model sebaran larva karang di kawasan konservasi perairan taman

MODEL SEBARAN LARVA KARANG DI
KAWASAN KONSERVASI PERAIRAN
TAMAN WISATA PERAIRAN KAPOPOSANG
Zulfikar Afandy1*, Ario Damar2, Syamsul Bahri Agus3
1Program
2
Studi Pengelolaan Sumberdaya Pesisir dan Laut FPIK-IPB, Bogor
Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan FPIK-IPB, Bogor
3Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan FPIK-IPB, Bogor
*email: [email protected]
Simposium Nasional Konservasi Perairan, Pesisir dan Pulau-pulau Kecil 2017
Latar Belakang
Komitmen
Internasional
• Konvensi Keanekaragaman Hayati
(CBD) pada tahun 2010, melalui
“Aichi Target”
Kebijakan
Pemerintah
• Membentuk kawasan
konservasi perairan (KKP)
seluas 20 juta hektar pada
tahun 2020
Efektivitas
Pengelolaan
KKP
• Design KKP yang efektif
mempertimbangkan
“konektivitas” dalam
pengelolaannya
Perumusan Masalah
• Sebagian besar pengelolaan KKP di Indonesia
masih jarang yang memasukkan kajian
konektivitas dalam rencana pengelolaannya
• Dalam RZP TWP Kapoposang (2014) belum
dimuat tentang informasi konektivitas pada
kawasan ini.
Tujuan dan Manfaat Penelitian
• Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
1) Membangun simulasi aliran larva pada
kawasan konservasi TWP Kapoposang;
2) Memetakan pola konektivitas pada TWP
Kapoposang.
• Informasi yang didapatkan dari penelitian ini,
diharapkan menjadi masukan dalam
merumuskan strategi pengelolaan kawasan
konservasi.
METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
•
•
Lokasi Penelitian di Kawasan Konservasi TWP Kapoposang, Kabupaten
Pangkep, Provinsi Sulawesi Selatan;
Waktu pelaksanaan penelitian dilaksanakan pada bulan Agustus - Oktober
2016. Sementara untuk waktu simulasi model pelaksanaanya Februari 2016
dan Agustus 2016.
Jenis Data dan Metode Penelitian
Tujuan
Model Sebaran
Larva
Jenis Data
1. Batimetri;
2. Data angin;
Analisis Data
Pemodelan
Hidrodinamika
3. Pasang Surut;
Partikel tracking
4. Sebaran dan Kondisi
terumbu karang;
5. Waktu pemijahan;
6. Pelagic larva duration;
7. Lokasi pemijahan.
Pola Konektivitas
1. Model Sebaran Larva
2. Peta dasar zonasi
kawasan konservasi;
3. Sebaran terumbu
karang;
Spasial analisis, Teori
graph
HASIL PENELITIAN
Model Arus Permukaan
Model arus permukaan
dibuat dengan input data
berupa kondisi batimetri,
angin, dan dinamika
pasang surut.
Musim Barat
Musim Timur
Validasi data pasang surut
Data pembanding yang digunakan adalah
data pasang surut dari Badan Informasi
Geospasial (BIG)
Arus Musim Barat
Pada saat pasang pergerakan arus
Pada saat surut, arus dominan menuju ke
dominan ke arah utara, dengan kecepatan
arah selatan dan tenggara dengan
berkisar 0.02 – 0.9 m/s
kecepatan 0.03 – 0.7 m/s.
Arus Musim Timur
Pada saat pasang pergerakan arus
dominan ke arah utara, dengan kecepatan
berkisar 0.08 – 0.8 m/s
Pada saat surut, arus dominan menuju ke
arah selatan dan tenggara dengan
kecepatan 0.08 – 0.64 m/s.
Hasil Simulasi Sebaran Larva
Musim Barat
Musim Timur
Pola Konektivitas
Sink
Kelimpahan juvenil (ind/m² ± SE)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
SR1
SR2
ZI
PTB
GDB
TJG
PB
PTL
TP1
TP2
TPL
ZP
Lokasi yang terindikasi sebagai sink berjumlah 24 lokasi,
Pada musim barat lokasi yang terindikasi sebagai penyerap larva
(sink) yaitu : Gondongbali, Kapoposang, Pamanggangan, Taka Karangkarangang, Taka Pallawangan dan Taka Palekko.
Pada musim timur lokasi yang terindikasi sebagai penyerap larva yaitu
: Gondongbali, Pamanggangan dan Suranti
Pola konektivitas
• Source
Gondongbali, Kapoposang2, Pulau Suranti, dan
Pulau Pamanggangan.
• Sink
Gondongbali, Kapoposang, Pamanggangan, Taka
Karang-karangang, Taka Pallawangan dan Taka
Palekko dan Suranti
• Local Retention
Berdasarkan model sebaran larva yang telah
dibuat, lokasi local retention hanya terdapat pada
Kapoposang 2
Kesimpulan
• Hasil dari model sebaran larva mengindikasikan
bahwa proses penyebaran larva karang di TWP
Kapoposang dipengaruhi oleh arus dan variasi angin
pada musim barat dan timur;
• Pemetaan pola konektivitas karang di TWP
Kapoposang, didapatkan lokasi-lokasi yang
berperan dalam pola konektivitas, lokasi yang
berfungsi sebagai source yaitu Gondongbali
Kapoposang2, Suranti dan Pamanggangang;
• Lokasi yang berfungsi sebagai sink dengan
menerima larva dari beberapa sumber yaitu
Gondongbali, Kapoposang, Pamanggangang, Taka
Karang-karangang, Taka Pallawangan dan Taka
Palekko.
Ucapan Terima Kasih
• Badan Pengembangan Sumber Daya Manusia
Kementerian Kelautan dan Perikanan (BPSDM
KKP) untuk bantuan biaya penelitian;
• COREMAP-CTI atas bantuan biaya penulisan
tesis;
• Satker TWP Kapoposang atas bantuan sarana
dan prasarana selama penelitian berlangsung.
TERIMA KASIH
Ruang Lingkup Penelitian
1) Konektivitas dalam penelitian ini secara
khusus mengacu pada hubungan fungsional
yang didefinisikan sebagai hubungan spasial
dan ekologis antara area melalui
transportasi larva dan arus laut;
2) Simulasi aliran larva dilakukan terhadap
larva karang kelompok Scleractinia secara
umum, dengan pertimbangan jenis karang
ini merupakan komponen utama pembangun
terumbu.
Model Hidrodinamika
• Model ini menggunakan persamaan kontinuitas
dan persamaan momentum dengan pendekatan
perata-rataan terhadap kedalaman;
• Model ini menggunakan pendekatan beda
hingga (finite difference) untuk menyelesaikan
persamaan yang digunakan;
• Input data yang digunakan pada model ini
adalah kondisi batimetri, pengaruh angin, dan
dinamika pasang surut.
Model Sebaran Larva
• Model sebaran larva dibuat untuk melihat
penyebaran larva karang di TWP Kapoposang,
model ini dibangun menggunakan modul
particle-tracking pada aplikasi MIKE 21 Flow
Model FM;
• Menggunakan konsep Langrangian, dimana
konsep ini dapat secara efektif menggambarkan
proses pergerakan atau penyebaran larva dari
sumbernya pada area model.
Parameter, pendekatan dan asumsi yang
digunakan dalam model sebaran larva
• Penyebaran larva tergantung pada arus laut saja (penyebaran pasif)
tanpa simulasi berenang aktif atau migrasi vertikal (Agus, 2012;
Andrello et al. 2013; Surbakti et al. 2014; Wood et al. 2014; Tay et
al. 2012).
• Waktu pelepasan larva dilakukan pada bulan purnama, pada saat
pasang tertinggi;
• Untuk musim barat, waktu pelepasan larva dilakukan pada tanggal 22
Februari 2016, jam 20:00-20:30, bersamaan dengan puncak pasang,
sedangkan untuk musim timur, dilakukan pada tanggal 18 Agustus
2016 jam 20:30-21:00;
•
•
Live
Latitude
Longtitude
-4.70082
118.93707
52
Kapoposang
KKP (2014)
-4.70107
118.96568
61
Kapoposang
Yusuf et al. (2015)
-4.70626
119.06991
60
Kondongbali
Yusuf et al. (2015)
-4.65136
119.13062
81
Suranti
-4.69258
119.10587
70
Pamanggangan
Survey lapangan (2016)
Satker TWP Kepulauan
Kapoposang dan Laut
Sekitarnya, (2015)
-4.71547
118.97849
52
Papandangan
Yusuf et al. (2015)
Coral
Pulau
Sumber
Lokasi awal pelepasan model larva (source) ditentukan pada terumbu karang
yang kondisinya baik atau persentase karang hidupnya ≥ 50 %;
Densitas jumlah larva yang dilepaskan pada saat spawning disesuaikan dengan
proporsi kondisi terumbu karang di lokasi sumber;
• Pelagic larval duration (PLD) yang digunakan selama 30
Hari;
• Selama simulasi dijalankan, berlaku asumsi bahwa tidak
ada proses predasi, kematian larva, dan faktor lain
yang mempengaruhi durabilitas larva (Agus, 2012)
Rekruitmen karang
•
•
•
Pengamatan rekrutimen karang dilakukan pada area
sink atau penyerap larva berdasarkan hasil simulasi
aliran larva.
