Tìm hiểu về loài ong - P1
Phần 1. SINH HỌC CON ONG
Ong mật (Honeybees, Apis mellifera) và nhiều loài ong hữu ích khác đang trên đà báo động, số lượng ong giảm sút rõ rệt do môi trường khí hậu biến đổi, ký sinh, bệnh tật truyền nhiễm, và thuốc trừ sâu bệnh, v.v.
Để đối phó với hiện tượng trên, tạp chí Nature số 521 phát hành ngày 21/5/2015 có một loạt bài cập nhật kiến thức khoa học về loài ong, ong mật cũng như ong hoang dại, với sự hổ trợ tài chánh của công ty Bayer CropScience.
LOÀI ONG. Trên thế giới có khoảng 25.000 loài ong, sinh sống ở mọi vùng khí hậu (ngoại trừ 2 cực) từ đồng bằng đến núi cao 3.200 m, phân loại trong 9 họ tộc (family) chính:
- Apidae: 5.811 loài, sống tập đoàn, gồm ong mật (honeybees), bumblebees (ong vò vẽ), stingless bees (meliponines, ong không có ngòi đốt), orchid bees (ong hút mật ở hoa phong lan), carpenter bees (Xylocopa, làm ổ trong gỗ, gỗ mục, bọng tre), và cuckoo bees (ong tu hú, đẻ trứng trong ổ ong loài khác).
- Halictidae: 4.401 loài, sống tập đoàn, gồm các loài “ong mồ hôi” (sweat bees), vì chúng thường lôi cuốn bay đến thân đổ mồ hôi của thú hay người.
- Megachilidae: 4.111 loài, sống đơn độc, gồm ong leaf-cutter và mason bees (trong kẻ tường).
- Andrenidae: 2.952 loài, ong đào hang trong đất.
- Colletidae: 2.595 loài, ong đào hang, làm ổ trong bọng tường.
- Melittidae: 201 loài, gồm gia đình nhỏ, đào hang trong đất làm ổ, sống bằng nhụy phấn của vài loại hoa đặc biệt.
- Stenotrinidae: 21 loài, đào hang trong đất làm ổ, bản địa Úc châu.
Nên nhớ là tò-vò (Sceliphronsp.)không thuộc loài ong hay loài kiến.
Giống ong mật. Con người ngày nay thuần chủng nuôi đại trà khoảng 10 loại ong mật (Hình 1). Có khoảng 7 loại ong mật (Apis) và nhiều phụ-loại (sub-species) được con người nuôi, chiếm 0, 05% toàn loài ong trên thế giới.
- Apis mellifera – thường gọi là “ong mật Âu châu”, có nguồn gốc khá rộng gồm Âu châu (với 5 phụ loại trong số đó Apis mellifera ligustica (ong Ý) du nhập vào Việt Nam), Phi châu (9 phụ-loại), và Trung Đông (5 phụ loại). Ong mật (Apis mellifera) được nghiên cứu nhiều nhất.
- Apis cerana (hay A. sinensis) – ong mật Á châu, gồm các phụ-loại Apis cerena cerana (ong Tàu), Apis cerena Japonica (ong Nhật Bản), Apis cerena hymalaya (Ong Hy-Mã-Lạp-Sơn). Ong bản địa ở Việt Nam thuộc phụ-loại ong Tàu.
- Apis dorsata (ong khoái) trong rừng ở Đông Nam Á và Nam Á châu.
- Apis florea (ong ruồi) gốc Đông Nam Á và Nam Á Châu. Thân nhỏ và ổ ong cũng nhỏ.
- Apis laboriosa hay Apis dorsata laboriosa (Himalayan honey bee), Việt Nam gọi là “ong đá”. Thân to nhất trong loài ong mật, ổ ong trong vách đá trên núi cao tới 3.000 m, ổ rất lớn.
- Apis koschevnikovi (ong Borneo), nguồn gốc Mã Lai và Borneo.
- Apis andreniformis (black dwarf honey bee) nguồn gốc vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới Á Châu.
