Tại sao dế, châu chấu ăn thịt đồng loại
Câu trả lời đến từ một nhà khoa học đã nghiên cứu kỹ lưỡng về sự thèm ăn của châu chấu. Thậm chí chúng còn ăn cùng nhau vì “ham muốn protein”
Động vật có biết “thức ăn tốt nhất” không?
Năm 1991, chúng tôi đang ngồi trước máy tính trong văn phòng của Steve tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên của Đại học Oxford.
Vào thời điểm đó, chúng tôi vừa hoàn thành thí nghiệm cho ăn lớn nhất mà chúng tôi từng thực hiện. Đối tượng của thí nghiệm là một loại châu chấu đặc biệt hoàn hảo cho nghiên cứu mà tôi sắp mô tả.
Lúc đó tôi không hề biết rằng cuộc thảo luận ngày hôm đó của chúng tôi sẽ dẫn đến một cách tiếp cận hoàn toàn mới về dinh dưỡng.
Chúng tôi đã tìm cách trả lời hai câu hỏi trong nghiên cứu này.
Đầu tiên, động vật có quyết định ăn gì dựa trên những gì tốt nhất cho chúng không?
Thứ hai, điều gì sẽ xảy ra nếu vì lý do nào đó bạn không thể áp dụng chế độ ăn tối ưu và buộc phải áp dụng một chế độ ăn khác?
Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đã cẩn thận tạo ra 25 chế độ ăn khác nhau với tỷ lệ protein và carbohydrate khác nhau, hai chất dinh dưỡng chính được châu chấu và các côn trùng ăn cỏ khác tiêu thụ. Các chế độ ăn này bao gồm từ chế độ ăn giàu protein/ít carbohydrate (tương đương với thịt ở người) đến chế độ ăn nhiều carbohydrate/ít protein (tương đương với gạo).
Những loại mồi này có thành phần khác nhau nhưng bề ngoài thì không thể phân biệt được. Đó là một loại bột khô, tương tự như hỗn hợp bánh ngọt thương mại và côn trùng có vẻ thích nó.
Mỗi con châu chấu có thể ăn bao nhiêu hỗn hợp tùy thích cho đến khi lột xác và trưởng thành. Thời gian thay đổi tùy thuộc vào loại thực phẩm, từ tối thiểu chín ngày đến tối đa ba tuần.
Công việc thực tế vô cùng khó khăn – họ phải chuẩn bị tỉ mỉ 25 loại thức ăn, cho mỗi con trong số 200 con châu chấu ăn, sau đó đo lường cẩn thận lượng ăn vào hàng ngày của mỗi cá thể.
Trong quá trình thử nghiệm, chúng tôi trải qua khoảng thời gian tưởng chừng như vô tận trong một phòng thí nghiệm chật chội, ẩm ướt sâu bên trong tòa nhà của Khoa Động vật học, được giữ ở nhiệt độ 32 độ – nhiệt độ mà châu chấu sa mạc có thể sống và con người có thể chịu đựng được trong thời gian đó.
Châu chấu được nuôi riêng lẻ trong hộp nhựa có chứa cá rô kim loại, một đĩa thức ăn nhỏ được đo chính xác đến 0,1 gam và một đĩa nước.
Hàng ngày, tôi lấy khay đựng châu chấu ra và giống như một công ty xử lý rác thải, cẩn thận dọn phân châu chấu ra khỏi khay và hộp đựng thức ăn. Họ cân các đĩa thức ăn trước và sau khi cho ăn và phân tích chất bài tiết của chúng để tính toán lượng thức ăn mà châu chấu đã tiêu thụ và tiêu hóa.
Sau đó, tôi đặt các khay thức ăn vào máy sấy để loại bỏ hơi ẩm, rồi cân lại chúng bằng cân điện tử có thể đo đến một phần trăm gam. Bằng cách đo sự khác biệt về trọng lượng của đĩa thức ăn trước và sau khi cho ăn, các nhà nghiên cứu có thể tính toán lượng côn trùng ăn trong ngày hôm đó và sử dụng kết quả đó để xác định chính xác lượng protein và carbohydrate hấp thụ.
Quá trình này được lặp đi lặp lại ngày này qua ngày khác đối với tất cả 200 con châu chấu cho đến khi chúng lột da và phát triển những con trưởng thành có cánh hoặc chết trước đó. Họ ghi lại số ngày côn trùng lột xác, cân nặng côn trùng và phân tích lượng mô mỡ và mô nạc mà chúng thu được.
Cuối cùng, đã đến lúc ngồi xuống máy tính của Steve và tìm hiểu kết quả thí nghiệm.
Nhưng để giúp bạn hiểu được kết quả, trước tiên hãy giải thích hệ sinh thái của châu chấu trong môi trường tự nhiên của chúng. Bởi vì châu chấu không tiến hóa khi sống trong phòng thí nghiệm dưới lòng đất ở Oxford.
Tôi đã ăn hết đồ ăn của một tuần ở NY chỉ trong một ngày.
Có hai ấu trùng châu chấu ở đâu đó ở Bắc Phi.
