2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Metode Hidroakustik Hidroakustik merupakan suatu metode untuk mendeteksi suatu objek dan peristiwa-peristiwa di dalam air dengan cara memancarkan gelombang suara dan mempelajari echo yang dipantulkan oleh objek yang terkena pancaran gelombang suara (Johanesson dan Mitson, 1983). Metode akustik memiliki beberapa keunggulan komparatif dibandingkan dengan metode lain dalam eksplorasi sumberdaya hayati laut atau pendugaan stok ikan. Keunggulan tersebut antara lain adalah (Arnaya, 1991) : 1). Memiliki kecepatan yang tinggi sehingga sering disebut dengan “quick angassessment method” 2). Estimasi atau pendugaan stok ikan yang dapat dilakukan secara langsung terhadap target dari survei karena tidak bergantung dari statistik perikanan, percobaan tagging dll. 3). Perolehan dan pemrosesan data yang secara real time sehingga membantu dalam pengambilan keputusan/penentu kebijaksanaan. 4). Mempelajari perambatan suara di air laut, sifat-sifat akustik air laut, target /objek di air laut serta pendeteksian suara dan komunikasi di air laut. Sebuah perangkat hidroakustik pada umumnya terdiri dari sebuah sonar yakni perangkat hidroakustik yang bekerja secara horizontal dan “depth sounder” yakni perangkat yang bekerja secara vertikal. Alat hidroakustik terdiri dari empat bagian yang memiliki fungsi dan kegunaan sendiri. Bagian-bagian tersebut yaitu
3
4
transmitter, transducer, receiver-amplifier, dan pesawat pengendali dan peraga (control and display) (Widodo, 1992). Bagian control atau pesawat pengendali berfungsi sebagai pengirim pulsa listrik dengan frekuensi tertentu dan mengatur transmisi yang akan memodulasi pulsa tersebut dan meneruskannya ke transducer. Transducer akan mengubah pulsa listrik menjadi energi akustik yang berupa sinyal suara yang kemudian dipantulkan ke dalam air. Ketika sinyal suara ini mengenai sebuah target atau dasar perairan maka akan dipantulkan sebagai echo kemudian mengirimkan kembali sinyal tersebut ke transducer menjadi energi listrik (voltage). Selanjutnya pada receiver-amplifier akan menerima dan memperkuat pulsa listrik tersebut serta mengirimkannya ke pesawat peraga atau display (Gambar 1) (Widodo,1992)
Gambar 1. Sketsa Cara Kerja Alat Hidroakustik (Sumber : Widodo, 1992)
5
2.2 Target Strength (TS) Target strength adalah kekuatan dari suatu target untuk memantulkan suara dan memiliki hubungan yang erat dengan ukuran ikan, dimana terdapat suatu kecenderungan semakin besar ukuran ikan maka semakin besar target strenght yang didapat. Target strenght suatu ikan dipengaruhi oleh ukuran, kekompakan daging, struktur tulang, anatomi tubuh, dan bentuk tubuh yang secara bersamasama membentuk bangun tubuh ikan secara keseluruhan. Selain itu, karakteristik refleksi, orientasi, dan dimensi dari gelembung renang ikan akan ikut mempengaruhi target strength (Johannesson dan Mitson, 1983). Target strength didefinisikan sebagai sepuluh kali nilai logaritma dari intesitas yang dipantulkan pada jarak satu meter ikan (Ir), dibagi dengan intesintas yang mengenai ikan (Ii) (Johannesson dan Mitson, 1983). Target strength dapat didefinisikan menjadi dua, yaitu intesitas target strength dan energi target strength. Berdasarkan intensitas target strength diformulasikan sebagai berikut : TS = 10 log
ூ ூ
.......................................................................................... (1)
Keterangan : TS
: Intesitas Target Strength
Ir
: Intensitas suara yang dipantulkan pada jarak 1 m dari target
Ii
: Intensitas suara yang mengenai ikan.
