10

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan tentang Pistia stratiotes

2.1.1 Klasifikasi Pistia stratiotes

Berikut ini merupakan klasifikasi Pistia stratiotes menurut Rijal (2014) :

Kingdom : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida

Ordo : Arales

Famili : Araceae

Genus : Pistia

Spesies : Pistia stratiotes

Tanaman air Pistia stratiotes dapat dilihat pada Gambar 2.1 di bawah ini.

Gambar 2.1 Pistia stratiotes

(Sumber: Dokumentasi pribadi, 2018)

2.1.2 Morfologi Pistia stratiotes

Pistia stratiotes memiliki nama daerah yaitu kayu apu. Panjang daun kayu

apu dapat mencapai 14 cm dan tidak memiliki batang. Lebar daun antara 5-14 cm

11

dan jarak antar nodusnya 0,1-0,5 cm sehingga membuat susunan daun kayu apu

terdapat pada tiap bagian rosetnya. Daunnya berwarna hijau, dengan tulang daun

sejajar, tepi daunnya bergelombang dan ditutupi bulu-bulu pendek yang

membentuk struktur keranjang dan membantu dalam menjerat gelembung udara

serta meningkatkan daya apung tanaman. Tumbuhan ini mudah ditemui di sawah,

danau, telaga dan rawa-rawa dengan air yang mengalir tenang (Rijal, 2014).

2.2 Tinjauan tentang Salvinia molesta

2.2.1 Klasifikasi Salvinia molesta

Berikut adalah klasifikasi Salvinia molesta menurut Yuliani et al. (2013) :

Kingdom : Plantae

Divisi : Pteridophyta

Kelas : Filicopsida

Ordo : Hydropteridales

Famili : Salviniaceae

Genus : Salvinia

Spesies : Salvinia molesta

12

Tanaman air Salvinia molesta dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2 Salvinia molesta

(Sumber: Dokumentasi pribadi, 2018)

2.2.2 Morfologi Salvinia molesta

Salvinia molesta merupakan salah satu tumbuhan akuatik yang mengapung

di permukaan air (floating). Tumbuhan ini umumnya sering dijumpai di sawah

dan di perairan yang tenang. Salvinia molesta memiliki nama daerah kiambang,

berbentuk kecil, lonjong, memiliki daun di sepanjang batang, memiliki batang

yang tumbuh mendatar serta memiliki cabang hingga 30 cm. Setiap ruas

mempunyai satu pasang daun yang terapung dan satu daun tengggelam. Daun

yang terapung panjangnya sekitar 3 cm, memiliki bentuk oval, dan ditutupi

banyak bulu yang berguna untuk menolak air dan berwarna hijau. Daun yang

tenggelam memiliki bentuk seperti akar, tumbuh bergantung di bawah daun yang

terapung dapat mencapai 8 cm dan mempunyai bulu halus disekitarnya. Daun

yang tenggelam ini memiliki peranan seperti akar. Kiambang tidak memiliki

bunga sehingga perkembangannya hanya dengan cara vegetatif (Rijal, 2014).

13

2.3 Tinjauan tentang Azolla microphylla

2.3.1 Klasifikasi Azolla microphylla

Berikut adalah klasifikasi Azolla microphylla menurut Sudjana (2014):

Kingdom : Plantae

Divisi : Pteridophyta

Kelas : Leptosporangiopsida

Ordo : Salviniales

Famili : Salviniaceae

Genus : Azolla

Spesies : Azolla microphylla

Tanaman air Azolla microphylla dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini.

Gambar 2.3 Azolla microphylla

(Sumber: Dokumentasi pribadi, 2018)

2.3.2 Morfologi Azolla microphylla

Azolla microphylla merupakan tumbuhan yang mengapung di air yang

memiliki tiga bagian yaitu akar, rhizoma, dan daun yang terapung. Akar yang

soliter yang menggantung di air, berbulu panjang antara 1-5 cm dengan

membentuk kelompok 3-6 rambut akar. Rhizoma merupakan generasi

14

sporofit, daun kecil, membentuk 2 barisan, menyirip bervariasi, duduk

melekat, cuping dengan cuping dorsal berpegang di atas permukaan air dan

cuping ventral mengapung (Paulus, 2010).

