Dokumen tersebut membahas tentang pengukuran biodiversitas yang meliputi tipe-tipe biodiversitas seperti diversitas genetik, spesies, dan ekosistem serta cara mengukur populasi, keanekaragaman alfa, beta, dan gamma. Juga dibahas mengenai indeks-indeks untuk mengukur keanekaragaman seperti indeks Margalef, Menhinick, Shannon, Simpson, Pielou, serta cara menghitung kesamaan antar komunitas."

1. MENGUKUR BIODIVERSITAS
Edwin Wira Pradana
Universitas Muhammadiyah Palembang
Jurusan Kehutanan https://phys.org/news/2015-03-shape-shifting-frog-ecuadorian-
andes.html

2. Mengukur Biodiversitas
BIODIVERSITAS?

3. Tipe-tipe Biodiversitas
1. Diversitas Genetik
Diversitas genetik adalah jumlah
gen untuk sifat tertentu yang
ada di alam populasi spesies.
2. Diversitas Spesies
Diversitas Spesies adalah jumlah
spesies yang co-exist pada
ekosistem atau komunitas.
3. Diversitas Ekosistem berkaitan
dengan distribusi spesies, pola
komunitas dan kombinasi fungsi
spesies dan interaksi
https://www.tes.com/lessons/XGiZJ51nxVWEdg/year-5-biodiversity

4. Mengukur Ukuran Populasi
Kepadatan populasi
adalah jumlah individu
pada area tertentu atau
volume.
Kelimpahan = Jumlah
individu yang ditemukan
pada tiap sample
Okupansi, level
keterisian ruang oleh
populasi
http://www.amphibiaweb.org/amphibian/speciesnums.html

5. Mengukur Biodiversitas
Biodiversitas
Beta biodiversity
Alpha biodiversity

6. KEANEKARAGAMAN ALPHA
• Keanekaragaman dalam habitat atau
keanekaragaman hasil inventarisasi
• Satu unit contoh yang berasal dari satu
komunitas dianggap sebagai homogen
• Sering disebut juga sebagai keanekaragaman
titik (point diversity)

7. KEANEKARAGAMAN BETA
• Merupakan keanekaragaman antar habitat atau
sering disebut sebagai keanekaragaman berdasarkan
perbedaan gradien
• Keanekaragaman beta berubah menurut gradien
lingkungan atau antar komunitas berbeda dalam satu
lanskap
• Indeks yang digunakan adalah indeks kesamaan Bray-
Curtis serta dengan analisis kluster

8. KEANEKARAGAMAN GAMMA
• Merupakan keanekaragaman tingkat lanskap
• Keanekaragaman gamma merupakan
keanekaragaman unit yang lebih besar seperti
kepulauan atau lebih besar dari lanskap.
Dalam keaneka-ragaman ini spesies berubah
menurut tipe habitat berdasarkan wilayah
geografi

9. KONSEP UKURAN KEANEKARAGAMAN
• Asumsi:
• Subyek penelitian dapat didefinisikan secara baik; yakni semua subyek
penelitian dapat diklasifikasikan berdasarkan taksonomi yang jelas
• Kelas-kelas (spesies) seluruhnya memiliki perbedaan yang sama (fakta-
nya tidak mudah untuk memberikan batasan kesamaan dan perbe-
daan)
• Pada asumsi kedua maka pilihan yang paling sederhana adalah
jumlah individu, biomassa, cover, atau produktivitas
• Jumlah individu merupakan ukuran yang paling banyak digunakan,
meskipun untuk plankton yang terdapat di dalam suatu danau akan
lebih baik jika diukur dalam produktivitas