Sedangkan energi dari target strength diformulasikan sebagai : TSe = 10 log
ா ா
, r = 1 ………..…………………………………………(2)
6
Keterangan : TSe
: Energi Target Strength
Er
: Energi yang dipantulkan diukur pada jarak 1 meter dari target
Ei
: Energi suara yang mengenai target
Menurut MacLennan dan Simmonds (1992) menyebutkan bahwa TS merupakan scattering cross section (ߪ) dari target yang mengembalikan sinyal. scattering cross section (ߪ) yakni jumlah energi suara yang dipantulkan ketika suatu objek dikenai sinyal akustik dan dinyatakan dalam bentuk persamaan : TS = 10 log (
ఙ ସగ
ሻ ....................................................................................... (3)
2.2.1 Pengukuran Target Strength Pengukuran target strength dapat dilakukan dengan menggunakan dua cara yaitu dengan cara terkontrol dan secara in situ. Metode terkontrol ini dilakukan dengan ikan yang menjadi target penelitian dalam kondisi terkontrol (controlled conditions), sedangkan cara in situ dilakukan dimana ikan-ikan bebas berenang pada kondisi sebenarnya (Arnaya, 1991). Metode terkontrol sendiri terbagi menjadi 2 metode yaitu Tethered Method dan Cage Method. Pengukuran TS dengan menggunakan Tethered Method menggunakan ikan yang telah mati atau ikan yang dibius untuk dijadikan objek penelitian agar ikan tidak dapat bergerak bebas. Sedangkan Cage Method menggunakan ikan hidup sebagai objek sehingga ikan dapat bebas bergerak. Pada metode secara in situ sendiri terbagi menjadi 2 yaitu metode tidak langsung dan metode langsung.
7
2.3 Gelembung Renang Gelembung renang merupakan organ internal di bagian dorsal yang berisi gas untuk mengendalikan daya apung pada ikan ketika berenang. Sehingga energi yang digunakan oleh ikan untuk naik turun tidak terlalu banyak (Bone dan Marshall, 1982) Volume gelembung renang pada ikan air laut adalah 5% dari volume tubuh dan pada ikan air tawar adalah sebesar 7%, yang menyediakan daya angkat yang cukup untuk melakukan daya apung netral. Gelembung renang pada ikan tidak dapat secara langsung mengikuti dengan adanya perubahan volume ketika ikan berenang naik dan turun serta adanya pengaruh perubahan tekanan dan kedalaman di air. Ikan akan melakukan sekresi atau mengabsorbsi gas untuk menjaga agar volume gelembung renang tetap dalam volume yang konstan. Pada beberapa jenis ikan yang tidak memiliki gelembung renang menggunakan lemak dan minyak sebagai sumber daya angkat mereka. Misalnya hiu yang menggunakan lemak untuk berenang dan mengontrol kedalaman berenang (Bone dan Marshall, 1982) Terdapat beberapa jenis ikan berdasarkan keberadaan gelembung renangnya. Pertama adalah ikan dengan gelembung renang tertutup (Physochlist) (Gambar 2). Pada jenis ini ikan memiliki kelenjar yang mensekresikan gas yang berasal dari udara ke dalam gelembung renang. Pada physochlist gelembung renang benarbenar tertutup dari berbagi sumber udara eksternal. Saluran pneumatik hanya hadir dalam tahap awal larva ikan ini. Gas yang digunakan untuk menjaga daya apung di physoclists akan diambil dari darah. Jenis ikan kedua adalah ikan dengan gelembung renang terbuka (Physotome) (Gambar 3). Jenis ikan dengan gelembung renang terbuka ini memiliki saluran pneumatic yang menghubungkan
8
gelembung renang dengan saluran alimentary yang kemudian menghubungkannya dengan air yang berada disekitarnya. Udara yang digunakan untuk mengisi gelembung renang berasal dari air yang berada disekitarnya. Saluran Pnuematic berfungsi untuk menghubungkan gelembung renang dengan esophagus. Jenis ikan ketiga adalah ikan tanpa gelembung renang (Bladderless Fish). Pada ikan jenis ini memiliki nilai TS yang lebih kecil. Kemungkinan hal ini akibat adanya pengaruh dari kedalaman serta alasan fisiologi dari ikan (MacLennan dan Simmonds, 1992). Ikan yang memiliki gelembung renang (swimbladder) pada umumnya memiliki nilai target strength yang tidak tepat pada dorsal aspect karena membentuk sudut terhadap sumbu horizontal ikan sebesar 2,2o – 10o dengan rataan 5,6o. Ikan yang tidak mempunyai gelembung renang nilai target strength maksimum tepat pada dorsal aspect kecuali ikan yang memiliki bentuk tubuh yang tidak streamline (Foote, 1987 in Arnaya 1991). Gelembung renang pada target strength ikan pada beberapa penelitian menunjukkan bahwa gelembung renang ini mengembalikan signal echo lebih dari 50% walaupun volume gelembung renang tersebut hanya menempati 5% dari volume ikan itu sendiri. Ikan menggunakan udara yang terdapat pada kantungnya untuk keseimbangan ketika ikan berenang naik atau turun di kolom air. Gelembung renang ikan memiliki ukuran yang relatif kecil dibandingkan dengan ukuran total ikan namun nilai TS pada ikan yang bergelembung renang lebih besar daripada nilai TS ikan tanpa gelembung renang (Mitson, 1983).