2.4 Tinjauan tentang Logam Pb

2.4.1 Karakteristik Logam Pb

Timbal adalah logam dalam kelompok IV dan periode 6 dari tabel periodik

unsur kimia dengan nomor atom 82, berat atom 207,2 g/mol, berat jenis 11,4

g/cm3, titik leleh 327,4 ºC, dan titik didih 1.725 ºC. Timbal mempunyai warna

biru kelabu, dan biasanya ditemukan sebagai mineral yang berkombinasi dengan

unsur-unsur lain, seperti belerang (yaitu PbS, PbSO4), atau oksigen (PbCO3)

(Handayanto et al., 2017).

2.4.2 Dampak Logam Pb terhadap Lingkungan

Timbal (Pb) termasuk dalam kelompok logam yang beracun dan berbahaya

bagi kehidupan makhluk hidup. Limbah yang mengandung timbal (Pb) dapat

masuk ke badan perairan secara alamiah yakni dengan pengkristalan Pb di udara

dengan bantuan air hujan. Penggunaan Pb dalam skala yang besar dapat

mengakibatkan polusi baik di daratan maupun perairan. Logam Pb yang masuk ke

dalam perairan sebagai dampak dari aktifitas manusia dapat membentuk air

buangan atau limbah dan selanjutnya akan mengalami pengendapan yang dikenal

dengan istilah sedimen.

Sedimen merupakan lapisan bawah yang melapisi sungai, danau, teluk,

muara dan lautan. Kandungan logam berat dalam sedimen lebih tinggi

15

dibandingkan kandungan logam berat yang masuk ke dalam perairan yang akan

mengalami pengendapan pada sedimen. Tingginya kandungan timbal pada

sedimen akan menyebabkan biota air tercemar seperti ikan, udang, dan kerang,

dimana biota tersebut hidup di dasar sungai dan apabila dikonsumsi dapat

berbahaya bagi kesehatan manusia (Budiastuti et al., 2016).

2.5 Proses Penyerapan Logam Berat oleh Tanaman

Tanaman menyerap unsur hara melalui akar dari larutan tanah dalam bentuk

ion, baik kation maupun anion. Proses masuknya unsur hara dari larutan tanah

yang mengandung ion-ion ke dalam akar tanaman disebut serapan ion. Akar yang

tumbuh di dalam pori-pori tanah melakukan kontak dengan ion di dalam larutan

tanah pada kompleks pertukaran atau kompleks serapan tanah. Proses

pengambilan ion yang terjadi yaitu dengan cara pertukaran kation. Pada tanaman

tingkat tinggi, unsur hara yang terdapat di dalam larutan tanah diserap oleh akar

sebagian besar melalui rambut akar (Yuliani et al., 2013).

Penyerapan unsur hara oleh tanaman melalui pertukaran ion memungkinkan

logam berat yang berbentuk ion juga ikut terserap. Menurut Handayanto et al.

(2017) ion-ion yang terkandung dalam tanah bermacam-macam misalnya Pb2+ dan

SO42- yang termasuk dalam larutan Pb yang berasal dari senyawa Pb (II). Respon

fisiologis yang terjadi apabila tanaman mengalami stres terhadap lingkungan yang

mengandung logam berat yaitu dengan cara membentuk protein stres

(phytochelatins) karena adanya ion-ion logam yang memicu terjadinya reaksi

16

tersebut. Respon lain misalnya dengan terhambatnya aktivitas enzimatik seperti

Pb2+ yang menghambat aminolaevulinic acid dehydratase (Hidayati, 2013).

Fitokelatin merupakan peptida yang mengandung 2-8 asam aminosistein

dipusat molekul serta suatu asam glutamat dan sebuah glisin pada ujung yang

berlawanan (Haryati et al., 2012). Fitokelatin dibentuk dalam nukleus dan

melewati retikulum endoplasma, badan golgi hingga sampai ke permukaan sel.

