14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem

5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem

1/38

Pertemuan ke 13:

PENGUKURAN KEANEKARAGAMAN SPECIES

Pokok Bahasan :

1. Pengertian Keanekaragaman2. Metode Analisis Keanekaragaman Species

a. Indeks Kekayaan jenis (Index of Species Richness)

b. Indeks Keanekaragaman atau Heterogenitas (Index of

heterogenity atau Index of Diversi ty), danc. Indeks Keseragaman/Kemerataan (Index of Evennes).


2/38

1. PENGERTIAN KERAGAMAN HAYATI

Keanekaragaman hayati (ragam hayati):

adalah istilah payung (umbrella term) untuk derajatkeanekaragaman sumberdaya alam hayati, meliputi jumlahmaupun frekuensi dari ekosistem, spesies maupun gen disuatu daerah (Haryanto, 1995).

Keanekaragaman hayati:

Definisi dari Wilcox (1984)adalah berbagai macam bentuk kehidupan, peranan ekologiyang dimilikinya dan keanekaragaman plasma nutfah yangterkandung didalamnya, (MacKinnon dkk.,1986) .

Definisi dari WWF (1989):

adalah kekayaan hidup di bumi, jutaan tumbuhan, hewandan mikroorganisme, genetika yang dikandungnya, danekosistem yang dibangunnya, (Primack, dkk. 1998) .


3/38

Tiga tingkatan pengertian ragam hayati, (McNeely, 1988)

yaitu:1. keanekaragaman genetik

2. keanekaragaman spesies

3. keanekaragaman ekosistem Ragam hayati meliputi seluruh spesies tumbuhan,

binatang, organisme mikro dan gen-gen yang

terkandung di dalamnya serta seluruh ekosistem di

muka bumi (McNeely, dkk1988 dalamHaryanto, 1995).


4/38

Sampai saat ini konsep dan ide pengukuranbiodiversitas masih diperdebatkan oleh ahliekologi

Konsep pengukuran keragaman dibagi 3 kategori:

1. Indeks Kekayaan jenis (Index of SpeciesRichness)

2. Indeks Keanekaragaman atau Heterogenitas(Index of heterogenity atau Index of Diversity),dan

3. Indeks Keseragaman/Kemerataan (Index of

Evennes).


5/38

2. METODE PENGUKURAN KERAGAMAN

A. INDEKS KEKAYAAN JENIS(Index of Species Richness)

Konsep ini pertama kali dicetuskan oleh Mcinthos padatahun 1967.

Kekayaan jenis adalah jumlah jenis (spesies) dalam suatukomunitas.

Persoalan mendasar yang merupakan kendala pentingdalam penerapan konsep kekayaan jenis adalahbahwasanya seringkali tidak mungkin untuk menghitungsemua jenis yang hidup dan tinggal dalam suatu komunitasalamiah. Oleh karena itu perlu dilakukan pendugaan.


6/38

Ukuran keanekaragaman berdasarkan konsep kekayaan jenis

Jumlah jenis seringkali meningkat sejalan dg peningkata luas petak

Jum lah jenis yang teramati

Jum lah Uni t Contoh


7/38

Beberapa Pendekatan:

Pada prakteknya ternyata tidak mudah untuk menjamin

keseragaman ukuran unit contoh. Sehubungan dengan ini,Sanders (1968) mengusulkan alterenatif pemecahanmasalah dengan menggunakan metoda rarefaction.Melalui metoda ini dapat dihitung nilai harapan jumlah

jenis dalam setiap unit contoh yang berukuran sama(misalkan 100 individu). Adapun perhitungannyadidasarkan pada rumus Sanders yang telahdisempurnakan oleh Hurlbert (1971) sebagaimanadisajikan berikut ini:


8/38

Luas Petak (m2)

