Ilustrasi koloni semut (Foto: Pexels/Timon Cornelisson)
Jakarta, Jurnas.com - Satu semut pekerja ternyata bisa menjadi pemicu bergeraknya sebagian besar koloni secara hampir bersamaan. Model matematika baru menunjukkan, interaksi antarsemut, kecepatan bergerak, kepadatan koloni, dan waktu pemulihan menentukan apakah gerakan seekor semut akan berubah menjadi gelombang aktivitas seluruh koloni.
Fenomena ini ditemukan pada sejumlah semut acorn, termasuk Leptothorax acervorum dan beberapa spesies Temnothorax. Koloni yang tampak terus sibuk justru dapat memiliki pola berbeda, yakni bergerak dalam ledakan aktivitas singkat sebelum kembali diam dan mengulanginya sekitar 100 menit kemudian.
Dikutip dari Earth, selama sekitar tiga dekade, ahli biologi telah mengamati gelombang aktivitas tersebut. Namun, bagaimana gelombang itu bermula masih menjadi pertanyaan.
Penelitian terbaru yang diterbitkan di jurnal PRX Life menawarkan penjelasan melalui model matematika. Hasil simulasi menunjukkan bahwa koloni tidak selalu membutuhkan sekelompok semut aktif sebagai pemicu atau quorum.
Dalam model tersebut, seekor semut pertama yang bergerak disebut first mover. Semut ini dapat memicu semut lain melalui kontak, lalu semut berikutnya meneruskan perubahan aktivitas ke semut lain.
Simon Garnier, profesor ilmu biologi di New Jersey Institute of Technology (NJIT), mengatakan temuan paling mengejutkan adalah kemampuan satu semut memicu seluruh rangkaian aktivitas.
Michael Napoli dan Maurizio Porfiri dari New York University Tandon School of Engineering (NYU Tandon) bersama Garnier mengembangkan model tersebut.
Model membagi perilaku setiap semut ke dalam tiga kondisi. Semut aktif bergerak, semut tidak aktif diam tetapi masih dapat mulai bergerak, sedangkan semut yang sedang beristirahat tidak dapat kembali aktif sebelum melewati periode pemulihan tertentu.
Perubahan kondisi dapat terjadi secara spontan atau dipicu pertemuan dengan semut lain yang sedang aktif.
Para peneliti menggunakan data pergerakan yang telah dipublikasikan dari Temnothorax albipennis serta data aktivitas dari Temnothorax rudis.
Hasil simulasi mampu menghasilkan ledakan aktivitas yang menyerupai pola yang sebelumnya diamati pada koloni T. rudis. Dalam simulasi berisi 100 semut, puncak aktivitas melibatkan sekitar 25 hingga 75 persen anggota koloni.
Pada simulasi dengan 1.000 semut, puncak aktivitas berada di sekitar 30 persen dan variasinya lebih kecil dari satu ledakan ke ledakan berikutnya.
Para peneliti kemudian melacak siapa yang mengaktifkan semut lain dalam 250 ledakan aktivitas. Hampir setiap gelombang dimulai oleh first mover, sedangkan semut yang mulai bergerak secara spontan setelahnya sangat jarang.
Sebagian besar semut bergabung setelah sinyal aktivitas diteruskan dari satu semut ke semut lain sekitar lima kali.
Kecepatan gerak menjadi salah satu faktor penting. Semakin cepat semut aktif bergerak, semakin besar peluang bertemu semut lain sebelum berhenti sehingga sinyal dapat menjangkau lebih banyak anggota koloni.
Kepadatan juga berpengaruh. Koloni yang lebih padat membuat kontak antarsemut lebih mudah terjadi.
Namun, gerakan tidak boleh berlangsung terlalu singkat atau terlalu lama. Jika semut berhenti terlalu cepat, sinyal tidak sempat menyebar. Sebaliknya, jika aktivitas berlangsung terlalu lama, terlalu banyak semut tetap aktif sehingga koloni sulit kembali ke kondisi istirahat.
Menariknya, aktivitas yang terlalu tinggi justru dapat memicu penghentian aktivitas.
Menurut Garnier, semut aktif dapat meningkatkan kemungkinan semut aktif lainnya berhenti. Mekanisme tersebut membantu koloni kembali ke kondisi tenang atau quiescence.
Dengan mekanisme ini, koloni menjadi cukup sensitif untuk merespons sinyal, tetapi tidak terus-menerus menghabiskan energi karena setiap rangsangan kecil.
Dengan kata lain, satu semut memang dapat memulai gelombang, tetapi apakah gelombang itu menyebar luas ditentukan oleh keseimbangan antara kontak, kecepatan, kepadatan, aktivitas, dan pemulihan.
Peneliti menekankan bahwa model tersebut berasal dari simulasi komputer, bukan eksperimen baru terhadap koloni semut hidup. Karena itu, penelitian ini belum membuktikan bahwa setiap gelombang aktivitas di alam selalu dimulai oleh satu semut yang dapat diidentifikasi.
Model juga menggunakan data pergerakan dari satu spesies dan data aktivitas dari spesies lain. Selain itu, simulasi menyederhanakan kondisi sarang, pola kontak, distribusi semut, serta peran masing-masing pekerja.
Karena itu, eksperimen yang dapat melacak setiap individu sepanjang satu gelombang aktivitas diperlukan untuk menguji langsung gagasan tentang first mover.
Temuan ini tidak hanya menarik untuk memahami perilaku koloni semut. Prinsip yang sama berpotensi digunakan untuk merancang kelompok robot atau mesin yang harus merespons suatu sinyal tanpa terus-menerus berada dalam kondisi aktif.
Sekelompok robot dapat menggunakan sinyal lokal untuk memulai respons, kemudian mekanisme pemulihan untuk menghentikan aktivitas ketika kebutuhan berkurang.
Bagi koloni semut, tidak ada komandan yang mengatur kapan seluruh anggota harus bergerak. Satu semut mungkin menjadi pemicu awal, tetapi aturan sederhana dalam interaksi individu dapat mengubah gerakan kecil menjadi aktivitas terkoordinasi dalam satu koloni. (*)
Sumber: Earth
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
Semut Pekerja Koloni Semut Model Matematika
