Kehidupan ini akan serba sulit  jika tidak terdapat air tawar. Keberadaannya digunakan oleh makhluk hidup untuk minum, mandi dan berbagai macam aktivitas lainnya. Selain itu air tawar dapat dimanfaatkan untuk produksi energi listrik, proses produksi manufaktur, irigasi pertanian dll. Disamping manfaat yang bernilai komersial, ekosistem air tawar memiliki manfaat dalam siklus hara, transfer energi, nilai ekologi untuk kelangsungan hidup umat manusia untuk masa yang akan datang.  Air tawar di alam ada yang dalam bentuk mengalir (lotic) seperti di sungai dan ada yang relatif diam (lentic) seperti di danau dan rawa. Ilmu yang mempelajari kehidupan di habitat ekosistem air tawar disebut limnology.

Ekosistem air tawar memiliki kerentanan yang tinggi dari berbagai macam gangguan. Oleh karena itu perlu dibentuk langkah-langkah pengelolaan berkelanjutan ekosistem air tawar yang benar dan tepat oleh berbagai pihak yang berkepentingan (stakeholder). Langkah-langkah yang dimaksud, antara lain:

1. Membuat progam pengelolaan sesuai dengan tujuan dan kebutuhan serta memiliki banyak manfaat (multi benefit).
2. Membuat inventarisasi informasi dasar tentang ekosistem air tawar.
3. Menerapkan teknologi yang benar dan tepat untuk tujuan pengelolaan.
4. Menganalisa informasi yang tersedia ke dalam kerangka kerja berdasarkan Analisa Mengenai Dampak Lingkungan (AMDAL).
5. Merencanakan tindakan dan siap menerima kompensasi dari putusan yang telah dibuat.
6. Melaksanakan tindakan.
7. Mengevaluasi tindakan dan dampaknya, memodifikasinya untuk mencapai tujuan pengelolaan.

Perairan Danau dan Sungai

Sungai terbentuk dari keluaran (output) daerah tangkapan air. Daerah tangkapan air seperti gugusan bukit dan gunung bervegetasi menyimpan air di dalam tanah dan karena sifat fisika air selalu bergerak ke arah yang lebih rendah akhirnya bersatu pada satu alur membentuk aliran air yang disebut sungai. Bentang alam daratan yang terdiri dari cekungan, jurang, lapang, tebing, tanah datar memberi ruang bagi alur sungai untuk mendapatkan jalan. Berbagai macam alur sungai tersebut dapat terkumpul ke arah yang sama dan bersatu di daerah cekungan sehingga membentuk danau. Satu kesatuan daerah tangkapan air beserta pergerakan dan bentukan alur sungai ini biasa dikenal dengan Daerah Aliran Sungai (DAS).

Dari bentuk fisik danau, kita dapat mengetahui tahap-tahap proses pembentukannya. Proses kimiawinya dapat diketahui dari interaksi kondisi iklim dan fisik sekitarnya.  Karakteristik danau dibagi ke dalam tiga tipe yakni; tektonik, vulkanik, dan danau akibat luapan banjir. Danau tektonik terjadi karena pergerakan patahan-patahan bumi. Contohnya, Danau Matano di Sulawesi. Danau vulkanik terjadi karena gunung berapi yang meletus sehingga terbentuk cekungan dan terisi air karena hujan. Contohnya, Danau Toba di Sumatera Utara. Danau luapan banjir terjadi karena proses kompleks alam di daerah aliran sungai, output air terkumpul pada satu bentang alam sehingga terbentuk danau.

Danau dan sungai bagai sisi mata uang yang tidak dapat terpisahkan. Danau dan sungai membutuhkan keluaran (output) dan masukan (input). Sumber input danau dapat saja langsung dari hujan, output-nya melalui sungai. Dengan demikian sungai tersebut berasal dari air danau. Atau sebaliknya sumber input  danau berasal dari sungai, kemudian dari danau tersebut, output-nya melalui sungai kembali. Input sungai berasal dari gugusan bukit dan gunung bervegetasi melalui siklus hidrologi kompleks di atmosfir. Daerah Aliran Sungai diibaratkan seperti bank air yang tersimpan dan dikeluarkan berdasarkan ritme alam. Akan tetapi, sungai bisa saja terus mengalir sampai ke laut tanpa membentuk danau terlebih dahulu.

