Châu chấu sa mạc thành đàn khi mưa lớn làm sa mạc xanh lên vài tháng, quần thể tăng vọt qua mấy thế hệ, rồi bị dồn vào những mảng cỏ thu hẹp dần. Chen chúc đủ lâu, chúng đổi màu, đổi tính, bỏ lối sống đơn độc và bắt đầu đi cùng nhau. Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), một đàn có thể chứa 40–80 triệu con trên mỗi kilômét vuông và mỗi thế hệ đông lên khoảng 20 lần.
Một con châu chấu, hai tính cách
Loài gây chuyện nổi tiếng nhất là châu chấu sa mạc (Schistocerca gregaria), sống ở dải khô hạn trải từ Tây Phi qua bán đảo Ả Rập tới Ấn Độ. Phần lớn thời gian, nó là một con châu chấu bình thường: màu xám nâu hoặc xanh lẫn vào cỏ, sống một mình, tránh đồng loại, bay vào ban đêm. Các nhà khoa học gọi đó là pha đơn độc.
Khi mật độ tăng, cùng một con vật, cùng một bộ gen, chuyển sang pha bầy đàn: ấu trùng (châu chấu non, chưa có cánh) có vân đen vàng hoặc đen cam rực rỡ, con trưởng thành vàng tươi; chúng hiếu động hơn, ăn nhiều hơn, bị đồng loại hút lại thay vì đẩy ra, và bay ban ngày. Hai pha khác nhau tới mức suốt thế kỷ 19 người ta xếp chúng vào hai loài. Phải tới năm 1921, nhà côn trùng học Boris Uvarov mới chứng minh đó là hai mặt của cùng một loài, mở ra cả ngành nghiên cứu về châu chấu.
Cái chạm vào chân sau
Điều gì bật công tắc? Các thí nghiệm ở Đại học Oxford và Cambridge cho thấy chỉ cần cọ liên tục vào mặt ngoài đùi chân sau của một con châu chấu đơn độc, như khi nó bị đồng loại chen vào xô đẩy, là sau vài giờ nó bắt đầu cư xử theo kiểu bầy đàn. Năm 2009, nhóm của Michael Anstey và Stephen Rogers công bố trên tạp chí Science rằng chất dẫn truyền thần kinh serotonin tăng vọt ở đúng giai đoạn này; chặn serotonin thì châu chấu không chuyển pha. Mùi và hình ảnh đồng loại cũng góp phần, nhưng xúc chạm là tín hiệu mạnh nhất.
Toán của một đợt bùng phát
Một con cái châu chấu sa mạc đẻ trứng thành ổ trong cát ẩm, mỗi ổ vài chục tới hơn trăm trứng (con pha bầy đàn đẻ ít trứng mỗi ổ hơn con đơn độc), và có thể đẻ hai, ba ổ trong đời. Từ trứng tới con trưởng thành mất khoảng 2–4 tháng tuỳ nhiệt độ. FAO dùng một con số dễ nhớ: trong điều kiện thuận lợi, mỗi thế hệ đông gấp khoảng 20 lần thế hệ trước.
| Mốc | Số thế hệ | Hệ số so với ban đầu | Nếu ban đầu có 1 triệu con |
|---|---|---|---|
| Khoảng 3 tháng | 1 | ×20 | 20 triệu |
| Khoảng 6 tháng | 2 | ×400 | 400 triệu |
| Khoảng 9 tháng | 3 | ×8.000 | 8 tỉ |
Chìa khoá là mưa. Một mùa mưa bất thường làm cát ẩm đủ cho trứng nở và cỏ đủ cho ấu trùng ăn; vài mùa mưa nối nhau là đủ cho ba thế hệ liên tiếp. Khi mùa khô quay lại, cỏ co lại thành từng mảng, quần thể đông đúc bị dồn vào những mảng ấy, mật độ đạt ngưỡng chuyển pha. Sinh sôi tạo ra số lượng, hạn hán tạo ra sự chen chúc, và chen chúc tạo ra đàn.
Một đàn lớn cỡ nào, ăn bao nhiêu
Một con châu chấu sa mạc trưởng thành nặng khoảng 2 gam và mỗi ngày ăn lượng cây xanh xấp xỉ khối lượng cơ thể nó. Nhân với mật độ đàn, những con số trở nên khó tin:
| Đại lượng | Giá trị (khoảng, theo FAO) |
|---|---|
| Mật độ trong đàn | 40–80 triệu con/km² |
| Thức ăn mỗi ngày của 1 km² đàn | ngang lượng lương thực của khoảng 35.000 người |
| Quãng đường bay mỗi ngày theo gió | có thể tới 150 km |
| Diện tích một đàn lớn | từ dưới 1 km² tới vài trăm km² |
Tự tính thử: một đàn 50 triệu con mỗi km², mỗi con ăn 2 gam, là 100 tấn cây xanh mỗi ngày cho mỗi kilômét vuông đàn. Đầu năm 2020, cơ quan khí tượng và FAO ghi nhận một đàn ở đông bắc Kenya dài khoảng 60 km, rộng 40 km, tức chừng 2.400 km². Nếu mật độ ở mức thấp nhất, đó đã là gần 100 tỉ con.
Những đợt dịch châu chấu được ghi lại
- 1875, Bắc Mỹ: loài châu chấu núi Rocky (Melanoplus spretus) tạo ra đàn được coi là lớn nhất từng được ghi chép. Một người quan sát ở Nebraska là Albert Child ước tính đàn rộng khoảng 500.000 km² dựa vào tốc độ bay và thời gian đàn đi qua. Chỉ chừng ba mươi năm sau, loài này tuyệt chủng; mẫu sống cuối cùng được ghi nhận năm 1902. Giả thuyết được nhiều người chấp nhận là việc khai hoang các thung lũng sông nơi chúng đẻ trứng đã phá huỷ nơi sinh sản trong những năm ít ỏi đàn co lại.
- 1987–1989: đợt dịch châu chấu sa mạc lớn ở châu Phi; năm 1988, một số đàn từ Tây Phi được gió đẩy vượt Đại Tây Dương, khoảng 5.000 km, tới vùng Caribe.
- 2003–2005: dịch ở Tây Phi và Bắc Phi, ảnh hưởng hơn hai chục nước.
- 2019–2021: sau những cơn bão hiếm gặp làm mưa lớn trên sa mạc bán đảo Ả Rập năm 2018, châu chấu lan sang vùng Sừng châu Phi. FAO đánh giá đây là đợt tồi tệ nhất trong 25 năm ở Ethiopia và Somalia, trong 70 năm ở Kenya.
Ở Việt Nam thì sao
Việt Nam không nằm trong vùng phân bố của châu chấu sa mạc. Loài hay được nhắc là châu chấu tre lưng vàng (Ceracris kiangsu), từng nhiều lần bùng phát ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, ăn trụi lá tre nứa rồi lan sang nương ngô, lúa. Cơ chế cũng tương tự: ấu trùng nở đồng loạt, tụ thành đám, càng lớn càng di chuyển thành dải.
Vì sao châu chấu khó lường hơn mọi loài côn trùng khác
Với đa số loài, đông gấp đôi thì thiệt hại gấp đôi. Với châu chấu, vượt qua một ngưỡng mật độ thì hành vi thay đổi hẳn: chúng bỏ chỗ ở, di chuyển, ăn nhiều hơn và kéo theo những con chưa chuyển pha. Đó là một ví dụ điển hình của hiện tượng ngưỡng trong sinh thái học, khi một biến số tăng đều đặn bỗng tạo ra thay đổi đột ngột.
Các nhà vật lý cũng tham gia: năm 2006, nhóm của Jerome Buhl (Đại học Oxford) cho châu chấu non đi vòng trong một vòng tròn và thấy ở mật độ thấp chúng đi lộn xộn, còn vượt quá khoảng 74 con mỗi mét vuông thì cả đám đột ngột đi thẳng hàng cùng một hướng. Mô hình đó giống các mô hình chuyển pha trong vật lý, như nước hoá đá.
Còn một chi tiết nữa giải thích vì sao đàn hành quân không dừng: trong các thí nghiệm, châu chấu non có xu hướng cắn vào phần bụng của con phía trước, và con nào đứng lại thì bị đồng loại phía sau cắn. Đi tới trở thành cách an toàn nhất.
Góc nhìn hôm nay: theo dõi châu chấu từ vệ tinh
Chống châu chấu ngày nay chủ yếu là phát hiện sớm, trước khi đàn hình thành. FAO vận hành Dịch vụ Thông tin Châu chấu Sa mạc (Desert Locust Information Service) từ thập niên 1970, kết hợp báo cáo của đội khảo sát mặt đất với ảnh vệ tinh về lượng mưa và độ xanh của cây. Khi thấy một vùng sa mạc vừa có mưa và cỏ mọc, họ cảnh báo các nước để kiểm tra trứng và ấu trùng ngay tại chỗ. Xử lý một bãi ấu trùng còn đang nhảy rẻ và ít hoá chất hơn nhiều so với đuổi theo một đàn bay.
Câu chuyện châu chấu còn là một bài học về toán luỹ tiến trong tự nhiên: hệ số 20 nghe không lớn, nhưng nhân ba lần liên tiếp đã là 8.000. Một mùa mưa đẹp ở nơi xa có thể là khởi đầu của nạn đói ở nơi khác vài tháng sau.
Ai muốn tìm hiểu thêm có thể đọc trang Locust Watch của FAO (cập nhật bản đồ tình hình hằng tháng), hoặc cuốn Locust của Jeffrey Lockwood kể về sự tuyệt chủng bí ẩn của châu chấu núi Rocky.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao châu chấu tụ thành đàn?
Khi mật độ cao, châu chấu sa mạc chạm vào nhau liên tục, nhất là vào chân sau. Kích thích này làm serotonin trong cơ thể tăng, khiến chúng đổi màu, hiếu động hơn và bị đồng loại hút lại, chuyển từ pha đơn độc sang pha bầy đàn.
Một đàn châu chấu có bao nhiêu con?
Theo FAO, mỗi kilômét vuông đàn chứa khoảng 40–80 triệu con. Đàn lớn có thể rộng hàng trăm, thậm chí hàng nghìn kilômét vuông, tức hàng chục tỉ con trở lên.
Châu chấu và cào cào khác nhau thế nào?
Trong tiếng Việt, hai tên thường dùng lẫn cho các loài trong bộ Cánh thẳng. Về khoa học, "locust" chỉ những loài có khả năng chuyển sang pha bầy đàn và di cư thành đàn, như châu chấu sa mạc; phần lớn các loài cào cào, châu chấu khác không làm được điều đó.
Một con châu chấu ăn bao nhiêu mỗi ngày?
Một con châu chấu sa mạc trưởng thành nặng khoảng 2 gam và ăn lượng cây xanh xấp xỉ khối lượng cơ thể mỗi ngày. Vì vậy một kilômét vuông đàn có thể ăn hết lượng thức ăn tương đương khẩu phần của khoảng 35.000 người.
Việt Nam có châu chấu thành đàn không?
Việt Nam không có châu chấu sa mạc, nhưng châu chấu tre lưng vàng từng bùng phát ở các tỉnh miền núi phía Bắc như Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, phá rừng tre nứa và nương ngô. Chúng nở đồng loạt và di chuyển thành dải khi còn là ấu trùng.