No Nama Jenis10x10 20x20 30x30 40x40 50x50

1 2 3 4 5 6 7

1. Maesopsis eminii 1 5 7 16 30

2. Paraserianthes falcataria 1 1 1 1 1

3. Pinus merkusii 0 0 0 3 5

4. Altingia excelsa 0 0 7 10 14

5. Calophyllum caulatris 0 0 1 2 2

6. Vitex pubescens 0 3 5 5 6

7. Cananga odorata 0 0 0 1 18. Arthocarpus heterophyllus 0 0 0 0 1

9. Langenstromeia speciosa 0 0 0 0 2

10 Pometia pinnata 0 0 0 0 1

11. Alstonia pneumatophora 0 0 0 0 1

12. Strombosia rotunclifolia 0 0 0 1 1

13. Shorea sp 1 3 5 6 9

14. Hevea braciliensis 0 0 0 0 9

15. Schima walichii 0 0 0 1 3

16. Khaya antoteca 0 0 0 2 5

17. Gmelina arboteal 0 0 0 0 1

18. Hopea odorata 0 2 2 2 4

19. Hopea mangarawan 0 0 0 0 2

20. Opuna papuana 0 0 0 0 4

21. Kecapi 0 0 0 1 122. Lucuma spp. 0 0 0 0 2

23. Eusideroxylon zwageri 0 0 0 0 1

24. Persea americana 0 0 0 0 1

25. Heriteria littoralis 0 0 0 1 1

26. Kepuh 0 0 2 2 2

27. A 0 1 1 1 1

28. B 0 0 1 1 1

29. C 0 0 1 2 2

30. D 0 0 2 3 3

31. E 0 0 1 2 2

32. F 0 0 1 1 1

33. G 0 0 0 2 3

34. H 0 0 0 1 135. I 0 0 0 1 1

36. J 0 0 0 1 1`

37. K 0 0 0 1 2

38. L 0 0 0 0 1

39. M 0 0 0 0 1

40. N 0 0 0 0 2

41. O 0 0 0 0 4

Jumlah Individu 3 15 37 70 136

Jumlah Jenis 3 6 14 26 41


9/38

dimana: E(Sn) = nilai harapan jumlah jenis

n = ukuran standar unit contoh (jml individu terkecil)

N = jumlah total individu yang teramati

Ni = jumlah individu jenis ke-I

1. Indeks Hurlbert (1971)

--

-n

iS

i

n nNNN

SE 11


10/38

Sedangkan nilai keragaman dari E(Sn)tersebut dihitung

dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Heck et al.,

1975) :

( )

-

=

-

=

-

N

N

N

n

n

S

iN

n

iN

SVar 11

1

-

--

--

=

-

= N

NN

n

nn

n

ji

S

i

S

i

jNiN

NNN

1

1

1

2


11/38

Istilah adalah kombinasi yang dihitung

sebagai berikut :

x! adalah faktorial. Sebagai contoh 5! = 5 x 4 x 3 x 2 x

1 = 120

( )!!

!

yxy

xx

y -

=

x

y


12/38

Langkah pertama adalah mengambil kelimpahan

masing-masing jenis dari setiap ukuran plot dan memasukkan ke

dalam persamaan:

--

N

nniNN1


13/38

Luas Petak N n E(Sn)

10 x 10 3 3 3,999

20 x 20 15 3 2,539

30 x 30 37 3 2,719

40 x 40 70 3 2,760

50 x 50 136 3 2,791

No Ni E(Sn)

1 1 1,333

2 1 1,333

3 1 1,333Jml 3 3,999

Plot 20m x 20m

No Ni E(Sn)

1 5 0,736

2 1 0,200

3 3 0,516

4. 3 0,516

5. 2 0,3716. 1 0,200Jml 15 2,539

N = 3n = 3

E(S1) = 1-[(2!/3!.-1!)/(3!/3!.0!)] = 1,333

N = 15

n = 3

E(S1) = 1- [(14!/3!.11!)/(15!/3!.12!)] = 0,200

E(S2) = 1- [(13!/3!.10!)/(15!/3!.12!)] = 0,371E(S3) = 1- [(12!/3!.9!)/(15!/3!.12!)] = 0,516

E(S5) = 1- [(10!/3!.7!)/(15!/3!.12!)] = 0,736


14/38

2. Indeks Divertas Margalef(Clifford & Stephenson, 1975):

Dmg= Indeks Margalef

S = jumlah jenis yang teramati

N = jumlah total individu yang teramati Ln = logaritma natural

LnN

SDmg

1-=


15/38

Jadi Hasil Perhitungan untuk Masing-masing Plot, yaitu sebagai berikut :

