Khi tui kể chuyện này, nhiều người không tin, cho rằng làm gì có chuyện ve đái nhiều dữ vậy.
Tui tìm trên mạng thấy bài này của Scientific America nghiên cứu về cái sự đái của ve sầu, nên đăng lại để chứng minh rằng chuyện ve sầu đái - đái nhiều nữa là khác - là chuyện có thiệt hoàn toàn. Bài viết nói chuyện ở Mỹ, nhưng đúng cho toàn thế giới, kể cả Việt Nam. Còn tại sao không đăng bài của Việt Nam hả? Tại Mỹ nó rảnh nên nó mới đi nghiên cứu vụ ve đi đái chớ còn các nhà khoa học Việt Nam toàn nghiên cứu đại sự, hơi đâu mà lo chuyện vớ vẩn này!
Vì sao ve sầu lại phun nước tiểu mạnh?
Ve sầu đi tiểu phun ra những tia nước tiểu mạnh hơn cả một số loài động vật có vú.
Khi hàng ngàn tỷ con ve sầu xuất hiện theo định kỳ khắp vùng Trung Tây và miền Nam nước Mỹ vào cuối mùa xuân này, chúng sẽ tạo ra rất nhiều tiếng ồn – mỗi con ve sầu có thể phát ra âm thanh lớn như tiếng cưa máy. Bên cạnh đó, loài côn trùng mắt đỏ này cũng sẽ thải ra một lượng nước tiểu khổng lồ.
Ve sầu tiêu thụ một lượng lớn chất lỏng từ thực vật, điều đó có nghĩa là chúng luôn cần được thải lượng chất lỏng này ra. Nhưng không giống như hầu hết các loài côn trùng khác chỉ thải chất thải từng giọt một, ve sầu phun nước tiểu thành dòng tốc độ cao, gợi nhớ đến thói quen đi tè của động vật có vú. Theo một bài báo mới được công bố tuần trước trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences USA, ve sầu có khả năng đi tiểu nhiều hơn trọng lượng cơ thể của chúng và tạo ra dòng nước tiểu mạnh hơn nhiều loài động vật có vú.
“Trong sinh học luôn có những ngoại lệ, và ngoại lệ ở đây là ve sầu,” Elio Challita, - tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Harvard, người nghiên cứu về động lực học chất lỏng của động vật không xương sống - cho biết. “Thay vì tiểu tiện thành từng giọt, ve sầu là một trong những loài côn trùng nhỏ nhất có thể tạo ra những tia nước mạnh mẽ này.”
Nghe ve sầu kê vo ve thì dễ, nhưng quan sát được cảnh chúng đi tè lại cần rất nhiều may mắn. Challita và đồng tác giả Saad Bhamla, một kỹ sư sinh học phân tử tại Viện Công nghệ Georgia, ban đầu phải dựa vào các video trên YouTube. Nhưng trong khi thực hiện nghiên cứu thực địa ở vùng Amazon thuộc Peru, họ đã bắt gặp một số con ve sầu đi tiểu từ cây hạnh nhân. Họ cũng quan sát thấy một nhóm ve sầu tiểu từ cây ở Singapore. Các nhà nghiên cứu đã quay video tốc độ cao, sau đó phân tích chúng ở chế độ quay chậm. Các video cho thấy những con côn trùng này phun ra những tia chất lỏng từ phía sau của chúng trong khoảng nửa giây mỗi lần.
Ve sầu có một cơn khát vô độ đối với chất lỏng chảy qua hệ thống mạch gỗ (1) của cây. Nhưng hầu hết các loài hút chất lỏng mạch gỗ đều thải chất thải ra dưới dạng các giọt riêng lẻ. Ví dụ, côn trùng bắn tỉa sử dụng khả năng siêu đẩy để phóng những giọt này đi với tốc độ cực cao mà không lãng phí năng lượng.
