Cây keo sừng bò ở Trung Mỹ và kiến Pseudomyrmex là cặp cộng sinh kinh điển giữa cây và kiến: cây cho kiến ở trong gai rỗng, cho mật ở cuống lá và những hạt thức ăn giàu đạm ở đầu lá; kiến đi tuần suốt ngày đêm, đốt và đuổi côn trùng, thú ăn lá, cắn cả dây leo và cây con mọc sát gốc. Năm 1966, Daniel Janzen chứng minh bằng thí nghiệm rằng thiếu kiến, cây keo bị ăn trụi và chết dần.
Một cái cây xây sẵn nhà cho lính
Keo sừng bò (Vachellia cornigera, tên cũ Acacia cornigera) mọc ở vùng đất thấp từ Mexico xuống Trung Mỹ. Nó có những cặp gai to, phình ra ở gốc như hai chiếc sừng bò, dài vài centimet. Gai non mềm, kiến chúa mới giao phối đục một lỗ nhỏ gần đầu gai, khoét rỗng ruột rồi đẻ trứng bên trong. Dần dần cả cây chi chít gai rỗng, mỗi gai là một phòng của một tổ kiến rất lớn.
Cây không chỉ cho chỗ ở. Nó còn nuôi kiến bằng hai loại thức ăn:
| Thứ cây cho | Nằm ở đâu | Kiến dùng làm gì |
|---|---|---|
| Gai rỗng | Dọc cành | Làm tổ, nuôi ấu trùng |
| Mật ngoài hoa | Tuyến nhỏ trên cuống lá | Nguồn đường, năng lượng cho kiến thợ |
| Thể Belt (Beltian bodies) | Đầu các lá chét non, như hạt nhỏ màu cam | Giàu đạm và chất béo, kiến mang về nuôi ấu trùng |
Thể Belt được đặt theo tên Thomas Belt, nhà tự nhiên học người Anh từng sống ở Nicaragua. Trong cuốn The Naturalist in Nicaragua xuất bản năm 1874, ông mô tả những hạt nhỏ này và đoán rằng cây nuôi kiến để được kiến bảo vệ. Gần một thế kỷ sau, giả thuyết ấy mới được kiểm chứng bằng thí nghiệm.
Thí nghiệm của Daniel Janzen
Daniel Janzen, khi đó là nghiên cứu sinh trẻ, làm việc ở miền nam Mexico đầu thập niên 1960. Ông làm một việc đơn giản mà dứt khoát: lấy kiến ra khỏi một số cây keo bằng cách cắt bỏ gai có tổ và rắc thuốc lên phần cây còn lại, rồi so với những cây vẫn có kiến. Kết quả công bố năm 1966 trên tạp chí Evolution rất rõ:
- Cây mất kiến bị sâu, bọ cánh cứng, châu chấu và thú ăn lá tấn công nhiều hơn hẳn.
- Dây leo và cây khác mọc lấn, che mất ánh sáng của cây keo.
- Cây mất kiến lớn chậm hơn nhiều, nhiều cây chết trong thời gian theo dõi.
Trong khi đó, ở cây có kiến, kiến Pseudomyrmex ferrugineus đốt rất đau, lao ra tấn công bất cứ con gì chạm vào cây. Chúng cắn đứt mầm cây lạ và dây leo mọc trong một vòng quanh gốc, tạo ra một khoảng trống sạch sẽ để cây keo không bị lấn. Janzen gọi đây là cộng sinh bắt buộc: cây keo sừng bò sống không nổi nếu không có kiến, và loài kiến này cũng không sống ở đâu khác.