- Melipona sp. (Ong Mỹ châu), phân phối từ Mexico tới Argentina, có khoảng 40 loài. Thân nhỏ, không có ngòi đốt (stingless), nuôi cho mật, thụ phấn hoa lan vanilla, nuôi trong nhà kính để thụ phấn cà chua, ớt ngọt.
- Trigona spinipes ong không có vòi chích, nguồn gốc Brazil.
Vùng đa dạng sinh học ong
Không có loài ong ở Nam Cực. Ở Bắc Cực tuy có hoa trong mùa hè nhưng ong rất hiếm. Tại vùng xích đạo và nhiệt đới, chỉ có vài loài ong bởi vì khí hậu nóng ẩm nên ít có loài cây có hoa thích hợp cho ong sinh sống. Hơn nữa, ong thích hợp vùng khí hậu ôn hòa, mát như khí hậu vùng Địa Trung Hải.
Trên thế giới, 6 vùng địa lý, nơi có khí hậu tương tự vùng Địa Trung Hải, là những nơi ong hút mật được phân phối, rất đa dạng về giống và loài.
- Vùng bờ biển tây Hoa Kỳ: California có nhiều loại khí hậu và đa dạng thực vật hiển hoa, nên có khoảng 2.000 loài ong trong nhiều tộc họ khác nhau.
- Chile có 183 loài ong trong vùng khí hậu Địa Trung Hải và 176 loài ong trong vùng sa mạc.
- Địa Trung Hải là vùng rất phong phú và đa dạng ong. Âu châu có khoảng 2.000 loài ong, riêng Spain có trên 1000 loài.
- Trung Á gồm Kazakhstan, Usbekistan, Kyrgyzstan, Turkmenistan và Tajikistan có ít nhất 1.924 loài ong.
- Vùng Hão Vọng Nam Phi có ít nhất 645 loài ong.
- Nam Úc có 1.647 loài ong, chưa kể 300-400 loài ong chưa định danh.
Hình 2. Vùng phân bố đa dạng sinh học loài ong (màu vàng).
Sinh trưởng
Số trứng mỗi con ong đẻ biến đổi tùy loài, từ 8 trứng cho loài ong đơn độc đến hàng triệu trứng cho ong chúa. Trứng đẻ vào mùa xuân. Trứng nở thành ấu trùng sau 3 ngày, ấu trùng sống nhờ sữa ong chúa (royal jelly, chất dinh dưỡng sản xuất từ một tuyến trong đầu ong thợ), ong chúa tương lai tiếp tục ăn sữa-ong-chúa, còn ong thợ (worker bees) và ong đực (drone) thì ăn hợp chất gồm mật, phấn hoa và nước, kém bổ dưỡng hơn. Khoảng 4 ngày sau (8 ngày sau đẻ trứng), ấu trùng biến dạng thành ong, rồi sau 2-3 tuần ong con chui ra. Ong thợ (workers) là ong cái bất thụ (sterile females), ong đực (drones) là ông đực hữu thụ (fertile males), còn ong chúa (queens) là ong cái hữu thụ (fertile females).
Hình 3. Chu kỳ từ trứng đến ong mất từ 2 đến 3 tuần
Thức ăn chánh của ong là hạt phấn và mật của hoa. Ong tiêu hóa hạt phấn để cho proteins và mật cho năng lượng. Vài loài ong như ong Macropis hút tinh dầu của hoa để làm thức ăn cho ấu trùng, còn ong trưởng thành không ăn tinh dầu. Ong thuộc loại “ăn chay” (vegetarian), tuy nhiên, có 3 loài ong Trigona không có ngòi đốt ở Nam Mỹ (Trigona crassipes, Trigona necrophaga, và Trigona hypogea) sống nhờ proteins trên thịt hư thối nên được gọi là “ong kênh kênh” (vulture bees). Hàng ngày từ tinh sương đến mờ tối ong bay ra khỏi ổ đi tìm hoa, có khi xa vài km, hút mật lấy phấn hoa rồi mang về ổ, bay nhiều chuyến trong ngày. Chính màu sắc rực rỡ của cánh hoa giúp ong nhận thấy từ rất xa. Con ong tìm được nguồn hoa mới, sau khi mang thực phẩm về ổ, bèn nhảy một vũ điệu gọi đàn “waggle dance”, truyền thông đến ong khác biết vị trí để cùng đến thâu hoạch hạt phấn và mật. Ong bay hút mật từ hoa này đến hoa khác, và từ cây này đến cây khác, trong cùng loài hay khác loài, mang theo phấn hoa nên giúp sự thụ phấn và lai tạo cùng giống hay khác giống. Vì có nhiều loại hoa có kiến trúc khác nhau, cổ hoa hẹp và sâu chẳng hạng, thì chỉ có loài ong có vòi nhỏ và dài mới có thể hút được mật. Vì vậy, mỗi loại cây có một loại ong thích ứng.
