Komunikasi pada Tumbuhan dan Perilaku Hewan dalam Bekerjasama

Komunikasi pada Tumbuhan dan Perilaku Hewan dalam Bekerjasama

Learning Outcome

  • Dapat menjelaskan prinsip dasar komunikasi pada tumbuhan dan perilaku hewan yang dapat menjadi inspirasi untuk keteraturan dan kerjasama dalam kehidupan.

Bahan Kajian

  • Tumbuhan
    • Komunikasi pada tumbuhan dalam kerjasama
    • Berbagai jenis simbiosis pada tumbuhan
  • Hewan
    • Komponen utama untuk hewan berkomunikasi: saraf dan hormon.
    • Perilaku Hewan: genetik dan dipelajari dari lingkungan
    • Kerjasama pada hewan
      • Hewan avertebrata:
        • Kerjasama pada semut membangun sarang dan mencari makan
        • Kerjasama lebah mencari nektar polen
      • Hewan vertebrata:
        • Bebek sangat teratur berbaris
        • Kerjasama lumba-lumba menangkap ikan dengan membentuk cincin lumpur

Komunikasi pada Tumbuhan dalam Kerjasama

  • Apakah antar tumbuhan dapat melakukan “komunikasi”?
  • Bagaimana tumbuhan melakukan komunikasi dengan tumbuhan lain?
  • Komunikasi antar tumbuhan → Tumbuhan mengeluarkan sinyal berupa senyawa kimia → direspon oleh tumbuhan lain
  • Terjadi simbiosis:
    • Parasitisme
    • Komensalisme
    • Amensalisme

Simbiosis Parasitisme

  • Hubungan menguntungkan di satu pihak dan merugikan di pihak lain.
  • Contoh: Raflesia (heterotrof) dengan tumbuhan inangnya Kibalera (Tetrastigma).
  • Batang (kambium vaskuler) Tetrastigma digunakan untuk perkecambahan embrio Raflesia.
  • Ada kesamaan senyawa alkaloid dan fenol pada batang Tetrastigma dengan Raflesia.
  • Raflesia (tidak mempunyai akar, batang & daun) mendapatkan asimilat dari inang.

Tumbuhan Parasit: Tali Putri (Cuscuta spp) – Tumbuhan Heterotrof

  • Tumbuhan Cuscuta tidak mampu melakukan fotosintesis.
  • Haustorium Cuscuta menembus jaringan floem tumbuhan inang.
  • Cuscuta mengambil asimilat dari tumbuhan inang.
  • Cuscuta mulai diteliti sebagai tanaman obat.
    • Cuscuta chinensis: sebagai obat herbal
    • Cuscuta tinctoria: sebagai pewarna
    • Cuscuta reflexa: Haustorium Cuscuta

Benalu (Loranthus sp.) dan Pohon Inangnya

  • Biji benalu berkecambah di batang tumbuhan inang.
  • Benalu mendapatkan air dan unsur hara dari pohon inangnya untuk pertumbuhan.
  • Haustorium benalu mampu menembus jaringan xilem batang inang.

Simbiosis Komensalisme

  • Interaksi antara dua makhluk hidup yang menguntungkan salah satu organisme, sedangkan organisme lain tidak dirugikan dan tidak diuntungkan (netral).
  • Contoh: Tanaman anggrek dan pohon mangga.
    • Anggrek mendapat keuntungan memiliki tempat untuk tumbuh, mendapatkan sinar matahari, air serta zat-zat untuk proses pertumbuhan, dengan menempel pada pohon mangga.
    • Pohon mangga tidak dirugikan dalam hal apapun.

Simbiosis Amensalisme

  • Interaksi antar makhluk hidup yang merugikan satu organisme, sementara organisme lain tidak diuntungkan atau dirugikan.
  • Contoh: Pohon pinus dan tumbuhan lain. Pohon pinus dapat mengeluarkan senyawa alelokimia (fenol dan flavonoid pada daun) yang dapat menyebabkan tumbuhan lain tidak tumbuh subur.
  • Batang, daun, akar jahe (Zingiber officinale) menghasilkan senyawa alelokimia (terpenoid) yang bersifat fitotoksik untuk tanaman lain. Bila lahan setelah ditanami jahe, komoditi lain yang ditanam berikutnya akan mengalami pertumbuhan tidak optimal. Biji kedelai dapat gagal berkecambah pada lahan setelah ditanami jahe.

Komponen Utama Hewan Berkomunikasi: Sistem Saraf

  • Hydra: hewan model untuk pemetaan seluruh saraf
    • Hydra, hewan avertebrata perairan, simetri radial, tubuh mirip dengan tumbuhan.
    • Secara tradisional → Sistem saraf Hydra: jaringan saraf
    • Dupre and Yuste (2017) membuktikan bukan hanya jaringan saraf, tapi:
      • Hydra memiliki 4 sirkuit saraf dengan perilaku yang berbeda-beda
      • Penemuan ini menggunakan transgenik Hydra dengan flurosecents dan calcium imaging

Apakah Perilaku Hewan?

