anuari*April di aut Cina -imur, cumi* cumi lar'a dan muda bergerak utara dengan Arus !uroshio, dan terus berbelok ke pesisir dan terperangkap di antara pulau onshu dan okkaido di musim panas. enetasan di musim panas dilakukan di bagian aut Cina -imur lain, dimana lar'a begerak ke dalam Arus -sushima yang mengalir utara diantara pulau*pulau 0epang dan daratan Asia. Arus ini bertemu dengan arus pesisir dingin yang bergerak ke selatan, Arus iman, dan cumi*cumi yang menetas di musim panas ditangkap di perbatasan dua arus ini. Contoh ini jelas mengilustrasian pemakaian arus jet pinggiran barat ini untuk Spergerakan cepatT, yang memungkinkan telur dan lar'a untuk berkembang di musim dingin ketika suhu air hangat, sementara cumi*cumi de"asa bergerak ke utara dengan hanya mengeluarkan sejumlah kecil energi untuk makan di "ilayah makanan jauh di utara. akurai et al. (5) melaporkan bah"a penangkapan tahunan di 0epang telah bertahap naik sejak akhir 3=*an dan mengusulkan bah"a perubahan kondisi lingkungan telah menyebabkan "ilayah bertelur musim panas dan gugur di elat -sushima dan dekat !epulauan $oto bertumpang tindih, dan "ilayah bertelur di lereng dan landasan benua di aut Cina -imur membesar.
2.2.2
Belut )an Pusaran Atlant&k Utara
!arya klasik chmidt (355) tentang umur hidup dan migrasi belut sangatlah terkenal. ebagai hasil dari koleksi ekstensif lar'a yan berbentuk daun dan tembus pandang (yang disebut leptocephali), dia menyimpulkan bah"a ada dua spesies Anguilla di Atlantik 9tara: belut 1ropa Anguilla anguilla dan belut Amerika Anguilla rostrata. ar'a terkecil dari dua spesies ini ditemukan di "ilayah aut argasso, dengan bukti jelas bertambah besarnya ukuran rata*rata lar'a belut 1ropa ketika bergerak dekat dengan 1ropa, dan bertambah besarnya ukuran rata*rata lar'a belut Amerika ketika bergerak utara dari aut argasso ke arah ?e"foundland. 2aka, chmidt mengusulkan teori mengejutkan bah"a semua belut 1ropa berasal dari populasi yang berkembang biak di aut argasso di musim dingin, dan bah"a leptocephali membutuhkan "aktu lebih dari dua tahun untuk mencapai pesisir 1ropa, dimana mereka bermetamorfosa menjadi bentuk de"asa dan bermigrasi di sungai dan danau ke tempat*tempat jauh di darat. +ang sama mengejutkan adalah pendapat bah"a populasi ini 5 Dinamika Ekosistem Laut
dipertahankan oleh belut yang bermigrasi sangat panjang untuk berkembang biak, mele"ati sungai*sungai 1ropa dan bergerak barat sepanjang ribuan kilometer melintasi amudra Atlantik untuk berkembang biak di aut argasso. Dapat dipikirkan apakah belut pernah memakai "ilayah berkembang biak yang sama sejak kedua sisi amudra Atlantik lebih dekat, dan telah mengkolonisasi semua sungai di 1ropa dan Amerika 9tara meskipun kedua benua sudah bergeser jauh. itungan bagian otot (myomere) di lar'a adalah rata*rata sekitar 7 untuk belut 1ropa dan sekitar B untuk belut Amerika. asil hitungan 'ertebra di belut de"asa mempunyai perbedaan hampir sama dalam jumlah rata*rata. enelitian distribusi parasit di kedua spesies mendukung pendapat bah"a sebuah populasi leluhur menghuni kedua sisi Atlantik 9tara dan juga $reenland, %slandia, dan kandina'ia, tetapi populasi ini terbagi menjadi komponen Amerika 9tara dan 1ropa ketika dipaksa bergerak selatan oleh pendinginan (glasiasi) leistocene (2arcogliese dan Cone 33/). ebuah restriction*en;yme sur'ey dari mtD?A kedua belut mendukung adanya dua spesies yang berbeda (A'ise et al. 33). ?amun, populasi %slandia di "aktu sekarang tampaknya mengandung proporsi kecil indi'idu yang dihasilkan hibridisasi belut Amerika dan 1ropa. !leckner dan 2cClea'e (3=8, 3==) melakukan penelitian intensif tentang distribusi belut Atlantik si aut argasso. 2ereka menemukan bah"a tahap terkecil belut terbatas kepada aut argasso selatan, lepas dari gelombang yang memisahkan air permukaan yang hangat, asin, dan terstratifikasi secara permanen, dari air ;ona pertemuan subtropis 'ariabel di utara. etelah meneliti data historis maupun sample baru, 2cClea'e et al. (3=I) menyimpulkan bah"a belut Amerika berbeda secara genetis dari belut 1ropa, tetapi "ilayah berkembang biak mereka sebagian besar bertumpang tindih. 2ereka mengusulkan adanya sebuah mekanisme pemisahan reproduksi, karena bentuk lar'a dengan ciri*ciri tahap tengah belum ditemukan. ar'a belut Amerika yang kecil dan yang baru menetas ditemukan di pertengahan ebruari sampai April dan lar'a belut 1ropa kecil ditemukan di akhir ebruari sampai Oktober. ebagian besar dari populasi mungkin dipindahkan ke arah barat laut dalam Arus Antilles dan memasuki $ulf tream di utara elat*elat lorida di bulan April. Di bulan 2ei, leptocephali belut Amerika ditemukan dalam jumlah banyak di $ulf tream berla"anan Cape atteras dan setelah itu, dan di bulan 0uli dan Agustus biasa ditemukan di antara Cape atteras dan -anjakan ?e"foundland di tenggara. Dari Agustus sampai ?o'ember lar'a biasanya berkumpul di perairan tanjakan, di pesisir $ulf tream, selatan Cape atteras. -ampaknya memungkinkan bagi lar'a untuk aktif bermigrasi ke barat keluar dari $ulf tream, dimana setelahnya mereka akan diba"a secara pasif dalam perairan tanjakan. 55 Dinamika Ekosistem Laut