Cây "khoá" kiến lại bằng hoá học
Năm 2005, nhóm của Martin Heil công bố trên tạp chí Science một phát hiện cho thấy quan hệ này còn chặt hơn người ta tưởng. Mật ngoài hoa của keo sừng bò gần như không có đường sucrose, vì cây đã có sẵn enzyme cắt sucrose thành đường đơn trong mật. Kiến Pseudomyrmex sống trên keo lại gần như không tiêu hoá được sucrose. Nghĩa là mật của cây keo vừa vặn với kiến chung nhà, trong khi phần lớn mật hoa thông thường lại chứa nhiều sucrose. Kiến được nuôi bằng thức ăn "may đo", và cũng khó tìm được thứ ăn hợp mình ở chỗ khác.
Có nhà nghiên cứu ví đây là cách cây giữ chân lính: nuôi đủ, nhưng nuôi bằng thứ chỉ chỗ mình có. Cách diễn giải này còn được bàn thêm, nhưng phát hiện cho thấy một quan hệ hỗ trợ lâu đời có thể làm thay đổi cả cơ thể của hai bên.
Bên kia đại dương: cây keo huýt sáo ở Kenya
Ở các savan Đông Phi, keo huýt sáo (Vachellia drepanolobium) có những bướu gai phình to. Kiến làm tổ trong bướu, khoét lỗ, và khi gió thổi qua các lỗ ấy, cây phát ra tiếng huýt nhẹ, nên mới có tên như vậy. Bốn loài kiến tranh nhau sống trên loài keo này, chủ yếu thuộc chi Crematogaster và Tetraponera, và chúng xua đuổi cả hươu cao cổ, voi khi những con thú này bẻ cành, ăn lá.
Năm 2008, Todd Palmer và cộng sự công bố trên Science kết quả từ khu thí nghiệm ở vùng Laikipia, Kenya, nơi thú ăn cỏ lớn bị rào ngăn ra ngoài trong khoảng mười năm. Không còn hươu cao cổ, voi bẻ cành, cây keo "tiết kiệm": ít bướu gai hơn, ít mật hơn. Loài kiến bảo vệ tốt nhất mất dần chỗ đứng, những loài kiến kém hơn thay vào, có loài còn chăm côn trùng chích hút hại cây. Kết quả bất ngờ: cây keo không có thú ăn lá lại sống kém hơn, vì bị sâu đục thân tấn công nhiều hơn.
Đây là một bài học hiếm có về hợp tác: khi mối đe doạ biến mất, bên được bảo vệ cắt khoản nuôi người bảo vệ, và cả hệ thống suy yếu theo cách không ai lường trước.
Cây và kiến ở Đông Nam Á và quanh nhà
Ở rừng nhiệt đới Đông Nam Á cũng có những cây sống chung với kiến. Nổi tiếng nhất là một số loài trong chi Mã rạng (Macaranga), có thân rỗng làm nhà cho kiến Crematogaster, được nghiên cứu nhiều ở rừng Borneo và bán đảo Mã Lai. Chi Mã rạng có nhiều loài ở Việt Nam, thường mọc ở rừng thứ sinh, nhưng các loài cộng sinh chặt chẽ với kiến tập trung chủ yếu ở vùng rừng mưa phía nam hơn.
Gần gũi hơn, nhiều cây quen thuộc có tuyến mật ngoài hoa để mời kiến tới tuần tra, ví dụ cây bông vải và cây điều. Ai trồng điều ở Đông Nam Bộ hay Tây Nguyên chắc từng thấy kiến bò đông ở chồi non mà không thấy rệp: đó có thể là kiến đến uống mật cây tiết ra. Kiến ở đó không trung thành như kiến trên keo sừng bò, nhưng vẫn đuổi bớt sâu non ăn lá. Đây là kiểu "thuê bảo vệ theo ca" phổ biến hơn nhiều so với kiểu "nuôi quân trong nhà".
Những điều dễ hiểu nhầm
- Cây keo ở Việt Nam không phải keo sừng bò. Keo lá tràm, keo tai tượng trồng rừng ở nước ta là các loài Acacia gốc Úc, không có gai rỗng nuôi kiến. Tên "keo" giống nhau nhưng là chuyện khác.
