Semarang – KeSEMaTBLOG. Indeks keanekaragaman Shannon-Wiener mangrove merupakan salah satu metode yang paling banyak digunakan untuk mengukur keanekaragaman komunitas berdasarkan jumlah jenis dan proporsi kelimpahan setiap jenis. Dalam penelitian mangrove, indeks ini membantu menggambarkan bagaimana individu dari berbagai jenis seperti Rhizophora mucronata, Avicennia marina, Sonneratia alba, dan jenis lainnya terdistribusi dalam suatu komunitas.
Indeks ini umumnya ditulis sebagai:
H′
dengan rumus:
H′ = −Σ (pi × ln pi)
Keterangan:
H′ = Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener
pi = proporsi individu jenis ke-i
ni = jumlah individu jenis ke-i
N = jumlah seluruh individu
ln = logaritma natural
dan:
pi = ni / N
Indeks Shannon mempertimbangkan dua unsur sekaligus, yaitu kekayaan jenis dan kemerataan proporsi individu antarjenis. Karena itu, dua kawasan dengan jumlah spesies yang sama belum tentu mempunyai nilai H′ yang sama apabila salah satunya sangat didominasi oleh satu jenis.
Namun, terdapat satu hal yang sangat penting: nilai H′ tidak boleh dibaca sebagai sekadar jumlah jenis, dan ambang H′ <1, 1–3, serta >3 tidak boleh digunakan tanpa memahami jumlah jenis, basis logaritma, metode sampling, dan karakter komunitas yang dianalisis.
Apa Itu Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener?
Indeks Shannon berasal dari teori informasi Claude E. Shannon yang pertama kali dikembangkan untuk mengukur ketidakpastian informasi. Konsep tersebut kemudian banyak digunakan dalam ekologi untuk menggambarkan keragaman komunitas berdasarkan proporsi masing-masing kategori atau spesies.
Dalam literatur, indeks ini dapat ditemukan dengan beberapa nama:
Shannon Diversity Index
Shannon Index
Shannon-Wiener Index
atau:
Shannon-Weaver Index.
Dalam penelitian ekologi Indonesia, istilah Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener sangat umum digunakan.
Secara matematis:
H′ = −Σ pi ln pi
dengan:
pi = ni/N
Semakin banyak spesies dan semakin merata proporsi individunya, pada umumnya nilai H′ akan semakin tinggi.
Apa yang Diukur oleh Shannon-Wiener?
Indeks ini tidak hanya menghitung berapa jenis yang ditemukan.
Ia mempertimbangkan dua komponen utama:
Kekayaan Jenis
Dalam bahasa Inggris disebut species richness.
Kekayaan jenis adalah:
jumlah jenis yang ditemukan.
Jika terdapat:
Rhizophora mucronata
Avicennia marina
Sonneratia alba
dan:
Bruguiera gymnorhiza
maka:
S = 4 jenis
Kemerataan
Dalam bahasa Inggris disebut evenness.
Kemerataan menggambarkan seberapa seimbang jumlah individu antarjenis.
Misalnya dua lokasi sama-sama memiliki empat jenis.
Lokasi A:
25
25
25
25
Lokasi B:
85
5
5
5.
Keduanya memiliki:
S = 4
tetapi struktur komunitasnya sangat berbeda.
Lokasi A jauh lebih merata.
Karena itu nilai Shannon-Wiener Lokasi A akan lebih tinggi.
Keanekaragaman Tidak Sama dengan Kekayaan Jenis
Ini merupakan salah satu konsep terpenting.
Misalnya:
Lokasi A
4 jenis
masing-masing 25 individu.
Lokasi B
4 jenis
tetapi:
Jenis 1 = 97 individu
Jenis 2 = 1
Jenis 3 = 1
Jenis 4 = 1.
Kekayaan jenis keduanya sama:
4 jenis
Namun, keanekaragaman tidak sama.
Lokasi B sangat didominasi satu jenis.
Karena itu:
species richness ≠ diversity
Kekayaan hanya memperhitungkan jumlah jenis, sedangkan Shannon juga mempertimbangkan proporsi kelimpahannya.
Rumus Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener
Rumus:
H′ = −Σ (pi × ln pi)
dengan:
pi = ni / N
Keterangan:
H′ = indeks keanekaragaman
ni = jumlah individu spesies ke-i
N = total individu seluruh spesies
pi = proporsi spesies ke-i
ln = logaritma natural.
Jika terdapat empat jenis, maka:
H′ = −[(p1 ln p1) + (p2 ln p2) + (p3 ln p3) + (p4 ln p4)]
Tanda negatif diperlukan karena:
ln pi
untuk nilai pi antara 0 dan 1 bernilai negatif.
Dengan tanda negatif di depan, H′ menjadi positif.
Contoh Data Mangrove
Misalkan dalam seluruh plot penelitian ditemukan:
| Jenis | Jumlah Individu |
|---|---|
| Rhizophora mucronata | 40 |
| Avicennia marina | 30 |
| Sonneratia alba | 20 |
| Bruguiera gymnorhiza | 10 |
| Total | 100 |
Maka:
N = 100
dan:
S = 4 jenis
Langkah 1 Menghitung Proporsi Jenis
Rhizophora mucronata
pi = 40 / 100
= 0,40
Avicennia marina
pi = 30 / 100
= 0,30
Sonneratia alba
pi = 20 / 100
= 0,20
Bruguiera gymnorhiza
pi = 10 / 100
= 0,10
Jumlah seluruh pi:
0,40 + 0,30 + 0,20 + 0,10
= 1,00
Jika jumlah proporsi jauh dari 1, periksa kembali data.