o"les dan Earlen (33I) melaporkan bah"a lar'a yang tiba di musim dingin di muara*muara Carolina 9tara (Amerika erikat) rata*rata adalah berumur 8 hari dan yang di ?e" &runs"ick (!anada) berumur 5 hari lebih panjang. %ni konsisten dengan lar'a yang telah menetas di aut argasso di musim panas sebelumnya. &elut 1ropa berlanjut ke timur di Arus Atlantik 9tara, tetapi "aktu mereka untuk mencapai muara di 1ropa belum ditentukan secara definitif. chmidt (355) memperkirakan periode ini lamanya sekitar 5,8 tahun, tetapi &oVtius dan arding (3=8) menyimpulkan bah"a belut 1ropa mungkin dapat tumbuh menjadi ukuran yang sesuai untuk metamorfosa dalam periode sethaun lebih sedikit. erkiraan chmidt dipengaruhi lar'a ukuran tengah yang dapat ditemukan di Atlantik -engah di sepanjang tahun. -ampaknya mungkin bah"a sebagian proporsi lar'a yang bergerak di $ulf tream dan Arus Atlantik 9tara berpindah ke aliran balik yang mengarah ke Atlantik -engah (lihat $ambar =.=). Di sini, kondisi makan adalah buruk dan pertumbuhan mereka terhambat. &ahkan, mereka mungkin tidak akan pernah mencapai pesisir 1ropa. +ang berhasil mengkolonisasi sungai 1ropa mungkin saja belut yang bergerak di arus utama dan menyelesaikan pergerakan dalam "aktu setahun lebih sedikit. 9ntuk melengkapi gambaran pikiran kita tentang cara belut menggunakan arus utama di Atlantik 9tara, dapat diperkirakan bah"a belut de"asa yang kembali akan bergerak ke &arat memakai jalur subtropis, memakai Arus !hatulisti"a 9tara dan Arus Canary secara maksimal. Dengan cara ini, umur hidup mereka akan teradaptasi secara elegan terhadap pusaran Atlantik 9tara, dimana kelompok lar'a yang berhasil akn bergerak di arus pinggiran barat dan Atlantik 9tara, sedangkan migrasi de"asa yang berkembang biak mengikuti aliran balik. Cerita ini adalah indikasi bagaimana peningkatan pengertian kita terhadap oseanografi fisik Atlantik 9tara telah menerangkan biologi ikan*ikan luar biasa ini. ekarang diketahui bah"a dalam cara yang analogis, belut 0epang Anguilla japonica berkembang biak di tempat di Arus !hatulisti"a 9tara
sebelah barat !epulauan 2ariana. Dari sana belut*belut ini
bergerak dalam Arus !uroshio, yang mengembalikan mereka ke habitat kecil mereka di 0epang (-sukamoto 335). 2.! Pusaran B&olog& Dan Keterka&tann,a Dengan Arus Besar
eperti yang telah kita ketahui arus di bagian utara dan selatan cenderung cepat , dalam dan lebih sempit, sehingga energy yang ditimbulkan pada bagian yang dilalui arus ini juga semakin kecil. Arus ini juga cenderung berliku dengan demikian maka akan membentuk pusaran arus. alah satu jenis yang melekat pada arus perbatasan yaitu dinamakan frontal eddies. Dari cincin yang terkait dengan gulf stream di barat laut atlantik dan arus kurosio di barat laut pasifik, arus agulhas di selatan afrika, dan arus timur Australia di timur laut pasifik. 5/ Dinamika Ekosistem Laut
2.!.1
Pusaran Depan Arus "eluk
!arena aliran di sebelah utara dari 2iami, lorida, adalah sekitar / km dan lebar / meter dan memiliki aliran di lebih dari 58 '. 2engalir dekat dengan tepi landas kontinen hingga mencapai tanjung atteras, dimana pada saat itu terdiri dari dua aliran arus dan luasnya sekitar 8m dan sejauh m. !ecepatan permukaan berada dalam kisaran 5*8 knot dan uhu 58*5= > C. al ini dibatasi di sisi barat oleh perairan lereng benua dan landas kontinen yang jauh lebih dingin dari $ulf tream, dan di sisi timur perairan sedikit lebih dingin dari aut argasso dengan suhu kisaran 5*57 > C. embelokan gulf stream mengakibatkan titik tertentu pada landas kontinen terus berubah. ada jarak terjauh dibagian yang dangkal ditemukan frontal eddy diantara gulf stream dan pantai (+oder et al . 