Ong làm ổ treo trên cành cây hay mái nhà. Tuy nhiên có loài ong làm ổ trong bọng cây, trong hang đá, kẽ hở trong vách tường, hay đào hầm trong đất (mining bees). Hầm có rất nhiều ngóc ngách, cuối mỗi hầm là một phòng, ong đẻ 1 trứng; có loài đẻ tới 60 trứng trong mỗi phòng. Một loài ong khác mang tên “ong tu hú” (Cuckoo bees) chuyên đẻ trộm trứng của mình vào ổ ong của loài khác. Đó là loại ong ký sinh, Ở Anh có 6 loài “ong vò vẽ tu hú” chuyên đẻ trộm trứng vào ổ ong vò vẽ.
Tuổi thọ của ong thợ khoảng 3 đến 6 tuần lể, còn ong chúa khoảng 5 năm.
Hành vi ứng xử trong xã hội ong
Trong một ổ ong mật, tổ chức xã hội rất phân minh, mỗi cá nhân trong mỗi tầng lớp xã hội ong làm đúng phận sự của mình mà không có cấp trên điều khiển. Mặc dầu gọi là ong chúa, nhiệm vụ ong chúa chỉ biết đẻ trứng mà thôi, trứng nở thành công chúa (để thành ong chúa sau này cho một ổ ong khác khi tách bầy), ong đực (drones) hay ong thợ (workers) tùy theo khẩu phần dinh dưỡng dành cho mỗi tầng lớp xã hội loài ong, được xấp xếp sẳng trong một số phòng, theo một tỉ lệ hợp lý của xã hội loài ong. Trứng nào đẻ trong ít phòng có dinh dưỡng cao sẽ thành ong chúa, trứng nào đẻ ở phòng có khẩu phần kém dinh dưỡng thì thành ong thợ. Không có tầng lớp quan lại để thừa lệnh sai khiến ong thợ.
Các nhà khoa học, từ khoa di truyền đến khoa xã hội học, nghiên cứu tại sao xã hội ong gồm hàng vạn con ong mà sống hòa hợp, hợp tác và truyền thông được với nhau. Gene di truyền nào chi phối những đặc tính đó?