Nhưng ve sầu không phải là loài hút nhựa cây thông thường. Chúng lớn hơn loài côn trùng hút nhựa nhiều lần, điều đó có nghĩa là chúng phải tiêu thụ một lượng lớn dịch mạch gỗ, trong dịch đó đến khoảng 95% là nước. Để tổng hợp đủ chất dinh dưỡng, mỗi con ve sầu phải tiêu thụ lượng dịch mạch gỗ gấp tới 300 lần trọng lượng cơ thể mỗi ngày — “điều đó có nghĩa là chúng phải đi tiểu rất nhiều”, Challita nói.
Đối với ve sầu, các nhà nghiên cứu cho rằng việc tạo ra một luồng chất lỏng tiết kiệm năng lượng hơn so với việc thải chất thải nhiều dưới dạng giọt. May mắn thay, kích thước cơ thể tương đối lớn của ve sầu cho phép chúng phun ra các luồng chất lỏng mà không bị sức căng bề mặt của chất lỏng lấn át, điều vốn ngăn cản các loài côn trùng nhỏ hơn như nhện bắn tỉa tạo ra dòng chất lỏng. Các luồng chất lỏng này cũng có thể là một vũ khí tự vệ: khi bị đe dọa, ve sầu sẽ phun chất thải lỏng vào kẻ xâm nhập.
Theo Richard Karban, một nhà côn trùng học tại Đại học California, Davis, người không tham gia vào nghiên cứu mới này, ve sầu thậm chí có thể bài tiết chất lỏng thành từng tia trước khi chúng trưởng thành hoàn toàn. Ve sầu non dành phần lớn cuộc đời dưới lòng đất và được biết đến là sử dụng chất thải dạng nước của chúng để làm ẩm và định hình đất xung quanh. Ông nói rằng chúng sử dụng "những cục đất ẩm ướt này" để tạo ra các buồng ngầm của mình. "Việc chúng có thể điều khiển nước tiểu bài tiết là điều hoàn toàn hợp lý."
Ve sầu có thể là những "ông lớn" trong số các loài côn trùng hút nhựa cây, nhưng chúng lại nhỏ bé so với động vật có vú. Để xác định xem ve sầu sẽ phản ứng thế nào trong một cuộc thi "tè" với những động vật lớn hơn nhiều, các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về động lực học chất lỏng của các sinh vật từ ve sầu - loài có trọng lượng chưa bằng một đồng xu - đến voi.
Khi nhóm nghiên cứu so sánh động lực học nước tiểu của các loài khác nhau, họ đã đặc biệt chú ý đến chỉ số Weber của chất lỏng. Chỉ số này mô tả hình dạng của chất lỏng khi thoát ra khỏi ống và tính đến đường kính của ống, tốc độ, mật độ và sức căng bề mặt của chất lỏng. Tốc độ càng cao và đường kính càng lớn—hoặc sức căng bề mặt càng thấp—thì chỉ số Weber của chất lỏng càng cao. Thông thường, bất kỳ chỉ số Weber nào dưới 1 đều tương ứng với hiện tượng nhỏ giọt, trong khi bất kỳ chỉ số nào trên 1 đều tương ứng với hiện tượng phun tia. Các nhà nghiên cứu đã so sánh các chỉ số Weber này với một chỉ số khác trong động lực học chất lỏng, chỉ số Bond, đại diện cho kích thước của ống và lực hấp dẫn tác dụng lên chất lỏng. Chỉ số Bond nhỏ hơn thường có nghĩa là dòng chảy bị hạn chế hơn. Một số động vật rất lớn có cả chỉ số Weber cao và chỉ số Bond cao, chẳng hạn như voi, chúng đi tiểu thành từng dòng lớn.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ve sầu là một trong số ít côn trùng có chỉ số Weber lớn hơn 1 và là một trong những sinh vật nhỏ nhất được biết đến có khả năng tạo ra các tia chất lỏng tốc độ cao (các loài côn trùng khác, chẳng hạn như ong và bướm, cũng có khả năng tiểu tiện thành tia). Điều này có nghĩa là chúng có khả năng tạo ra các dòng chảy mạnh hơn một số loài động vật có vú có chỉ số Weber dưới 1. Điều này bao gồm cả chuột Wistar, một giống chuột bạch tạng trong phòng thí nghiệm nặng gấp 100 lần ve sầu nhưng chỉ có khả năng tiểu tiện thành từng giọt.
