PEMILIHAN SUATU BIDANG PERMASALAHAN EKOLOGI*)

Transkripsi

1 PEMILIHAN SUATU BIDANG PERMASALAHAN EKOLOGI*) Oleh Dr. Leonardus Banilodu, M.S. Dosen Biologi dan Ekologi FMIPA dan FKIP Unika Widya Mandira Jln. Jend. A. Yani Telp. (0380) Kupang 85225, Timor - NTT A. PENDAHULUAN Ekologi adalah studi ilmiah mengenai struktur dan fungsi dalam sistem-sistem ekologis (Odum 1971; Cox 1974). Dalam konteks ini, struktur mengacu kepada kondisi dari suatu sistem ekologis pada satu titik dalam waktu. Ini termasuk kelimpahan, biomassa dan pola distribusi dari jenis yang hadir, kuantitas dan distribusi nutrien (hara), energi dan kondisi-kondisi fisika dan kimia yang mencirikan sistem. Fungsi mengacu kepada hubungan kausal yang bekerja di dalam sistem untuk menentukan laju aliran energi dan daur nutrien dan untuk menghasilkan pola struktural yang ada. Desain akhir bagi kebanyakan penelitian ekologis, baik di lapangan maupun di laboratorium, adalah berasal dari beberapa pengamatan terhadap suatu hubungan struktural di alam. Suatu studi tertentu yang dimulai dengan suatu pengamatan seperti ini terdiri dari dua tahap: (1) Tahap deskriptif, yang berhubungan dengan ada tidaknya sifat-sifat struktural yang bekerja menentukan suatu hubungan fungsional penting. (2) Tahap fungsional, yang mengkaji kemungkinan terjadinya hubungan fungsional. Suatu rangkaian langkah-langkah ideal yang dimulai dari suatu pengamatan awal ke tahap deskriptif dan fungsional dari suatu studi diberikan dalam gambar di bawah ini. Sering kali pengmatan awal akan merupakan salah satu dari beberapa perbedaan antara dua atau lebih situasi ekologis. Biasanya, pengamatan seperti ini merupakan suatu yang *) Untuk bahan bacaan umum dan mahasiswa dalam bidang ekologi dan lingkungan hidup. Kupang, Pebruari

2 TAHAP DESKRIPTIF Hipotesis diterima nol Pengujian dan perbandingan sistem ekologis di lapangan Pengamatan tentatif terhadap perbedaan atau penyimpangan dari peluang yang diharapkan Formulasi hipotesis nol yang dapat diuji bagi perbedaan yang terjadi Desain dan melakukan program pencuplikan kuantitatif Uji Statistik hipotesis nol TAHAP FUNGSIONAL Hipotesis ditolak Hipotesis diterima nol nol Mendalilkan sebab atau signifikansi dari perbedaan yang diperlihatkan Formulasi hipotesis nol yang dapat diuji bagi hubungan fungsional Desain dan melaksanakan program percobaan atau pengamatan terkontrol Uji Statistik hipotesis nol Hipotesis ditolak nol Interpretasi hubungan antara struktur dan fungsi dari sistem yang diamati Pengenalan permasalahan deskriptif atau fungsional baru yang dilahirkan oleh kesimpulan di atas Gambar. Rangkaian langkah-langkah ideal yang dimungkinkan dari suatu pengamatan awal melalui tahap deskriptif dan fungsional dari suatu studi ekologis lapangan. 2

