Pemodelan Populasi dalam Pengendalian Hayati

Pengendalian hayati pada dasarnya merupakan pengendalian populasi OPT dengan menggunakan populasi agen hayati. Dengan kata lain, melalui pengendalian hayati kita membuat 'terjadinya peperangan' antara pasukan (populasi) agen hayati melawan pasukan (populasi) OPT. Populasi agen hayati dapat berupa populasi predator, populasi parasitoid, populasi entomopatogen, populai antagonis, populasi pemakan gulma, dan sebagainya. Populasi OPT dapat berupa populai binatang hama, populasi patogen tanaman, atau populasi gulma. Bila 'peperangan' terjadi dengan sendirinya maka pasukan penyerang bukan pasukan agen hayati, melainkan pasukan musuh alami.


Karena pengendalian hayati melibatkan pasukan (populasi), maka kita perlu memahami mengenai pasukan (populasi) yang kita komandoi. Ibarat seorang jenderal, kita perlu memahami kekuatan dan kelemahan pasukan kita untuk menyusun strategi perang. Sebagai jenderal, kita tidak menginginkan dua pasukan agen hayati saling bersaing untuk memenangkan pertempuran. Dalam pengendalian hayati kita tidak menginginkan dua populasi musuh alami saling bersaing satu sama lain. Sebagai jenderal, kita perlu tahu berapa batalyon pasukan yang perlu dilibatkan untuk memenangkan perang. Dalam pengendalian hayati, kita perlu memperhitungkan, berapa padat populasi agen hayati yang diperlukan untuk mengendalikan hama. Untuk melakukan ini semua, dalam pengendalian hayati kita menggunakan pemodelan populasi. Pemodelan populasi dipelajari dalam bidang ilmu ekologi populasi.

Berbeda dengan pasukan dalam perang yang jumlah tetap, populasi dalam pengendalian hayati berubah ukurannya seiring dengan waktu. Perubahan ukuran populasi seiring dengan waktu disebut dinamika populasi. Pertumbuhan dapat terjadi secara kontinyu (tanpa senjang waktu) maupun secara diskret (dengan senjang waktu). Ibarat dalam perang, pasukan dapat berperang terus menerus atau beristirahat setelah berperang selama waktu tertentu. Populasi dapat kita modelkan tanpa batasan daya dukung (eksponensial) atau dengan batasan daya dukung (logistik, juga biasa disebut model sigmoid). Ibarat pasukan, kita dapat mengasumsikan makanan tersedia terus menerus atau tersedia hanya untuk jangka waktu tertentu. Untuk memahami apa yang terjadi, silahkan unduh model pertumbuhan populasi dan lakukan perubahan terhadap parameternya. Hasilnya dapat dilihat pada kurva.

Populasi dua spesies musuh alami dapat bersaing satu sama lain dalam memperebutkan populasi satu spesies OPT. Persaingan dapat terjadi bila digunakan dua spesies agen hayati dalam satu kategori kita gunakan untuk mengendalikan satu populasi OPT. Agar pengendalian hayati dapat berhasil, tentu saja persaingan harus diupayakan minimal. Apa yang terjadi bila populasi dua spesies agen hayati bersaing satu sama lain dapat dipelajari dengan menggunakan model kompetisi interspesifik. Dalam hal seperti ini, kita harus mengupayakan agar kedua populasi agen hayati berada dalam keseimbangan. Untuk mempelajari hal ini, kita dapat menggunakan model kompetisi interspesifik Lotka-Volterra. Silahkan unduh model kompetisi interspesifik dan model kompetisi intraspesifik dalam keseimbangan. Kemudian lakukan perubahan terhadap nilai parameternya. Kemudian, silahkan lihat hasilnya pada kurva.

Pada akhirnya, kita ingin memahami bagaimana populasi agen hayati dapat mengurangi padat populasi OPT. Untuk mempelajari hal ini kita memerlukan model tanggapan numerik agen hayati terhadap perubahan padat populasi OPT. Terdapat beberapa model tanggapan numerik, di antaranya adalah model predator-mangsa Lotka-Voleterra. Model lainnya adalah model parasit-inang (parasitoid-inang) Nicholson-Bailey atau secara singkat model Nicholson-Bailey. Tentu saja, kita menginginkan dapat menurunkan padat populasi OPT sebesar-besarnya dengan menggunakan populasi agen hayati yang sekecil-kecilnya. Sebagai manusia, kita selalu mau untung, tetapi ekologi lebih daripada sekedar untung-rugi. Untuk mempelajari bagaimana ini bisa kita lakukan, silahkan unduh model tanggapan numerik. Selanjutnya lakukan perubahan terhadap nilai parameternya dan silahkan lihat hasilnya pada kurva.

Model yang saya sediakan merupakan model dalam format tabel lajur Excel. Saya sengaja menggunakan Excel karena program ini tersedia hampir pada setiap komputer desktop dan laptop. Dengan begitu maka Anda dapat mencobanya dengan mudah. Namun program serupa juga tersedia dalam format lain, misalnya Wolfram Demonstrations Project menyediakannya dalam format CDF. Berikut adalah model tanggapan numerik predator-mangsa dengan tanggapan fungsional dalam format CDF:

Dinamika Populasi Predator-Mangsa dengan tanggapan Fungsional Tipe Dua dari Wolfram Demonstrations Project oleh Wilfried Gabriel

Untuk menjalankan model ini, tulisan "Interact Now! Get free Wolfram CDF Player" harus tidak tampil di layar. Untuk itu, Anda perlu menginstalasi ekstensi program CDF Player pada peramban yang Anda gunakan. Anda dapat mengunduh ekstensi ini bersama dengan program berdiri sendiri yang dapat digunakan tanpa dalam keadaan terhubung ke Internet dari Wolfram Demonstrations Project. Silahkan instalasi dalam komputer dan dalam peramban supaya Anda dapat menjalankan berbagai model simulasi yang disediakan oleh Wolfram Demonstrations Project.

Anda juga dapat menggunakan program aplikasi Populus dari College of Biological Sciences, University of Minnesota, AS. Populus merupakan program simulasi yang digunakan untuk mengajar matakuliah biologi populasi dan ekologi evolusioner di universitas tersebut. Anda dapat memilih model simulasi dari menu dan kemudian mengganti nilai parameter bawaan dengan nilai parameter yang diinginkan pada jendela masukan. Perubahan nilai parameter akan ditunjukkan dalam bentuk kurva. Algoritme perhitungan yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan tersebut dijelaskan melalui Help berbasis Acrobat yang disertakan bersama program. Silahkan unduh program Populus dan instalasi di komputer untuk menjalankannya.

Model simulasi yang khusus dibuat untuk pengendalian hayati adalah model simulasi PREDPREY. Model populasi ini didasarkan atas ukuran tanaman kedelai serta populasi predator dan mangsa selama satu musim tanam dengan langkah waktu satu hari. Model ini terdiri atas sub-model tanaman, sub-model predator, dan sub-model mangsa. Sub-model tanaman mencakup akumulasi luas daun seiring dengan waktu, sub-model predator mencakup imigrasi, pencarian oleh predator, tanggapan fungsional predator terhadap perubahan padat populasi mangsa, sintasan, serta perkembangan dan reproduksi, sub-model mangsa mencakup imigrasi, sintasan, serta perkembangan dan reproduksi. Uraian mengenai model simulasi ini dapat diperoleh dari Midwest Institute for Biological Control, sedangkan simulasinya  harus dijalankan secara online.