Vật lý học về sự phóng thích chất lỏng trong thế giới sống không chỉ giới hạn ở việc đi tiểu. Trong một bài báo nghiên cứu sơ bộ gần đây, các nhà nghiên cứu đã khám phá cách các sinh vật trong tự nhiên phóng thích chất lỏng, từ rắn hổ mang phun nọc độc và cá voi phun nước đến nấm phun bào tử. Một mô hình, mà họ gọi là “định luật đi tiểu” ở động vật có vú, đã được một nhóm nghiên cứu khác đưa ra vào năm 2014. Mô hình này cho rằng các loài động vật có vú nặng hơn 3 kg đi tiểu thành tia với thời gian gần như không đổi là 21 giây mỗi khi chúng làm rỗng bàng quang, trong khi các loài động vật nặng dưới ba kg, chẳng hạn như loài gặm nhấm và dơi, tạo ra các giọt hoặc dòng nước tiểu yếu hơn. Tuy nhiên, ve sầu và một số loài chân đốt khác không tuân theo định luật đi tiểu này và có thể đi tiểu thành tia mạnh mặc dù chúng có kích thước nhỏ bé. Hiểu được cách các loài động vật khác nhau phóng thích chất lỏng cuối cùng có thể giúp các nhà nghiên cứu tinh chỉnh các tia và vòi phun nhỏ trong các công nghệ như robot mềm.
Mặc dù người ta biết rất ít về tác động của những dòng nước tiểu nhỏ li ti của ve sầu đối với môi trường, Karban cho rằng có thể khẳng định chắc chắn rằng những loài côn trùng này sẽ có tác động sinh thái rất lớn khi chúng hút nhựa cây khắp miền nam và trung tây nước Mỹ vào cuối mùa xuân này. “Ve sầu đóng vai trò rất quan trọng trong các khu rừng này với tư cách là một nhóm động vật ăn cỏ chủ yếu,” ông nói. “Chúng ta chỉ biết đến chúng khoảng 13 đến 17 năm một lần, nhưng chúng không biến mất.”
Tất cả lượng nhựa này sau khi vào thân của loài ve sẽ được đưa ra đâu đó, vì vậy tốt nhất là nên chuẩn bị sẵn một chiếc dù!
(1) Mạch gỗ (tiếng Anh: xylem) là một loại mạch vận chuyển nước và ion khoáng ở cây trên cạn. Đây là mô dẫn truyền chất lỏng từ phía dưới (rễ) lên phía trên (thân và lá) của thực vật, tương tự như mạch máu ở động vật.
Khi hàng ngàn tỷ con ve sầu xuất hiện theo định kỳ khắp vùng Trung Tây và miền Nam nước Mỹ vào cuối mùa xuân này, chúng sẽ tạo ra rất nhiều tiếng ồn – mỗi con ve sầu có thể phát ra âm thanh lớn như tiếng cưa máy. Bên cạnh đó, loài côn trùng mắt đỏ này cũng sẽ thải ra một lượng nước tiểu khổng lồ.
Ve sầu tiêu thụ một lượng lớn chất lỏng từ thực vật, điều đó có nghĩa là chúng luôn cần được thải lượng chất lỏng này ra. Nhưng không giống như hầu hết các loài côn trùng khác chỉ thải chất thải từng giọt một, ve sầu phun nước tiểu thành dòng tốc độ cao, gợi nhớ đến thói quen đi tè của động vật có vú. Theo một bài báo mới được công bố tuần trước trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences USA, ve sầu có khả năng đi tiểu nhiều hơn trọng lượng cơ thể của chúng và tạo ra dòng nước tiểu mạnh hơn nhiều loài động vật có vú.
“Trong sinh học luôn có những ngoại lệ, và ngoại lệ ở đây là ve sầu,” Elio Challita, - tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Harvard, người nghiên cứu về động lực học chất lỏng của động vật không xương sống - cho biết. “Thay vì tiểu tiện thành từng giọt, ve sầu là một trong những loài côn trùng nhỏ nhất có thể tạo ra những tia nước mạnh mẽ này.”
Nghe ve sầu kê vo ve thì dễ, nhưng quan sát được cảnh chúng đi tè lại cần rất nhiều may mắn. Challita và đồng tác giả Saad Bhamla, một kỹ sư sinh học phân tử tại Viện Công nghệ Georgia, ban đầu phải dựa vào các video trên YouTube. Nhưng trong khi thực hiện nghiên cứu thực địa ở vùng Amazon thuộc Peru, họ đã bắt gặp một số con ve sầu đi tiểu từ cây hạnh nhân. Họ cũng quan sát thấy một nhóm ve sầu tiểu từ cây ở Singapore. Các nhà nghiên cứu đã quay video tốc độ cao, sau đó phân tích chúng ở chế độ quay chậm. Các video cho thấy những con côn trùng này phun ra những tia chất lỏng từ phía sau của chúng trong khoảng nửa giây mỗi lần.
Ve sầu có một cơn khát vô độ đối với chất lỏng chảy qua hệ thống mạch gỗ (1) của cây. Nhưng hầu hết các loài hút chất lỏng mạch gỗ đều thải chất thải ra dưới dạng các giọt riêng lẻ. Ví dụ, côn trùng bắn tỉa sử dụng khả năng siêu đẩy để phóng những giọt này đi với tốc độ cực cao mà không lãng phí năng lượng.
Nhưng ve sầu không phải là loài hút nhựa cây thông thường. Chúng lớn hơn loài côn trùng hút nhựa nhiều lần, điều đó có nghĩa là chúng phải tiêu thụ một lượng lớn dịch mạch gỗ, trong dịch đó đến khoảng 95% là nước. Để tổng hợp đủ chất dinh dưỡng, mỗi con ve sầu phải tiêu thụ lượng dịch mạch gỗ gấp tới 300 lần trọng lượng cơ thể mỗi ngày — “điều đó có nghĩa là chúng phải đi tiểu rất nhiều”, Challita nói.
Đối với ve sầu, các nhà nghiên cứu cho rằng việc tạo ra một luồng chất lỏng tiết kiệm năng lượng hơn so với việc thải chất thải nhiều dưới dạng giọt. May mắn thay, kích thước cơ thể tương đối lớn của ve sầu cho phép chúng phun ra các luồng chất lỏng mà không bị sức căng bề mặt của chất lỏng lấn át, điều vốn ngăn cản các loài côn trùng nhỏ hơn như nhện bắn tỉa tạo ra dòng chất lỏng. Các luồng chất lỏng này cũng có thể là một vũ khí tự vệ: khi bị đe dọa, ve sầu sẽ phun chất thải lỏng vào kẻ xâm nhập.
Theo Richard Karban, một nhà côn trùng học tại Đại học California, Davis, người không tham gia vào nghiên cứu mới này, ve sầu thậm chí có thể bài tiết chất lỏng thành từng tia trước khi chúng trưởng thành hoàn toàn. Ve sầu non dành phần lớn cuộc đời dưới lòng đất và được biết đến là sử dụng chất thải dạng nước của chúng để làm ẩm và định hình đất xung quanh. Ông nói rằng chúng sử dụng "những cục đất ẩm ướt này" để tạo ra các buồng ngầm của mình. "Việc chúng có thể điều khiển nước tiểu bài tiết là điều hoàn toàn hợp lý."
Ve sầu có thể là những "ông lớn" trong số các loài côn trùng hút nhựa cây, nhưng chúng lại nhỏ bé so với động vật có vú. Để xác định xem ve sầu sẽ phản ứng thế nào trong một cuộc thi "tè" với những động vật lớn hơn nhiều, các nhà nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về động lực học chất lỏng của các sinh vật từ ve sầu - loài có trọng lượng chưa bằng một đồng xu - đến voi.