Một người lớn lên một mình. Khu vực này đã không mưa trong nhiều tháng và các loài châu chấu khác cũng hiếm khi được nhìn thấy. Cô có thân hình xanh tươi tuyệt đẹp hòa quyện với thảm thực vật xung quanh. Chúng sống đơn độc, rất cảnh giác và cố gắng tránh xa những con châu chấu khác. Điều đó có ý nghĩa, bởi vì mặc dù chúng có thể ẩn náu một mình nhưng đàn lớn có thể thu hút sự chú ý không mong muốn từ các loài chim đói, thằn lằn và nhện săn mồi.
Con châu chấu kia lớn lên trong một nhóm ở nơi khác. Cách đây không lâu, trời mưa, chúng cùng với nhiều bạn châu chấu đang kiếm ăn ở thảm thực vật phong phú. Cô ấy thích được chăn dắt. Chúng có màu sắc tươi sáng, rất năng động và dễ dàng tạo thành nhóm. Những đàn này trở thành những “ban nhạc diễu hành” có tổ chức và khi phát triển thành những con trưởng thành có cánh, chúng di chuyển thành từng đàn bay trên các khu vực rộng lớn ở Châu Phi và Châu Á.
Một đàn châu chấu sa mạc ở Bắc Phi với số lượng lên tới hàng trăm tỷ con có thể ăn hết lượng lương thực đủ dùng trong một tuần cho toàn bộ dân số New York chỉ trong một ngày. Thiệt hại đặc biệt nghiêm trọng nếu chúng di chuyển vào khu vực nông nghiệp.
Hai con châu chấu không phải là loài khác nhau – trên thực tế, chúng có thể là chị em.
Các cá thể của loài này có thể là châu chấu xanh ngoan ngoãn hoặc châu chấu sống thành đàn, tùy thuộc vào việc chúng phát triển đơn độc hay theo nhóm.
Quá trình biến đổi từ pha này sang pha khác diễn ra nhanh chóng. Nếu bạn đưa một con châu chấu xanh đơn độc vào một nhóm, trong vòng một giờ, nó sẽ ngừng cố gắng tách khỏi những con châu chấu khác và sẽ bị hút về phía đàn, và trong vòng vài giờ nó sẽ trở thành một phần của ban nhạc diễu hành. Màu sắc cơ thể sẽ sớm chuyển từ màu xanh sang màu sáng.
Đây là một hiện tượng được gọi là “sự biến đổi pha phụ thuộc vào mật độ” và đó là điều mà nhóm nghiên cứu của Steve đã cố gắng tìm hiểu trong nhiều năm.
Lúc đầu, chúng tôi có những câu hỏi sau.
Điều gì xảy ra khi ở trong đàn gây ra đột biến pha? Những kích thích nào từ những con châu chấu khác có thể gây ra đột biến? Nó có nhìn thấy, ngửi hoặc nghe thấy những con châu chấu khác không?
Chìa khóa mà chúng tôi phát hiện ra là “liên hệ”. Khi số lượng thực vật ăn được bị hạn chế, châu chấu đơn độc buộc phải tìm kiếm thức ăn gần những con châu chấu khác hơn mức chúng muốn.
Châu chấu tập hợp lại và đẩy nhau, và sự tiếp xúc vật lý này gây ra sự chuyển đổi từ lực đẩy sang lực hút.
Khi đã tập hợp đủ số lượng châu chấu hòa đồng, cả đàn đột nhiên bắt đầu hành quân theo đội hình, di chuyển một cách có kiểm soát hoàn hảo, như thể đoàn kết.
Steve và cộng sự đã chỉ ra rằng quyết định tập thể bắt đầu hành quân được tạo ra bởi sự tiếp xúc đơn giản với những con châu chấu gần đó trong đàn. Nói cách khác, châu chấu không có người lãnh đạo hoặc sự kiểm soát theo thứ bậc. Lý do diễn ra cuộc hành quân là vì tất cả châu chấu đều tuân theo một quy tắc đơn giản giống nhau: tuân theo chuyển động của châu chấu xung quanh chúng.
Khi một đàn châu chấu đạt đến mật độ tới hạn, chỉ cần một hoặc hai cá thể nữa đột nhiên bắt đầu di chuyển theo cách tập thể và có kiểm soát. Và cuộc tuần hành khủng bố bắt đầu.
Tất nhiên, chúng ta vẫn không hiểu tại sao châu chấu lại tuân theo quy tắc đơn giản là theo dõi chuyển động của những con châu chấu khác xung quanh chúng. Tuy nhiên, tôi nghi ngờ rằng “dinh dưỡng” có thể liên quan.
Bí ẩn này đã được giải đáp khi nghiên cứu dế Mormon, một loài tương tự như châu chấu. Hơn nữa, đằng sau nó còn có một động cơ bí ẩn.
Dế ăn cỏ đã bắt đầu ăn thịt đồng loại
Dế Mormon là loài côn trùng lớn không biết bay, sống ở phía Tây Nam Hoa Kỳ và diễu hành theo đàn có thể kéo dài hàng dặm. Nó có tên từ nỗ lực phá hủy vụ thu hoạch đầu tiên của những người định cư Mormon đến Salt Lake ở phía bắc Utah vào năm 1848.
