Perbandingan Metode Bioassessment Ekologis Dengan Menggunakan Kumpulan Macroinvertebrate Air Di Southwest Georgia Headwater Streams

Rebecca T. Winn 1, Thomas L. Crisman 2, and Stephen W. Golladay 3

AUTHORS:

 1  Coordinator, Partnerships, International Paper, 719 Southlands Road, Bainbridge, Georgia;

 2 Professor of Environmental Engineering Sciences and Director of Howard T. Odum Center for Wetlands, University of Florida, Gainesville, Florida;

3  Associate Scientist, J. W. Jones Ecological Research Center at Ichauway, Newton, Georgia.

ABSTRAK

Meskipun dalam kepentingannya, sebagian besar program biomonitoring mengabaikan headwater streams (aliran hulu), dan biasanya memfokuskan pada sumber-sumber daya dan terbatas terhadap aliran (stream) yang lebih besar. Penelitian ini membandingkan kumpulan macroinvertebrate air dengan menggunakan protokol pengkajian dari Departemen Sumber daya alam Georgia (DNR), Georgia Bioassessment Protocol (GBP) dan Georgia Adopt-A-Stream's (AAS) pada empat DAS yang relatif tidak terganggu. Rating kondisi ekologis/kualitas air dari penelitian stream dengan indeks GBP dan AAS berbeda sedikit dimana sample dengan indeks AAS prosentasenya lebih besar excellent atau poor ketika dibandingkan dengan hasil GBP. Indeks AAS mendeteksi perbedaan antara perioda sampling dan aliran (stream) pada umumnya seperti taxa dari Ephemeroptera, Plecoptera, dan Trichoptera (EPT). Hasil penelitian tidak meyarankan bahwa metoda assesment adalah lebih baik untuk menggambarkan aliran (stream) dibandingkan lainnya, tetapi mereka meyarankan bahwa indeks AAS adalah cukup untuk melakukan pengkajian resolusi taxonomic yang  lebih kasar.

I.         PENDAHULUAN

Penelitian ini membandingkan kumpulan macroinvertebrate air pada empat aliran headwater yang relatif tak terganggu untuk menentukan kondisi ekologisnya sebelum hutan ditebangi pada dua watersheds. Banyak metriks maupun indeks digunakan untuk mengkaji kondisi dari stream yang dikaji serta diuji kegunaannya dalam menggambarkan fauna dari aliran headwater Southeastern Georgia. Bagaimanapun, hasil penelitian dari dua indeks (Indeks GBP dan AAS) terkait dengan pengelolaan sumber daya di Georgia, disajikan di sini.

Indeks GBP meliputi pembuatan ecoregional scoring yang berhubungan dengan kategori kondisi ekologis untuk menentukan pertemuan aliran dan penjelasaan penggunaannya. Program voluntir monitoring Georgia AAS memiliki satu set scoring kriteria untuk mengevaluasi kategori kualitas air secara umum. Secara geografis kedua program bioassessment ini diharapkan dapat diaplikasikan di Negara Bagian Georgia, tetapi metoda-metoda ini kurang tepat jika digunakan untuk mengkaji kondisi dari aliran headwater yang kecil.

II.       LATAR BELAKANG

Aliran (stream) pertama dan kedua meliputi kira-kira 95% dari seluruh aliran (stream) dan merepresentasikan 73% dari total panjangnya kanal di Amerika Utara (Leopold et al. 1992). Stream Headwater memiliki garis keliling rasio area tinggi (e.g., stream to watershed) dibandingkan dengan stream yang lebih besar, biasanya lebih dipengaruhi oleh interface daratanya (Polis et al. 1997). Stream Headwater juga memiliki banyak fungsi penting dalam system downstream (Meyer et al. 2003).

Amerika Serikat Bagian Tenggara kaya akan fauna air terutama di daratan pantai Gulf (Felley 1992). Bagaimanapun, di lembah sungai Apalachicola-Chattahoochee-Flint (ACF), terdapat informasi yang terbatas mengenai jumlah dan distribusi spesies hewan invertebrata (Couch et al. 1996). Secara umum, peneliti dan lembaga pemerintah telah memberikan perhatian sedikit kepada wadeable stream dari daratan pantai (Maxted et al. 2000). Oleh karena itu, informasi tambahan diperlukan untuk membangun pekerjaan sebelumnya yang dilakukan di Georgia Bagian Barat Daya (Muenz 2004, Davis et al. 2003, Gregory 1996) dan lebih lanjut untuk mengkarakterisasi kumpulan macroinvertebrate air yang unik di stream headwater.

Di Georgia, indeks GBP dan AAS menyediakan informasi penting terhadap kondisi dari waterbodies. Hal ini digunakan untuk membuat peraturan guna membuat keputusan dan belakangan oleh warga negara digunakan untuk mengkaji kualitas air umum yang diperlukan, dan jika diperlukan, sebagai laporan permasalahan oleh pengatur. Sekarang ini, data yang dikumpulkan oleh voluntir Georgia AAS tidak digunakan oleh Divisi Georgia Environmental Protection dalam membuat aturan keputusan, tetapi data ini digunakan untuk mengisolasi monitoring tambahan oleh DNR (K. Sanford, komunikasi pribadi).