9
Gambar 2. Ikan dengan Gelembung Renang Tertutup (Sumber : Pough et al., 1991 in www.bio.davidson.edu)
Gambar 3. Ikan dengan Gelembung Renang Terbuka (Sumber : Pough et al., 1999 in www.bio.davidson.edu)
2.4 Ikan Terumbu Karang Terdapat tujuh ikan terumbu karang yang digunakan pada penelitian ini. Ikan terumbu karang merupkan ikan yang tempat hidupnya sebagian besar adalah di daerah terumbu karang. Berikut merupakan ikan-ikan yang digunakan :
2.4.1 Scolopsis margaritifer (Ikan pasir-pasir) Ikan pasir-pasir (Scolopsis margaritifer) atau yang dikenal dengan ikan Pearly Monocle Bream ini memiliki ciri-ciri dimana tubuhnya seperti memiliki mutiara yang berwarna abu-abu. Terdapat 2 sampai 3 baris memanjang dengan bintik-bintik berwarna kuning pada sisi tubuhnya dan sirip dada yang memiliki
10
dasar warna kuning. Dua baris kecil yang berwarna putih ditemukan di bawah sirip punggung belakang ikan (Allen et al., 2003), dapat dilihat pada Gambar 4. Scolopsis margaritifer dapat hidup secara soliter atau dengan membentuk kelompok. Habitat ikan ini adalah pada pantai berpasir, daerah pesisir yang terdapat patahan (rubble) karang dan daerah laguna. Scolopsis margariter dapat hidup pada kedalaman 2 sampai dengan 25 meter (Allen et al., 2003). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Nemipteridae
Genus
: Scolopsis
Spesies : Scolopsis margaritifera
Gambar 4. Ikan Pasir-Pasir (Scolopsis margaritifer) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.2 Siganus virgatus (Ikan keakea) Siganus virgatus (Virgate Rabbit fishes) atau ikan keakea memiliki ciri-ciri dengan bagian atas tubuh yang berwarna kuning dengan bintik-bintik dengan warna biru yang pucat atau gelap. Bagian tubuh ikan berwarna putih dengan ekor yang berwarna kuning. Ikan ini memiliki sepasang garis yang berwarna hitam di kepala dan tubuh bagian depan (Allen et al., 2003) (Gambar 5).
11
Siganus virgatus hidup secara berkelompok, dengan membentuk kelompok dari kelompok kecil sampai besar. Habitat ikan ini pada daerah terumbu karang sampai dengan kedalaman 12 meter (Allen et al., 2003). Siganus virgatus memiliki toleransi tubuh yang tinggi terhadap perairan yang keruh dan menyukai daerah dengan substrat berpasir. Berikut taksonomi dari ikan keakea (Siganus virgatus). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Siganidae
Genus
: Siganus
Spesies : Siganus virgatus
Gambar 5. Ikan Keakea (Siganus virgatus) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.3 Scarus ghobban (Ikan lape) Scarus ghobban (Blue-Barred Parrotfish) atau yang biasa dikenal dengan ikan lape memiliki warna tubuh kuning, kuning kecoklatan sebagai dasar tubuh dan warna biru hijau pada sisik ikan. Garis-garis dengan warna biru hijau
12
ditemukan pada daerah sekitar mulut dan pada perbatasan ekor ikan (Allen et al., 2003) (Gambar 6). Cara hidup ikan lape atau Scarus ghobban adalah secara soliter. Dimana ikan ini menyukai daerah pantai berlumpur yang terlindung oleh terumbu karang, daerah pasir dan pada daerah yang memiliki banyak patahan karang (rubble). Scarus ghobban hidup pada perairan dengan kedalaman 2 sampai dengan 30 meter (Allen et al., 2003). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Scaridae
Genus
: Scarus
Spesies : Scarus ghobban
Gambar 6. Ikan Lape (Scarrus ghobban) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.4 Balistoides viridescens (Ikan pakol/poge karang) Balistoides viridescens (Titan Triggerfish) memiliki tubuh yang gelap dengan warna kuning hijau yang saling berselang-seling dengan warna biru. Moncong atau mulut dan pipi ikan berwarna kuning-hijau. Pada tubuh bagian belakang dan
13
pangkalan ekor berwarna keputih-putihan. Terdapat garis yang seperti kumis dengan warna gelap diatas mulut. Balistoides viridescens hidup secara soliter. Ikan betina yang sedang bersarang kemungkinan akan menyerang para penyelam. Ikan ini hidup di laguna dan di daerah terluar terumbu karang sampai dengan kedalaman 50 meter (Allen et al., 2003) yang dapat dilihat pada Gambar 7. Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Tetraodontiformes
Family
: Balistidae
Genus
: Balistoides
Spesies : Balistoides viridescens
