Sistematika dan Zoogeografi Macrobrachium spp. pada Habitat Air Asam di Sumatra dan Kalimantan

Abstract

Udang air tawar genus Macrobrachium memiliki jumlah spesies terbanyak kedua setelah genus Caridina. Penyebarannya paling luas, menghuni berbagai macam habitat perairan dan mampu beradaptasi pada lingkungan ekstrim seperti air rawa gambut yang sangat asam. Pulau Sumatra dan Kalimantan memiliki perairan rawa gambut yang terluas di Indonesia dan memiliki karakteristik yang berbeda. Rawa gambut di Sumatra dicirikan oleh perairan berwarna coklat sampai hitam, dengan substrat berupa lumpur saja, sedangkan rawa gambut di Kalimantan memiliki karakteristik dengan substrat lumpur dan pasir kuarsa dengan warna air yang coklat seperti teh. Perbedaan karakteristik di setiap lokasi rawa gambut ini menyebabkan variasi jenis udang Macrobrachium yang ditemukan. Hingga saat ini hanya lima spesies Macrobrachium yang dilaporkan berhabitat pada air asam. Selain itu identifikasi morfologi pada genus Macrobrachium memiliki resiko yang tinggi karena keterbatasan karakter yang hanya dapat diamati pada individu dewasa, khususnya jantan dominan. Penggunaan analisis molekuler dengan penanda gen cytochrome oxidase subunit I (COI) telah diterapkan untuk DNA barcoding dan keragaman genetik pada udang air tawar. Sejauh ini, belum ada penelitian tentang ekologi dan molekuler genus Macrobrachium yang berhabitat pada air asam. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari sistematika dan zoogeografi Macrobrachium spp. pada habitat air asam di Sumatra dan Kalimantan. Koleksi sampel dilakukan pada sungai rawa gambut di Pulau Sumatra dan sekitarnya (Provinsi Riau, Jambi dan Sumatra Barat) dan Pulau Kalimantan (Kalimantan Tengah). Pengambilan sampel menggunakan bubu yang dipasang umpan dan handnet. Faktor biotik dan abiotik perairan diukur dan diamati. Analisis molokuler menggunakan penanda gen cytochrome oxidase subunit I (COI). Berdasarkan analisis morfologi dan molekuler spesies yang diperoleh pada rawa gambut provinsi Jambi dan Riau adalah Macrobrachium sundaicum. Habitat yang mendukung keberadaan spesies yaitu memiliki substrat lumpur dengan keberadaan serasah daun, kayu mati dan tanaman air. Penelitian ini mencatat laporan baru mengenai keberadaan M. sundaicum di wilayah Sumatra bagian timur. Berdasarkan hasil analisis keanekaragaman haplotipe dan nukleotida, Macrobrachium sundaicum menunjukkan tingkat keanekaragaman yang rendah di setiap sungai. Sedangkan analisis jaringan haplotipe menunjukkan bahwa setiap sungai memiliki haplotipe yang unik. Temuan ini mengindikasikan adanya subdivisi antarpopulasi M. sundaicum di Sumatra bagian timur, yang diduga disebabkan oleh fragmentasi habitat, perbedaan siklus hidup, dan faktor ekologis (seperti perbedaan daerah aliran sungai purba). Berdasarkan analisis morfologi dan molekuler diperoleh spesies Macrobrachium idae pada rawa gambut di Provinsi Sumatra Barat. Karakteristik habitat yang mendukung spesies ini adalah substrat lumpur dengan serasah daun serta tanaman air. Pada penelitian ini diduga bahwa masuknya spesies M. idae ke perairan asam secara tidak sengaja yang disebabkan oleh arus sungai. Temuan ini menunjukkan bahwa distribusi spesies M. idae sangat luas, mencangkup perairan payau, peraiaran tawar hingga perairan asam. Berdasarkan analisis morfologi dan molekuler spesies yang diperoleh pada rawa gambut di Provinsi Kalimantan Tengah adalah Macrobrachium cf sundaicum dan M. cf callirrhoe. Spesies M. cf sundaicum ditemukan pada karakteristik habitat dengan substart lumpur dan serasah daun dengan kehadiran tanaman air. Sedangkan spesies M. cf callirrhoe ditemukan pada karakteristik substart berupa pasir kuarsa, tanah liat dan serasah daun. Pada hasil penelitian ini dilaporkan kemungkinan ditemukan dua spesies baru udang genus Macrobrachium. Secara keseluruhan sungai rawa gambut di Pulau Sumatra di dominansi oleh substrat lumpur, serasah daun, dan kayu mati dengan pH perairan berkisar antara 3,6-4,7, serta suhu air berkisar antara 26-28°C, dengan kehadiran tanaman yang dominasi oleh vegetasi paku serta sawit. Sementara itu, di Pulau Kalimantan, sungai rawa gambut memiliki dua jenis substrat yaitu lumpur, dan pasir kuarsa yang bercampur tanah liat, dengan serasah daun, pH perairan berkisar antara 3,3-4,5, dan suhu air berkisar antara 26–27°C. Kondisi perairan dengan substrat berupa serasah daun dan kayu mati menyedikan sumber makanan dan tempat berlindung bagi udang.