Langkah 2 Menghitung ln pi
Gunakan logaritma natural.
Rhizophora mucronata
ln 0,40
≈ −0,9163
Avicennia marina
ln 0,30
≈ −1,2040
Sonneratia alba
ln 0,20
≈ −1,6094
Bruguiera gymnorhiza
ln 0,10
≈ −2,3026
Langkah 3 Menghitung pi × ln pi
Rhizophora mucronata
0,40 × −0,9163
≈ −0,3665
Avicennia marina
0,30 × −1,2040
≈ −0,3612
Sonneratia alba
0,20 × −1,6094
≈ −0,3219
Bruguiera gymnorhiza
0,10 × −2,3026
≈ −0,2303
Jumlah:
−0,3665
−0,3612
−0,3219
−0,2303
= −1,2799
Karena rumus menggunakan tanda negatif:
H′ = 1,2799
atau dibulatkan:
H′ ≈ 1,28
Contoh Tabel Perhitungan Shannon-Wiener
| Jenis | ni | pi | ln pi | pi ln pi |
|---|---|---|---|---|
| Rhizophora mucronata | 40 | 0,40 | −0,9163 | −0,3665 |
| Avicennia marina | 30 | 0,30 | −1,2040 | −0,3612 |
| Sonneratia alba | 20 | 0,20 | −1,6094 | −0,3219 |
| Bruguiera gymnorhiza | 10 | 0,10 | −2,3026 | −0,2303 |
| Total | 100 | 1,00 | −1,2799 |
Maka:
H′ = 1,28
Cara Menghitung Shannon-Wiener dengan Excel
Misalnya:
Kolom A = Jenis
Kolom B = Jumlah individu
Kolom C = pi
Kolom D = ln pi
Kolom E = pi × ln pi.
Jika total individu berada pada B6:
Formula C2:
=B2/$B$6
Formula D2:
=LN(C2)
Formula E2:
=C2*D2
Kemudian:
=-SUM(E2:E5)
akan menghasilkan nilai H′.
Jika menggunakan Microsoft Excel atau spreadsheet lain:
gunakan LN()
apabila metode menggunakan logaritma natural.
Jangan menggunakan:
LOG10()
tanpa alasan metodologis.
Mengapa Menggunakan ln?
Dalam ekologi, Shannon-Wiener umumnya dihitung menggunakan logaritma natural:
ln
atau log basis:
e.
Contoh literatur modern juga menuliskan:
H′ = −Σ pi ln pi.
Namun, secara matematis Shannon dapat dihitung menggunakan basis logaritma lain.
Misalnya:
basis 2
atau:
basis 10.
Masalahnya, nilai numeriknya akan berubah.
Karena itu, penelitian harus menyebutkan basis logaritma yang digunakan.
Jangan Mencampurkan LN dan LOG10
Misalnya satu penelitian menggunakan:
ln
dan penelitian lain:
log10.
Nilai H′ yang dihasilkan berbeda walaupun data individunya sama.
Karena itu, sebelum membandingkan dua penelitian:
periksa:
rumus dan basis logaritmanya.
Jika metode hanya menulis:
log pi
tanpa menyebut basisnya, interpretasi menjadi kurang jelas.
Berapa Nilai Maksimum Shannon-Wiener?
Jika semua S spesies mempunyai proporsi sama, nilai maksimum Shannon adalah:
H′max = ln S
Ini menjadi konsep penting dalam interpretasi.
Untuk empat jenis:
H′max = ln 4
≈ 1,386
Pada contoh sebelumnya:
H′ = 1,280
Artinya nilai tersebut sudah relatif dekat dengan maksimum matematis untuk komunitas yang hanya mempunyai empat jenis.
Literatur modern menegaskan bahwa Shannon berkisar dari kondisi sangat tidak beragam hingga maksimum ln S ketika seluruh proporsi sama.
Mengapa H′ >3 Tidak Mungkin pada Empat Jenis?
Ini sangat penting untuk penelitian mangrove.
Jika:
S = 4
maka:
H′max = ln 4
≈ 1,386
Artinya secara matematis:
H′ tidak mungkin mencapai 3
jika hanya terdapat empat jenis dan menggunakan ln.
Jika:
S = 8
H′max = ln 8
≈ 2,079
Masih tidak mungkin mencapai 3.
Agar:
H′max >3
dibutuhkan jumlah jenis lebih dari:
e³ ≈ 20 jenis
dengan proporsi yang relatif merata.
Karena itu, kategori populer:
H′ <1 = rendah
1–3 = sedang
>3 = tinggi
harus digunakan secara hati-hati pada vegetasi mangrove yang sering memiliki jumlah jenis pohon relatif terbatas.
Kategori Shannon-Wiener yang Sering Digunakan di Indonesia
Banyak publikasi dan materi ekologi Indonesia menggunakan kategori:
H′ <1 = keanekaragaman rendah
1 ≤ H′ ≤3 = keanekaragaman sedang
H′ >3 = keanekaragaman tinggi.
Kategori yang sama juga digunakan dalam sejumlah penelitian mangrove Indonesia.
Namun, kategori tersebut bukan batas matematis universal dari indeks Shannon-Wiener.
Nilai maksimum H′ bergantung pada:
jumlah jenis S
dan:
basis logaritma.
Karena itu, KeSEMaT menyarankan kategori rendah–sedang–tinggi selalu disertai informasi:
- jumlah jenis;
- nilai H′max;
- kemerataan;
- struktur dominansi;
- metode sampling.