Sự phân công việc làm của ong thợ rất rõ ràng, mỗi con ong có một nhiệm vụ riêng. Sau khi phát triển thành ong con, ong thợ con phải ở trong ổ 1-2 tuần, làm nhiệm vụ chăm sóc ấu trùng, dọn dẹp sạch sẽ trong ổ ong, lôi xác chết và chất bẩn ta khỏi ổ. Từ từ, ong bắt đầu làm nhiệm vụ, bay theo đàn ong lớn tuổi và có kinh nghiệm để thâu hoạch phấn và mật. Thời kỳ nhận nhiệm vụ thâu hoạch không tùy thuộc vào tuổi mà tùy theo nhu cầu của ổ ong. Ổ ong lúc nào cũng duy trì một sự cân bằng hợp lý giữa các tầng lớp thợ, công tác chăm sóc bên trong ổ và công tác thâu hoạch phấn và mật ở ngoài ổ. Khi trong ổ thiếu thợ làm việc trong nhà thì tự động có một số thợ bên ngoài được điều động về làm chuyện trong ổ, ngược lại khi không có nhiều chuyện trong ổ thì ong bay ra ngoài tìm hoa. Như vậy khi có hiện diện ong lớn tuổi trong ổ thì ong con không “được phép” bay ra ngoài thâu hoạch mặc dầu đã tới tuổi lao động. Ong non thường làm việc không hiệu quả, thăm viếng ít hoa hơn, thâu hoạch ít mật và phấn hoa, thời gian bay bên ngoài cũng ít. Ngoài ra, ong càng “vị thành niên” thì càng bị dễ chết ở ngoài trời, có khi chỉ 30 phút sau khi ra ổ. Vì một lý do gì đó, như bị chết hàng loạt bởi thuốc diệt sâu bọ hay bệnh tật, số ong thợ bay đi thâu hoạch phấn mật hoa bị sút giảm năng nề, thì ong non được “biệt phái” ra ngoài ổ tìm thức ăn, nhưng không hiệu quả, cả ổ ong bị thiếu thúc ăn là mật và phấn hoa, ổ ong trên đà kiệt quệ và cuối cùng phá sản, tan bầy. Ổ ong là kho tồn trữ nhiều loại thức ăn, mật và phấn hoa khác nhau, hễ thiếu thứ nào thì mỗi con ong tự biết đi tìm thứ đó để bổ xung. Khi một con ong tìm được một nguồn hoa phong phú về thức ăn mong muốn, nó bay về ổ và thông báo tập thể bằng vũ điệu “waggle dance” (điệu múa thân lắc lư) để biết về hướng, khoảng cách và loại thực phẩm. Đó là kết quả nghiên cứu ở Đại học Macquarie University (Sydney, Australia). Đại học University of California ở San Diego (Hoa Kỳ) còn khám phá thêm một vũ điệu khác của ong thông báo với tập thể là nguồn thức ăn đó đã hết rồi, đừng bay đến nơi đó nữa. Vũ điệu này gồm động tác ngưỡng đầu lên, vỗ cánh theo một chu kỳ riêng biệt. Làm sao vũ điệu ảnh hưởng đến tập thể ong chung quanh nó biết nó muốn nói điều gì? Đó là một bí mật mà các nhà khoa học tìm cách giải mả.
Hình 4. Một con ong khiêu vũ “Waggle dance” truyền tin cho nhóm ong chung quanh
Mời xem YouTube "Waggle dance ở ong"
https://www.youtube.com/embed/-7ijI-g4jHg
Nghiên cứu cách bay của ong là mục tiêu của các nhà thiết kế máy bay. Con ong có thể bay thẳng với tốc độ rất nhanh, khi thấy một bụi cây có hoa, nó bay chậm, bay lần quần bay qua bay lại quanh cây, bay đứng yên một chỗ, rồi thình lình đáp xuống rất nhanh, nhưng khi đậu trên cánh hoa thì lại nhẹ nhàng, không làm cánh hoa mảnh khãnh rung động. Ong có thể bay lên thẳng đứng một cách nhanh chóng với sức nâng mảnh liệt. Làm sao cánh ong làm được mọi cách bay đó? Cánh ong đập 240 lần trong một giây, tạo một âm thanh vo vo và một luồng gió quanh thân thể, tùy theo góc cạnh và xoay trục của cánh mà có thể có nhiều cách bay khác nhau. Cánh máy bay chỉ cho phép một góc nghiêng 5° để máy bay nâng cao hay hạ thấp từ từ, nếu góc cánh vượt quá góc này, máy bay sẽ bị rớt. Ngược lại, ong điều chỉnh góc cánh nghiêng tới 50° hay hơn, tạo một lực đẩy lên rất mạnh, đồng thời ngay sau đó cánh xoay ngược lại một góc 50° khác tạo một sức đẩy lên mảnh liệt khác.