3 tentatif sifatnya, dan akan mewakili suatu hipotesis mengenai suatu perbedaan yang sesungguhnya terjadi. Hipotesis ini diuji melalui suatu program pencuplikan atau pengamatan berulang untuk memastikan jika suatu perbedaan itu lebih besar atau lebih reguler daripada yang diharapkan melalui kesempatan. Program demikian ini memerlukan penggunaan teknik untuk memperoleh sampel kuantitatif tak bias sehingga dapat diperbandingkan melalui suatu uji statistik yang tepat. Langkah-langkah ini membentuk tahap deskriptif dari suatu studi ekologis dan hasilnya adalah penentuan ada tidaknya suatu derajat probabilitas tinggi bahwa suatu hubungan struktural tertentu terjadi. Jika pengamatan awal didukung melalui pencuplikan dan analisis, hubungan fungsional yang mungkin di sini dapat dieksplorasi lebih lanjut. Ini dapat berhubungan dengan sebab-sebab dari perbedaan yang diperlihatkan ataupun konsekwensinya bagi sistem ekologis yang terlibat. Pengujian hubungan seperti ini memerlukan formulasi suatu hipotesis hubungan sebab dan akibat yang merupakan pokok untuk pengujian melalui suatu percobaan atau pengamatan terkontrol. Program seperti ini perlu didesain untuk menyediakan data kuantitatif sehingga data dapat diuji secara statistik. Seri dari langkah-langkah kedua ini membentuk tahap fungsional dari suatu studi ekologis. B. PROSEDUR 1. Pemilihan Topik Dalam mendesain suatu studi ekologis, salah satu dari langkah-langkah yang amat sulit ialah pemilihan sebuah permasalahan yang dapat dikerjakan melalui suatu pengujian hubungan fungsional. Walaupun intuisi dan pengalaman dapat digunakan, namun suatu pendekatan sistematis untuk membuat pengamatan awal merupakan langkah yang amat membantu. Salah satu cara untuk mengerjakan ini adalah secara sadar membuat suatu seri perbandingan antara kondisi pada sistem ekologis yang berbeda atau antara komponen yang berbeda di dalam suatu sistem tunggal. Perbandingan seperti ini mengungkapkan perbedaan yang menyediakan dasar bagi suatu studi ekologis yang menarik. Suatu pengamatan awal terhadap beberapa perbedaan yang dicapai, amat mungkin tentatif. Jadi, suatu program pencuplikan dan analisis yang berhubungan dengan tahap deskriptif suatu studi, diperlukan untuk memperlihatkan validitas 3

4 atau konsistensi dari perbedaan yang disarankan. Akan tetapi, sebelum melakukan ini, pertimbangan diambil terhadap ada tidak satu atau lebih hipotesis fungsional diformulasikan untuk mempertimbangkan perbedaan, atau menguji signifikansinya sehingga analisis deskriptif mendapat dukungan. Dalam mengerjakan suatu seri perbandingan, peneliti perlu ingat bahwa permasalahan yang sesuai tidak hanya berhubungan dengan jenis tumbuhan atau hewan tertentu, tetapi juga dengan interaksi populasi dari jenis yang berbeda, atau hubungan pada tingkatan komunitas atau ekosistem. Walaupun formulasi suatu permasalahan dalam dua hal terakhir tampak sulit, namun beberapa permasalahan ekologis yang paling menarik justru berada pada tingkatan ini. Suatu uraian mengenai beberapa tipe perbandingan yang dapat dilakukan bagi sistem ekologis disajikan di bawah ini. Penyortiran hubungan fungsional yang perbedaan deskriptifnya mungkin berhubungan juga disajikan. Perbandingan ini mencakup sistem ekologis pada semua tingkatan organisasi dari makhluk individu sampai ekosistem. Akhirnya, disarankan bahwa perumusan suatu kegiatan atau proyek yang dapat dikelola memerlukan penentuan atau pendefinisian permasalahan dalam batas-batas yang sespesifik mungkin. Jadi perbandingan yang dilakukan perlu terkait dengan karakteristik yang sespesifik mungkin dan perbedaan yang didalilkan perlu dinyatakan dalam suatu pola yang jelas menyebutkan tipe pengukuran untuk memperlihatkan perbedaan itu. 1.1 Perbandingan karakteristik dari suatu jenis tertentu pada situasi yang berbeda Karakteristik dari satu jenis dapat diperbandingkan berdasarkan habitat atau area geografis yang berbeda, atau di lokasi yang sama pada waktu yang berbeda. Perbandingan karakteristik dari suatu jenis perlu dikombinasikan dengan pengamatan terhadap kondisi dari lingkungan fisik dan biotis. Secara ideal, situasi yang diperbandingkan hanya perlu berbeda pada satu atau beberapa sifat, jadi membuat perbandingan lebih mungkin bahwa perbedaan diamati pada karakteristik jenis secara fungsional dapat berhubungan dengan karakteristik itu. Sifat-sifat khusus untuk perbandingan adalah: 1. Kelimpahan Perbedaan pada kerapatan, atau kehadiran dan ketidakhadiran, secara fungsional dapat berhubungan dengan mekanisme perilaku dalam pemilihan habitat, interaksi yang terganggu 4

