Kecerdasan kawanan dan penelitian kawanan dengan realitas virtual: Ilmuwan Jerman menganalisis kawanan belalang – Gambar: Xpert.Digital
Penelitian VR mengungkap struktur baru dalam kawanan belalang
Terobosan dalam penelitian belalang: Teori-teori lama dibantah
Belalang gurun telah memiliki reputasi menakutkan sejak zaman Alkitab. Dengan kawanan hingga 50 juta individu, spesies serangga ini dapat menimbulkan malapetaka dengan melahap seluruh wilayah dan dengan demikian membahayakan ketahanan pangan. Kini, para peneliti dari Universitas Konstanz dan Institut Perilaku Hewan Max Planck telah memperoleh wawasan inovatif tentang organisasi kawanan ini, yang menumbangkan teori-teori yang telah lama dipegang. Dengan menggunakan teknologi realitas virtual yang inovatif, para ilmuwan mampu menunjukkan bahwa kawanan belalang mengatur diri mereka sendiri secara fundamental berbeda dari yang diasumsikan sebelumnya. Studi ini, yang diterbitkan dalam jurnal bergengsi "Science," membalikkan model penjelasan yang ada dan memberikan wawasan penting yang dapat berkontribusi pada prediksi dan pengendalian wabah belalang yang lebih baik.
Berkaitan dengan ini:
Fenomena kawanan belalang dan signifikansinya secara global
Belalang gurun (Schistocerca gregaria) adalah salah satu contoh perilaku kolektif yang paling mengesankan di kerajaan hewan. Serangga muda yang tidak bisa terbang, yang disebut nimfa, awalnya hidup sebagai individu yang terisolasi. Namun, dalam kondisi tertentu, mereka berkumpul dalam kawanan besar dan mulai bermigrasi—bukan tanpa tujuan, tetapi dalam gerakan terkoordinasi, seolah-olah dikendalikan secara terpusat. Kawanan serangga yang sangat besar ini dapat terdiri hingga 50 juta individu, menjadikannya salah satu kelompok hewan terbesar di planet kita.
Dampak dari kawanan belalang tersebut sangat menghancurkan. Para peneliti memperkirakan bahwa kawanan belalang mengancam mata pencaharian sekitar satu dari sepuluh orang di seluruh dunia. Contoh konkretnya adalah wabah belalang besar-besaran di Tanduk Afrika antara tahun 2019 dan 2020, yang menghancurkan produksi pertanian dan memicu kelaparan. Oleh karena itu, penelitian ilmiah tentang mekanisme yang menyebabkan pembentukan dan pergerakan kawanan belalang tersebut tidak hanya menarik secara teoritis tetapi juga memiliki signifikansi praktis yang besar bagi ketahanan pangan global.
Teori sebelumnya: Belalang sebagai “partikel yang bergerak sendiri”
Selama beberapa dekade, perilaku kolektif kawanan belalang telah dijelaskan menggunakan konsep dari fisika teoretis. Dalam model ini, serangga dianggap sebagai "partikel yang bergerak sendiri" yang menyelaraskan posisi dan arah pergerakannya dengan tetangga terdekatnya. Teori ini mengasumsikan bahwa cukup bagi individu untuk menyelaraskan diri hanya dengan tetangga terdekatnya untuk menghasilkan gerakan yang koheren di seluruh kawanan.
Unsur kunci lain dari penjelasan sebelumnya adalah asumsi bahwa kepadatan hewan merupakan faktor penting dalam transisi dari gerakan bergerombol yang tidak teratur menjadi teratur. Menurut hipotesis ini, transisi ke gerakan terkoordinasi dimulai segera setelah cukup banyak hewan berkumpul di ruang terbatas. Teori ini tampak begitu meyakinkan sehingga berfungsi sebagai model standar untuk menjelaskan gerakan kolektif di kerajaan hewan selama beberapa dekade.
Menariknya, penelitian sebelumnya yang dipimpin oleh Iain Couzin, yang juga terlibat dalam studi saat ini, telah menghasilkan wawasan mengejutkan lainnya tentang perilaku bergerombol belalang. Timnya menemukan bahwa kanibalisme dapat menjadi faktor pendorong dalam pergerakan migrasi mereka – belalang bergerak maju untuk menghindari dimakan dari belakang. Temuan ini menunjukkan bahwa perilaku yang lebih kompleks daripada sekadar reaksi fisik mungkin berperan.
