Respon Metabolisme ikan terhadap fluktuasi pH

pH adalah derajat keasaman yang digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu larutan. Ia didefinisikan sebagai kologaritma aktivitas ion hidrogen (H+) yang terlarut. Koefisien aktivitas ion hidrogen tidak dapat diukur secara eksperimental, sehingga nilainya didasarkan pada perhitungan teoritis. Skala pH bukanlah skala absolut. Ia bersifat relatif terhadap sekumpulan larutan standar yang pH-nya ditentukan berdasarkan persetujuan internasional. Air murni bersifat netral, dengan pH-nya pada suhu 25 °C ditetapkan sebagai 7,0. Larutan dengan pH kurang daripada tujuh disebut bersifat asam, dan larutan dengan pH lebih daripada tujuh dikatakan bersifat basa atau alkali. Pengukuran pH sangatlah penting dalam bidang yang terkait dengan kehidupan atau industri pengolahan kimia seperti kimia, perikanan, biologi, kedokteran, pertanian, ilmu pangan, rekayasa (keteknikan), dan oseanografi. Tentu saja bidang-bidang sains dan teknologi lainnya juga memakai meskipun dalam frekuensi yang lebih rendah. Untuk memahami pengertian dasar keasaman dibawah ini diuraikan secara ringkas tentang ionisasi. Bila suatu atom menerima energi tambahan dari luar, electron atom itu akan meningkat energi kinetiknya. Hal itu akan memindahkan tingkat energi electron ke tingkat yang lebih tinggi. Elektron akan berpindah menuju kulit yang lebih luar yang akhirnya jika energi yang diterima cukup besar dapat memisahkan electron dari atomnya. Dari atom ini akan didapatkan dua partikel yang masing-masing partikel bermuatan positif dan negatif. Partikel atom yang melepas elektronnya itu disebut ion positif. Atom juga bisa menerima elektron sehingga akan kelebihan electron. Partikel seperti ini juga disebut ion tetapi merupakan ion negatif. Molekul- molekul suatu zat yang dalam larutannya dapat menghantarkan arus listrik disebut elektrolit. Ion-ion negative bergerak menuju ke anode, oleh karena itu ion negative disebut anion. Ion positif bergerak menuju katode, oleh karena itu ion positif disebut kation. Suatu larutan elektrolit, molekulnya terurai menjadi ion-ion. Air murni tergolong elektrolit lemah. Sebagian molekulnya terurai menjadi ion H+ dan OH- H2O------------- H+ + OH- Dari persamaan diatas, 1 ion H + dan 1 ion OH- berasal dari penguraian 1 molekul H2O. Dengan demikian, konsentrasi ion H+ sama dengan konsentrasi ion OH-. Larutan air seperti itu dinamakan dengan larutan Netral. Larutan yang mengandung ion H+ berkonsentrasi lebih besar dari konsentrasi OH- dan disebut larutan Asam, sedangkan larutan yang mengandung konsentrasi ion H+ lebih kecil dari konsentrasi ion OH- disebut larutan basa (Gambar 1). Banyaknya larutan yang terurai menjadi ion dinamakan derajat ionisasi. pH air memainkan peran yang sangat penting dalam mengatur mekanisme haemostasis, perkembangan dan tingkat kelangsungan hidup ikan. Ikan yang terpapar air yang sangat asam (pH 3.5) atau air yang sangat basa > pH 10 dapat mengakibatkan kematian hanya dalam beberapa jam karena ketidak seimbangan ionik. Ketidakseimbangan ionik ini dapat memicu kegagalan sistem sirkulasi darah dan berujung pada kematian. pH basa dapat mengurangi konversi NH3 menjadi NH4¬+ di dalam insang, menghambat difusi NH3 dan menghambat penyerapan Na+.

Atlantik salmon yang dipelihara pada air dengan pH 4.6 mengakibatkan kerusakan hati dan menghambat pertumbuhan. Ikan tambaqui yang hidup di sungai dengan air pH rendah menunjukkan perubahan hematologi dan menghambat pertumbuhan ketika dipelihara di pH alkalin. Perubahan hematologi ini juga telah terlihat pada ikan catla, rohu, mrigal dan karper yang dipelihara pada perairan asam atau basa. Tingkat pH 4 merupakan asam kondisi mematikan bagi ikan. Ikan memiliki kemampuan untuk mengatur keseimbangan asam-basa dan mempertahankan pH normal cairan tubuh pada suasana asam. Ketika ikan yang terpapar pH rendah, sel klorida pada jaringan insang mengambil ion bikarbonat (HCO3-) dari luar untuk menetralkan ion hidrogen (H+) yang mengalir di tubuh. Pada saat ini, kehilangan ion natrium (Na+) dan ion klorida (Cl-) dari cairan tubuh terjadi, maka tekanan osmotik plasma akan menurun. Proses ini dianggap menjadi salah satu alasan utama mengapa ikan air tawar mati di bawah kondisi asam. Ikan nila Orechromis niloticus, O. mossambicus, dan ikan medaka Oryzias latipes, aktivitas enzim Na+, K+-ATPase pada sel klorida meningkat sehubungan dengan hilangnya Na+ ketika terkena pH rendah; ini menunjukkan bahwa enzim Na+, K+ATPase dapat mempengaruhi penyerapan Na+ pada kondisi lingkungan yang asam. Bahkan jika pH tidak pada tingkat yang mematikan, stres yang terjadi pada ikan karena kondisi air yang asam menyebabkan berbagai masalah fisiologis dan ekologis pada ikan. Sebagai diamati di bawah kondisi laboratorium, Ikan salmon O. keta secara signifikan merasakan keasaman rendah seperti pH 5,8 dan menghidari air yang ber pH rendah (Gambar 3). Hormon "disekresikan dari korteks adrenal. Ini menunjukkan kemungkinan bahwa salmon akan menghindar dari daerah yang asam psebagai respon penghindaran naluri. Hal ini juga diketahui bahwa kortisol disekresikan karena stres mengurangi fungsi kekebalan tubuh dan reproduksi pada ikan. Ketika ikan mas remaja Cyprinus carpio terkena air pH 4,5, kadar kortisol plasma memuncak cepat dalam menanggapi stres asam, dan tingkat immuno-globulin (IgM) kemudian menurun. IgM adalah antibodi protein yang khusus mengikat zat-zat asing seperti virus dan bakteri, dan mencegah infeksi. Hal ini menunjukkan bahwa stres karena pH asam menekan sistem kekebalan tubuh pada ikan. Oleh karena itu, hal ini juga sangat penting untuk mempertimbangkan efek tidak langsung dari pengasaman pada mekanisme fisiologis ikan,bahkan jika pengasaman itu sendiri tidak mematikan.