10 x 10 =3

2

Ln = 1,820

20 x 20 = 15

5

Ln = 1,846

30 x 30 =37

13

Ln = 3,600

40 x 40 =70

25

Ln = 5,844

50 x 50 =

136

40

Ln

= 8,142

Luas Petak N S S-1 Ln N Dmg

10 x 10 3 3 2 1,099 1,820

20 x 20 15 6 5 2,708 1,846

30 x 30 37 14 13 3,611 3,600

40 x 40 70 26 25 4,248 5,84450 x 50 136 41 40 4,913 8,142


16/38

3. Indeks Menhinick

Indeks lain yang hampir serupa dengan konsep Margalef adalah

indeks diversitas Menhinickyang mempunyai rumus sebagai

berikut :

dimana :

S adalah jumlah jenis dan

N adalah jumlah total individu seluruh jenis yangteramati.

N

SD

Mn=


17/38

Jadi Hasil Perhitungan untuk Masing-masing Plot, yaitu sebagai berikut :

10 x 10 =3

3 = 1,732

20 x 20 =

15

6 = 1,549

30 x 30 =37

14 = 2,302

40 x 40 =70

26 = 3,108

50 x 50 =136

41 = 3,516

Luas Petak N S N Dmn10 x 10 3 3 1,732 1,732

20 x 20 15 6 3,873 1,549

30 x 30 37 14 6,083 2,302

40 x 40 70 26 8,367 3,10850 x 50 136 41 11,662 3,516


18/38

4. Indeks Jackknife:

S = indeks kekayaan jenis Jackknife

s = total jumlah jenis yang teramati

n = banyaknya unit contoh

k = jumlah jenis yang unik (jenis yang hanya ditemukan pada

hanya salah satu unit contoh)

( ) ( )kn

nsS

-=

1


19/38

adapun keragaman dari nilai dugaan (S) tersebut

dihitung dengan formula berikut:

dimana :

Var(S) = keragaman dugaan jackknife untuk kekayaan jenis

fj = jumlah unit contoh dimana ditemukan j jenis unik

(j=1,2,3,..,s)

K = jumlah spesies unik

N = jumlah total unit contoh

( )

-

-=

n

kfjj

n

nS

221)var(


20/38

penduga selang bagi indeks kekayaan jenis jackknife

adalah sebagai berikut :

dimana diperoleh dari tabel t-studentdengan nilai

derajat bebas = n-1

)(var StS


21/38

Berdasarkan data tersebut di atas, terdapat 15 jenis pohonyang hanya dijumpai dalam satu unit contoh dari 5 (lima)unit contoh yang dibuat. Jenis-jenis ini disebut sebagai jenis

unik (unique species). Oleh karena itu, indeks kekayaan jenisJackknife untuk kelima belas jenis tersebut adalah

n (banyaknya unit contoh) = 5

s (total jumlah jenis) = 41

k (jumlah jenis yang unik) = 15

S = s + {n

n )1( -}(k)

= 41 + {5

)15( -} (15)

= 53 jenis


22/38

Dengan demikian, keragaman dari nilai dugaan (S) tersebut

adalah:

Var (S) =

-

nn 1 ( )

- nkfj j

2

2

=

-5

15 ( )( )

-

5

15115

22

=

5

4 180

= 144

Std (S) = )(SVar

= 144

= 12


23/38

Untuk ukuran contoh yang kecil, maka nilai t/2 pada tingkat

kepercayaan 5 % dengan derajat bebas n-1 adalah 2.776,

sehingga dugaan indeks kekayaan jenis Jackknife pada

tingkat kepercayaan 5 % adalah :

S t/2 . )(SVar

53 (2,776).( 144 )

53 33,31 atau 19,69 sampai dengan 86,31

dibulatkan menjadi 20 sampai dengan 87 jenis

Ketelitian dari data ini =S

S)var(x 100 %

=53

144x 100 %

= 22,64 %


24/38

Istilah heterogenitas pertama kali dikemukakan oleh GOOD (1953).