III.      METODA

3.1      Daerah Penelitian

Penelitian dilakukan di Bagian Barat Daya Georgia kira-kira 16 km selatan dari Bainbridge di provinsi daratan pantai physiographic (Gambar 1). Lokasi penelitian terletak di Dry Creek watershed, yang membentang Flint River kira-kira 22.5 km upstream Jim Woodruff Dam danau Seminole. Penelitian stream adalah hal yang pertama dilakukan, tumbuhan tetap hijau, pengaruh air tanah, rendah ke medium gradien, dengan substrat yang didominasi oleh pasir. Habitat didalam aliran (stream) mencakup bekas kerusakan hutan yang kasar, kemasan daun, dan akar. Empat penelitian watersheds rata-rata 39 ha, rata-rata discharge tahunan 1.5 L/s dan panjangnya kanal 457 m (Summer et al. 2003 dan data Summer tak dipulikasikan). Watershed A dan B mempunyai slope yang lebih luas, kanal berkelok-kelok, sedangkan Watershed C dan D mempunyai slope yang lebih curam dengan kanal sungai tergambar dengan baik (Gambar 1).

Figure 1. Study site (left) and study location (right).

3.2      Pengumpulan data dan Analysis

Makroinvertebrata benthos dikumpulkan dengan menggunakan prosedur sampling multi habitat hingga mencapai delapan sampel (dua sampel untuk setiap aliran (stream)) dengan mata jaring yang digunakan berukuran 500-µ dan lebar 0.3 m pada bulan Desember 2001, Februari dan Desember 2002, dan Februari 2003 (Barbour et al. 1999). Makroinvertebratea diidentifikasikan pada tingkat practical taxonomi yang paling rendah. Verifikasi dan identifikasi sampai pada tingkat jenis serta spesies dilakukan oleh ahli taksonomi. Untuk GBP, menggunakan nilai metric untuk menggambarkan kesempurnaan taxa, kelimpahan, dan perhitungan komposisi dari jenis (genus) serta untuk mengkalkulasi keseluruhan skor pada tingkat spesies, yang dibandingkan dengan referensi stream ecoregional (Daratan Bagian Tenggara Ecoregion, Tifton Upland sub-ecoregion) dalam menentukan kondisi ekologis (GA DNR, 2002). Untuk Georgia AAS, kehadiran/tidak adanya taxa air dan toleransi atau sensitivitasnya  yang berhubungan dengan polusi digunakan untuk mengkalkulasi nilai indeks kualitas air (GA DNR 2000).

Pengukuran ulangan ANOVA (SPSS Inc.) digunakan untuk menentukan berbagai efek signifikan terhadap posisi (upstream vs downstream), waktu (Dec. 01, Feb. 02, Dec. 02, Feb. 03), atau interaksi dari posisi dan waktu untuk nilai indeks. Ketika perbedaan signifikan (P<0.05) dideteksi sehubungan dengan waktu, perbandingan diulangi (misalnya. perbandingan tingkat bersebelahan) digunakan untuk membandingkan perioda waktu.  Pengukuran ulangan kedua ANOVA berjalan ketika posisi tidak signifikan (P>0.05) untuk menentukan efek sehubungan dengan waktu, aliran (stream) (A, B, C, D,) atau interaksi waktu dan aliran (stream). Kekuatan analisa ini terbatas karena ukuran sampel untuk setiap aliran (stream) adalah dua. Ketika ANOVA menghasilkan perbedaan signifikan (P<0.05) berarti, a pairwise multiple comparison test (Test perbedaan significant Turkey’s honestly, alfa = 0.05) dibuat diantara factor.

IV.      HASIL

Ketika dibandingkan dengan referensi aliran (stream), skor GBP dari sampel adalah 15.6% Sangat baik, 56.2% Baik, 18.8% Cukup, 6.2% Kurang, dan 3.1% Sangat kurang (Gambar 2).  Skor GBP C1 tertinggi dan A1 paling rendah melintasi semua perioda sampling.

Pengukuran ulangan ANOVA untuk mendeteksi perbedaan signifikan waktu untuk GBP (P=0.04). Skor Desember 2002 sangat signifikan (P=0.04) lebih tinggi dibandingkan Februari 2002, dengan tanpa perbedaan signifikan antara perioda waktu. Tidak ada terdeteksi perbedaan sehubungan dengan posisi. Secara garis besar perbedaan yang signifikan (P=0.08), ditemukan antara aliran (stream). Aliran (stream) A mempunyai skor rata-rata yang lebih rendah dibandingkan aliran (stream) C.

Figure 2. GBP scores for downstream (1) and upstream (2) sites of each stream (A-D) over the entire study period.