Sifat kimiawi sungai atau danau dapat sebagai gambaran interaksi kompleks dari air hujan dengan tanah, batuan, tanaman dan iklim. Air hujan mengandung berbagai gas-gas terlarut seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida, senyawa-senyawa ion positif (kation) dan ion negatif (anion). Air hujan ini meresap ke dalam tanah dan batuan sehingga terjadi berbagai macam reaksi kimiawi yang hasilnya dapat berubah secara fisik dari bentuk asalnya. Sifat kimiawi yang perlu mendapat perhatian yaitu derajat keasaman (pH). Derajat keasaman (pH) di kisaran 7 (netral) diminta oleh banyak makhluk hidup sebagai persyaratan hidupannya.

Saat periode panjang musim hujan, air hujan yang mengalir di permukaan tanah dan di dalam tanah memberi kontribusi besar nutrisi hara pada sungai. Air sungai sering terlihat coklat dan dipenuhi dengan sedimentasi yang tinggi. Pada musim kemarau, air dalam tanah lebih banyak memberi kontribusi pada sungai sehingga air terlihat jernih. Air dalam tanah banyak mengandung larutan padat dan senyawa kimia anorganik.  Suhu air dapat sebagai indikator kualitas perairan. Semakin tinggi suhu air, semakin banyak terjadi reaksi kimia sehingga banyak terjadi pelepasan energi. Kandungan oksigen terlarut (DO) malah justru menurun yang dapat berakibat buruk pada kehidupan di perairan. Jenis bakteri di kondisi air hangat bisa mengalami peledakan populasi yang dapat mengakibatkan racun bagi perairan tersebut.

Kandungan oksigen terlarut yang dipengaruhi oleh peningkatan suhu perairan mengakibatkan perubahan sifat kimia oksigen terlarut (COD) dan sifat biologi oksigen terlarut (BOD). Perubahan COD dan BOD yang tinggi membahayakan kehidupan air. Air yang berarus lemah dan hampir diam rawan dengan peningkatan COD dan BOD.  Air yang berada di tempat-tempat tinggi lebih banyak mengandung oksigen terlarut (DO) dibandingkan dengan kandungan COD dan BOD.

Tumbuh-tumbuhan yang mudah terlihat oleh mata telanjang di perairan disebut makrofita.  Keberadaan makrofita di perairan dapat sebagai naungan dan tempat makan untuk berbagai jenis hewan, memberi ruang hidup pada mikroorganisme dan menjaga keseimbangan proses dekomposisi bahan organik dalam menyerap karbondioksida dan melepas oksigen. Jenis tumbuhan air antara lain kangkung (Ipomoea aquatica), buntut kucing (Ceratophyllum demersum), ampak-ampak (Azolla piñata) dll. Makrofita ini melepaskan oksigen ke perairan sebagai hasil dari reaksi fotosintesis yang dibutuhkan oleh hewan-hewan air dan bakteri pengurai bahan-bahan organik.

Fitoplankton di perairan tawar didominasi oleh alga hijau. Alga hijau ini mengapung di permukaan air dan sering ditemukan bersama-sama dengan hewan-hewan mikroskopik. Bentuk alga hijau aneh-aneh seperti bentuk paku, tanduk, rambut , batang dll. Jenis-jenis fitoplankton antara lain; flagellata, diatom, alga hijau-biru (Cyanobacteria) dll. Beberapa bakteri dapat berfotosintesis sehingga sulit dibedakan sebagi organisme hewan atau tumbuhan. Fitoplankton dikonsumsi oleh zooplankton dan ikan. Fitoplankton dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan ukurannya, yakni net plankton (lebih dari 50 mikrometer) dan nanoplankton (kurang dari 50 mikrometer).

Jamur, bakteri dan alga hijau-biru berperan sebagai pengurai di perairan tawar. Golongan jamur didominasi oleh Hyphomycetes yang sering ditemukan berkoloni di tanaman air, feses, dan tanaman mati. Bakteri dapat dengan mudah ditemukan di antara makrofita, jika hidup bersama dengan alga, mereka bersifat epifit. Bakteri menyukai makrofita karena adanya bahan organik yang mengandung glukosa, sukrosa, fruktosa , silosa dan glisin sebagai sumber makanannya. Alga hijau-biru dapat ditemukan di segala perairan. Alga ini berfotosintesis dengan klorofil ‘a’ sama dengan pada tumbuhan tingkat tinggi. Hal yang perlu diperhatikan oleh kita yaitu ledakan alga ini dapat meracuni perairan.

Berdasarkan pada tempat hidup yang dihuni, hewan di danau dan sungai dikelompok-kelompokan sebagai berikut:

1. Hewan neuston yaitu hewan yang hidupnya berada di atas permukaan air karena adanya dukungan tekanan air. Contoh hewan ini yaitu anggang-anggang.