Lingkungan yang banyak mengandung logam Pb membuat protein regulator

dalam tanaman membentuk senyawa pengikat yang disebut fitokelatin tersebut.

Proses aktifnya efek toksik dari logam Pb2+ berkaitan dengan mekanisme

biokimia, yaitu yang bertindak dalam sintesis peptida tiol disebut fitokelatin.

Peptida ini secara enzimatis disintesis dari glutathione yang dikatalis oleh

fitokelatin sintase, yang merupakan suatu enzim yang diaktifkan oleh logam berat

termasuk Pb. Peran fitokelatin dalam proses penyerapan logam berat adalah kunci

utama. Fitokelatin yang bertemu dengan logam berat timbal akan membentuk

ikatan sulfida di ujung belerang pada sistein dan membentuk senyawa kompleks.

Senyawa kompleks ini diangkut ke dalam vakuola oleh pengangkut yang

mengikat ATP yang berlokasi di tonoplast.

Logam Pb diikat oleh membran sel sehingga masuk ke dalam sel yang

menyebabkan reaksi kimianya terganggu. Hal ini dapat ditandai dengan klorosis

pada tanaman (Hermawati et al., 2005). Penyerapan dan akumulasi logam berat

oleh tumbuhan dibagi dalam tiga proses, yaitu penyerapan logam oleh akar,

translokasi logam dari akar ke bagian tumbuhan lain, dan lokalisasi logam pada

17

bagian jaringan tertentu untuk menjaga agar tidak menghambat metabolisme

tumbuhan tersebut (Yuliani et al., 2013)

2.6 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Penyerapan

Proses penyerapan dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut

menurut Nurlina et al. (2016) adalah sebagai berikut :

1. Jenis Adsorbat

Adsorbat merupakan substansi yang terserap. Adsorbat yang bersifat

polarisabilitas yang tinggi dapat meningkatkan penyerapan karena memiliki

kemampuan tarik menarik terhadap molekul lain dibandingkan molekul non polar.

2. Sifat Adsorben

Adsorben merupakan media yang dapat menyerap substansi tertentu.

Adsorben yang mempunyai luas permukaan yang lebih besar dapat meningkatkan

jumlah zat terserap.

3. pH Larutan

Kelaruran ion logam, aktifitas gugus fungsi pada adsorben, dan kompetisi

ion logam dalam proses penyerapan dipengaruhi oleh pH larutan.

4. Temperatur

Adsorben akan meningkatkan daya serapnya terhadap adsorbat jika terjadi

kenaikan suhu.

5. Waktu kontak/pemaparan

Pemilihan lama kontak yang menghasilkan penyerapan maksimum terjadi

pada waktu kesetimbangan.

18

6. Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi logam, maka semakin banyak logam yang dapat

terserap oleh adsorben.

2.7 Akumulasi Logam Berat pada Tanaman

Logam berat merupakan unsur yang tidak diperlukan oleh tanaman. Hal ini

dikarenakan logam berat dalam kadar rendah dapat bersifat toksik bagi tanaman.

Ada beberapa tanaman yang mempunyai toleransi tinggi terhadap lingkungan

yang tercemar logam berat yang dikenal dengan istilah hiperakumulator.

Tumbuhan hiperakumulator pada dasarnya dapat mengakumulasi logam 100 kali

lebih besar daripada tumbuhan normal, namun semua itu tergantung pada jenis

logam beratnya (Hidayati, 2013).