Berbeda dari konsep kekayaan jenis, ukuran keanekaragaman ini

ditetapkan hanya berdasarkan struktur kerapatan atau kelimpahan

individu dari setiap jenis yang teramati. Oleh karena itu, Magurran

(1988) memberikan istilah lain terhadap konsep ini, yaitu dengan

sebutan spesies abundance atau kelimpahan jenis.

Untuk memperjelas konsep kelimpahan jenis ini sebagai salah satuukuran keanekaragaman, tampak pada gambar berikut ini.

Pada Gambar terdapat 3 (tiga) komunitas dengan derajatkeanekaragaman yang berbeda. Berdasarkan ukuran kelimpahan ini,komunitas A lebih beragam dari komunitas B (walaupun mempunyaijumlah jenis yang sama). Demikian pula halnya dengan komunitas Cyang mempunyai keanekaragaman lebih tinggi bila dibandingkandengan komunitas B.

B. INDEKS HETEROGENITAS/KEANEKARAGAMAN

(Index of Heterogeneity / Index of Diversity)


25/38

KOMUNITAS A

KOMUNITAS B

KOMUNITAS C


26/38

1. Indeks Simpson

Indeks Keragaman Simpson digunakan untuk mengetahui kompleksitas suatu

komunitas yang populasnya tak terhingga.

Indeks ini berkisar antara 01.Semakin mendekati angka 1 maka komunitas semakin kompleks dan mantap.

Indeks diversitas Simpson dihitung dengan rumus :

Dimana:

1D = indeks diversitas Simpson

pi = ni/N = proporsi jumlah individu jenis ke-I

ni = jumlah individu species ke I

N = jumlah total individu seluruh species

( )211 -=- ipD

2 I d k Pi l


27/38

2. Indeks Pielou

Sedangkan untuk populasi terhingga, rumus yang harus digunakan

adalah Indeks Pielou sebagai berikut (Pielou, 1969):

Dimana:

1-D= Indeks Pielou

ni = jumlah individu dari jenis ke-I

N = jumlah total individu dalam unit contohS = jumlah jenis dalam unit contoh

( )( )

-

--=-

=

1

111

1 NN

nnD

ii

S

i

3. Indeks Shannon-Wiener


28/38

3. Indeks Shannon Wiener

Konsep ini merupakan konsep keanekaragaman yang relatif paling dikenal

dan paling banyak digunakan (Magurran, 1988).Indeks Shannon dihitung

dengan formula berikut :

Dimana:

Pi = ni/N

H : Indeks Keragaman Shannon-Wiener

Pi : Jumlah individu suatu spesies/jumlah total seluruh spesies

ni : Jumlah individu spesies ke-iN : Jumlah total individu

pipiHS

i 1

ln' =


29/38

Catatan :

Seringkali peneliti menggunakan formula Shannon-Wiener menggunakan Lon atau Log2, atau Log 10.

Perbedaannya adalah

jika log2, maka H dinyatakan dalam bits/ind ;

jika log e/ln, maka H dalam nits/ind dan

jika digunakan log 10, maka Hdinyatakan dalam decits/ind).

Kisaran nilai hasil perhitungan indeks keragam (H)

menunjukkan bahwa jika:

H>3 : Keragaman spesies tinggi1


30/38

Indeks keanekaragaman Shannon-Wiener (H) disamping

dapat menggambarkan keanekaragaman species, jugadapat menggambarkan produktivitas ekosistem, tekanan

pada ekosistem, dan kestabilan ekosistem.

