Bài học dân chủ tối ưu ở loài ong

Làm thế nào để lựa chọn nhanh nhất một giải pháp đúng? Một người quyết đoán hay thảo luận dân chủ? Các nhà sinh học khuyên nên tham khảo cách thức của những con ong.

Một công trình rất thú vị do Thomas Seeley thuộc Trường ĐH Cornell (Hoa Kỳ) dành cho việc nghiên cứu hiện tượng bọn ong mật hoang dã lựa chọn chỗ ở mới để chia đàn như thế nào khi đàn quá đông, tổ cũ trở nên chật chội.

Nhà khoa học cho biết ong đã “nghĩ ra” một quy trình có thể gọi là “quy trình dân chủ tối ưu”. Nó khác hẳn khái niệm dân chủ khác ở sự đơn giản khác thường, nhưng lại rất hiệu quả. Hiệu quả ấy thể hiện ở chỗ tìm được địa điểm tốt nhất cho bầy đàn, đồng thời giảm được đến tối thiểu thời gian di chuyển. Nói cách khác, chúng đạt được tỷ lệ tối ưu giữa kết quả/chi phí.

Hành trình tìm "vương quốc" mới

Một bầy 10.000 con ong trên đảo Appledore tại vịnh Maine đã được các nhà khoa học đánh dấu và theo dõi bằng camera.

Đầu tiên, bầy ong cử vài trăm ong trinh sát toả ra tất cả các hướng để thăm dò địa điểm thích hợp để xây tổ mới. “Tiêu chuẩn chọn lựa” của chúng: các bọng cây (những hốc cây rỗng trên thân) to vừa phải, hướng nam, cửa vào có tiết diện không quá 30 cm², cách mặt đất không dưới 2-3 m và thể tích những khoảng rỗng ấy không dưới 20 lít. Khi tìm được những bọng cây có vẻ đáp ứng yêu cầu này, chúng dừng lại khá lâu, bay đi bay lại, chui cả vào bên trong để thám thính kỹ càng trước khi bay về tổ. 

Nhìn bề ngoài, một tổ ong dường như hỗn loạn, nhưng bao trùm lên nó là một xã hội dân chủ - Ảnh: www.mediabistro.com

Trong những thí nghiệm của mình, Seeley và các đồng tác giả là Kirk Visscher, từ Trường ĐH California, Riverside và Kevin Passino từ Trường ĐH quốc gia Ohio đã làm sẵn những bọng cây nhân tạo bằng gỗ, có kích thước, hướng đặt và chiều cao khác nhau, gắn trên những cây to trong rừng với khoảng cách đến tổ khác nhau, để quan sát xem “mô hình” nào được bầy ong trinh sát ưu tiên lựa chọn.

Кhi tìm được những cái bọng gần với “tiêu chuẩn” nhất, ong trinh sát quay về tổ và “báo cáo” lại với bầy ong trong tổ bằng “ngôn ngữ” của chúng là các vũ điệu diễn đạt phương hướng và khoảng cách tới chỗ nó phát hiện.

Ong lắc nhẹ từ phía này sang phía kia, đồng thời chuyển động theo các cạnh của một hình vuông vô hình. Góc giữa đường thẳng đứng và hình vuông này chỉ ra góc làm thành giữa đường bay tới mục tiêu và đường thẳng hướng về phía mặt trời. Số lần vẫy cánh là khoảng cách tới mục tiêu. Xin nhớ rằng từ lâu người ta đã giải mã được thông tin do vũ điệu của loài ong mang lại là như vậy (và với phát hiện này ba nhà khoa học đã được trao giải Nobel vào năm 1973). Một động tác khác là bay theo hình số 8. Động tác này lặp đi lặp lại nhiều lần.

Vậy là bình thường, ong đã thông tin cho nhau chỗ nào có thể tìm thấy thức ăn và bây giờ đã dùng cách tương tự để chỉ cho nhau địa điểm có thể xây dựng cái tổ tương lai khi chia đàn.

Từ vũ điệu biết nói tới những lá phiếu tán thành

Lần đầu tiên, các nhà khoa học quan sát các vũ điệu biết nói này là vào những năm 1960, và gần đây Janet Riley nghiên cứu viên cao cấp của Công ty Rothamsted Research (Anh) đã làm những thí nghiệm để chứng minh rằng không chỉ ong mật mà các loài ong khác cũng có ngôn ngữ như vậy. 

Một trong những thí nghiệm mà các nhà nghiên cứu của Công ty BBSRC (Rothamsted Research) thực hiện là gắn những thiết bị phát sóng cực nhỏ lên ong để theo dõi chuyển động và hành vi của chúng. - Ảnh: Rothamsted Research

Bà dán một máy phát tín hiệu bé xíu lên con ong, quan sát vũ điệu của những con ong trinh sát để tìm hiểu bằng cách nào mà những con ong thợ có thể tìm được đến mục tiêu chỉ dẫn. Mặc dù không phải tất cả những chàng lính mới đều thành công, và cũng không phải con ong nào cũng tìm được đến đích bằng đường thẳng, nghĩa là đường ngắn nhất, nhưng Riley nhận thấy rằng những chỉ dẫn bằng vũ điệu đã đưa ong đến đủ gần (cách chừng 5-6 m) nơi có thực phẩm, thậm chí cả trong trường hợp có gió to, để từ đó chúng bay đến đúng nguồn thực phẩm bằng các chỉ dẫn khác, đó là màu sắc và mùi vị của nguồn thực phẩm (hoa).

Khi người ta đưa những con ong vừa đậu ở miệng tổ chứng kiến vũ điệu của ong trinh sát đi một quãng xa rồi thả ra thì những con ong này cũng bay đúng một khoảng cách và phương hướng như được vũ điệu chỉ dẫn, nhưng tất nhiên, chúng không tìm thấy thực phẩm vì chúng không biết rằng điểm xuất phát của chúng đã bị thay đổi.

Chúng ta hãy trở lại với nghiên cứu của Seeley. Vậy là, những con ong trinh sát địa điểm mới để chia đàn đã trở về tổ cũ và bắt đầu kể lại với các con ong khác chúng đã tìm thấy gì và ở đâu. Mặc dù mỗi trinh sát viên đều “bảo vệ” nơi tìm kiếm của mình, nhưng khoảng thời gian nhảy múa của chúng tỷ lệ một cách chính xác với “chất lượng” của nơi cư trú tương lai, mà chất lượng ấy nhà nghiên cứu đã biết trước qua những số liệu mà họ thiết kế, tương ứng với kích cỡ và phương hướng của những chiếc bọng họ đặt sẵn.

Quan sát những con ong trinh sát, các con ong trong bầy, kể cả những con ong trinh sát khác có mặt nhưng không được cử đi, quyết định bay đến “kiểm tra” tại hiện trường. Chúng chia ra thành nhiều “đoàn kiểm tra”, mỗi đoàn đến một địa điểm, nhưng rõ ràng, số thành viên đông nhất bay đến chính địa điểm được đánh giá cao nhất (tức vũ điệu được thể hiện với thời gian lâu nhất).

Các “đoàn kiểm tra” lần lượt trở về và bằng vũ điệu diễn tả “cái bọng cây được phát hiện lại”, cố lôi cuốn sự chú ý của những con ong khác theo định hướng của mình. Cứ thế dần dần hình thành những “liên minh” trong những vũ điệu thể hiện các phương án lựa chọn nào đó. 

Những con ong trinh sát điều chỉnh “lực đu đưa” của chúng, tuỳ thuộc vào chất lượng của địa điểm khảo sát. Trong trường hợp này, bọn ong trinh sát tìm được 2 địa điểm tiềm năng để xây tổ mới, một là bọng cây to (bên trái) và một nhỏ hơn nhưng ưng ý hơn (bên phải). Từng con ong quay về tổ (mũi tên xanh) và nhảy múa (giữa). Những con ong trinh sát được cái cây “đúng” đã nhảy múa với chu kỳ lớn hơn (thể hiện bằng màu đỏ) so với con ong trinh sát cây bên trái (thể hiện bằng màu xanh). Ba giờ sau, số ong trinh sát bỏ phiếu cho cái cây “đúng” tăng lên gấp 6 lần, trong khi số ong đồng ý cái cây bên trái chỉ tăng lên 3 lần. Sau 3 giờ nữa số ong trinh sát ủng hộ cái cây “đúng” thực tế đã tăng đến mức loại trừ được cái cây bên trái ra khỏi cuộc cạnh tranh. - Minh họa của Stephanie Freese, lấy từ americanscientist. org

Cách “bỏ phiếu tán thành” này tiến hành rất nhanh chóng. Không quá 16 tiếng đồng hồ là đã kết thúc để cả bầy ong đi đến một quyết định trọng đại: xác định địa điểm để chia bầy, tạo dựng một vương quốc mới. Tất nhiên không phải quyết định được cả bầy ong nhất trí cho rằng địa điểm lựa chọn là tốt nhất. Nhưng sau đó, các nhà nghiên cứu không thấy có một sự so sánh nào khác để xét lại quyết định trên.

Đơn giản như vậy thôi. Khi số ong trinh sát “bỏ phiếu” cho địa điểm cư trú mới đạt được con số từ 10 đến 20 thành viên thì bầy ong vẫy cánh liên tục, làm nóng lên những cơ bắp của chúng để khởi động chuyến hành trình. Và khi nhiệt độ trong ngày lên cao tới mức cần thiết, một nửa bầy ong hộ tống ong chúa mới bay ra khỏi tổ, cùng Tân nữ hoàng thực hiện việc chuyển địa điểm. 

Như vậy những “cuộc thảo luận” (căn cứ trên đoạn phim về vũ điệu của ong trinh sát) trên cơ sở phi tập trung hoá và cạnh tranh, không mất quá nhiều thời gian – đó chính là nét cơ bản của một cơ chế, cho phép tìm được nếu không phải là tốt nhất trong số các địa điểm có thể thì cũng gần với địa điểm lý tưởng nhất trong một thời gian ngắn nhất.

Kết luận này được công bố trên Tạp chí American Scientist.