The freshwater prawn genus Macrobrachium is the second largest in number of species after the genus Caridina. The distribution of this genus is global worldwide, the inhabiting various aquatic habitats and it is able to adapt extreme environment, such as highly acidic peat swamp waters. Sumatra and Kalimantan islands have the largest peat swamp waters in Indonesia, which have distinct different characteristics. Peat swamp in Sumatra are characterized by having brown to black water, and are consisted solely mud, while Kalimantan's peat swamp have mud and quartz sand substrate, with tea-colored brown water. The different characteristics of each peat swamp resulted in various Macrobrachium species. Up to the present, only five species of Macrobrachium have been reported inhabiting acidic water. In addition, morphological identification of the genus Macrobrachium has a high risk due to the limited characters that can only be observed in adult individuals, especially dominant males. The use of molecular analysis with cytochrome oxidase subunit I (COI) gene markers has been applied for DNA barcoding and genetics in freshwater shrimp. So far, there is no study on the ecology and molecular of the genus Macrobrachium inhabiting acidic water. This study the aimed of is to investigate the systematic and zoogeography of Macrobrachium spp. in acid waters in Sumatra and Kalimantan. The samples were collected from peat swamp rivers in Sumatra and surrounding areas (Riau, Jambi, and West Sumatra Provinces) and Kalimantan (Central Kalimantan Province). Samples were collected using baited traps and handnets. Aquatic biotic and abiotic factors were measured and observed. Molecular analysis using cytochrome oxidase subunit I (COI) gene markers. Based on morphological and molecular analyses, the species obtained in peat swamps in Jambi and Riau provinces are Macrobrachium sundaicum. The habitat that support the presence of this species are substrate mud with the leaf litter, dead wood and aquatic plants. This study reports a new record of M. sundaicum, i.e the presence of this species in eastern Sumatra. Based on the results of haplotype and nucleotide diversity analysis, M. sundaicum showed a low level of diversity in each river. While the haplotype network analysis showed that each river had haplotype unique. These findings indicate subdivision among populations of M. sundaicum in eastern Sumatra, which may be caused by habitat fragmentation, life cycle differences and ecological factors (such as differences in ancient watersheds). Based on morphological and molecular analyses, the species Macrobrachium idae was found in peat swamps of West Sumatra Province, based on morphological and molecular analyses, the species Macrobrachium idae was found. The habitat characteristics that support this species are leaf litter substrate with the presence of aquatic plants. We suspect that the introduction of M. idae into the acidic waters was accidental, caused by river current. This finding shows that the distribution of M. idae is very wide, from brackish waters, to fresh waters and up acidic waters. Based on morphological and molecular analyses, M. cf sundaicum and M. cf callirrhoe were obtained in peat swamps in Central Kalimantan Province. Macrobrachium cf sundaicum was found in habitat characteristics of mud, leaf litter and aquatic plants. While M. cf callirrhoe was found in habitat characteristics of quartz sand, clay, and leaf litter. The results of this study reported the presence of two new species of shrimp genus Macrobrachium. Overall, peat swamp rivers on the island of Sumatra are dominated by substrates of mud, leaf litter and dead wood with water pH ranging from 3.6–4.7, and water temperature ranging from 26–28°C, with plants present and dominated by fern and palm vegetation. Meanwhile, on the island of Borneo, peat swamp rivers have two types of substrates, i.e mud and quartz sand mixed with clay, with leaf litter, water pH ranging from 3.3–4.5, and water temperature ranging from 26–27°C. Water conditions with substrates of leaf litter and dead wood provide a food source and shelter for shrimp.