Semakin tinggi nilai indeks H maka semakin tinggi pula

keanekaragaman species, produktivitas ekosistem,tekanan pada ekosistem, dan kestabilan ekosistem

Nilai tolok ukur indeks keanekaragaman H:


31/38

g

H < 1,0 : Keanekaragaman rendah,

Miskin (produktivitas sangat rendah) sebagai indikasiadanya tekanan ekologis yang berat ,dan

ekosistem tidak stabil

1,0 < H < 3,322 :

Keanekaragaman sedang, produktivitas cukup, kondisi ekosistem cukup seimbang, tekanan ekologis sedang.

H > 3,322 : Keanekaragaman tinggi, stabilitas ekosistem mantap, produktivitas tinggi,


32/38

4. Indeks Brillouin

Dibandingkan dengan indeks Shannon-Wiener, indeks ini relative lebih

sederhana. Variabel yang diukur di lapangan hanya banyaknya individudari setiap jenis yang dijumpai pada unit contoh. Formula yang digunakan

untuk menghitung indeks Brillouin adalah:

dimana :

N = jumlah total individu dalam unit contohn1 = jumlah individu untuk jenis ke-1

n2 = jumlah individu untuk jenis ke-2

=

!...!!!log1

321 nnnN

NH


33/38

C. INDEKS KESERAGAMAN / KEMERATAAN(Index of Evenness)

Konsep ini menunjukkan derajat kemerataan kelimpahanindividu antara setiap spesies.

Ukuran kemerataan yang pertama kali dikemukakan oleh Lioyddan Gheraldi (1964) ini juga dapat digunakan sebagai indicatoradanya gejala dominasi diantara setiap jenis dalam suatu

komunitas. Apabila setiap jenis memiliki jumlah individu yang sama, maka

komunitas tersebut mempunyai nilai EVENNESS maksimum. Sebaliknya, bila nilai kemerataan ini kecil, maka dalam

komunitas tersebut terdapat jenis dominant, sub-dominandan jenis yang terdominasi, maka komunitas tsb memilikiEVENNES minimum


34/38

JENIS

JENIS

Kelimpahan relatif

Komunitas A

Komunitas B

Eveness B > A

Kelimpahan

individu setiap

jenis di B relatif

homogen

Ada dua rumus yang relative lebih banyak digunakan untuk


35/38

y g y g

menghitung nilai evenness, yakni (dicetuskan oleh Hurlbert,

1971) :

dimana :

Evenness= nilai kemerataan (antara 01)

D = nilai indeks diversity hasil pengamatan

D max = nilai maksimum indeks diversitasD min = nilai minimum indeks diversitas

maxD

DEvenness =

minmax

min

DD

DDEvenness

-

-=

Apabila digunakan rumus dari Shannon-Wiener, nilai indeks


36/38

p g ,

diversitas maksimum dan minimum dapat diperoleh melalui

rumus :

dimana :Hmax = maksimum nilai kemungkinan dari fungsi ShannonHmin = nilai kemungkinan terendah fungsi Shannon

N = Jumlah total individu dalam unit pengamatanS = Jumlah jenis dalam unit pengamatan

-=

SSSH

1log

1' 2max

S2log=

( ) 1log1'min -

-= SNN

SNLogNH


37/38

Selanjutnya, nilai evenness lebih sering dihitung

dengan menggunakan rumus berikut :

dimana :

J = nilai evenness (antara 01)

H = indeks diversitas Shannon-Wiener

Dmax = nilai maksimum indeks diversitas

m ax

''

D

HJ =


38/38

Cara perhitungan lain yang bisa digunakan untuk menghitung nilai

kemerataan/keseragaman Evenness adalah rumus yang diusulkan oleh

Buzas & Gibson (1969) dengan formula sebagai berikut :

dimana :

Ni= eH(jumlah jenis dengan kelimpahan sama)

S = jumlah individu dalam unit contoh

S

NEvenness i=

Documents

14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem