BIOLOGI AIR METODA PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA: (2 K) Drs. Wisnu Wardhana, M.Si.

Transkripsi

1 METODA PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA: BIOLOGI AIR (2 K) Drs. Wisnu Wardhana, M.Si. PUSAT PENELITIAN SUMBERDAYA MANUSIA DAN LINGKUNGAN UNIVERSITAS INDONESIA (PPSML UI) Jl. Raya Salemba 4. Jakarta 10430

2 METODA PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA BIOLOGI AIR (2 K) Tinjauan Instruksional Umum (TIU) Pokok Bahasan Silabus Mampu membedakan dan memahami penggunaan metodologi pengumpulan data dan metodologi analisis databeserta QA/Qc-nya untuk parameter biologi perairan Parameter-parameter biologi air: Prinsip kerja dan teknik analisis. 2. Parameter-parameter biologi perairan: Flora dan fauna.

3 Referensi: Shugar, G.J., S.L. Bauman, D.A. Drum & J. Lauber Environmental field testing and analysis ready reference handbook. Bartam, J. & R. Balance Water quality monitoring. Clesceri, L.S., A.E. Greenberg, & A.D. Eaton Standard methods for the examination of water and wastewater. Schnoor, J.L Environmental modeling fate and transport of pollutan in water, air, and soil. Hutagalung, H.P., D. Setiapermana & S.H. Riyono. (eds.) Metode analisis air laut, sedimen dan biota. Buku 2. Puslitbang Oseanologi LIPI, Jakarta: x pp. Hutagalung, H.P. & D. Setiapermana. (eds.) Metode analisis air laut, sedimen dan biota. Buku 1.. Puslitbang Oseanologi LIPI, Jakarta: ii + 35 pp. Wratten, S.D. Field and laboratory exercices in ecology. Edward Arnold, London. Krebs, C.J Ecological methodology. Harper & Row Publ. Inc., New York: xii pp. Elliot, J.M Some methods for the statistical analysis of sample of samples od benthic invertebrates. Scientific Pub. Freshwater Biol. Assoc. Koesbiono Metoda dan analisis biologi perairan. PPLH IPB. US-EPA Handbook for sampling and sample preservation of water and wastewater. US-EPA, Cincinati. Wilham, J.L Biological indicator of pollution. Green, R.H Sampling design and statistical methods for environmental biologist. John Willey & Sons, Canada.

4 BIOTA AKUATIK Adalah kelompok biota, baik flora atau fauna yang sebagian atau seluruh hidupnya berada di dalam perairan.

5 BERBAGAI BENTUK-KEHIDUPAN DI PERAIRAN Umumnya biota perairan dapat dikelompokkan menjadi : 1. Neuston 2. Pleuston 3. Nekton 7. Demersal 4. Plankton 5. Perifiton 6. Bentos Fauna Intertisial (meiofauna)

6 INTERAKSI ANTARA FAKTOR LINGKUNGAN PERAIRAN FISIKA BIOLOGI MUSIM KIMIA

7 PENGAMBILAN CONTOH BIOTA AKUATIK KRITERIA PENENTUAN SAMPEL 1. Sampel yang dipilih dari populasi haruslah mempunyai peluang yang sama untuk dipilih sebagai sampel 2. Populasi harus memiliki keadaan lingkungan yang stabil 3. Perbandingan anggota populasi yang terdapat pada suatu habitat yang akan diambil sampelnya harus konstan 4. Sampel yang terpilih jangan terlalu sedikit

8 PEMILAHAN SAMPEL SEBAGAI INDIKATOR CEMARAN 1. Jenis biota harus sangat peka terhadap perubahan lingkungan dan responnya cepat 2. Mempunyai daur hidup yang kompleks sepanjang tahun dan apabila kondisi lingkungan melebihi batas toleransinya akan mati 3. Bersifat sesil (bentik) 4. Tidak mudah/cepat bermigrasi Berdasarkan batasan tersebut kelompok biota akuatik yang baik digunakan sebagai indikator adalah Plankton dan Bentos.

9 PENGAMBILAN SAMPEL BIOTA AKUATIK 1. Lokasi, pemilihan lokasi harus mempertimbangkan sumber cemaran 2. Waktu, bergantung pada dinamika biota akuatik 3. Penggunaan alat yang tepat 4. Cara/metode sampling yang tepat

10

11 CARA PENGAMBILAN SAMPEL 1. Probability sampling, cara sampling dengan teori probabilitas sehingga dapat diketahui besar bias dalam pengambilan sampel 2. Subyective, cara pengambilan sampel berdasarkan kebijakasanaan pribadi dan bersifat slektif 3. Convenient sampling, cara pengambilan sampel pada anggota populasi yang mudah diperoleh

12 METODA PENGAMBILAN SAMPEL BIOTA AKUATIK 1. Cruissing 2. Metoda transek 3. Metoda kuadrat 4. Metoda titik/stasiun

13 PERALATAN 1. Plankton: jala plankton, Kemmerer water sampler, Van dorn water sampler, mikroskop, Sedwick counting cell, talam Bogorov, Obyek glass & kaca penutp 2. Bentos: Grab sampler (Eickman grab, Petersen grab, dll), Suber squre foot sampler, bingkai kuadrat, mikroskop, lup, sive net, pinset 3. Perifiton: kaca obyek, plat kuadrat, mikrokop 4. Nekton: jala, kail dll 5. Tali transek, kuadrat dll

14

15 Eckman-grab Petersen-grab Grab sampler veen-grab

16

17 PRESERVASI / PENGAWET 1. Larutan formalin 4 10% 2. Alkohol 70% 3. Lugol

18 ANALISIS SAMPEL Dilakukan dengan membandingkan nilai-nilai struktur komunitas dengan besaran kriteria tingkat cemaran yang telah ditetapkan dalam bentuk kategori. 1. Jumlah jenis per unit sampling 2. Kelimpahan/kepadatan per satuan volume atau luas 3. Keragaman jenis atau genus 4. Kualitatif (ada atau tidak)

19 INDEKS KEANEKARAGAMAN JENIS Ditentukan oleh: 1. Jumlah takson yang berbeda Untuk jeniskeanekaragaman spesifik Untuk genus keanekaragaman generik 2. Regularitas (keseragaman): penyebaran individu dalam suatu kategori sistematik (misalnya jenis)

20 KEANEKARAGAMAN (Biodiversity) Menerangkan keanekaragaman; variabilitas & keunikan gen; spesies & ekosistem. Pelbagai variasi bentuk, penampilan, jumlah & sifat yang terlihat pada berbagai tingkatan persekutuan mahluk, yaitu tingkatan ekosistem, jenis & genetik Seluruh spesies, genus & ekosistem dalam suatu area. Kekayaan hidup di bumi.

21 Jumlah jenis Keseragaman Keanekaragaman Penggambaran Terpisah ( kekayaan jenis) Bersama (indeks heterogenitas) Indeks Shannon-Wienner Indeks Simpson Indeks Brilloiun

22 PENGUKURAN KEANEKARAGAMAN JENIS Paling sederhana jumlah jenis Syarat: harus jenis penghuni tetap (bukan imigran sementara atau kebetulan) Kelemahan: 1. Sukar menentukan jenis tetap atau kebetulan 2. Tidak dapat melihat adanya corak kepadatan jenis 3. tergantung dari besar contoh

23 I. Indeks Keanekaragaman jenis Simpson D = (ni/n) 2 C = 1 D dengan C = indeks keanekaragaman jenis; ni = jumlah individu jenis ke I; N = jumlah total individu Catatan: pada ekosistem alamiah yang tidak mendapat subsidi energi yang besar memiliki indeks C antara 0,6 0,8

24 II. Indeks Keanekaragaman jenis Margalef a = S 1 log en dengan α = indeks keanekaragaman; S = jumlah jenis; N = jumlah total individu Nilai α menjadi 0 jika semua individu berasal dari satu populasi atau jenis dan dalam beberapa hal tergantung dari besarnya contoh, terutama jila N <

25 III. Indeks Keanekaragaman jenis Shannon & Wiener Pernyataan matematis yang menggambarkan sejumlah informasi tentang kekayaan jenis & jumlah ind./jenis H = i Σ=1 i p i log p i H = jumlah informasi dalam contoh (bits/ind) atau indeks keragaman jenis; pi = ni/n jumlah jenis ke i per jumlah total seluruh jenis

26 Catatan: H > 3 1,1 2,9 < 1 Tingkat Cemaran Perairan Tidak tercemar Tercemar ringan Tercemar berat

27 Makin banyak jenis makin besar keragamannya dan makin rata penyebaran individu antara jenis juga makin besar keragamannya 1. Indeks Shannon-Wiener hanya digunakan untuk contoh acak yang diambil dari suatu komunitas besar yang jumlah total dari jenis diketahui 2. Menggabung dua komponen keragaman: (1) jumlah jenis dan (2) ekuitabilitas (pemerataan)

28 INDEKS BIOTIK 1. Merupakan nilai dalam bentuk skoring (1-10) yang dibuat atas dasar tingkat toleransi biota atau kelompok biota terhadap cemaran. 2. Juga memperhitungkan keragaman organisma dengan mempertimbangkan kelompok-kelompok tertentu dalam kaitannya dengan tingkat pencemaran. 3. Nilai indeks dari suatu lokasi dapat diketahui dengan menghitung nilai skoring dari semua kelompok biota yang ada dalam unit sampling. 4. Diadopsi dari negara-negara maju 5. Penggunaan terbatas hanya untuk sungai

29 Tabel 1. Nilai skoring indeks biotik dengan metode BMSP-ASPT Crustaceae (udang galah), Ephemeroptera (larva lalat sehari penggali), Plecoptera (larva lalat batu) Gastropoda (limpet air tawar), Odonata (kini-kini), Trichoptera (larva pita-pita berumah), Bivalvia (kijing), Crustaceae (udang air tawar); Ephemeroptera (larva lalat sehari perenang), Odonata (larva sibar-sibar), Diptera (larva lalat hitam), Coleoptera (kalajengking air, kumbang air), Trichoptera (larva pita-pita tak berumah), Hemiptera (kepik perenang punggung, ulir-ulir,) Platyhelminthes (cacing pipih), Arachnida (tugau air), Hirudinea (lintah), Gastropoda (siput), Bivalvia (kerang), Gamaridae (kutu babi air), Syrphidae (belatung ekor tikus) Chironomidae (larva nyamuk) Oligochaeta (cacing) Kelompok Organisma Skor

30 ANALISIS DATA Berdasarkan tabel 1, nilai indeks biotik dapat diperoleh dengan cara merata-ratakan seluruh jumlah nilai skoring dari masing-masing kelompok biota yang diperoleh. Nilai indeks akan berkisar antara dan sangat bervariasi bergantung pada musim. Semakin tinggi nilai yang diperoleh akan semakin rendah tingkat cemaran yang ada. Sebagai cacatan, bahwa nilai indeks yang terdapat pada tabel tersebut hanya dapat digunakan untuk perairan sungai dan tidak dapat dibandingkan dengan tipe perairan lain. Namun demikian nilai tersebut dapat digunakan sebagai pembanding antar berbagai lokasi dalam satu tipe perairan sungai.

31 Tabel 2. Makroinvertebrata indikator untuk menilai kualitas air Tingkat Cemaran 1. Tidak tercemar 2. Tercemar ringan 3. Tercemar sedang 4. Tercemar 5. Tercemar agak berat 6. Sangat tercemar Makrozoobentos Indikator Trichoptera (Sericosmatidae, Lepidosmatidae, Glossosomatidae); Planaria Plecoptera (Perlidae, Peleodidae); Ephemeroptera (Leptophlebiidae, Pseudocloeon, Ecdyonuridae, Caebidae); Trichoptera (Hydropschydae, Psychomyidae); Odonanta (Gomphidae, Plarycnematidae, Agriidae, Aeshnidae); Coleoptera (Elminthidae) Mollusca (Pulmonata, Bivalvia); Crustacea (Gammaridae); Odonanta (Libellulidae, Cordulidae) Hirudinea (Glossiphonidae, Hirudidae); Hemiptera Oligochaeta (ubificidae); Diptera (Chironomus thummiplumosus); Syrphidae Tidak terdapat makrozoobentos. Besar kemungkinan dijumpai lapisan bakteri yang sangat toleran terhadap limbah organik (Sphaerotilus) di permukaan Sumber: Trihadiningrum & Tjondronegoro, 1998 dengan penyederhanan.