5 dengan jenis lain, persyaratan bagi sumber daya lingkungan tertentu, atau toleransi bagi kondisi dari lingkungan fisik. 2. Karakteristik morfologis Perbedaan pada ukuran, bentuk, struktur, warna, atau jumlah dan susunan bagian tubuh dapat bersamaan dengan perbedaan genetika pada makhluk individu ataupun pengaruh langsung dari lingkungan yang berbeda terhadap individu selama perkembangannya. Banyak karakteristik morfologis yang mewakili adaptasi terhadap kondisi dari lingkungan fisik atau terhadap perlindungan dari predator (sebagai contoh herbivora pada tumbuhan). 3. Pola perilaku Siklus aktivitas siang malam atau musiman, pola mencari makan, pemilihan tempat sarang, frekwensi memperlihatkan keagresifan dan banyak pola perilaku lainnya bisa berbeda di berbagai situasi. Ini bisa mencerminkan perbedaan klimatik, perbedaan pada struktur fisik dari habitat, atau perbedaan pada kerapatan populasi jenis atau kompetitornya. 4. Struktur populasi dan pola dispersi Pola dispersi (acak, mengelompok, uniform) dari individu dapat mencerminkan karakteristik seperti heterogenitas lingkungan, atau interaksi positif dan negatif antara individu. Keberhasilan reproduksi, pola predasi, dan sumber mortalitas lain bisa mempengaruhi karakteristik populasi seperti struktur usia dan rasio kelamin. 1.2 Perbandingan karakteristik dari jenis yang berbeda pada situasi yang sama Jenis-jenis yang terjadi bersama-sama bisa memiliki adaptasi atau respons yang menguntungkan interaksi di antaranya, atau berperan untuk mencegah interaksi yang mengganggu terhadap salah satunya atau terhadap kedua-duanya. Sifat-sifat khusus untuk perbandingan adalah: 1. Karakteristik morfologis atau perilaku Perbedaan pada karakteristik morfologis dan perilaku dimungkinkan untuk membedakan penggunaan sumber daya seperti ruang, makanan, atau tempat sarang, jadi mengurangi kompetisi interspesifik. Ini juga dapat mengindikasikan perbedaan kerentanan atau daya tarik terhadap predator (sebagai contoh herbivora pada tumbuhan). 5

6 2. Distribusi mikro-spasial Perbedaan pada tempat yang ditempati dapat mengurangi kompetisi sumber daya antara jenis yang terlibat, atau bisa mencerminkan perbedaan pada pola toleransi terhadap kondisi dari lingkungan fisik. 3. Pola dispersi Bagi dua atau lebih jenis, bisa terjadi variasi dari suatu kecenderungan kuat individu jenis untuk berasosiasi satu dengan yang lain sehingga suatu kecenderungan kuat untuk tidak terjadi bersama-sama. Pola demikian bisa mencerminkan interaksi fungsional seperti simbiosis, komensalisme, kompetisi, hubungan makan, atau aksi dari satu jenis dalam memodifikasi lingkungan fisik untuk memungkinkan atau mencegah keterjadian dari yang lain. 1.3 Perbandingan karakteristik jenis yang ekologis sama pada situasi yang berbeda Jenis demikian dapat terbatas ke habitat yang berbeda, atau terhadap waktu keterjadian yang berbeda di habitat yang sama, melalui kompetisi antara satu dengan yang lain, atau melalui pola adaptasi yang bertentangan dengan kondisi dari lingkungan fisik atau biotis. Sifat-sifat khusus untuk perbandingan adalah: 1. Karakteristik morfologis atau perilaku Bagi jenis yang sama dalam penggunaan sumber daya, perbedaan ini bisa berhubungan dengan adaptasi yang dihasilkan pada masing-masing yang secara kompetitif superior dalam situasi khusus. Bagi jenis lain, perbedaan demikian dapat mencerminkan perbedaan dalam persediaan sumber daya atau perbedaan toleransi dari jenis terhadap kondisi dari lingkungan. 2. Struktur populasi dan pola dispersi Perbedaan pada heterogenitas atau kekerasan lingkungan dapat dicerminkan pada karakteristik ini. 1.4 Perbandingan karakteristik komunitas atau ekosistem pada situasi berbeda Perbedaan lingkungan bisa mempengaruhi proses aliran energi atau daur nutrien, dan jadi, mempengaruhi keterwakilan dari kelompok utama seperti produser, konsumer, dan dekomposer 6