Penilaian kualitas air AAS baik sekali untuk 50% dari sampel, baik untuk 12.5%, cukup untuk 12.5%, dan kurang untuk 25%.  Kualitas air untuk lima dari delapan lokasi pada Desember 2001 dinilai sebagai kurang (Gambar 3). Hasil pengukuran ulangan ANOVA menemukan perbedaan sehubungan dengan waktu yang signifikan (P<0.001) dan aliran (stream) (P=0.005), tetapi tidak untuk posisi. Desember 2001 skor sampel secara signifikan (P=0.008) lebih rendah dibandingkan Februari 2002. Februari 2003 skor sampel secara signifikan lebih tinggi jika dibandingkan dengan Desember 2002 (P=0.03). Skor dari aliran (stream) A secara signifikan lebih rendah dari skor untuk aliran (stream) B (P=0.02), C (P=0.006), dan D (P=0.006).

Figure 3. Georgia AAS scores for downstream (1) and upstream (2) sites of each stream (A-D) over the entire study period.

V.        DISKUSI

Efektivitas dari setiap indeks dalam menggambarkan aliran (stream) bervariasi. Sebagian besar skor indeks GBP dan AAS aliran (stream) berturut-turut adalah baik atau Excellent, tetapi skor indeks AAS lebih banyak kurang. Perbedaan signifikan sehubungan dengan waktu dan aliran (stream) terdeteksi untuk nilai indeks AAS serta GBP. Bagaimanapun, perbandingan antara waktu untuk AAS dan GBP bervariasi, dengan Desember 2002 dan Februari 2003 berturut-turut mempunyai nilai rata-rata indeks GBP serta AAS tertinggi. Hasil AAS sesuai, pada umumnya untuk metrik yang lain seperti taxa EPT, total taxa, dan kelimpahan, sedangkan hasil GBP tidak ada. GBP menyatukan informasi dari metriks berikut: kesempurnaan taxa, jumlah EPT taxa, jumlah Chironomidae taxa, persen kontribusi dominan taxon, prosentase Diptera, Index Florida, dan prosentase filterers ke dalam skor akhir. Hal ini tidak jelas penyebab menurunnya skor GBP pada Februari 2003. Untuk perbedaan di antara aliran (stream), Indeks AAS dan GBP mempunyai hasil serupa dengan taxa EPT dengan aliran (stream) A mempunyai nilai yang lebih rendah dibandingkan C.

Terdapat persamaan dan perbedaan yang erat antara indeks ini. GBP menyatukan hasil dari metrics yang terpilih yaitu berdasarkan pada perbedaan regional dan jumlah untuk membuat skor akhir, dimana dibandingkan dengan skor referensi aliran (stream) regional dan dikonversikan kedalam satu kajian akhir dari kondisi ekologis. Rata-rata area dari watershed dalam penelitian ini adalah 0.40 km² dibandingkan dengan 38.4 km² untuk watershed referensi. Secara umum jumlah spesies meningkat dari daerah hulu ke stream yang lebih besar, kemudian menurun pada stream yang jauh lebih besar (Vannote et al. 1980, Allan 1995). Keseluruhan, untuk mengetahui aliran (stream), skor GBP mungkin meningkat jika dibandingkan dengan referensi aliran (stream) tertutup.

Indeks AAS dikalkulasikan sebagai kehadiran/tidak adanya invetebrata pada tingkat genus (jenis) dan untuk tingkat spesies digunakan kalkulasi dari GBP. Tingkat taksonomi jenis atau spesies bisa menghasilkan keuntungan terbesar dalam penelitian monitoring biologi, terutama ketika hasilnya bisa mempengaruhi keputusan manajemen (Lenat dan Resh 2001). Bagaimanapun, penelitian dengan pemanfaatan tingkat taxonomic yang lebih tinggi (e.g., family, order) bisa mendiskriminasikan di antara ecoregions (Feminella 2000) dan menggambarkan pola komunitas (Bowman dan Bailey 1997) seperti pada tingkat taxonomic yang lebih rendah (e.g., genus, spesies).

Sebuah argumentasi melawan penggunaan tingkat taxonomic yang lebih rendah adalah jenis (genus) dan informasi spesies dapat meningkatkan biaya serta ecological noise dari bioassessment (Bailey et al. 2001).

VI.      KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

Hasil penelitian tidak meyarankan bahwa metoda pengkajian ini adalah lebih baik dalam menggambarkan aliran (stream) dibandingkan lain, tetapi mereka meyarankan bahwa protokol AAS adalah cukup untuk melakukan pengkajian resolusi taxonomic lebih kasar. Data voluntir monitoring AAS dapat digunakan untuk memfokuskan upaya monitoring DNR dimana permasalahan telah diidentifikasikan oleh voluntir AAS.

Pengakuan

Penelitian ini dibiayai atau didukung oleh International Paper, National Council untuk Air dan Stream Improvement, National Fish dan Wildlife Foundation, J.W. Jones Ecological Pusat penelitian, dan Howard T. Odum Center untuk Wetlands.

Identifikasi umum Ephemeroptera, Plecoptera, dan Trichoptera dapat dibuktikan, dan dibuat oleh M.L. Pescador dan A.K. Rasmussen. Jenis Dytiscidae dan identifikasi spesies dibuat oleh Bill Wolfe. Identifikasi jenis dan spesies untuk Chironomidae dibuat oleh Pennington dan rekan.