Velcro berasal dari duri. Sirkuit Schmitt Trigger terinspirasi oleh saraf cumi-cumi. Hidung kereta peluru Shinkansen berkecepatan tinggi meniru paruh burung pekakak. Para insinyur terus-menerus menggali alam untuk mendapatkan cetak biru.
Ekolokasi adalah kasus lain di mana alam sampai pada solusinya jauh sebelum manusia melakukannya. Prosesnya melibatkan memukul objek dengan gelombang suara berfrekuensi tinggi dan mendengarkan pantulan baliknya. Manusia telah menggunakan sonar selama lebih dari satu abad. Namun paus dan kelelawar bergigi menyempurnakannya terlebih dahulu.
Lumba-lumba, lumba-lumba, dan paus sperma menggunakan sonar biologis ini. Begitu juga dengan sekitar 1.000 spesies kelelawar. Seiring berkembangnya teknologi, para penemu masa depan kemungkinan besar akan mencari inspirasi dari hewan-hewan ini. Namun kelompok mana yang menawarkan nilai lebih bagi para pionir masa depan?
Para ilmuwan saling menyalahkan satu sama lain mengenai pertanyaan ini. Laura Kloepper, asisten profesor biologi di St. Mary’s College di Indiana, mempresentasikan penelitian baru pada pertemuan Acoustical Society of America pada November 2018. Dia menyoroti perbedaan utama antara ekolokasi kelelawar dan lumba-lumba. Kesimpulannya tidak ambigu. Dia yakin kelelawar menggunakan teknik ini dengan cara yang jauh lebih mengesankan.
Tidak semua orang setuju. Mungkin tidak ada pemenang pasti dalam pertarungan aural ini. Sebelum memilih salah satu pihak, pertimbangkan datanya.
Keunggulan Jangkauan dan Volume
Suara merambat kira-kira empat kali lebih cepat di air dibandingkan di udara. Hal ini memungkinkan paus bergigi melakukan ekolokasi dalam jarak yang sangat jauh. Lumba-lumba hidung botol yang terendam dapat mengidentifikasi mangsa potensial dari jarak 100 meter. Itu adalah 110 meter.
Kelelawar memiliki jangkauan sonar yang lebih sempit. Kebanyakan spesies pemburu serangga mendeteksi mangsa hanya dalam jarak 9,8 hingga 16,4 kaki. Yaitu 3 sampai 5 meter. Dalam hal jangkauan, paus menang telak.
Volume adalah metrik lain yang didominasi oleh paus bergigi. Lumba-lumba dan kerabatnya menggunakan saluran hidung untuk menghasilkan bunyi klik. Suara-suara ini bergerak melalui “melon”, yaitu organ berlemak di atas rahang. Melon bertindak seperti megafon yang ada di dalamnya. Ini memfokuskan dan mengarahkan suara yang keluar.
Beberapa paus ini menghasilkan bunyi klik sekeras 230 desibel. Suara tersebut hampir 130 desibel lebih keras daripada deru kereta di stasiun kereta bawah tanah Kota New York. Ini juga mengecilkan suara-suara yang dihasilkan oleh kelelawar. Selebaran yang menggunakan sonar mengeluarkan suara sekitar 100 hingga 100 desibel.
Pada kelelawar, lidah atau laring biasanya menghasilkan gelombang suara. Para ilmuwan baru-baru ini menemukan teknik yang lebih primitif. Sebuah studi tahun 2014 melaporkan bahwa kelelawar buah Dunia Lama menavigasi kegelapan dengan mengepakkan sayapnya. Mereka kemudian mendengarkan gemanya. Para peneliti masih mencari tahu cara kerjanya.
Memproses Kebisingan
Membuat kebisingan hanyalah setengah dari tantangan. Anda harus memproses gema yang kembali ketika gema tersebut tiba. Lumba-lumba menggunakan rahang dan giginya untuk menangkap gema. Sinyal-sinyal ini diteruskan ke telinga tengah. Kelelawar menggunakan telinga luar yang tumbuh terlalu besar untuk mengumpulkan sinyal balasan.
Bahkan dengan telinga yang besar, sungguh luar biasa bahwa kelelawar dapat mendengar dengan sangat baik. Banyak spesies hidup, berkelana, dan berburu dalam koloni besar. Kelompok terbesar berisi sekitar 15 juta hewan. Ketika ratusan atau jutaan kelelawar melakukan ekolokasi secara bersamaan, akibatnya adalah kebisingan latar belakang yang kacau.
