FAKTOR LINGKUNGAN MIKROBA

A.      Faktor Abiotik

1.       Suhu

a.       Suhu Pertumbuhan Mikroba

Pertumbuhan  mikroba memerlukan  kisaran  suhu  tertentu, yaitu suhu minimum, suhu optimum, dan suhu maksimum. Seningga dikelompokkan menjadi mikroba

·         psikrofil  (kriofil) : kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-30⁰C dengan suhu optimum sekitar 15⁰C

·         mesofil : kelompok mikroba yang umumnya mempunyai suhu minimum 15⁰C, suhu optimum 25-37⁰C, dan suhu maksimum 45-55⁰C

·         termofil : Kelompok mikroba  yang  tahan  hidup  pada  suhu  tinggi

b.      Pengaruh suhu tinggi

Apabila  mikroba  dihadapkan  pada  suhu  tinggi  diatas  suhu  maksimum,  akan memberikan beberapa macam reaksi:

1.       Titik Kematian Thermal, adalah suhu yang dapat mematikan  spesies  mikroba  dalam  waktu  10  menit  pada  kondisi  tertentu

2.       Waktu Kematian Thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada  suatu  suhu  yang  tetap

c.       Pengaruh Suhu Rendah

Apabila mikroba dihadapkan pada suhu rendah dapat menyebabkan gangguan metabolisme,  akibat-akibatnya adalah:

·         Cold shock: penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri, terutama pada bakteri muda atau pada fase logaritmik

·         Pembekuan  (freezing) : rusaknya  sel  dengan  adanya  kristal  es    di  dalam  air intraseluler

·         Lyofilisasi: proses  pendinginan  dibawah  titik  beku  dalam  keadaan vakum secara bertingkat

2.       Kandungan Air (pengeringan)

Mikroba memerlukan  kandungan  air  bebas  tertentu  untuk  hidupnya, ukurannya : a_w  (water  activity)  atau  kelembaban  relatif . Mikroba umumnya  tumbuh  pada  a_w  = 0,6 - 0,998. Mikroba  yang  osmotoleran  dapat  hidup  pada  a_w  terendah  (0,6)  misalnya  khamir, Saccharomyces rouxii, Aspergillus glaucus  dan jamur benang dapat tumbuh pada a_w 0,8. Bakteri  umumnya  memerlukan  a_w  = 0,90 - 0,999  atau  lebih  dari  0,98,  kecuali bakteri halofil  hanya  memerlukan  a_w  0,75. Mikroba  yang  tahan  kekeringan  adalah  yang  dapat  membentuk spora, konidia, atau dapat membentuk kista.

3.       Tekanan Osmose

Tekanan  osmosis  sangat  erat  hubungannya  dengan  kandungan  air. Apabila mikroba  diletakkan  pada  larutan  hipertonis,  maka  selnya  akan  mengalami  plasmolisis,  yaitu terkelupasnya  membran  sitoplasma  dari  dinding  sel  akibat  mengkerutnya  sitoplasma.   Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah. Berdasarkan tekanan osmosis yang diperlukan mikroba dapat dikelompokkan menjadi:

·         Mikroba Osmofil : tumbuh  pada  kadar  gula  tinggi,  contoh beberapa jenis khamir, mampu tumbuh pada  larutan  gula  dengan  konsentrasi  lebih  dari  65 % wt/wt  (a_w  =  0,94)

·         Mikroba  Halodurik : tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi (30 %)

·         Mikroba  Halofil : dapat  tumbuh  pada  kadar  garam  yang  tinggi, contoh: bakteri yang  termasuk Archaebacterium,  misalnya Halobacterium.

4.        Ion-ion dan Listrik

a.       Kadar Ion Hidrogen (pH)

Mikroba umumnya menyukai pH netral  (pH 7), kecuali jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media  dengan  pH  5  maka  pertumbuhan  didominasi  oleh  jamur,  tetapi  apabila  pH  media  8  maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. Berdasarkan pH-nya mikroba dapat

dikelompokkan menjadi 3, yaitu:

a)      Mikroba Asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0 - 5,0

b)      Mikroba Mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat   hidup pada pH 5,5 - 8,0

c)       Mikroba  Alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4 - 9,5

b.      Buffer

Merupakan campuran garam monobasik dan dibasik, contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH  diatas  7,2. Cara  kerja  buffer  adalah  garam  dibasik  akan  mengabsorbsi  ion  H⁺ dan  garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH^-

c.        Ion-ion lain

Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada kadar  rendah dapat bersifat meracuni (toksis) karena mempunyai daya oligodinamik, yaitu daya bunuh  logam berat pada kadar rendah. Ion-ion  lain  seperti ion sulfat,  tartrat, klorida, nitrat, dan benzoat dapat mengurangi pertumbuhan  mikroba  tertentu dan sering  digunakan  dalam  pengawetan  makanan, senyawa  lain  misalnya asam benzoat, asam asetat, dan asam sorbat

d.      Listrik

Berakibat terjadinya elektrolisis  pada medium pertumbuhan. Menghasilkan  panas  yang dapat  mempengaruhi pertumbuhan mikroba, sel mikroba dalam suspensi akan mengalami elektroforesis. Menyebabkan  terjadinya shock karena  tekanan hidrolik  listrik, kematian mikroba akibat shock  terutama disebabkan oleh oksidasi. Adanya radikal ion dari ionisasi radiasi dan terbentuknya ion logam dari elektroda juga menyebabkan kematian mikroba

e.      Radiasi

·         Menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma

·         Merusak  mikroba  yang  tidak  mempunyai  pigmen  fotosintesis

·         Cahaya  mempunyai pengaruh  germisida

·         Sinar X (0,005-1,0 A^o), sinar ultra violet (4000-2950 A^o), dan  sinar  radiasi  lainnya dapat membunuh mikroba