Pengamatan rekruitmen karang menggunakan
metode transek kuadrat sampling dengan ukuran 1 x
1 meter sebanyak 10 x ulangan pada kedalaman yang
sama;
Pengukuran kelimpahan rekruitmen karang
berdasarkan jumlah anakan karang atau juvenile
yang didefinisikan sebagai koloni karang berukuran
≤10 cm (Obura & Grimsditch, 2009).
Tingkatan rekruitmen
karang
Sangat Rendah
Rendah
Sedang
Tinggi
Sangat Tinggi
Kepadatan juvenil (m2)
0
<1
2-4
5 - 10
>10
Kondisi terumbu karang
• Pengamatan kondisi terumbu karang menggunakan
metode Underwater photo transect (UPT).
• Data hasil foto transek dianalisis menggunakan
perangkat lunak CPCe versi 4.1(Kohler & Gill, 2006).
Teknik analisis dengan pemilihan sampel titik acak 20
titik.
Pola Konektivitas
• Pola konektivitas digambarkan dengan menggunakan
teori graf
• Graf dilambangkan dengan simpul/nodes dan sisi/edge,
dan biasa dituliskan sebagai pasangan terurut dengan:
𝐺 = 𝑉, 𝐸
Keterangan :
G = Graf
V = simpul/nodes 𝑉 = 𝑣𝑖 , 𝑣𝑗 , …
E = sisi/edge 𝐸 = (𝑒𝑖 , 𝑒𝑗 ), …
Analisis Graf
• Graf yang terbentuk dari pola sebaran larva, dianalisis untuk
mengeksplorasi pola spasial dan temporal konektivitas antar lokasi,
mengidentifikasi potensi jalur penyebaran larva, lokasi habitat
penting yang berfungsi local retention serta mengidentifikasi
lokasi yang berfungsi sebagai sumber dan penyerap dalam
penyebaran larva.
• Dalam teori grafik, terdapat indikator centrality (Freeman, 1978)
yang dapat digunakan untuk mengindentifikasi simpul/node mana
yang paling penting dan berperan dalam suatu graf;
• Indikator centrality yang digunakan pada penelitian ini, yakni:
Degree centrality (CC)
Degree centrality (CC)
• Degree Centrality, yang akan menghitung bobot suatu node
ke i (diberi notasi CD(i)) berdasar banyaknya edge yang terbentuk
antara node i dengan node yang lainnya
• Degree centrality, terbagi dua , yaitu out-degree, representasi
dari jumlah sisi (edge) yang keluar dari suatu node, sedangkan indegree, mempresentasikan jumlah sisi yang mengarah ke suatu
node (Estrada & Bodin, 2008).
• Pada penelitian ini, out-degree digunakan untuk
mempresentasikan jumlah sink yang disuplai oleh suatu lokasi
sumber larva, sedangkan in-degree mempresentasikan jumlah
sumber larva yang menyuplai suatu lokasi.
RUMUS HIDRODINAMIKA MIKE
Adapun persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut (Abbott,
Petersen, & Skovgaard, 2010) :
• Persamaan Kontinuitas :
•
𝜕𝜁
𝜕𝑡
+
𝜕𝑝
𝜕𝑥
+
𝜕𝑞
𝜕𝑦
=
𝜕𝑑
𝜕𝑡
……………………………………………..(Persamaan 1)
• Persamaan Momentum : ……………….……………..(Persamaan 2)
Pada sumbu x :
•
𝜕𝜌
𝜕𝑡
+
𝜕 𝑝2
𝜕𝑥 ℎ
Ω𝑞 −
𝜕 𝑝𝑞
𝜕𝜁
+
+ 𝑔𝑕
𝜕𝑦 ℎ
𝜕𝑡
ℎ 𝜕
𝑓𝑉𝑉𝑥 +
𝑝𝑎 = 0
𝜌𝑤 𝜕𝑥
+
𝑔𝑝 𝑝2 +𝑞 2 1 𝜕
𝐶 2 ℎ2
𝜌𝑤 𝜕𝑥
𝑕𝜏𝑥𝑥 +
𝜕
𝜕𝑦
𝑕𝜏𝑥𝑦
−
+
𝑔𝑝 𝑝2 +𝑞 2 1 𝜕
𝐶 2 ℎ2
𝜌𝑤 𝜕𝑦
𝑕𝜏𝑦𝑦 +
𝜕
𝜕𝑥
𝑕𝜏𝑥𝑦
−
Pada sumbu y :
•
𝜕𝑞
𝜕𝑡
𝜕 𝑞2
𝜕𝑦 ℎ
+
Ω𝑝 −
𝜕 𝑝𝑞
𝜕𝜁
+
+ 𝑔𝑕
𝜕𝑥 ℎ
𝜕𝑦
ℎ 𝜕
𝑓𝑉𝑉𝑦 +
𝑝𝑎 = 0
𝜌𝑤 𝜕𝑦
•
•
•
•
•
•
Dimana :
𝜕 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kedalaman m = 𝜁 − 𝑑 ;
𝑑 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kedalaman yang bervariasi terhadap waktu;
ζ x, y, t = elevasi muka laut pasang atau surut ;
