Nationalgeographic.co.id - Jika membayangkan sarang semut, apa yang ada di pikiran kita? Gundukan pasir yang menyeruak dari dalam tanah? Sebuah lubang kecil di dalam tanah? Mungkin tidak terlihat mengesankan. Namun jauh ke dalam tanah di sana, lubang kecil itu sangat kompleks.
Lubang itu bercabang-cabang dan mengarah ke ruang kosong khusus yang merupakan tempat khusus bagi sang ratu semut untuk mengembangbiakkan anak-anaknya. Lubang itu juga mengarah ke tempat penyimpanan makanan, tempat semut-semut membuat sampah dan ruang lainnya.
Liang itu bukan hanya sekadar lubang kecil. Namun sebuah kota bawah tanah yang dalamnya bahkan bisa mencapai sekitar 25 kaki atau 7,5 meter di dalam tanah. Bahkan, sarang semut dapat bertahan hingga beberapa dekade.
Bagi kita, mungkin konstruksi semacam itu sudah cukup mengesankan. Namun jika itu dikerjakan oleh hewan yang ukurannya tidak lebih besar dari kuku, itu adalah sesuatu yang sangat luar biasa.
Baca Juga: Kaviar Escamoles dari Semut Pohon Beludru Seharga Seratus Dollar
Kini, para peneliti dari Caltech telah mengungkap salah satu rahasia di balik bagaimana semut membangun struktur luar biasa kompleks dan stabil tersebut. Penelitian tersebut dilakukan karena didorong oleh keinginan untuk meningkatkan kemampuan kita untuk menggali di bawah tanah, seperti pertambangan, kereta bawah tanah, atau pertanian bawah tanah.
Tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Teknik Sipil dan Mesin George W. Housner di laboratory of Jose Andrade kemudian mempelajari kebiasaan semut menggali dan menemukan mekanisme bagaimana semut melakukannya. Hasil penelitian tersebut telah dipublikasikan di journal Proceedings of the National Academy of Sciences.
Para peneliti kemudian mencari tahu apakah semut tahu cara menggali terowongan itu, atau semut hanya menggali membabi buta? Itu adalah pertanyaan besar yang harus terjawab sebelum mereka melakukan penelitian.
"Kami tidak mewawancarai semut untuk menanyakan apakah mereka tahu apa yang mereka lakukan, tetapi kami memulai dengan hipotesis bahwa mereka menggali dengan sengaja," kata Andrade seperti dilansir sciencedaily.
Para peneliti menduga, semut-semut itu meraba-raba tanah, mencari daerah yang gembur dan mencoba menggalinya. Semut mungkin dapat menilai kemampuan mekanis mereka untuk menghindari wilayah yang tanahnya keras dan sulit untuk digali.
Baca Juga: Terowongan Misterius Ditemukan di Meksiko, ‘Gerbang Neraka’ Suku Maya?
Karena Andrade adalah seorang insinyur dan bukan ahli entomologi, lantas dia meminta bantuan Joe Parker, asisten profesor biologi dan teknik biologi yang penelitiannya berfokus pada semut dan hubungan ekologisnya dengan spesies lain.
"Yang dibutuhkan Jose dan timnya adalah seseorang yang bekerja dengan semut dan memahami perilaku kolektif yang adaptif dari serangga sosial ini untuk memberi mereka konteks tentang apa yang mereka lakukan," kata Parker.
Bagaimana penelitian dilakukan?
Para peneliti juga perlu menentukan ukuran wadah yang optimal untuk digunakan, dan jumlah semut yang ideal untuk setiap wadah yang digunakan. Namun, semut tidak selalu bekerja sesuai yang apa yang peneliti harapkan.
Baca Juga: Semut Mempelajari Kesalahan untuk Hindari Jebakan Atau Predator
Di dalam wadah yang telah disiapkan para peneliti, semut-semut itu mulai menggali. Namun beberapa yang lainnya, butuh waktu berjam-jam untuk mereka mulai menggali dan bahkan ada yang tidak mau menggali sama sekali. Beberapa di antaranya ada yang menggali sebentar kemudian berhenti.
"Mereka agak berubah-ubah. Mereka menggali kapan pun mereka mau," kata Andrade.
Namun begitu semut pergi, para peneliti akan mengambil cangkir kecil itu dan melakukan rontgen menggunakan teknik pemindaian 3-D pada semua terowongan yang telah dibuat semut. Para peneliti kemudian dapat membuat simulasi yang menunjukkan kemajuan yang dibuat semut saat mereka memperluas terowongan mereka lebih dalam.
Memahami Fisika Semut
Hal itu, menurut Andrade, menjadi masuk akal karena garis lurus adalah jalur terpendek antara dua titik. Dan mereka mengambil keuntungan dari sisi wadah, yang menunjukan bahwa semut sangat efisien pada apa yang mereka lakukan.
Semut juga menggali terowongan mereka securam mungkin, sampai pada apa yang dikenal sebagai sudut istirahat. Sudut itu mewakili sudut paling curam di mana material granular, material yang terbuat dari butiran individu, dapat ditumpuk sebelum runtuh.
Untuk memahami sudut istirahat, bayangkan seorang anak membangun istana pasir di pantai. Jika anak menggunakan pasir kering, setiap sendok pasir yang mereka tambahkan akan meluncur ke bawah sisi tumpukan yang telah mereka buat. Lebih banyak pasir akan membuat tumpukan lebih tinggi, tetapi juga lebih lebar, dan tidak akan pernah lebih curam.
Di sisi lain, jika anak menggunakan pasir basah, mereka akan dapat menumpuk pasir dengan cukup curam untuk membangun dinding, menara, dan semua hal lain yang mungkin dimiliki istana pasir. Pasir basah memiliki sudut istirahat yang lebih tinggi daripada pasir kering, dan setiap bahan granular memiliki sudut yang unik.
Baca Juga: Enam Fakta Menarik dari Semut yang Perlu Anda Ketahui, Apa Sajakah?
"Semut, dapat mengetahui seberapa curam sudut itu untuk apa pun yang mereka gali, dan mereka tidak melebihinya. Itu juga masuk akal," katanya.
Akhirnya, tim menemukan sesuatu tentang fisika terowongan semut yang suatu hari nanti bisa berguna bagi manusia. Saat semut membersihkan butiran tanah, mereka secara halus menata ulang rantai gaya di sekitar terowongan. Dalam studi fisika bahan granular, rantai gaya terdiri dari sekumpulan partikel di dalam bahan granular terkompresi yang disatukan dan ditahan pada tempatnya oleh jaringan gaya tekan timbal balik.
Namun bagaimana dengan pertanyaan sentral dari hipotesis tim? Apakah semut menyadari apa yang mereka lakukan saat menggali? "Apa yang kami temukan adalah bahwa mereka tampaknya tidak 'tahu' apa yang mereka lakukan. Mereka tidak secara sistematis mencari titik lunak di pasir. Sebaliknya, mereka berevolusi untuk menggali sesuai dengan hukum fisika," kata Andrade.
Selanjutnya, kata Andrade, dia berharap untuk mulai mengerjakan pendekatan kecerdasan buatan yang dapat meniru algoritma perilaku semut. Sehingga dia dapat mensimulasikan cara semut menggali di komputer. "Bagian dari simulasi itu, akan menentukan bagaimana mengukur fisika semut untuk terowongan seukuran manusia," katanya.