3=). Dari proses up"elling di bagian utara atlantik merupakan proses terdalam dari gulf stream. !esimpulannya bah"a dimanapun gulf stream pembelokannya bergerak menjauh dari pantai, pada perairan terdalam gulf stream terbentuk. embentukan struktur ini terjadi pada selatan dari tanjung hatteras yang terbentuk rata*rata sekali dalam dua minggu. asil dari up"elling memperkaya nitrat diperkirakan bah"a mekanisme ini diperkenalkan sekitar 88. ton nitrogen setiap tahun. 9p"elling ini disebabkan oleh gulf stream adalah mekanisme utama untuk memperkaya nutrient dan merangsang produksi di landas kontinen sebelah tenggara amerika serikat sebelah selatan dari tanjung hatteras. engayaan tersebut dapat menjelaskan mengapa patahan lempeng selatan tanjung atteras adalah pusat penangkaran untuk Atlantic menhaden Brevoortia Tiranus dan ikan biru Pomatomus saltatrix (Atkinson dan -argett 3=/). aney (3=B) menemukan bah"a shear"aters Puffinus gravis dan Calonectris Diomedea dan stormy*petrel Oceanites oceanicus dan Oceanodroma castro yang paling melimpah di inti dingin yang teraduk dari pusaran depan, sedangkan black*capped petrel Pterodroma hasitata dan
camar
Sterna
anaethetus
yang
paling
melimpah
di
lapisan
oligotrophic
hangat perairan pantai inti dingin. Arus teluk utara tanjung atteras bergerak menjauh dari pantai dan daripada pusaran depan inti dingin kita menemukan bah"a pembentukan cincin inti hangat di arus sisi yang menuju ke pantai (lihat &agian =.7.5). -ranter et al. (3=B) menunjukkan bah"a gangguan lereng*air terjadi di dekat ydney, Australia, dan bah"a mereka tampaknya terjadi ketika pusaran atau kelokan dari arus -imur Australia datang dalam 3 km dari patahan lempeng. 2ereka membuat perbandingan dengan peristi"a upwelling yang terkait dengan batas barat arus teluk, tapi menunjukkan bah"a mekanisme yang menghasilkan gangguan harus berbeda, karena
57 Dinamika Ekosistem Laut
lempeng benua dari bagian Australia jauh lebih sempit dan tidak mengi;inkan pembentukan pusaran depan inti dingin dari jenis ini ditemukan di lepas lorida dan $eorgia. 2.!.2
Pem'entukan &n+&n Arus "eluk
$ulf stream mulai meninggalkan tepi landas kontinen dan mulai mengalir ke arah timur. etiap dua bulan atau berliku*liku memotong cincin yang berbeda, Coldcore cincin terbentuk di sisi selatan dari $ulf tream, dan cincin "arm*core pada utara. etelah bebas dari Arus -eluk mereka cenderung bergerak dalam arah barat daya, lebih atau kurang lurus dengan $ulf tream, pada kecepatan sekitar /*8 km d*. Diagram menunjukkan bagaimana Arus -eluk, dengan isopycnals yang miring ke atas untuk kiri, menimbulkan cincin hangat* core dengan isopycnals yang miring ke atas ke arah perimeter. anah menunjukkan aliran Arus -eluk, aliran isopycnal, dan rotasi cincin hangat*core. etelah +entsch dan hinney (3=8). Akhirnya, sebagian besar melakukan kontak dengan Arus -eluk dan diserap ke dalamnya, meskipun beberapa tidak melakukan difusi ke dalam air sekitarnya. 2.!.!
Ekolog& &n+&n Int& D&ng&n
Dari prinsip*prinsip pertama akan terlihat bah"a cicin inti dingin memiliki potensi untuk merangsang produksi biologis. Air berasal dari kemiringan landas kontinen dan biasanya memiliki konsentrasi yang jauh lebih besar plankton, nekton, dan nutrisi dari aut argasso.otasi berla"anan arah jarum jam menyebabkan up"elling di pusat. alah satu efek penting adalah untuk memba"a nutrisi yang ke ;ona eufotik. Dalam studi penelitian yang rinci oleh &ob pada tahun 3II, karakteristik biologis dari cincin berubah lebih cepat daripada karakteristik fisik. ada bulan April permukaan konsentrasi klorofil di pusat adalah sekitar 7 mg m*/ dibandingkan dengan kurang dari , l mg m*/ dalam air aut argasso, tetapi konsentrasi menurun yang disebabkan oleh beberapa faktor antara April dan Agustus. aat matahari memanaskan permukaan air terjadi pergeseran untuk spesies yang lebih kecil dan keanekaragaman jenis yang lebih besar, sehingga fitoplankton lebih banyak di aut argasso. ada bulan Agustus maksimum klorofil telah pindah dari atas 5 m ke rata*rata kedalaman = m dan konsentrasi kurang dari ,B mg m*/. ecara keseluruhan, diperkirakan bah"a produksi primer cincin inti dingin sekitar 8M lebih tinggi dari itu di aut argasso dan bah"a cincin ini menempati sekitar M dari "ilayah laut sugrasso pada satu "aktu. ada cincin tersebut, biomassa ;ooplankton itu biasanya ,/*,= kali lebih tinggi daripada di sekitarnya aut argasso. eperti bisa diduga, komposisi jenis (disetidaknya dalam cincin muda) adalah karakteristik dari perairan lereng. -he pteropod imacina inflata dan berbagai ikan myctophid menjadi lebih berlimpah di cincin inti dingin .
