Mikroalga air tawar memainkan peran mendasar dalam ekosistem perairan. Mereka membentuk dasar jaring makanan dan merupakan penggerak penting siklus nutrisi dan produksi oksigen. Karena mikroalga merespons secara sensitif terhadap penggerak fisikokimia seperti ketersediaan nutrisi, kondisi cahaya, rezim aliran, dan tingkat polutan, mereka banyak digunakan sebagai bioindikator untuk pemantauan ekosistem air tawar. Penilaian tradisional menafsirkan pergeseran komposisi, kelimpahan, dan dominasi alga untuk mendiagnosis kualitas air. Proliferasi sianobakteri atau alga hijau yang berlebihan juga merupakan ciri khas pengayaan nutrisi dan gangguan ekologis, termasuk ledakan alga berbahaya. Pemantauan fitoplankton memberikan informasi diagnostik pelengkap dan juga dapat mendukung penilaian sungai.
Pada awal abad ke-21, kerangka kerja biomonitoring air tawar secara global mengakui mikroalga sebagai elemen kualitas biologis yang penting. Diatom bentik (fitobentos) termasuk di antara kelompok yang paling banyak digunakan dalam pemantauan rutin. Indeks diatom telah mengalami interkalibrasi di sebagian besar negara anggota Uni Eropa. Indeks ini secara efektif mendeteksi gradien eutrofikasi, polusi organik, dan pengasaman di perairan permukaan. Meskipun sukses, pendekatan berbasis taksonomi tradisional memiliki keterbatasan. Identifikasi mikroskopis ratusan spesies alga membutuhkan banyak tenaga dan memerlukan keahlian taksonomi khusus yang mungkin tidak tersedia secara merata. Selain itu, variasi biogeografis dalam komposisi spesies mempersulit transferabilitas sistem indeks antar wilayah. Penelitian Eropa di bawah Arahan Kerangka Kerja Air (WFD) juga telah mempelopori integrasi metrik berbasis sifat, DNA lingkungan (eDNA), dan alat pembelajaran mesin ke dalam penilaian status ekologis, menetapkan tolok ukur metodologis yang kemudian diadopsi secara internasional.
Pada tahun 2017, tinjauan komprehensif yang merangkum 26 tahun penelitian tentang mikroalga sungai dalam biomonitoring dilaporkan dan menguraikan arah penelitian di masa depan. Berdasarkan sintesis tersebut, kami menggunakan tahun 2017 sebagai titik awal tinjauan ini untuk fokus pada kemajuan konseptual dan teknologi selanjutnya. Terjadi peningkatan yang signifikan dalam publikasi tentang indikator alga, sementara topik biologi alga yang lebih mendasar (misalnya, siklus hidup, penggembalaan) mengalami penurunan penekanan. Studi berbasis diatom mendominasi bidang ini dan menunjukkan nilai yang semakin meningkat untuk mendeteksi dampak manusia dan sinyal iklim. Bersamaan dengan itu, muncul seruan untuk meningkatkan penggunaan pendekatan berbasis sifat, alat molekuler, dan metode analitik multivariat. Indeks berbasis sifat telah dikembangkan dan dievaluasi untuk meningkatkan sensitivitas dan perbandingan lintas wilayah. Munculnya metabarcoding DNA telah memungkinkan identifikasi cepat kumpulan alga. Pendekatan statistik dan pembelajaran mesin tingkat lanjut semakin banyak digunakan untuk menguraikan efek stresor yang kompleks dan memprediksi fenomena ekologis seperti ledakan alga. Melengkapi metode-metode ini, studi eksperimental dan studi lapangan jangka panjang telah memperdalam pemahaman tentang respons mikroalga terhadap nutrisi, hidrologi, dan stresor interaktif lainnya.
Meskipun ada kemajuan yang signifikan, beberapa kesenjangan kritis masih tetap ada. Pertama, kumpulan data biomonitoring alga yang ada sebagian besar bersifat regional dan terfragmentasi; kurang dari 25% mengintegrasikan variabel hidrologi atau polutan bersama dengan data biologis, sehingga membatasi perbandingan antar ekosistem. Kedua, meskipun metabarcoding DNA dapat mengidentifikasi lebih banyak taksa daripada mikroskopi tradisional, kalibrasi yang menghubungkan kelimpahan pembacaan sekuens dengan sifat fungsional atau biomassa masih lemah, sehingga membatasi interpretasi kuantitatif. Ketiga, integrasi indikator berbasis sifat dan fungsional dengan aliran data sensor waktu nyata atau penginderaan jauh masih langka. Secara kolektif, kesenjangan ini menggarisbawahi kebutuhan akan kerangka kerja multi-skala yang menggabungkan data yang menghubungkan dimensi molekuler, ekologis, dan fungsional dari biomonitoring.