𝑝, 𝑞 𝑥, 𝑦, 𝑡 = 𝑓𝑙𝑢𝑥 densitas pada sumbu x dan y 𝑚3 𝑠 𝑚 ;
𝑢, 𝑣 = kecepatan arus rata − rata terhadap kedalaman pada sumbu x dan y;
•
•
•
•
C x, y = Chezy resistance (m1 2 𝑠);
𝑔 = gravitasi (𝑚2 𝑠);
𝑓 𝑉 = Faktor gesekan angin;
𝑉, 𝑉𝑥 , 𝑉𝑦 𝑥, 𝑦, 𝑡 = kecepatan angin pada sumbu x dan y 𝑚 𝑠 ;
•
•
•
•
Ω 𝑥, 𝑦 = parameter Coriolis;
𝜌𝑎 𝑥, 𝑦 = tekanan atmosfer 𝑘𝑔/ 𝑚 𝑠 2 ;
𝜌𝑤 = densitas air laut 𝑘𝑔 𝑚3 ;
𝜏𝑥𝑥, 𝜏𝑥𝑦 , 𝜏𝑦𝑦 = komponen tegangan permukaan efektif terhadap dasar (𝑠𝑕𝑒𝑎𝑟 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠)
Batimetri
Profil kedalaman perairan yang terletak di dalam kawasan lebih rendah
(dibawah 100m) dibandingkan luar kawasan, terutama di sebelah utara dan
barat, kedalaman perairan bisa mencapai 500-800 m, hal ini disebabkan
lokasi dari Pulau Kapoposang berada pada zona luar kepulauan Spermonde
dan menjadi batas dengan laut yang lebih dalam.
Angin
Pada musim barat kecepatan angin
berkisar 0.26 m/s – 6.98 m/s dengan
kecepatan rata-rata 2.92 m/s dan
arah dominan ke Tenggara dan Timur
Pada musim timur, kecepatan angin
berkisar 0.13 m/s – 7.85 m/s dengan
kecepatan rata-rata 4.00 m/s dan
arah dominan ke Barat Laut
Pasang surut
Tipe pasang surut di TWP Kapoposang tergolong kategori Campuran ke
Harian Tunggal (Mixed Mainly Diurnal). Dengan dua kali pasang dan dua
kali surut dalam sehari tetapi terkadang terjadi satu kali pasang dan satu
kali surut dengan memiliki tinggi dan waktu yang berbeda.
Source
11
Musim Barat
10
Musim Timur
9
8
Jumlah sink
7
6
5
4
3
2
1
0
GB
KP2
SR
PM
Lokasi
Pada musim barat, beberapa lokasi yang terindikasi sebagai sumber larva
(source) yaitu : Pulau Suranti, Pulau Pamanggangan, Pulau Gondongbali dan
Kapoposang2,
Pada musim timur, Pada musim ini hanya terdapat 2 lokasi yang terindikasi
sebagai sumber larva yaitu : Pulau Gondongbali dan Kapoposang2,
Keterbatasan Model
• Selama simulasi dijalankan, berlaku asumsi
bahwa tidak ada proses predasi, kematian
larva,
• Penyebaran larva tergantung pada arus laut
saja (penyebaran pasif) tanpa simulasi
berenang aktif atau migrasi vertikal
Koefisien yang digunakan
• Beberapa koefisien yang digunakan, yakni :
• wind friction factor dengan nilai konstan
0.00126,
• horizontal eddy viscosity menggunakan formula
Smagorinsky dengan nilai konstan 0.28 m2/s.
• Koefisien gesekan dasar (bed resistance)
menggunakan Chezy number 38 m1/2/s.
• Courant number yang digunakan sebesar 0.8.
• Nilai tekanan yang diberikan oleh angin terhadap
permukaan laut diskenariokan bervariasi terhadap
ruang dan waktu. Nilai friksi angin pada pemodelan ini
diskenariokan bervariasi terhadap kecepatan angin
dimana pada saat kecepatan angin bernilai nol, maka
besar friksinya 0.00126
• Parameter Eddy Viscosity berhubungan dengan gaya
gesek antara molekul-molekul fluida yang bergerak
dengan kecepatan berbeda dan menghasilkan gerak
turbulen
• Nilai tahanan dasar berhubungan dengan kekasaran
dasar laut dan gaya gesek antara dasar laut dengan air
• syarat kestabilan domain (Courant Number). Courant
Number menunjukkan banyaknya grid yang memproses
hasil selama pemodelan berjalan dalam satu satuan
waktu.