Tumbuhan mengatur dirinya sendiri dalam 'urutan tersembunyi', pola serupa yang ditemukan di alam
Para ilmuwan telah menemukan “tatanan tersembunyi” di lahan kering di seluruh planet ini, di mana tanaman mengikuti hiperuniformitas yang tidak teratur – tata letak yang terlihat acak dan tidak teratur dari dekat namun memiliki pola yang jelas jika dilihat dari jauh.
Temuan ini menjelaskan fenomena seperti “semak harimau” di Afrika Barat, di mana kumpulan tanaman terlihat seperti garis-garis harimau dari atas, atau “lingkaran peri” di Namibia yang terlihat seperti bintik-bintik dari jauh namun sebenarnya merupakan rumpun tanaman. Tanaman-tanaman ini mengatur dirinya sendiri sedemikian rupa sehingga membantu mereka mengatasi kekeringan dan berfungsi dalam kondisi ekstrim.
Di studi baruyang diterbitkan pada 7 Oktober di jurnal PNAS, para peneliti mengamati citra satelit di lebih dari 400 wilayah kering di seluruh dunia dan secara matematis menganalisis pola spasial tanaman di lanskap tersebut. Mereka menemukan bahwa meskipun sebaran tanaman terlihat tidak teratur di permukaan tanah, jika dilihat dari udara, 10% lahan kering mengikuti pola yang sangat seragam – menunjukkan bahwa fenomena ini bukan hanya jarang terjadi tetapi juga merupakan ciri umum di banyak ekosistem kering.
Pola ini kemungkinan besar disebabkan oleh persaingan yang ketat untuk mendapatkan sumber daya yang langka, kata Liu. Menata dirinya dengan cara yang sangat seragam ini dapat membantu tanaman bertahan hidup dengan air yang terbatas. Jika jaraknya terlalu dekat satu sama lain, masing-masing tanaman akan bersaing untuk mendapatkan air, namun jika jaraknya terlalu jauh akan menimbulkan celah bagi jenis tanaman lain untuk menyerang, sehingga pola ini memungkinkan keseimbangan yang tepat untuk ekosistem kering.
Seiring berjalannya waktu, vegetasi perlahan-lahan tertata menjadi keadaan hiperseragam yang tidak teratur dan dibentuk oleh keseimbangan ini. “Ini adalah strategi yang brilian dan muncul untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya dan meminimalkan konflik persaingan bagi seluruh masyarakat,” kata Liu.
Ahli kimia pertama kali mendefinisikan hiperuniformitas yang tidak teratur di tahun 2000an. Mereka mengamati atom-atom yang tidak tersusun dalam pola kristal padat (kisi-kisi yang sangat terorganisir) atau pola cair atau gas (apalagi terorganisir dan acak). Sebaliknya mereka disusun dengan cara yang sangat seragam, sehingga memberikan manfaat dari sistem yang terorganisir tetapi dengan lebih banyak fleksibilitas.
Para ilmuwan semakin banyak mengidentifikasi pola ini di seluruh alam, mulai dari skala atom hingga skala keseluruhan galaksi. Batang dan kerucut pada mata burung tersusun secara sangat seragam, dan beberapa alga berenang dalam pola yang sangat seragam.
Hal ini juga sebelumnya telah diamati pada tanaman – termasuk pada jaringan urat daunkarya Jiao ditampilkan.
“Kita dapat belajar banyak dari sistem biologis yang dioptimalkan oleh evolusi dan seleksi alam selama bertahun-tahun,” Yang Jiaoseorang insinyur di Arizona State University yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan kepada Live Science. “Saya tidak terkejut dengan hasilnya. Sama halnya dengan apa yang kami tunjukkan pada pola daun, jika lingkungannya keras, sistem akan lebih beradaptasi ke kondisi hiperseragam yang optimal,” tambahnya.
Namun keseimbangan optimal ini mempersulit ekosistem untuk pulih dari gangguan manusia, seperti perubahan iklim, spesies invasif, atau infrastruktur.
“Jalan dan parit berperan sebagai bekas luka yang mengganggu aliran air,” kata Liu. “Saat gradien tersebut terganggu, ‘tatanan tersembunyi’ akan runtuh. Dengan cara ini, hilangnya hiperuniformitas dapat berfungsi sebagai tanda peringatan dini yang sensitif – sebuah sinyal bahwa ekosistem menjadi stres dan kehilangan ketahanan alami yang diberikan oleh tatanan tersembunyi ini.”
Tim Liu kini berencana mencari tatanan tersembunyi di ekosistem ekstrem lainnya, termasuk di luar Bumi. Menganalisis NASAGambar kawah di Mars oleh penjelajah Curiosity, mereka menemukannya kelompok kerikil di atas pasir menunjukkan hiperuniformitas yang tidak teratur seperti tanaman lahan kering di Bumi, yang tidak didorong oleh biologi tetapi oleh kekuatan fisik seperti angin, pergerakan pasir, dan gravitasi.
“Prinsip geometri yang sama muncul dalam sistem yang berbeda menunjukkan bahwa hiperuniformitas yang tidak teratur adalah solusi universal terhadap tantangan pengepakan dan efisiensi di bawah batasan,” kata Liu, “apakah 'partikel' tersebut adalah tumbuhan, kerikil, atau sel.”