10. Konsep Keanekaragaman Spesies:
• Kekayaan spesies (species richness)
― merupakan ukuran penting dari jumlah spesies yang terdapat dalam
unit contoh tertentu
― merupakan konsep ukuran yang paling tua dan paling sederhana
karena hanya menghitung jumlah spesies di dalam suatu komunitas
tertentu
― Permasalahan yang utama adalah seringkali tidak mungkin untuk
menghitung seluruh spesies di dalam komunitas alami
• Heterogenitas (heterogenity)
― merupakan perpaduan antara konsep kekayaan spesies dengan
kemerataan spesies
― merupakan sinonim dari keanekaragaman (diversity)
• Kemerataan (evenness)
― Di dalam sebagian besar komunitas tumbuhan dan satwaliar terdapat
beberapa spesies yang dominan dan spesies lainnya yang tidak umum

11. Kurva minimum spesies area
merupakan sebuah kurva yang menunjukkan hubungan
pertumbuhan jumlah jenis yang dijumpai dengan luas
petak pengukuran.

12. Ukuran sam pel kuadrat
KumulatifJumlahSpesies
Komunitas A
Komunitas B
Kurva Minimum spesies area
merupakan sebuah kurva yang menunjukkan hubungan pertumbuhan jumlah jenis yang
dijumpai dengan luas petak pengukuran.

13. Kekayaan Jenis (Species Richness)
• Konsep ini pertama kali dicetuskan oleh Mcinthos
pada tahun 1967.
• Kekayaan jenis adalah jumlah jenis (spesies) dalam
suatu komunitas.
• Persoalan mendasar yang merupakan kendala penting
dalam penerapan konsep “kekayaan jenis” adalah
bahwasanya seringkali tidak mungkin untuk
menghitung semua jenis yang hidup dan tinggal
dalam suatu komunitas alamiah.

14.  Pada prakteknya ternyata tidak mudah untuk menjamin kesera-
gaman ukuran unit contoh.
 Sanders (1968) mengusulkan alterenatif pemecahan masalah
dengan menggunakan metoda “rarefaction”.
 Melalui metoda ini dapat dihitung nilai harapan jumlah jenis dalam
setiap unit contoh yang berukuran sama (misalkan 100 individu).
 Persamaan atau rumus Sanders yang telah disempurnakan oleh
Hurlbert (1971) adalah:
























 

n
N
n
NN
SE i
1)(
Rarefaction
E(S) = nilai harapan jumlah jenis, n = ukuran standar unit contoh, N =
jumlah total individu yang teramati, dan Ni = jumlah individu jenis ke-i

15.  Asumsi-asumsi dalam Rarefaction:
• Sampling telah mencukupi untuk menjamin kelayakan karakteristik
sebaran asalnya (jika terlalu kecil maka semua sampel dikumpulkan
dalam bentuk koordinat),
• Sebaran spasial individu adalah acak
• Sampel yang dibandingkan memiliki “kesamaan” secara taksonomi dan
diambil dari tipe komunitas yang “sama”
• Teknik standardisasi penarikan contoh digunakan pada semua
pengumpulan data
 Rarefaction dapat digunakan untuk menginterpolasi ukuran sample yang
lebih kecil, tetapi tidak dapat digunakan untuk mengekstrapolasi ke ukuran
sampel yang lebih besar (akumulasi kurva spesies mungkin lebih baik)

16. Indeks Margalef (DMg):
Indeks Menhinick (DMn):
)ln(
1
N
S
DMg


N
S
DMn 
Notasi S menyatakan jumlah spesies teramati dan N menyatakan total
jumlah individu seluruh spesies teramati

17. Indeks Jackknife:

18. • Indeks Shannon (H’):


s
i
ii ppH
1
2 )(log'


s
i
ii ppH
1
)ln('
H’ = indeks diversitas Shannon
S = jumlah jenis
pi = proporsi jumlah individu ke-I (ni/N)
Catatan: jika log2, maka H’ dinyatakan dalam bits/ind ; jika loge, maka
H’ dalam nits/ind dan jika digunakan log10, maka H’ dinyatakan dalam
decits/ind
2
22
.2
1)]ln(.[)].[ln(
)'var(
N
s
N
pppp
H iiii 

 