Jangan Menyebut H′ 1,2 “Sedang” Tanpa Konteks
Misalnya terdapat:
4 spesies
dan:
H′ = 1,20.
Jika hanya memakai kategori umum:
1–3
maka disebut:
sedang.
Namun:
H′max untuk empat jenis hanya:
1,386.
Artinya 1,20 sebenarnya relatif dekat dengan nilai maksimum yang mungkin.
Karena itu, interpretasi yang lebih informatif adalah:
“H′ sebesar 1,20 dengan empat spesies, dibandingkan H′ maksimum ln 4 sebesar 1,386.”
Kemudian kemerataan dapat dihitung.
Indeks Kemerataan Pielou
Untuk mengetahui seberapa merata distribusi individu antarjenis, dapat digunakan indeks kemerataan Pielou.
Dalam bahasa Inggris:
Pielou's Evenness Index.
Rumus:
J′ = H′ / ln S
atau sering ditulis:
E = H′ / H′max
dengan:
H′max = ln S
Pielou mengembangkan pendekatan kemerataan berdasarkan hubungan antara keragaman yang diamati dan keragaman maksimum.
Nilainya berada mendekati:
0–1
dengan nilai mendekati 1 menunjukkan distribusi individu yang semakin merata.
Contoh Menghitung Kemerataan
Dari contoh:
H′ = 1,2799
S = 4
ln 4 = 1,3863
Maka:
J′ = 1,2799 / 1,3863
≈ 0,923
Artinya distribusi individu pada empat jenis tersebut relatif merata.
Ini membantu menjelaskan mengapa H′ = 1,28 sebenarnya cukup tinggi relatif terhadap jumlah jenis yang tersedia, meskipun apabila memakai kategori umum Indonesia angka tersebut masuk kategori “sedang”.
H′ Harus Dibaca Bersama S dan J′
Contoh laporan sederhana:
S = 4 jenis
H′ = 1,28
J′ = 0,92
Interpretasi:
“Komunitas terdiri atas empat jenis dengan distribusi individu relatif merata.”
Informasi tersebut jauh lebih kuat daripada hanya:
“H′ = 1,28, sehingga keanekaragaman sedang.”
Effective Number of Species
Interpretasi Shannon juga dapat dibuat lebih intuitif menggunakan:
effective number of species
Rumus:
Diversity effective = e^H′
Konsep ini dikembangkan dalam kerangka Hill numbers untuk mengubah nilai entropi Shannon menjadi jumlah spesies ekuivalen yang lebih mudah ditafsirkan. Jost menekankan bahwa transformasi seperti ini memberikan interpretasi keanekaragaman yang lebih intuitif dibandingkan hanya membaca nilai mentah H′.
Pada contoh:
H′ = 1,2799
maka:
e^1,2799
≈ 3,60
Artinya komunitas tersebut mempunyai keanekaragaman setara dengan sekitar:
3,6 spesies yang sama melimpahnya.
Padahal jumlah spesies aktual:
4.
Ini menunjukkan distribusi individu cukup merata.
Apa Artinya Jika H′ = 0?
Jika hanya terdapat:
satu spesies
maka:
pi = 1
ln 1 = 0
sehingga:
H′ = 0.
Secara konseptual, tidak terdapat ketidakpastian jenis: setiap individu yang diambil pasti berasal dari spesies yang sama.
Namun, nilai rendah juga dapat terjadi jika terdapat beberapa spesies tetapi satu spesies mendominasi sangat kuat.
Contoh Dominansi Tinggi
Misalkan:
Rhizophora mucronata = 97
Avicennia marina = 1
Sonneratia alba = 1
Bruguiera gymnorhiza = 1.
Total:
Jumlah jenis tetap:
Namun, Shannon jauh lebih rendah dibandingkan komunitas:
25–25–25–25.
Dengan demikian, H′ sensitif terhadap distribusi proporsi individu, bukan hanya jumlah spesies.
Nilai Shannon Tinggi Tidak Berarti Tidak Ada Jenis Dominan Sama Sekali
Suatu komunitas dapat tetap memiliki satu jenis paling melimpah.
Yang penting adalah:
seberapa besar perbedaannya dibandingkan jenis lain.
Misalnya:
40–30–20–10
masih mempunyai satu jenis paling banyak.
Namun, struktur tersebut jauh lebih merata daripada:
97–1–1–1.
Karena itu, kata:
dominan
harus digunakan dengan parameter yang jelas.
Untuk dominansi, dapat digunakan analisis khusus seperti:
- INP;
- Indeks Simpson;
- Berger-Parker Index.
Shannon-Wiener dan INP Tidak Sama
Indeks Nilai Penting atau INP menjelaskan peranan relatif masing-masing jenis dalam struktur vegetasi.
Shannon-Wiener menjelaskan keragaman komunitas secara keseluruhan.
Contoh:
Rhizophora mucronata
dapat mempunyai:
INP tertinggi
tetapi komunitas secara keseluruhan masih mempunyai H′ cukup tinggi apabila jenis lain juga relatif banyak.
Dengan demikian:
INP = tingkat jenis
sedangkan:
H′ = tingkat komunitas.
Shannon-Wiener dan Kerapatan Tidak Sama
Kerapatan menjawab:
berapa individu per satuan luas?
Shannon menjawab:
seberapa beragam dan merata komposisi individu antarjenis?
Contoh:
Lokasi A
1.000 pohon/ha
terdiri atas 4 jenis merata.