Người dân bất lực trước sự tàn phá và sắp chết đói thì một đàn hải âu bay tới và quét sạch toàn bộ dế, cứu được cả một ngày. Hiện nay có một tượng đài kỷ niệm sự kiện này tại Đền Thờ Salt Lake. Hải âu cũng là loài chim của bang Utah.
Vào thời điểm đó, Steve đang ở Utah nghiên cứu về quần thể dế Mormon cùng với các đồng nghiệp Greg Sword, Pat Roach và Ian Cousan. Đó là lúc chúng tôi phát hiện ra lý do đằng sau quyết định đột ngột của mình là đồng loạt hành quân.
Từ giờ trở đi, tôi sẽ chuyển cuộc trò chuyện sang Steve.
Số lượng dế chúng tôi đang xem rất lớn. Các đồng nghiệp nghiên cứu của tôi, Greg và Pat, là những đàn dế theo dõi bằng sóng vô tuyến khi chúng di chuyển tới hai km về phía bắc mỗi ngày qua những bụi cây ngải đắng dày đặc.
Hãy để tôi cho bạn một gợi ý về lý do tại sao có rất nhiều dế diễu hành xung quanh.
Trong năm ngày liên tiếp, chúng tôi ghi lại cảnh một đàn dế băng qua đường cao tốc. Khi một con dế bị ô tô tông, con dế ngay phía sau dừng lại và ăn xác. Và sau đó tôi bị một chiếc ô tô đâm phải.
Chẳng bao lâu, xác chết chất đống cao đến mắt cá chân và người ta phải thuê máy thổi tuyết để dọn sạch chất lỏng nhớp nháp, nhờn dính.
Nhưng tại sao côn trùng ăn cỏ lại ăn thịt đồng loại đến mức tự sát hàng loạt? Xung quanh có rất nhiều cây cối và có rất nhiều thức ăn khác để ăn.
Chúng tôi đã mang đến sa mạc loại mồi khô dạng bột mà chúng tôi đã sử dụng trong thí nghiệm châu chấu lớn ở Oxford. Tôi đặt mồi này vào một cái đĩa và đặt nó trước một đàn dế đang diễu hành.
Kết quả là những gì đã xảy ra đã được kể. Dế bỏ qua chế độ ăn nhiều carbohydrate và chỉ ăn thức ăn có chứa protein.
Tất cả là do “thèm đạm”
Nguồn protein tốt nào gần nhất cho dế ngoài bữa tiệc buffet nhỏ mà chúng tôi cung cấp này?
người thèm ăn
“Người thèm ăn” (Nhà xuất bản Sunmark). Nhấp vào hình ảnh cuốn sách để chuyển đến trang Amazon
Vâng, trước mặt tôi là con dế.
Một nguyên tắc đơn giản đã thúc đẩy cuộc tuần hành. Nếu bạn không tiến về phía trước mặc dù những người bạn phía sau của bạn đang tiến về phía trước thì bạn sẽ bị ăn thịt. Mặt khác, nếu người bạn đời trước mặt bạn dừng lại, tất nhiên bạn có thể bắt và ăn thịt chúng.
Điều thúc đẩy hành vi ăn thịt đồng loại của dế là sự thèm ăn protein mãnh liệt của chúng.
Hóa ra thói quen của châu chấu cũng tàn bạo không kém đối với sự thèm ăn protein của nó.
Khám phá này là một sản phẩm của sự tình cờ. Steve đang nghiên cứu các tín hiệu báo cho châu chấu biết khi nào chúng đã no. Trong một thí nghiệm, Steve đã cẩn thận cắt bỏ các phần của nhiều con châu chấu từ cuối bụng đến não của chúng, tìm kiếm các dây thần kinh truyền cảm giác của chúng. Sau khi phẫu thuật, tất cả châu chấu được đặt vào cùng một hộp để chờ hồi phục.
Khi tôi nhìn vào đàn châu chấu vào sáng hôm sau, tôi thấy rằng tất cả châu chấu đã mất nửa thân dưới đến mức dây thần kinh của chúng bị cắt đứt. Những con châu chấu bị xích lại với nhau, cắn đứt phần thân dưới bị tê liệt của con châu chấu phía trước và bị con châu chấu phía sau ăn mất phần bụng của chính chúng.
Con vật nào tốt hơn để thử nghiệm những ý tưởng quan trọng về dinh dưỡng? Không có loài nào phàm ăn hơn bầy châu chấu háu ăn, có khả năng nuốt chửng bất kỳ thức ăn nào được đưa cho chúng. Nhưng chúng tôi cũng biết rằng châu chấu không đơn giản như vậy.
Suy cho cùng, châu chấu có khả năng điều chỉnh lượng chất dinh dưỡng hấp thụ, bao gồm cả protein – ngay cả khi điều đó có nghĩa là ăn thịt đồng loại của chúng.
Theo Toyokeizai 6/2023
