Vì sao kiến đi thành hàng: đường mùi pheromone và thí nghiệm hai cây cầu

Kiến đi thành hàng vì chúng lần theo một vệt hoá chất do chính đồng loại để lại trên mặt đường, gọi là pheromone dẫn đường. Con kiến tìm thấy thức ăn quét vệt mùi trên đường về tổ, những con khác lần theo và quét thêm, vệt càng đậm thì càng nhiều kiến đi. Vệt mùi bay hơi dần, nên đường nào hết mồi sẽ tự nhạt và biến mất.

Cảnh quen trong mọi căn bếp

Rơi một mẩu bánh ngọt trên bàn bếp, nửa tiếng sau đã thấy một hàng kiến nối từ khe tường tới tận nơi. Ở Việt Nam, những vị khách quen là kiến đen nhỏ, kiến hôi (đi lăng xăng, bóp chết có mùi hắc), kiến vàng nhỏ li ti chui vào hũ đường. Ngoài vườn có kiến vàng làm tổ lá trên cây cam, cây xoài (nông dân miền Tây dùng loài này để trị sâu hại cho cây có múi từ lâu), kiến lửa đỏ đốt rất rát.

Để ý kỹ, hàng kiến có mấy điều lạ: kiến đi hai chiều trên cùng một đường; con nào ngược chiều gặp nhau thường chạm râu một thoáng; hàng không thẳng tắp mà uốn theo đúng lối đi đầu tiên; và nếu lấy ngón tay quẹt ngang hàng kiến, những con tới chỗ đứt sẽ ngập ngừng, đi vòng vèo một lúc rồi mới nối lại được.

Pheromone: chữ viết bằng mùi

Pheromone là chất hoá học một con vật tiết ra để "nhắn" cho con khác cùng loài. Kiến có nhiều loại: pheromone báo động, pheromone nhận diện tổ, pheromone dẫn đường. Loại dẫn đường được tiết ra từ các tuyến ở phần bụng, tuỳ loài là tuyến nào. Khi đi về tổ, kiến hạ đầu bụng chạm nhẹ xuống mặt đường, để lại vệt chấm mảnh như nét bút chấm.

Kiến "ngửi" bằng đôi râu. Râu kiến có rất nhiều thụ thể mùi, và vì có hai râu ở hai bên, kiến so được đậm nhạt giữa trái và phải: bên nào mùi mạnh hơn thì lệch về bên đó. Đó là cách nó giữ mình trên vệt mùi mảnh như sợi chỉ. Lượng chất cần để vạch một vệt đường dài là cực nhỏ, chỉ là vết dấu hoá học mà mắt ta không thấy, mũi ta không ngửi được.

Đường ngắn tự thắng: thí nghiệm hai cây cầu

Một câu hỏi hay: kiến không có bản đồ, sao cả tổ lại chọn được đường ngắn? Khoảng cuối thập niên 1980, nhóm nghiên cứu của Jean-Louis Deneubourg ở Bỉ làm một thí nghiệm nổi tiếng với loài kiến Argentina: nối tổ với nguồn thức ăn bằng hai cây cầu, một ngắn một dài.

1. Lúc đầu kiến chia đều sang hai cầu, vì chưa có vệt mùi nào.
2. Những con đi cầu ngắn tới mồi và quay về tổ sớm hơn, nên vệt mùi trên cầu ngắn được quét hai lượt trong khi cầu dài mới một lượt.
3. Kiến mới xuất phát thấy cầu ngắn đậm mùi hơn, chọn nó nhiều hơn, lại quét thêm mùi.
4. Sau một thời gian, gần hết đàn đi cầu ngắn. Vệt trên cầu dài bay hơi dần.

Không con nào "biết" cầu nào ngắn. Lựa chọn của cả tổ nổi lên từ vòng lặp đơn giản: đi nhiều thì mùi đậm, mùi đậm thì đi nhiều. Ý tưởng này về sau được các nhà khoa học máy tính mượn để viết các thuật toán tìm đường đi ngắn gọi là "thuật toán đàn kiến".

Nhưng vòng lặp ấy có điểm yếu: nếu cầu dài được đặt trước, kiến đã quen đường dài thì khi mở thêm cầu ngắn, nhiều đàn vẫn đi đường cũ vì vệt mùi trên đó đã quá đậm. Đó là "thói quen" của cả tổ, sinh ra từ chính hoá chất.

Vòng tròn tử thần: khi luật đơn giản bị lừa

Bám vệt mùi tuyệt đối đôi khi dẫn tới thảm kịch. Kiến quân đội (một nhóm kiến săn mồi ở Nam Mỹ và châu Phi, sống du cư, hầu như mù) di chuyển hoàn toàn nhờ vệt mùi của con phía trước. Nếu một nhóm lạc khỏi đàn và đầu hàng vô tình bám vào đuôi hàng, chúng tạo thành một vòng tròn kín, cứ thế đi mãi cho tới khi kiệt sức. Hiện tượng này đã được nhà tự nhiên học William Beebe mô tả từ đầu thế kỷ 20 và được các nhà nghiên cứu sau đặt tên là "vòng xoay kiến" (ant mill). Đây là ví dụ kinh điển cho thấy luật bầy đàn hiệu quả nhưng không thông minh.

Kiến không chỉ dùng mùi

Kiến sa mạc ở Bắc Phi là ví dụ rõ nhất: cát nóng làm mùi bay hơi rất nhanh, nên chúng gần như không dùng vệt mùi. Một thí nghiệm năm 2006 gắn "cà kheo" bằng lông lợn cho kiến làm chân dài ra, hoặc cắt bớt chân: kiến chân dài đi quá tổ, kiến chân ngắn dừng sớm. Điều đó cho thấy chúng tính quãng đường bằng cách "đếm bước". Còn kiến nhà ta đi hàng thì chủ yếu dựa vào mùi.

Chạm râu: trao đổi gì?

Kiến ngược chiều gặp nhau hay chạm râu một thoáng. Lớp sáp trên vỏ kiến mang mùi riêng của tổ, nên cú chạm giúp chúng nhận ra người nhà hay kẻ lạ. Nhịp gặp nhau còn mang thông tin: ở một số loài, kiến đi kiếm ăn gặp nhiều con trở về có mồi thì nhiều kiến ra theo hơn. Các nhà nghiên cứu ví cách này như một tổ chức không có giám đốc, mỗi cá thể ra quyết định dựa trên số lần "chạm mặt".

Ở một số loài, kiến còn mớm thức ăn cho nhau khi gặp. Không phải mọi cú chạm đều là trao đổi thức ăn, và chi tiết khác nhau nhiều giữa các loài.

Hiểu lầm thường gặp

• "Kiến đầu hàng dẫn đường." Không có con dẫn đường. Con kiến đầu tiên tìm ra mồi có thể đã đi rất vòng vèo, chính vệt mùi chung của nhiều con mới làm đường thẳng dần.
• "Lau bàn bằng nước là hết kiến." Nước có thể chỉ làm vệt mùi loãng chút ít. Lau bằng nước có xà phòng hoặc giấm loãng làm đứt vệt hiệu quả hơn, nhưng nếu mồi còn thì kiến sẽ vạch lại đường mới.
• "Kiến đi hàng báo trời sắp mưa." Đó là kinh nghiệm dân gian, có khi đúng có khi không. Kiến dời tổ, tha trứng lên cao trước mưa đã được nhiều người kể, nhưng kiến đi hàng tới chén đường thì chỉ báo... có đường.

Tự quan sát / tự thử an toàn

1. Làm mồi. Đặt một giọt mật ong hoặc ít đường trên tấm bìa cứng cạnh nơi hay có kiến (bậu cửa, sân gạch). Ghi lại thời điểm con đầu tiên tìm thấy và khi hàng kiến hình thành.
2. Đứt vệt mùi. Khi đã có hàng, dùng ngón tay hoặc khăn ẩm quẹt ngang một đoạn ngắn. Quan sát kiến tới chỗ đứt: chúng dừng, quơ râu, đi vòng. Đếm xem mất bao lâu để hàng nối lại.
3. Xoay tấm bìa. Nếu kiến đi qua tấm bìa, nhẹ nhàng xoay tấm bìa đi một góc. Hàng kiến sẽ đi lệch theo vệt mùi bị xoay chứ không đi thẳng tới mồi, rồi dần chỉnh lại.
4. Hai đường. Dùng hai que kem làm hai "cầu" dài ngắn khác nhau từ chỗ kiến tới mồi. Bạn đang làm lại phiên bản đơn giản của thí nghiệm hai cây cầu.

An toàn: chỉ làm với kiến nhỏ trong nhà. Tránh kiến lửa (kiến đỏ, tổ đất xốp ngoài bãi cỏ) và kiến vàng làm tổ lá: chúng đốt hoặc cắn rất rát, người dị ứng có thể sưng nặng. Đừng thổi, đổ nước sôi hay xịt thuốc vào tổ kiến chỉ để xem; thí nghiệm xong thì dọn mồi để khỏi rủ kiến vào bếp.