Restoring Baikalโ€™s vital underwater ecosystem through innovative cultivation methods Baikal's sponge population crisis triggers exploration of advanced methods, from larvae to primmorphs, in a bid for salvation.
//

Memulihkan ekosistem bawah air Danau Baikal yang vital melalui metode budi daya yang inovatif

Krisis populasi spons di Baikal memicu eksplorasi metode-metode canggih, mulai dari larva hingga primmorph, dalam upaya untuk penyelamatannya.

Hampir dua pertiga satwa liar khas Danau Baikal terdiri dari spesies asli. Keluarga Lubomirskiidae dari spons air tawar yang ditemukan di sana sangat berbeda dari jenis lainnya, yang menyerupai pohon-pohon tinggi di bawah air. Spons ini, yang tingginya mencapai lebih dari satu meter, merupakan elemen kunci dalam sistem perairan danau. Spons menyaring air, menghilangkan ganggang, mikroorganisme, dan beberapa polutan, yang membantu menjaga kemurnian air danau, khususnya di sepanjang garis pantai.

Dalam beberapa tahun terakhir, situasi di Danau Baikal, menurut banyak ahli, telah ditandai sebagai bencana, terutama di zona pesisir.

Sejumlah laporan menyoroti tren yang mengkhawatirkan tentang spons Baikal yang tertekan dan sekarat, dengan hingga 100% terdampak di beberapa daerah, menurut penelitian terbaru. Laju pertumbuhan yang lambat dari keluarga Lubomirskiidae, rata-rata hanya 1 cm per tahun, semakin memperparah kekhawatiran akan kelangsungan hidup mereka. Jika tidak ada tindakan, hilangnya spons ini dapat secara signifikan berdampak pada sistem penyaringan air alami danau, sehingga berisiko hilangnya organisme simbiotik yang terkait. Hal ini menimbulkan pertanyaan tentang urgensi penerapan langkah-langkah restorasi lingkungan untuk spesies endemik Baikal, khususnya Lubomirskiidae.

Ketika mencari cara untuk menghidupkan kembali populasi spons Baikal, para ahli sering merujuk pada penelitian tentang reproduksi Porifera untuk penerapan bioteknologi dan komersial. Kami melakukan tinjauan komprehensif terhadap metode budidaya spons global, mengeksplorasi potensinya untuk spons Baikal. Empat pendekatan utama untuk menumbuhkan spons secara ex-situ dan in-situ dijelaskan dengan sangat rinci dalam literatur: 1) dari larva; 2) dari primmorph (kultur sel spons); 3) dari tahap istirahat (gemmules dan tubuh reduksi); 4) dari eksplan (fragmen jaringan hidup yang dipisahkan dari tubuh induknya) (Gambar 1).

Gambar 1. Kelebihan dan kekurangan metode dan pendekatan untuk pemulihan populasi Porifera.
Kredit. Penulis

Menumbuhkan spons secara in situ

Budidaya eksplan

Eksplan, teknik yang banyak digunakan untuk budidaya spons, melibatkan potongan-potongan organisme yang ditumbuhkan sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Membudidayakan eksplan dalam kondisi alami di bawah air, yang dikenal sebagai "in situ", menunjukkan hasil yang menjanjikan. Namun, budidaya di laboratorium, atau "ex-situ", membutuhkan kontrol lingkungan yang tepat, sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan yang lebih lambat dibandingkan dengan kondisi alami. Saat ini, banyak desain yang berbeda digunakan untuk budidaya spons secara in situ. Tali pengikat ini mengikat fragmen spons, kantong jaring, wadah jaring baja tahan karat, pengikat eksplan pada tali nilon yang direntangkan di antara dua kabel, dll.

Metode ini relatif sederhana dan murah. Kerugian yang signifikan dari menumbuhkan spons dari eksplan, baik secara in-situ maupun ex-situ, adalah periode budi daya yang lama. Pada saat yang sama, dalam kondisi laboratorium, sulit untuk memilih kondisi untuk budidaya, dan dalam kondisi nyata, tanaman seperti itu cukup sulit untuk dikendalikan.

Menumbuhkan spons secara ex-situ

Larva

Membudidayakan spons dari larva menunjukkan potensi, dengan penelitian yang menilai kolonisasi, perubahan morfologi, dan tingkat kelangsungan hidup berbagai spesies di bawah kondisi yang terkendali. Meskipun budidaya di laboratorium terbukti lebih baik untuk kelangsungan hidup tahap awal, variasi perkembangan larva antar spesies menimbulkan tantangan. Penelitian lebih lanjut diperlukan, terutama mengenai spons Baikal, untuk mengatasi kesenjangan ini dan memajukan upaya konservasi.

Primmorph

Porifera memiliki kemampuan unik untuk beregenerasi menjadi organisme lengkap dari akumulasi sel yang disebut perimorph. Kumpulan sel spons berbentuk bola ini, yang dibudidayakan di laboratorium, mendahului pembentukan spons yang berfungsi penuh. Proses ini melibatkan transformasi seluler yang kompleks dalam kondisi lingkungan tertentu, menandai tahap penting dalam penelitian regenerasi spons. Penelitian telah difokuskan pada beberapa spesies spons, termasuk Clathria prolifera, Ephydatia fluviatilis, dan Spongilla lacustris, untuk memahami proses reagregasi dan regenerasi. Meskipun menjanjikan, penelitian tentang menumbuhkan primmorph menjadi spons dewasa masih dalam tahap awal, terutama ditujukan untuk memodelkan budi daya dan mendapatkan senyawa yang bermanfaat.

Para peneliti telah melakukan berbagai penelitian untuk memperoleh primmorph spons Baikal dalam kondisi laboratorium. Primmorph L. baikalensis, misalnya, telah diperoleh dan tetap hidup selama lebih dari 10 bulan. Penelitian selanjutnya merinci ultrastruktur primmorph ini dan mengidentifikasi mikroalga simbiotik.

Budidaya spons, termasuk endemik Baikal, dari budidaya primmorphsis sangat menjanjikan. Kesederhanaan relatif dan biaya rendah dari metode ini membuktikan hal ini. Selain itu, dengan menggunakan contoh Sycon ciliatum, terlihat bahwa perkembangan dari primmorph pada tingkat transkriptomik sangat mirip dengan perkembangan alami dari larva. Hal ini menegaskan potensi spons yang terbentuk secara ex-situ untuk beradaptasi dengan kondisi nyata.

Gemmules dan badan reduksi

Gemmules, kuncup internal spons air tawar, bertindak sebagai reservoir seluler, melindungi diri mereka sendiri dengan lapisan polisakarida dan skleroprotein. Uniknya di Danau Baikal, spons ini juga menghasilkan tunas eksternal yang disebut badan reduksi, yang memungkinkannya bertahan dalam kondisi yang keras, termasuk fluktuasi suhu. Penelitian mendokumentasikan keberhasilan budidaya spons dari gemmules, termasuk Ephydatia fluviatilis dan Spongilla lacustris, yang menunjukkan ketangguhannya dalam menghadapi berbagai tantangan. Namun, eksperimen jangka panjang mengungkapkan data yang terbatas dan saling bertentangan mengenai pengembangan spons, sehingga menimbulkan tantangan untuk pemahaman lebih lanjut.

Teknik yang paling menjanjikan yang dipertimbangkan dalam tinjauan ini untuk budidaya dan restorasi spons endemik Baikal adalah budi daya primmorph dan eksplan. Di masa depan, teknik ini dapat menjadi dasar rekomendasi untuk restorasi dan pemeliharaan fauna spons yang unik di danau tersebut.

๐Ÿ”ฌ๐Ÿงซ๐Ÿงช๐Ÿ”๐Ÿค“๐Ÿ‘ฉโ€๐Ÿ”ฌ๐Ÿฆ ๐Ÿ”ญ๐Ÿ“š

Referensi jurnal

Topchiy, I. A., Stom, D. I., Tolstoy, M. Y., Ponamoreva, O. N., Stom, A. D., Saksonov, M. N., & Kupchinsky, A. B. (2023). Some Approaches to the Recovery of Baikal Sponge Populations: A Review. Contemporary Problems of Ecology16(1), 1-7. https://doi.org/10.1134/S1995425523010092

(Doktor Ilmu Biologi, Profesor, Pekerja Terhormat Sekolah Tinggi Federasi Rusia) - kepala peneliti di Museum Baikal SB RAS, profesor, dan kepala laboratorium toksikologi akuatik di Universitas Negeri Irkutsk. Ia memiliki pengalaman penelitian bertahun-tahun dalam bidang hidrobiologi dan ekotoksikologi, termasuk organisme di Danau Baikal. Spesialisasinya adalah deteksi dan penilaian tingkat bahaya polutan, studi tentang pengaruhnya terhadap organisme, pengolahan air limbah, pembuangan limbah, dan bioremediasi lingkungan yang terkontaminasi. Penulis lebih dari 400 publikasi, 80 paten, pemimpin dan peserta dalam lebih dari 30 proyek ilmiah dan hibah.

Alexander Kupchinsky, seorang kandidat ilmu biologi, adalah direktur Museum Baikal SB RAS. Spesialis di bidang ichthyology, biokimia, dan hidrobiologi, penulis dan rekan penulis lebih dari 80 makalah ilmiah dan tiga paten untuk penemuan, pemimpin dan peserta dalam lebih dari 10 proyek ilmiah dan hibah.