Với tác dụng của lớp áo rắn chắc không thấm nước, khi lặn dưới nước, những côn trùng này giữ 1 lớp không khí mỏng trên cơ thể của chúng. Những bong bóng khí này không những có tác dụng làm nơi lưu giữ khí oxy có hạn, mà còn cho phép những côn trùng này hấp thụ khí oxy từ môi trường nước xung quanh.

“Một số côn trùng đã thích nghi với cuộc sống  dưới nước bằng cách sử dụng những bong bóng này như 1 lá phổi bên ngoài”, John  Bush  – phó giáo sư toán học ứng dụng và là đồng tác giả  của cuộc nghiên cứu  này – cho biết.

Nhờ những bong bóng đó mà côn trùng có thể ở dưới mặt nước vô hạn định và lặn sâu khoảng 30m, theo cuộc nghiên cứu  của Bush  và Morris Flynn - trợ giáo toán học ứng dụng trước đây. Một vài loài như Neoplea striola - loài bản điạ của New England, có thể ngủ đông dưới nước suốt cả mùa đông dài.

Cách đây nhiều năm, hiện tượng này lần đầu tiên đã được quan sát, nhưng các nhà nghiên cứu  MIT là người đầu tiên tính toán độ sâu tối đa đồng thời mô tả bằng cách nào mà những bong bóng này vẫn còn nguyên khi các côn trùng này lặn sâu hơn ở dưới nước, nơi mà áp suất có thể làm vỡ bong bong.

Cuộc nghiên cứu gần đây – được đăng trên số ra ngày 10 tháng 8  của tờ Journal of Fluid Mechanics – cho thấy rằng, có 1 sự cân bằng mong manh giữa độ bền của bong bong với các nhu cầu hô hấp của côn trùng.

Độ bền của bong bong trong không khí được duy trì nhờ lông bụng của các côn trùng, lớp lông này giúp cản nước trên bề mặt. Các sợi lông cộng với lớp áo giống sáp bên ngoài ngăn không cho nước tràn vào các lỗ thở - các lỗ nhỏ xíu nằm trên bụng dùng để thở.

Khe hở giữa các sợ lông này cũng rất quan trọng. Lông càng khít thì độ bền cơ học càng lớn và bong bong có thể chịu càng nhiều sức ép trước khi vỡ tung. 

Tuy nhiên, nếu các sợi lông này quá gần nhau thì cũng không có đủ bề mặt để thở.

“Bởi vì bong bóng đóng vai trò như là lá phổi bên ngoài, nên diện tích mặt ngoài cũng phải đủ rộng để sự trao đổi khí diễn ra dễ dàng hơn”, Flynn  - hiện là giáo sư phụ tá của khoa kỹ thuật  cơ học thuộc Trường Đại học Alberta - cho biết. 

Các nhà nghiên cứu  đã phát triển 1 mô hình toán học để tính toán các nhân tố này đồng thời cho phép họ dự đoán độ sâu mà côn trùng có thể lặn. Họ nhận thấy rằng, không những có độ sâu tối đa vượt quá độ sâu mà những bong bóng bị vỡ, mà còn có độ sâu tối thiểu dưới mức mà bong bóng không thể đáp ứng nhu cầu hô hấp của côn trùng.

Mặc dù các nhà nghiên cứu  nhận thấy rằng, các côn trùng có thể lặn sâu dưới nước đến 30m, nhưng chúng hiếm khi dám mạo hiểm lặn sâu hơn vài mét bởi các yếu tố môi trường  như lượng ánh sáng, tính sẵn có của con mồi hay sự hiện diện của các thú ăn thịt.

Các nhà nghiên cứu  lần đầu tiên quan tâm  đến lá phổi bên ngoài này khi tình cờ bắt được 1 loài côn trùng thở dưới nước trong lúc tìm kiếm  những tiếng thở khò khè dưới nước.

Các nhà nghiên cứu  khác đã khám phá các hệ thống  có thể tái tạo lá phổi bên ngoài trên phạm vi lớn hơn để có thể ứng dụng cho những người lặn dưới nước. Một nhóm nghiên cứu  thuộc Trường Đại học  Nottingham Trent cho thấy rằng, chất liệu rắn chắc không thấm nước được cung cấp ôxi nhờ lớp không khí mỏng trên bờ mặt. Diện tích bề mặt cần thiết để hỗ trợ hoạt động hô hấp của con người  rất lớn, vượt quá 100 m2. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều phương thức khác để ứng dụng kỹ thuật  này. Ví dụ, 1 thiết bị như thế có thể cung cấp ôxi cần thiết cho các tế bào nhiên liệu  để nạp năng lượng cho các phương tiện tự động dưới nước.

dost-dongnai.gov.vn

View Comments (0) | Add Comment | Printable version

Sorry! Not found commenting on article: Côn trùng thở dưới nước bằng cách nào?!