Logam berat Pb pada umumnya dapat ditemukan pada jaringan tumbuhan

normal sekitar 10 mg/g sedangkan pada tumbuhan hiperakumulator dapat

mengakumulasi paling sedikitnya 1000 mg/g. Logam timbal mudah membentuk

ikatan kompleks dengan nutrien pada akar sehingga hal inilah yang membatasi

kemampuan tanaman untuk mentranslokasikannya ke tajuk. Selama ini tanaman

hiperakumulator pun hanya mampu mentranslokasikan Pb tidak lebih dari 30% ke

tajuk (Hidayati, 2013). Penelitian yang telah dilakukan Sheel et al. (2013)

menunjukkan bahwa Azolla filiculoides menyerap Pb lebih tinggi di akar daripada

di batang dan daun sehingga dapat dikatakan bahwa akumulasi Pb pada batang

dan daun lebih rendah daripada akar.

19

Selain itu Salvinia molesta dapat mengakumulasi logam pada akar dan

daunnya tanpa mempengaruhi regulasi pertumbuhannya. Sebagian besar logam

berat diakumulasikan lebih besar pada akar daripada batang dan daun (Yabanh et

al., 2014). Penelitian Salvinia molesta dalam menyerap logam berat timbal dan

merkuri juga menunjukkan bahwa tanaman ini melakuan mekanisme rhizofiltrasi

dengan tingkat akumulasi hingga 80% (Kumari et al., 2017).

Tanaman yang telah digunakan dalam penelitian fitoremediasi selain Azolla

filiculoides dan Salvinia molesta yaitu Pistia stratiotes. Pistia stratiotes dalam

penelitian sebelumnya dapat mengakumulasi logam berat Cu lebih banyak pada

organ akar daripada daun. Hal tersebut menunjukkan bahwa mekanisme

fitoremediasi ini termasuk ke dalam rhizofiltrasi (Nurfitri & Rachmatiah, 2010).

2.8 Fitoremediasi

Fitoremediasi merupakan metode alternatif yang memanfaatkan tumbuhan

untuk membersihkan lingkungan yang tercemar logam berat. Tumbuhan yang

digunakan dapat bekerja sama dengan mikroorganisme yang ada dalam media

yakni dapat berupa tanah atau air sehingga zat pencemar dapat diubah menjadi

kurang atau tidak berbahaya. Sesuai dengan pengertian lainnya yakni konsep

tentang fitoremediasi tidak hanya digunakan pada bahan pencemar yang bersifat

anorganik saja namun juga dapat menstabilkan pencemar senyawa organik

(Haryati et al., 2012).

20

Menurut Handayanto et al. (2017) strategi fitoremediasi mencakup lima

proses di bawah ini:

1. Fitoekstraksi adalah penyerapan senyawa pencemar dari tanah atau air

oleh akar tanaman serta translokasi dan akumulasi zat pencemar di tajuk

tanaman.

2. Fitostabilisasi adalah pemanfaatan tumbuhan tertentu untuk stabilisasi

bahan pencemar ke dalam tanah sehingga mencegah pergerakan bahan

pencemar masuk ke dalam rantai makanan.

3. Fitovolatilisasi adalah pemanfaatan tumbuhan untuk menyerap unsur

beracun yang mudah menguap dari dalam tanah dan menguapkannya

melewati daun.

4. Fitodegradasi adalah pemanfaatan tumbuhan untuk mendegradasi bahan

pencemar organik dengan bantuan enzim seperti oksigenase dan

dehalogenase.

5. Rhizofiltrasi adalah pemanfaatan akar tumbuhan untuk menyerap bahan

pencemar sehingga masuk ke dalam akar tumbuhan terutama logam di

tanah maupun air.

2.9 Tinjauan tentang Sumber Belajar

2.9.1 Pengertian Sumber Belajar

Sumber belajar merupakan segala sesuatu yang dapat memudahkan peserta

didik dalam memperoleh sejumlah informasi, pengetahuan, pengalaman, dan

keterampilan dalam kegiatan pembelajaran. Sumber belajar merupakan bahan

21

yang dapat dipergunakan dan sangat dibutuhkan pada kegiatan pembelajaran.