Khi nhóm nghiên cứu so sánh động lực học nước tiểu của các loài khác nhau, họ đã đặc biệt chú ý đến chỉ số Weber của chất lỏng. Chỉ số này mô tả hình dạng của chất lỏng khi thoát ra khỏi ống và tính đến đường kính của ống, tốc độ, mật độ và sức căng bề mặt của chất lỏng. Tốc độ càng cao và đường kính càng lớn—hoặc sức căng bề mặt càng thấp—thì chỉ số Weber của chất lỏng càng cao. Thông thường, bất kỳ chỉ số Weber nào dưới 1 đều tương ứng với hiện tượng nhỏ giọt, trong khi bất kỳ chỉ số nào trên 1 đều tương ứng với hiện tượng phun tia. Các nhà nghiên cứu đã so sánh các chỉ số Weber này với một chỉ số khác trong động lực học chất lỏng, chỉ số Bond, đại diện cho kích thước của ống và lực hấp dẫn tác dụng lên chất lỏng. Chỉ số Bond nhỏ hơn thường có nghĩa là dòng chảy bị hạn chế hơn. Một số động vật rất lớn có cả chỉ số Weber cao và chỉ số Bond cao, chẳng hạn như voi, chúng đi tiểu thành từng dòng lớn.
Nguồn ảnh: Shuyao Xiao; Nguồn tham khảo: “ Thống nhất quá trình bài tiết chất lỏng trong suốt vòng đời từ ve sầu đến voi”, của Elio J. Challita và cộng sự, trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ , Tập 121, Số 13; ngày 11 tháng 3 năm 2024 (dữ liệu)
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ve sầu là một trong số ít côn trùng có chỉ số Weber lớn hơn 1 và là một trong những sinh vật nhỏ nhất được biết đến có khả năng tạo ra các tia chất lỏng tốc độ cao (các loài côn trùng khác, chẳng hạn như ong và bướm, cũng có khả năng tiểu tiện thành tia). Điều này có nghĩa là chúng có khả năng tạo ra các dòng chảy mạnh hơn một số loài động vật có vú có chỉ số Weber dưới 1. Điều này bao gồm cả chuột Wistar, một giống chuột bạch tạng trong phòng thí nghiệm nặng gấp 100 lần ve sầu nhưng chỉ có khả năng tiểu tiện thành từng giọt.
Vật lý học về sự phóng thích chất lỏng trong thế giới sống không chỉ giới hạn ở việc đi tiểu. Trong một bài báo nghiên cứu sơ bộ gần đây, các nhà nghiên cứu đã khám phá cách các sinh vật trong tự nhiên phóng thích chất lỏng, từ rắn hổ mang phun nọc độc và cá voi phun nước đến nấm phun bào tử. Một mô hình, mà họ gọi là “định luật đi tiểu” ở động vật có vú, đã được một nhóm nghiên cứu khác đưa ra vào năm 2014. Mô hình này cho rằng các loài động vật có vú nặng hơn 3 kg đi tiểu thành tia với thời gian gần như không đổi là 21 giây mỗi khi chúng làm rỗng bàng quang, trong khi các loài động vật nặng dưới ba kg, chẳng hạn như loài gặm nhấm và dơi, tạo ra các giọt hoặc dòng nước tiểu yếu hơn. Tuy nhiên, ve sầu và một số loài chân đốt khác không tuân theo định luật đi tiểu này và có thể đi tiểu thành tia mạnh mặc dù chúng có kích thước nhỏ bé. Hiểu được cách các loài động vật khác nhau phóng thích chất lỏng cuối cùng có thể giúp các nhà nghiên cứu tinh chỉnh các tia và vòi phun nhỏ trong các công nghệ như robot mềm.
Mặc dù người ta biết rất ít về tác động của những dòng nước tiểu nhỏ li ti của ve sầu đối với môi trường, Karban cho rằng có thể khẳng định chắc chắn rằng những loài côn trùng này sẽ có tác động sinh thái rất lớn khi chúng hút nhựa cây khắp miền nam và trung tây nước Mỹ vào cuối mùa xuân này. “Ve sầu đóng vai trò rất quan trọng trong các khu rừng này với tư cách là một nhóm động vật ăn cỏ chủ yếu,” ông nói. “Chúng ta chỉ biết đến chúng khoảng 13 đến 17 năm một lần, nhưng chúng không biến mất.”
Tất cả lượng nhựa này sau khi vào thân của loài ve sẽ được đưa ra đâu đó, vì vậy tốt nhất là nên chuẩn bị sẵn một chiếc dù!
Tác giả: Jack Tamisiea, biên tập: Allison Parshall
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét