Oseana, Volume XXI Nomor 1, 1996 : 19-24 ISSN 0216-1877 PENGEMBANGAN RANCANGAN SAMPLING SECARA ACAK (RANDOM SAMPLING DESIGN) UNTUK MENENTUKAN POLA KELIMPAHAN oleh Sasanti R. Suharti ABSTRACT Pattern description in ecology is a fundamental importance, and almost marine ecologists are faced with the problem of establishing and quantifying patterns in nature. Sampling design programme is also considered because many problems of sampling are specific to the particular methods used. Hypotheses which generated from models to explain observed patterns are tested by experiments and thus experiments are dependent on the patterns which had been devined. Pilot survey, however, is essential to carried out to avoid unnecessary mistakes. The accurate and precise description of pattern is, therefore, essential to most aspects of ecology. PENDAHULUAN Satu dari banyak cara dalam mempelajari studi dibidang ekologi adalah pola kelimpahan secara deskriptif dan suatu organisme yang diamati. Pola-pola deskriptif ini adalah dasar yang utama dalam ekologi (ANDREW & MAPSTONE 1987). Informasi ini merupakan pendahuluan untuk melihat proses-proses yang membatasi populasi atau mempengaruhi struktur komunitas. Lebih jauh (ANDREW & MAPSTONE 1987) menekankan bahwa hal ini merupakan langkah yang penting dalam memecahkan beberapa masalah dalam ekologi terapan. Dalam situasi tertentu dimana populasi sangat kecil, semua individu dalam area yang diamati dapat dihitung. Umumnya contoh dari prosedur sampling sangat diperlukan untuk populasi yang secara relatif menetap (sedentary) dan juga individu yang bersifat non cryptic. Untuk mengetahui kepadatannya dapat dihitung/ditaksir dengan menggunakan kwadrat atau transek yang diletakkan secara acak (PRINGLE 1984). Dengan demikian semua individu dalam sub unit yang kecil dapat dihitung dan rata-rata kepadatannya dapat ditaksir. Karena sebaran individu dapat bervariasi dalam ruang dan waktu. tidak pernah jelas berapa ukuran sub-sampel itu seharusnya. atau bagaimana sub-sampel itu sebaiknya diambil dalam kaitannya untuk mendapatkan gambaran dari populasi tersebut (ECKBLAD 1981; ANDREW & MAPSTONE 1987). Untuk itu sebuah 19
peneilitian pendahuluan harus dilakukan untuk mendapatkan beberapa informasi awal mengenai sebaran individu dalam area dimana populasi itu berada. Informasi ini selanjutnya digunakan untuk menentukan ukuran unit sampel yang sesuai dan jumlah replikasi yang dibutuhkan untuk memastikan bahwa perkiraan yang diambil seteliti dan setepat mungkin. RANCANGAN SAMPLING GREEN (1979) dan JONES (komunikasi pribadi) menyajikan 10 prinsip rancangan sampling yang seharusnya diwaspadai dalam sebuah peneilitian. 1. Peneilitian sebaiknya ditekankan pada pertanyaan yang secara jelas telah dinyatakan. Hasilnya hanya akan bertalian secara erat sesuai dengan konsep awal dan permasalahan tersebut. apakah buangan limbah dari pembuangan akan mengurangi kelimpahan dari spesies "A". Kelimpahan dari species "A" secara relatif akan menurun pada lokasi yang dilalui limbah dibandingkan dengan daerah kontrol. Sampel "U" dengan ukuran "V" akan diambil dari buangan"w" dan daerah kontrol "X" pada waktu "Y" (sebelum)dan waktu "Z" (sesudah) buangan limbah. Perbandingan dari kepadatan rata-rata pada daerah tercemar dan kontrol, sebelum dan sesudah pembuangan limbah dengan memakai ANOVA 20
