Metode Penelitian Ekologi: Observasi, Eksperimen & Pemodelan

Ekologi adalah studi tentang hubungan antara organisme dan lingkungannya di bumi. Beberapa metode ekologi digunakan untuk mempelajari hubungan ini, termasuk eksperimen dan pemodelan.

Eksperimen manipulatif, alami atau observasional dapat digunakan. Pemodelan membantu menganalisis data yang dikumpulkan.

Ekologi, studi tentang bagaimana organisme berinteraksi dengan lingkungan mereka dan satu sama lain, mengacu pada beberapa disiplin ilmu lainnya. Ilmu lingkungan ekologi menggabungkan biologi, kimia, botani, zoologi, matematika dan bidang lainnya.

Ekologi mengkaji interaksi spesies, ukuran populasi, relung ekologi, jaring makanan, aliran energi dan faktor lingkungan. Untuk melakukan ini, ahli ekologi mengandalkan metode yang cermat untuk mengumpulkan data paling akurat yang mereka bisa. Setelah data dikumpulkan, ahli ekologi kemudian menganalisisnya untuk penelitian mereka.

Informasi yang diperoleh dari metode penelitian ini kemudian dapat membantu ahli ekologi menemukan dampak yang disebabkan oleh manusia atau faktor alam. Informasi ini kemudian dapat digunakan untuk membantu mengelola dan melestarikan kawasan atau spesies yang terkena dampak.

Setiap percobaan membutuhkan observasi. Ahli ekologi harus mengamati lingkungan, spesies di dalamnya dan bagaimana spesies tersebut berinteraksi, tumbuh dan berubah. Proyek penelitian yang berbeda memerlukan jenis penilaian dan pengamatan yang berbeda.

Ahli ekologi terkadang menggunakan a penilaian berbasis meja, atau DBA, untuk mengumpulkan dan meringkas informasi tentang bidang minat tertentu. Dalam skenario ini, ahli ekologi menggunakan informasi yang telah dikumpulkan dari sumber lain.

Seringkali, bagaimanapun, ahli ekologi mengandalkan observasi dan kerja lapangan. Ini memerlukan benar-benar pergi ke habitat subjek yang menarik untuk mengamatinya dalam keadaan alami. Dengan melakukan survei lapangan, ahli ekologi dapat melacak pertumbuhan populasi spesies, mengamati ekologi komunitas dalam tindakan dan mempelajari dampak dari setiap spesies baru atau fenomena lain yang diperkenalkan di lingkungan.

Setiap situs lapangan akan berbeda di alam, dalam bentuk atau dengan cara lain. Metode ekologi memungkinkan perbedaan tersebut sehingga alat yang berbeda dapat digunakan untuk pengamatan dan pengambilan sampel. Sangat penting bahwa pengambilan sampel dilakukan secara acak untuk memerangi bias.

Data yang diperoleh dari observasi dan kerja lapangan dapat berupa kualitatif maupun kuantitatif. Kedua klasifikasi data ini berbeda dalam cara yang berbeda.

Data kualitatif: Data kualitatif mengacu pada kualitas subjek atau kondisi. Oleh karena itu lebih deskriptif bentuk datanya. Itu tidak mudah diukur, dan dikumpulkan dengan observasi.

Karena data kualitatif bersifat deskriptif, data tersebut dapat mencakup aspek-aspek seperti warna, bentuk, apakah langit berawan atau cerah, atau aspek lain tentang tampilan lokasi pengamatan. Data kualitatif bukanlah data numerik seperti halnya data kuantitatif. Oleh karena itu dianggap kurang dapat diandalkan dibandingkan data kuantitatif.

Data kuantitatif: Data kuantitatif mengacu pada nilai numerik atau kuantitas. Jenis data ini dapat diukur dan biasanya dalam bentuk angka. Contoh data kuantitatif mungkin termasuk tingkat pH dalam tanah, jumlah tikus di lokasi lapangan, data sampel, tingkat salinitas dan informasi lainnya dalam bentuk numerik.

Ahli ekologi menggunakan statistik untuk menganalisis data kuantitatif. Oleh karena itu, ini dianggap sebagai bentuk data yang lebih andal daripada data kualitatif.

Survei langsung: Ilmuwan dapat secara langsung mengamati hewan dan tumbuhan di lingkungannya. Ini disebut survei langsung. Bahkan di tempat-tempat terpencil seperti dasar laut, ahli ekologi dapat mempelajari lingkungan bawah laut. Sebuah survei langsung dalam hal ini akan memerlukan memotret atau memfilmkan lingkungan seperti itu.

Beberapa metode pengambilan sampel yang digunakan untuk merekam gambar kehidupan laut di dasar laut termasuk kereta luncur video, kamera tirai air dan Ham-Cams. Ham-Cams dilampirkan ke Hamon Grab, perangkat ember sampel yang digunakan untuk mengumpulkan sampel. Ini adalah salah satu cara yang efektif untuk mempelajari populasi hewan.