Lokasi B
2.000 pohon/ha
99% berasal dari satu jenis.
Lokasi B mempunyai kerapatan lebih tinggi.
Namun, Lokasi A dapat mempunyai H′ lebih tinggi.
Karena itu:
kerapatan tinggi ≠ keanekaragaman tinggi.
Shannon-Wiener dan Kekayaan Jenis Tidak Sama
Kekayaan jenis dapat dinyatakan sederhana sebagai:
S
atau dianalisis menggunakan indeks kekayaan seperti:
Margalef Richness Index.
Shannon berbeda karena memasukkan proporsi individu.
Morris dan kolega menegaskan bahwa tidak ada satu indeks tunggal yang dapat merangkum seluruh konsep biodiversitas; kekayaan, kelimpahan relatif, Shannon, Simpson, dan ukuran lain menekankan aspek berbeda.
Karena itu, analisis biodiversitas sebaiknya tidak bergantung pada satu angka.
Shannon-Wiener dan Simpson
Shannon relatif sensitif terhadap struktur keseluruhan proporsi jenis.
Indeks Simpson memberi bobot relatif lebih besar terhadap spesies yang umum atau dominan.
Salah satu bentuk Simpson adalah:
D = Σ pi²
atau transformasinya:
1 − D
tergantung definisi yang dipakai.
Karena berbagai bentuk Simpson menghasilkan interpretasi berbeda, laporan harus menuliskan rumus, bukan hanya menulis:
“Indeks Simpson.”
Hal yang sama berlaku untuk Shannon.
Data Apa yang Digunakan untuk Menghitung H′?
Dalam analisis vegetasi mangrove, data yang umum digunakan adalah:
jumlah individu setiap jenis.
Rumus:
pi = ni/N
Jika luas sampling setiap jenis sama, penggunaan jumlah individu menghasilkan proporsi yang konsisten.
Namun, jika sampling effort berbeda antarjenis atau kelompok, data perlu distandardisasi sebelum dibandingkan.
Jangan Menggunakan INP sebagai pi Tanpa Alasan
Untuk Shannon vegetasi, pi biasanya berasal dari:
proporsi jumlah individu
atau ukuran kelimpahan yang memang didefinisikan dalam metode.
Jangan otomatis menggunakan:
INP/300
sebagai pi
hanya karena nilai INP sudah tersedia.
Itu mengubah makna indeks.
Jika suatu penelitian menggunakan ukuran lain sebagai dasar proporsi, hal tersebut harus dijelaskan dan dirujuk.
Semai, Pancang, dan Pohon Sebaiknya Dianalisis Terpisah
Ini sangat penting untuk mangrove.
Misalnya:
pohon didominasi Rhizophora mucronata.
Semai didominasi Avicennia marina.
Jika seluruh individu:
semai + pancang + pohon
digabung, nilai Shannon dapat kehilangan makna struktur regenerasinya.
Lebih informatif menghitung:
H′ pohon
H′ pancang
H′ semai
secara terpisah.
Dengan begitu, arah regenerasi komunitas dapat dibaca.
Mengapa Tidak Boleh Asal Menggabungkan Semai dan Pohon?
Ukuran plot semai sering:
2 × 2 m
pancang:
5 × 5 m
pohon:
10 × 10 m.
Jika jumlah mentah dari semua subplot dijumlahkan, sampling effort berbeda antarstrata.
Selain itu, semai secara alami dapat jauh lebih banyak.
Akibatnya, H′ gabungan dapat sangat dipengaruhi strata semai.
Karena itu, analisis sebaiknya disesuaikan dengan desain sampling.
Shannon per Plot atau Seluruh Lokasi?
Keduanya dapat dilakukan, tetapi menjawab pertanyaan berbeda.
H′ per Plot
Menggambarkan keanekaragaman lokal setiap plot.
Contoh:
P01 = 0,72
P02 = 1,10
P03 = 0,95.
H′ Gabungan Lokasi
Seluruh individu dari semua plot digabung kemudian dihitung proporsinya.
Ini menggambarkan struktur komposisi pada keseluruhan sampel lokasi.
Jangan menganggap:
rata-rata H′ per plot
selalu identik dengan:
H′ dari seluruh data yang digabung.
Secara matematis keduanya dapat berbeda.
Jangan Menjumlahkan Nilai H′ Antarplot
Contoh:
P01 = 1,0
P02 = 1,1
P03 = 0,9.
Jangan menulis:
H′ lokasi = 3,0
hanya karena:
1,0 + 1,1 + 0,9 = 3.
Shannon bukan parameter yang dijumlahkan seperti jumlah individu.
Jika tujuan memperoleh nilai gabungan lokasi:
gabungkan data individu terlebih dahulu
kemudian:
hitung kembali pi dan H′.
Rata-Rata H′ Antarplot Harus Sesuai Desain
Rata-rata dapat digunakan untuk membandingkan unit sampling jika desain memang menganggap plot sebagai replikasi.
Namun, laporkan:
- jumlah plot;
- rata-rata;
- variasi.
Contoh:
H′ = 1,12 ± 0,18
jika memang dihitung dari beberapa replikasi.
Jangan hanya memberikan rata-rata tanpa menjelaskan bagaimana H′ dihitung.
Luas Sampling Harus Sebanding
Misalnya:
Lokasi A disampling:
100 m².
Lokasi B:
10.000 m².
Lokasi B hampir pasti mempunyai peluang lebih besar menemukan jenis tambahan hanya karena area yang diamati lebih luas.
Akibatnya, kekayaan jenis dan Shannon dapat terpengaruh.
