METODA PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA:

BIOLOGI AIR(2 K)

Drs. Wisnu Wardhana, M.Si.

E-mail: wisnu-97@ui.edu

PUSAT PENELITIAN SUMBERDAYA MANUSIA DAN LINGKUNGAN

UNIVERSITAS INDONESIA (PPSML – UI)

Jl. Raya Salemba 4. Jakarta 10430

1. Parameter-parameter biologi air: Prinsip kerja dan teknik analisis.

2. Parameter-parameter biologi perairan: Flora dan fauna.

1. .2..

Mampu membedakan dan memahami penggunaan metodologi pengumpulan data dan metodologi analisis databeserta QA/Qc-nya untuk parameter biologi perairan.

SilabusPokok BahasanTinjauan Instruksional Umum(TIU)

METODA PENGUMPULAN DAN ANALISIS DATA BIOLOGI AIR(2 K)

Referensi:

Shugar, G.J., S.L. Bauman, D.A. Drum & J. Lauber. 2001. Environmental field testing and analysis ready reference handbook.

Bartam, J. & R. Balance. 1996. Water quality monitoring.

Clesceri, L.S., A.E. Greenberg, & A.D. Eaton. 1996. Standard methods for the examination of water and wastewater.

Schnoor, J.L. 1996. Environmental modeling fate and transport of pollutan in water, air, and soil.

Hutagalung, H.P., D. Setiapermana & S.H. Riyono. (eds.). 1997. Metode analisis air laut, sedimen danbiota. Buku 2. Puslitbang Oseanologi – LIPI, Jakarta: x + 182 pp.

Hutagalung, H.P. & D. Setiapermana. (eds.). 1994. 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. 1989. Ecological methodology. Harper & Row Publ. Inc., New York: xii + 654 pp.

Elliot, J.M. 1971. Some methods for the statistical analysis of sample of samples od benthicinvertebrates. Scientific Pub. Freshwater Biol. Assoc.

Koesbiono. 1989. Metoda dan analisis biologi perairan. PPLH IPB.

US-EPA.1982. Handbook for sampling and sample preservation of water and wastewater. US-EPA,Cincinati.

Wilham, J.L.1975. Biological indicator of pollution.

Green, R.H. 1979. Sampling design and statistical methods for environmental biologist. John Willey & Sons, Canada.

BIOTA AKUATIKAdalah kelompok biota, baik floraatau fauna yang sebagian atau seluruh hidupnya berada di dalam perairan.

BERBAGAI BENTUK-KEHIDUPAN DI PERAIRANUmumnya biota perairan dapat dikelompokkan menjadi :

1. Neuston

2. Pleuston

3. Nekton

4. Plankton 5. Perifiton

6. Bentos

7. Demersal

Fauna Intertisial (meiofauna)

KIMIAMUSIM

BIOLOGI

FISIKA

INTERAKSI ANTARA FAKTOR LINGKUNGAN PERAIRAN

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

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.

PEMILAHAN SAMPEL SEBAGAI INDIKATOR CEMARAN

1. Lokasi , pemilihan lokasi harus mempertimbangkan sumber cemaran

2. Waktu, bergantung pada dinamika biota akuatik

3. Penggunaan alat yang tepat4. Cara/metode sampling yang tepat

PENGAMBILAN SAMPEL BIOTA AKUATIK

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

CARA PENGAMBILAN SAMPEL

1. Cruissing2. Metoda transek3. Metoda kuadrat4. Metoda titik/stasiun

METODA PENGAMBILAN SAMPEL BIOTA AKUATIK

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, mikrokop4. Nekton: jala, kail dll5. Tali transek, kuadrat dll

PERALATAN

Eckman-grab Petersen-grab

Grab sampler veen-grab

1. Larutan formalin 4 –10%2. Alkohol 70%3. Lugol

PRESERVASI / PENGAWET

1. Jumlah jenis per unit sampling2. Kelimpahan/kepadatan per satuan

volume atau luas3. Keragaman jenis atau genus4. Kualitatif (ada atau tidak)

ANALISIS SAMPEL

Dilakukan dengan membandingkan nilai-nilai struktur komunitas dengan besaran kriteria tingkat cemaran yang telah ditetapkan dalam bentuk kategori.

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)

INDEKS KEANEKARAGAMAN JENIS

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.

Keanekaragaman

Jumlah jenis

Terpisah ( kekayaan jenis)

Bersama (indeks heterogenitas)

Indeks Shannon-WiennerIndeks SimpsonIndeks Brilloiun

Keseragaman

Penggambaran

PENGUKURAN KEANEKARAGAMAN JENIS

Paling sederhana jumlah jenis

Syarat: harus jenis penghuni tetap (bukan imigran sementara atau kebetulan)

