Tại sao kiến rất đông, nhưng cả tổ của chúng không bao giờ bị tắc đường?

Nếu đã từng quan sát một đàn kiến di chuyển, bạn sẽ thấy chúng chẳng bao giờ bị tắc đường. Kiến là bậc thầy của con người trong cách tổ chức những luồng giao thông tập thể.

Một nghiên cứu mới trên tạp chí eLife cho thấy, những con kiến có thể giữ ổn định lưu lượng giao thông trên một cây cầu, ngay cả khi nó đã chạm ngưỡng 80% sức chứa. Trong so sánh, một cây cầu của con người chạm ngưỡng 40% sức chứa đã làm lưu lượng giao thông chậm lại.

Bí quyết của loài kiến là gì? Chúng đơn giản đã đặt lợi ích của toàn tổ lên hàng đầu. Kiến thường hi sinh một phần lợi ích cá nhân khi tham gia giao thông, nhưng điều đó lại khiến toàn bộ hệ thống vận hành hiệu quả hơn.

Ngược lại, con người luôn có một xung đột cố hữu giữa lợi ích cá nhân và lợi ích tập thể. Đó chính là lý do chính gây tắc đường và làm tổng thời gian di chuyển của toàn xã hội tăng lên, ngay cả khi chúng ta đã thực hiện rất nhiều giải pháp, tưởng chừng sẽ hiệu quả như mở rộng những con đường.

Kiến là một ví dụ điển hình cho hành vi mang tính tập thể.

Giao thông trong thế giới loài kiến

Kiến là một ví dụ điển hình cho hành vi mang tính tập thể. Nếu bạn quan sát một vài con kiến cách xa nhau, chúng sẽ cư xử như những con kiến độc lập riêng lẻ. Nhưng nếu đem chúng lại đủ gần, tới một số lượng nhất định, lũ kiến sẽ hoạt động theo đàn, trở thành một đơn vị duy nhất, vừa có tính kỷ luật lại vừa đủ linh hoạt.

Đã có một số nghiên cứu trong thập kỷ qua đề cập đến hành vi tập thể của loài côn trùng thú vị này.

Chẳng hạn, vào năm 2008, các nhà khoa học Đức đã xây dựng cho lũ kiến một hệ thống đường cao tốc ​​nhỏ trong phòng thí nghiệm. Nó chứa cả các nút giao cắt, ngã ba, ngã tư ngăn cách kiến với nguồn thức ăn của chúng. Sau đó, họ theo dõi cách lũ kiến tìm ra được con đường ngắn nhất để đi tới được đó.

Nếu là con người, bạn sẽ nghĩ rằng ùn tắc giao thông chắc chắn sẽ xảy ra ở những nút giao cắt đúng không? Nhưng với lũ kiến thì hiện tượng này hoàn toàn không xảy ra. Thay vào đó, bất cứ khi nào một tuyến đường bắt đầu bị tắc, những con kiến ​​trở về tổ đã chặn những con kiến ​​đi ngược chiều, buộc chúng phải tìm một tuyến đường thay thế.

Năm ngoái, phòng thí nghiệm của nhà vật lý Daniel Goldman tại Viện Công nghệ Georgia cũng đã nghiên cứu cách kiến ​​lửa tối ưu hóa việc đào đường hầm. Những đường hầm này rất hẹp, chỉ đủ chỗ cho hai con kiến ​​đi qua, nhưng tình trạng ùn tắc hiếm khi xảy ra.

Đó là vì những con kiến đối mặt với một đường hầm, trong đó những con kiến ​​khác đang hoạt động, nó ngay lập tức rút lui để tìm một đường hầm khác.

Kiến thường biết hi sinh lợi ích cá nhân để đặt lợi ích của cả tổ lên hàng đầu.

Trong nghiên cứu mới trên tạp chí eLife, các nhà khoa học tại Trung tâm nghiên cứu về nhận thức động vật tại Đại học Toulouse và Đại học Arizona đã thiết kế một thí nghiệm với loài kiến ​​Argentina (Linepithema humile).

Họ nuôi những đàn kiến có kích thước khác nhau, nhỏ nhất là đàn 400 con và lớn nhất là đàn 25.600 con. Để quan sát hành vi giao thông của những con kiến này, các nhà khoa học đã tạo ra một con đường độc đạo đi từ tổ của chúng tới được nguồn thức ăn.

Nó là một cây cầu có thể thay đổi chiều rộng từ 5 mm, 10 mm đến 20 mm. Kích thước quần thể kiến và độ rộng cây cầu sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm soát mật độ giao thông đi qua đó.