  • Respon hewan terhadap stimulus dari dalam tubuh maupun dari lingkungan:
    • Kemampuan saraf merespon
    • Sistem saraf: sederhana & kompleks
  • Perilaku terjadi sebagai respon fisiologi dan respon dari sinyal di dalam dan di luar tubuh yang diterima oleh sistem saraf.
    • Internal tubuh: siang hari kadar glukosa darah rendah → “lapar” → makan
    • Eksternal: Malam manusia tidur karena hormon melatonin tinggi → ngantuk → tidur
  • Hewan berperilaku aktif.
  • Penting dalam adaptasi untuk bertahan hidup.

Sistem Hormon Menjadi Dasar dari Perilaku Hewan

  • Contoh perilaku makan (pengaturan kadar gula darah: Insulin dan Glukagon).
  • Lapar

Perilaku Hewan: Klise dan Dipelajari dari Lingkungan

  • Klise (stereotype, innate, inheren)
    • Merupakan konsekuensi dari sistem saraf yang diturunkan secara genetik.
    • Bersifat tetap dan utuh (fixed action pattern).
    • Terkait dengan stimulus.
  • Acquired (dipelajari)
    • Tingkah laku individual → karena belajar sepanjang hayat.
    • Berubah berdasarkan pengalaman, non-genetik.
    • Tidak berkaitan dengan stimulus tertentu.

Perilaku Klise

  • FIXED ACTION PATTERN: Telur angsa dikeluarkan dari sarang maka angsa akan melakukan tingkah laku: menggelindingkan telur dengan paruh kembali ke sarangnya
  • Anak burung menciap saat menetas
  • Perilaku Klise / stereotype
    • Berdasarkan gen, dilakukan terus menerus dengan pola yang sama.
    • Perilaku dapat diprediksi.
    • Tidak dipelajari & tidak ada latihan.
    • Perilaku dasar: mencari makan, pemeliharaan anak, membuat sarang → harus dilakukan secara tepat.
  • Larva membentuk pupa
  • Laba-laba membentuk sarang

Perilaku Klise (Refleks & Insting)

  • Refleks
    • Respon: oleh bagian badan tertentu, mis: reflex mata mengedip terhadap jumlah cahaya yang masuk
  • Insting
    • Dikendalikan interaksi antara stimulus eksternal / internal, sistem hormon dan sistem saraf
    • Mempunyai aspek motivasi: ada dorongan untuk mencapai sasaran, dan bila telah tercapai akan menurunkan dorongan
  • Refleks gerak lutut terhadap ketukan pada lutut

Perilaku Belajar dan Reasoning

  • Belajar
  • Most animals are born to learn, termasuk manusia
    • Anak kucing belajar menangkap tikus
    • Assosiatif learning: mengasosiakan sesuatu dengan konsekuensi yang diperoleh; mengaitkan stimulus dengan ganjaran tertentu
    • Misalnya: Burung pemakan bulir padi mengasosiasikan orang-orangan di sawah sebagai sesuatu yang perlu dihindari →melatih hewan belajar: REWARD and PUNISHMENT
  • Reasoning
    • Kemampuan merespons situasi baru tanpa pengalaman sebelumnya
    • Kemampuan mengingat dan memilih alternatif
    • Inovasi (ilham)→problem solving
    • Tool use: penggunaan alat

Kerjasama pada Hewan

  • Organisme sosial hidup dalam kelompok
  • Kerjasama hewan:
    • Otak mampu membentuk cognitive:
      • Mengenal
      • Berfikir
      • Membentuk memori
    • Serangga: semut, lebah → sistem saraf pusat
    • Vertebrata: burung, mamalia, primata → otak sangat berkembang

Semut Rangrang: Kerjasama Membangun Sarang

  • Semut rangrang: Oecophylla smaragdina, anggota koloni sangat banyak: dewasa dan larva
  • Tahap A: kerjasama pada semut dewasa menarik dan mendekatkan dedauan
    1. Jika jarak antara daun ke daun lain terlalu jauh maka semut membentuk “rantai semut”
    2. Saat sudah dekat daun ditarik dengan tungkai depan dan tungkai belakang pada batang pohon
    3. Beberapa daun sudah saling berdekatan satu dengan yang lain
  • Lanjut tahap ke B: direkatkan

Kerjasama Semut Rangrang Dewasa & Larva

  • Tahap B. Kerjasama semut rangrang dewasa & larva
    • Tahap 1. Daun ditarik dan didekatkan oleh semut rangrang dewasa
    • Tahap 2. Daun direkatkan menggunakan saliva yang dikeluarkan dari larva semut. Caranya: Semut rangrang dewasa “memegang” kepala larva dengan gigi mandibulanya sehingga cairan saliva larva tertekan dan keluar membentuk benang-benang untuk merekatkan daun-daun