Gambar 7. Ikan Pakol/Poge Karang (Balistidae viridescens) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.5 Epibulus insidiator (Ikan nuri) Epibulus insidiator (Slingjaw wrasse) atau ikan nuri merupakan salah satu ikan yang termasuk ke dalam keluarga Labridae. Ikan ini memiliki tubuh dengan warna gelap namun pada bagian kepala berwarna putih. Terdapat warna oranye dari bagian kepala sampai tubuh bagian tengah. Bagian tubuh tengah ikan juga memiliki warna kuning yang tidak terlalu terang yang dikelilingi dengan warna
14
hitam disekitarnya. Garis dengan warna hitam terlihat dari bagian tengah badan ikan sampai dengan mata (Allen et al., 2003) (Gambar 8). Ikan nuri hidup pada daerah karang, daerah laguna sampai dengan daerah karang terluar ke arah laut. Ikan ini mampu hidup sampai dengan kedalaman 42 meter (Allen et al., 2003). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Labridae
Genus
: Epibulus
Spesies : Epibulus insidiator
Gambar 8. Ikan Nuri (Epibulus insidiator) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.6 Cheilinus trilobatus (Ikan kakatua) Ikan kakatua atau Cheilinus trilobatus (Tripletail Wrase) memiliki tubuh yang dominan dengan warna hijau. Bagian kepala ikan memiliki pola garis-garis yang berwarna merah muda yang menutup kapala ikan tersebut. Warna putih keputihan terdapat pada pangkal ekor ikan, pada sirip ekor ikan berbentuk
15
membulat yang menonjol pada bagian lobus atas dan bawah (Allen et al., 2003) dapat dilihat pada Gambar 9. Cheilinus trilobatus hidup secara soliter dan selalu waspada pada lingkungan sekitarnya. Ikan ini hidup pada daerah laguna, daerah terumbu karang, terluar ke arah laut dan mampu hidup sampai dengan kedalaman 30 meter (Allen et al., 2003). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Labridae
Genus
: Cheilinus
Spesies : Cheilinus trilobatus
Gambar 9. Ikan kakatua (Cheilinus trilobatus) Sumber : Allen et al., 2003
2.4.7 Cephalopholis sexmaculata (Ikan kerapu lodi) Cephalopholis sexmaculata (Saddle grouper) yang memiliki nama lokal ikan kerapu lodi ini memiliki tubuh yang berwarna oranye-merah dengan titik-titik biru kecil yang banyak dan banyak juga ditemukan di bagian kepala. Pada bagian punggung terdapat 6 sampai 7 pelana yang memanjang ke sisi tubuh ikan yang
16
dapat dilihat pada Gambar 10. Ikan ini dapat hidup di daerah yang terlindung yang menyerupai gua di daerah lereng terumbu karang terluar pada kedalaman sekitar 10-150 meter (Allen et al., 2003). Kingdom : Animalia Filum
: Chordata
Kelas
: Actinopterygii
Ordo
: Perciformes
Family
: Serranidae
Genus
: Cephalopolis
Spesies : Cephalopholis sexmaculata
Gambar 10. Ikan kerapu lodi (Cephalopolis sexmaculata) Sumber : Allen et al., 2003
2.5 SIMRAD EY-60 Split beam SIMRAD EY 60 scientific echo sounder system merupakan instrument hidroakustik yang paling baru dan merupakan generasi keenam yang dibuat oleh SIMRAD. Alat ini dirancang khusus untuk digunakan di sungai maupun di danau, mudah dibawa serta dihubungkan dengan transceiver, note book/laptop, dan GPS. SIMRAD EY-60 disebut alat hidroakustik pertama yang serba bisa, yang mampu menyediakan sounder tiga frekuensi, target strength
17
analyzer dan echo integrator lanjutan. Sinyal echo diproses secara online dan hasilnya ditampilkan dengan echogram SIMRAD EY-60 memiliki echogram yang memberikan informasi untuk menganalisis biomassa, target strength, kelompok jenis ikan yang berada di dasar perairan, distribusi ikan, posisi serta pergerakan ikan di dalam beam dan informasi umum yang lain. Informasi-informasi ini dapat berupa pengunaan frekuensi, durasi pulsa, power yang dihasilkan, nilai integrator, threshold serta pengaturan penapisan lapisan yang digunakan dalam analisis (www.simrad.com)
2.6 Penelitian Mengenai Hubungan Gelembung Renang dengan Target Strength (TS) Beberapa penelitian mengenai hubungan gelembung renang dengan nilai TS telah dilakukan. Salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh Sunardi et al. (2008) yang menghubungkan nilai TS pada ikan Selar boops dan Megalaspis cordyla yang ditentukan dari pengukuran in situ dan perhitungan dengan model ikan akustik. Bentuk gelembung renang pada kedua jenis ikan ini diperoleh dengan menggunakan X-ray yang kemudian digunakan untuk mengembangkan model ikan akustik. Hasil X-ray (Gambar 11 dan 12 ) menunjukkan penampang lateral dan dorsal ikan. Dimana persentase panjang dan luas permukaan atas untuk gelembung renang ikan Megalaspis cordyla lebih besar dari ikan Selar boops. Namun, persentase lebar dan volume gelembung renang ke setiap tubuhnya tidak memiliki perbedaan yang signifikan untuk kedua ikan (Tabel 2) (Sunardi, et al., 2008).
