Nationalgeographic.co.id - Dengan tubuh yang membentang, lebar sayap yang sangat besar, dan corak tubuh yang berwarna-warni, capung adalah pemandangan yang unik. Akan tetapi orisinalitas mereka tidak berakhir dengan penampilan mereka saja, melainkan sebagai salah satu spesies serangga tertua di planet ini, mereka adalah inovator awal penerbangan udara.
Kini, sebuah kelompok yang dipimpin oleh Jane Wang, profesor teknik mesin dan fisika di College of Arts and Sciences, telah menguraikan fisika rumit dan kontrol saraf yang memungkinkan capung dapat memperbaiki diri mereka saat mereka jatuh.
Penelitian tersebut mengungkapkan rantai mekanisme yang dimulai dengan mata capung—kelimanya—dan berlanjut melalui otot juga jarak sayapnya.
Hasil penelitian itu sendiri telah diterbitkan pada 12 Mei 2022 di jurnal Science dengan mengambil judul "Recovery Mechanisms in the Dragonfly Righting Reflex". Wang ikut menulis makalah ini dengan James Melfi, Ph.D. '15, dan Anthony Leonardo dari Howard Hughes Medical Institute (HHMI) di Ashburn, Virginia.
Selama dua dekade, Wang telah menggunakan pemodelan matematika yang kompleks untuk memahami mekanisme penerbangan serangga. Bagi Wang, fisika sama pentingnya dengan genetika dalam menjelaskan evolusi organisme hidup.
"Serangga adalah spesies yang paling melimpah dan yang pertama menemukan penerbangan udara. Dan capung adalah beberapa serangga paling kuno," kata Wang. "Mencoba melihat bagaimana mereka mengatur diri mereka sendiri di udara akan memberi kita wawasan tentang asal usul penerbangan dan bagaimana hewan mengembangkan sirkuit saraf untuk menyeimbangkan di udara dan menavigasi melalui ruang."
Proyek ini dimulai beberapa tahun yang lalu ketika Wang menjadi ilmuwan tamu di Kampus Penelitian Janelia HHMI, di mana kolaboratornya Leonardo adalah pelacak capung 3D di arena besar. Wang terinspirasi untuk meneliti mereka lebih dekat.
"Ketika kami melihat perilaku terbang mereka, kami secara bersamaan kagum dan frustrasi," katanya. "Lintasannya rumit dan tidak dapat diprediksi. Capung terus-menerus melakukan manuver, tanpa mengikuti arah yang jelas. Ini misterius."
Wang dan Melfi menemukan bahwa dengan melepaskan capung dengan hati-hati tanpa kontak kaki, manuver serangga yang membingungkan sebenarnya mengikuti pola gerakan yang sama, yang dapat ditangkap oleh para peneliti dengan tiga kamera video berkecepatan tinggi yang merekam pada 4.000 frame per detik. Penanda diletakkan di sayap dan tubuh capung, dan gerakannya direkonstruksi melalui perangkat lunak pelacakan 3D.
Kemudian datang bagian yang paling menantang: mencoba memahami gerakannya. Para peneliti harus mempertimbangkan banyak faktor—mulai dari aerodinamika yang tidak stabil dari interaksi sayap dan udara hingga cara tubuh capung merespons kepakan sayapnya. Ada juga kekuatan kegigihan yang pada akhirnya harus dihadapi oleh semua makhluk dunia, yaitu gravitasi.
Baca Juga: Unik! Hindari Perilaku Seksual Pejantan, Capung Betina Pura-pura Mati
Baca Juga: Sebagian Serangga dan Hewan Rutin Berganti Kulit, Ini Alasannya
Baca Juga: Pelajaran Sains Semut: Rahasia Biologis Semut Terbang dan Tanpa Ayah
"Eksperimen ini menunjukkan bahwa penglihatan adalah jalur pertama dan dominan untuk memulai refleks meluruskan capung," kata Wang.
Dengan tiga atau empat pukulan sayap, capung yang jatuh dapat berguling 180 derajat dan melanjutkan terbang dengan sisi kanan ke atas. Seluruh proses memakan waktu sekitar 200 milidetik.
"Yang sulit adalah mencari tahu strategi kontrol utama dari data eksperimen," kata Wang. "Kami membutuhkan waktu yang sangat lama untuk memahami mekanisme di mana sejumlah kecil asimetri nada dapat menyebabkan rotasi yang diamati. Kunci asimetri tersembunyi di antara banyak perubahan lainnya."
Kombinasi analisis kinematik, pemodelan fisik, dan simulasi penerbangan 3D kini memberi para peneliti cara noninvasif untuk menyimpulkan hubungan penting antara perilaku hewan yang diamati dan prosedur internal yang mengendalikannya. Wawasan ini juga dapat digunakan oleh para insinyur yang ingin meningkatkan kinerja mesin terbang kecil dan robot.