Di alam, hubungan antara predator dan mangsa tidak hanya ditentukan oleh proses berburu dan dimangsa. Kehadiran predator juga dapat menimbulkan rasa takut yang memengaruhi perilaku mangsa, mulai dari cara mencari makan hingga kemampuan berkembang biak. Di sisi lain, penyebaran penyakit di dalam populasi mangsa turut membentuk dinamika ekosistem yang kompleks. Memahami interaksi berbagai faktor tersebut menjadi penting untuk menjelaskan bagaimana keseimbangan alam dapat terbentuk maupun berubah dari waktu ke waktu.

Fenomena ini menjadi fokus penelitian kolaboratif yang dilakukan oleh Emli Rahmi, Nursanti Anggriani, Hasan S. Panigoro, dan Olumuyiwa James Peter. Alih-alih melakukan pengamatan langsung di lapangan, tim peneliti mengembangkan sebuah model matematika untuk mensimulasikan interaksi antara predator, mangsa, dan penyakit dalam berbagai kondisi. Melalui pendekatan ini, mereka berupaya memahami bagaimana faktor-faktor biologis dan perilaku dapat memengaruhi kestabilan suatu ekosistem.

Salah satu keunikan penelitian ini adalah penggunaan pendekatan kalkulus fraksional (fractional-order calculus) yang memungkinkan model mempertimbangkan efek memori, yaitu pengaruh pengalaman atau kondisi masa lalu terhadap dinamika sistem pada saat ini. Dengan pendekatan tersebut, model diharapkan mampu menggambarkan proses biologis secara lebih realistis dibandingkan model matematika konvensional yang hanya mempertimbangkan kondisi sesaat.

Selain memasukkan unsur efek memori, model yang dikembangkan juga mempertimbangkan pengaruh rasa takut terhadap tingkat reproduksi mangsa, kemungkinan individu yang telah sembuh dapat terinfeksi kembali, serta kecenderungan predator memangsa mangsa yang sedang terinfeksi karena dianggap lebih mudah ditangkap. Kombinasi berbagai komponen tersebut menghasilkan gambaran yang lebih komprehensif mengenai interaksi yang terjadi di dalam ekosistem.

Hasil simulasi menunjukkan bahwa rasa takut dapat memengaruhi dinamika populasi secara signifikan. Pada kondisi tertentu dalam model, peningkatan parameter yang merepresentasikan efek rasa takut cenderung menghasilkan perilaku populasi yang lebih stabil, sedangkan nilai yang lebih rendah dapat memunculkan fluktuasi populasi yang berlangsung secara periodik. Temuan ini mengindikasikan bahwa ancaman dari predator tidak hanya berdampak melalui pemangsaan secara langsung, tetapi juga melalui perubahan perilaku mangsa.

Penelitian ini juga memperlihatkan bahwa keberadaan penyakit di dalam populasi mangsa dapat mengubah pola interaksi antara predator dan mangsa. Ketika predator lebih sering memangsa individu yang terinfeksi, penyebaran penyakit dan dinamika populasi kedua kelompok ikut mengalami perubahan. Hal ini menunjukkan bahwa proses ekologis di alam dipengaruhi oleh berbagai faktor yang saling berkaitan dan tidak dapat dipahami secara terpisah.

Lebih jauh lagi, analisis matematika yang dilakukan menemukan adanya fenomena seperti forward bifurcation dan Hopf bifurcation, yaitu kondisi ketika perubahan nilai parameter tertentu dapat mengubah kestabilan sistem dan memunculkan pola dinamika baru. Bagi para peneliti, hasil ini memberikan wawasan penting mengenai bagaimana perubahan kecil pada suatu faktor dapat berdampak besar terhadap keseimbangan populasi dalam jangka panjang.

Meskipun bersifat teoretis dan berbasis simulasi, model yang dikembangkan memiliki potensi aplikasi yang luas. Pendekatan ini dapat menjadi landasan bagi penelitian lanjutan untuk memahami interaksi antarspesies di alam, mendukung pengelolaan satwa liar, serta membantu merancang strategi konservasi dan pengendalian penyakit dengan mempertimbangkan faktor perilaku serta dinamika ekologis secara lebih menyeluruh.

Secara keseluruhan, penelitian kolaboratif ini menunjukkan bahwa keseimbangan ekosistem tidak hanya ditentukan oleh hubungan predator dan mangsa semata. Rasa takut, penyebaran penyakit, dan pengaruh pengalaman masa lalu dapat berinteraksi membentuk dinamika populasi yang kompleks. Dengan memanfaatkan pemodelan matematika modern, para peneliti menghadirkan perspektif baru yang memperkaya pemahaman tentang cara kerja ekosistem sekaligus membuka peluang pengembangan strategi konservasi berbasis ilmu pengetahuan di masa depan.

Sumber : https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0339351