Bí quyết đàn kiến xây nhà không cần 'tổng công trình sư'

Điều này nghe có vẻ bất khả thi. Tuy nhiên, những con kiến với bộ não nhỏ bé - dù không có thủ lĩnh hay bản thiết kế - đã giải quyết các vấn đề tương tự trong suốt hàng triệu năm qua, và kiến chúa không phải thủ lĩnh ra lệnh cho chúng.

Thế giới nhộn nhịp của kiến

Xét trên hầu hết mọi phương diện, kiến là một nhóm động vật vô cùng thành công. Các nhà khoa học ước tính có khoảng 20 triệu tỷ con kiến trên Trái Đất và chúng sinh sống ở mọi lục địa, trừ Nam Cực. Vậy làm thế nào những động vật nhỏ bé này có thể chiếm lĩnh thế giới (và cả căn bếp của chúng ta)? Câu trả lời nằm ở tinh thần làm việc nhóm.

Kiến sống theo bầy đàn, với quy mô từ vài cá thể cho đến những siêu quần thể gồm hàng tỷ con kiến trải rộng khắp lục địa.

Những đàn kiến bận rộn thể hiện nhiều đặc điểm thường làm chúng ta liên tưởng đến xã hội loài người, đó là mạng lưới vận chuyển, cùng nhau chăm sóc ấu trùng, hệ thống thực phẩm (thậm chí một số loài còn "làm nông nghiệp" như cắt lá mang về tổ, không phải để ăn trực tiếp, mà để nuôi nấm), chăm sóc sức khỏe cho những cá thể cùng tổ bị thương.

Ở loài người, mức độ tổ chức xã hội phức tạp như vậy thường đi kèm các hệ thống phân cấp quản trị rõ ràng, nơi các nhà lãnh đạo và quản lý cấp trung điều phối hoạt động của chúng ta.

Nhưng kiến không hoạt động theo cách đó. Vậy ai là người đứng đầu trong một đàn kiến? Câu trả lời rất đơn giản: không ai cả.

Kiến chúa không nắm quyền

Đàn kiến là một ví dụ kinh điển về hệ thống tự tổ chức, nơi các hành vi phức tạp được hình thành từ sự kết hợp hành động của rất nhiều con kiến. Mỗi con tuân theo những quy tắc tương đối đơn giản trong khi giao tiếp và tương tác với nhau.

Bộ não con người cũng hoạt động theo cách tương tự. Các tế bào thần kinh riêng lẻ có những hoạt động đơn giản và không thể tự suy nghĩ, nhưng khi kết hợp lại, chúng tạo nên toàn bộ khả năng tư duy và hành vi của con người.

Nhiều người cho rằng kiến chúa giữ vai trò chỉ huy, nhưng thực tế nó hầu như không tham gia vào việc ra quyết định hay điều hành. Thay vào đó, vai trò của kiến chúa là duy trì lực lượng lao động của đàn bằng cách sinh ra những con kiến mới.

Ở một số loài kiến, kiến thợ thậm chí còn giết cả kiến chúa trong những điều kiện nhất định, chẳng hạn như khi năng suất đẻ trứng giảm sút.

Nhờ làm việc cùng nhau, cả đàn kiến có thể thực hiện những hành vi phức tạp và giải quyết vấn đề vượt xa khả năng của từng con kiến riêng lẻ.

Ví dụ, một số loài kiến thiết lập các mạng lưới vận chuyển phức tạp, kết nối tổ của chúng với nhiều nguồn thức ăn khác nhau. Khi kiến thợ tìm thấy một nguồn thực phẩm tốt, chẳng hạn như vài mảnh vụn thức ăn trong bếp, nó sẽ tiết ra những giọt chất hóa học có đặc tính thu hút gọi là "pheromone" trên đường về tổ.

Những con kiến khác trong đàn lần theo dấu vết đó và tiếp tục phát tán thêm nhiều pheromone trên đường đi. Nhờ vậy, đàn kiến có thể nhanh chóng huy động một số lượng lớn kiến thợ để thu thập thức ăn.

Trong khi một con kiến đơn lẻ chỉ nhận biết được những nguồn thức ăn mà chính nó đã tiếp cận, mạng lưới dấu mùi lại cho phép toàn bộ đàn kiến nhận biết rất nhiều nguồn thực phẩm. Nếu một nguồn thức ăn biến mất hoặc giảm sút chất lượng, đàn kiến sẽ nhanh chóng chuyển hướng sang nơi khác.

Kiến cũng có thể tối ưu hóa mạng lưới đường đi của chúng bằng cách tìm ra các lối tắt.

Vì mùi pheromone dần bay hơi theo thời gian, những con đường ngắn hơn - nơi kiến di chuyển nhanh và thường xuyên hơn - liên tục được bổ sung thêm pheromone, khiến chúng thu hút thêm nhiều con kiến khác. Ngược lại, các con đường dài có ít kiến qua lại nên mùi pheromone dần phai nhạt và trở nên kém thu hút.

Vòng lặp phản hồi đơn giản này cho phép đàn kiến khám phá ra những tuyến đường ngắn hơn, giúp tiết kiệm thời gian di chuyển, đồng thời loại bỏ những tuyến đường dài. Nhờ vậy, đàn kiến có thể thiết lập mạng lưới vận chuyển rất hiệu quả.

Những kiến trúc sư xuất sắc

Việc xây tổ là một ví dụ ấn tượng khác về sức mạnh của khả năng tự tổ chức.

Tổ kiến có thể rất rộng và có cấu trúc phức tạp, với các khoang nuôi con non, dự trữ thức ăn và chứa chất thải. Tuy nhiên, không con kiến nào sở hữu bản thiết kế hoàn chỉnh cho chiếc tổ, cũng không có con kiến đầu đàn nào chịu trách nhiệm chỉ đạo các hoạt động xây dựng. Thay vào đó, kiến sử dụng những quy tắc đơn giản để tạo nên kiến trúc tổ độc đáo của chúng.

Ví dụ, ở loài kiến vườn đen Lasius niger, kiến thợ chịu trách nhiệm xây tổ sẽ đào đất rồi vo thành các viên nhỏ. Những viên đất này chứa các tín hiệu hóa học do kiến tiết ra, thu hút những con kiến khác đặt thêm viên đất của chúng ở gần đó.
Theo thời gian, những viên đất đặt cạnh nhau dần tạo thành các cấu trúc như cột, tường và cuối cùng là mái vòm, dù không con kiến nào hiểu rõ thiết kế tổng thể của chiếc tổ.

Quá trình trong đó, mỗi cá thể phản ứng với những tín hiệu do các cá thể khác để lại được gọi là "stigmergy". Đây cũng là cơ chế nền tảng cho việc xây dựng các cấu trúc khác của côn trùng như gò mối và tổ ong.

Càng nhiều người, càng dễ phát sinh vấn đề - nhưng kiến thì ngược lại.

Trong một nghiên cứu được công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia Mỹ - PNAS), các nhà khoa học yêu cầu nhiều nhóm người di chuyển một vật thể hình chữ T qua một lối đi hẹp. Kết quả cho thấy việc tăng số lượng người tham gia không giúp họ làm tốt hơn. Thậm chí, khi những người tham gia không được phép trò chuyện với nhau, nhóm càng đông thì khả năng phối hợp càng kém.

Kết quả này cũng phù hợp với hiệu ứng Ringelmann - một hiện tượng đã được biết đến từ lâu, cho thấy khi làm việc theo nhóm lớn, mỗi cá nhân thường bỏ ra ít nỗ lực hơn so với khi làm việc một mình.

Trong khi đó, kiến thể hiện xu hướng hoàn toàn trái ngược: quy mô đàn càng lớn thì hiệu suất của chúng càng cao. Việc áp dụng các quy tắc hành vi đơn giản cho phép kiến phối hợp với nhau cực kỳ hiệu quả theo nhóm.

Bởi vậy, lần tới, khi bạn nhìn thấy những con kiến đang nối đuôi nhau bò quanh nhà, hãy kiềm chế ý định xịt thuốc hoặc xua đuổi chúng. Thay vì thế, bạn hãy dành một chút thời gian để ngắm nhìn và trân trọng khả năng làm việc nhóm đáng kinh ngạc của những sinh vật nhỏ bé này.

Quốc Hùng (Theo The Conversation)