-
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).
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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) .
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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).
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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).
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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.
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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:
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
12/38
Langkah pertama adalah mengambil kelimpahan
masing-masing jenis dari setiap ukuran plot dan memasukkan
ke
dalam persamaan:
--
N
nniNN1
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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-=
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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=
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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(
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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 %
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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)
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
25/38
KOMUNITAS A
KOMUNITAS B
KOMUNITAS C
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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' =
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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:
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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,
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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 =
-
5/23/2018 14. Analisis Keanekaragaman Ekosistem
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=