18
Gelembung Renang
Gambar 11. Penampang Lateral Ikan Selar boops dan Ikan Megalaspis dengan menggunakan X-Ray (Sumber : Sunardi, et al., 2008)
Gelembung Renang
Gambar 12. Penampang Dorsal Ikan Selar boops dan Ikan Megalaspis dengan menggunakan X-Ray (Sumber : Sunardi, et al., 2008) Terdapat beberapa variabel yang mempengaruhi dari ukuran gelembung renang salah satunya yaitu ukuran dari ikan itu sendiri (Tabel 1). Ukuran ikan akan mempengaruhi ukuran gelembung renang dimana ikan Selar boops yang memiliki ukuran lebih kecil daripada ikan Megalaspis cordyla memiliki ukuran gelembung renang yang lebih kecil. Semakin besar ukuran ikan maka volume gelembung renang juga akan semakin besar (Tabel 2) (Sunardi, et al.) Selain ukuran gelembung renang, ukuran ikan juga mempengaruhi dari hasil TS yang ada. Hasil pengukuran nilai TS in situ dari kedua target ikan diketahui bahwa nilai dari kedua TS tersebut tidak berbeda jauh. Namun, nilai rata-rata TS tersebut tetap memiliki perbedaan dimana pada ikan Megalaspis cordyla memiliki nilai TS yang lebih besar daripada ikan Selar boops (Tabel 3) (Sunardi, et al.)
19
Tabel 1. Ukuran Ikan pada Ikan Selar boops dan Ikan Megalaspis cordyla (Sumber : Sunardi, et al., 2008) Variabel Selar boops Megalaspis cordyla Panjang total (cm) 16 23 Panjang cagak (cm) 13 19 Lebar (cm) 4,5 5 Berat (gram) 50 135 Tabel 2. Perbandingan Ukuran Gelembung Renang dengan Tubuh Ikan pada Ikan Selar boops dan Ikan Megalaspis cordyla (Sumber : Sunardi, et al., 2008) Variabel Selar boops Megalaspis cordyla Gelembung renang : panjang tubuh ikan 3,6 : 13 = 28% 8,5:19 = 45% Gelembung renang : lebar tubuh ikan 2,3 : 4,5 = 51% 2,5 : 5 = 50% Gelembung renang : volume tubuh ikan 2,3 : 61 = 5.6% 5,1 : 113 = 4,5% Gelembung renang : permukaan tubuh 5,9 : 43,9 = 13,5% 14 : 71 = 19,7% Sudut gelembung renang terhadap 18o 8o panjang ikan Tabel 3. Data TS pada Pengukuran In Situ Ikan Selar boops dan Ikan Megalaspis cordyla (Sumber : Sunardi, et al., 2008) Variabel Selar boops Megalaspis cordyla Source level (dB) 236 225 Rata-rata kedalaman ikan (m) 6,98-7,69 8,44-10,99 TS rata-rata pada frekuensi rendah (dB) -44,49 -45,34 TS rata-rata pada frekuensi tinggi (dB) -43,96 -43,06 Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Furusawa (1988) dan Arnaya et al. (1990) in Arnaya (1991) menyebutkan bahwa nilai target strength pada bladder fish adalah ± 10 dB lebih besar dibandingkan dengan bladderless fish khususnya untuk geometric region. Ikan tanpa gelembung renang tidak memiliki resonance region, sedangkan ikan dengan gelembung renang akan memiliki resonance region yang nilainya tergantung dari kedalaman renang ikan yang bersangkutan.