2. Hewan nekton yaitu hewan-hewan yang dapat berenang. Contohnya ikan.

3. Zooplankton yaitu hewan-hewan yang hidup berada di dalam air, berenang sangat lemah. Contohnya udang-udang renik, rotifera dan protozoa.

4. Benthos yaitu hewan yang hidupnya berasosiasi sangat erat dengan sungai dan danau. Contohnya, larva serangga, moluska, udang dan kepiting.

Zooplankton menempati rangking satu dalam jumlah populasinya di danau dan sungai. Hewan ini juga merupakan yang terkecil dalam hal ukurannya (antara 0,2 hingga 5,0 mm).  zooplankton dibedakan jadi empat kelompok yakni; protozoa, rotifera, kutu air dan udang renik. Hewan ini memangsa fitoplankton dan zooplankton yang ukurannya lebih kecil.
Makro invertebrata merupakan hewan invertebrata yang dapat terlihat oleh mata telanjang. Makro invertebrata dapat dibedakan jadi empat berdasarkan makanannya yakni :

1. Pengoyak atau pencabik yaitu hewan yang memangsa bagian-bagian tumbuhan dan hewan dengan cara mencabik-cabiknya.

2. Pengumpul yaitu hewan yang makan dengan cara mengumpulkan partikel organik bebas di sungai dan perairan.

3. Pemamah atau merumput yaitu hewan yang makan dengan cara memamah alga, rotifera dan bakteri.

4. Karnivora yaitu hewan yang makan dengan cara membunuh hewan-hewan lain.

Hewan ini berasosiasi dengan makrofita agar terlindungi dari para pemangsa. Makrofita juga sebagai tempat inang bagi alga, diatom, dan rotifera yang menjadi sumber pakan hewan-hewan makro invertebrata. Contoh hewan ini antara lain; moluska, kepiting, siput, udang-udangan.

Ikan merupakan hewan yang sangat familier ditelinga kita baik di danau dan sungai. Jenis ikan yang hidup di danau dan sungai setempat bisa saja  asli dari perairan itu, jenis endemik yang hanya bisa hidup di perairan tersebut  dan jenis ikan introduksi dari wilayah perairan lain. Jenis ikan asli dari perairan tersebut, misal ikan gurami, lele lokal, tawes. Jenis ikan endemik antara lain ikan bermulut bebek Sulawesi. Jenis ikan introduksi antara lain: guppy, nila, lele dumbo.

Reptil air yang sering terlihat antara lain buaya, ular air, labi-labi, kadal. Hewan-hewan ini harus berasosiasi dengan lingkungan fisik perairan dan daratan sebagai tempat makan dan berlindung. Burung-burung air seperti kuntul, bebek, blekok sering dijumpai di danau dan sungai. Mereka singgah di danau dan sungai untuk memangsa hewan invertebrata dan vertebrata perairan.

Danau

Sifat-sifat fisik danau yang perlu diperhatikan, antara lain; suhu, kandungan oksigen terlarut, hara, tingkat penetrasi cahaya yang sampai ke dasar danau dan tingkat stabilitas danau dari perubahan. Sinar matahari hangat yang menerpa permukaan danau dapat menyebabkan perbedaan kerapatan perairan di setiap lapisan. Secara hipotetis beda kerapatan perairan danau secara vertikal dibagi jadi tiga lapisan yakni; lapisan teratas disebut epilimnion (hangat sekitar 230-250), lapisan selanjutnya disebut metalimnion (suhu sedang) dan lapisan dasar disebut hypolimnion (suhu relatif rendah).

Konsentrasi oksigen terlarut yang tinggi terletak di lapisan permukaan atas. Di lapisan ini terjadi proses fotosintesis yang sangat giat, pada lapisan dasar danau terjadi proses fotosintesis yang paling rendah karena intensitas cahaya masuk sedikit dan jumlah tanaman sedikit. Nutrisi dan aktivitas siklusnya banyak terjadi di lapisan hypolimnion karena mendapat limpahan dari lapisan atas (metalimnion dan epilimnion). Oleh karena itu, pada dasar danau terdapat kandungan ammonia dalam konsentrasi tinggi. Lapisan yang masih dapat menerima cahaya matahari disebut zona eufotik. Zona eufotik mudah berubah-ubah sesuai dengan kedalamannya secara harian atau musiman. Keadaan ini tergantung pada serapan cahaya yang masuk dan digunakan oleh fitoplankton dalam proses fotosintesis.

