MEKANISME AKUMULASI AMONIA DALAM HAEMOLIMPH UDANG WINDU (Penaeus monodon)

Sumoharjo

Pendahuluan

       Lebih dari setengah limbah nitrogen yang diekskresikan oleh udang adalah amonia (Kinne, 1976; Regnault, 1987). Amonia dalam air berbentuk NH3 (amonia tak terionisasi) dan NH4+ (amonia terionisasi). Proporsi NH3 dari NH4+ meningkat dengan meningkatnya suhu dan pH, dan menurunnya salinitas (Trussel, 1972; Whitfield, 1978). NH3 bersifat lipophilic (larut dalam lemak) sehingga dengan mudah berdifusi melintasi membran respirasi (insang) dan penetrasinya membuat membran tidak stabil (Kormanik dan Cameron, 1981). 
      Udang windu (Peneaus monodon) adalah udang budidaya penting, yang mana budidayanya secara progresif telah menjadi lebih intensif (Chen, at al., 1989a). Amonia bisa mencapai tingkat beracun bahkan dalam sistem intensif dengan pergantian air hingga 30 % per minggu (Chen, at al., 1989b). 
    Toksisitas amonia terhadap ikan telah secara luas dipelajari dan direview oleh Alabaster dan Lloyd (1980), oleh Colt dan Armstrong (1981) dan oleh Russo (1985). Konsentrasi mematikan 50 % (LC-50) amonia terhadap udang windu telah dilaporkan oleh Chin dan Chen (1987) untuk larvae, Chen dan Lei (1990) untuk juvenil dan Chen, et al (1990b) untuk udang dewasa. Akumulasi amonia dalam air dapat menghambat pertumbuhan udang dan yang lebih ekstrim pada beberapa kasus menyebabkan kematian (Wickins, 1976; Armstrong, et al., 1987; Chen, et al., 1990ª). Makalah ini berkenaan dengan akumulasi amonia dalam haemolimp (darah) udang windu yang terekspos amonia pada level berbeda dalam skala laboratorium.

Pembahasan 

        Konsentrasi amonia dalam darah suatu organisme, yang mana amonia masuk melalui difusi dari lingkungan yang mengandung amonia atau hasil metabolisme adalah salah satu prinsip untuk menduga fungsi fisiologis. Pada ikan level plasma amonia yang normal bervariasi tergantung spesies. Konsentrasi amonia dalam darah ikan Rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) dan Coho Salmon (O. Kisutch) yang tidak makan, masing-masing adalah 38 dan 0.26 mg/l (Fromm dan Gillette, 1968; Buckley et al., 1979). Konsentrasi amonia dalam haemolimp krustasea berkisar antara 2 – 18 mg/l (Mangum et al., 1976; Armstrong et al., 1978). 

         Difusi NH3 dari darah ke air , pertukaran ion NH4+ dengan Ca+ , dan konversi senyawa tidak beracun adalah tiga jalan bagi ikan dan krustasea untuk menghilangkan amonia sisa metabolisme (Campbell, 1973). Difusi NH3 adalah jalan utama ekskresi karena secara normal level konsentrasi darah lebih tinggi dari pada lingkungan perairan (Kinne, 1976). Amonia dalam darah Rainbow trout dilaporkan 9-40 kali lebih tinggi dari pada di lingkungan perairan (Fromm dan Gillete, 1968). 

       Nelson dan Kropp (1985) melaporkan bahwa tingkat metabolisme Macrobranchium lar yang dipuasakan berbeda dengan yang diberi makan. Pada penelitian ini, kandungan amonia-N dalam haemolimp pada udang yang diberi makan (normal) adalah 12.33  2.18 sedangkan pada udang yang dipuasakan adalah 7.11  2.18. jadi ketika udang dieksposkan pada lingkungan air yang mengadung konsentrasi amonia-N melebihi 10 mg/l, setelah 30 menit konsentrasi amonia dalam haemolimph udang akan menjadi fungsi dari lingkungan yang diberi amonia. Hal ini berarti bahwa ketika udang terekspos lebih dari 10 mg/l amonia-N , difusi amonia dari haemolimp ke air digantikan oleh difusi amonia dari air ke haemolimp. Menggunakan P. Chinensis Chen dan Lin (1992) melaporkan bahwa ekskresi amonia meningkat jika konsentrasi amonia di lingkungan meningkat sampai 1 mg/l, tetapi ekskresi amonia berkurang ketika level amonia di lingkungan melebihi 10 mg/l. 

      Setelah 4 – 6 jam terekspos, kandungan amonia dalam haemolimp udang yang terekspos 10 mg/l diperkirakan menjadi sama dengan konsentrasi amonia di lingkungannya. Kandungan amonia dalam haemolimp udang yang terekspos 50 mg/l dan 10 mg/l amonia-N pada pH 8.2 lebih rendah dari pada konsentrasi amonia-N dalam air untuk udang yang diambil setelah 8 dan 6 jam terekspos (gambar 1). Seperti halnya dengan nilai amonia dalam haemolimp udang yang terekspos 50 mg/l pada pH 6.3 setelah 8 jam dan 9.0 setelah 1.5 jam lebih rendah dari pada konsentrasi amonia dalam air (gambar 2). 

      Kandungan NH3 adalah 0.69 dan 6.90 mg/l dalam larutan amonia-N 10 dan 100 mg/l pada pH 8.2 dan 0.05, 0.37, 3.45, dan 15.94 mg/l dalam larutan amonia-N 50 mg/l pada pH 6.3, 7.2, 8.2, dan 9.0 (tabel 2). Dalam waktu 6 jam, udang windu yang terekspos 10 mg/l amonia-N pada pH 8.2, akumulasi amonia-N dalam haemolimp telah melebihi konsentrasi amonia di lingkungannya. Namun demikian, udang yang terekspos 50 mg/l pada pH 9 akumulasi amonia di dalam haemolimp telah lebih tinggi dari pada konsentrasi amonia di lingkungannya hanya setelah 1.5 jam terekspos. Observasi ini menunjukkan bahwa konsentrasi NH3 dan NH4+ mempengaruhi akumulasi amonia di dalam haemolimp udang. Perlu diketahui bahwa, ketika NH3 berdifusi ke haemolimp, keseimbangan NH3 dan NH4+ diatur kembali, dan jadinya NH3 terus menerus berdifusi ke dalam haemolimp. 

   Armstrong et al. (1978) telah menyelidiki pengaruh amonia terhadap udang galah (Macrobranchium rosenbergii) pada pH berbeda dan menyatakan bahwa konsentrasi NH4+ di lingkungan yang tinggi menghambat laju penyerapan Na+. Campbell (1973) menyatakan bahwa NH3 masuk ke dalam darah dari lingkungan air atau melalui hasil metabolisme yang dikonversi menjadi NH4+. Akibatnya melepaskan ion hidroksil (OH-) dan diikuti dengan peningkatan pH darah yang secara signifikan mempengaruhi reaksi katalis enzim dan stabilitas membran. Faktanya adalah udang mengalami kematian ketika terekspos hingga 100 mg/l pada pH 8.2 setelah 8 jam (gambar 1a), dan 50 mg/l pada pH 9 setelah 2 jam (gambar 2a). Ini menyatakan bahwa amonia dapat mempengaruhi sistem enzim. Sayangnya Na+, sistem enzim, dan tingkat pH dalam haemolimp udang tidak diukur dalam penelitian ini. 

        Udang windu yang terekspos 50 mg.l amonia-N pada pH 9.0 terakumulasi sebanyak 21.55 mg/l dalam haemolimp setelah 1.5 jam. Konsentrasi amonia dalam larutan uji lebih tinggi dari pada tiga larutan lainnya (tabel 2). Pada pH yang lebih tinggi, level NH3 meningkat dan NH3 terus berdifusi ke dalam tubuh udang dan kematian terjadi ketika telah melebihi toleransi tubuh udang. Konsentrasi amonia dalam heaemolimp udang dapat dijadikan indeks kandungan amonia untuk budidaya intensif udang windu.

        NH₃-N adalah 0.69 mg/l dalam 10 mg/l larutan amonia-N pada pH 8.2 dan 0.37 mg/l dalam 50 mg/l arutan amonia-N pada pH 7.2 (tabel 2); Dengan demikian, kandungan NH₄⁺-N masing-masing menjadi 9.31 dan 49.63 mg/l. NH₄⁺-N pada akhirnya menjadi lima kali lebih besar dari sebelumnya. Amonia dalam haemolimp pada akhirnya juga lebih besar daripada sebelumnya setelah 2, 4, 6, dan 8 jam terekspos. Walaupun pada awalnya konsentrasi NH₃ lebih tinggi, kandungan amonia dalam haemolimp udang pada perlakuan dengan larutan amonia 50 mg/l dengan pH 7.2 lebih tinggi dari pada yang terdapat pada perlakuan 10 mg/l dengan pH 8.2. Hasil pengamatan ini menyatakan bahwa NH₄⁺ juga berperan penting dalam peningkatan kandungan amonia di haemolimp udang. Kandungan amonia dalam haemolimp bisa jadi dianggap eksklusif dibandingkan dengan difusi NH₃, karena keseimbangan baru NH₃ dan NH₄⁺ terjadi ketika NH₃ masuk ke dalam haemolimp, tetapi bisa juga dianggap terjadi difusi atau penetrasi NH₄⁺ sebagai tambahan di dalam pertukaran Na⁺.

            NH₃ dan NH₄⁺ dapat mempengaruhi akumulasi amonia dalam haemolimp udang windu. Penelitian selanjutnya dibutuhkan dokumen daya dukung (carrying capacity) haemocianin dengan oksigen, fungsi fisiologisnya dan respirasi udang yang terekspos pada lingkungan yang mengandungi amonia