Pendekatan penelitian inovatif: Realitas Virtual mengungkap rahasia kawanan
Untuk lebih memahami interaksi kompleks dalam kawanan belalang, tim peneliti yang dipimpin oleh Iain Couzin dari Klaster Keunggulan "Perilaku Kolektif" di Universitas Konstanz dan Institut Perilaku Hewan Max Planck menggunakan pendekatan revolusioner: realitas virtual (VR). "Sangat sulit untuk memahami mekanisme interaksi dalam kelompok hewan yang bergerak," jelas Couzin. "Individu saling memengaruhi dan secara bersamaan dipengaruhi oleh perilaku individu lain, dalam interaksi yang kompleks."
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mengembangkan perangkat VR yang canggih. Belalang hidup ditempatkan di atas bola yang bergerak, mirip dengan alat treadmill, sehingga mereka dapat bergerak bebas. Di sekitar mereka, para ilmuwan memproyeksikan hingga 64 belalang virtual fotorealistik, sehingga serangga asli tersebut percaya bahwa mereka berada dalam kawanan alami. Metode inovatif ini memungkinkan para peneliti untuk mengontrol secara tepat informasi apa yang tersedia bagi belalang hidup—berapa banyak hewan lain yang berada di sekitarnya dan ke arah mana mereka bergerak.
Dalam sebuah eksperimen yang sangat mengungkap, para peneliti menempatkan belalang asli di antara dua kawanan virtual tiga dimensi. Pengaturan eksperimental ini memungkinkan mereka untuk secara spesifik menguji apakah hewan-hewan tersebut benar-benar akan bereaksi terhadap perilaku tetangga terdekat mereka, seperti yang diasumsikan sebelumnya, dan bergerak bersama mereka sebagai kawanan yang bersatu.
Hasil yang mengejutkan: Pergeseran paradigma dalam penelitian kawanan
Hasil eksperimen tersebut mengejutkan dan secara fundamental menantang teori yang ada. Bertentangan dengan harapan para peneliti, belalang sungguhan tidak bergerak ke arah yang sama sebagai bagian dari kawanan besar yang seragam. Sebaliknya, mereka berbelok ke salah satu kawanan virtual dan bergerak langsung ke arahnya.
Pengamatan ini menunjukkan kepada para ilmuwan bahwa apa yang disebut "respons optomotor"—refleks bawaan yang menyebabkan belalang mengikuti kesan sensorik gerakan—bukanlah penyebab gerakan kolektif yang terkoordinasi. Bahkan, para peneliti tidak menemukan bukti bahwa belalang menyelaraskan posisi dan arah gerakannya berdasarkan tetangganya sama sekali.
“Hewan individu bukanlah partikel,” jelas Iain Couzin. “Kita harus menganggap belalang sebagai subjek kognitif dan bertindak yang mengamati lingkungannya dan, berdasarkan hal ini, membuat keputusan tentang ke mana harus pergi selanjutnya.” Para peneliti sekarang berasumsi bahwa pembentukan kawanan jauh lebih bergantung pada setiap belalang individu daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Percobaan tersebut juga menunjukkan bahwa hewan-hewan tersebut terkadang menyimpang dari jalur umum, bahkan ketika ada dua kawanan yang bergerak di samping mereka ke arah yang sama. Lebih lanjut, tim tersebut tidak menemukan bukti bahwa kepadatan individu, seperti yang diasumsikan sebelumnya, adalah faktor pemicu pergerakan berkelompok.
Implikasi praktis untuk memerangi wabah belalang
Temuan baru ini memiliki implikasi praktis yang luas. Pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme mendasar dari pembentukan kawanan dan pergerakan dapat membantu memprediksi perilaku serangga dan mengembangkan strategi yang lebih efektif untuk memerangi wabah belalang.