Hamon Grab adalah metode pengumpulan sedimen dari dasar laut, dan sedimen tersebut dibawa ke perahu untuk disortir dan difoto oleh ahli ekologi. Hewan-hewan ini akan diidentifikasi di laboratorium di tempat lain.

Selain Hamon Grab, perangkat pengumpul bawah laut termasuk pukat hela (beam trawl), yang digunakan untuk mendapatkan hewan laut yang lebih besar. Ini memerlukan pemasangan jaring ke balok baja dan pukat dari bagian belakang perahu. Sampel dibawa ke atas kapal dan difoto serta dihitung.

Survei tidak langsung: Tidak selalu praktis atau diinginkan untuk mengamati organisme secara langsung. Dalam situasi ini, metode ekologi memerlukan pengamatan jejak yang ditinggalkan spesies tersebut. Ini bisa termasuk kotoran hewan, jejak kaki dan indikator lain dari kehadiran mereka.

Tujuan menyeluruh dari metode ekologi untuk penelitian adalah untuk mendapatkan data berkualitas tinggi. Untuk melakukan ini, eksperimen harus direncanakan dengan hati-hati.

Hipotesa: Langkah pertama dalam desain eksperimen apa pun adalah memunculkan hipotesis atau pertanyaan ilmiah. Kemudian, peneliti dapat membuat rencana rinci untuk pengambilan sampel.

Faktor-faktor yang mempengaruhi percobaan kerja lapangan antara lain ukuran dan bentuk daerah yang perlu dijadikan sampel. Ukuran lokasi lapangan berkisar dari kecil hingga sangat besar, tergantung pada komunitas ekologi apa yang sedang dipelajari. Eksperimen dalam ekologi hewan harus memperhitungkan potensi pergerakan dan ukuran hewan.

Misalnya, laba-laba tidak memerlukan lokasi lapangan yang luas untuk belajar. Hal yang sama akan berlaku ketika mempelajari kimia tanah atau invertebrata tanah. Anda bisa menggunakan ukuran 15 meter kali 15 meter.

Tanaman herba dan mamalia kecil mungkin memerlukan lokasi lapangan hingga 30 meter persegi. Pohon dan burung mungkin membutuhkan beberapa hektar. Jika Anda mempelajari hewan besar yang bergerak, seperti rusa atau beruang, ini bisa berarti membutuhkan area yang cukup luas beberapa hektar.

Memutuskan jumlah situs juga penting. Beberapa studi lapangan mungkin hanya membutuhkan satu lokasi. Tetapi jika dua atau lebih habitat dimasukkan dalam studi, dua atau lebih lokasi lapangan diperlukan.

Alat: Alat yang digunakan untuk lokasi lapangan antara lain transek, plot sampling, sampling tanpa plot, metode titik, metode intersep-transek dan metode titik-kuartal. Tujuannya adalah untuk mendapatkan sampel yang tidak bias dari jumlah yang cukup tinggi sehingga analisis statistik akan lebih baik. Pencatatan informasi pada lembar data lapangan membantu dalam pengumpulan data.

Eksperimen ekologi yang dirancang dengan baik akan memiliki pernyataan tujuan atau pertanyaan yang jelas. Peneliti harus sangat berhati-hati untuk menghilangkan bias dengan menyediakan replikasi dan pengacakan. Pengetahuan tentang spesies yang sedang dipelajari serta organisme di dalamnya adalah yang terpenting.

Hasil: Setelah selesai, data ekologi yang dikumpulkan harus dianalisis dengan komputer. Ada tiga jenis eksperimen ekologi yang dapat dilakukan: manipulatif, alami, dan observasional.

Eksperimen manipulatif adalah eksperimen di mana peneliti mengubah faktor untuk melihat bagaimana hal itu mempengaruhi ekosistem. Hal ini dimungkinkan untuk melakukan ini di lapangan atau di laboratorium.

Eksperimen semacam ini memberikan interferensi secara terkendali. Mereka bekerja dalam kasus di mana pekerjaan lapangan tidak dapat dilakukan di seluruh area, karena berbagai alasan.

Kelemahan dari eksperimen manipulatif adalah mereka tidak selalu mewakili apa yang akan terjadi di ekosistem alam. Selain itu, eksperimen manipulatif mungkin tidak mengungkapkan mekanisme di balik pola apa pun yang diamati. Juga tidak mudah untuk mengubah variabel dalam eksperimen manipulatif.

Contoh: Jika Anda ingin belajar tentang kadal predasi laba-laba, Anda dapat mengubah jumlah kadal di kandang dan mempelajari berapa banyak laba-laba yang dihasilkan dari efek ini.

Contoh eksperimen manipulasi yang lebih besar dan terkini adalah pengenalan kembali serigala ke Taman Nasional Yellowstone. Pengenalan kembali ini memungkinkan para ahli ekologi untuk mengamati efek serigala yang kembali ke kisaran normal mereka.

