KAJIAN KEPELBAGAIAN MAKROALGA MARIN DI PERAIRAN PULAU PINANG

Norziana Jasman

 Pendahuluan   Bahan & Kaedah    Hasil   Perbincangan    Kesimpulan

 

BAB  II

ULASAN KEPUSTAKAAN

 

PENGENALAN  ALGA

Definisi

Alga mempunyai definisi yang berbeza bagi setiap orang, malahan para profesional dan ahli biologi sendiri berpendapat bahawa alga mempunyai definisi yang elastik. Ramai orang awam yang menamakan alga sebagai ‘lumut air’, ‘bebuih kolam’, ‘selada laut’ dan ‘rumpai laut’, manakala para profesional mengelak dari mendefinasikannya. Punca utama mengapa keadaan ini berlaku adalah kerana alga saling berkongsi ciri-ciri yang nyata dengan tumbuhan lain dan melindungi kehalusan ciri-ciri uniknya (Chapman & Chapman, 1990).

Di kalangan masyarakat umum, sering berlaku kekeliruan dalam membezakan alga dengan tumbuhan-tumbuhan lain seperti lumut, kulat dan paku-pakis. Terdapat beberapa spesies lumut, paku-pakis dan angiosperma yang hidup berhampiran atau dalam habitat akuatik. Begitu juga dengan sebilangan alga terestrial dan subteranean, maka habitat akuatik bukanlah satu kriterion  yang boleh diterima pakai sebagai asas perbezaannya daripada tumbuhan lain (Tiffany, 1958). Perbezaan alga dengan fungi adalah dari aspek mempunyai klorofil, pencirian holofitik (bak-tumbuhan) dan mod-fotosintesis iaitu nutriennya. Ia berlainan daripada briofit pula kerana alga tidak memeliki jaket yang mengandungi sel yang tidak subur mengelilingi organ pembiakan yang amnya unisel (Kumar Singh, 1979). Ciri ini berkaitan dalam menentukan sama ada sesuatu tumbuhan itu telah mencapai “peringkat pembezaan yang mempunyai ciri yang sama dengan arkigoniat”, ciri khas yang biasa ditekankan ialah organ pembiakan dan sporangium biofit serta tumbuhan lain yang lebih maju dalam skala evolusi bersifat multisel serta mempunyai sel luar yang mandul. Sebaliknya sporangium dan organ pembiakan alga bersifat unisel, atau jika multisel semua selnya subur. Tambahan pula briofit dan pteridofit tidak mempunyai wakil di sekitaran samudera.

Istilah alga itu sendiri telah pertama kali diperkenalkan oleh Linnaeus pada tahun 1754. Trainor (1978) telah mendefinisikan alga sebagai sekumpulan tumbuhan yang tidak bervaskular dan menjalankan proses fotosintesis dengan kehadiran pigmen klorofil a. Boney (1966) pula mentakrifkan alga sebagai hidupan yang berpigmen dan tidak berpigmen, tetapi kebanyakannya adalah tumbuhan fotosintetik dengan klorofil a dan pigmen-pigmen yang berkaitan. Terdapat ramai pakar menerima definisi yang dicadangkan oleh Fritsch (1935) iaitu,’kecuali jika batasan-batasan palsu ditetapkan, nama alga mesti meliputi semua organisma holofitik (serta banyak lagi terbitan yang tidak berwarna) yang tidak dapat mencapai peringkat pembezaan yang mempunyai ciri yang serupa dengan tumbuhan arkegoniat’.

 

Pengelasan

Pada tahun-tahun kebelakangan ini,terutamanya sebagai hasil daripada kajian biokimia dan ultrasruktur, maka timbul perdebatan tentang pembahagian utama alam tumbuhan. Persetujuan umum yang dicapai iaitu kumpulan organisma yang dicirikan sebagai organisma tanpa membran nukleus yang nyata dan tidak mempunyai nukleus, diasingkan daripada tumbuhan lain. Satu golongan pendapat mencadangkan tumbuhan tersebut yang terdiri daripada alga biru-hijau (Cyanophyta) dan bakteria diistilahkan sebagai Monera (Dougherty & Allen, 1960 ; Whittaker, 1969). Sementara satu golongan pendapat yang lain pula mengistilahkan tumbuhan tersebut sebagai Prokariot (Stanier & Van Neil, 1962). Pendapat yang kedua ini memasukkan semua tumbuhan lain  dalam satu subdivisi lain iaitu Eukariot, dan dikalangan subdivisi ini, ahli fotosintesis yang paling ringkas merupakan tumbuhan yang dikenali sebagai Alga.

