Struktur Komunitas Karang dan Allelokimia Cembranoid Sarcophyton glaucum dari Perairan Terasidifikasi Retakan CO₂ Vulkanik

Abstract

Hewan non-stony corals, seperti karang lunak, telah diprediksi akan menggantikan dominasi karang keras pada asidifikasi air laut di perubahan iklim mendatang. Prediksi ini didasari pengamatan komunitas karang di perairan terasidifikasi CO₂ vulkanik subtropik dan struktur tubuh karang lunak. Namun, pengamatan komunitas karang di perairan terasidifikasi retakan CO₂ vulkanik Indonesia masih terbatas. Selain faktor struktur tubuh yang melindungi kerangka kalsium dari efek asidifikasi, daya kompetitif karang lunak di perairan terasidifikasi juga dapat dipengaruhi oleh kemampuannya untuk menghasilkan allelokimia (senyawa bioaktif sitotoksik) cembranoid. Informasi mengenai pengaruh allelokimia masih sangat terbatas. Publikasi mengenai penemuan senyawa cembranoid karang lunak Indonesia juga masih sangat sedikit. Proses elusidasi secara umum menjadi permasalahan utama dalam identifikasi struktur kimia di Indonesia. Penelitian ini dilakukan berdasarkan beberapa limitasi tersebut. Penelitian tujuan untuk; (1) mengamati karakteristik perairan dan komunitas karang tropik di perairan terasidifikasi retakan CO₂ vulkanik perairan dangkal Indonesia, dan (2) menelaah struktur, keragaman, dan kuantitas allelokimia cembranoid karang lunak yang hidup terasidifikasi hingga pH 7.8. Sarcophyton glaucum dipilih sebagai target penelitian. Pemilihan dilakukan berdasarkan studi pendahuluan yang menemukan Sarcophyton sebagai karang lunak dominan di perairan yang diamati. Identifikasi struktur allelokimia dilakukan dengan teknik Logic Structure Determination (LSD) dengan penambahan algoritme Heteronuclear 2-Bond Correlation (H2BC). Penelitian dilakukan untuk memperoleh kebaruan; (1) senyawa alelokimia cembranoid; (2) teknik automasi elusidasi struktur; (3) pengaruh faktor allelokimia terhadap daya kompetitif karang lunak di perairan terasidifikasi. Penelitian akan bermanfaat bagi konservasi hewan karang menghadapi perubahan iklim dan penemuan biofarmasi baru dari biota laut Indonesia. Penelitian dilakukan di perairan retakan CO₂ vulkanik Pesisir Minahasa (Provinsi Sulawesi Utara), Pulau Gunung Api (Provinsi Maluku), dan Pulau Mahengetang (Provinsi Sulawesi Utara). Analisis parameter kimia perairan di ketiga lokasi menunjukkan sistem karbonat yang serupa (pCO₂ hingga 600 μatm dan pH hingga 7.8). Namun, penurunan pH tidak secara signifikan (P>0.05) menyebabkan perubahan persentase tutupan karang. Kadar nutrien (nitrogen dan fosfat anorganik terlarut) ditemukan sebagai penyebab komunitas karang yang bervariasi. Kelarutan kalsium karbonat yang tetap tinggi (di atas 3) pada pH 7.8 perairan tropis menyebabkan beberapa karang keras, seperti Acroporidae, Poritidae, iii dan Helioporidae, masih mampu bertahan dan mendominasi tutupan karang. Pengujian multivariat menunjukkan bahwa tekanan eutrofikasi antropogenik lebih destruktif terhadap karang dibandingkan dengan asidifikasi air laut. Oleh karena itu, pemangku kebijakan konservasi harus berfokus pada mitigasi eutrofikasi antropogenik. Baku mutu air untuk biota laut yang berlaku saat ini (KepMen LH 51/2004) masih sangat umum. Baku mutu air untuk hewan karang harus diakomodasi dalam baku mutu tersendiri agar dapat bertahan di perubahan iklim mendatang. Penelitian menemukan penggunaan algoritme H2BC berhasil meningkatkan akurasi program LSD. Komputasi tanpa H2BC menghasilkan 22-94 kemungkinan struktur untuk suatu isolat senyawa, sementara penggunaan H2BC menghasilkan 2-4 kemungkinan struktur. Elusidasi allelokimia Sarcophyton glaucum dari perairan terasidifikasi berhasil menemukan 6 jenis senyawa cembranoid, yaitu 2-hydroxy-crassocoide E, sarcophytoxide, Sarcrassin E, 3,7,11- cembreriene-2,15-diol, 11,12-epoxy sarcophytol A, dan sarcopytol A. 2-hidroksicrassocolide E merupakan cembranoid baru dengan bioaktivitas antitumor. Hasil ini menunjukkan LSD dengan algoritme H2BC adalah terobosan metode komputasi elusidasi yang dapat meningkatkan penemuan biofarmasi baru di Indonesia. Total kadar cembranoid Sarcophyton glaucum ditemukan lebih tinggi di habitat pH 8.0 dibandingkan dengan pH normal. Kuantitas senyawa bioaktif tersebut selanjutnya menurun pada tekanan asidifikasi di bawah pH 8.0. Pola ini terdeteksi pada hewan uji yang hidup terasidifikasi secara alamiah dan percobaan akuarium. Perubahan kadar allelokimia memiliki pola yang serupa dengan daya kompetitif karang lunak di perairan terasidifikasi. Oleh karena itu, allelokimia adalah faktor penting bagi daya kompetitif karang lunak di perairan terasidifikasi. Selain itu, pengamatan dari keragaman jenis cembranoid menunjukkan Sarcophyton glaucum perairan pH normal memiliki clade yang bervariasi dibandingkan hewan serupa pada habitat terasidifikasi. Sarcophyton glaucum clade F diduga menjadi sub-spesies yang hilang pada kondisi perairan terasidifikasi. Hasil ini memperlihatkan penurunan diversitas genetika karang lunak dapat terjadi pada tekanan asidifikasi air laut di perubahan iklim mendatang.