Sumber belajar itu dapat berupa apa saja seperti lingkungan sekitar, media cetak,

media elektronik maupun narasumber yang dapat memaksimalkan dan

mendukung proses pembelajaran (Hamid & Jailani, 2016). Selain itu sumber

belajar dalam pengertian menjadi sangat luas maknanya, karena segala sesuatu

yang dialami peserta didik dianggap sebagai sumber belajar, sepanjang hal itu

memberi pengalaman yang menyebabkan mereka belajar dan mempermudah

mereka menguasai kompetensi tertentu.

2.9.2 Macam-Macam Sumber Belajar

Menurut Warsita (2008) sumber belajar dibagi menjadi dua macam jika

dilihat dari segi.perancangannya.yakni sebagai berikut:

a. Sumber belajar yang dirancang atau yang disebut dengan learning resources by

design merupakan sumber belajar yang sengaja dikembangkan dan dirancang

secara khusus untuk memberikan fasilitas sehingga memudahkan peserta didik

dalam mencapai tujuan pembelajaran. Contohnya buku, slide, dan proyektor.

b. Sumber belajar yang dimanfaatkan atau dikenal dengan sebutan learning

resources by utilization merupakan sumber belajar yang tidak dikhususkan

untuk proses pembelajaran namun keberadaannya ini dapat dipergunakan untuk

keperluan pembelajaran secara langsung. Sumber belajar ini dapat ditemukan

dalam kehidupan bermasyarakat, contohnya seperti pasar, toko, museum,

lingkungan sekitar maupun seorang tokoh masyarakat.

22

2.9.3 Fungsi Sumber Belajar

Menurut Supriadi (2015) dalam kegiatan pembelajaran, sumber belajar

dapat berfungsi untuk:

1. Meningkatkan kualitas proses dan hasil belajar peserta didik, karena sumber

belajar dapat mendukung proses belajar dengan penggunaan waktu secara

efisien oleh pendidik.

2. Informasi yang disajikan oleh pendidik lebih sedikit karena sudah digantikan

oleh sumber belajar, sehingga dapat mengurangi beban pendidik karena

pendidik hanya membina dan mengembangkan semangat belajar peserta didik

saja.

3. Memberikan kesempatan peserta didik untuk belajar dengan mandiri sesuai

dengan kemampuan yang dimilikinya.

4. Memberikan dasar ilmiah kepada peserta didik karena program pembelajaran

direncanakan secara sistematis.

5. Mengembangkan bahan untuk proses pembelajaran yang berbasis penelitian.

6. Memantapkan pembelajaran dengan cara meningkatkan kemampuan manusia

dalam hal menggunakan berbagai media komunikasi, penyajian data, dan

informasi secara kongkrit.

7. Memberikan pengetahuan secara langsung dan mengurangi jurang pemisah

antara pelajaran yang bersifat verbal, sehingga belajar dapat dilakukan secara

seketika.

23

2.9.4 Pemanfaatan Hasil Penelitian sebagai Sumber Belajar

Sumber belajar yang ideal menurut Situmorang (2016) harus memenuhi

beberapa kriteria sebagai berikut:

1. Kejelasan potensi, produk dari hasil penelitian perlu dilakukan pengkajian

sehingga dapat dijadikan sebagai sumber belajar.

2. Kesesuaian dengan tujuan belajar, hasil kajian yang diperoleh melalui

penelitian memiliki kesetaraan dengan kompetensi dasar (KD) dan

kompetensi inti (KI) dalam kurikulum 2013.

3. Kejelasan sasaran, bahan ajar disesuaikan dengan karakteristik dan kebutuhan

peserta didik.

4. Kejelasan informasi yang dapat diungkap, berdasarkan informasi dari hasil

peninjauan yang memperhatikan aspek proses dan produk pengembangan

bahan ajar.

5. Kejelasan pedoman eksplorasi, berkaitan dengan pengemasan bahan ajar yang

memperhatikan aspek tata cara dalam muatan isi.

6. Kejelasan perolehan yang diharapkan, hal-hal yang diperoleh dari kegiatan

yang dikembangkan untuk meningkatkan hasil pembelajaran pada peserta

didik.