Karena itu, perbandingan biodiversitas memerlukan perhatian terhadap:
- luas;
- jumlah plot;
- intensitas sampling;
- metode.
Pielou sejak awal juga menunjukkan bahwa estimasi keragaman komunitas tumbuhan dipengaruhi sifat sampling dan ukuran kumpulan data.
Sampling Effort Mempengaruhi Hasil
Jika satu lokasi diamati selama:
1 jam
dan lokasi lain:
5 hari,
jumlah jenis yang ditemukan kemungkinan berbeda.
Pada vegetasi plot, prinsip yang sama berlaku melalui:
- luas sampling;
- jumlah plot;
- distribusi plot.
Karena itu, Shannon tidak menyelesaikan masalah desain sampling.
Indeks yang canggih tetap dapat menghasilkan kesimpulan lemah jika samplingnya bias.
Spesies Tidak Ditemukan Tidak Dimasukkan sebagai pi = 0
Jika suatu jenis tidak ditemukan dalam sampel:
ni = 0.
Secara matematis:
lim p ln p ketika p→0 = 0
sehingga spesies yang tidak ditemukan tidak memberikan kontribusi terhadap jumlah H′.
Dalam spreadsheet, memasukkan:
LN(0)
akan menghasilkan kesalahan.
Karena itu, hanya jenis dengan:
ni > 0
yang dimasukkan dalam penjumlahan Shannon untuk sampel tersebut.
Jangan Menghapus Spesies Langka
Jika ditemukan:
1 individu Xylocarpus granatum
maka tetap masukkan.
Jangan menghapusnya karena dianggap terlalu sedikit.
Spesies langka tetap bagian dari komunitas yang teramati.
Shannon memang dipengaruhi oleh keberadaan dan proporsi spesies, termasuk kategori langka.
Identifikasi Jenis Harus Konsisten
Contoh data:
Rhizophora mucronata = 20
R. mucronata = 15
Rhizophora sp. = 5.
Jika sebenarnya ketiganya merupakan spesies yang sama tetapi ditulis berbeda, perangkat lunak dapat membaca sebagai:
3 kategori berbeda.
Hasil:
jumlah spesies meningkat secara palsu
dan:
H′ ikut berubah.
Karena itu, bersihkan nomenklatur terlebih dahulu.
Nama Ilmiah Harus Distandardisasi
Sebelum analisis:
samakan penulisan:
Avicennia marina
bukan campuran:
A. marina
Avicennia Marina
Avicenia marina.
Kesalahan ejaan dapat membuat satu spesies dianggap beberapa kategori dalam spreadsheet, R, atau perangkat lunak statistik.
Jangan Mencampur Mangrove Sejati dan Asosiasi tanpa Definisi
Jika penelitian hanya menilai:
mangrove sejati
tentukan daftar yang digunakan.
Jika memasukkan:
mangrove asosiasi
jelaskan.
Nilai H′ dapat berubah ketika cakupan takson berubah.
Karena itu, perbandingan dua penelitian hanya valid jika kelompok organisme yang dihitung sebanding.
H′ Vegetasi Tidak Sama dengan H′ Fauna
Satu kawasan dapat mempunyai:
H′ mangrove rendah
tetapi:
H′ burung tinggi.
Tidak ada kontradiksi.
Kedua indeks mengukur komunitas organisme berbeda.
Karena itu, selalu tulis:
H′ vegetasi mangrove
atau:
H′ makrozoobentos
bukan hanya:
H′ kawasan.
Keanekaragaman Mangrove Alami dan Rehabilitasi
Kawasan rehabilitasi sering menggunakan satu atau beberapa jenis tanaman.
Akibatnya, pada tahap awal:
nilai H′ vegetasi dapat rendah.
Namun, itu tidak otomatis berarti rehabilitasi gagal.
Dalam jangka panjang dapat muncul:
- regenerasi alami;
- jenis baru;
- struktur umur berbeda.
Karena itu, Shannon dapat digunakan sebagai salah satu indikator perkembangan komunitas, tetapi harus dibaca bersama:
- hidrologi;
- regenerasi;
- survival;
- struktur tegakan.
Monokultur dan Shannon-Wiener
Jika rehabilitasi terdiri dari:
100% Rhizophora mucronata
dan tidak ada jenis lain:
S = 1
pi = 1
H′ = 0.
Secara matematis benar.
Namun, jangan menulis:
“Ekosistem rusak karena H′ = 0.”
H′ hanya menunjukkan komunitas sampel terdiri dari satu jenis.
Interpretasi ekologis membutuhkan konteks:
apakah:
- baru ditanam;
- secara alami monodominan;
- atau merupakan hasil perubahan habitat.
Mangrove Alami Juga Dapat Memiliki H′ Relatif Rendah
Hutan mangrove berbeda dari hutan hujan daratan dalam kekayaan jenis pohon.
Beberapa zona mangrove secara alami dapat didominasi kuat oleh satu atau beberapa jenis.
Karena itu, nilai H′ relatif rendah tidak otomatis berarti degradasi.
Sebagai contoh, studi vegetasi mangrove di Sungai Jangkang, Riau, menemukan bagian hulu dan tengah memiliki H′ <1 sementara bagian hilir berada pada kategori sedang berdasarkan kriteria yang digunakan penelitian tersebut.
Interpretasinya perlu memperhatikan zonasi dan kondisi habitat.
Jangan Menjadikan H′ sebagai “Nilai Kesehatan Mangrove”
Kalimat:
“H′ rendah berarti mangrove tidak sehat.”
terlalu sederhana.