19. Apabila digunakan rumus dari Shannon-Wiener, nilai indeks
diversitas maksimum dan minimum dapat diperoleh melalui
rumus :
• dimana :
• H’m = maksimum nilai kemungkinan dari fungsi Shannon
• H’min = nilai kemungkinan terendah fungsi Shannon
• N = Jumlah total individu dalam unit pengamatan
• S = Jumlah jenis dalam unit pengamatan







SS
SH
1
log
1
' 2m ax
S2log
  1log
1
'min 




 
 SN
N
SN
LogNH

20. Uji beda Indeks Shannon (H’) antar unit contoh (komuinitas):
).().( '
2
'
1
'
2
'
1
'
HVarHVar
HH
tH

















2
'
2
1
'
1
2'
2
'
1
'
).().(
)].().([
N
HVar
N
HVar
HVarHVar
dfH

21. Istilah heterogenitas pertama kali dikemukakan oleh
GOOD (1953). Berbeda dari konsep “kekayaan jenis”,
ukuran keanekaragaman ini ditetapkan hanya
berdasarkan struktur kerapatan atau kelimpahan
individu dari setiap jenis yang teramati. Oleh karena itu,
Magurran (1988) memberikan istilah lain terhadap
konsep ini, yaitu dengan sebutan “spesies abundance”
atau “kelimpahan jenis”.
HETEROGENITAS (Heterogeneity)

22. KOMUNITAS A
KOMUNITAS B
KOMUNITAS C

23. Indeks Simpson
Indeks ini menggunakan pendekatan statistik non-parametrik. Dengan
demikian asumsi yang menyangkut kemiringan grafik kelimpahan jenis
tidak diperlukan lagi. Untuk suatu populasi yang tak-terhingga, indeks
diversitas Simpson dihitung dengan rumus :
• 1 – D = indeks diversitas Simpson
• Pi = proporsi jumlah individu jenis ke-I
 2
11  ipD

24. Indeks Pielou
Sedangkan untuk populasi terhingga, rumus yang harus
digunakan adalah sebagai berikut (Pielou, 1969) :
• 1-D= Indeks Pielou
• ni = jumlah individu dari jenis ke-I
• N = jumlah total individu dalam unit contoh
• S = jumlah jenis dalam unit contoh
 
 









 1
1
11
1 NN
nn
D ii
S
i

25. EVENNESS
• Konsep ini menunjukkan derajat kemerataan
kelimpahan individu antara setiap spesies.
• Ukuran kemerataan yang pertama kali dikemukakan
oleh Lioyd dan Gheraldi (1964) ini juga dapat
digunakan sebagai indicator adanya gejala dominasi
diantara setiap jenis dalam suatu komunitas.
• Apabila setiap jenis memiliki jumlah individu yang
sama, maka komunitas tersebut mempunyai nilai
“EVENNESS” maksimum.
• Sebaliknya, bila nilai kemerataan ini kecil, maka
dalam komunitas tersebut terdapat jenis dominant,
sub-dominan dan jenis yang terdominasi.

26. JENIS
JENIS
Kelimpahan relatif
Komunitas A
Komunitas B
•Eveness B > A
•Kelimpahan
individu setiap
jenis di B relatif
homogen

27. Ada dua rumus yang relative lebih banyak digunakan
untuk menghitung nilai “evenness”, yakni (dicetuskan
oleh Hurlbert, 1971) :
• dimana :
• Evenness = nilai kemerataan (antara 0 – 1)
• D = nilai indeks diversity hasil pengamatan
• Dmax = nilai maksimum indeks diversitas
• Dmin = nilai minimum indeks diversitas
m axD
D
Evenness 
minmax
min
DD
DD
Evenness




28. Apabila digunakan rumus dari Shannon-Wiener, nilai
indeks diversitas maksimum dan minimum dapat
diperoleh melalui rumus :
• dimana :
• H’max = maksimum nilai kemungkinan dari fungsi Shannon
• H’min = nilai kemungkinan terendah fungsi Shannon
• N = Jumlah total individu dalam unit pengamatan
• S = Jumlah jenis dalam unit pengamatan