Orang-orang yang mengenali Monera kadang-kadang meletakkan alga yang bersel satu, protozoa dan kulat ke dalam satu kumpulan iaitu Protista. Ada kalanya kulat dipisahklan kedalam subdivisi yang berasingan iaitu Mycota. Tumbuhan daratan dan tumbuhan tinggi akuatik yang mempunyai susunan organisma yang lebih kompleks dikelaskan sebagai Metaphyta. Usul Whitaker (1969) yang paling baru melibatkan lima alam, tiga daripadanya terdiri daripada alam Kulat, Plantae dan Protista. Oleh sebab itu alga Eukariot terdapat di antara alam Plantae dan alam Protista.

Ciri yang lebih positif telah digunakan dalam usaha permulaan bagi mengelaskan alga. Hal ini meyebabkan wujudnya kumpulan alga yang lebih terhad daripada apa yang ada sekarang.  Dengan demikian, pada penghujung abad yang ke-19 alga dianggap terdiri daripada empat famili iaitu  Myxophyceae, Chlorophyceae , Phaeophyceae dan Rhodophyceae (Morris, 1988). Ada juga yang mengelaskan alga marin kepada tiga divisi utama iaitu Rhodophyta, Phaeophyta dan Chlorophyta. Morris (19880 mengelaskan alga kepada sepuluh divisi utama berdasarkan ciri flagelum iaitu Rhodophyta, Phaeophyta, Chlorophyta, Euglenophyta, Cyanophyta, Chrysophyta, Xanthophyta, Bacillariophyta, Pyrrophyta dan Cryptophyta. Namun sistem sebenar pengelasan alga ini berbeza mengikut ahli fikologi terbabit. Dalam kajian kali ini, tiga divisi utama alga akan digunakan iaitu Rhodophyta, Phaeophyta dan Chlorophyta.

Pada amnya, struktur  vegetatif dan proses pembiakan secara terperinci digunakan dalam pengelasan alga keperingkat spesies, genus, famili dan order. Sebaliknya pengelasan utama alga berasaskan lima kriterion penting yang mempunyai sifat yang berbeza :

1.     Pigmen fotosintesis

2.     Jenis bahan makanan simpanan

3.     Jenis komponen dinding sel

4.     Bentuk flagelum

5.     Beberapa perincian tertentu bagi struktur sel

Disamping itu, ciri-ciri sitologi, kemotilan dan kitar hidup juga merupakan kriterion penting dalam pengelasan alga (Trainor,1978).

 

Pigmen Fotosintesis

Alga daripada pelbagai divisi menunjukkan perbezaan warna yang menarik dan keadaan ini biasanya digunakan sebagai satu petunjuk mudah bagi pengelasan laga. Walau bagaimanapun, warna alga seringkali bertukar bergantung kepada persekitaran. Pengelasan yang lebih tepat bergantung pada penganalisaan kimia ke atas pigmen fotosintesis. Terdapat tiga jenis pigmen fotosintesis dalam alga iaitu klorofil, kerotenoid dan biliprotein. Taburannya penting dalam pengelasan alga. Kedominan sesuatu pigmen menetukan warna yang kelihatan. Secara umum, alga boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan berdasarkan pigmen-pigmen ini. Jadual 2.0 memberikan ringkasan perbezaan pigmen antara tiga divisi yang kerap ditemui di perairan Asia Tenggara termasuk Semenanjung Malaysia, Sabah dan Sarawak. Pigmen klorofil a ditemui dalam semua alga. Klorofil b hanya didapati dalam Chlorophyceae dan klorofil c sahaja di dalam Phaeophyceae. Manakala ciri khusus dalam Rhodophyceae ialah memounyai kandungan biliprotein dalam talusnya. 

 

Jenis Bahan Makanan Simpanan

Peringkat awal dalam pengkatan karbon dioksida mungkin sama bagi semua organisma fotosintesis. Dengan demikian hasil primer proses fotosintesis adalah sama  bagi semua alga. Tetapi hasil yang tidak larut yang terkumpul dalam jangkamasa yang panjang berbeza-beza dan keadaan ini dijadikan sebagai kriterion taksonomi yang berguna. Sebatian yang paling banyak terdapat dalam kumpulan alga dan berguna untuk pengelasan utamanya terdiri daripada berbagai-bagai jenis polisakarida. Kanji sebenar yang sama dengan kanji yang dijumpai dalam tumbuhan peringkat tinggi terdapat hanya dalam satu divisi alga iaitu Chlorophyta. Dua divisi yang lain, Rhodophyta dan Phaeophyta menimbunkan kanji-kanji khas iaitu floridean. Antara bahan-bahan simpanan lain yang penting dalam taksonomi alga termasuk floridosid, monogliserat (Rhodophyta), sianofisin (Cyanophyta), laminarin dan manitol (Phaeophyta), paramilum (Euglenophyta) krisolaminarin serta leukosin (Bacilariophyta).