Umumnya, perairan hangat memiliki resistensi yang tinggi dari perubahan (lebih stabil) dibandingkan dengan air yang bersuhu rendah. Perubahan danau yang terjadi disebabkan oleh banyak faktor diantaranya iklim, konsentrasi oksigen, angin, penguapan, kandungan nutrisi dan hara.

Penyebaran biota di danau ditentukan oleh sifat fisik pada tiap lapisan. Penyebaran plankton di danau diperintah oleh sejumlah variabel diantaranya kerapatan air, kekentalan, turbulensi, suhu, intensitas cahaya dan waktu harian serta pemangsaan yang dilakukan oleh zooplankton. Beragam jenis hewan air bergantung pada plankton-plankton ini sebagai makanannya.

Sungai

Sifat fisik sungai yang perlu diperhatikan antara lain; debit air, tekanan air, ukuran partikel substrat sungai, suhu, oksigen terlarut dan kandungan mineral. Debit air biasa dinyatakan dengan volume air per waktu. Pasokan utama yang membuat debit air meningkat di sungai yaitu air hujan. Tekanan air terjadi sebagai hasil dari arus sungai yang tinggi kemudian lewat arus sungai yang lambat. Tekanan air yang terjadi bertingkat-tingkat sesuai dengan kedalaman dan kelerengan sungai. Partikel substrat yang terdapat di sungai antara lain lumpur, pasir, kerikil, kerakal dan batu. Suhu air sungai dipengaruhi oleh ketinggian tempat, hujan, bukaan, asal air dan kekentalan. Oksigen terlarut dan hara mineral berpengaruh pada kandungan COD dan BODserta derajat keasaman (pH) air.

Pola komponen biota sungai berubah dari hulu (gunug) hingga ke muara (estuari). Perubahan ini bergantung pada sejumlah variabel seperti arus sungai, substrat sungai, suhu, kandungan oksigen terlarut, kandungan mineral, daur energi dan dinamika benthos. Arus sungai membuat berbagai macam hewan dan tumbuhan harus beradaptasi dengan keadaan ini. Tumbuhan alga, lumut, alga berdaun memiliki jaringan pelekat untuk menempel pada material-material sungai dari energi arus sungai ini. Banyak hewan invertebrata membentuk tubuhnya jadi pipih agar bisa berlindung di antara material sungai seperti di bawah sela-sela batu.

Setiap substrat dasar sungai memiliki komponen biotik yang khas. Jenis hewan yang menempati substrat batuan berbeda dengan jenis hewan yang menempati substrat lumpur. Substrat lumpur banyak ditumbuhi makrofita berakar dan dihuni invertebrata. Banyak jenis-jenis invertebrata ini tidak memakan makrofita berakar, tetapi hanya sebagai tempat berlindung. Makanan invertebrata justru tumbuhan seperti alga epifit yang hidup di antara makrofita berakar.

Kandungan oksigen terlarut (DO) dan suhu perairan berhubungan erat. Semakin meningkat suhu perairan, semakin berkurang oksigen terlarut di dalamnya. Kandungan mineral di sungai sangat terbatas. Mineral seperti kalsium terlarut dari batuan dan erosi permukaan tanah mudah terbawa oleh arus sungai. Oleh karena itu, jenis organisme seperti moluska dan siput sangat terbatas di sungai karena hewan ini membutuhkan mineral dalam konsentrasi tinggi.

Persaingan di antara berbagai komunitas biota sungai meyebabkan adanya invasi langsung pada relung hidup dan pemangsaan di antara spesies. Jenis-jenis biota introduksi sering lebih berkuasa dalam hal mengisi relung hidup sungai daripada jenis biota asli perairan setempat. Contohnya, eceng gondok menguasai badan sungai di permukaan air dibandingkan ki ambang.

Daur energi di sungai melibatkan organisme yang berperan sebagai produsen, pemamah, konsumen dan predator teratas serta pengurai bahan-bahan organik yang telah mati. Daur energi yang sehat tidak akan meninggalkan residu berbahaya pada ekosistem. Masukan dan pelepasan energi mengikuti ritme alam. Dinamika benthos di ekosistem air tawar sangat penting sebagai penjaga kesehatan perairan. Benthos yang terdiri dari berbagai macam jenis invertebrata dapat sebagai indikator perairan. Air sungai yang bersih dan sehat biasanya dihuni kerang-kerang berwarna cerah di dalam endapan dasar. Hewan-hewan ini berasosiasi dengan berbagai jenis plankton secara seimbang. Sebaliknya air sungai yang tercemar dan banyak polusi banyak dihuni oleh siput dan keong air di badan sungai. Komposisi bahan organik, hewan dan tumbuhan ada yang paling dominan, yang lain minoritas bahkan punah, sebagian lain meracuni ekosistem sungai tersebut.

