PENCEMARAN di suatu kawasan pertambangan ataupun di perkotaan semakin mengkhawatirkan. Untuk itu, berbagai upaya dilakukan untuk mengurangi dampak kerusakan lingkungan. Kegiatan yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak dari kerusakan lingkungan, di antaranya adalah Reboisasi, Bioremediasi, Rehabilitasi lahan dan Reklamasi.

Bioremediasi adalah salah satu kegiatan pengurangan dampak dari pertambangan yang dapat diterapkan dengan menggunakan tumbuhan. Lumut adalah salah satu kelompok tumbuhan yang dapat dimanfaatkan dalam melakukan bioremediasi di suatu kawasan.

Lumut merupakan bagian dari kelompok tumbuhan tingkat rendah yang mampu berfotosistesis. Di alam, lumut umumnya tumbuh pada berbagai substrat seperti pada tanah, batu, batang pohon, kayu lapuk atau pada daun.

Tubuh lumut terdiri atas beberapa bagian yang menyerupai daun, batang  serta akar. Namun ada pula yang terdiri atas helaian serupa pita, umumnya disebut dengan lumut hati bertalus.

Secara taksonomi, lumut terbagi menjadi tiga kelompok besar yaitu Bryophyta (lumut sejati), Marchantiophyta (lumut hati berthalus) serta Anthocerotophya (lumut tanduk).

Lumut memiliki lapisan daun yang tipis, hanya terdiri atas satu lapis sel saja. Pada proses pengangkutan makanan dan air, lumut melakukannya dengan sistem osmosis, karena belum memiliki jaringan pengangkut.

Cairan di sekitar tubuhnya dapat dengan mudah masuk ke dalam tubuh lumut, maupun sebaliknya. Oleh sebab itu, lumut sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika musim kemarau, tubuh lumut akan mengering, namun akan kemballi hijau ketika musim penghujan datang.

Terakumulasi

Pada kondisi lingkungan yang tercemar, lumut dapat mengakumulasi cemaran tersebut di dalam tubuhnya. Seperti lingkungan udara yang tercemar oleh kadar timbal (Pb) yang tinggi, yang biasanya dihasilkan dari pembakaran kendaraan bermotor.

Di dalam tubuh lumut, timbal dari udara tersebut dapat terakumulasi. Begitu pula dengan kadar logam berat yang berada di sekitar tempat tumbuh lumut, dapat terakumulasi di dalam tubuhnya.

Ada beberapa hal mengenai logam berat yang perlu diketahui. Diantaranya; bahwa logam berat adalah logam dengan kerapatan spesifik lebih dari 5 g cm-3, yang terbentuk di kerak bumi kemudian dilepaskan ke atmosfer dan air permukaan.

Dalam kadar tertentu, logam berat ada yang diperlukan  untuk metabolisme tubuh. Contohnya Co untuk pembentukan vitamin B12, Fe untuk pembentukan hemoglobin, dan Zn yang berfungsi dalam enzim-enzim hydrogenase. Sementara itu ada logam berat yang berbahaya untuk tubuh, seperti  Hg, Pb, Cd. Polutan yang berbahaya ini, sulit dihilangkan dan cenderung terakumulasi dalam tubuh tumbuhan dan organisme lain melalui rantai makanan.

Indikator Biologis

Perlu diketahui, bahwa sejak 1968 lumut telah digunakan sebagai indikator biologis untuk pencemaran oleh logam berat. Penyebarannya cukup luas.

Beberapa jenis lumut tumbuh subur pada substrat yang mengandung logam berat seperti Cu, Zn dan Cd (Marchantia polymorpha); Cr dan Co (Conocephalum conicum; Foto 1): Ni, Cr, Cu dan Ba (Pellia epiphylla). Lumut juga  dapat digunakan dalam pemantauan kontaminasi tanah oleh unsur-unsur yang tersebut. 

Lumut tidak memiliki sistem perakaran, sehingga memungkinkan untuk menyerap logam berat dari seluruh permukaan tubuhnya. Disamping itu, tidak adanya lapisan kutikula,  memudahkan terjadinya pertukaran ion sehingga logam berat mudah terserap ke dalam sel.