H′ menggambarkan:
keanekaragaman komposisi komunitas berdasarkan proporsi jenis.
Ia tidak mengukur secara langsung:
- hidrologi;
- pencemaran;
- abrasi;
- karbon;
- pertumbuhan;
- kesehatan daun.
Karena itu, H′ bukan indeks kesehatan ekosistem secara keseluruhan.
H′ dan Stabilitas Komunitas
Sebagian literatur Indonesia sering menghubungkan:
H′ rendah = komunitas tidak stabil
dan:
H′ tinggi = komunitas stabil.
Penggunaan tersebut perlu hati-hati.
Keanekaragaman dan stabilitas ekosistem merupakan hubungan ekologis yang lebih kompleks daripada satu nilai Shannon.
Lebih aman menulis:
“nilai H′ menunjukkan tingkat heterogenitas komposisi spesies menurut indeks Shannon-Wiener”
daripada menyimpulkan stabilitas sistem secara absolut.
Pengaruh Dominansi terhadap H′
Misalnya:
Komunitas A
25
25
25
25
Komunitas B
70
10
10
10.
Keduanya:
S = 4.
Tetapi komunitas B mempunyai:
- dominansi lebih besar;
- kemerataan lebih rendah;
- Shannon lebih rendah.
Inilah kekuatan Shannon dibandingkan sekadar menghitung jumlah jenis.
Pengaruh Penambahan Spesies
Misalnya komunitas:
25–25–25–25
kemudian ditemukan satu spesies baru.
Nilai Shannon dapat meningkat.
Namun, besarnya peningkatan bergantung pada kelimpahan spesies baru.
Jika hanya satu individu:
pengaruhnya lebih kecil.
Jika spesies kelima mempunyai kelimpahan setara jenis lain:
kenaikan lebih besar.
Membandingkan Dua Lokasi Mangrove
Misalnya:
Lokasi A
S = 4
H′ = 1,28
J′ = 0,92.
Lokasi B
S = 6
H′ = 1,10
J′ = 0,61.
Lokasi B mempunyai lebih banyak jenis.
Namun, Lokasi A dapat mempunyai Shannon lebih tinggi karena individu lebih merata.
Ini menunjukkan mengapa biodiversitas tidak dapat disederhanakan hanya menjadi:
“lebih banyak spesies = pasti lebih beragam.”
Gunakan Uji Statistik jika Membandingkan Secara Inferensial
Jika tujuan hanya deskriptif:
H′ dapat dibandingkan secara deskriptif.
Namun, jika ingin menyimpulkan:
Lokasi A secara statistik lebih beragam daripada Lokasi B
diperlukan desain analisis yang lebih kuat.
Misalnya:
- replikasi plot;
- bootstrap;
- permutation;
- pendekatan Hill numbers;
- analisis komunitas.
Jangan menganggap selisih:
1,21 vs 1,18
otomatis berarti berbeda secara ekologis.
Software untuk Menghitung Shannon-Wiener
H′ dapat dihitung menggunakan:
- Microsoft Excel;
- Google Sheets;
- R;
- PAST;
- Python;
- perangkat lunak ekologi lainnya.
Pada R, paket seperti vegan banyak digunakan untuk analisis komunitas.
Namun, perangkat lunak hanya melakukan matematika.
Pengguna tetap harus memastikan:
- input benar;
- spesies benar;
- strata benar;
- metode sampling benar.
Kesalahan Umum Menghitung Shannon-Wiener
Salah Menghitung pi
pi harus:
ni / N
bukan:
ni / jumlah spesies.
Menggunakan Persentase dan Proporsi Secara Campur
Jika:
40% = 0,40.
Masukkan:
0,40
jika formula menggunakan proporsi.
Lupa Tanda Negatif
Σ pi ln pi menghasilkan angka negatif.
Gunakan:
−Σ pi ln pi
agar H′ positif.
Salah Menggunakan Logaritma
LN dan LOG10 menghasilkan angka berbeda.
Menjumlahkan H′ Antarplot
Tidak benar untuk memperoleh H′ gabungan.
Mencampur Semai, Pancang, dan Pohon Tanpa Desain
Dapat menghasilkan struktur kelimpahan yang bias.
Menghapus Spesies Langka
Mengubah komunitas yang sebenarnya.
Salah Menulis Nama Jenis
Satu spesies dapat dihitung dua kali.
Menggunakan Ambang <1, 1–3, >3 Secara Buta
Tidak mempertimbangkan H′max = ln S.
Kesalahan Menggunakan Data Persentase yang Sudah Dibulatkan
Misalnya:
33%
33%
33%
jumlah:
99%.
Jika menggunakan nilai tersebut, proporsi tidak tepat.
Lebih baik hitung pi langsung dari:
ni/N
dengan presisi penuh.
Pembulatan dilakukan setelah nilai H′ diperoleh.
Jangan Membulatkan ln pi Terlalu Awal
Misalnya:
ln 0,3 = −1,203972...
Jika dibulatkan menjadi:
−1,2
sejak awal,
kesalahan akan terakumulasi.
Gunakan nilai presisi perangkat lunak.
Bulatkan hasil akhir, misalnya:
H′ = 1,28
atau:
1,280
sesuai kebutuhan.
Shannon-Wiener dan Monitoring Jangka Panjang
H′ dapat digunakan untuk memantau perubahan komunitas.
Contoh:
2026 = 0,82
2028 = 1,01
2030 = 1,22.
Namun, peningkatan tersebut harus diperiksa penyebabnya.