32 ANALISIS DATA Kualitas air sungai dapat dinilai berdasarkan tabel 2 dengan ketentuan sebagai berikut (Trihadiningrum & Tjondronegoro, 1998): 1. Air sungai akan tergolong tidak tercemar, jika dan hanya jika terdapat Trichoptera (Sericosmatidae, Lepidosmatidae, Glossosomatidae) dan Planaria, tanpa kehadiran jenis indikator yang terdapat pada kelas Air sungai tergolong agak tercemar, tercemar ringan, tercemar, tercemar agak berat dan sangat tercemar, bila terdapat salah satu atau campuran jenis makroinvertebrata indikator yang terdapat dalam kelompok kelas masing-masing. 3. Apabila makroinvertebrata terdiri atas campuran antara indikator dari kelas-kelas yang berlainan, maka berlaku ketentuan berikut: a. Air sungai dikategorikan sebagai agak tercemar apabila terdapat campuran organisma indikator dari kelas 1 & 2, atau dari kelas 1, 2, & 3. b. Air sungai dikategorikan tercemar ringan apabila terdapat campuran organisma indikator dari kelas 2 & 3, atau dari kelas 2, 3, & 4. c. Air sungai dikategorikan sebagai tercemar apabila terdapat campuran organisma indikator dari kelas 3 & 4, atau dari kelas 3, 4, & 5. d. Air sungai dikategorikan sebagai sangat tercemar apabila terdapat campuran organisma indikator dari kelas 4 & 5.

33 Biota penghuni perairan tawar yang umum dijumpai

34 I. Pendekatan kualitatif INDEKS SAPROBIK Didasarkan pada kelompok biota yang dominan saja Banyak digunakan untuk menetukan tingkat pencemaran suatu perairan Tabel 1. Kaitan antara kelompok biota perairan dengan tingkat cemaran Kelompok Biota Perairan Polisaprobik α - mesosaprobik β - mesosaprobik Oligosaprobik Tingkat Cemaran Perairan Sangat berat Berat Sedang Ringat

35 II. Pendekatan kuantitatif A. Indeks saprobik menurut Pantle & Buck S = (s.h)/h dengan: S = indeks saprobik; s = tingkat saprobitas berdasarkan Lieberman (1 untuk kelompok biota oligosaprobik; 2 untuk kelompok biota β - mesosaprobik; 3 untuk kelompok biota α - mesosaprobik; dan 4 untuk kelompok biota polisaprobik); h = frekuensi keberadaan biota yang dijumpai (1 untuk biota yang jarang dijumpai; 2 untuk biota yang sering dijumpai dan 3 untuk biota yang sangat berlimpah) Tabel 2. Hubungan nilai S dengan tingkat cemaran Kisaran nilai S 1,0 1,5 1,55 2,5 2,55 3,5 3,55 4,0 Tingkat Cemaran Perairan Sedikit atau tidak tercemar (oligosaprobik) Tercemar bahan organik sedang (β - mesosaprobik) Tercemar bahan organik berat (α - mesosaprobik) Tercemar bahan organik sangat berat (polisaprobik)

36 Kelemahan Indeks saprobik menurut Pantle & Buck 1. Penetapan frekuensi keberadaan jenis biota bersifat dugaan (subyektif) 2. Nilai S akan berbeda pada tergantung interpretasi masing-masing peneliti 3. Diperlukan keahlian dalam mengidentifikasi biota sampai tingkat jenis 4. Daftar kelompok biota yang dibuat oleh Lieberman berasal dari daerah temperate yang kondisi ekosistemnya berbeda dengan daerah tropis

37 B. Indeks saprobik menurut Dresscher & Mark C + 3D B 3A X = A + B + C + D dengan: X = indeks saprobik; A = jumlah jenis kelompok Ciliata; B = jumlah jenis kelompok Euglenophyta; C = jumlah jenis kelompok Chlorococcales & Diatomae; D = Jumlah jenis kelopok Pridineae, Chrysophyceae, dan Conjugatae.

38 Tebel 3. Hubungan nilai indeks saprobik (X) dengan kualitas perairan secara biologis Bahan Pencemar Derajat Cemaran Fase Saprobik Indeks Saprobik Banyak senyawa Sangat tinggi Polisaprobik (-3) (-2) organik Poli/mesosaprobik (-2) (-1,5) Agak tinggi Meso/polisaprobik (-1,5) (-1) mesosaprobik (-1) (-0,5) Senyawa organik & Sedang β - mesosaprobik (-0,5) (0) anorganik (0) (0,5) Ringan/rendah β - mesosaprobik (0,5) (1) (1) - - (1,5) Sedikit senyawa organik & Sangat ringan Oligo/β - mesosaprobik (1,5) (2) anorganik oligosaprobik (2) (3)

39

40