·         Apabila  tingkat  iradiasi yang diterima  sel mikroba rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada mikroba

f.        Tegangan Muka

·         Tegangan muka mempengaruhi  cairan  sehingga  permukaan  cairan  tersebut menyerupai membran  yang  elastis

·         Perubahan  tegangan  muka  dinding  sel  akan mempengaruhi  pula  permukaan  protoplasma, akibatnya  mempengaruhi pertumbuhan dan morfologi  mikroba

·         Zat-zat  seperti  sabun,  deterjen,  dan  zat-zat pembasah  (surfaktan)  dapat  mengurangi  tegangan  muka cairan/larutan

·         Umumnya mikroba cocok pada tegangan muka yang relatif tinggi

g.        Tekanan Hidrostatik

Umumnya  tekanan  1 - 400  atm  tidak  mempengaruhi  atau  hanya  sedikit  mempengaruhi  metabolisme  dan pertumbuhan  mikroba, tekanan  hidrostatik  yang  lebih  tinggi  akan  menghambat  atau menghentikan  pertumbuhan, karena dapat menghambat  sintesis RNA, DNA, dan protein,  serta mengganggu  fungsi  transport membran  sel maupun mengurangi aktivitas  berbagai macam  enzim.

Tekanan  diatas  100.000  pound/inchi² menyebabkan  denaturasi protein, tetapi  ada mikroba  yang  tahan hidup  pada  tekanan  tinggi  (mikroba  barotoleran), dan yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai 16.000 pound/inchi² (mikroba barofilik), umumnya mikroba laut adalah barofilik  atau barotoleran, contoh: bakteri Spirillum

h.      Getaran

Getaran mekanik dapat merusak dinding sel dan membran sel mikroba, dipakai  untuk memperoleh  ekstrak  sel  mikroba dengan  cara  menggerus  sel-sel  dengan  menggunakan  abrasif  atau  dengan  cara pembekuan  kemudian  dicairkan  berulang  kali atau dengan getaran  suara  100-10.000 kali/detik  juga  dapat digunakan untuk memecah sel mikroba

B.      Faktor Biotik

Di alam jarang sekali ditemukan mikroba yang hidup sebagai biakan murni, tetapi selalu berada dalam asosiasi dengan jasad-jasad lain. Antar jasad dalam satu populasi atau antarpopulasi jasad yang satu dengan yang lain saling berinteraksi

1.       Interaksi dalam satu populasi mikroba

·         Interaksi Positif : Meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan kepadatan populasi, Disebut juga kooperasi, contoh: pertumbuhan satu sel mikroba menjadi koloni.

·         Interaksi Negatif : Menurunkan kecepatan pertumbuhan dengan meningkatnya kepadatan populasi, misal: populasi mikroba yang ditumbuhkan dalam substrat terbatas. Disebut juga kompetisi, contoh: interkasi jamur Fusarium dan Verticillium menghasilkan asam lemak dan H₂S yang bersifat meracun

2.       Interaksi antar populasi mikroba

Apabila dua populasi yang berbeda berasosiasi, maka akan timbul berbagai macam interaksi. Interaksi tersebut menimbulkan pengaruh positif, negatif, ataupun tidak ada pengaruh antar populasi mikroba yang satu dengan yang lain. Nama-mana interaksinya dan pengaruhnya adalah sebagai berikut:

a.       Netralisme

Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi dan terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat. Netralisme terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista). Contoh: interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autocthonous (indigenous).

b.       Komensalisme

Hubungan terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contoh: Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein digunakan oleh Legionella pneumophila. Desulfovibrio mensuplai asetat dan H₂ untuk respirasi anaerobik Methanobacterium

c.       Sinergisme

Menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme yang sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami

d.      Mutualisme (Simbiosis)

Asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi tidak dapat digantikan oleh spesies lain yang mirip. Contoh: bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan

e.      Kompetisi

Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian yang ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien/makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contoh: antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia

f.        Amensalisme (Antagonisme)

Asosiasi antar spesies yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain, misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contoh: bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain

g.       Parasitisme

Terjadi antara dua populasi, satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host/inang). Terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik, ukuran parasit biasanya lebih kecil dari Inangnya dan memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif  lama. Contoh: Jamur Trichoderma sp. Memparasit jamur Agaricus sp.

h.      Predasi

Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey). Protozoa Didinium nasutum (predator) dengan Paramaecium caudatum (prey)