SS
SH
1
log
1
' 2m ax
S2log
  1log
1
'min 




 
 SN
N
SN
LogNH

29. Selanjutnya, nilai evenness lebih sering dihitung
dengan menggunakan rumus berikut :
• dimana :
• J’ = nilai evenness (antara 0 – 1)
• H’ = indeks diversitas Shannon-Wiener
• Dmax= nilai maksimum indeks diversitas
m ax
'
'
D
H
J 

30. Cara perhitungan lain yang bisa digunakan untuk menghitung nilai
kemerataan adalah rumus yang diusulkan oleh Buzas & Gibson (1969)
dengan formula sebagai berikut :
• dimana :
• Ni = eH’ (jumlah jenis dengan kelimpahan sama)
• S = jumlah individu dalam unit contoh
S
N
Evenness i


31. KESAMAAN ANTAR KOMUNITAS

32. Perhitungan kesamaan
• Merupakan koefisien deskriptif, bukan
estimator dari parameter statistika
• Ada dua macam:
– Binary: presence/absent data
– Quantitative: ada nilai Relative abundance a.l
jumlah individu, biomass, cover, productivitas,
atau lainnya yang mengkuantifikasi “pentingnya”
species tersebut dalam komunitas

33. Binary
Dimana:
a = Jumlah species yang ada di sampel A dan B (sama-sama ada)
b = Jumlah species yang ada di sampel B tapi tidak ada di sampel A
c = Jumlah species yang ada di sampel A tapi tidak ada di sampel B
d = Jumlah species yang sama-sama tidak ada di Sampel A dan B

34. Jaccard’s and Sorenson’s similarity indices

35. • Berdasarkan persentase kesamaan
Persen keberadaan : jumlah individu suatu
spesies per total jumlah individu dalm
komunitas
Persentase kesamaan : Jumlah persentase
terendah dari masing-masing spesies
Kuantitatif

36. Buku Rujukan :
• Pielou, E.C. 1977. Mathematical Ecology. Wiley, New York
• Haryanto. 1995. Konservasi keanekaragaman hayati di hutan tropika. Makalah pada
Pelatihan Teknik Pengukuran dan Monitoring Biodiversity di Hutan Tropika. Jurusan
Konservasi Sumberdaya Hutan. Fahutan IPB. Tidak dipublikasikan.
• Johnson, Richard A and Gouri K Bhattacharyya. 1992. Statistics. Priciples and
Methods. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. United State of America.
• Krebs, Charles J. 1978. Ecology : The Experimental Analysis of Distribution and
Abundance. Second Edition. Harper International Edition. Harper and row Publishers.
United State of America.
• MacKinnon, Jhon., Kathy MacKinnon, Graham Child dan Jim Thorsell. 1986.
Pengelolaan Kawasan yang Dilindungi di Daerah Tropika. Alih bahasa oleh Harry
Harsono Amir. Cetakan kedua. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 1993.
• Magurran, Anne. 1988. Ecological Diversity and Its Measurement. Croom Helm
Limited. London.
• Primack, Richard B., Jatna Supriatna, Mochammad Indrawan dan Padmi
Kramadibrata. 1998. Biologi Konservasi. Yayasan Obor Indonesia. Jakarta.