Mengingat bahwa kawanan belalang mengancam mata pencaharian sekitar satu dari sepuluh orang, pentingnya penelitian ini tidak dapat dilebih-lebihkan. Dampak buruk wabah belalang di Tanduk Afrika antara tahun 2019 dan 2020, yang menyebabkan gagal panen dan kelaparan, menggarisbawahi kebutuhan mendesak akan peningkatan mekanisme peramalan dan pengendalian.
Kesadaran bahwa belalang tidak hanya bertindak sebagai partikel fisik, tetapi sebagai agen kognitif individual dengan proses pengambilan keputusan mereka sendiri, membuka pendekatan baru untuk mengendalikan kawanan. Alih-alih hanya mengandalkan tindakan pengendalian skala besar, strategi di masa depan dapat lebih fokus pada pemahaman dan memengaruhi proses pengambilan keputusan individu.
Berkaitan dengan ini:
Arah penelitian masa depan dan “Pusat Komputasi Visual Kolektif”
Temuan-temuan inovatif ini hanyalah permulaan dari pemahaman baru tentang perilaku kolektif. Untuk lebih memajukan bidang penelitian ini, Iain Couzin memprakarsai "Pusat Komputasi Visual Kolektif" di Konstanz. Pusat ini, yang akan menjadi salah satu fasilitas paling modern untuk meneliti perilaku kelompok, akan mengamati kawanan hewan dalam lingkungan 3D holografik virtual dan menganalisis pergerakan mereka.
Secara paralel, tim Couzin juga meneliti pengambilan keputusan spasial pada berbagai spesies hewan. Sebuah studi terbaru yang diterbitkan di PNAS menunjukkan bagaimana hewan memproses kompleksitas lingkungannya dengan mereduksi dunia menjadi serangkaian keputusan antara hanya dua pilihan. Temuan ini menunjukkan bahwa prinsip-prinsip geometris mendasar dapat menjelaskan bagaimana dan mengapa hewan bergerak seperti yang mereka lakukan—pendekatan yang mungkin juga dapat diterapkan untuk memahami kawanan belalang.
Era baru dalam studi perilaku kolektif
Penelitian yang dilakukan oleh para ilmuwan dari Universitas Konstanz dan Institut Perilaku Hewan Max Planck menandai titik balik dalam pemahaman perilaku kolektif di kerajaan hewan. Dengan menantang teori "partikel yang digerakkan sendiri" yang telah lama mapan, mereka membuka perspektif baru yang memandang belalang dan hewan lain sebagai pengambil keputusan individu yang perilaku kolektifnya dihasilkan dari proses kognitif yang kompleks.
Penggunaan teknologi realitas virtual yang inovatif telah terbukti menjadi kunci keberhasilan. Teknologi ini memungkinkan para peneliti untuk menguraikan kompleksitas kelompok hewan yang sebelumnya sulit dipahami dan memperoleh wawasan mendasar tentang organisasi kawanan. Temuan ini tidak hanya dapat merevolusi pemahaman teoritis kita tentang perilaku kolektif, tetapi juga menawarkan solusi praktis untuk memerangi wabah belalang yang mengancam ketahanan pangan di seluruh dunia.
Karya tim Iain Couzin, yang telah dianugerahi Penghargaan Gottfried Wilhelm Leibniz yang bergengsi atas penelitiannya di bidang perilaku kolektif, menggarisbawahi pentingnya penelitian interdisipliner di persimpangan biologi, ilmu komputer, dan fisika. Karya ini secara mengesankan menunjukkan bagaimana teknologi modern dapat membantu kita mengungkap rahasia alam yang menakjubkan sekaligus mengembangkan solusi praktis untuk masalah global yang mendesak.
Berkaitan dengan ini:
Mitra pemasaran dan pengembangan bisnis global Anda
☑️ Bahasa bisnis kami adalah bahasa Inggris atau Jerman
☑️ BARU: Korespondensi dalam bahasa ibu Anda!
Konrad Wolfenstein
Saya dan tim saya dengan senang hati siap membantu Anda sebagai penasihat pribadi Anda.
Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak di sini wolfenstein@xpert.digital:atau cukup hubungi saya di +49 7348 4088 965. Alamat email saya adalah
Saya sangat menantikan proyek bersama kita.