 

Jenis Komponen Dinding Sel

Apabila terdapat dinding sel, kandungan kimianya berbeza antara satu kumpulan dengan satu kumpulan lain, dan kadang-kadang boleh digunakan untuk menentukan taksonomi alga-alga tertentu. Dinding sel lazimnya terbentuk daripada dua jenis bahan, bahagian dalam yang terdiri daripada bahan yang tak larut air (hidrofobik) dan bahagian luar yang bersifat pektik berlendir dan larut dalam air mendidih (hidrofili). Beberapa komponen khusus yang mencirikan dinding sel termasuk asid polikronik, asid alginik yang terdapat dalam dinding Phaeophyta, asid sufinik yang juga terdapat dalam beberapa spesies besar Phaeophyta, serta komponen mukopeptida yang khusus terdapat pada dinding sel alga biru-hijau (Cyanophyta).

 

Bentu k Flagelum

Selain Cyanophyta dan Rhodophyta, flagelum juga terdapat pada semua divisi alga lain. Bilangan serta kedudukan flagelum merupakan ciri penting dalam pengelasan utama alga. Struktur terperinci flagelum alga menyerupai silium dan flagelum yang terdapat pada organisma lain kecuali bakteria. Komponen fibrilnya menunjukkan corak ‘9+2’. Tetapi makrostruktur flagelum alga tidak menunjukkan persamaan seperti ini. Flagelum terdiri daripada dua jenis iaitu jenis akronematik (licin, whiplash, peitschengeisel) dan jenis pantonematik (flimmer, flimergeisel). Jenis akronematik seperti yang dimaksudkan oleh perkataan itu sendiri adalah licin dan berbentuk cemeti, tetapi jenis pantonematik mempunyai barisan turus rerambut halus yang tersusun mengikut paksi flagelum. Kajian yang dibuat dengan menggunakan mikroskop elektron telah menunjukkan adanya satu jenis flagelum lain yang permukaannya diselaputi rerambut halus yang berbeza daripada rerambut pada flagelum pantonematik serta sisik (Morris,1988). Satu ringkasan tentang penggunaan flagelum bagi pengelasan diberikan dalam jadual 2.1.

 

Beberapa Perincian Tertentu Bagi Sruktur Sel

Terdapat beberapa divisi alga yang dapat dikenali berdasarkan butir-butir terperinci bagi struktur selnya. Sel alga Cyanophyta bersifat prokariot tetapi sel lain bersifat eukariot. Stainer dan Van Neil (1962) telah meringkaskan ciri-ciri sel prokariot seperti berikut :-

(a)  Ketiadaan membran dalam yang  memisahkan nukleus dari sitoplasma.

(b)  Pembahagian nukleus tidak berlaku secara mitosis seperti yang berlaku dalam eukariot.

(c)  Kehadiran dinding sel yang mengandungi mukopeptida tertentu sebagai komponen yang menguatkannya.

 

Dengan demikian, sel-sel alga biru-hijau yang rendah takat pembezaannya mudah dibezakan daripada sel kumpulan lain.Dalam beberapa divisi, rupa bentuk luar sel berbeza-beza dan hal ini penting untuk mengenali alga-alga terbabit.

 

 

Jadual 2.1 : Jenis flagelum dan perincian struktur sel yang digunakan dalam

 pengelasan primer alga.

Divisi

Flagelum

Perincian

Cyanophyta

Tiada

Sel prokariot

Chlorophyta

2 atau 4 pada bahagian anterior, berbentuk sama, akronematik.

_

 

Chrysophyta

 

Akronematik dan Pantonematik

permukaan sel dalam beberapa contoh ditutupi sisik

Rhodophyta

Tiada

-

 

Xantophyta

2 berbentuk tidak sama pada bahagian anterior, 1 akronematik, 1 pantonematik

 

_

 

Bacillariophyta

1 pantonematik di bahagian anterior

sel terbahagi dua bahagian, dinding bertanda dengan silika

Pyrrophyta

1 akronematik

kebanyakan spesies ada alur memanjang

Cryptophyta

2 bentuk sama terletak di sisi, pantonematik

_

Euglenophyta

1 di bahagian anterior, pantonematik

_

Phaeophyta

2 berbentuk tidak sama, terletak di sisi, 1 akronematik,

1 pantonematik

 

_

 

 

 

TAKSONOMI NUMERIKAL

 

Pengenalan Taksonomi Numerikal

Menurut Sneath dan Sokal (1963), taksonomi numerikal adalah pengelasan menggunakan kaedah numeriks terhadap unit-unit taksonomi kepada takson tertentu berdasarkan sifat ciri yang terdapat pada spesimen dikaji. Kaedah ini melibatkan penukaran maklumat tentang entiti taksonomi kepada kuantiti numerikal.

Bidang ini juga dikenali sebagai “Sistematik Numerikal” memandangkan ia turut digunakan dalam menganggar hubungan kladistik dalam proses pengelasan. Namun begitu terdapat banyak cadangan lain bagi penamaan sistem ini seperti “Taksonomi Matematik” oleh Jardine dan Sibson (1971) serta “ Morfometrik Multivariat” oleh Blackith dan Rayment (1971). Antara sinonim yang turut dikemukakan ialah “Taksometrik” yang dicadangkan oleh Mayr (1966). Walau bagaimanapun, istilah taksonomi numerikal ternyata lebih sering digunakan (Sneath & Sokal, 1963).

 

Kedudukan Dasar Taksonomi Numerikal

Taksonomi Numerikal telah diasaskan daripada idea-idea yang dikemukakan oleh Adanson (1763) yang dikenali sebagai idea Adansonian (Sneath & Sokal, 1966). Menurut idea Adanson ini,

1.     Taksonomi yang unggul adalah taksonomi yang mengandungi maklumat terperinci lagi lengkap berdasarkan sebanyak mungkin ciri yang dikumpul. Ciri-ciri ini merupakan ciri-ciri morfologi , anatomi, fisiologi, biokimia dan lain-lain.

2.     Tidak ada keutamaan diberikan dalam pemilihan ciri untuk pembentukan takson semulajadi. Dengan kata lain, setiap ciri diberi pemberat yang sama.

3.     Persamaan atau keafinan keseluruhan antara mana-mana dua entiti adalah fungsi kesamaan ciri yang dibandingkan.

4.     Perbezaan taksonomi boleh disebabkan oleh kepelbagaian ciri yang berkorelasi dalam kumpulan kajian.

5.     Taksonomi yang kita fahami adalah merupakan sains empirik.

6.     Pengelasan adalah berdasarkan persamaan filogenetik.

 

Andason tidak memberikan keutamaan pada mana-mana ciri berdasarkan pada kepelbagaian kepentinganya. Pertimbangan samada satu ciri lebih penting daripada yang lain tidak sepatutnya dilakukan dan seharusnya setiap ciri diterima sebagai sama penting untuk mambuat pengelasan yang kelihatan lebih semulajadi (Gilmour,1937). Ini kerana kumpulan pengelasan adalah berdasarkan korelasi atribut terbesar. Dipercayai pengelasan jenis inilah yang dikehendaki oleh para ahli sains.

Kelebihan taksonomi numerikal ini adalah ia berupaya menganalisis kumpulan set data yang besar dengan bantuan komputer. Semenjak akhir 1950an, Sokal, Sneath dan rakan-rakan seperjuangan telah berusaha memperluaskan penggunaan teknik taksonomi numerikal. Kini teknik ini telah dapat diterima pakai secara meluas untuk membuat pengelasan terutamanya bagi tumbuhan tinggi. Walaupun teknik ini digunakan secara meluas pada tumbuhan tinggi, ia masih jarang digunakan untuk alga laut. Antara kajian yang pernah dijalankan adalah Russel dan Fletcher (1975) untuk Phaeophyta, Garbary (1979) untuk famili Acrochaetiaceae (Rhodophyta) dan Russel (1978) bagi divisi Phaeophyta.

 

Matlamat Taksonomi Numerikal

Taksonomi Numerikal tidak akan mendapat perhatian serius ahli biologi kecuali ia mampu membaiki  prosedur taksonomi yang biasa. Walaupun kita tidak mampu mendesak ahli sains agar sentiasa setuju dengan tafsiran fakta, ia menjadi matlamat kaedah saintifik untuk mencapai persetujuan terhadap fakta terbabit secara pemerhatian berulang. Diharap melalui kaedah ini, ahli sains yang menjalankan kajian secara berasingan terhadap satu spesimen akan memperolehi data yang seragam. Kajian taksonomi numerikal ini membantu menerangkan kekeliruan yang timbul dalam mengelaskan benda hidup termasuk alga. Ini berbeza dengan cara kerja ahli taksonomi tradisional. Sistematik tradisional menggunakan gerak hati / intuisi. Dalam istilah praktiknya, intuisi adalah pemberatan sifat. Seorang ahli sains mengkaji sesuatu kumpulan organisma, beliau memilih ciri-ciri yang dianggap penting (konservatif), dan menentukan had spesies serta kumpulan-kumpulan spesies berdasarkan ciri-ciri tersebut. Kumpulan-kumpulan tersebut boleh jadi buatan. Pertelingkahan pendapat sering berlaku apabila ahli sains yang lain berpendapat ciri-ciri lain adalah penting.

 

Kelebihan Sistem Taksonomi Numerikal

Menurut Sneath dan Sokal (1966), taksonomi numerikal mempunyai banyak kelebihan, antaranya ialah :

1.     Taksonomi numerikal menggunakan sistem komputer yang berupaya menyimpan dan menganalisis data yang banyak dan tidak mampu dilakukan oleh otak manusia.

2.     Menurut kaedan ini, pemilihan data untuk penganalisaan dibuat secara bebas daripada prejudis manusia. Dengan kata lain, ia dapat mengurangkan penilaian berat sebelah yang subjektif.

3.     Kaedah ini juga membolehkan kajian diulang oleh penyelidik yang lain pada masa yang lain dan melihat persamaan ciri yang mirip antara mana-mana kumpulan organisma.

4.     Taksonomi numerikal juga berupaya untuk menggabungkan data daripada sumber maklumat yang pelbagai seperti morfologi, fisiologi, anatomi, jujukan asid amino, DNA dan lain-lain.

5.     Data yang dikodkan dalam bentuk numeriks boleh diterjemahkan menggunakan sistem pemprosesan data elektronik dan digunakan untuk membuat penghuraian, kekunci, katalog, peta dan lain-lain dokumen.

6.     Untuk menghasilkan jadual data yang lebih jelas, sistem ini  menuntut pengkajinya menggunakan lebih banyak ciri dalam melakukan pengelasan.

 

Langkah-langkah Dalam Taksonomi Numerikal (Heywood & McNeil,1964)

1)    Langkah pertama adalah memilih unit-unit tertentu untuk dikelaskan. Dalam taksonomi  numerikal, unit-unit ini dikenali sebagai Unit-unit Taksonomi Beroperasi (Operational Taxonomic Unit) atau OTU. Ia bergantung pada matlamat kajian, OTU mungkin merupakan spesies, genus dan sebagainya.

2)    Langkah kedua ialah menyenaraikan ciri-ciri OTU. Dalam aspek bilangan anggaran ciri ini, terdapat percanggahan pendapat. Sokal menyatakan anggaran antara 60 hingga 100 ciri diperlukan untuk mencapai objektif dan kestabilan pengelasan. McNeil (1978) tidak setuju dengan cadangan itu. Ini memandangkan bahawa bilangan yang kecil mampu untuk menghasilkan pengelasan yang baik. Beliau hanya menggunakan 12 ciri untuk menerangkannya.

3)     Menukar ciri ke bentuk numeriks. Angka 1 dan 0 digunakan untuk tujuan ini. Sekiranya ciri itu hadir pada bahan dikaji, ditanda 1 dan akasnya ditanda 0.

4)    Mendapatkan nilai persamaan antara OTU dengan menggnakan formula koefisien kesamaan.

5)    Menjalankan analisis pengklompokan (Cluster analysis).

6)    Membuat pengelasan berdasarkan dendragon yang diperolehi.

 

Pengukuran  Kesamaan

Langkah ini merupakan langkah terpenting dalam taksonomi numerikal. Ia didahului dengan langkah pengumpulan sebanyak mungkin maklumat tentang ciri-ciri kumpulan taksonomi yang dikaji. Ciri-ciri OTU yang dikumpul perlu ditentu ukur tahap kesamaan fenetiknya. Ia boleh dilakukan dengan menggunakan koefisien kesamaan untuk mewujudkan jadual t x t (matriks kesamaan). Terdapat banyak pekali persamaan yang telah dicadangkan untuk data binari melalui penggunaan angka 1 dan 0. Apabila 1 ditandakan, sampel mempunyai ciri tersebut dan 0 jika tiada. Dalam kajian ini, “ Pekali Pemadanan Mudah “ telah digunakan.

 

 

Pekali Pemadanan Mudah (SMC)

[H1] 

                                                                                          Sij                     a+b

                                                                                              a+b+c+d

 

Pekali Pemadanan Mudah (SMC) digunakan kerana pekali ini kerap digunakan oleh ahli taksonomi numeriks. Ini memandangkan pekali ini membenarkan penilaian terakhir mudah dijalankan (Sneath & Sokal, 1973).

 


 [H1]