Logam berat diakumulasi dalam tubuh lumut sebagai partikel di lapisan permukaan tubuhnya. Logam berat tersebut larut di dalam cairan sel dan disimpan di sekitar sel, terikat pada dinding membran plasma.

Logam berat tersebut akan turut serta diangkut di dalam sel dan disimpan dalam bentuk zat larut atau tidak larut. Mekanisme serta efisiensi penyerapan logam berat tertentu akan bervariasi tergantung pada kelompok lumutnya.

Mempengaruhi Struktur

Sumber dan faktor yang mempengaruhi akumulasi logam berat pada lumut meliputi udara, tanah dan aliran air hujan atau lelehan salju. Beberapa faktor ini dapat membawa butiran-butiran halus logam berat, kemudian diserap oleh lumut.

Tumbuhan yang terkontaminasi logam berat, melalui sistem perakarannya bisa terserap oleh lumut. Logam berat yang terakumulasi di dalam tubuh lumut dapat mempengaruhi struktur tubuh lumut itu sendiri.

Diantaranya adalah perubahan ultrastruktur serta proses dan karakteristik fisiologi lumut, dan perubahan struktur lumut yang mencakup perubahan bentuk kloroplas dan susunan tilakoid. Bentuk butiran stroma plasto di dalam kloroplas pun bisa mengalami perubahan.

Ketika ketersediaan logam berat di suatu lingkungan tinggi, serapan intraseluler dapat terjadi lebih cepat, sehingga akumulasi logam berat dalam jumlah besar dapat terjadi dalam waktu singkat.

Pada Lunularia cruciata ditemukan banyak vakuola kecil yang mengandung endapan padat elektron, yang mana pada lumut yang dijadikan kontrol tidak ditemukan. Logam berat juga dapat mengganggu berbagai proses metabolisme dan menyebabkan stres fisiologi pada sel lumut.

Percobaan pada Ptychanthus striatus, dengan menggunakan Cu, Zn dan Pb, menunjukkan bahwa tembaga menyebabkan terjadinya penurunan kadar klorofil. Logam berat dapat mengganggu proses biokimia dan fisiologi di dalam sel, karena terjadinya perubahan metabolisme nitrogen.

Mekanisme Pertahanan

Mekanisme pertahanan lumut terhadap logam berat, meliputi berbagai langkah. Diantaranya: Pengaruh racun logam berat pada sel lumut sebagian besar disebabkan oleh fraksi di dalam sel, sedangkan yang terdapat di antara sel tidak berpengaruh secara langsung terhadap metabolisme sel.

Lumut merespons terhadap stres logam berat dengan cara mencegah masuknya logam berat ke dalam protoplas. Dinding sel sangat berperan dalam hal ini. Kemudian lumut melakukan modifikasi pada dinding sel sehingga bisa mengurangi pertukaran kation atau melakukan aktivitas ‘metal transporter’ di dalam membran plasma terhadap logam yang dialirkan, sehingga dapat mencegah logam berat turut masuk.

Sebuah contoh, tingkat toleransi terhadap kadmium dapat dipengaruhi oleh pengikatan dinding sel berbagai kation non-toksik yang terjadi secara alami di dalam sel atau di sekitarnya, yang kemudian dapat menciptakan kondisi untuk mencegah pengikatan logam berat di sekitar membran plasma serta mencegah masuknya logam berat ke dalam sitoplasma.

Selain mekanisme ‘penolakan’, lumut juga melakukan suatu mekanisme untuk menetralisasi pengaruh dari stres yang disebabkan oleh logam berat. Lumut pun melakukan pemindahan atau ‘translokasi’ logam berat dari sitoplasma ke vakuola dan dinding sel.

Tentang Penulis

IDA HAERIDA, Mrs. Disamping sebagai peneliti di Research Center for Biosistematics and Evolution – BRIN, tepatnya sebagai Researcher at RC for Biosistematics and Evolution, Penulis  adalah anggota dari Women in Bryology (http://bryology.org/women-in-bryology/) serta anggota dari  “International Association of Bryologist”.

*)Pusat Riset Biosistematika dan Evolusi – BRIN