Apakah:
- jenis baru muncul;
- dominansi berkurang;
- regenerasi berlangsung;
- atau metode sampling berubah?
Jika jumlah plot bertambah setiap tahun, kenaikan H′ dapat berasal dari peningkatan sampling effort.
Gunakan Metode Sama Antarperiode
Untuk monitoring:
pertahankan:
- ukuran plot;
- jumlah plot;
- lokasi;
- kelas pertumbuhan;
- metode identifikasi.
Jika 2026 menggunakan 5 plot dan 2030 menggunakan 30 plot, nilai H′ tidak bisa dibandingkan tanpa mempertimbangkan perbedaan sampling.
Shannon-Wiener dalam Pendekatan EMR
Dalam Ecological Mangrove Restoration atau EMR, Shannon dapat digunakan untuk membantu melihat perkembangan komposisi vegetasi.
Misalnya setelah hidrologi diperbaiki:
tahun pertama hanya terdapat satu jenis regenerasi.
Beberapa tahun kemudian:
jenis lain mulai muncul.
H′ dapat meningkat.
Namun, tujuan EMR bukan:
memaksimalkan Shannon-Wiener.
Mangrove harus berkembang mengikuti kondisi:
- hidrologi;
- elevasi;
- sumber propagul;
- zonasi alami.
Jika zona tertentu secara alami didominasi satu jenis, H′ rendah dapat tetap sesuai kondisi referensinya.
Shannon-Wiener dalam Pendekatan CBEMR
Dalam Community-Based Ecological Mangrove Restoration atau CBEMR, pengukuran biodiversitas dapat dikombinasikan dengan pengetahuan masyarakat.
Masyarakat dapat menjelaskan:
- jenis yang dahulu umum;
- jenis yang mulai hilang;
- jenis baru yang muncul;
- perubahan penggunaan lahan.
Data Shannon memberikan:
ringkasan kuantitatif
sedangkan pengetahuan lokal membantu:
menjelaskan perubahan ekologis.
Jangan Menjadikan H′ sebagai Target Penanaman
Misalnya hasil kawasan referensi:
H′ = 1,5.
Bukan berarti program rehabilitasi harus menanam campuran jenis sampai memperoleh:
H′ = 1,5.
Komposisi vegetasi seharusnya terbentuk berdasarkan:
- kesesuaian lokasi;
- hidrologi;
- zonasi;
- regenerasi alami.
Memanipulasi jumlah individu hanya agar memenuhi nilai indeks tertentu justru dapat menghasilkan restorasi yang tidak ekologis.
Cara Menulis Hasil Shannon-Wiener
Kurang informatif:
“H′ = 1,2 sehingga keanekaragaman sedang.”
Lebih baik:
“Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener tingkat pohon sebesar 1,20 dengan empat jenis teridentifikasi. Berdasarkan klasifikasi yang digunakan penelitian ini, nilai tersebut termasuk kategori sedang. Namun, H′ maksimum untuk empat jenis menggunakan logaritma natural adalah ln 4 atau sekitar 1,386, sehingga nilai yang diperoleh relatif dekat dengan maksimum teoretis. Interpretasi kemudian dilengkapi dengan indeks kemerataan dan struktur dominansi jenis.”
Kalimat tersebut jauh lebih transparan.
Cara Menulis Metode Shannon-Wiener
Contoh:
“Keanekaragaman jenis mangrove dianalisis menggunakan Indeks Shannon-Wiener (H′), dengan H′ = −Σ pi ln pi, di mana pi merupakan proporsi jumlah individu jenis ke-i terhadap jumlah seluruh individu. Logaritma natural digunakan dalam perhitungan. Analisis dilakukan secara terpisah untuk tingkat semai, pancang, dan pohon.”
Metode tersebut menjelaskan:
- indeks;
- rumus;
- sumber pi;
- basis log;
- strata.
Indeks Shannon-Wiener dalam Perspektif KeSEMaT
Bagi KeSEMaT, Indeks Shannon-Wiener bukan sekadar rumus:
−Σ pi ln pi
yang dimasukkan ke dalam spreadsheet kemudian diberi label:
rendah;
sedang;
atau:
tinggi.
Nilai H′ merupakan ringkasan matematis struktur komunitas.
Angka tersebut baru bermakna ketika diketahui:
berapa jenis yang ditemukan;
berapa jumlah individu setiap jenis;
seberapa merata distribusinya;
berapa luas samplingnya;
strata pertumbuhan apa yang dianalisis;
dan:
bagaimana kondisi ekologis kawasannya.
Pada komunitas mangrove dengan jumlah spesies relatif sedikit, penggunaan kategori H′ <1, 1–3, dan >3 perlu sangat hati-hati. Jika hanya empat spesies ditemukan, nilai H′ maksimum menggunakan logaritma natural hanyalah sekitar 1,386. Menuntut H′ >3 secara matematis bahkan tidak mungkin.
Karena itu, interpretasi yang lebih kuat menggunakan kombinasi:
H′ + jumlah jenis + H′max + kemerataan + dominansi + kondisi ekologi.
Indeks memberikan ringkasan.
Tetapi ekosistem tidak boleh direduksi menjadi satu angka.
Kekayaan menunjukkan berapa jenis yang hadir. Kemerataan menunjukkan bagaimana individu terbagi. Shannon-Wiener menggabungkan keduanya menjadi satu ukuran heterogenitas komunitas. Membacanya dengan konteks membuat angka tersebut benar-benar berguna untuk memahami mangrove. (ADM).