Perikanan

Danau dan sungai memiliki nilai ekonomi (benefit) yang tinggi di bidang perikanan. Danau dan sungai dijadikan sebagai tempat memanen ikan sejak ribuan tahun yang lalu. Populasi yang tinggi berbagai jenis ikan di perairan memudahkan kegiatan pemanenan. Pada era itu, alam masih bermurah hati pada umat manusia. Seiring peningkatan pembangunan dan perubahan budaya manusia, domestikasi ikan dan budidaya ikan dilakukan oleh manusia. Populasi ikan dari proses alami di danau dan sungai semakin mengalami penurunan. Domestikasi ikan asli perairan setempat sering mengalami kegagalan dan kurang bersaing secara komersial seiring dengan masuknya jenis ikan introduksi. Jenis ikan introduksi lebih dominan dibudidayakan dibandingkan dengan jenis ikan lokal perairan setempat. Akhirnya, banyak jenis ikan lokal mengalami kepunahan dan gagal beradaptasi dengan lingkungan baru. Persaingan dalam hal mendapatkan makanan, ikan lokal sering kalah dibandingkan dengan ikan introduksi.

Teknologi perikanan di danau dan sungai terbilang semakin pesat karena metode konvensial sudah tidak didukung oleh alam. Perikanan era sekarang harus didasarkan pada manajemen konservasi perairan air tawar disamping tujuan ekonomi. Pelestarian jenis ikan lokal harus lebih diutamakan dibandingkan ikan budidaya karena tingkat rawan punahnya terbilang tinggi. Apalagi persyaratan fisik hidupan ikan lokal semakin berkurang. Misal, ikan pelus hanya dapat hidup di kedung-kedung sungai (bagian sungai yang berkedalaman tinggi). Akibat pengerukan pasir dan batu-batu sungai mengakibatkan kedung-kedung ini menghilang.

Manajemen Makrofita

Makrofita bermanfaat tinggi bagi hidupan perairan dan manusia. Makrofita berfungsi sebagai tempat berlindung berbagai macam hewan dan penyeimbang komponen abiotik perairan. Tumbuhan air juga banyak bernilai komersial tinggi seperti kangkung (Ipomoea aquatica) untuk dikonsumsi sebagai sayuran. Jenis tmbuhan air buntut kucing (Hydrilla verticiliata) diambil di danau dan sungai sebagai pakan ternak sapi, babi, bebek dan ayam. Paku-pakuan air efektif untuk mengurangi penumpukan hara dan senyawa-senyawa ion-ion logam di danau dan sungai.

Hal yang perlu diperhatikan dalam manajemen makrofita di danau dan sungai yakni membuat keseimbangan populasi di dalam ekosistem air tawar. Jangan sampai terjadi peledakan populasi jenis tertentu yang mengakibatkan punahnya jenis hewan dan tumbuhan air lainnya. Manusia memiliki andil yang besar dalam manajemen makrofita yang berkelanjutan. Manajemen makrofita dan perikanan harus bersinergi, karena kedua tujuan pengelolaan keduanya berlawanan arah. Hingga sekarang ini yang masih menjadi masalah di danau dan sungai yakni peledakan populasi eceng gondok. Di habitat aslinya, jenis eceng gondok menghuni sungai-sungai besar di Brazil yang dihuni oleh jenis-jenis ikan air tawar herbivora raksasa. Di wilayah perairan Indonesia, jenis ikan lokal herbivora raksasa tidak ditemukan, akibatnya populasi eceng gondok sulit dikendalikan.

Dampak Pembangunan

Pembangunan di segala bidang dapat mempengaruhi ekosistem air tawar. Umumnya, dampak pembangunan merugikan ekosistem air tawar, misal pencemaran dari pabrik-pabrik manufaktur, aktivitas pertanian, pemanenan ikan yang tak terkendali dengan bahan peledak, racun, arus listrik dan jaring jenis pukat dll. Penebangan hutan dan alih fungsi lahan di daerah tangkapan air mengganggu sistem Daerah Aliran Sungai. Dampaknya, daya dukung alam bernilai rendah, sangat rawan berubah dan rapuh sehingga mudah terjadi bencana alam seperti banjir dan longsor.

Perlu ada rencana tata ruang wilayah dan lahan serta DAS yang saling bersinergi untuk menjaga kesehatan dan keseimbangan ekosistem air tawar. Tentu, pekerjaan ini tidak semudah membalikan telapak tangan karena melibatkan banyak bidang-bidang pembangunan lainnya.