Bướm đêm né dơi: cuộc đua âm thanh giữa con mồi và kẻ săn

Nhiều loài bướm đêm có tai nghe được tiếng siêu âm của dơi, và chúng dùng tai ấy để né đòn: nghe dơi còn xa thì lặng lẽ bay lệch hướng, nghe dơi đã sát thì gập cánh rơi tự do, bay lộn vòng, lao xuống đất. Một số loài còn "nói lại" bằng tiếng lách cách để cảnh báo mình có vị đắng, hoặc làm nhiễu tiếng định vị của dơi. Đây là một trong những cuộc chạy đua giữa con mồi và kẻ săn được nghiên cứu kỹ nhất trong thế giới động vật.

Hai bên của cuộc đua

Bên săn là dơi ăn côn trùng. Chúng bay trong đêm, phát những tiếng siêu âm rất cao, phần lớn khoảng 20.000 Hz đến hơn 100.000 Hz tuỳ loài, rồi nghe tiếng vang để tìm côn trùng. Tiếng phát của dơi rất to, nhưng vì nằm trên ngưỡng tai người nên đêm hè ta vẫn thấy yên tĩnh.

Bên bị săn là bướm đêm, một nhóm côn trùng đông đúc, bay chậm hơn dơi, thân mềm, giàu dinh dưỡng. Với dơi, bướm đêm là món ăn quen thuộc. Với bướm đêm, nghe được dơi là khác biệt giữa sống và chết. Chọn lọc tự nhiên qua hàng triệu năm đã trang bị cho nhiều nhóm bướm đêm một đôi tai chuyên nghe đúng dải tần của dơi.

Chiếc tai đơn giản nhất thế giới

Thập niên 1950 và 1960, nhà sinh học Mỹ Kenneth Roeder nghiên cứu tai của bướm đêm họ Ngài đêm (Noctuidae), nhóm có những con bướm nâu xám hay bay vào đèn. Tai của chúng nằm ở hai bên phần ngực sau, mỗi bên là một màng mỏng căng trên một túi khí, giống mặt trống.

Điều làm Roeder kinh ngạc: mỗi tai chỉ có hai tế bào cảm nhận âm thanh chính (thường gọi là A1 và A2). So với hàng nghìn tế bào lông trong ốc tai người, đây là chiếc tai tối giản. Nhưng nó làm đúng việc cần làm:

Tai bướm đêm không phân biệt được cao độ, không nghe được "bài hát", chỉ trả lời một câu hỏi: có dơi không, xa hay gần. Bên này hay bên kia thì so hai tai. Thế là đủ để sống sót.

Cú rơi tự do

Roeder và cộng sự quay phim bướm đêm quanh đèn đường vào ban đêm và thấy rõ: khi phát một tiếng siêu âm nhân tạo gần đèn, nhiều con bướm đột ngột rơi xuống, bay vòng xoắn ốc hay lao xuống cỏ. Rơi xuống đám cỏ là cách hay, vì tiếng vang của bướm lẫn vào tiếng vang của cỏ lá, dơi khó tìm.

Tai mọc ở những chỗ rất lạ

Tai nghe dơi đã xuất hiện nhiều lần một cách độc lập ở các nhóm côn trùng khác nhau, nên nằm ở những vị trí rất khác nhau:

• Ngực sau: ở ngài đêm và bướm hổ.
• Gốc bụng: ở bướm đêm họ Geometridae, nhóm có ấu trùng là con sâu đo.
• Phần phụ quanh miệng: ở một số loài ngài họ Sphingidae (nhóm bướm đêm thân thon, bay nhanh, hút mật như chim ruồi), cấu trúc cảm nhận âm nằm ở vùng miệng.
• Cánh: ở côn trùng cánh gân như chuồn chuồn cỏ (lacewing), tai nằm ở một gân cánh.
• Giữa ngực: ở bọ ngựa, nhiều loài có một "tai" duy nhất nằm ở đường giữa ngực, chủ yếu để nghe dơi.

Tất cả có chung một điểm: chúng nghe tốt nhất ở đúng dải tần mà dơi trong vùng dùng. Một nghiên cứu năm 2013 ghi nhận loài ngài sáp (Galleria mellonella) nghe được những âm cực cao, cao hơn mọi loài động vật được đo trước đó.

Bướm đêm "nói lại" với dơi

Bướm hổ (họ phụ Arctiinae) đi xa hơn: không chỉ nghe mà còn phát tiếng. Hai bên ngực của chúng có một vùng vỏ kitin mỏng có gờ (gọi là màng tymbal). Khi cơ co lại, màng bật lõm rồi bật lại như ta bóp vỏ chai nhựa, tạo ra một tràng tiếng lách cách siêu âm. Tiếng này được dùng theo ba cách:

1. Cảnh báo "ăn vào sẽ đắng": nhiều loài bướm hổ tích chất độc hoặc chất có vị khó chịu từ cây chủ. Dơi non vồ một lần, thấy đắng, sau đó học được rằng tiếng lách cách đi kèm với món dở. Giống như màu sặc sỡ của côn trùng độc là lời cảnh báo cho chim, tiếng lách cách là lời cảnh báo dành cho dơi.
2. Giả danh: một số loài không độc cũng phát tiếng giống loài độc để được dơi tránh, kiểu "đi mượn tiếng".
3. Làm nhiễu định vị: năm 2009, nhóm của Aaron Corcoran và William Conner công bố trên tạp chí Science rằng loài bướm hổ Bertholdia trigona phát tiếng lách cách dồn dập đúng lúc dơi lao tới, làm rối tiếng vang khiến dơi vồ trượt. Đây là bằng chứng rõ đầu tiên về việc một con vật "gây nhiễu sonar" của kẻ săn.

Những con bướm không có tai thì sao

Không phải bướm đêm nào cũng có tai. Những loài không nghe được dơi có cách khác:

• Đuôi đánh lạc hướng: bướm đêm Luna ở Bắc Mỹ có hai đuôi dài xoắn ở cánh sau. Năm 2015, nhóm của Jesse Barber công bố rằng khi bay, đuôi xoay tạo ra tiếng vang lệch, dụ dơi vồ vào đuôi thay vì thân. Mất đuôi thì vẫn sống.
• Lớp vảy hút âm: một số nghiên cứu cho thấy lớp vảy dày, xốp trên cánh và thân của vài loài bướm đêm hấp thụ bớt siêu âm, làm tiếng vang yếu đi, như một lớp "áo tàng hình âm thanh" mỏng.
• Bay vào giờ khác: một số loài hoạt động lúc chạng vạng hoặc ban ngày, khi dơi ít đi săn.

Dơi cũng đổi chiến thuật

Cuộc đua không dừng ở bướm. Năm 2010, một nghiên cứu về loài dơi Barbastella barbastellus ở châu Âu cho thấy loài này "nói thầm": phát siêu âm nhỏ hơn hẳn các loài dơi khác, đủ để định vị ở cự ly gần nhưng quá nhỏ để tai bướm đêm phát hiện từ xa. Nhờ vậy nó săn được nhiều bướm đêm có tai. Mỗi bước tiến của một bên lại thúc bên kia tìm cách mới.

Góc nhìn hôm nay: quan sát dưới ngọn đèn

Không cần phòng thí nghiệm để thấy cuộc đua này. Những tối hè ở quê hay ven phố, đứng dưới một ngọn đèn sân có nhiều bướm đêm bay quanh và dơi lượn qua lại:

• Để ý những con bướm đột ngột rơi xuống hay bay vòng xoắn ốc mà không có lý do rõ ràng. Rất có thể nó vừa "nghe" thấy dơi.
• Dơi lượn quanh đèn vì côn trùng tụ ở đó. Ánh đèn đêm làm bướm đêm mất phương hướng và lộ diện trước dơi, nên ngày càng nhiều nghiên cứu khuyên giảm đèn chiếu sáng không cần thiết vào ban đêm để bảo vệ côn trùng.
• Muốn "nghe" dơi, cần máy dò siêu âm (bat detector), thiết bị hạ tần số siêu âm xuống vùng tai người. Các câu lạc bộ thiên nhiên, vườn quốc gia đôi khi tổ chức buổi nghe dơi ban đêm có hướng dẫn viên.

Không cầm nắm dơi bằng tay trần, vì dơi có thể mang mầm bệnh. Ngắm từ xa là đủ để thấy một cuộc đối thoại bằng âm thanh mà tai ta không nghe được.