Sudah, para peneliti telah mengetahui bahwa perubahan langsung dalam ekosistem terjadi begitu serigala diperkenalkan kembali. Perilaku kawanan rusa berubah. Peningkatan kematian rusa menyebabkan pasokan makanan yang lebih stabil untuk serigala dan pemakan bangkai.

Eksperimen alami, seperti namanya, tidak diarahkan oleh manusia. Ini adalah manipulasi ekosistem yang disebabkan oleh alam. Misalnya, setelah bencana alam, perubahan iklim atau pengenalan spesies invasif, ekosistem itu sendiri merupakan eksperimen.

Tentu saja, interaksi dunia nyata seperti ini bukanlah eksperimen yang sesungguhnya. Skenario-skenario ini memberikan peluang bagi para ahli ekologi untuk mempelajari efek peristiwa alam terhadap spesies dalam suatu ekosistem.

Contoh: Ahli ekologi dapat melakukan sensus hewan di sebuah pulau untuk mempelajari populasi massa jenis.

Perbedaan utama antara eksperimen manipulatif dan alami dari perspektif data adalah eksperimen alami tidak memiliki kontrol. Oleh karena itu terkadang lebih sulit untuk menentukan sebab dan akibat.

Namun demikian, ada informasi berguna yang bisa diperoleh dari eksperimen alam. Variabel lingkungan seperti tingkat kelembaban dan kepadatan hewan masih dapat digunakan untuk tujuan data. Selain itu, eksperimen alami dapat terjadi di area yang luas atau rentang waktu yang sangat lama. Ini semakin membedakan mereka dari eksperimen manipulatif.

Sayangnya, umat manusia telah menyebabkan bencana alam eksperimen di seluruh dunia. Beberapa contohnya termasuk degradasi habitat, perubahan iklim, pengenalan spesies invasif dan penghilangan spesies asli.

Eksperimen observasional memerlukan replikasi yang memadai untuk data berkualitas tinggi. "Aturan 10" berlaku di sini; peneliti harus mengumpulkan 10 observasi untuk setiap kategori yang dibutuhkan. Pengaruh luar masih dapat menghambat upaya pendataan, seperti cuaca dan gangguan lainnya. Namun, menggunakan 10 pengamatan ulangan terbukti bermanfaat untuk memperoleh data yang signifikan secara statistik.

Penting untuk melakukan pengacakan, sebaiknya sebelum melakukan eksperimen observasional. Ini dapat dilakukan dengan spreadsheet di komputer. Pengacakan memperkuat pengumpulan data karena mengurangi bias.

Pengacakan dan replikasi harus digunakan bersama-sama agar efektif. Lokasi, sampel, dan perlakuan harus ditetapkan secara acak untuk menghindari hasil yang membingungkan.

Metode ekologi sangat bergantung pada model statistik dan matematika. Ini memberikan ekologi dengan cara untuk memprediksi bagaimana ekosistem akan berubah dari waktu ke waktu atau bereaksi terhadap perubahan kondisi di lingkungan.

Pemodelan juga menyediakan cara lain untuk menguraikan informasi ekologi ketika kerja lapangan tidak praktis. Faktanya, ada beberapa kelemahan jika hanya mengandalkan kerja lapangan. Karena biasanya skala besar pekerjaan lapangan, tidak mungkin untuk mereplikasi eksperimen dengan tepat. Kadang-kadang bahkan umur organisme merupakan faktor pembatas laju untuk kerja lapangan. Tantangan lainnya termasuk waktu, tenaga dan ruang.

Oleh karena itu, pemodelan menyediakan metode untuk merampingkan informasi dengan cara yang lebih efisien.

Contoh pemodelan meliputi persamaan, simulasi, grafik dan analisis statistik. Ahli ekologi juga menggunakan pemodelan untuk menghasilkan peta yang bermanfaat. Pemodelan memungkinkan perhitungan data untuk mengisi kesenjangan dari pengambilan sampel. Tanpa pemodelan, para ahli ekologi akan terhambat oleh banyaknya data yang perlu dianalisis dan dikomunikasikan. Pemodelan komputer memungkinkan analisis data yang relatif cepat.

Sebuah model simulasi, misalnya, memungkinkan deskripsi sistem yang sebaliknya akan menjadi sangat sulit dan terlalu kompleks untuk kalkulus tradisional. Pemodelan memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari koeksistensi, dinamika populasi, dan banyak aspek ekologi lainnya. Pemodelan dapat membantu memprediksi pola untuk tujuan perencanaan penting, seperti untuk perubahan iklim.

Dampak kemanusiaan terhadap lingkungan akan terus berlanjut. Oleh karena itu, menjadi semakin penting bagi ahli ekologi untuk menggunakan metode penelitian ekologi untuk menemukan cara mengurangi dampak terhadap lingkungan.