Tổng cộng 170 thí nghiệm đã được tiến hành để quan sát lưu lượng giao thông (số lượng kiến trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian), vận tốc di chuyển của kiến và số lần chúng va chạm với nhau.

Kết quả, các nhà khoa học nhận thấy lưu lượng giao thông vẫn đạt ngưỡng tốt và ổn định, ngay cả khi các cây cầu đạt tới 80% sức chứa. Để so sánh, với người đi bộ hoặc người lái xe, lưu lượng giao thông bắt đầu chậm lại khi sức chứa vượt quá 40%.

Vậy bí mật của loài kiến là gì? Ngay tại thời điểm mật độ giao thông trở nên đông đúc, chúng đã tự điều chỉnh, thích nghi với các "quy tắc" khi cần thiết.

Những con kiến có thể giữ lưu lượng giao thông trên một cây cầu ổn định, ngay cả khi nó đã chạm ngưỡng 80% sức chứa.

Các tác giả viết:

"Khi mật độ trên đường tăng lên, kiến ​​dường như có thể đánh giá sự đông đúc cục bộ xung quanh chúng và điều chỉnh tốc độ cho phù hợp, tránh gây ra bất kỳ sự gián đoạn nào cho luồng giao thông.

Hơn nữa, những con kiến ​​đã tự ngăn mình không đi vào một con đường đông đúc, đảm bảo không bao giờ vượt quá sức chứa của cây cầu [lưu lượng tối đa mà chiều rộng cây cầu cho phép]".

Xung đột lợi ích cá nhân và lợi ích tập thể

Cũng phải nói rằng, lũ kiến không bao giờ gặp những phiền toái khi tham gia giao thông tương tự như con người, chẳng hạn như một cái đèn đỏ bật lên trong khi hai bên ngã tư còn lại không hề có xe qua lại.

Nhưng đó không phải lý do chính giúp hệ thống giao thông của kiến vận hành trơn tru hơn rất nhiều so với loài người. Các tác giả lập luận: "Ùn tắc giao thông có mặt khắp nơi trong xã hội loài người, nơi mỗi cá nhân chỉ đang theo đuổi mục tiêu của riêng họ".

Có một xung đột lợi ích cố hữu giữa những gì đem lại lợi ích cho cá nhân chúng ta với những thứ đem lại lợi ích cho toàn thể xã hội.

"Ngược lại, kiến ​​có chung một mục tiêu: sự tồn tại của cả tổ, do đó, lẽ thường tình chúng sẽ hợp tác để tối ưu hóa lượng thực phẩm mang về được", các nhà khoa học viết. Càng điều tiết giao thông hiệu quả trên cả tuyến đường, kiến càng có thể mang về tổ nhiều thức ăn hơn.

Hai biểu đồ so sánh lưu lượng giao thông, tốc độ di chuyển và số lần va chạm của kiến (màu xanh) và người (màu đỏ) khi mật độ giao thông tăng lên.

Năm 2008, một nghiên cứu cho thấy xung đột lợi ích của cá nhân với cả xã hội đã kéo thời gian di chuyển trung bình của chúng ta tăng thêm 30%. Đó là một lý do tại sao việc mở rộng đường cao tốc cũng không làm giảm tắc nghẽn giao thông cho xã hội loài người được.

Nếu muốn học tập loài kiến, một phương án hiệu quả là chúng ta phải chặn một số con phố khi cần thiết, để ngăn không cho xe cộ tiếp tục đổ vào một con đường quá tải. Giống với loài kiến, điều này sẽ đảm bảo không con đường nào vượt quá sức chứa. Khi một số con đường bị chặn, tài xế sẽ phải tự mình tìm đường khác tối ưu hơn, tương tự như những gì loài kiến đang làm.

Trên thực tế, loài kiến có rất nhiều điều khiến chúng ta phải ngả mũ thán phục và học tập. Một tổ kiến là một hệ thống các cá thể tương tác rất hiệu quả với nhau, nơi các nhà nghiên cứu có thể tìm ra những tương đồng trong lý thuyết sinh học phân tử, vật lý thống kê, viễn thông và nhiều lĩnh vực khác.

Về bí quyết làm nên mạng lưới giao thông hiệu quả của loài kiến, các nhà khoa học cho biết chúng ta có thể học tập những nguyên tắc hợp tác của chúng, những kiến thức một ngày nào đó sẽ cho phép chúng ta xây dựng một hệ thống giao thông công cộng và xe tự lái đem lại hiệu quả chung cho toàn xã hội.

• Vì sao loài kiến "thống trị" thế giới
• Phát hiện loài kiến gây hiệu ứng nhà kính không thua con người