Tinjauan ini menyajikan sintesis terbaru tentang mikroalga air tawar sebagai bioindikator, yang mengintegrasikan kemajuan metodologis dan ekologis terkini. Penelitian ini mengacu pada artikel-artikel terbaru yang telah ditinjau oleh rekan sejawat, yang diidentifikasi melalui basis data ilmiah. Kami membahas komunitas mikroalga bentik (menempel) dan pelagik (planktonik), dengan menyadari bahwa keduanya penting untuk pemantauan komprehensif dan mungkin menunjukkan sensitivitas yang berbeda terhadap tekanan lingkungan. Lebih lanjut, gangguan hidromorfologi dibahas sebagai tekanan diagnostik yang muncul, didukung oleh bukti yang semakin banyak bahwa diatom secara efektif menunjukkan kondisi tersebut. Inklusi ini memperluas cakupan analitis untuk mencakup kategori tekanan yang kurang terwakili namun signifikan secara ekologis.
Mikroalga air tawar telah berevolusi dari yang awalnya dianggap sebagai indikator kualitas air pasif menjadi penanda kondisi ekosistem yang dinamis dan integratif. Kemajuan terbaru dalam biomonitoring telah secara substansial meningkatkan kemampuan kita untuk mendeteksi, menafsirkan, dan memprediksi perubahan ekologis di lingkungan perairan. Meskipun setiap pendekatan memiliki keunggulan unik dan keterbatasan bawaan, integrasinya dalam kerangka kerja multi-metode menghasilkan penilaian yang lebih kuat. Biomonitoring kontemporer semakin mengutamakan integrasi: dimulai dengan deteksi hotspot pertumbuhan alga berbasis satelit, diikuti dengan pengambilan sampel eDNA in situ untuk profil komunitas yang terperinci, menggunakan diagnostik berbasis sifat untuk menjelaskan mekanisme stresor, dan memanfaatkan model prediktif untuk pengambilan keputusan yang tepat waktu. Alur kerja ini sekarang dapat diterapkan secara operasional di seluruh program pemantauan.
Selain itu, mengintegrasikan indikator alga dengan kumpulan data multi-trofik termasuk analisis berbasis jaringan menghasilkan wawasan yang lebih kaya tentang ketahanan dan fungsi ekosistem. Mikroalga tidak hanya mencerminkan stresor lingkungan tetapi juga memodulasi interaksi trofik yang lebih tinggi, berfungsi sebagai penghubung penting antara penilaian ekosistem struktural dan fungsional. Arah masa depan yang penting meliputi kalibrasi lintas wilayah dari indeks-indeks baru, peningkatan basis data sifat, dan harmonisasi data molekuler dan tradisional untuk memastikan interpretasi ekologis, di samping pelaporan metode dan format gambar/tabel yang transparan dan terstandarisasi untuk memperkuat reproduksibilitas dan komparabilitas. Mendorong adopsi di wilayah yang kurang terwakili dan menerjemahkan kemajuan ilmiah menjadi alat praktis bagi pengelola sumber daya dan dukungan pengambilan keputusan operasional tetap sangat penting. Di tengah meningkatnya tekanan iklim dan intensifikasi stresor air tawar, mikroalga akan tetap menjadi penanda yang sangat diperlukan untuk menjaga kesehatan perairan.
Disarikan oleh Agoes Soegianto
Artikel ini telah terbut di jurnal berikut:
Sri Puji Astuti, Zubair Hashmi, Muhammad Roil Bilad, Carolyn Melissa Payus, Moch Affandi, Agoes Soegianto. 2026. Freshwater microalgae as bioindicators: A review of trait-based advances, ecosystem insights, and biomonitoring innovations. Environmental Challenges 22, 101428. https://doi.org/10.1016/j.envc.2026.101428