FAQ Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener
Apa itu Indeks Shannon-Wiener?
Indeks Shannon-Wiener adalah ukuran yang digunakan untuk menggambarkan keanekaragaman komunitas berdasarkan jumlah jenis dan proporsi kelimpahan setiap jenis.
Apa rumus Shannon-Wiener?
Rumusnya:
H′ = −Σ pi ln pi
dengan:
pi = ni/N
Apa arti H′?
H′ adalah nilai Indeks Keanekaragaman Shannon-Wiener.
Apa itu pi?
pi merupakan proporsi individu spesies ke-i terhadap total individu:
pi = ni/N
Apa itu ni?
ni adalah jumlah individu jenis ke-i.
Apa itu N?
N adalah jumlah seluruh individu dari semua jenis dalam sampel.
Logaritma apa yang digunakan?
Dalam banyak penelitian ekologi digunakan logaritma natural atau:
ln.
Bagaimana interpretasi Shannon-Wiener yang sering digunakan?
Banyak penelitian Indonesia menggunakan:
H′ <1 = rendah
1–3 = sedang
H′ >3 = tinggi.
Namun, kategori tersebut harus digunakan dengan hati-hati karena nilai maksimum H′ bergantung pada jumlah spesies.
Berapa nilai maksimum Shannon-Wiener?
Jika menggunakan ln:
H′max = ln S
dengan S sebagai jumlah spesies.
Jika ada empat spesies, berapa H′ maksimum?
ln 4 ≈ 1,386
jika seluruh spesies mempunyai proporsi sama.
Apakah H′ empat spesies bisa lebih dari 3?
Tidak jika menggunakan logaritma natural, karena maksimum hanya sekitar 1,386.
Apakah H′ tinggi berarti mangrove sehat?
Tidak otomatis. H′ hanya menggambarkan keanekaragaman komposisi komunitas. Kondisi ekosistem juga dipengaruhi hidrologi, regenerasi, gangguan, dan parameter lain.
Apa perbedaan Shannon-Wiener dengan kekayaan jenis?
Kekayaan hanya menghitung jumlah jenis, sedangkan Shannon juga mempertimbangkan proporsi individu antarjenis.
Apa perbedaan Shannon-Wiener dengan kemerataan?
Shannon menggabungkan kekayaan dan distribusi kelimpahan, sedangkan kemerataan secara khusus mengukur seberapa seimbang proporsi antarjenis.
Apa rumus kemerataan Pielou?
J′ = H′ / ln S.
Berapa nilai Pielou?
Umumnya mendekati:
0–1
dengan nilai mendekati 1 menunjukkan kelimpahan antarjenis semakin merata.
Apa itu effective number of species?
Merupakan transformasi Shannon:
e^H′
yang dapat ditafsirkan sebagai jumlah spesies ekuivalen dengan kelimpahan sama.
Apakah Shannon-Wiener harus dihitung terpisah untuk semai dan pohon?
Untuk analisis struktur regenerasi mangrove, sebaiknya strata semai, pancang, dan pohon dianalisis terpisah apabila desain sampling dan tujuan penelitian memang membedakannya.
Apakah H′ antarplot boleh dijumlahkan?
Tidak. Jika ingin mendapatkan H′ gabungan, data individu dari unit yang relevan digabung terlebih dahulu kemudian H′ dihitung ulang.
Apakah spesies dengan satu individu tetap dimasukkan?
Ya. Jika spesies tersebut benar-benar ditemukan dan termasuk dalam unit analisis, ia tetap menjadi bagian komunitas.
Apakah jenis yang tidak ditemukan dimasukkan sebagai pi = 0?
Tidak perlu dimasukkan ke dalam penjumlahan karena kontribusi batas matematis 0 ln 0 adalah nol, dan fungsi LN(0) pada spreadsheet justru menghasilkan kesalahan.
Apakah H′ dapat digunakan untuk monitoring restorasi?
Ya, sebagai salah satu indikator perubahan komposisi komunitas, tetapi perlu dipadukan dengan regenerasi, kerapatan, struktur tegakan, hidrologi, dan indikator lainnya. (ADM).
Daftar Pustaka
Shannon, C. E. 1948. A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal, 27, 379–423 dan 623–656.
Shannon, C. E., & Weaver, W. 1949. The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press.
Pielou, E. C. 1966. The Measurement of Diversity in Different Types of Biological Collections. Journal of Theoretical Biology, 13, 131–144.
Magurran, A. E. 2004. Measuring Biological Diversity. Blackwell Publishing.
Magurran, A. E. 1988. Ecological Diversity and Its Measurement. Princeton University Press.
Jost, L. 2006. Entropy and Diversity. Oikos, 113(2), 363–375.
Morris, E. K., et al. 2014. Choosing and Using Diversity Indices: Insights for Ecological Applications from the German Biodiversity Exploratories. Ecology and Evolution, 4(18), 3514–3524.
Mueller-Dombois, D., & Ellenberg, H. 1974. Aims and Methods of Vegetation Ecology. John Wiley & Sons.
Krebs, C. J. 1989. Ecological Methodology. Harper & Row.
English, S., Wilkinson, C., & Baker, V. 1997. Survey Manual for Tropical Marine Resources. Australian Institute of Marine Science.
Kusmana, C. 1997. Metode Survei Vegetasi. Institut Pertanian Bogor.
Onrizal. 2008. Teknik Survey dan Analisa Data Sumberdaya Mangrove. Universitas Sumatera Utara.
(Sumber gambar: Alifro Maldini/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0, dipotong ke rasio 4:3)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar