PENGUKURAN DAN ANALISIS NILAI HAMBUR BALIK
AKUSTIK UNTUK KLASIFIKASI DASAR PERAIRAN DAN
HUBUNGANNYA DENGAN MAKROZOOBENTOS
DI DELTA MAHAKAM
ELLIS NURJULIASTI NINGSIH
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengukuran dan Analisis Nilai Hambur Balik Akustik untuk Klasifikasi Dasar Perairan dan Hubungannya dengan Makrozoobentos di Delta Mahakam adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Ellis Nurjuliasti Ningsih
RINGKASAN
ELLIS NURJULIASTI NINGSIH. Pengukuran dan Analisis Nilai Hambur Balik Akustik untuk Klasifikasi Dasar Perairan dan Hubungannya dengan Makrozoobentos di Delta Mahakam. Dibimbing oleh HENRY M. MANIK dan TOTOK HESTIRIANOTO.
Substrat dasar perairan merupakan salah satu potensi abiotik yang luar biasa. Substrat berguna sebagai habitat, tempat mencari makan, dan memijah bagi sebagian besar organisme akuatik (Susanto 2000). Selain itu dasar perairan memiliki komposisi yang sangat kompleks mulai dari substrat berukuran kecil sampai batu-batuan. Eksploitasi yang berlebihan membuat kualitas dan komposisi dasar perairan berubah. Penelitian mengenai habitat dasar perairan biasanya berdasarkan sampling menggunakan corer atau van veen grab (Romimohtarto dan Juwana 2009). Namun membutuhkan waktu yang lebih lama, jangkauan yang relatif sempit, dan lokasi yang terbatas. Salah satu metode yang dapat membantu untuk mengatasi kekurangan ini adalah dengan menggunakan teknologi hidroakustik.
Teknologi hidroakustik adalah teknologi yang digunakan untuk mendeteksi objek bawah air dengan memanfaatkan perambatan gelombang suara. Sistem klasifikasi akustik substrat dasar perairan yang dapat memperkirakan tipe substrat dan sifat geoteknik dari jarak jauh telah banyak dipergunakan diberbagai bidang geologi kelautan, teknik sipil, ilmu militer,dan perikanan (Lambert et al. 2002; Richardson et al. 2002). Teknologi ini mampu memberikan informasi mengenai relief dasar perairan, densitas ikan, arah dan pergerakan renang ikan, serta tipe substrat dasar perairan dalam waktu yang relatif cepat dan jangkauan yang luas. Dasar perairan laut memiliki karakteristik memantulkan dan menghamburkan kembali gelombang suara seperti halnya permukaan perairan laut. Efek yang dihasilkan lebih kompleks karena sifat dasar laut yang tersusun atas beragam unsur mulai dari bebatuan yang keras hingga lempung yang halus serta lapisan-lapisan yang memiliki komposisi yang berbeda-beda (Urick 1983). Beberapa penelitian mengenai habitat dasar perairan di Indonesia telah dilakukan oleh Manik et al. (2006) untuk pengukuran surface backscattering strength (SS) menggunakan Quantitative Echo Sounder (QES) dan pendekatan nilai SS untuk identifikasi habitat ikan, Pujiyati (2008) pendekatan metode hidroakustik untuk analisis keterkaitan anatara tipe substrat dasar perairan dengan komunitas demersal, Harahap (2010) kuantifikasi nilai hambur balik akustik dasar perairan menggunakan echosounder multibeam, Allo (2011) menerapkan metode Manik et al. (2006) untuk kuantifikasi dan karakterisasi acoustic backscattering dasar perairan di Pulau Seribu.
Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pengambilan data lapangan dan tahap kedua adalah pengolahan dan analisis data. Pengambilan data akustik dilakukan dengan menggunakan instrumen scientific split beam echosounder system SIMRAD EY60 frekuensi 120 kHz dan direkam dengan menggunakan perangkat lunak ER60. Pengambilan contoh substrat dilakukan pada 9 stasiun perekaman data akustik stasioner dengan menggunakan
makrozoobentos (kepadatan, keanekaragaman, dominansi). Analisis hubungan antara nilai akustik, fraksi substrat, dan makrozoobentos menggunakan Analisis Komponen Utama (AKU).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa tipe substrat yang ditemukan pada lokasi penelitian adalah pasir, pasir berlumpur, lumpur berpasir, dan lumpur. Berdasarkan nilai SS pasir sebesar -12.97 dB, pasir berlumpur sebesar -13.96 dB, lumpur berpasir sebesar -17.14 dB dan -15.64 dB, serta lumpur sebesar -30.87 dB sampai -19.25 dB. Nilai hambur balik substrat pasir lebih besar dibandingkan tipe substrat lumpur karena pasir memiliki tingkat kekasaran, kekerasan, dan ukuran butir lebih besar daripada lumpur.
Struktur komunitas yang mendiami lokasi penelitian berada pada kategori sangat buruk dalam kondisi sangat rendah dan tidak stabil. Berdasarkan analisis AKU belum terlihat hubungan antara struktur komunitas makrozoobentos dengan pembentukan nilai SS. Namun hubungan antara nilai akustik, tipe substrat, dan struktur komunitas makrozoobentos dapat dijelaskan sebesar 77.55% yang artinya terdapat hubungan yang kuat antar varians pembentuk komponen dan telah dapat menjelaskan keadaan lokasi penelitian.
SUMMARY
ELLIS NURJULIASTI NINGSIH. Acoustic Backscattering Strength Analysis for Riverbed Substrate Classification and Its Relationship with Macrozoobenthos of Delta Mahakam Water. Supervised by HENRY M. MANIK and TOTOK HESTIRIANOTO.
Riverbed substrate is a one of potential abiotic resources. It is useful as habitat, foraging area, and spawning area for most aquatic organisms (Susanto 2000). Riverbed has a very complex substrate composition from small sized substrate into rocky substrate. Over exploitation makes the quality and composition of bottom waters changed. Research on aquatic habitats are usually based on a sampling basis using a corer or a van veen grabber (Romimohtarto and Juwana 2009). But it is not time efficient, covering only narrow area and can be applied only in limited location. One of method that can help to overcome this deficiency is using hydroacoustic technology.
Hydroacoustic technology is a technology which used to detect underwater objects by using sound propagation. Acoustic classification system of bottom substrate can predict the substrate type and its geotechnical properties. Hydroacoustic also has been widely used in various applications including marine geology, civil engineering, military science, and fisheries (Lambert et al. 2002; Richardson et al. 2002). This technology is able to provide information regarding the relief of the bottom, fish density, direction and movement of fish, as well as the type of bottom substrate in a relatively rapid and extensive reach. Sea bottom has characteristic in reflecting and scattering sound waves as well as the waters of the sea surface. The resulting effect is more complex due to the nature of the sea floor that is composed of diverse elements ranging from hard rock to soft clay and layers that have different compositions (Urick 1983). Some initial researches on aquatic habitats in Indonesia have been conducted by Manik et al. (2006) using the measurement of surface backscattering strength (SS) of Quantitative Echo Sounder (QES) and the SS value for identification of fish habitat, Pujiyati (2008) which using hydroacoustic method for relationship analysis between bottom substrate types with fish demersal community, Harahap (2010) in quantification of the value of bottom acoustic backscatter using multibeam echosounder, and Allo (2011) which applying the method of Manik et al. (2006) for the quantification and characterization of acoustic backscattering of bottom habitat in the Seribu island.
This study was conducted in two phases. The first phase is collection of field data and the second is data processing and analyzing phase. Acoustic data collected were using hydroacoustics instrument SIMRAD EY60 120 kHz frequency and recorded by ER60 software. Sampling substrate was conducted at 9 stations acoustic data recording. Analysis of acoustic data include the value of SV
E1, SV E2, and SS. Analysis of the substrate data include the percentage of the fraction (sand, silt, clay), and macrozoobenthos (density, diversity, dominance). Analysis of the relationship between acoustic values, the fraction of the substrate, and macrozoobenthos are using Principal Component Analysis (PCA).
(-12.97 dB), muddy sand (-13.96 dB), sandy mud (-17.14 dB and -15.64 dB), and mud (-30.87 dB to -19.25 dB). It shows also that sand has a high substrate roughness, hardness, and grain size larger than the type of mud substrate. The acoustic backscattering values of sand were greater than mud.
Community structures that inhabit the location of the study are in very poor condition, very low abundance and unstable. Based on the PCA analysis, there is no distinct relationship between the macrozoobenthos community structure with
SS value. However, the relationship between acoustic values, substrate type, and macrozoobenthos community structure can be explained by 77.55%, which means there is a strong relationship between the variance-forming components and have been able to explain the condition of the research location.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Teknologi Kelautan
PENGUKURAN DAN ANALISIS NILAI HAMBUR BALIK
AKUSTIK UNTUK KLASIFIKASI DASAR PERAIRAN DAN
HUBUNGANNYA DENGAN MAKROZOOBENTOS
DI DELTA MAHAKAM
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2013
Judul Tesis : Pengukuran dan Analisis Nilai Hambur Balik Akustik untuk Klasifikasi Dasar Perairan dan Hubungannya dengan
Makrozoobentos di Delta Mahakam Nama : Ellis Nurjuliasti Ningsih
NIM : C552100071
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Dr Henry M. Manik, SPi MT Ketua
Dr Ir Totok Hestirianoto, MSc Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Teknologi Kelautan
Dr Ir Jonson L. Gaol, MSi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 21 Juni 2013
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala nikmat dan hidayah-Nya sehingga penulis berhasil menyelesaikan penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Tema dalam penelitian ini adalah teknologi hidroakustik, dengan judul penelitian Pengukuran dan Analisis Nilai Hambur Balik Akustik untuk Klasifikasi Dasar Perairan dan Hubungannya dengan Makrozoobentos di Delta Mahakam.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Henry M. Manik, SPi MT dan Bapak Dr Ir Totok Hestirianoto, MSc selaku pembimbing yang telah memberikan waktu, kesabaran, pengetahuan, kritik, dan saran selama penulis menyelesaikan penelitian dan karya ilmiah ini. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu Syarifah Nurdawati, MSi selaku ketua kelompok peneliti estuari dari Balai Penelitian Perikanan Perairan Umum, Kementrian Kelautan Perikanan, Palembang yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk ikut dalam kegiatan penelitian di Delta Mahakam. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada:
1. Kedua orang tua (Bapak Jauhari dan Ibu Rusmiyati), Mertua (Bapak Nazir dan Ibu Nani Hindarsih), suami (Freddy Supriyadi), dan adik-adik tercinta (Rika Dwi Susmiarni, Tri Desfriana Putri, dan Indra Lesmana) atas segala doa, kesabaran, dan dukungan kepada penulis.
2. Ketua Program Studi Teknologi Kelautan Bapak Dr Ir Jonson L. Gaol, MSi dan Sekretaris Ibu Dr Ir Sri Pujiyati, MSi.
3. Staf Pengajar dan karyawan program studi Teknologi Kelautan atas segala bantuannya selama penulis menjadi mahasiswa di TEK.
4. Teman-teman seangkatan TEK 2010 (Bambang Soepartono, John C. Karuwal, Acta Withamana, Murjat Hi. Untung, Widya Kusumaningrum, dan Meiske Manery) atas kebersamaan dan dukungan selama ini.
5. Romie Jhonnerie dan Nurchalis Wahidin atas kekeluargaan, dukungan, dan bantuannya selama ini.
6. Uki Bulkis, Nunik Lestari, dan Fatmawaty Damra atas kekeluargaan, suka, dan duka selama di Perwira 51.
7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua bantuan yang diberikan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun agar dapat bermanfaat bagi kita semua terutama perkembangan ilmu pengetahuan di masa yang akan datang
Bogor, Juli 2013
DAFTAR ISI
2.3 Teknologi Hidroakustik 7
2.3.1 Definisi dan Prinsip Instrumen Akustik 7
2.3.2 Transducer Split Beam 8
2.4 Klasifikasi Dasar Perairan Menggunakan Teknologi Hidroakustik 9
2.5 Makrozoobentos 12
3 METODE 14
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 14
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 15
3.3 Prosedur Penelitian 17
3.3.1 Diagram Alir Penelitian 17
3.3.2 Desain Survei 18
3.3.3 Pengambilan Data Akustik 18
3.3.4 Pengambilan Data Contoh Dasar Perairan 19
3.3.5 Pengolahan Data Akustik 20
3.3.6 Pengolahan Data Contoh Dasar Perairan 21
3.3.7 Analisis Komponen Utama (AKU) 23
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 24
4.1 Substrat Dasar Perairan 24
4.2 Nilai Backscattering Strength (BS) Dasar Perairan 26 4.3 Nilai Volume Backscattering Strength (SV) Kolom Perairan 34
4.5 Kepadatan, Keanekaragaman, dan Dominansi Makrozoobentos 38 4.6 Hubungan Parameter Akustik terhadap Fraksi Substrat 42
4.6.1 E1 terhadap Fraksi Substrat 42
4.6.2 E2 terhadap Fraksi Substrat 43
4.6.3 SS terhadap Fraksi Substrat 44
4.7 Pengelompokkan Stasiun Berdasarkan Nilai SV dan Persentase Substrat 45
4.8 Analisis Komponen Utama (AKU) 46
4.9 Hubungan SV Kolom Perairan dan Fraksi Lanau 49
5 SIMPULAN DAN SARAN 50
5.1 Simpulan 50
5.2 Saran 50
DAFTAR PUSTAKA 51
LAMPIRAN 55
DAFTAR TABEL
1 Ukuran besar butir sedimen menurut skala Wentworth 6
2 Koordinat stasiun penelitian 15
3 Daftar alat dan bahan yang digunakan di lapangan 15 4 Daftar alat dan bahan yang digunakan pada pengolahan data 16 5 Spesifikasi SIMRAD EY60 scientific echosounder system 18
6 Spesifikasi transducer tipe ES-120 7C 19
7 Persentase fraksi substrat di lokasi penelitian 24 8 Nilai backscattering strength (BS) dasar perairan 27 9 Nilai standar deviasi dan standar error parameter akustik 27
10 Urutan Scattering Volume (SV) 27
11 Penelitian nilai backscatteringstrength (BS) dasar perairan di Indonesia 32 12 Penelitian nilai backscattering strength (BS) di luar negeri 33
13 Nilai SV pada kolom perairan 34
14 Komposisi makrozoobentos 36
15 Kepadatan, indeks keanekaragaman, dan dominansi makrozoobentos 39 16 Kriteria penilaian pembobotan kualitas lingkungan bentos 41
DAFTAR GAMBAR
1 Segitiga Shepard (Dyer 1986) 7
2 Komponen utama dan prinsip dasar echosounder (Johannesson dan
Mitson 1983) 8
3 Transducer split beam (Simrad 1993) 9 4 Arah hambur balik tipe dasar perairan yang berbeda (Preston dan
Collins 2000) 10
5 Pola gema pertama dasar perairan (Burczynski 2002) 11 6 Pola gema kedua dasar perairan (Burczynski 2002) 11 7 Pola hambur balik sinyal aksutik dasar perairan (Siwabessy et al. 2000) 12
8 Lokasi penelitian dan lintasan survei akustik 14
9 Diagram alir penelitian 17
10 Pengolahan data akustik 21
11 Sebaran tipe substrat berdasarkan stasiun 25
12 Sebaran tipe substrat berdasarkan lintasan survei akustik 25
13 Contoh echogram tipe substrat pasir 29
14 Contoh echogram tipe substrat pasir berlumpur 30 15 Contoh echogram tipe substrat lumpur berpasir 30
16 Contoh echogram tipe substrat lumpur 31
17 Perbandingan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya 33
18 Persentase komposisi kepadatan makrozoobentos 35
19 Distribusi jumlah jenis makrozoobentos 37
20 Distribusi jumlah individu makrozoobentos 37
21 Kepadatan makrozoobentos 39
22 Indeks keanekaragaman 40
23 Indeks dominansi 42
25 Hubungan E2 terhadap fraksi substrat 44
26 Hubungan SS terhadap Fraksi substrat 45
27 Pengelompokkan stasiun berdasarkan nilai akustik dan persentase
sedimen 46
28 Loading plot hubungan antara SS, tipe substrat, dan struktur komunitas
makrozoobentos 47
29 Sebaran stasiun pengamatan 48
30 Analisis regresi linier kolom perairan terhadap lanau 49
DAFTAR LAMPIRAN
1 SIMRAD EY60 scientific echosounder system 56
2 Transducer split beam tipe ES-120 7C 57 3 Global Positioning System (GPS) tipe Garmin 76CSx 57
4 Proses pemasangan transducer 58
5 Van veen grab 58
6 Proses pengambilan contoh sedimen 59
7 Proses pengambilan contoh makrozoobentos 59
8 Shieve shaker (ASTM E-11. USA standard) 60
9 Tampilan awal Echoview 4.0 60
10 Proses integrasi cell pada Echoview 4.0 61
1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kawasan delta Mahakam memiliki potensi sumber daya alam hayati dan non hayati yang luar biasa. Potensi tersebut menyebabkan aktivitas di kawasan ini menjadi begitu pesat, selain sebagai pusat kegiatan lokal masyarakat, juga ada kawasan perikanan (tambak), anjungan minyak, dan penebangan hutan mangrove untuk berbagai kepentingan. Perubahan tata guna lahan yang dialami kawasan delta Mahakam tidak terkendali sehingga mengakibatkan banyak dampak negatif. Eksploitasi berlebihan mengakibatkan proses pendangkalan dan tekanan ekologis yang telah lama terjadi terhadap lingkungan kawasan delta Mahakam. Peristiwa pasang surut membawa sedimen yang berasal dari daerah aliran sungai dan lepas pantai mengalami pengendapan di muara sungai Mahakam. Akumulasi pengendapan substrat dasar delta Mahakam tidak hanya berasal dari pertanian atau pemukiman tapi juga berasal dari bahan sisa galian tambang yang terdapat di sekitar kawasan delta Mahakam. Hal ini mempengaruhi komposisi dan distribusi dari organisme bentik karena telah terjadi perubahan kualitas dari substrat dasar sebagai habitatnya.
Substrat berguna sebagai habitat, tempat mencari makan, dan memijah bagi sebagian besar organisme akuatik (Susanto 2000). Makrozoobentos merupakan salah satu kelompok terpenting dalam ekosistem perairan sehubungan dengan peranannya sebagai organisme kunci dalam jaring makanan. Selain itu tingkat keanekaragaman yang terdapat di lingkungan perairan dapat digunakan sebagai indikator pencemar (Pratiwi et al. 2004). Makrozoobentos memiliki peran penting dalam pencampuran sedimen melalui kegiatan menggali dan makan mereka (Sumich 1976). Jenis substrat dalam perairan sangat menentukan keberadaan jenis-jenis hewan bentos yang hidup di dalamnya, seperti komposisi jenis, kepadatan, dan pola sebarannya (Brower et al. 1990).
Penelitian mengenai habitat dasar perairan biasanya berdasarkan sampling menggunakan corer atau van veen grab (Romimohtarto dan Juwana 2009). Masalah utama dari metode ini adalah membutuhkan waktu yang lama dalam pengumpulan contoh, jangkauan yang relatif sempit, dan lokasi yang terbatas. Salah satu metode mengatasi masalah ini adalah menggunakan teknologi hidroakustik. Teknologi hidroakustik merupakan teknologi yang digunakan untuk mendeteksi objek bawah air dengan memanfaatkan gelombang suara. Teknologi ini mampu memberikan informasi mengenai relief dasar perairan, densitas ikan, tipe substrat perairan, dan lain-lain dalam waktu yang relatif cepat serta jangkauan yang luas.
Beberapa penelitian mengenai habitat dasar perairan menggunakan teknologi hidroakustik maupun hubungannya dengan organisme bentik telah banyak dilakukan di Indonesia diantaranya telah dilakukan oleh Manik et al. (2006) untuk pengukuran surface backscattering strength (SS) menggunakan
2
menggunakan echosounder multibeam, Allo (2011) menerapkan metode Manik et al. (2006) untuk kuantifikasi dan karakterisasi acoustic backscattering dasar perairan di Pulau Seribu.
Informasi mengenai habitat dasar perairan menjadi sangat penting untuk diteliti karena dapat dijadikan indikator organisme bentik yang hidup disekitarnya dan melihat karakteristik suatu perairan. Pengkajian parameter-parameter tersebut diharapkan dapat membantu dalam upaya pengelolaan delta Mahakam demi terjaganya keberlangsungan ekosistemnya. Hal ini dapat bermanfaat bagi masyarakat di sekitar kawasan delta Mahakam.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1 Pengukuran dan klasifikasi nilai hambur balik dari substrat dasar perairan. 2 Mengetahui struktur komunitas makrozoobentos.
3 Mengkaji hubungan antara nilai hambur balik akustik, tipe substrat, dan makrozoobentos.
1.3 Manfaat Peneltian
Penelitian ini diharapkan mampu memberikan manfaat untuk:
1 Melengkapi data base di bidang hidroakustik dalam pengembangan ekologi pada daerah muara sungai.
2 Instansi terkait sebagai bahan pertimbangan pengambilan keputusan atau pembuatan kebijakan dalam pengelolaan delta Mahakam.
1.4 Perumusan Masalah
Kawasan delta Mahakam berkembang dengan pesat yang ditunjukkan dengan adanya berbagai kegiatan perikanan (tambak), transportasi, pertambangan minyak, dan gas sehingga menyebabkan terjadinya percepatan pendangkalan yang mengakibatkan terganggunya komposisi dan distribusi dari substrat dasar perairan. Substrat dasar sebagai habitat makrozoobentos memegang peranan yang penting bagi keberlangsungan populasi komunitas makrozoobentos. Penurunan kualitas substrat dasar perairan akan mempengaruhi komposisi dari makrozoobentos yang hidup di tempat tersebut. Susanto (2000) menyatakan tipe substrat dasar perairan mempengaruhi jumlah dan spesies hewan bentos di suatu perairan.
4
2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Delta Mahakam
Sungai Mahakam merupakan nama sebuah sungai terbesar di provinsi Kalimatan Timur yang bermuara di Selat Makassar. Sungai dengan panjang sekitar 920 km ini melintasi wilayah Kabupaten Kutai Barat di bagian hulu, hingga Kabupaten Kutai Kartanegara dan Kota Samarinda di bagian Hilir. Sungai Mahakam memiliki peranan penting dalam kehidupan masyarakat di sekitarnya sebagai sumber air, potensi perikanan, maupun sebagai prasarana transportasi (DKP Kabupaten Kutai Kartanegara 2010).
Muara sungai atau estuaria adalah wilayah pesisir semi tertutup yang mempunyai hubungan bebas dengan laut terbuka dan menerima masukan air tawar dari daratan (Bengen 2002). Fairbridge (1980), diacu dalam Wibisono (2010) berpendapat bahwa estuaria merupakan suatu tempat masuknya air laut hingga mencapai lembah sungai sejauh pengaruh pasang. Muara sungai Mahakam memiliki delta yang jika dilihat dari atas berbentuk seperti kipas. Menurut Storms
et al. (2005) delta Mahakam merupakan tipikal delta dunia yang berbentuk kipas, terbentuk karena adanya endapan sedimen dengan jumlah besar yang dibawa oleh sungai Mahakam dan adanya pengaruh pasang surut yang berasal dari selat Makassar.
Pasang surut yang mendominasi daerah estuaria terjadi secara berkala dan sangat berpengaruh terhadap lingkungan pantai dan daratan di wilayah pesisir. Hal ini disebabkan karena terdapatnya partikel sedimen yang dibawa pada saat pasang dan pada saat surut. Aliran air laut pada saat pasang akan membawa partikel sedimen dari laut dan akan mengendap di bagian hilir sungai, sedangkan aliran air dari sungai juga akan membawa partikel sedimen yang berasal dari hulu sungai dan juga pada akhirnya akan mengendap di hilir sungai, sehingga proses sedimentasi yang terjadi di bagian hilir sungai sangat tinggi seiring dengan berlangsungnya dinamika air melalui proses pasang surut (Bilgili et al. 2003).
5 2.2 Sedimen
Beberapa pengertian dari sedimen diantaranya menurut Shirley (1994), sedimen merupakan pecahan material yang melayang-layang dalam udara, air, maupun dikumpulkan di dasar sungai atau laut oleh pembawa atau perantara alami lainnya. Sedimen adalah kerak bumi (regolith) yang ditransportasikan melalui proses hidrologi dari suatu tempat ke tempat yang lain, baik secara vertikal maupun secara horizontal (Garrison 2005).
Sedimen adalah bahan utama pembentuk morfologi (topografi dan batimetri) pesisir. Sedimen berasal dari fragmentasi (pemecahan) batuan. Pemecahan tersebut terjadi karena pelapukan (weathering) yang dapat berlangsung secara fisik, kimiawi atau biologis. Berubahnya morfologi pesisir terjadi sebagai akibat berpindahnya sedimen yang berlangsung melalui mekanisme erosi, pengangkutan (transport), dan pengendapan (deposition). Ukuran partikel-partikel sangat ditentukan oleh sifat-sifat fisiknya dan berakibat sedimen yang terdapat pada berbagai tempat di dunia mempunyai sifat-sifat yang berbeda antara satu dan yang lainnya (Hutabarat dan Evans 2008).
Sedimen diciri atau dikarakterisasi menurut sifat-sifat alami yang dimilikinya, yaitu misalnya: ukuran butir (grain size), densitas, komposisi, porositas, bentuk, awal terbentuknya, dan lain sebagainya (Poerbandono dan Djunasjah 2005).
Wibisono (2010) mengklasifikasikan sedimen berdasarkan: 1. Klasifikasi berdasarkan asalnya
a. Lithogeneous
Jenis sedimen yang berasal dari pelapukan (weathering) batuan dari daratan, lempeng kontinen termasuk yang berasal dari kegiatan vulkanik.
b. Biogenous
Sedimen ini berasal dari organisme laut yang telah mati dan terdiri dari remah-remah tulang, gigi-geligi, dan cangkang-cangkang tanaman maupun hewan mikro. Komponen kimia yang sering ditemukan dalam sedimen ini adalah CaCO3 dan SiO2. Sedangkan partikel-partikel yang sering ditemukan dalam sedimen calcareous terdiri dari cangkang-cangkang Foraminifera, Cocolithophore, dan Pteropoda. Cangkang Diatomae dan Radiolaria merupakan kontributor yang paling penting dari partikel Siliceous.
c. Hydrogenous
Sedimen ini berasal dari komponen kimia yang larut dalam air laut dengan konsentrasi yang kelewat jenuh sehingga terjadi pengendapan (deposisi) di dasar laut. Contohnya endapan Mangan (Mn) yang berbentuk nodul, endapan fosforite (P2O5), dan endapan glauconite (hidro silikat yang berwarna kehijauan dengan komposisi yang terdiri dari ion-ion K, Mg, Fe, dan Si).
d. Cosmogenous
Sedimen ini berasal dari luar angkasa di mana partikel dari benda-benda angkasa ditemukan di dasar laut dan mengandung banyak unsur besi sehingga mempunyai respon magnetik dan berukuran antara 10 –640 μ.
Sedimen di sekitar wilayah muara sebagian besar berasal dari lithogenous
6
tiap partikel yang bermuatan ion tampaknya merupakan fungsi dari salinitas. Makin tinggi tingkat salinitas yang biasanya makin ke arah laut, proses bersatunya partikel yang bermuatan tersebut sangat bervariasi. Kenyataan menunjukkan bahwa di sedimen muara juga banyak didapati bahan-bahan organik, serasah (detritus) yang mengalami proses pembusukan, koloida dari asam humus (humic acid colloids), dan sebagainya.
2. Klasifikasi berdasarkan besar butir
Berdasarkan ukuran besar butir, maka sedimen dapat digolongkan atau diklasifikasi seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Ukuran besar butir sedimen menurut skala Wentworth
Nama Partikel Ukuran (mm)
Mulyo (2004) menambahkan klasifikasi sedimen berdasarkan lingkungan pengendapan menjadi tiga, yaitu:
1 Sedimen laut (marine), diendapkan di laut contohnya batu gamping, dolomite, napal, dan lain sebagainya.
2 Sedimen darat (teristris/kontinen), proses terjadinya di daratan misalnya endapan sungai (alluvium), endapan danau, talus, koluvium, endapan gurun (aeolis), dan sebagainya.
3 Sedimen transisi, lokasi pembentukannya terletak antara darat dan laut misalnya delta.
7
Gambar 1 Segitiga Shepard (Dyer 1986)
2.3 Teknologi Hidroakustik
2.3.1 Definisi dan Prinsip Instrumen Akustik
Hidroakustik merupakan ilmu yang mempelajari gelombang suara dan perambatannya dalam suatu medium, dalam hal ini mediumnya adalah air. Data hidroakustik merupakan data hasil estimasi echo counting dan echo integration
melalui proses pendeteksian bawah air, sehingga dalam akustik proses pembentukan gelombang suara dan sifat-sifat perambatannya dibatasi oleh air. Berdasarkan pemancaran gelombang suara, sistem akustik dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu echosounder (sistem pancar vertikal) dan sonar (sistem pancar horizontal) (Burczynsky 1982).
Secara prinsip sistem SONAR tersebut terdiri dari empat komponen utama (Gambar 2) yakni Transmitter, Transducer, Receiver, dan Display atau Recorder.
8
Gambar 2 Komponen utama dan prinsip dasar echosounder (Johannesson dan Mitson 1983)
Time base berfungsi sebagai penanda pulsa listrik untuk mengaktifkan pemancaran pulsa yang akan dipancarkan oleh transmitter melalui transducer. Suatu perintah dari time base akan memberikan saat kapan pembentuk pulsa bekerja pada unit transmitter dan receiver. Transmitter berfungsi menghasilkan pulsa yang akan dipancarkan. Suatu perintah dari kotak pemicu pulsa pada
recorder akan memberitahukan kapan pembentuk pulsa bekerja. Pulsa dibangkitkan oleh oscillator kemudian diperkuat oleh power amplifier, sebelum pulsa tersebut disalurkan ke transducer (Johannesson dan Mitson 1983).
Fungsi utama dari transducer adalah mengubah energi listrik menjadi energi suara ketika suara akan dipancarkan ke medium dan mengubah energy suara menjadi energi listrik ketika echo diterima dari suatu target. Selain itu fungsi lain dari transducer adalah memusatkan energi suara yang akan dipantulkan sebagai
beam (Mitson 1983). Receiver adalah sinyal echo (energi listrik) yang lemah yang dihasilkan oleh transducer harus diperkuat beberapa ribu kali sebelum diteruskan ke recorder. Penguat echo ini dilakukan oleh receiver amplifier dan besarnya penguatan dapat diatur oleh sensivity control ataupun pengatur volume (Medwin dan Clay 1998). Display atau recorder adalah bagian yang sangat penting dalam komponen sistem sonar karena semua informasi yang diterima oleh echosounder
digambarkan dan direkam dalam bentuk echogram (Mitson 1983).
2.3.2 Transducer Split Beam
9 Metode ini menggunakan receiving transducer yang dibagi menjadi empat kuadran (Gambar 3). Pada prinsipnya secara elektrik keempat kuadran tersebut terdiri dari: fore (bagian depan), aft (buritan kapal), port (sisi kiri kapal), dan
starboard (sisi kanan kapal). Alat ini mempunyai sudut beam yang sangat sempit dan mampu menentukan posisi target dalam beam suara (Simrad 1993).
Gambar 3 Transducer split beam (Simrad 1993)
Selama pengukuran fase pada bidang alongship didapat dari penjumlahan sinyal antar bagian Fore Port (FP) dengan Fore Starboard (FS) dari transducer. Jumlah sinyal antara bagian Aft Port (AP) dengan Aft Starboard (AS) dari
transducer. Sedangkan pengukuran fase pada bidang transverse (melintang) juga diperoleh dengan cara yang sama. Fase alongship dan fase transverse ini digunakan untuk menentukan arah target terhadap sumbu pusat dalam beam suara (Simrad 1993).
2.4 Klasifikasi Dasar Perairan Menggunakan Teknologi Hidroakustik
10
Gambar 4 Arah hambur balik tipe dasar perairan yang berbeda (Preston dan Collins 2000)
Jenis dasar perairan dapat ditentukan dengan mengekstraksi kekuatan sinyal kembali dari gema yang berasal dari dasar dan menggunakan informasi ini untuk menghitung intensitas gema (E1) dari dasar. E1 adalah fungsi dari sedimen bulk density, sejumlah gas di rongga dekat permukaan dasar dan keseragaman geometris (kerataan) dasar (Shields 2010). Semua parameter ini terkait langsung atau tidak langsung dengan ukuran butir sedimen dan koefisien refleksi, meskipun tidak ada hubungan sederhana antara sinyal hambur balik, jenis surficial sediment, dan struktur (Anderson et al. 2008).
Bagian awal dari gema dasar perairan yang pertama disebabkan oleh pantulan pertama yang tegak lurus dengan sumbu utama transducer. Bagian dari gema ini (specular dan koheren) sangat peka terhadap pitch dan roll dari kapal dan transducer. Sisa dari gema dasar perairan yang pertama disebabkan oleh
oblique back reflection (non-koheren) dan kurang peka terhadap pitch dan roll. Gema dasar perairan yang pertama berhubungan dengan kekasaran dan kekasaran dasar laut akan ditingkatkan oleh bagian kedua dari gema dasar perairan yang pertama (oblique refelection) (Burczynski 2002).
11
Gambar 5 Pola gema pertama dasar perairan (Burczynski 2002)
Gambar 6 Pola gema kedua dasar perairan (Burczynski 2002)
Diasumsikan bahwa refleksi jumlah koefisien tekanan akustik adalah deskriptor terbaik dari kekerasan dasar laut, tekanan akustik yang diterima dari kembalinya sinyal hambur balik kedua dari dasar laut harus mencakup komponen
12
Gambar 7 Pola hambur balik sinyal akustik dasar perairan (Siwabessy et al.
2000)
2.5 Makrozoobentos
Makrozoobentos adalah organisme yang sebagian besar atau seluruh hidupnya berada di dasar perairan, hidup secara sesil, merayap atau menggali lubang. Berdasarkan cara makannya, makrozoobentos dikelompokkan menjadi
filter feeder yaitu hewan bentos yang mengambil makanan dengan menyaring air dan deposit feeder yaitu hewan bentos yang mengambil makanan dalam substrat dasar. Kelompok pemakan bahan tersuspensi (filter feeder) umumnya tedapat dominan di substrat berpasir misalnya molusca, bivalvia, beberapa jenis echinodermata, dan crustacea. Sedangkan deposit feeder banyak tedapat pada substrat berlumpur seperti jenis polychaeta (Odum 1996).
13 karena itu organisme yang hidup didalamnya harus dapat beradaptasi pada keadaan ini (Ramli 1989).
Wilhm (1975) menyatakan bentos sering dipakai sebagai alat atau cara menentukan tekanan ekologis yang terjadi pada suatu perairan karena bentos memiliki tiga keistimewaan, yaitu:
1 mempunyai tingkat kepekaan yang berbeda-beda terhadap berbagai jenis bahan pencemar dan memberikan reaksi yang cepat terhadap perubahan yang terjadi, 2 mempunyai mobilitas yang rendah, sehingga sangat mudah dipengaruhi oleh
lingkungan sekitarnya,
3 mudah ditangkap dan diidentifikasi.
14
3
METODE
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pengambilan data lapangan yang telah dilaksanakan pada tanggal 20 - 29 Maret 2012 di kawasan Sungai Mahakam, Provinsi Kalimatan Timur. Tahap kedua adalah pengolahan data akustik, substrat, dan organisme bentik yang telah dilaksanakan sampai bulan Juli 2012 di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Berikut adalah lokasi stasiun dan lintasan penelitian (Gambar 8) serta koordinat posisi stasiun penelitian (Tabel 2).
15 Tabel 2 Koordinat stasiun penelitian
Stasiun Nama Daerah Posisi
Lintang Bujur
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
Peralatan dalam penelitian ini meliputi peralatan pada saat survei di lapangan dan peralatan pada saat pengolahan data (Tabel 3 dan Tabel 4).
Tabel 3 Daftar alat dan bahan yang digunakan di lapangan
No. Nama Peralatan Fungsi Keterangan
1 Kapal nelayan Sarana Penelitian Loa=15 m, L=3 m, 4 Perangkat lunak ER60 Perekam data Simrad 5 Global Positioning
System (GPS)
Penentu data posisi Garmin 76csx 6 Termometer batang Pengukur suhu derajat celcius 7 Cool box Tempat menyimpan
contoh
8 Hand refraktometer Pengukur salinitas per mill 9 Van veen grab Alat pengambil contoh
substrat dan bentos
20 x 20 cm 15 x 15 cm 10 Kantung plastic Tempat menyimpan
contoh
11 Formalin 10% Bahan pengawetkan contoh
16
Tabel 4 Daftar alat dan bahan yang digunakan pada pengolahan data
No. Nama Alat
3 Data Oseanografi Data yang diolah salinitas, suhu, kedalaman 4 Sampel substrat Bahan yang akan
dianalisis 6 Echoview 4.0 Perangkat lunak
menterjemahkan echo 8 Statistica 8.0 Perangkat lunak
pengolah data statistik 9 AcrGIS 9.3 Perangkat lunak penyaji
17 3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Diagram Alir Penelitian
Adapun diagram alir penelitian ini disajikan dengan Gambar 9 berikut.
18
3.3.2 Desain Survei
Desain survei merupakan suatu bentuk rencana atau rancangan jalur perjalanan yang dibuat untuk memudahkan survei akustik. Menurut Simmonds dan MacLennan (2005) ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan desain survei, yaitu:
1 Menentukan wilayah geografis yang akan diamati sesuai dengan strategi efektif dan prinsip kerja yang akan diterapkan selama survei.
2 Memperhitungkan sumberdaya yang dibutuhkan untuk mencakup seluruh area survei dengan memperhatikan luasan daerah yang akan di survei.
3 Memperhitungkan waktu yang tersedia untuk survei, berikan renggang waktu untuk melakukan aktifitas lainnya.
4 Menentukan strategi pengambilan contoh dan tipe dari jalur perjalanan yang akan dilakukan.
5 Menggambarkan perhitungan panjang jalur perjalanan di atas sebuah peta, pastikan bahwa contoh sampel akan dapat dikumpulkan dari semua bagian wilayah sepanjang jalur perjalanan.
Pada penelitian ini desain bentuk jalur survei yang digunakan adalah berupa jalur survei tipe garis menyesuaikan dengan kondisi kontur perairan. Desain yang dibuat dianggap dapat mewakili sampel dari bagian objek penelitian. Pengukuran parameter oseanografi ditentukan berdasarkan stasiun pengukuran. Posisi setiap stasiun berada pada setiap transek lintasan survei dengan interval jarak tertentu.
3.3.3 Pengambilan Data Akustik
Pengambilan data akustik dilakukan dengan menggunakan peralatan akustik yaitu SIMRAD EY60 split-beam windows scientific echosounder (Tabel 5) dan
transducer ES-120 7C frekuensi 120 kHz (Tabel 6) yang digunakan sebagai pemancar dan penerima gelombang pulsa.
Tabel 5 Spesifikasi SIMRAD EY60 scientific echosounder system
Operating frequency 120 kHz
Operating modes active
Transmission power adjustable in steps 50 watt Ping rate adjustable 60 m
Maximum ping rate 20 pings/sec Data collection range 0 to 1500 m
Receiver filtering matched digital filters Receiver noise figure 4 dB
Split-beam complex digital demodulation Synchronization internal and external
19 Tabel 6 Spesifikasi transducer tipe ES-120 7C
Spesifikasi Keterangan pengaruh noise minimum dan tidak berpengaruh terhadap mutu rekaman. Instrumen dioperasikan di setiap stasiun dalam keadaan kondisi kapal diam. Perekaman data dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ER60 yang akan merekam dan mengintegrasi semua target yang terdeteksi dalam satu file. Perekaman dilakukan selama 15-20 menit. Hasil dari perekaman oleh ER60 menghasilkan data dengan format: raw data (*.raw), indeks files (*.idk), dan
bottom files (*.bot).
3.3.4 Pengambilan Data Contoh Dasar Perairan
Teknik pengambilan contoh substrat
Pengambilan contoh substrat dilakukan disetiap stasiun yang berada di muara sungai Mahakam, Kalimantan Timur dengan menggunakan van veen grab
dengan luas bukaan sebesar 20 × 20 cm. Contoh substrat yang diambil kemudian dimasukkan ke dalam kantung plastik yang selanjutnya akan dianalisis dengan metode ayakan bertingkat. Jenis atau tipe substrat beserta ukuran substrat diketahui setelah dilakukan analisis tekstur substrat di Laboratorium Fisika Tanah, Balai Penelitian Tanah, Kementrian Pertanian, Bogor.
Teknik pengambilan contoh makrozoobentos
20
3.3.5 Pengolahan Data Akustik
Pengolahan data akustik dilakukan di laboratorium akustik dan istrumentasi kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Nilai acoustic backscattering volume
(Sv) dasar perairan diekstrak menggunakan perangkat lunak Echoview 4.0 (Gambar 10). Data pantulan pertama (E1) diolah menggunakan threshold
minimum -50 dB dan maksimum 0 dB. Data pantulan kedua (E2) diolah menggunakan threshold minimum -70 dB dan maksimum 0 dB. Elementary Sampling Distance Unit (ESDU) sebesar 100 ping. Ketebalan integrasi E1 dan E2 adalah 0.2 m (Gambar 10). Prinsip dasar perhitungan nilai Sv adalah:
�� ( ) = 10 log � � � 1 �
� � � � ………… (1)
(Johanesson and Mitson 1983)
Nilai acoustic surface backscattering (Ss) diperoleh menggunakan persamaan yang menghubungkan bottom volume backscattering coefficient (Sv) dan surface backscattering coefficient (Ss). Pada echosounder dengan bim yang sempit (sharp beam), nilai integrasi sudut beam untuk volume backscattering (ψ) ekuivalen dengan sudut beam untuk permukaan dasar (Ф) atau ψ ≈ Ф, sehingga nilai hambur balik dasar perairan diperoleh dari (Manik 2011):
� = �
2 � ………....(2) �� ( ) = 10 log( �
2 )+�� ……….. (3) Keterangan:
Ф = instantaneous equivalent beam angle for surface scattering
ψ = equivalent beam angle for volume scattering c = kecepatan suara (m/s)
τ = pulse length
SvB = volume backscattering of bottom
21
Gambar 10 Pengolahan data akustik
3.3.6 Pengolahan Data Contoh Dasar Perairan Analisis substrat
Contoh substrat yang diambil dengan menggunakan van veen grab dengan luas bukaan 20 x 20 cm selanjutnya dianalisis sifat fisiknya yaitu tekstur substrat dan densitas dari substrat tersebut yang nantinya digunakan sebagai data in situ
sekaligus sebagai data pembanding dari hasil data pengukuran akustik. Klasifikasi metode analisis tekstur dilakukan dengan menggunakan metode ayakan bertingkat.
Klasifikasi tipe substrat menggunakan diagram segitiga dari Shepard
(1954). Diagram dibangun dengan sudut-sudut terdiri dari kerikil-pasir-lumpur (Gambar 1). Fraksi kerikil (gravel) merupakan gabungan material ukuran kerikil dan kerakal. Fraksi pasir (sand) merupakan gabungan material ukuran pasir halus sampai kasar. Fraksi lumpur (mud) merupakan gabungan material lanau dan lempung (Dyer 1986).
Analisis contoh organisme bentik
22
Analisis populasi dan komunitas makrozoobentos
Kepadatan
Kepadatan makrozoobentos menurut Brower et al. (1990) didefinisikan sebagai jumlah individu makrozoobentos per satuan luas (m2). Sampel makrozoobentos yang telah diidentifikasi kemudian dihitung kepadatannya dengan menggunakan rumus:
�
�=
10000 �� ………(4)Keterangan :
K = Kelimpahan makrozoobentos (individu/m2)
a = Jumlah makrozoobentos (individu)
b = Luas bukaan van veen grab (cm2) 10000 = Konversi dari cm2 ke m2
Keanekaragaman
Indeks keanekaragaman Shannon (H’) adalah angka yang menunjukkan keanekaragaman suatu organisme dalam suatu ekosistem dan hubungannya dengan ekologi ekosistem tersebut.
�′ = − �
� 2 �� = − �=1( � 2 �)
�=1 ………(5)
Keterangan:
H’ = Indeks keanekaragaman Shannon-Wiener
pi = �� = Komposisi organisme jenis ke-i
ni = Jumlah individu pada spesies ke-i
N = Jumlah individu total (Bengen 2000)
Dominansi
Indeks dominansi adalah angka yang menunjukkan ada atau tidaknya dominansi spesies tertentu terhadap spesies-spesies lainnya yang berada dalam satu ekosistem yang sama, berkaitan erat dengan kestabilan kondisi lingkungan dan tekanan ekologi dalam ekosistem tersebut.
23 3.3.7 Analisis Kompenen Utama (AKU)
Analisis komponen utama (AKU) adalah teknik yang digunakan untuk menyederhanakan suatu data dengan cara mentransformasi data secara linier sehingga berbentuk sistem koordinat baru dengan varians maksimum (Miranda et al. 2008). Dalam penerapannya, analisis komponen utama justru dibatasi oleh asumsi-asumsinya, yaitu asumsi kelinearan model regresi, asumsi keorthogonalan komponen utama dan asumsi varians yang besar memiliki struktur yang penting (Johnson dan Wichern 2007).
Siswadi dan Suharjo (1997) menyatakan analisis komponen utama (AKU) bertujuan untuk menerangkan struktur variansi-kovariansi melalui kombinasi linear dari variabel-variabel asal. AKU biasanya digunakan untuk:
1 Mengidentifikasi variabel-variabel baru yang mendasari data variabel ganda. 2 Mengurangi banyaknya dimensi himpunan variabel asal yang terdiri atas
banyak variabel dan saling berkorelasi.
3 Menetralisir variabel-variabel asal yang memberikan sumbangan informasi yang relatif kecil. Variabel baru yang dimaksud di sini disebut dengan komponen utama, yang berciri merupakan kombinasi linear variabel-variabel asal, jumlah kuadrat koefisien dalam kombinasi linear bernilai 1, tidak saling berkorelasi, dan ragamnya terurut dari yang terbesar ke yang terkecil.
Keeratan hubungan antara peubah asal dengan komponen utama dapat dilihat dari besarnya koefisien korelasi antara peubah asal dengan komponen utama (Isyriyah dan Poerbaningtyas 2011). Pada penelitian ini AKU digunakan untuk melihat hubungan antara komposisi partikel tipe substrat dan nilai backscattering volume
24
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Substrat Dasar Perairan
Pengambilan contoh substrat pada penelitian ini diambil dari masing-masing stasiun yang kemudian dilakukan analisis untuk menentukan tekstur substratnya. Penentuan tekstur substrat dasar perairan didasarkan pada komposisi dan persentase fraksi substrat yang menyusunnya. Pada umumnya tekstur substrat disusun atas kombinasi antara fraksi pasir (sand), lanau (silt), dan liat (clay) di mana pemisahannya digunakan teknik pengayakan. Persentase ketiga fraksi tersebut akan dikalkulasikan kemudian ditentukan jenis substratnya dengan mencocokkannya pada segitiga Shepard (Tabel 7).
Tabel 7 Persentase fraksi substrat di lokasi penelitian
Stasiun
Hasil analisis seluruh stasiun pengamatan menunjukkan tipe substrat didominasi oleh fraksi lanau yaitu rata-rata persentase sebesar 47.18% dengan fraksi
Hasil analisis seluruh stasiun pengamatan menunjukkan tipe substrat didominasi oleh fraksi debu yaitu rata-rata persentase sebesar 47.41% dengan fraksi pasir sebesar 28.27%, dan liat sebesar 24.31% (Tabel 7). Komposisi debu dan liat ditemui di semua stasiun kecuali pada stasiun 2. Stasiun 2 pasir memiliki komposisi fraksi pasir sebesar 85.7% dan kedalaman 2.72 m. Fraksi debu tertinggi tercatat pada lokasi stasiun 8 dengan persentase sebesar 83.6% pada kedalaman 4.59 m. Persentase fraksi liat tertinggi tercatat pada lokasi stasiun 4 dengan persentase sebesar 42.7% pada kedalaman 3.44 m.
Lumpur berpasir ditemui pada stasiun 1 dan 7. Substrat tipe pasir hanya ditemui pada stasiun 2. Substrat tipe pasir berlumpur hanya ditemui pada stasiun 5 dan substrat tipe lumpur ditemui pada stasiun 3, 4, 6, 8, dan 9 (Gambar 11 dan 12). Ukuran fraksi yang tidak diketahui secara rinci menyebabkan sulitnya pembuatan klasifikasi tipe substrat berdasarkan ukuran butir.
Sumber: Hasil analisis laboratorium fisika tanah, Balai Penelitian Tanah, Kementrian Pertanian
25
Gambar 11 Sebaran tipe substrat berdasarkan stasiun
26
Stasiun pengamatan dengan posisi menjauhi muara sungai, memiliki tipe substrat berupa lumpur. Stasiun 2, 5, dan 7 komposisi substrat didominasi oleh fraksi pasir kecuali pada stasiun 1 karena posisi stasiun berada di mulut sungai sehingga kecepatan aliran air sungai dan debit air yang tinggi mampu membawa butiran substrat berukuran besar dan kasar. Selain itu, butiran substrat yang dibawa tidak hanya berasal dari satu aliran sungai saja tetapi berasal dari beberapa aliran anak sungai sehingga meningkatkan kecepatan arus dari aliran sungai. Pada stasiun 3, 4, 6, 8, dan 9 komposisi substrat didominasi oleh lanau (silt) dan liat (clay), hal ini dikarenakan posisi stasiun yang menjauhi mulut sungai sehingga pengaruh arus dari aliran sungai dan gelombang sudah melemah sehingga hanya mampu membawa substrat berukuran kecil dan halus.
Fraksi lanau dan liat yang memiliki massa dan diameter yang lebih kecil dibandingkan dengan fraksi pasir lebih mudah terbawa oleh arus air. Semakin menuju laut lepas maka kekuatan arus semakin lemah sehingga butiran berukuran besar dan berat seperti pasir tidak dapat terbawa oleh aliran air seperti lanau dan liat. Purbani et al. (2010) menyatakan daerah yang dekat dengan muara sungai cenderung memiliki butiran substrat yang lebih kasar dibandingkan dengan substrat yang diendapkan jauh dari muara sungai terutama sungai-sungai yang memiliki debit yang besar. Hal tersebut dapat dilihat dari pola sebaran substratnya di mana substrat berupa pasir terendapkan di sekitar muara sungai, sedang ke arah laut lepas ukuran butir substrat berangsur halus. Tipe substrat akan mempengaruhi jenis dan pola sebaran dari organisme bentik. Substrat lumpur mengandung bahan nutrien tinggi yang berasal dari zat-zat organik sebagai bahan makanan, sebagai tempat berlindung dan memijah. Oleh karena itu, tipe substrat lumpur merupakan habitat yang ideal bagi organisme bentik.
Sebaran tipe substrat sepanjang 140 km sesuai dengan lintasan survei akustik (Gambar 12). Penentuan tipe substrat lintasan didasarkan pada nilai SV
stasioner yang divalidasi dengan tipe substrat contoh. Secara umum tipe substrat yang dideteksi sepanjang lintasan didominasi oleh tipe substrat lumpur dan lumpur berpasir.
4.2 Nilai Backscattering Strength (BS) Dasar Perairan
27 Tabel 8 Nilai backscattering strength (BS) dasar perairan
Stasiun Kedalaman c
c: kecepatan suara di kolom perairan.
Tabel 9 Nilai standar deviasi dan standar error parameter akustik
Stasiun Standar Deviasi Standar Error
E1 E2 SS E1 E2 SS
1 4.234E-03 1.960E-06 5.977E-03 4.675E-04 2.165E-07 1.336E-03 2 2.692E-02 2.312E-05 2.610E-02 2.937E-03 2.523E-06 6.525E-03 3 3.553E-03 2.861E-06 9.700E-03 3.809E-04 3.067E-07 2.925E-03 4 7.865E-04 2.298E-08 5.616E-04 7.945E-05 2.321E-09 1.288E-04 5 3.274E-02 2.851E-04 2.253E-02 3.432E-03 2.989E-05 6.022E-03 6 8.124E-03 6.398E-06 5.029E-03 9.852E-04 7.759E-07 1.125E-03 7 6.046E-03 6.978E-06 2.408E-02 6.718E-04 7.753E-07 6.435E-03 8 5.303E-03 4.703E-06 2.279E-03 5.529E-04 4.903E-07 4.974E-04 9 8.548E-04 2.731E-06 8.945E-03 1.022E-04 3.265E-07 2.000E-03
Tabel 10 Urutan Scattering Volume (SV)
4 3.44 1506.78 -28.65 -75.69 -30.87 Lumpur
8 4.59 1504.37 -24.96 -57.59 -24.19 Lumpur
6 2 1504.37 -23.47 -56.13 -22.31 Lumpur
9 2.82 1504.13 -22.27 -52.53 -20.67 Lumpur
3 6.09 1504.37 -20.53 -54.59 -19.25 Lumpur
7 2.85 1504.37 -18.62 -50.78 -15.64 Lumpur berpasir 1 2.77 1509.13 -18.55 -49.72 -17.14 Lumpur berpasir 5 3 1506.78 -15.25 -47.92 -13.96 Pasir berlumpur 2 2.72 1504.37 -13.48 -46.22 -12.97 Pasir
a
28
Nilai E1 lebih besar daripada E2 (Tabel 8), hal ini disebabkan oleh energi yang hilang karena faktor jarak, penyerapan energi oleh medium air, dan penyebaran energi. E1 terbentuk dari satu kali pantulan dengan dasar perairan sedangkan E2 terbentuk dari satu kali pantulan dengan permukaan perairan dan dua kali dengan dasar perairan yang menyebabkan E2 kehilangan energi lebih banyak daripada E1. Berdasarkan tipe substratnya, tipe substrat pasir pada stasiun 2 terdeteksi pada nilai E1 sebesar -13.48 dB dan E2 sebesar -46.22 dB. Tipe pasir berlumpur pada stasiun 5 terdeteksi pada nilai E1 sebesar -15.25 dB dan E2 sebesar -47.92 dB. Nilai E1 tipe lumpur pada stasiun 3, 4, 6, 8, dan 9 terdeteksi antara -28.65 dB sampai -20.53 dB dan nilai E2 antara -75.69 dB sampai -54.59 dB. Nilai E1 tipe lumpur berpasir pada stasiun 1 dan 7 sebesar 18.55 dB dan -18.62 dB serta nilai E2 sebesar -49.72 dB dan -50.78 dB. Artinya perbedaan nilai gema yang terdeteksi mengindikasikan bahwa masing-masing gema membawa informasi berbeda yang dipengaruhi oleh sifat-sifat fisik substrat yang mengenainya. Brekhovskikh dan Lysanov (1982) menyatakan E1 diproduksi oleh hamburan dan dengan demikian memberikan informasi mengenai kekasaran. E2 diproduksi oleh refleksi dan menyediakan informasi mengenai kekasaran dasar perairan.
Pasir memiliki nilai hambur balik lebih besar daripada lumpur (Tabel 10), hal ini dikarenakan ukuran butir pasir lebih besar dan porositasnya rendah daripada lumpur. Pasir memiliki pori-pori makro yang sebagian besar diisi gelembung udara yang bersifat memantulkan energi sehingga energi yang diterima oleh pasir lebih kuat. Energi yang cukup kuat dapat menimbulkan dua kali pantulan (E2) atau lebih. Lumpur cenderung bertekstur halus memiliki ukuran butir kecil dan porositasnya tinggi. Porositas tinggi berarti memiliki ruang pori total lebih banyak yang tersusun atas pori-pori kecil yang sebagian besar diisi oleh air yang sifatnya menyerap energi. Oleh karena itu energi yang mengenai lumpur sebagian akan diserap oleh air yang terkandung di dalam lumpur sehingga energi yang kembali akan lebih sedikit. Jumlah energi yang berkurang menyebabkan nilai hambur balik lumpur menjadi kecil dan kemungkinan pembentukan E2 menjadi lebih kecil. Selain faktor-faktor tersebut, hal lain yang mempengaruhi hamburan dan pantulan adalah impedansi akustik antara air dan dasar perairan. Namun karakteristik dari dasar perairan yang berbeda akan menghasilkan nilai akustik E1 dan E2 yang berbeda pula karena dasar perairan memiliki sifat-sifat fisik yang kompleks dan hubungan lainnya yang belum diketahui. Boulton dan Wyness (2001) menyatakan permukaan dasar perairan yang keras akan menghasilkan pantulan yang kuat, sementara itu permukaan yang lunak akan menghasilkan sinyal yang lemah. Permukaan yang kasar akan menyebabkan gema meluruh secara perlahan, sementara permukaan yang rata akan menyebabkan gema meluruh secara cepat.
Surface backscattering strength merupakan model yang dikembangkan untuk mengetahui nilai hambur balik dari permukaan dasar perairan. Nilai SS
29 lumpur berpasir pada stasiun 1 dan 7 adalah -17.14 dB dan -15.64 dB. Secara akustik semakin besar ukuran butiran substrat semakin tinggi nilai SS yang terdeteksi. Hal ini dapat dipengaruhi oleh sifat fisik lain dari substrat atau adanya organisme bentik yang mendiami daerah tersebut.
Jika diamati nilai standar deviasi untuk E1, E2, dan SS lebih kecil daripada nilai rata-ratanya. Semakin kecil nilai standar deviasi terhadap rata-rata berarti variasi nilai data semakin sama karena data tersebut merupakan data stasioner. Hal ini membuktikan nilai rata-rata dapat digunakan untuk representasi dari keseluruhan data stasioner (Tabel 9).
Secara akutik telah dapat dibedakan beberapa tipe substrat berdasarkan kekasaran dan kekerasannya (Tabel 10). Tipe substrat dibedakan menjadi empat yaitu lumpur yang memiliki nilai pantulan paling rendah, lumpur berpasir, pasir berlumpur, pasir yang memiliki pantulan paling tinggi. Namun belum dapat dibedakan secara rinci berdasarkan ukuran butir substrat karena hasil analisis fraksi tanah tidak diketahui ukuran masing-masing tipe substrat.
Perbedaan tipe substrat yang terdeteksi akan terlihat secara jelas pada
echogram yang ditunjukkan melalui perbedaan warna. Semakin merah menuju coklat warnanya maka tipe substrat yang dideteksi semakin keras dan kasar (Gambar 13, 14, 15, dan 16).
30
Gambar 14 Contoh echogram tipe substrat pasir berlumpur
31
Gambar 16 Contoh echogram tipe substrat lumpur
Pasir dengan ukuran butiran lebih besar akan memberikan pantulan yang lebih kuat ditunjukkan dengan warna merah (Gambar 13). Echogram tipe pasir berlumpur digambarkan dengan warna merah bercampur kuning dan jingga menunjukkan pantulan yang sedikit melemah karena persentase pasir semakin berkurang (Gambar 14). Tipe lumpur berpasir digambarkan dengan warna
echogram lebih dominan hijau gelap bercampur kuning menunjukkan pantulan dari lumpur yang lemah lebih dominan karena persentase lumpur lebih banyak dibandingkan pasir (Gambar 15). Tipe substrat lumpur digambarkan dengan warna echogram hijau dan biru gelap menunjukkan pantulan dari lumpur sangat lemah karena jumlah pantulan yang sedikit sehingga energinya melemah (Gambar 16). Semakin halus dan kecil ukuran butiran substrat maka pantulannya semakin lemah yang ditunjukkan dengan warna echogram yang semakin keabuan. Pujiyati
et al. (2010) menyatakan bahwa kekasaran, kekerasan, dan ukuran butiran substrat sangat mempengaruhi nilai hambur balik dasar perairan. Semakin besar ukuran butiran umumnya akan semakin besar tingkat kekasaran dan kekerasan dari tipe substrat dasar perairan.
Secara teori kedalaman perairan sebagai fungsi dari jarak mempengaruhi jumlah energi yang dipancarkan dan dipantulkan sebagai fungsi dari kecepatan suara. Jumlah energi berkurang seiring dengan bertambahnya kedalaman perairan. Kehilangan energi akibat jarak ini akan berdampak pada hasil pengukuran akustik. Sistem echosounder modern memiliki solusi untuk mengatasi masalah tersebut.
32
Beberapa penelitian mengenai nilai hambur balik dasar perairan telah dilakukan di Indonesia dan luar negeri (Tabel 11 dan 12).