37. Contoh perhitungan

38. Luas Petak (m2
)
No Nama Jenis
10x10 20x20 30x30 40x40 50x50
1 2 3 4 5 6 7
1. Maesopsis eminii 1 5 7 16 30
2. Paraserianthes falcataria 1 1 1 1 1
3. Pinus merkusii 0 0 0 3 5
4. Altingia excelsa 0 0 7 10 14
5. Calophyllum caulatris 0 0 1 2 2
6. Vitex pubescens 0 3 5 5 6
7. Cananga odorata 0 0 0 1 1
8. Arthocarpus heterophyllus 0 0 0 0 1
9. Langenstromeia speciosa 0 0 0 0 2
10 Pometia pinnata 0 0 0 0 1
11. Alstonia pneumatophora 0 0 0 0 1
12. Strombosia rotunclifolia 0 0 0 1 1
13. Shorea sp 1 3 5 6 9
14. Hevea braciliensis 0 0 0 0 9
15. Schima walichii 0 0 0 1 3
16. Khaya antoteca 0 0 0 2 5
17. Gmelina arboteal 0 0 0 0 1
18. Hopea odorata 0 2 2 2 4
19. Hopea mangarawan 0 0 0 0 2
20. Opuna papuana 0 0 0 0 4
21. Kecapi 0 0 0 1 1
22. Lucuma spp. 0 0 0 0 2
23. Eusideroxylon zwageri 0 0 0 0 1
24. Persea americana 0 0 0 0 1
25. Heriteria littoralis 0 0 0 1 1
26. Kepuh 0 0 2 2 2
27. A 0 1 1 1 1
28. B 0 0 1 1 1
29. C 0 0 1 2 2
30. D 0 0 2 3 3
31. E 0 0 1 2 2
32. F 0 0 1 1 1
33. G 0 0 0 2 3
34. H 0 0 0 1 1
35. I 0 0 0 1 1
36. J 0 0 0 1 1`
37. K 0 0 0 1 2
38. L 0 0 0 0 1
39. M 0 0 0 0 1
40. N 0 0 0 0 2
41. O 0 0 0 0 4
Jumlah Individu 3 15 37 70 136
Jumlah Jenis 3 6 14 26 41

39. • dimana: E(Sn) = nilai harapan jumlah jenis
• n = ukuran standar unit contoh
• N = jumlah total individu yang teramati
• Ni = jumlah individu jenis ke-I
Indeks Hurlbert (1971)
 
























n
iS
i
n



n
N
NN
SE 1
1

40. Istilah adalah “kombinasi” yang
dihitung sebagai berikut :
x! adalah faktorial. Sebagai contoh 5! = 5 x 4 x 3
x 2 x 1 = 120
 !!
!
yxy
xx
y 











 x
y

41. Langkah pertama adalah mengambil kelimpahan
masing-masing jenis dari setiap ukuran plot dan memasukkan
ke dalam persamaan :













N
nn
iNN1

42. Luas Petak N n E(Sn)
10 x 10 3 3 3,999
20 x 20 15 3 2,539
30 x 30 37 3 2,719
40 x 40 70 3 2,760
50 x 50 136 3 2,791
No Ni E(Sn)
1 1 1,333
2 1 1,333
3 1 1,333
Jml 3 3,999
 Plot 20m x 20m
No Ni E(Sn)
1 5 0,736
2 1 0,200
3 3 0,516
4. 3 0,516
5. 2 0,371
6. 1 0,200
Jml 15 2,539
N = 3
n = 3
E(S1) = 1-[(2!/3!.-1!)/(3!/3!.0!)] = 1,333
N = 15
n = 3
E(S1) = 1- [(14!/3!.11!)/(15!/3!.12!)] = 0,200
E(S2) = 1- [(13!/3!.10!)/(15!/3!.12!)] = 0,371
E(S3) = 1- [(12!/3!.9!)/(15!/3!.12!)] = 0,516
E(S5) = 1- [(10!/3!.7!)/(15!/3!.12!)] = 0,736

43. Indeks Divertas Margalef (Clifford & Stephenson, 1975) :
• Dmg = Indeks Margalef
• S = jumlah jenis yang teramati
• N = jumlah total individu yang teramati
• 1n = logaritma natural
LnN
S
Dmg
1