yang diba"a dari air dingin dari leaut argasso di cincin inti dingin sering tidak berkembang. &ackus dan Craddock (3=5) mempelajari ikan mesopelagic sepanjang transek dari air lereng, melalui cincin inti dingin, dan ke dalam air aut argasso. 2ereka menemukan bah"a spesies lereng*air cenderung menjadi lebih langka. ecara umum tampaknya bah"a cincin inti dingin memiliki efek sementara meningkatkan produksi utama dari aut argasso, untuk keuntungan dari sejumlah pesies aut argasso yang menyerang cincin dari atas. pesies diperkenalkan dari air lereng berkembang hanya untuk jangka "aktu terbatas. 2.!.-
Ekolog& &n+&n Int& Hangat
truktur internal cincin inti hangat adalah dalam banyak hal kebalikan dari yang dari cincin cold*core. irkulasi searah jarum jam menyebabkan do"n"elling di pusat, sehingga isoterm dan nutriclines mengalami depresi. &agian luar cincin, "ilayah*kecepatan tinggi, terbentuk dari dingin dinding dari gulf stream , yang memiliki struktur bagian depan biasa miring isopycnals al ini diharapkan bah"a akan ada transportasi air di sepanjang garis kepadatan yang sama (pencampuran isopycnalL Eoods 3II) dan bah"a proses ini akan menyebabkan up"elling nutrisi dalam kecepatan tinggi daerah perifer. Dengan analogi dengan apa yang diketahui tentang cincin inti dingin, mungkin seharusnya bah"a cincin inti hangat, yang memiliki pusat*habis nutrisi air laut argasso,pada a"alnya secara biologis tidak produktif dan akan perlahan*lahan bere'olusi. &ahkan, selama umur cincin inti hangat, dari pembentukannya dari pembelokan gulf stream produkti'itas primer yang tampaknya tidak terlalu berbeda dari air lereng sekitarnya (itchcock et al 3=8L. Chapman dan ?of 3==). produkti'itas adalah ditingkatkan dengan dua mekanisme. alah satunya adalah up"elling di bagian tepi. yang lainnya adalah pencampuran kon'ektif disebabkan oleh pendinginan air permukaan sebagai bergerak cincin utara gulf stream. apisan campuran dalam, memiliki batas*batas diskrit dan suhu seragam, disebut thermostad. Di dalamnya, air yang kaya nutrisi diba"a ke permukaan, menghasilkan ledakan produksi primer. !arena air di inti cincin memiliki re;im suhu yang berbeda dari kolom air, ada saat ketika cincin inti hangat sedang mengalami nya musim semi mekar sementara sekitar kolom perairan tidak. ?amun, diyakini bah"a semua kompleks ini interaksi menyebabkan cincin untuk memiliki produkti'itas seumur hidup tidak jauh berbeda dari air rak sekitarnya. tudi biologi cincin inti hangat yang berasal dari arus !uroshio di lepas 0epang cenderung memberikan hasil yang sama. 2isalnya, Eaku dan uruya (33=) menemukan bah"a produkti'itas primer dalam cincin inti hangat hampir sama seperti dalam aliran dingin di bagian luar, dengan bukti up"elling nutrisi dalam cincin. Chiang dan -aniguchi (5) 5B Dinamika Ekosistem Laut
menemukan populasi padat fitoplankton di nutricline dalam cincin, mungkin didukung oleh pencampuran ke atas nutrisi. a Mesoooplankton* &kan* )an mamal&a )& +&n+&n &nt& angat
&anyak spesies ;ooplankton yang terad'eksi menjadi cincin inti hangat dari kolom air disekitarnya (oman et al. 3=8), dan studi oseanografi fisika dengan menggunakan salinitas sebagai konser'atif properti menegaskan bah"a pertukaran lateral yang signifikan dari pembentukan masa air (Olson 3=B). ecara umum, sebuah cincin yang baru terbentuk ditemukan memiliki biomassa meso;ooplankton rendah di intinya, sesuai dengan asal* usulnya dari aut argasso, tapi dalam beberapa bulan sering ada biomassa setinggi atau lebih tinggi daripada di kolom air. &erbeda dengan semua perubahan ini, ikan mesopelagis dan siphonophore yang karakteristiknya membentuk lapisan hamburan akustik dalam nonmigrasi di laut argasso ditemukan ditangkap di thermostad cincin inti hangat dan bisa ditelusuri secara akustik sepanjang kehidupan cincin itu (Conte et al. 3=B). Ada bukti dari perubahan yang signifikan dalam kelimpahan dan distribusi 'ertikal mereka tetap mendekati konstan selama beberapa bulan meskipun perubahan pada suhu dan salinitas. Di sisi lain, studi akustik dalam cincin inti hangat sistem !uroshio menunjukkan suara yang kuat menyebar dari ;ooplankton dan populasi ikan di dalam cincin dan sinyal akustik sangat jarang di luar itu (Aoki dan %nagaki 335). Ada beberapa laporan bah"a batas*batas timur arus teluk cincin inti hangat adalah habitat pilihan untuk paus sperma ($rif fi n 333). aus makan cumi*cumi dan penulis mengusulkan bah"a air yang tertahan di lereng selatan dan timur sisi cincin, bersama*sama dengan kondisi upwelling lokal, menyediakan banyak makanan di habitat cumi*cumi, dan begitu juga untuk aus. ' Interaks& +&n+&n &nt& angat )engan Lempeng Benua
