Geoseminar 10 Juni 2016: Analisis Isotop Stabil Pada Fosil Fauna Sebagai Indikator Lingkungan Purba

Kegiatan Geoseminar 10 Juni 2016 menghadirkan narasumber Mika R. Puspaningrum dari University of Wollongong, Australia. Narasumber memaparkan “Analisis Isotop Stabil pada Fosil Fauna sebagai Indikator Lingkungan Purba”.

 

Peserta Geoseminar di Auditorium Museum Geologi (Foto oleh: Cipto Handoko)

Pemaparan Materi oleh Mika R. Puspaningrum (Foto oleh: Cipto Handoko)

 

Isotop merupakan atom bermuatan netral dari elemen yang sama tetapi memiliki Neutron yang berbeda. Isotop dapat dibagi menjadi dua, yaitu Isotop Radioaktif misalnya Uranium, Potassium dan unsur stabil yang tidak mengalami peluruhan radioaktif misal unsur H21, C13, N13, O18, Sr87, 86. Perhitungan isotop dilakukan dengan membandingkan rasio sampel dengan nilai standar. Semakin tinggi nilai rasio isotop yang berat semakin kecil nilai perhitungan yang dihasilkan dan sebaliknya.

Metode penentuan lingungan purba menggunakan analisis sampel gigi dan tulang pada hewan. Tumbuhan yang dikonsumsi oleh hewan akan mengalami proses metabolisme dan akan disimpan di tulang dan gigi. Sampel gigi lebih dipilih dibandingkan tulang karena gigi memiliki fraksi organik lebih sedikit sehingga lebih akurat.

Rasio karbon yang dipakai dalam perhitungan dipengaruhi oleh fotosintesis. Kandungan Karbon dalam tumbuhan yang dimakan hewan mengalami metabolisme sehinga terjadi pengayaan karbon didalam tulang dan gigi hewan tersebut. C3 (Karbon bermuatan neutron 3) terkandung pada hewan pemakan tumbuhan berdaun lebar, CAM terkandung pada hewan pemakan kaktus (bisa diabaikan karena di Indonesia tidak ada kaktus yang tumbuh alami), C4 terkandung pada hewan pemakan rumput.

Komposisi isotop dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:

  1. Iklim, dimana iklim kering memiliki rasio oksigen meningkat dan iklim basah rasio oksigen menurun.
  2. Fisiologi hewan, disini termasuk metabolisme, respirasi, habitat (hewan hidup di air menunjukkan isotop yang lebih sensitif)
  3. Geografi
  4. Litologi, dimana oksigen pada batuan akan memperkaya isotop.

Penentuan indikator lingkungan purba menggunakan isotop dilakukan dengan mengambil tulang atau gigi (bahan yang tidak terubah oleh proses fosilisasi dan diagenensis). Bahan tersebut dibor agar menjadi bubuk untuk memudahkan proses analisis kimianya. Larutan HNO3 digunakan untuk membersihkan dari proses fosilisasi. Pengukuran Isotop dilakukan dengan menggunakan mass spectrometry (hanya Karbondioksida 46 dan 47).

Analisis isotop telah dilakukan di beberapa daerah, antara lain Trinil, Mata Menge dan Sangiran. Biostratigrafi yang dihasilkan menunjukkan bahwa fauna dengan umur yang tua didominasi oleh pemakan rumput (lingkungan padang rumput), hingga Miosen Tengah. Sementara untuk Miosen Akhir hingga Pleistosen didominasi oleh hewan pemakan tumbuhan (lingkungan berupa hutan).

 


SARI

Selama beberapa dekade terakhir gabungan dari rasio isotop karbon, oksigen dan strontium pada enamel gigi telah digunakan sebagai bahan yang sangat baik untuk merekonstruksi kondisi lingkungan purba dari berbagai genera fauna darat selama hidupnya, baik fauna yang saat ini masih hidup maupun yang telah menjadi fosil (misal: Ayliffe et al, 1992; Cerling et al, 1997, 1999; Fox dan Fisher 2001; Hoppe, 2004; Fox et al, 2007, dll). Jaringan kerangka hewan merekam informasi paleolingkungan dalam bentuk rasio isotop yang menggambarkan sumber makanan dan air minum yang dikonsumsi selama hewan tersebut hidup. Kedua komposisi isotop karbon (δ13C) dan oksigen (δ18O) pada enamel gigi berguna dalam merekonstruksi preferensi makanan dan habitat, serta fluktuasi musim sebagai parameter lingkungan (Fricke dan O'Neil, 1996; Longinelli, 1984). Sedangkan isotope strontium (87Sr/86Sr) digunakan untuk menentukan pola migrasi dan area jelajah fauna berdasarkan komposisi batuan induk. Konsep yang digunakan cukup sederhana: ketika fauna memakan jenis tumbuhan tertentu dan meminum air, rasio isotop karbon, oksigen dan strontium yang terkandung dalam tumbuhan dan air minum akan diserap oleh hewan selama proses metabolisme, kemudian diikat sebagai molekul dan mineral dalam seluruh jaringan tubuh, termasuk tulang dan gigi.

Karena berbagai jenis tumbuhan yang tumbuh di habitat yang berbeda mengandung nilai δ13C yang berbeda pula, maka hewan yang memakan jenis tumbuhan tersebut akan menyerap dan menyimpan nilai δ13C sesuai dengan makanannya dengan sedikit pengayaan akibat proses metabolisme dalam tubuh hewan. Hewan- hewan yang hidup dan memakan dedaunan di hutan akan memiliki nilai δ13C yang rendah dan hewan-hewan yang memakan rerumputan di padang terbuka akan memiliki nilai δ13C yang tinggi, sedangkan untuk pemakan keduanya akan memiliki nilai diantaranya. Di samping itu, nilai δ18O berhubungan erat dengan tingkat evaporasi/penguapan dan presipitasi/hujan yang mempengaruhi sumber air yang diminum oleh hewan. Ketika kondisi iklim lebih kering yang mengakibatkan tingginya tingkat evaporasi, maka rasio oksigen pada air minum meningkat. Dan sebaliknya, ketika kondisi iklim basah, dan tingkat evaporasi relatif rendah/pada kondisi curah hujan tinggi, maka rasio isotop oksigen pada air minum menurun. Meskipun demikian, akumulasi isotope oksigen dalam tubuh hewan lebih rumit dibandingkan dengan karbon, karena isotop oksigen dalam tubuh hewan tidak hanya didapat dari air minum, tetapi juga campuran dari sumber makanan dan proses respirasi, sehingga nilai rasio δ18O sangat bervariasi, tergantung pada spesies (Bocherens dan Drucker, 2007), atau bahkan dari pengayaan isotope akibat perbedaan kondisi geografi dan/atau dari pelarutan batuan yang mendasari badan perairan (Dansgard, 1964). Untuk rasio 87Sr/ 86Sr nya sangat bergantung terhadap batuan dasar tempat hidup hewan, dan nilainya di jaringan tubuh hewan tidak berubah.

Analisis isotop ini diaplikasi pada kumpulan fosil fauna darat yang terdapat di Indonesia, di antaranya adalah kumpulan fosil fauna darat dari Pulau Jawa, Flores dan Sulawesi. Dengan menggabungkan hasil isotope dengan data geokronologi, paleoiklim, dan data lingkungan purba yang lain, maka rekonstruksi perubahan tutupan vegetasi dan iklim di lingkungan darat dapat direkonstruksi.

Kata kunci: isotope stabil, karbon, oksigen, strontium, lingkungan purba, fosil fauna.

 

Editor: Akbar Cita
Diunggah oleh: Gita Dwijayanti