7 dalam sistem ekologis. Situasi lingkungan yang berbeda bisa juga menunjukkan kondisi yang berhubungan dengan tahap berbeda dalam suksesi biotis. Sifat-sifat khusus untuk perbandingan adalah: 1. Karakteristik dari jenis hadir Pola adaptasi morfologis atau peri laku, dan struktur populasi, yang ditunjukkan melalui anggota jenis dari sistem yang berbeda bisa pula berbeda. Ini bisa mencerminkan kondisi dari lingkungan fisik yang berbeda, mekanisme dasar pembagian sumber daya yang berbeda di dalam komunitas, atau perbedaan pada tahap suksesi abiotis. 2. Jumlah dari jenis hadir Faktor seperti derajat heterogenitas lingkungan, stabilitas dari kondisi fisik, konstansi dan tingkatan produksi primer, derajat isolasi geografis, kelimpahan predator, dan lama waktu lingkungan yang terjadi bisa mempengaruhi keanekaragaman dari jenis hadir. 3. Distribusi dari individu di antara jenis Perbedaan pada frekwensi jenis umum dan jenis jarang bisa berhubungan dengan mekanisme pembagian sumber daya di antara anggota komunitas. 4. Jumlah dan biomassa dari kelompok tropik yang berbeda Karakteristik ini bisa berhubungan dengan laju masukan energi ke sistem, keluaran atau masukan bahan organik, hubungan ukuran metabolisme tubuh dari anggota komunitas, pola dari daur nutrien, tahap-tahap suksesi biotis, dan faktor lainnya. 2. Perumusan Hipotesis Nol Hipotesis mengenai perbedaan deskriptif atau hubungan fungsional harus merupakan pokok untuk uji formal dalam menentukan ada tidak mereka terjadi dengan suatu probabilitas yang lebih besar dari yang diharapakan oleh kesempatan semata. Kesan subjektif tentang hubungan demikian ini sering kali mengarah kepada suatu yang salah, bersamaan dengan ketidakcukupan dari pengamatan awal atau bias dari pengamat. Uji formal dilakukan melalui perumusan suatu hipotesis nol ( H 0 ), koleksi data percobaan atau data pengamatan yang tak bias, dan performansi suatu uji statistik yang sesuai terhadap hipotesis nol. Hipotesis nol mempunyai bentuk sebagai berikut: 7

8 H 0 : Perbedaan antara dua atau lebih situasi percobaan atau pengamatan adalah tidak lebih besar daripada yang diharapkan oleh kesempatan. atau H 0 : Nilai yang diperoleh dalam suatu percobaan atau seri pengamatan tidak berbeda dari suatu pengharapan yang didasari pada suatu distribusi acak. Uji statistik terhadap hipotesis nol menghasilkan penerimaan atau penolakan hipotesis nol. Jika diterima, kesimpulan berikutnya adalah bahwa baik tidak ada perbedaan yang terjadi maupun bahwa data yang diperoleh adalah tidak cukup untuk memperlihatkan perbedaan itu. Jika ditolak, disimpulkan bahwa suatu yang berbeda terjadi dengan suatu probabilitas yang berhubungan dengan taraf signifikansi yang digunakan dalam uji statistik. Penolakan hipotesis nol melibatkan, dalam arti, penerimaan yang kedua, atau hipotesis alternatif ( mempunyai bentuk sebagai berikut: H a ), yang H a : Perbedaan antara dua atau lebih situasi pengamatan atau percobaan adalah demikian besar sehingga amat tidak mungkin untuk terjadi melalui kesempatan semata. atau H a : Kumpulan nilai yang diamati berbeda demikian besar dari pengharapan yang didasari pada suatu distribusi acak sehingga amat tidak mungkin untuk terjadi melalui kesempatan semata. Karakteristik yang lebih diinginkan dari suatu hipotesis nol adalah bahwa hipotesis nol hendaknya sederhana, menyatakan suatu karakteristik yang dapat diukur secara cermat, dan terkait dengan suatu hubungan bagi pencuplikan atau data percobaan yang memadai yang dapat diperoleh. Berikut adalah contoh untuk mengilustrasikan rangkaian dari suatu pengamatan awal melalui suatu analisis dari satu aspek signifikansi fungsional pada permasalahan tertentu: 1. Pengamatan awal Suatu jenis tumbuhan tertentu diamati di dua lokasi, satunya pada suatu guncangan penuh di tepi samudera, yang lainnya pada suatu situasi yang sama kira-kira 1,6 km di darat. Tumbuhan yang mengalami guncangan penuh samudera tampak mempunyai daun yang lebih tebal. 2. Hipotesis nol deskriptif 8

9 H 0 : Tidak ada perbedaan pada purata ketebalan daun yang diambil dari tumbuhan di dua area. 3. Program pencuplikan dan pengujian Sebagai contoh, suatu total 30 tumbuhan di masing-masing area dicuplik. Satu daun per tumbuhan dengan panjang daun antara 3,5 dan 4,0 cm diambil. Ketebalan daun diukur dengan kaliper ke ukuran terdekat 0,1 mm. Purata nilai bagi tumbuhan dari dua area diperbandingkan dengan suatu uji-t. 4. Hipotesis nol fungsional Mengandaikan penolakan dari hipotesis nol deskriptif, ini dapat didalilkan bahwa perbedaan adalah bersamaan (diduga) dengan perbedaan genetika pada tumbuhan daripada terhadap pengaruh lingkungan langsung (banyak hipotesis lain dari suatu sifat fungsional yang dapat dibuat). Kemudian hipotesis nol berikut dapat dibuat: H 0 : Bagi tumbuhan yang tumbuh berdampingan dari biji yang diambil dari dua populasi tidak akan ada perbedaan pada purata ketebalan daun. 5. Program percobaan dan pengujian Biji dikumpulkan dari tumbuhan di dua area dan ditumbuhkan sampai tumbuhan mencapai beberapa ukuran minimal. Daun dicuplik dan diukur, dan data diringkas dan diuji sebagaimana di atas. Jika pengujian ini mengarah kepada penolakan dari hipotesis nol fungsional, kesimpulan berikutnya adalah bahwa populasi, dengan suatu probabilitas tertentu, secara genetika berbeda pada factor yang berhubungan dengan ketebalan daun. Jika hipotesis nol fungsional tidak ditolak, kesimpulan bahwa data tidak menghasilkan bukti mengenai keberadaan perbedaan genetika yang berhubungan dengan ketebalan daun, bukan bahwa perbedaan genetika tidak ada. 3. Aktivitas Sebuah kelas atau kelompok pelajar dapat mengunjungi suatu area dimana terdapat variasi pada kondisi lingkungan yang memungkinkan beberapa dari perbandingan seperti yang dipertelakan di atas dilakukan. Berdasarkan pengamatan masing-masing orang, para pelajar dapat merumuskan suatu uraian permasalahan tentatif dan diperbandingkan terhadap yang diberikan pada contoh terdahulu. 9

10 C. PEMBAHASAN Apakah konsep deskriptif dan fungsional berhubungan dengan keseluruhan sejarah dari bidang ekologi? Apakah karya awal dalam ekologi deskriptif? Apakah melakukan penelitian modern perlu dilakukan melalui suatu pengujian hubungan fungsional? Periksalah suatu penelitian yang dipublikasikan dan disarankan oleh instruktur anda. Identifikasikan hipotesis deskriptif dan fungsional yang diuji oleh penelitinya. Apakah peneliti membentuk suatu pengujian permasalahan yang logis dan komprehensif? Dapatkah anda menyarankan hipotesis lain yang mungkin, atau yang perlu diuji? Pertukarkan dan buatkan keritikan terhadap uraian permasalahan yang telah dipersiapkan oleh pelajar lain dalam kelas. Bagaimanakah seharusnya permasalahan dirumuskan sespesifik mungkin? Apakah pertimbangan waktu dan fasilitas yang tersedia menjadi pertimbangan, dalam situasi anda, bagi pengejaran dari penelitian demikian? D. DAFTAR PUSTAKA Cox, G. W Laboratory Manual of General Ecology. WM.C. Brown Company Publishers, Iowa. Chapman, S. B. (ed.) Methods in Plant Ecology. Blackwell Scientific Publications, London. Odum, E. P Fundamentals of Ecology. W.B. Saunders Company, Philadelphia. 10