Citra satelit menunjukkan bah"a tidak jarang cincin inti hangat untuk membuat kontak dengan lempeng benua dan untuk 'olume besar air dingin untuk naik di sisi utara dan diseret dari kolom air oleh gerakan rotasi. yan et al. (5) menunjukkan untuk "ilayah $eorges &ank bah"a gerakan kolom air di lepas pantai, disebabkan oleh cincin arus teluk, didampingi oleh upwelling yang kuat dan pencampuran 'ertikal bergolak, yang pada gilirannya menyebabkan peningkatan produkti'itas fitoplankton. al ini juga tampaknya mungkin bah"a di sisi barat atau selatan cincin pertimbangan jumlah mampu air hangat yang disuntikkan ke kolom. %tu alami, oleh karena itu, bah"a 5I Dinamika Ekosistem Laut
ketika 2arkle et al. (3=) menemukan lar'a ikan tropis dan subtropis asal pada kolom cotian mereka harus menghubungkan kehadiran mereka kepada pergerakan cincin inti hangat. engamatan serupa telah dibuat dilepas selatan ?e" 1ngland. riedlander dan mith (3=/) mengidentifikasi ad'eksi air dilepas pantai oleh cincin hangat inti. -erkandung dalam cincin yang tombak pasir berlimpah Ammodytes lar'a sp. yang telah dilakukan dari kolom bersama dengan copepoda yang membentuk makanan mereka. %denya kemudian berkembang bah"a ad'eksi kuat massa kolom air pada saat lar'a spesies komersial penting dari ikan yang hadir bisa memiliki efek yang merugikan pada kekuatan kelas tahun spesies*spesies tersebut. Eroble"ski dan Cheney (3=7) dieksplorasi cincin inti hangat di lepas pantai ?o'a cotia dan menemukan bah"a lar'a dan remaja putih hake roph!cis tenuis sedang dilakukan sebanyak 7 km arah laut dari patahan kolom. 2ereka berada di kondisi yang jauh lebih miskin dari spesies yang sama di lempeng benua dan penulis berpikir bah"a mereka me"akili kerugian dari populasi sumber mereka. Cincin yang menjadi bahan penelitian juga mengandung banyak lar'a ikan asal tropis dan subtropis milik spesies yang sama dilaporkan sebagai imigran ke kolom cotian oleh 2arkle et al. (3=). ebuah studi pemodelan (lierl dan Eroble"ski 3=8) menunjukkan bah"a pada saat komersial lar'a ikan penting terba"a oleh sisa arus selatan barat sepanjang cotian helf, yang ad'eksi disebabkan oleh cincin hangat*core stasioner dapat menyebabkan penurunan /8*8M dalam kelimpahan, tergantung pada ukuran cincin, dan perlahan*lahan bergerak cincin bisa, dalam keadaan tertentu, menghapus sebagian dari kelas tahun. 2yers dan Drink"ater (3=3) berhubungan yang penginderaan jauh data tentang keberadaan cincin inti hangat pada cotian helf data pada kelimpahan lar'a dari I tanah saham ikan antara tahun 3I/ dan 3=B untuk 8 dari saham*saham, meningkat kegiatan hangat*core dikaitkan dengan perekrutan berkurang. Analisis serupa untuk pelagis saham tidak menunjukkan hubungan tersebut. Di belahan bumi selatan, sebuah studi dari Agulhas Current cincin inti hangat dikelilingi oleh air sub*Antartika (Do"er dan ucas 33/) menunjukkan bah"a konsentrasi klorofil dan produkti'itas primer yang lebih rendah dalam cincin daripada di luar itu, dan proporsi yang lebih tinggi dari fitoplankton di dalam cincin itu kurang dari 5 m dengan diameter. -emuan ini mirip dengan karakteristik Arus teluk cincin inti hangat segera setelah itu telah terbentuk. !elas tahun kekurangan ikan teri "ngraulis capensis diproduksi di sistem &enguela pada tahun 3=3 dan 33 dengan analisis dari perut burung laut itu menunjukkan bah"a paling ditandai penurunan biomassa ikan teri terjadi pada bulan 0uni*0uli 3=3 %tu mengatakan bah"a penghapusan lar'a dan ikan teri muda dari kolom 5= Dinamika Ekosistem Laut
air oleh cincin Agulhas merupakan faktor utama dalam depresi kelas tahun 3=3 (Duncombe ae et al. 33). 9ntuk meringkas hal ini: cincin inti dingin bertanggung ja"ab untuk memperkenalkan spesies lereng air ke dalam gyres pusat, dan cincin inti hangat memperkenalkan spesies tropis dan subtropis tidak hanya ke perairan lereng tapi bahkan ke lempeng benua. Cincin inti dingin, ketika baru terbentuk, memiliki produkti'itas yang jauh lebih tinggi daripada gyres pusat, tetapi sebagai mereka menghangatkan lapisan permukaan dan fauna air dingin mereka didorong lebih dalam dan lebih, produkti'itas mereka jatuh ke sesuatu yang dekat dengan produkti'itas dari pilin sekitarn ya. Cincin inti hangat memulai hidup dengan inti air produkti'itas rendah, tetapi mereka juga memiliki mekanisme untuk menghasilkan upwelling air kaya nutrisi, terutama di dekat perimeter di ;ona kecepatan tinggi. tratifikasi sebagai akibat dari musim semi pemanasan sering menyebabkan tingkat produksi primer dalam cincin lebih besar dibandingkan di dalam air lereng sekitarnya dan pertumbuhan yang populasi ;ooplankton cepat. elama kehidupan cincin inti hangat produkti'itasnya tampak kurang lebih sama dengan yang lereng air. !etika cincin inti hangat datang dalam kontak dengan lempeng benua, air dingin mengad'eksi kolom air dalam jumlah besar, dan pada saat*saat lar'a ikan planktonik yang hadir dalam air gerakan ini menyebabkan berkurangnya kelangsungan hidup lar'a dan kemudian berkurangnya perekrutan di stok induk. Di sisi lain dari cincin, air hangat sering disuntikkan ke kolom dan merupakan sarana memperkenalkan indukan dan lar'a dari tropis dan subtropis ke perairan kolom sedang.
