pedoman praktikum - Repository Universitas Katolik Widya Mandira

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 50-52 Telp. (0380) 833395
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 2001.
1
TAHAP DESKRIPTIF
Hipotesis
diterima
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
nol
Uji
Statistik
hipotesis nol
Hipotesis
ditolak
nol
Hipotesis
diterima
nol
TAHAP FUNGSIONAL
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
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
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
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
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
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
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 ( H a ), yang
mempunyai bentuk sebagai berikut:
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
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
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. 1974. Laboratory Manual of General Ecology. WM.C. Brown Company Publishers,
Iowa.
Chapman, S. B. (ed.). 1986. Methods in Plant Ecology. Blackwell Scientific Publications,
London.
Odum, E. P. 1971. Fundamentals of Ecology. W.B. Saunders Company, Philadelphia.
10