Kelelawar tertentu harus membedakan tangisannya sendiri dengan tangisan orang lain. Untuk mencapai hal ini, mamalia bersayap mengubah nada, frekuensi, dan waktu suara masing-masing. Beberapa mengambilnya lebih jauh. Kelelawar ekor bebas Meksiko sengaja mengeluarkan suara untuk mengganggu sinyal sonar kelelawar lain. Semuanya adil dalam cinta, perang, dan perburuan serangga.
Sinyal kelelawar itu rumit. Mereka fleksibel dan mudah dimanipulasi. Bunyi klik sonar paus bergigi lebih homogen. Cetacea kurang memiliki kendali atas nada atau durasi suara mereka yang relatif sederhana.
Fleksibilitas ini menjadi salah satu alasan Kloepper menganggap kelelawar lebih canggih. Strategi anti-jamming mendukung pandangan ini. Dalam percobaan baru-baru ini, Kloepper dan rekan-rekannya memaparkan dua lumba-lumba pada rekaman klik buatan cetacea. Binatang air tidak mengalami disorientasi. Mereka sedikit mengubah waktu dan frekuensi sinyal keluarnya.
Performanya lumayan. Kloepper menekankan, bagaimanapun, bahwa kelelawar memiliki fleksibilitas vokal yang lebih besar. Kemungkinan rekayasa yang tersembunyi di tenggorokan kelelawar mungkin lebih kompleks daripada yang ada di melon ikan paus.
Pada tanggal 16 November 2018, debat ramah Science Friday menyoroti perbedaan mengejutkan dalam kemampuan sonar kelelawar dan lumba-lumba. Kloepper mewakili Tim Kelelawar melawan Brian Branstetter, ahli biologi di National Marine Mammal Foundation. Di tengah diskusi, Branstetter menunjukkan keunggulan berbeda yang dimiliki paus bergigi dibandingkan paus terbang.
Kelelawar menggunakan suara untuk memetakan bagian luar benda padat. Sinyal yang dipantulkan memberi tahu mereka seperti apa rupa suatu benda di luar. Lumba-lumba beroperasi secara berbeda. Karena suara merambat melalui air, sinyal ekolokasinya melewati target. Hal ini memungkinkan mereka untuk melihat ke dalam suatu objek dan juga ke luar. Sebuah penelitian pada tahun 1992 membuktikan bahwa lumba-lumba hidung botol dapat menentukan ketebalan silinder berongga hanya dengan menggunakan ekolokasi alaminya.
Kedua spesies ini mungkin tampak sangat berbeda. Mereka hidup di lingkungan yang berbeda. Mereka berevolusi di benua yang berbeda. Namun, analisis genetik pada tahun 2010 menunjukkan adanya kesamaan. Kedua garis keturunan secara independen mengembangkan sonar setelah mengalami mutasi terkait pendengaran yang serupa. Evolusi terulang kembali. Sejarah bergema.
Selain Kelelawar dan Paus
Kelelawar dan paus bergigi bukan satu-satunya hewan yang mengandalkan sonar. Burung minyak, yang hidup di gua, menggunakan ekolokasi untuk bernavigasi dalam kegelapan total. Tikus mungkin juga menggunakan trik ini untuk merasakan sekelilingnya. Kemampuan “melihat” dengan suara ternyata lebih luas dari yang kita duga.
“Lumba-lumba dapat menentukan ketebalan silinder berongga hanya dengan menggunakan bakat ekolokasi mereka.”
Konvergensi biologis ini menimbulkan pertanyaan tentang bagaimana hewan memandang dunianya. Bagi kelelawar, bagian luar adalah hal yang paling penting. Bagi lumba-lumba, bagian dalamnya menyimpan rahasia. Kedua strategi tersebut berhasil. Keduanya berevolusi melalui perubahan genetik yang serupa. Mekanismenya berbeda. Hasilnya sama.
Mengapa begitu banyak hewan yang membutuhkan indra ini? Kegelapan menyembunyikan predator. Air keruh mengaburkan mangsanya. Solusinya sederhana. Kirimkan suara. Dengarkan kembalinya. Otak membangun gambaran dari gema. Ini adalah bahasa ruang universal.
Burung minyak terbang dalam kegelapan. Tikus menggali tanah. Lumba-lumba berenang di birunya. Kelelawar terbang di malam hari. Mereka semua mendengarkan. Mereka semua mendengar. Gema itu nyata. Itu selalu ada di sana. Menunggu.