2.- Pusat Ekolog& %,res
Dalam bagian =./ kita membahas arua utama perairan yang relatif tenang yang menempati daerah gyral pusat. ekarang kita akan melihat air yang relatif tenang yang menempati daerah gyral pusat. emakin lama sangat tidak produktif Sgurun biologisTtelah diubah dengan kombinasi data satelit dengan panjang deret "aktu pengamatan di stasiun tetap, dan transek berulang di seluruh cekungan. 2.-.1 Pr&mar, pro)u+t&on &n te su'trop&+al g,res
&lackburn (3=) meninjau bukti yang menunjukkan bah"a gyres subtropis yang bagian paling produktif dari laut. roduksi primer, diukur dengan 7C serapan, diyakini kurang dari , g C m*5*d , dengan hasil bah"a biomassa baik fito dan ;ooplankton rendah, air sangat jelas dengan ;ona eufotik memanjang sampai I8*8 m di kedalaman, dan tingkat nitrat di permukaan berada di kisaran * umol *. rodukti'itas yang rendah ini diduga mencakup ;ooplankton dan ikan dalam kolom air. er timbangan fakta*fakta ini menyebabkan 53 Dinamika Ekosistem Laut
deskripsi gyres subtropis sebagai biological desertsT. ?amun, pada tahun 3=5, it;"ater et al. bukti yang dihasilkan bah"a pengukuran produkti'itas primer bisa terpengaruh oleh kontaminasi logam seperti besi dan logam lainnya dan peralatan eksperimen. temuan berlimpah dikonfirmasi dan kita harus meragukan 'aliditas pengukuran yang dilakukan sebelum 3=5 Dalam bagian berikut kita akan melihat bah"a perkiraan saat ini produkti'itas untuk gyres lebih tinggi daripada yang diperkirakan sebelumnya karena angka yang lebih tinggi dihasilkan dari peningkatan teknik, termasuk penggunaan teknik*jejak logam bersih, karena series lama di stasiun tetap mengi;inkan pengukuran pada acara mesoscale sementara, dan karena data satelit memungkinkan kita untuk menilai frekuensi dan intensitas eristi"a mesoscale. andangan gyres utama sebagai dalam keadaan yang relatif stabil dengan rendah tingkat produksi primer dan rasio f rendah pertama kali serius ditantang oleh jumlah pengukuran yang berbeda diringkas dalam 1ppley (3=). enggunaan partikel counter untuk mengukur perubahan 'olume partikel menyarankan bah"a fitoplankton di gyres subtropis oligotrophic yang mereproduksi pada tingkat yang akan mengakibatkan tingkat produksi diperkirakan urutan besarnya lebih besar dari sebelumnya memperkirakan. engukuran dengan cara perangkap partikel tingkat tenggelamnya partikel keluar dari ;ona eufotik ditafsirkan sebagai mencerminkan tingkat baru produksi, karena dalam kondisi mapan jumlah tenggelam keluar harus diimbangi dengan produksi baru, bukan oleh produksi yang didaur ulang. Dalam studi 9lasan, perangkap telah mengumpulkan rata*rata B= mg C m*5 d*. 0ika rasio f adalah ,8, maka total produksi adalah ./B g C m*5*d , dan jika f P ,, jumlah produksi .B= g C m*5 d*. 2embandingkan angka*angka ini dengan sebelumnya nilai yang diterima dari W, g C m*5*d , 1ppley (3=) menyimpulkan bah"a ada order*of*besarnya ketidakpastian tentang tingkat produksi primer yang besar di gyres laut. hulenberger dan eid (3=) menggunakan pendekatan berskala lebih besar daripada siapa pun. 2ereka menunjukkan bah"a, di tempat terbuka pertengahan lintang acific di musim panas, maksimum ba"ah permukaan oksigen ditemukan di mana ada nilai* nilai hingga 5M kejenuhan. 2aksimum ini terletak di ba"ah atau di dalam pycnocline, dan tentu saja di ba"ah lapisan campuran hangat, yang mereka sebut sebagai topi kepadatan. al ini biasanya terletak di atas maksimum klorofil tetapi di ba"ah maksimum produksi primer. ?ilai lebih dari M jenuh yang ditemukan di seluruh asifik 9tara dan daerah nilai terbesar berpusat pada 7 > ? B > E. ara penulis berpendapat bah"a kejenuhan oksigen ini terakumulasi di musim panas sebagai hasil fotosintesis, dan dicegah dari menyeimbangkan dengan atmosfer. 1#uilibrium terjadi di musim dingin ketika lapisan campuran memperdalam / Dinamika Ekosistem Laut
dan air jenuh yang beredar di lapisan campuran. membiarkan 5 hari untuk kelebihan oksigen musim panas, mereka menghitung bah"a, pada minimum, laju fotosintesis harus lebih besar dari tingkat diindikasikanoleh 7C incubations. 2.-.2
$e+on)ar, pro)u+t&on &n te su'trop&+al g,res 3a 4ooplankton
ekarang cukup jelas bah"a komponen terbesar dari ;ooplankton di oligotrophic perairan adalah micro;ooplankton yang memakan fitoplankton sangat kecil seperti rochlorococcus dan ynechococcus. !etika pencampuran musim dingin atau frontal eddy memba"a nitrat segar memasuki perairan, sel*sel yang lebih besar seperti diatom menjadi lebih berlimpah, dan setelah meso;ooplankton "aktu seperti copepoda juga berkembang biak. erkiraan kapal dari tingkat penggembalaan copepoda, mengungkapkan bah"a copepoda di gyres subtropis bertanggung ja"ab untuk menghapus kurang dari /M dari total klorofil tegakan dan kurang dari M dari total produksi primer sehari*hari. 3' Ikan
Di ;ona eufotik (* m) ditemukan predator perenang cepat seperti tuna, tagihan*ikan, dan ikan todak. ebagian besar dari mereka berkembang biak di perairan tropis tetapi membuat kunjungan besar ke gyres subtropis. 2isalnya, tuna sirip biru -hunnus thynnus berkembang biak di daerah !aribia, dan ikan ukuran sedang bermigrasi ke utara di musim panas sejauh lintang Cape Cod, tetapi besar, ikan yang lebih tua mungkin bermigrasi sejauh ?e"foundland atau menyeberangi Atlantik dan menghabiskan musim panas di perairan ?or"egia. redator besar memakan 'arietas ikan yang lebih kecil, pada cumi*cumi, dan krustasea pada yang lebih besar seperti euphausiida.
