CUỐI CÙNG THÌ CHÚNG TA CÓ THỂ BIẾT ĐƯỢC MUỖI BAY NHƯ THẾ NÀO?

Nhưng chúng ta cũng vẫn không chắc tại sao

Muỗi là loài côn trùng hút máu, mang mầm bệnh và gây phiền toái cho con người. Chúng cũng là loài mang những điều bí ẩn hấp dẫn về khí động học.

Nói một cách đơn giản, hành vi bay của chúng thật kỳ lạ. Động tác vỗ cánh của muỗi với góc mở rất hẹp chỉ 44 độ - tương tự như loài ong mật, cũng được coi là có chuyển động đôi cánh vào góc hẹp khoảng 80 độ. Muỗi cũng thường xuyên đập cánh trong không trung với tốc độ lên đến 800 lần/giây.

Nhưng làm thế nào mà việc đập cánh kỳ lạ này lại giúp chúng có thể bay lên? Một bài báo đăng trên tờ Nature ngày thứ 4, đã có một số câu trả lời cho vấn đề này?

Richard Bomphrey – tác giả chính của bài báo nói “Khi một thứ nhỏ hơn, chúng có xu hướng đập cánh nhanh hơn để bay lên”. Thường thì số lần đập cánh của một con chim sẽ ít hơn một con côn trùng, và với những con côn trùng nhỏ hơn sẽ có tần suất đập cánh cao hơn. Nhưng tuy vậy, chỉ cần so sánh về kích cỡ, một con muỗi chỉ cần đập cánh khoảng 200 lần/giây. Thay vì đó, chúng lại đập cánh tới hơn 4 lần với kích cỡ tương đương.

Tần suất cao và góc hẹp có nghĩa là chúng không sử dụng những phương pháp tương tự như vậy để bay vào không trung, chẳng hạn như một chiếc máy bay cần có một đường băng lấy đà dài và một đôi cánh dang rộng ổn định để tạo ra sức nâng. Vậy những qui luật về khí động học mà muỗi đang sử dụng là gì?

Bomphrey và các đồng nghiệp đã sử dụng máy ảnh tốc độ chụp cao để ghi lại những chuyển động của muỗi khi đang bay ở tốc độ 10.000 khung hình mỗi giây.

Kết họp các đoạn phim, những mô hình tính toán và phương pháp đo đạc bằng tia la-de dựa trên sự chuyển động không khí xung quanh con muỗi đang bay, đã giúp chỉ ra rằng muỗi hoàn toàn kiểm soát được tình thế khi đập cánh với góc hẹp.

Giống như các loài côn trùng khác (kể cả loài ong nghệ có sự chuyển động khí động học không rõ ràng) muỗi tận dụng lực xoáy ở mép cánh. Có nghĩa là chúng tạo một cơn lốc xoáy nhỏ ở phía trước đầu cánh mỗi khi chúng đập cánh xuống. Áp suất thấp ở trung tâm cơn lốc xoáy nhỏ này giúp tạo ra sức nâng. Vì vậy mà khi muỗi đập cánh, luồng áp suất này bắt đầu nâng và di chuyển cả cơ thể của chúng vào không trung.

Tuy nhiên việc tạo ra lực xoáy này không đủ để giải thích việc muỗi bay như thế nào. Đúng như vậy, muỗi sử dụng hầu hết việc đập cánh để giữ chúng ở trên cao.

Trong các đoạn phim được quay lại và các mô hình tính toán, Bomphrey phát hiện ra rằng đôi cánh của chúng có cơ chế đập xoay, vì thế có thể hỗ trợ trọng lượng của chúng.

Và cuối cùng, khi muỗi đập cánh trở lại, chúng tái tạo lại sự chuyển động khi bắt đầu đầu đập cánh, giữ cánh của chúng theo sự chuyển động của luồng không khí trước đó đã tạo ra, gọi là lực xoáy dọc.

Bomphrey nói “Hoạt động của chúng được xem như các tubin gió”, lưu ý rằng muỗi đã cố gắng sử dụng tất cả năng lượng mà chúng có thể có. Bởi vì nếu không sử dụng hết thì năng lượng theo sau đó cũng sẽ bị mất đi.

Nhưng tại sao muỗi lại tiến triển ở phương pháp bay cần nhiều năng lượng này, thay vì sử dụng phương pháp bay hiệu quả hơn.

Đó là một câu hỏi mà các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng giải quyết. Một câu trả lời khả thi, được gợi ý trong một bài báo Khoa học năm 2009, chỉ ra rằng đó cũng là nguyên nhân của tiếng vo ve phiền nhiễu mà muỗi gây ra.

Đó là tiếng đập cánh liên tục, tạo ra tiếng vo ve – cũng giống như sự rung lên của sợi dây của nhạc cụ. Ngoài ra muỗi đực và muỗi cái cũng có xu hướng phát ra tiếng vo ve ở những tần suất khác nhau. Vì vậy, có thể chính việc đập cánh ở tần suất cao này như âm thanh ngọt ngòa mời chọn bạn tình, giống như một đặc điểm ở các loài sinh vật tiến hóa. Điều đó chắc chắn còn cần phải suy nghĩ trong thời gian tới về nguồn gốc những tiếng vo ve phiền nhiều này.