Một nghiên cứu khác do một nhà khoa học thực hiện ở Hy Mã Lạp Sơn về khả năng bay cao. Ở độ cao 3.250 m trên lưng chừng Hy Mã Lạp Sơn, ở độ cao thấy có ổ ong, cho ong vào một bình thủy tinh kín, dùng bơm hút bớt không khí và tạo áp xuất không khí tương đương với cao độ 7.400 m, thì thấy cánh ong vươn dài ra và ong bay bình thường, tiếp tục rút bớt không khí và giảm áp xuất không khí tương đương với độ cao hơn nữa, kết quả cho thấy ong có thể bay ở cao độ 9.125 m, trong lúc đỉnh cao Everst là 8.848m. Ngược lại, nén bình và tạo áp xuất cao thì con ong đó có thể bay ở áp xuất cao tương đương với áp xuất nước ở độ sâu 1.000 m dưới mặt biển. Làm sao, con ong có khả năng điều chỉnh thích ứng với áp xuất cách biệt kinh khủng đó?
Nghiên cứu về cách bay, khí động học lúc ong bay sẽ giúp kiến tạo máy bay linh động hơn, nhất là các loại máy bay tí hon drone xử dụng trong tình báo, chiến tranh, v.v.
Hình 5. Một thiết kế tí hon bắt chước cách bay của loài ong
Các nhà khoa học cũng nghiên cứu hệ thống vi trùng sống trong bộ tiêu hoa loài ong cũng mang nhiều kết quả thích thú. Một khám phá cho thấy tấc cả ong trong một ổ có cùng số loại vi trùng như nhau, ấu trùng sau khi nở thì thấy không có vi trùng nào trong ruột, nhưng chỉ 3 ngày sau thì có đủ loại vi trùng như ong trưởng thành. Một nghiên cứu ở Thụy Sỉ năm 2011 cho biết nhóm vi trùng chính trong ruột ong có nhiệm vụ bảo vệ chống ký sinh trypanosome gây bệnh ở vò vẽ và ong mật. Nhóm nghiên cứu của Đại học Yale khám phá vài dòng vi khuẩn Gilliamella trong bụng ong mật có nhiệm vụ làm tan chất pectin là một loại đường chứa trong màng bao hạt phấn, còn nghiên cứu ở Newton of Indiana University cho biết nhiều loại vi khuẩn có nhiệm vụ biến chất bột carbohydrate là thành phần cấu tạo của hạt phấn và mật của hoa. Nhóm nghiên cứu ở cơ quan Agricultural Research Service tại Beltsville, Maryland, năm 2014 tường trình rằng sự có mặt của vi khuẩn Snodgrassella alvi trong bộ tiêu hóa của ong mật làm giảm phân nửa số virus gây bênh cho ong vì vi khuẩn này làm tăng hệ miễn nhiễm, vì vậy gia tăng lượng vi khuẫn này sẽ làm ổ ong không bị bệnh.
Trong bộ tiêu hóa của ong, có khoảng từ 6 đến 8 nhóm vi khuẩn chính, mỗi nhóm có một nhiệm vụ riêng biệt.
Một điều thích thú và kinh ngạc là hệ vi khuẩn của ong chúa thì hoàn toàn khác với ong thợ. Khám phá vai trò vi khuẩn trong ong chúa đang là đề tài nóng bỏng đang nghiên cứu.
Các nghiên cứu trên tập trung vào hệ vi khuẩn trong bộ tiêu hóa. Ngược lại, nhóm nghiên cứu ở Carl Hayden Bee Research Center tại Tucson, Arizona nghiên cứu về vi khuẩn ở bên trong ổ ong. Mật ong cũng như các chất khác bên trong ổ ong tạo môi trường chống vi khuẩn mảnh liệt nhất.
Nghiên cứu về vi khuẩn bên trong bộ tiêu hóa của ong cũng như bên trong ổ ong sẽ giúp cải thiện việc chống bệnh tật ở loài người.
Reading, 6/2015
Trần-Đăng Hồng, PhD
Tài liệu tham khảo chánh
Tạp chí Nature số 521, ngày 20/5/2015.
Xem tiếp Phần 2. Liên hệ giữa loài ong và loài người