Kerjasama Semut Membawa Makanan

  • Semut rangrang O. smaragdina bersifat carnivor: eksperimen diberikan potongan daging ayam
    1. Dua individu semut mendatangi daging ayam. Antena semut merupakan indra yang berfungsi untuk deteksi bau dan bagian mulut sebagai indera perasa
    2. Informasi terdapat makanan disampaikan ke anggota koloni sehingga makin banyak semut yang datang.
    3. Potongan daging diangkat bersama-sama ke dalam sarang

Feromon Jejak Semut

  • Semut yang menemukan makanan kembali ke sarang dengan meninggalkan feromon jejak
  • Anggota koloni semut dapat mengetahui lokasi makanan dengan mengikuti feromon jejak tersebut

Komunikasi pada Lebah: Waggle Dance

Apis mellifera

  • Menggunakan matahari sebagai “kompas”
  • Lebah yang pertama menemukan bunga
  • Saat kembali ke sarang, melakukan gerakan seperti angka 8
  • Gerakan ini untuk mengkomunikasikan ke lebah lain tentang informasi:
    • Jarak
    • Sudut letak bunga berdasarkan posisi matahari
  • Gerakan waggle di garis lurus menghasilkan getaran
  • Getaran dideteksi beberapa lebah disekitarnya (follower) menggunakan antena sebagai mekanoreseptor
  • Lebah “follower” secara mandiri dapat menemukan letak bunga
  • Bagaimana caranya?
  • Nobel Prize: Karl von Frisch tahun 1940 dalam Medicine & Physiology

Eksperimen: Lokasi Sumber Gula

  1. Sumber gula A: Barat Laut (BL) gula B: Timur Laut (TL)
  2. Toraks lebah yang datang di A diberi warna hijau dan yang datang di B diberi warna merah
  3. Di dalam sarang lebah-lebah warna hijau melakukan waggle dengan arah (BL) yang berbeda dengan lebah warna merah (TL)

  • Sangat menarik, bahwa arah waggle tersebut sesuai dengan arah sumber gula

  • Makin jauh letak bunga maka makin lama getaran “waggle” abdomen lebah

  • Suara getaran waggle berkorelasi positif dengan jarak bunga

Arah Waggle Dance Berpatokan pada Matahari

  1. Misal: Di dalam sarang lebah waggle secara vertikal ke atas: memberikan informasi bahwa bunga terletak searah lurus ke arah matahari
  2. Jika lebah waggle secara vertikal ke bawah: memberikan informasi bahwa bunga terletak lurus menjauhi matahari
  3. Jika lebah waggle ke kanan membentuk sudut 65: memberikan informasi bahwa bunga terletak 65 dari sarang

Learned/Acquired

  • Learning
  • Imprinting
    • Kemampuan meniru perilaku objek yang pertama kali dilihat saat menetas/ lahir
    • Konrad Lorenz (Nobel Prize for Medicine and Physiology in 1973)
    • Penting untuk hewan bertahan hidup
    • Mencari makan
    • Migrasi

De Ganzenfanfare (The Geese Parade) Geleen Loves London 2015

  • Kemampuan imprinting pada bebek digunakan melatih bebek berbaris dalam parade

Imprinting pada Burung

  • Anak burung dapat melakukan imprinting melalui stimulus penglihatan dan atau pendengaran (auditori) dari objek sekitar pada fase sensitif
  • Informasi yang diperoleh disimpan dalam memori otak burung

Lumba-Lumba Menangkap Ikan dengan Membentuk Cincin Lumpur

  • Lumba-lumba hidung botol (Tursiops spp.): sangat tinggi variasi cara menangkap ikan, baik menangkap sendiri maupun secara bersama

  • Lumba-lumba menangkap ikan dengan membentuk cincin lumpur: perilaku diamati di Teluk Florida (Engleby & Powell, 2019; Torres & Read, 2009).

    1. Beberapa lumba-lumba bekerjasama berenang dengan cepat dekat dengan dasar laut di bagian dangkal
    2. Tekanan sirip ekor lumba-lumba membentuk lingkaran lumpur

  • Mud ring feeding atau menangkap ikan dengan membentuk cincin lumpur

  1. Pergerakan lumba-lumba sangat cepat secara melingkar, mengelilingi sekelompok ikan
  2. Saat tangkapan ikan sudah masuk dalam lingkaran lumpur, setiap lumba-lumba membuka mulut menangkap ikan yang berusaha melompat di atas permukaan air untuk berusaha keluar dari lingkaran jaring lumpur
  • Mampu membedakan perbedaan frekuensi & durasi suara
  • Penglihatan yang baik di air maupun di udara dan memahami bentuk menggunakan penglihatan dan echolocation
  • Berkembang ingatan untuk pendengaran dan penglihatan
  • Concept learning: discrimination learning sets and matching-to-sample
  • Behavioral synchrony → two dolphins acting together: diarahkan oleh pelatih atau oleh lumba-lumba sendiri
  • Semua kompetensi kognisi → membentuk perilaku kompleks sosial di alam

Take Home Message

  • Belajar dari tumbuhan berkomunikasi & berbagai kerjasama hewan … Bagaimana dengan Anda? Ayo tingkatkan kerjasama!
  • Team Building … mencapai tujuan bersama - GOALS