- Không phải cây nào có kiến cũng được kiến bảo vệ. Nhiều khi kiến đông là vì đang chăm rệp, và khi đó cây thiệt.
- Cộng sinh bắt buộc dễ tổn thương. Mất một bên là bên kia gặp nạn. Keo sừng bò không có kiến khó sống sót.
Góc nhìn hôm nay: nuôi đội bảo vệ của mình
Câu chuyện keo và kiến hay được dùng trong sách sinh thái vì nó rõ ràng, có thí nghiệm, có kết quả đo được. Với người đọc ngoài ngành, nó gợi vài ý cụ thể:
- Người bảo vệ cần chỗ ở và cái ăn, không chỉ lời cảm ơn. Cây keo bỏ ra cả gai rỗng, mật và thể Belt. Một tổ chức muốn có người hỗ trợ giỏi thì phải đầu tư cho họ đàng hoàng.
- Cắt khoản nuôi người hỗ trợ khi "trời yên biển lặng" có thể phải trả giá sau. Thí nghiệm ở Kenya cho thấy cây keo tiết kiệm khi vắng thú ăn lá, rồi bị sâu đục thân đánh gục.
- Dọn chỗ cho người mình giúp lớn lên. Kiến cắt dây leo, cây lấn quanh gốc. Người kèm cặp tốt cũng dọn bớt việc vặt, áp lực không cần thiết quanh người mới.
Muốn đọc thêm, có thể tìm bài năm 1966 của Daniel Janzen trên tạp chí Evolution, bài năm 2008 của Todd Palmer và cộng sự trên Science, hoặc cuốn The Naturalist in Nicaragua của Thomas Belt, nay đã thuộc phạm vi công cộng. Ở Việt Nam, các vườn thực vật và vườn quốc gia có lối đi bộ là nơi tốt để tập để ý kiến trên chồi non, tuyến mật trên cuống lá, và tự hỏi kiến đang giúp hay đang hại cây.
Câu hỏi thường gặp
Cây keo và kiến cộng sinh như thế nào?
Cây keo sừng bò ở Trung Mỹ cho kiến Pseudomyrmex làm tổ trong gai rỗng, cho mật ở cuống lá và thể Belt giàu đạm ở đầu lá. Kiến đổi lại đốt và đuổi côn trùng, thú ăn lá, đồng thời cắt dây leo và cây con mọc sát gốc keo.
Thể Belt là gì?
Là những hạt nhỏ màu cam ở đầu lá chét non của cây keo sừng bò, giàu đạm và chất béo, dùng để nuôi ấu trùng kiến. Tên gọi theo Thomas Belt, nhà tự nhiên học người Anh đã mô tả chúng trong cuốn The Naturalist in Nicaragua năm 1874.
Thí nghiệm của Daniel Janzen chứng minh điều gì?
Janzen lấy kiến ra khỏi một số cây keo sừng bò ở Mexico và so với cây còn kiến. Cây mất kiến bị sâu bọ, thú ăn lá và dây leo tấn công nhiều hơn, lớn chậm và nhiều cây chết. Kết quả công bố năm 1966 cho thấy cây cần kiến để sống sót.
Cây keo ở Việt Nam có kiến cộng sinh không?
Keo lá tràm, keo tai tượng trồng ở Việt Nam là các loài gốc Úc, không có gai rỗng nuôi kiến như keo sừng bò. Một số cây quen thuộc như bông vải, điều có tuyến mật ngoài hoa mời kiến tới tuần tra, nhưng quan hệ lỏng hơn nhiều.
Vì sao cây keo ở Kenya sống kém hơn khi không có hươu cao cổ?
Nghiên cứu năm 2008 của Todd Palmer cho thấy khi thú ăn lá lớn bị rào ngăn ra ngoài, cây keo huýt sáo giảm bướu gai và mật nuôi kiến. Loài kiến bảo vệ tốt bị thay bằng loài kém hơn, và cây bị sâu đục thân hại nhiều hơn.