33
Gambar 17 Perbandingan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya
Tabel 12 Penelitian nilai backscattering strength (BS) di luar negeri Peneliti/
Jika hasil penelitian ini dibandingkan dengan penelitian sebelumnya (Gambar 17), maka dapat dilihat nilai BS yang dihasilkan dari tipe substrat yang sama nilai hambur baliknya berbeda. Perbedaan nilai BS dapat terjadi karena perbedaan karakteristik dari suatu perairan. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh perbedaan kondisi salinitas, kecepatan suara, tekanan, dan kedalaman. Frekuensi dan panjang gelombang dari echosounder yang digunakan pada saat pengambilan data juga sangat mempengaruhi. Frekuensi rendah dengan panjang gelombang yang panjang akan menghasilkan data yang relatif lebih baik. Selain itu perangkat
34
penggunaan echosounder harus tetap disesuaikan spesifikasinya dengan kondisi lokasi dan objek penelitian. Walaupun nilai hambur balik yang dihasilkan berbeda, polanya tetap sama. Semakin kecil dan halus ukuran butir substrat maka nilai hambur balik akustiknya akan semakin lemah.
4.3 Nilai VolumeBackscattering Strength (SV) Kolom Perairan
Pada penelitian ini nilai kuantifikasi SV tidak hanya berasal dari dasar perairan tetapi juga berasal dari kolom perairan. Nilai diperoleh dari hasil integrasi kolom perairan sebesar 50 cm dari dasar perairan. Hal ini karena pada zona tersebut fraksi lanau paling banyak tersuspensi karena pengaruh arus sebelum mengendap (Tabel 13).
1 -69.70 1.92890E-08 7.71561E-08 -79.53 8.40674E-10 3.36270E-09 2 -59.59 1.79515E-07 7.18059E-07 -69.30 1.50348E-08 6.01390E-08 3 -67.32 1.65774E-08 6.83503E-08 -82.96 8.64171E-10 3.56307E-09 4 -64.42 5.87847E-08 2.56236E-07 -83.48 2.81283E-10 1.22608E-09 5 -30.78 2.08773E-04 8.85749E-04 -31.85 1.53143E-04 6.31424E-04 6 -57.62 2.77584E-07 1.00084E-06 -60.11 2.45731E-07 8.85996E-07 7 -64.96 3.19212E-07 2.89996E-07 -69.82 1.46917E-08 5.87670E-08 8 -54.39 3.16619E-07 1.30546E-06 -69.02 5.42115E-08 2.23520E-07 9 -45.00 6.57518E-06 2.18074E-05 -63.03 3.50785E-08 1.16342E-07
35 4.4 Komposisi Makrozoobentos
Makroozoobentos yang dikumpulkan dari lokasi penelitian kemudian dilakukan observasi di laboratorium. Komposisi makrozoobentos yang ditemukan terdiri dari 9 kelas yaitu kelas Polychaeta (9 famili dan 5 spesies), Oligochaeta (2 spesies), Turbellaria (1 ordo), Insecta (1 famili), Ophiuroidea (1 spesies), Crustacea (1 spesies), Malacostraca (3 spesies), Bivalvia (3 spesies), dan Gastropoda (1 spesies). Supriharyono (2000) menyatakan beberapa spesies yang hidup di muara sungai berasal dari Polychaeta, Crustacea, Mollusca, kerang, anemon laut, kepiting, teritip, dan bintang laut (Tabel 14 dan Gambar 18).
Gambar 18 Persentase komposisi kepadatan makrozoobentos
Polychaeta 52%
Oligochaeta 13% Turbellaria
3% Insecta
2% Ophiuroidea
2%
Crustace 5% Malacostraca
9%
Bivalvia 12%
36
Tabel 14 Komposisi makrozoobentos
Makrozoobentos St.1 St.2 St.3 St.4 St.5 St.6 St.7 St.8 St.9
37
Gambar 19 Distribusi jumlah jenis makrozoobentos
38
Jumlah jenis dan individu yang ditemui antar stasiun bervariasi (Tabel 14, Gambar 19, dan 20). Jumlah jenis tertinggi ditemukan pada stasiun 6 dengan jumlah 11 jenis dan terendah ditemukan pada stasiun 3 yaitu hanya 1 jenis. Jumlah individu tertinggi ditemukan pada stasiun 3 dengan jumlah 20 individu dan jumlah individu terendah ditemukan pada stasiun 8 dengan jumlah 2 individu. Hasil perhitungan komposisi menunjukkan persentase kelas Polychaeta sebesar 51.19%, Oligochaeta sebesar 13.09%, Turbellaria sebesar 2.38%, Insecta sebesar 2.38%, Ophiroidea sebesar 2.38%, Crustacea sebesar 4.76%, Malacostraca sebesar 8.33%, Bivalvia sebesar 11.9%, dan Gastropoda sebesar 2.38% (Gambar 18).
Pada stasiun 4, 5, dan 6 (Gambar 19) distribusi makrozoobentos lebih tinggi daripada stasiun lainnya karena pada stasiun 4, 5, dan 6 tipe substratnya adalah lumpur, pasir berlumpur, dan lumpur. Tipe substrat tersebut mendukung sebagai tempat hidup bagi makrozoobentos karena posisinya yang berdekatan maka kebutuhan makrozoobentos terhadap oksigen, makanan, perlindungan, dan perkembangbiakan dapat terpenuhi.
Tipe substrat pasir mengandung oksigen yang tinggi namun miskin nutrien, sedangkan tipe substrat lumpur sebaliknya miskin oksigen namun kaya nutrien. Kedua tipe substrat tersebut memaksa organisme bentik untuk dapat beradaptasi. Hal ini terbukti pada makrozoobentos kelas Polycaheta yang merupakan biota yang paling banyak ditemui diseluruh stasiun. Polychaeta memiliki kemampuan untuk menggali, membentuk tabung, pemakan detritus, dan pemakan suspensi. Kemampuan tersebut sangat berguna untuk dapat Polychaeta bertahan hidup di habitat pasir maupun lumpur.
Pada stasiun 3 hanya ditemukan 1 jenis individu dari kelas Polychaeta yaitu Orbiniidae. Hal ini diduga posisi stasiun 3 dengan tipe substrat lumpur berada dekat dengan tambak udang yang kaya akan bahan organik, namun hanya Orbiniidae yang mampu bertahan hidup karena daerah tersebut miskin oksigen sehingga hanya Polychaeta sebagai biota pemakan deposit (deposit feeder) dan sifatnya tidak berpindah serta ada beberapa famili yang bersifat opportunistik yaitu dapat bertahan hidup pada kondisi yang kurang stabil maka Polychaeta dapat digunakan sebagai indikator lingkungan suatu perairan (Pearson et al. 1983).
4.5 Kepadatan, Keanekaragaman, dan Dominansi Makrozoobentos
39 Tabel 15 Kepadatan, indeks keanekaragaman, dan dominansi makrozoobentos
Stasiun
Kepadatan makrozoobentos tertinggi terdapat pada stasiun 4 dengan total kepadatan sebesar 888.89 ind/m2. Kondisi ini diduga karena posisi stasiun 4 dekat dengan tepi hutan mangrove dan nypa yang substratnya mengandung nutrien cukup tinggi (Tabel 15 dan Gambar 21). Hal ini didukung oleh Sunarto (2008) yang menyatakan bahwa pada satu wilayah dasar perairan yang mendapatkan guguran serasah daun mangrove cukup banyak akan didegradasi oleh mikroba menjadi bahan organik dengan kandungan nutrisi yang cukup tinggi. Kandungan nutrisi yang cukup tinggi dan kandungan bahan organik yang cukup banyak maka
40
akan memberikan kesempatan kepada biota bentik untuk hidup dan tumbuh berkembang.
Karakteristik perairan ini memiliki pola sebaran kepadatan biota rendah pada muara sungai, meningkat di lokasi depan muara sungai, kemudian akan kembali menurun di stasiun terjauh. Kondisi ini diduga dipengaruhi oleh arus dan debit air sungai, semakin ke arah laut maka arus dan debit air relatif menurun sehingga arus yang lemah hanya mampu membawa objek yang berukuran kecil. Nybakken (1988) menyatakan arus akan dapat mempengaruhi pola penyebaran organisme. Akibat adanya arus yang kuat butiran substrat dapat teraduk dan tersuspensi kembali. Hal ini sangat mempengaruhi hewan infauna yang hidup di dalam substrat.
Kepadatan terendah ditemui pada stasiun 8 dengan total kepadatan sebesar 88.89 ind/m2. Posisi stasiun yang jauh dari muara dan dekat dengan bangunan kilang minyak diduga mempengaruhi pasokan nutrien, suhu, dan salinitas di lokasi tersebut, sehingga hanya jenis tertentu saja yang mampu beradaptasi sisanya akan terdegradasi. Odum (1996) menyatakan jumlah spesies dapat berkurang jika suatu lingkungan mendapat tekanan baik secara fisik, biologi maupun secara kimia.