44. Jadi Hasil Perhitungan untuk Masing-masing Plot, yaitu sebagai berikut :
 10 x 10 =
3
2
Ln
= 1,820
 20 x 20 =
15
5
Ln
= 1,846
 30 x 30 =
37
13
Ln
= 3,600
 40 x 40 =
70
25
Ln
= 5,844
 50 x 50 =
136
40
Ln
= 8,142
Luas Petak N S S-1 Ln N Dmg
10 x 10 3 3 2 1,099 1,820
20 x 20 15 6 5 2,708 1,846
30 x 30 37 14 13 3,611 3,600
40 x 40 70 26 25 4,248 5,844
50 x 50 136 41 40 4,913 8,142

45. Indeks lain yang hampir serupa dengan konsep Margalef
adalah indeks diversitas Menhinick yang mempunyai rumus
sebagai berikut :
• dimana S adalah jumlah jenis dan N adalah
jumlah total individu yang teramati.
N
S
DMn 

46. Jadi Hasil Perhitungan untuk Masing-masing Plot, yaitu sebagai berikut :
 10 x 10 =
3
3
= 1,732
 20 x 20 =
15
6
= 1,549
 30 x 30 =
37
14
= 2,302
 40 x 40 =
70
26
= 3,108
 50 x 50 =
136
41
= 3,516
Luas Petak N S √N Dmn
10 x 10 3 3 1,732 1,732
20 x 20 15 6 3,873 1,549
30 x 30 37 14 6,083 2,302
40 x 40 70 26 8,367 3,108
50 x 50 136 41 11,662 3,516

47. Indeks Jackknife
   k
n
n
sS 


 

1
, dimana :
S : jumlah jenis
n : banyaknya unit contoh
k : jumlah jenis unik (ditemukan di 1 plot contoh)

48. Indeks Jackknife :
• S = indeks kekayaan jenis Jackknife
• s = total jumlah jenis yang teramati
• n = banyaknya unit contoh
• k = jumlah jenis yang unik (jenis yang hanya ditemukan
pada hanya salah satu unit contoh)
   k
n
n
sS





 

1

49. adapun keragaman dari nilai dugaan (S) tersebut
dihitung dengan formula berikut:
dimana :
• Var(S) = keragaman dugaan jackknife untuk
kekayaan jenis
• fj = jumlah unit contoh dimana ditemukan j
jenis unik (j=1,2,3,..,s)
• k = jumlah spesies unik
• n = jumlah total unit contoh
  










 
  n
k
fjj
n
n
S
2
21
)var(

50. penduga selang bagi indeks kekayaan jenis
jackknife adalah sebagai berikut :
• dimana diperoleh dari tabel t-student dengan
nilai derajat bebas = n-1
)(var StS 

51. • Berdasarkan data tersebut di atas, terdapat 15 jenis
pohon yang hanya dijumpai dalam satu unit contoh dari
5 (lima) unit contoh yang dibuat. Jenis-jenis ini disebut
sebagai jenis unik (unique species). Oleh karena itu,
indeks kekayaan jenis Jackknife untuk kelima belas jenis
tersebut adalah
• n (banyaknya unit contoh) = 5
• s (total jumlah jenis) = 41
• k (jumlah jenis yang unik) = 15
S = s + {
n
n )1( 
}(k)
= 41 + {
5
)15( 
} (15)
= 53 jenis

52. Dengan demikian, keragaman dari nilai dugaan (S)
tersebut adalah:
Var (S) = 




 
n
n 1
  





 n
k
fj j
2
2
= 




 
5
15
   






5
15
115
2
2
= 





5
4
 180
= 144
Std (S) = )(SVar
= 144
= 12

53. Untuk ukuran contoh yang kecil, maka nilai tα/2 pada tingkat
kepercayaan 5 % dengan derajat bebas n-1 adalah 2.776,
sehingga dugaan indeks kekayaan jenis Jackknife pada tingkat
kepercayaan 5 % adalah :
≈ S ± tα/2 . )(SVar
≈ 53 ± (2,776).( 144 )
≈ 53 ± 33,31 atau 19,69 sampai dengan 86,31
dibulatkan menjadi 20 sampai dengan 87 jenis
Ketelitian dari data ini =
S
S)var(
x 100 %
=
53
144
x 100 %
= 22,64 %