/ Dinamika Ekosistem Laut
2./ $u'ar+t&+ %,res
9tara dari gyres subtropis anticyclonic pada bagian utama dalam kedua Atlantik dan asifik lebih kecil, gyres subarctic siklon.arsons dan alli (3==) menganalisis data dari stasiun cuaca laut P (di asifik) dan B# $# dan % (di Atlantik), bersama dengan data dari program lankton erekam berkelanjutan (Colebrook 3I3) (lihat &ab 3), untuk mensintesis pandangan komparatif plankton ekologi di bagian utara dari dua cekungan laut besar. Analisis ini dilakukan sebelum penemuan keterbatasan besi dalam hal ini dan bagian lain dari laut dunia (2artin dan it;"ater 3==) tetapi pengamatan dan kesimpulan masih berlaku. Dinamika musim semi yang mekar di perairan beriklim sedang, menggunakan bahan dari amudera Atlantik. ekarang kita akan melihat bah"a tampaknya ada perbedaan sistematis dalam dinamika yang mekar antara Atlantik dan asifik cekungan. Data primer* produksi menunjukkan bah"a pada stasiun cuaca laut $ (OE%) di Atlantik, kedatangan musim semi yang mekar pada bulan April ditandai dengan peningkatan tajam dalam produkti'itas primer dari sekitar 5 sampai lebih dari / mg C m*5 d* , sementara pada OE di asifik ada peningkatan lambat dalam produkti'itas antara 0anuari dan 0uli, lebih dari tentang berbagai nilai yang sama. ola perubahan biomassa juga berbeda dalam dua jenis. Di Atlantik perubahan biomassa fitoplankton oleh urutan besarnya antara musim dingin dan musim panas, sementara di asifik hanya ganda selama periode yang sama. erbedaan antara dua cekungan ini memiliki asal*usul mereka di kedalaman musim dingin yang berbeda dari lapisan campuran. Di Atlantik 9tara itu lebih besar dari 5 m, sedangkan di asifik 9tara itu adalah sekitar m. (erbedaan ini, pada gilirannya, dapat dijelaskan dalam hal siklus hidrologi global) Akibatnya, fitoplankton di asifik yang terkena re;im cahaya lebih menguntungkan selama musim dingin dan mampu mempertahankan tingkat moderat biomassa dan produksi. ekitar =M dari biomassa ini dalam bentuk kecil (W5 m) sel. el* sel ini dimakan oleh proto;oa, yang pada gilirannya dimangsa oleh dua atau tiga spesies umum dari copepoda * &eocalanus plumchrus#&eocalanus cristatus# dan Calanus pacificus * yang relatif besar dan hanya memiliki satu generasi per tahun. Oleh karena itu, tingkat sederhana baik fitoplankton dan ;ooplankton biomassa dipertahankan melalui musim dingin asifik 9tara. !etika permukaan air hangat di musim semi dan lapisan campuran menjadi dangkal, merumput ;ooplankton hampir terus berpacu dengan peningkatan produkti'itas fitoplankton, sehingga biomassa fitoplankton meningkat secara perlahan.
a.
Atlantik Utara subarctic
/5 Dinamika Ekosistem Laut
Di Atlantik 9tara, sebaliknya, lapisan kedalaman campuran cukup besar bah"a produksi fitoplankton hampir berhenti selama musim dingin.
seperti Copepoda yang lebih
dominan, Calanus finmarchicus# juga disesuaikan dengan periode kelaparan yang dimiliki pada musim dingin, tungau copepodites hidup di air dingin lebih dari / m dalam. !etika musim semi mulai mekar diatom di permukaan perairan ada di a"al penggembalaan ;ooplankton. &iomassa fitoplankton meningkat ke tingkat yang lebih tinggi, dan sebagian besar mungkin tenggelam tanpa merumput di plankton. !emudian, antara April dan 0uni, Calanus finmarchicuscopepodites naik ke lapisan permukaan, mereka menyelesaikan pertumbuhan mereka, dan mulai berkembang biak. Di kebanyakan tempat calanoids ini, lengkap beberapa generasi berturut*turut. roduksi denyutan ;ooplankton jauh lebih sempit atau kecil di Atlantik daripada di asifik. -erlepas dari perbedaan*perbedaan ekologi, dua daerah te rsebut tampaknya memilikitotal tingkat produksi yang sama dari fitoplankton dan meso;ooplankton, dan tentang populasi yang sama dari predator (misalnya, euphausiida, ubur*ubur, chaetognaths, myctophids, cumi* cumi). Diperkirakan bah"a biomassa yang lebih konstan,seperti plankton dalam sistem acific dapat mendukung sejumlah besar produksi ikan pelagis (seperti,ikan salmon) sementara tenggelamnya diatom mekar di Atlantik dapat mendukung produksi ikan bentik yang lebih besar. Dalam perjalanan program Atlantic 2eridional -ransect, rincian biomassa plankton, komposisi ukuran, dan produksi di Atlantik 9tara pilin subarctic dicatat. 2aranon et al. (5) mencatat bah"a pada musim panas fase oligotrophic picophytoplankton sekitar 8BM dari fiksasi karbon dan lebihIM dari biomassa autotrophic. el besar (X 5 m) mendominasi selama periode mekar musim semi, tetapi picophytoplankton selalu hadir dan memberikan kontribusi untuk produksi yang sebanding dengan biomassa mereka. Atlantik 9tara subarctic gyres memiliki bio'olumes lebih besar dari plankton, daripada subtropis gyres di selatan. 2eningkatnya proporsi meso;ooplankton sepanjang transek ditunjukkan dengan munculnya pola diurnal yang kuat dari biomassa di perairan permukaan. -ransek, pada sampel 2ei, juga menunjukkan bah"a diameter rata*rata dari organisme jauh lebih rendah daripada di pilin subtropis. %ni merupakan konsekuensi dari transisi Atlantik 9tara dan komunitas mekar diatom ke komunitas musim panas picoplankton dan gra;ers kecil.