Pemilihan sumber belajar juga mempunyai kriteria yaitu kesesuaian dengan

tujuan pembelajaran, ketersediaan sumber tempat, ketersediaan dana, tenaga, dan

fasilitas, faktor keluwesan, kepraktisan, dan ketahanan dalam jangka waktu yang

relatif lama serta efektivitas biaya. Upaya dalam mengembangkan sumber belajar

24

dengan memperhatikan kriteria dan syarat tersebut diharapkan dapat menunjang

tercapainya tujuan pembelajaran.

2.10 Handout sebagai Sumber Belajar

Handout merupakan bahan ajar tertulis yang berisi materi yang mencakup

konsep penting pembelajaran (Wulandari et al., 2016). Handout mempunyai sifat

ekonomis dan praktis karena pada umumnya hanya berisi ringkasan atau

kesimpulan penting dari materi yang dipelajari sehingga peserta didik dapat

mengetahui dasar-dasar konsep penting materi. Bahan ajar ini dapat menunjang

pembelajaran karena peserta didik dapat memperoleh informasi yang sedang

dipelajari sehingga menjadikan guru bukan satu-satunya penyampai informasi.

Media pembelajaran sangat membantu peserta didik untuk memahami

kompetensi tertentu. Pemanfaatan handout sebagai bahan ajar untuk peserta didik

dapat menjadikan peserta didik mandiri dalam belajar dan menjadi bekal untuk

menerima pembelajaran di ruang kelas. Kelebihan handout sebagai media

pembelajaran yaitu handout dengan model Problem Based Instruction (PBI)

membuat peserta didik lebih aktif dan dapat berpikir tingkat tinggi, peserta didik

mampu menemukan sendiri konsep materi yang ada di handout dengan kehidupan

sehari-hari. Hal ini akan membuat peserta didik mampu mengingat jangka

panjang atau lebih lama (Uyun et al., 2017).

25

2.10.1 Spesifikasi Handout

Adapun spesifikasi handout yang perlu diperhatikan menurut Purwanto &

Rahmawati (2017) adalah sebagai berikut:

1. Cover handout

2. Isi Handout disesuaikan dengan standar kompetensi dan kompetensi dasar

3. Indikator pembelajaran

4. Tujuan pembelajaran

5. Kata pengantar

6. Daftar isi

7. Mengembangkan materi semenarik mungkin sehingga mudah dimengerti

oleh peserta didik

8. Menggunakan bahasa yang sangat sederhana.

2.10.2 Langkah Penyusunan Handout

Adapun langkah-langkah penyusunan handout yang perlu diperhatikan

menurut Prastowo (2011) adalah sebagai berikut:

1. Melakukan analisis kurikulum

2. Menentukan judul handout sesuai dengan kompetensi dasar dan materi

yang akan dicapai

3. Mengumpulkan referensi terbaru dan relevan dengan materi pokok

4. Menggunakan kalimat yang sederhana

5. Mengevaluasi handout dengan cara dibaca ulang

6. Memperbaiki handout jika ditemukan kekurangan-kekurangan

7. Menggunakan sumber belajar untuk memperkaya materi pada handout.

26

2.11 Kerangka Konsep

Gambar 2.4 Kerangka Konsep Penelitian

Pencemaran Air

Logam berat Pb

Fitoremediasi

Azolla microphylla Pistia stratiotes Salvinia molesta

Proses penyerapan logam Pb:

Penyerapan logam oleh akar

Penyerapan Pb dengan variasi

perendaman berbeda pada akar

Uji Spektrofotometri Serapan

Atom (SSA)

Data kadar Pb pada akar

Sumber Belajar Biologi

Dianalisis

27

2.12 Hipotesis Penelitian

1. Ada perbedaan jenis tanaman air terhadap penyerapan logam timbal (Pb).

2. Ada perbedaan lama perendaman terhadap penyerapan logam timbal (Pb).

3. Ada interaksi antara jenis tanaman air dan lama perendaman terhadap

penyerapan logam timbal (Pb).