2. Sampling pendahuluan (pilot survey) harus dilakukan guna mendapatkan dasar untuk evaluasi dan rancangan sampling dan analisa secara statistik. 3. Rancangan penelitian yang mendasar berguna untuk mengambil ulangan/ replikasi sampel dalam setiap kombinasi, baik dalam waktu, ruang, dan variabel kontrol lainnya dari yang diamati. 6. Akurasi. Harus dapat dibuktikan bahwa alat sampling yang digunakan atau metoda yang dipakai untuk mengambil sampel suatu populasi adalah akurat. 7. Presisi. Harus dapat dibuktikan bahwa ukuran unit sampel yang diambil adalah sesuai dengan ukuran kepadatan dan sebaran dari organisme yang diambil. Selanjutnya perkirakan jumlah replikasi sampel yang dibutuhkan untuk mendapatkan presisi yang diinginkan. 4. Ulangan harus dilakukan secara acak. sehingga seluruh individu mempunyai kesempatan yang sama untuk dipilih/ diambil. Mengambil sampel dari lokasi tertentu dapat menimbulkan bias yang besar. 5. Kontrol. Untuk menguji apakah suatu kondisi sudah terpengaruh, maka perlu diambil sampel baik itu kondisi pada saat maupun tidak ada pengaruh (misal : arus). perlu diingat semua harus pada proporsi yang sama. Pengaruh/efeknya hanya dapat ditunjukkan dengan membandingkan dengan kontrol. Presisi rendah Presisi tinggi 8. Sampling bertingkat (Stratified sampling). Jika area yang akan diambil mempunyai pola lingkungan skala besar (discrete habitats), sebaiknya wilayah tersebut dibagi menjadi sub-area yang secara relatif homogen, dan sampel dialokasikan secara acak dalam setiap habitat/tingkat
9. Asumsi. Jika akan menggunakan analisa varians, harus diuji apakah variasi kesalahan bersifat homogen, terdistribusi secara normal, dan bebas dari rata-rata. Jika tidak, seperti banyak kejadian, data harus ditransformasi, atau gunakan statistik non-parametrik. 10. Setelah mendapatkan metode statistik yang terbaik untuk menguji hipotesa yang diajukan, harus selalu berpegang pada hasil PENELITIAN PENDAHULUAN UNTUK SAMPLING SECARA ACAK Penelitian pendahuluan adalah suatu langkah awal yang penting dimana sejumlah kecil sampling dilakukan untuk menentukan metoda apa yang akan dipakai dalam penelitian yang lebih luas/besar (ANDREW & MAPSTONE 1987). Tujuannya adalah untuk memberikan gambaran mengenai prosedur yang sederhana dan kuat untuk menilai akurasi dan presisi dari metoda alternatif, dan pembagian yang optimal dari upaya sampling. Dalam sebuah penelitian pendahuluan, diambil jumlah replikasi tertentu dari sejumlah ukuran kwadrat yang berbeda. Berdasarkan penelitian pendahuluan ini, perkiraan dari rata-rata kepadatan dapat diketahui, standard deviasi (s) dapat dihitung. begitu pula dengan standard error (SE) dapat diketahui (PRINGLE 1984). ukuran kwadrat dapat menghasilkan perbedaan standard deviasi, karena individu dapat tersebar secara berkelompok (patchy) pada skala ruang yang berbeda. Ukuran pengelompokan yang sederhana atau derajat pengelompokan adalah dengan melihat koefisien sebaran/coefficient of dispersion (CD) atau perbandingan varians dengan ratarata (variance/mean). Semakin besar koefisien sebaran, semakin mengelompok individu tersebut pada ukuran sampel yang diamati. Pola sebaran dapat berpengaruh besar pada keputusan yang diambil terhadap ukuran unit sampel yang sesu 1. Ketidak cocokan rancangan dan program sampling (misal : sampling yang tidak acak/non random sampling). 2. Bias yang sudah melekat dalam metodametoda sampling (misal : kesalahan - Standard Deviasi adalah ukuran dari sebaran diantara individu dalam sampel dimana sebaran individu ini tergantung dari ukuran sampel unit yang diambil (PENINGTON & VOLSTAD 1991). Standard deviasi secara relatif tidak terlalu peka terhadap perubahan dalam ukuran sampel. Tetapi perbedaan dalam 22