'. Alaska g,re
// Dinamika Ekosistem Laut
Alaska gyre terletak di -eluk Alaska dan meluas ke barat ke dekat dateline. ada saat ini di sisi selatan ke arah timur*mengalir ubarctic (atau asifik 9tara) dengan kecepatan sekitar cm s*. Di bagian utara dan barat cukup kuat (X / cm s*), seperti barat daya yang mengalir ke Alaska tream, sepanjang lereng benua Alaska dengan !edua arus yang terus menerus ke dasar laut. Arus ubarctic bifurkasio di bagian timur asifik 9tara, menuju ke utara untuk membentuk Alaska dan ke selatan untuk berkontribusi pada arus California . Di tengah Alaskan gyre ada up"elling musim dingin dengan kecepatan rata*rata I K *8 cm s* (B cm d*). istem ini sangat dipengaruhi, terutama di musim dingin, dengan sirkulasi atmosfer di Aleutain yang rendah. !etika sirkulasi tersebut rendah maka, transportasi utara di Alaska sekarang dapat mendominasi transportasi ke selatan di California Current. !ami melihat dalam &agian =././ dimana Alaska gyre adalah habitat untuk saham utama ikan salmon selama fase laut* dapat pergi dari kehidupan mereka. @ariabilitas antar* dekade dalam sifat pilin dikaitkan dengan perubahan besar dalam stok ikan, yang akan dibahas dalam &ab 3. ementara itu, arrison et al . (333) mengkaji fisika, kimia, dan biologi dari gyre ini. %nterpretasi data berbeda dari arsons dan alli (3==), karena mereka menunjukkan, penemuan penting dari keterbatasan besi untuk besarnya fitoplankton (terutama diatom). oleh 2artin dan it;"ater (3==) secara dramatis mengubah pandangan kita tentang aktor mengendalikan produkti'itas primer dari tasiun P . ekarang jelas bah"a, subarctic asifik 9tara adalah salah satu dari tiga tinggi nitrat, rendah klorofil (?C) "ilayah utama dunia. Alaska gyre telah menjenuhkan kondisi nitrat di permukaan air sepanjang tahun, sekitar B p2 di musim dingin dan sekitar = p2 di musim panas. &iomassa fitoplankton rendah (klorofil biasanya W,8 mg m*/) dan didominasi oleh sel*sel kecil (W8 m). rodukti'itas primer sekarang diyakini berada di kisaran 7*58 g C m*5 y*. eperti di daerah besi* terbatas lainnya, diperkirakan bah"a sel*sel kecil daerah besi tidak terbatas, tetapi kelimpahan mereka dikendalikan oleh microgra;ers. engamatan satelit menunjukkan kejadian episodik biomassa fitoplankton tinggi, yang mungkin timbul dari deposisi debu yang kaya ;at besi tertiup dari Asia. emanfaatan nitrogen oleh fitoplankton di tasiun P berasal 88M dari amonia yang didaur ulang, 57M dari urea, dan 5M dari up"elled nitrat.
BAB III PENU"UPAN
/7 Dinamika Ekosistem Laut
!.1 Kes&mpulan •
&ah"a sirkulasi laut terkait erat dengan sirkulasi atmosfer. anya perbedannya pada pemanasan matahari antara lintang rendah dan tinggi, hubungannya dengan rotasi bumi yang menyebabkan angina barat dan angin perdagangan yang mendorong setiap
•
gyres subtropis utama anticyclonic. $yres Anticyclonis dapat dikelompokkan secara permanen (meskipun dengan perubahan musiman dalam ketebalan lapisan campuran) dan air di permukaan
•
memiliki tingkat nutrisi yang rata*rata rendah. $yres subartic memiliki periode stratifikasi pencampuran musim panas dan musim dingin, sehingga ada suntikan musiman nutrisi untuk memasuki perairan. Di Atlantik 9tara tampaknya fitoplankton tumbuh, karena terjadi ketika populasi ;ooplankton di perairan permukaan berada pada tingkat yang rendah, sehingga banyak dari biomassa
•
plankton tenggelam tanpa menyerempet. Di asifik, di sisi lain, kedalaman pencampuran musim dingin lebih terbatas, dan sel* sel fitoplankton kecil mampu mempertahankan tingkat produksi primer yang
•
sederhana sepanjang musim dingin, meskipun fitoplankton yang lebih besar terbatas. !ondisi ini mendukung populasi ;ooplankton, ketika musim semi mekar dimulai, mereka mampu untuk mengimbangi pertumbuhan fitoplankton dan mencegah akumulasi biomassa. Oleh karena itu, produksi biologis di asifik 9tara tampaknya
•
kurang kuat berdenyut daripada di Atlantik. ementara gyres laut utama dan formasi cincin yang terkait juga diakui dan telah dipelajari secara ekstensif, sekarang diyakini bah"a pusaran dapat menembus semua
•
bagian dari lautan. Dengan menggunakan seri lama melalui pengamatan
yang dekat dengan pulau
&ermuda dan a"aii, dalam hubungannya dengan pengamatan distribusi satellite dan kelimpahan pusaran siklon, telah menunjukkan bah"a fitur mesoscale sangat meningkatkan produkti'itas subtropics gyres.
!.2
$aran
2ahasis"a harus mampu memahami tentang arus di laut dengan mengetahui apa saja unsure biologi yang terdapat pada putaran arus gyres, eddies, dan rings. ehingga diharapkan makalah ini bermanfaat guna menambah kemampuan tentang marine.
/8 Dinamika Ekosistem Laut
