Hàng nghìn con chim sáo bay thành một đám mây cuộn mà không va nhau vì mỗi con chỉ để mắt tới vài con gần nhất, khoảng sáu, bảy con, và chỉnh hướng bay theo chúng trong chớp mắt. Không có con đầu đàn nào điều khiển cả bầy. Hình khối uốn lượn ta thấy là kết quả cộng dồn của hàng nghìn phản xạ nhỏ, lan đi trong bầy nhanh như một làn sóng.
Cảnh ta gặp: đám mây sống lúc chiều tà
Cảnh nổi tiếng nhất là bầy sáo đá châu Âu (Sturnus vulgaris) lượn trên bãi lau, cầu cảng, nhà ga ở Anh, Ý, Đan Mạch vào chiều mùa đông. Tiếng Anh gọi cảnh này là murmuration. Bầy có thể từ vài trăm tới hàng chục nghìn con, có nơi người ta ước tới hàng trăm nghìn. Chúng lượn mười, hai mươi phút trước khi sà xuống chỗ ngủ.
Ở Việt Nam ta hiếm gặp bầy lớn tới mức ấy, nhưng cùng một kiểu bay vẫn thấy được ở quy mô nhỏ hơn: bầy sáo, bầy chim sẻ đồng lượn trên ruộng lúa vừa gặt, bầy chim én, chim yến quây trên mái nhà và khoảng trời đô thị lúc chạng vạng, bầy cò bay về vườn cò ở đồng bằng sông Cửu Long khi trời sắp tối. Cứ để ý thật kỹ, ta sẽ thấy cùng một điều: cả bầy rẽ gần như cùng một lúc, như có hiệu lệnh, mà không có tiếng hô nào.
Luật nằm trong đầu từng con chim
Năm 1986, nhà làm đồ hoạ máy tính Craig Reynolds viết một chương trình mô phỏng bầy chim gọi là Boids. Ông không lập trình hình dạng của bầy. Ông chỉ cho mỗi "con chim" ảo ba luật:
- Giữ khoảng cách: đừng bay quá sát con bên cạnh.
- Bay cùng hướng: chỉnh hướng cho gần với hướng trung bình của những con quanh mình.
- Đừng tách bầy: lái về phía trung tâm của nhóm hàng xóm.
Chạy chương trình lên, bầy chim ảo tự dồn lại, tự uốn lượn, tách đôi khi gặp vật cản rồi nhập lại phía sau. Hình dạng của cả bầy không có ở đâu trong mã, nó "nổi lên" từ các tương tác cục bộ. Giới khoa học gọi kiểu này là hành vi tập thể tự tổ chức. Mô hình của Reynolds không chứng minh chim thật làm đúng như vậy, nhưng nó cho thấy không cần con đầu đàn hay bản đồ chung vẫn ra được một bầy có trật tự.
Bảy hàng xóm, không phải một mét
Câu hỏi tiếp theo là chim thật "nhìn" ai. Khoảng năm 2005–2008, một nhóm nhà vật lý ở Rome (dự án STARFLAG) dựng nhiều máy ảnh trên nóc toà nhà, chụp đồng thời bầy sáo từ nhiều góc rồi dựng lại vị trí ba chiều của từng con. Kết quả công bố năm 2008 cho thấy mỗi con sáo chịu ảnh hưởng của khoảng sáu đến bảy con gần nhất, bất kể chúng cách bao xa. Người ta gọi đây là tương tác "theo số lượng" (topo) chứ không theo khoảng cách cố định.
Chi tiết này nghe khô khan nhưng giải thích được một điều quan trọng. Nếu mỗi con chỉ để ý những con trong vòng một mét, thì khi bầy loãng ra, nhiều con sẽ không còn ai để bám, bầy dễ vỡ. Còn nếu luôn bám bảy con gần nhất, dù bầy dày hay thưa, mỗi con vẫn còn bảy "mối nối". Nhờ vậy bầy chịu được những cú nén, giãn rất mạnh khi bị chim săn mồi lao vào mà vẫn không tan.
Vì sao chúng không va nhau
Ba thứ cộng lại giúp chim không đâm vào nhau dù bay sát:
- Mắt đặt hai bên đầu. Sáo và nhiều loài chim nhỏ có trường nhìn rất rộng, thấy được gần như xung quanh, nên theo dõi cùng lúc nhiều con bên cạnh.
- Phản xạ nhanh. Thời gian phản ứng của chim nhỏ chỉ vào khoảng phần mười giây hoặc ít hơn. Một con nghiêng cánh, con bên cạnh đã kịp nghiêng theo.
- Không ai phải nhìn cả bầy. Mỗi con chỉ giải một bài toán nhỏ: giữ khoảng cách và hướng với vài con quanh mình. Bài toán nhỏ thì giải nhanh.
Phân tích dữ liệu ba chiều còn cho thấy một điều thú vị: khi một con đổi hướng, sự thay đổi ấy lan ra khắp bầy nhanh hơn nhiều so với việc từng con lần lượt "nhìn rồi làm theo" một cách chậm chạp. Thay đổi hướng truyền đi như sóng, với vận tốc vài chục mét mỗi giây theo các phép đo trên bầy sáo. Vì vậy mắt ta thấy cả đám mây chim như đổi hướng cùng lúc.
Bầy càng to thì càng an toàn
Bay thành khối lớn tốn sức, vậy chim được gì? Lời giải được chấp nhận rộng rãi nhất là chống kẻ săn mồi. Ở châu Âu, bầy sáo hay bị chim cắt lớn và chim ưng săn. Nhiều quan sát ghi nhận bầy càng có chim săn mồi lượn quanh thì càng cuộn dữ hơn.
| Lợi ích | Cơ chế | Mức độ chắc chắn |
|---|---|---|
| Pha loãng rủi ro | Trong bầy nghìn con, xác suất một con cụ thể bị bắt rất nhỏ | Được nhiều nghiên cứu ủng hộ |
| Làm rối mắt kẻ săn | Chim săn mồi khó khoá mục tiêu vào một con giữa khối chuyển động liên tục | Được ủng hộ, có thí nghiệm với động vật săn mồi khác |
| Nhiều mắt canh chừng | Một con thấy nguy hiểm, cả bầy phản ứng gần như tức thì | Được ủng hộ |
| Gom chim về chỗ ngủ, giữ ấm | Bầy lớn tụ về một bãi ngủ, đêm đông đứng sát nhau đỡ mất nhiệt | Giả thuyết, còn bàn |
| Trao đổi thông tin chỗ kiếm ăn | Chim mới gia nhập đi theo chim đã biết bãi ăn tốt | Giả thuyết |
Những gợn sóng sẫm màu chạy ngang qua bầy là hình ảnh đẹp nhất. Khi con sáo nghiêng người để rẽ, ta nhìn thấy mặt cánh rộng thay vì cạnh mỏng của nó, nên vùng đó trông đậm hơn. Một con nghiêng, mấy con bên cạnh nghiêng theo, và vệt đậm ấy chạy dọc bầy như sóng trên mặt nước. Các nhà nghiên cứu ghi được những làn sóng như vậy hay xuất hiện đúng lúc chim săn mồi áp sát.
Họ hàng của bầy sáo: cùng một kiểu luật
Không chỉ chim. Đàn cá xoáy tròn, đàn châu chấu di cư, đàn linh dương chạy trên thảo nguyên, thậm chí dòng người đi bộ qua một ngã tư đông đều có thể mô tả gần đúng bằng vài luật kiểu "giữ khoảng cách, đi cùng hướng, đừng tách nhóm". Mỗi loài dùng giác quan khác nhau: chim dùng mắt, cá dùng thêm cơ quan cảm nhận dòng nước. Đàn cá có những chiêu riêng mà bầy chim không có, sẽ bàn ở bài về đàn cá đồng loạt đổi hướng.
Khác biệt lớn nhất là bầy không có hình dạng cố định. Đàn ngỗng trời bay chữ V là chuyện khác: đó là đội hình tận dụng luồng khí xoáy ở đầu cánh con phía trước để đỡ tốn sức trên chặng đường dài. Bầy sáo lượn chiều tà thì không đi đâu xa, nó cuộn tại chỗ.
Hiểu lầm thường gặp
- "Có con đầu đàn chỉ huy." Không. Bất kỳ con nào ở rìa bầy, thấy nguy hiểm trước, đều có thể khởi đầu một cú rẽ. Vị trí "đầu" thay đổi liên tục.
- "Chim liên lạc bằng tiếng kêu để rẽ cùng lúc." Tiếng kêu có vai trò khi tụ bầy, nhưng cú rẽ trong chớp mắt dựa chủ yếu vào mắt nhìn và phản xạ. Các phép đo không cần giả định "tín hiệu bí ẩn" nào.
- "Chim cảm nhận được suy nghĩ của nhau." Từng có người đặt giả thuyết kiểu thần giao cách cảm. Dữ liệu ba chiều cho thấy chỉ cần phản xạ nhanh và tương tác với vài con gần nhất là đủ giải thích.
- "Bầy chim lớn báo hiệu thời tiết xấu." Đó là kinh nghiệm dân gian ở nhiều nơi, chưa có bằng chứng chắc chắn. Chim tụ bầy theo mùa, theo chỗ ngủ và chỗ ăn nhiều hơn là theo thời tiết của ngày mai.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Bạn không cần ra nước ngoài để thấy luật bầy đàn. Vài cách làm ngay được:
- Chọn giờ chạng vạng. Chim tụ về chỗ ngủ thường lượn trong khoảng nửa tiếng trước khi trời tối. Đứng ở chỗ thoáng nhìn ra cánh đồng, rặng tre, mặt hồ, mái nhà cao.
- Nhìn mép bầy, đừng nhìn giữa. Chọn một con ở rìa, theo dõi nó vài giây. Bạn sẽ thấy nó rẽ khi mấy con bên cạnh rẽ, chứ không chờ "cả bầy".
- Quay video, xem chậm. Điện thoại quay chậm (slow motion) giúp thấy vệt sẫm chạy qua bầy khi chim nghiêng cánh. Đặt máy trên chỗ tựa chắc, quay ngang.
- Thử với người. Một nhóm năm, sáu bạn đi trên sân trường, mỗi người chỉ được nhìn hai người gần mình nhất và cố đi cùng hướng, giữ khoảng một sải tay. Không ai chỉ huy, nhưng sau ít phút cả nhóm sẽ di chuyển thành khối. Làm trên sân rộng, bằng phẳng, đi chậm.
- Tìm mô phỏng "boids". Trên mạng có nhiều trang mô phỏng chạy ngay trên trình duyệt. Thử tắt từng luật một: bỏ luật giữ khoảng cách thì bầy dồn cục, bỏ luật đi cùng hướng thì bầy hoá đám ruồi hỗn loạn.
Khi xem chim, đừng xua đuổi, ném đá hay soi đèn pin vào chỗ chim ngủ. Ở vườn cò và các bãi chim ngủ, giữ khoảng cách và giữ yên lặng: chim hoảng bay ban đêm dễ va vào cành cây, bỏ tổ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao bầy chim sáo bay hàng nghìn con mà không va nhau?
Mỗi con chỉ theo dõi khoảng sáu, bảy con gần nhất, giữ khoảng cách và bay cùng hướng với chúng. Mắt chim nhìn rộng và phản xạ rất nhanh, nên chỉnh hướng kịp trước khi chạm nhau. Cả bầy không cần ai điều khiển.
Bầy chim sáo bay lượn có con đầu đàn không?
Không có con đầu đàn cố định. Con nào ở rìa thấy nguy hiểm trước thì có thể khởi đầu một cú rẽ, và thay đổi đó lan ra cả bầy như một làn sóng. Vị trí phía trước thay đổi liên tục.
Vì sao chim sáo bay thành đám mây trước khi ngủ?
Lời giải được ủng hộ nhiều nhất là để chống kẻ săn mồi: bầy lớn làm loãng rủi ro, làm chim săn mồi khó chọn mục tiêu và có nhiều mắt canh chừng. Các lý do khác như giữ ấm hay chia sẻ thông tin chỗ ăn vẫn đang được nghiên cứu.
Murmuration là gì?
Murmuration là từ tiếng Anh chỉ cảnh bầy sáo đá hàng nghìn con cuộn lượn trên trời, thường lúc chiều tà mùa đông ở châu Âu. Hình dạng của bầy thay đổi liên tục, có những vệt sẫm chạy qua khi chim đồng loạt nghiêng cánh.
Ở Việt Nam có thể thấy chim bay thành bầy lớn ở đâu?
Có thể quan sát bầy chim sẻ, chim sáo trên đồng lúa sau mùa gặt, bầy én, yến lượn trên phố lúc chạng vạng, hay cò bay về các vườn cò ở đồng bằng. Quy mô thường nhỏ hơn bầy sáo châu Âu nhưng cùng một kiểu bay theo luật bầy đàn.