Kelemahan: 1. Sukar menentukan jenis tetap atau

kebetulan2. Tidak dapat melihat adanya corak

kepadatan jenis3. tergantung dari besar contoh

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

I. Indeks Keanekaragaman jenis Simpson

Nilai “α” menjadi 0 jika semua individu berasal dari satu populasi atau jenis dan dalam beberapa hal tergantung dari besarnya contoh, terutama jila N <

eNSa

log1−

=

II. Indeks Keanekaragaman jenis Margalef

dengan α = indeks keanekaragaman; S = jumlah jenis; N = jumlah total individu

H = jumlah informasi dalam contoh (bits/ind) atau indeks keragaman jenis; pi = ni/N jumlah jenis ke i per jumlah total seluruh jenis

ii

i

ippH log

1Σ=

−=

Pernyataan matematis yang menggambarkan sejumlah informasi tentang kekayaan jenis & jumlah ind./jenis

III. Indeks Keanekaragaman jenis Shannon & Wiener

Catatan:

Tidak tercemar> 3

Tercemar berat< 1Tercemar ringan1,1 – 2,9

Tingkat Cemaran PerairanH’

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)

Makin banyak jenis makin besar keragamannya dan makin rata penyebaran individu antara jenis juga makin besar keragamannya

INDEKS BIOTIK1. 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

8Gastropoda (limpet air tawar), Odonata (kini-kini),

10Crustaceae (udang galah), Ephemeroptera (larva lalat sehari penggali), Plecoptera (larva lalat batu)

6Bivalvia (kijing), Crustaceae (udang air tawar); Ephemeroptera (larva lalat sehari perenang), Odonata (larva sibar-sibar),

7Trichoptera (larva pita-pita berumah),

4Platyhelminthes (cacing pipih), Arachnida (tugau air),

5Diptera (larva lalat hitam), Coleoptera (kalajengking air, kumbang air), Trichoptera (larva pita-pita tak berumah), Hemiptera (kepik perenang punggung, ulir-ulir,)

1Oligochaeta (cacing)2Chironomidae (larva nyamuk)

3Hirudinea (lintah), Gastropoda (siput), Bivalvia (kerang), Gamaridae (kutu babi air), Syrphidae (belatung ekor tikus)

SkorKelompok Organisma

Tabel 1. Nilai skoring indeks biotik dengan metode BMSP-ASPT

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 0 -- 10 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.

ANALISIS DATA

Plecoptera (Perlidae, Peleodidae); Ephemeroptera (Leptophlebiidae, Pseudocloeon, Ecdyonuridae, Caebidae); Trichoptera (Hydropschydae, Psychomyidae); Odonanta (Gomphidae, Plarycnematidae, Agriidae, Aeshnidae); Coleoptera (Elminthidae)

2. Tercemar ringan

Trichoptera (Sericosmatidae, Lepidosmatidae, Glossosomatidae); Planaria

1. Tidak tercemar

Hirudinea (Glossiphonidae, Hirudidae); Hemiptera4. Tercemar

Mollusca (Pulmonata, Bivalvia); Crustacea (Gammaridae); Odonanta (Libellulidae, Cordulidae)

3. Tercemar sedang

Tidak terdapat makrozoobentos. Besar kemungkinan dijumpai lapisan bakteri yang sangat toleran terhadap limbah organik (Sphaerotilus) di permukaan

6. Sangat tercemar

Oligochaeta (ubificidae); Diptera (Chironomus thummi-plumosus); Syrphidae

5. Tercemar agak berat

Makrozoobentos IndikatorTingkat Cemaran

Tabel 2. Makroinvertebrata indikator untuk menilai kualitas air

Sumber: Trihadiningrum & Tjondronegoro, 1998 dengan penyederhanan.

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 2 - 6.

2. 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.

ANALISIS DATA

Biota penghuni perairan tawar yang umum dijumpai

INDEKS SAPROBIKI. Pendekatan kualitatif

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

Sangat beratPolisaprobik

RingatOligosaprobikSedangβ - mesosaprobikBeratα - mesosaprobik

Tingkat Cemaran PerairanKelompok Biota Perairan

II. Pendekatan kuantitatif

A. Indeks saprobik menurut Pantle & Buck

S = ∑ (s.h)/hdengan: 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)

Sedikit atau tidak tercemar (oligosaprobik)1,0 – 1,5

Tercemar bahan organik sangat berat (polisaprobik)3,55 – 4,0Tercemar bahan organik berat (α - mesosaprobik)2,55 – 3,5

Tercemar bahan organik sedang (β - mesosaprobik)1,55 – 2,5

Tingkat Cemaran PerairanKisaran nilai S

Tabel 2. Hubungan nilai S dengan tingkat cemaran

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

Kelemahan Indeks saprobik menurut Pantle & Buck

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.

Tebel 3. Hubungan nilai indeks saprobik (X) dengan kualitas perairan secara biologis

(-0,5) – (0)β - mesosaprobikSedangSenyawa organik &

(-1,5) – (-1)Meso/polisaprobikAgak tinggi(-2) – (-1,5)Poli/mesosaprobikorganik(-3) – (-2)PolisaprobikSangat tinggiBanyak senyawa

(0,5) – (1)β - mesosaprobikRingan/rendah

(0) – (0,5)anorganik

(-1) – (-0,5)mesosaprobik

(2) – (3)oligosaprobikanorganik

(1,5) – (2)Oligo/β -mesosaprobik

Sangat ringanSedikit senyawa organik &

(1) - - (1,5)

Indeks SaprobikFase SaprobikDerajat CemaranBahan Pencemar