pengamatan, gangguan yang disebabkan oleh sampling itu sendiri). - Presisi (kecermatan) ada1ah derajat dari indeks diantara jumlah estimasi untuk semua populasi, atau dapat juga dikatakan merupakan standard deviasi mengenai estimasi dari ratarata yang diambil. Dapat pula dikatakan bahwa presisi adalah properti dari SE. Semakin kecil SE relatif terhadap rata-rata, semakin cermat estimasi yang diambil (PRINGLE 1984) Formulasinya dapat ditulis sebagai berikut : memecahkan persamaan diatas. Maka untuk mendapatkan "n" dapat ditulis sebagai berikut: Dengan memakai formula ini dapat ditetapkan berapa banyak sampel yang dibutuhkan untuk mencapai tingkat presisi yang diinginkan untuk setiap ukuran kwadrat. Dibawah ini adalah contoh yang diberikan oleh PRINGLE (1984) untuk penelitian pendahuluan mengenai jumlah unit sampel yang dibutuhkan untuk mendapatkan presisi yang diharapkan (Gambar1). Secara idealnya. penelitian pendahuluan dilakukan untuk memaksimalnya akurasi dan presisi dari usaha sampling (sampling effort) tertentu. Walaupun diketahui nilai rata-rata yang sebenarnya, tidak selalu memungkinkan untuk menilai akurasi dengan memakai ukuran kwadrat yang berbeda. Bagaimanapun juga, perbedaan diantara rata-rata akan menunjukkan bahwa akurasi tergantung pada faktor ini. Lebih jauh PRINGLE (1984) menyatakan bahwa untuk menentukan jumlah replikasi yang dibutuhkan agar mencapai tingkat presisi yang diharapkan untuk setiap ukuran unit sampel, tidaklah sulit. Untuk semua tujuan, tingkat presisi sebesar 0,1 (10% standard error dari rata-rata) dapat diterima untuk semua tujuan komparatif. Sehingga dapat ditulis sebagai berikut : Gam bar 1 : Hubungan antara jumlah unit sampel, ukuran unit sampel (kwadrat dengan ukuran 0.25-4,0 m 2 ). dan presisi sampling (0,075; 0,10 dan 0,15) dalam panen Chondrus crispus Penelitian pendahuluan ini memberikan alternatif mengenai banyak ulangan yang dilakukan dengan memakai unit sampel yang kecil, atau ulangan yang lebih sedikit dengan memakai unit sampel yang lebih besar untuk 23
mendapatkan presisi yang diharapkan. Selanjutnya bagaimana menentukan kombinasi dari ukuran kwadrat dan jumlah yang paling sesuai? Rancangan sampling yang paling efisien adalah yang akan memberikan presisi (kecermatan) yang diinginkan dengan memakai waktu yang seminimal mungkin dalam pengambilan sampel. Dengan mengukur rata-rata waktu yang digunakan dalam pengambilan sampel dengan ukuran kwadrat yang berbeda (t) selama penelitian pendahuluan, akan dapat dihitung total waktu (T) yang dipakai untuk mencapai presisi 0,1 untuk setiap ukuran unit sampel (Gambar 2). Formulasinya sebagai berikut : JONES (komunikasi pribadi) menyatakan bahwa presisi dapat ditingkatkan dengan cara : 1. Merubah ukuran unit sampel, contohnya kwadrat, transek, dan sebagainya. Presisi seringkali meningkat dengan meningkatnya ukuran unit sampel. 2. Merubah jumlah ulangan Presisi selalu meningkat dengan meningkatnya jumlah ulangan. Sehingga sebuah penelitian pendahuluan sangatlah penting dilakukan untuk menentukan ukuran unit sampel dan jumlah ulangan yang optimum. 3. Optimasi. Menentukan harga yang seminim mungkin untuk mendapatkan tingkat presisi yang diinginkan. DAFTAR PUSTAKA Gambar2 : Hubungan antara total/jumlah waktu untuk pengambilan sampel per ukuran unit sampel dan presisi sampling (0,075; 0,10 dan 0,15) dalam menentukan panen Chondrus crispus. T = nxt... ( 4 ) Gambar 2 tersebut diatas menunjukkan semakin kecil unit sampelnya, semakin efisien. ANDREW, N.L. & B.D. MAPSTONE. 1987 Sampling and the description of spatial pattern in marine ecology. Oceanogr. Mar biol. A.Rev. 25: 39-90 ECKBLAD, J.W. 1991. How many sampel should be taken? Bioscience 41 : 346-347 PENINGTON, M. & J.H. VOLSTAD. 1991. Optimum size of sampling unit for estimating the density of marine populations. Biometrics 47 : 717-723. PRINGLE, J.D. 1984. Efficiency estimates for various quadrat size used in benthic sampling. Can. J.Fis.Aquat.Sci. 41 : 1485-1489 24