MELIHAT kawanan burung terbang bersama di langit sering kali memunculkan decak kagum. Mereka tampak bergerak harmonis, berbelok serempak layaknya satu organisme tunggal. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan meyakini fenomena ini terjadi karena setiap burung hanya meniru gerakan tetangga di sebelahnya berdasarkan insting dan penglihatan. Namun, sebuah studi terbaru mengungkapkan fakta mengejutkan: rahasia di balik kekompakan ini bukanlah perilaku hewan semata, melainkan hukum fisika.
Penelitian yang dilakukan tim matematikawan dari Applied Mathematics Laboratory di New York University (NYU) mencoba melihat melampaui perilaku hewan itu sendiri. Mereka berfokus pada aliran udara dan air yang digerakkan hewan-hewan tersebut saat bergerak. Hasilnya, saat terbang beriringan dalam satu garis, kawanan burung ternyata tidak bergerak seperti kerumunan biasa, melainkan berperilaku menyerupai material padat atau struktur kristal.
Bergerak Bak Struktur Kristal Lunak
Model matematika yang dibangun oleh Christiana Mavroyiakoumou, Leif Ristroph, dan Jiajie Wu ini menyimpulkan kelompok hewan yang berbaris satu demi satu bertindak seperti “kristal lunak”. Dalam struktur ini, setiap burung mengambil peran sebagai atom yang jaraknya tertata rapi dan berulang dari tetangganya.
Hal yang mengunci pola kisi-kisi ini tetap stabil bukanlah mata atau insting, melainkan pusaran udara yang dilepaskan kepakan sayap burung di depannya. Setiap kepakan sayap menghasilkan pusaran angin yang memengaruhi siapa pun yang mengikuti di belakang. Jika burung di belakang terbang terlalu dekat, aliran udara akan mendorongnya mundur. Sebaliknya, jika tertinggal terlalu jauh, arus udara akan menariknya maju. Interaksi dinamis ini otomatis menempatkan setiap anggota pada jarak ideal, yaitu sekitar 1,2 kali dari panjang gelombang udara yang dihasilkan oleh pemimpin di depan.
“Hasil temuan kami menawarkan cara baru untuk memahami bagaimana kelompok hewan mengoordinasikan gerakan dan merespons lingkungan mereka,” kata Mavroyiakoumou.
Alasan Jumlah Kelompok Selalu Terbatas
Meski terlihat menguntungkan karena burung di belakang bisa menghemat energi dengan memanfaatkan daya angkat dari burung di depannya, formasi ini menyimpan kerentanan yang unik. Ketika salah satu anggota barisan mengalami gangguan atau guncangan, efeknya tidak akan hilang. Gangguan tersebut justru akan merambat ke sepanjang formasi dan semakin menguat di bagian belakang, sebuah fenomena gelombang yang disebut peneliti sebagai flonons.
Karena setiap burung hanya merasakan dampak dari aliran udara burung di depannya tanpa bisa memengaruhi balik ke depan, getaran kecil pun akan terus berlipat ganda. Hal inilah yang menjadi alasan matematis mengapa formasi barisan burung di alam liar selalu terbatas, biasanya hanya berkisar antara empat hingga sembilan anggota. Jika barisan terlalu panjang, gelombang gangguan yang membesar di belakang akan memicu tabrakan dan merusak formasi.
Kendati rapuh, elastisitas formasi ini memiliki sisi positif yang luar biasa. Sensitivitas yang tinggi terhadap getaran sekecil apa pun membuat seluruh kawanan dapat merespons perubahan lingkungan dengan sangat cepat, seperti embusan angin mendadak atau datangnya predator.
Studi yang telah diterbitkan dalam jurnal Physical Review Fluids ini tidak hanya memecahkan misteri alam, tetapi juga membuka peluang besar bagi dunia teknologi. Di masa depan, aturan aliran fisika ini dapat diadopsi oleh para insinyur untuk merancang kawanan drone atau robot bawah air agar dapat bergerak lebih rapat dan efisien tanpa risiko bertabrakan. (Earth/Z-2)