Vịt mẹ bơi trước và đàn vịt con bơi sau, xếp thành đội h́nh hàng dọc thẳng thớm nối đuôi. Đây không phải ngẫu nhiên, mà chính là đội h́nh phối hợp khi bơi của loài vịt.
Bạn thấy vịt hay thấy thỏ: Một ranh giới mong manh giữa tính bảo thủ và sự kiên định
Giáo sư Frank Fish, cũng như cái tên, ông vô cùng thích cá và đại dương. Ngoài ra, ông c̣n mê đắm những chú vịt bơi trên nước.
Là giáo sư sinh vật học, nghiên cứu của ông chủ yếu về động lực học của động vật. Năm 1994, giáo sư Frank đă công bố bài luận về hành vi bơi của vịt, nghiên cứu sự tiêu hao năng lượng khi bơi thành nhóm của loài vịt.
Song, nghiên cứu về hành vi bơi của vịt vẫn chưa kết thúc tại đó. Năm 2021, đội nghiên cứu của giáo sư người Trung Quốc, Nguyên Chí Minh, đă công bố luận văn mới về vịt bơi. Cả hai nghiên cứu này đều đoạt giải Ig Nobel vật lư.
Được biết, giải Ig Nobel là giải thưởng nhại lại giải Nobel, được trao tặng vào đầu mùa thu hàng năm - gần với thời gian mà giải Nobel chính thức được công bố – cho 10 thành tựu mà "đầu tiên làm con người cười, sau đó làm họ suy nghĩ". Mục đích chính của giải là tạo không khí vui vẻ nhằm khuyến khích nghiên cứu.
Vịt bơi rốt cuộc có sức hấp dẫn ǵ mà lại khiến nhiều nhà nghiên cứu mê đắm đến vậy?
Vịt bơi “cưỡi sóng lướt gió”
Những ai từng quan sát vịt bơi chắc hẳn vài lần bắt gặp cảnh vịt mẹ bơi trước và đàn vịt con bơi sau, xếp thành đội h́nh hàng dọc thẳng thớm nối đuôi. Đây không phải ngẫu nhiên, mà chính là đội h́nh phối hợp khi bơi của loài vịt.
Nguyên nhân khiến vịt thích bơi theo hàng vẫn c̣n đang trong quá tŕnh nghiên cứu. Nhưng lợi ích của việc bơi theo đội h́nh này đang dần được khám phá. Đó chính là tiết kiệm sức.
Trong quá tŕnh nghiên cứu, Frank đă huấn luyện vài chú vịt trời một ngày tuổi, khiến chúng có thể bơi thành hàng theo một con vịt cái. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm đối với sự sinh trưởng của đàn con trong ngày thứ 3, ngày thứ 7 và ngày thứ 14.
Trong kết quả đo lường trao đổi chất của đàn vịt, tần suất hoạt động tăng lên nhưng năng lượng tiêu hao của mỗi chú vịt con đều giảm. Thí nghiệm này đă chứng minh tính đúng đắn của nguyên nhân bơi thành hàng của đàn vịt trên góc độ trao đổi chất.
Mà nguyên nhân phía sau của "tiết kiệm sức" chính là sóng.
Nhóm nghiên cứu của giáo sư Nguyên Chí Minh đă tập trung quan sát hành vi bơi của vịt trong 7 năm, đồng thời thiết lập nên mô h́nh số học tương quan, phát hiện bí mật về dao động sóng khi vịt bơi.
Biểu đồ lực của vịt khi ở mặt nước tĩnh lặng, cùng bước sóng nhưng pha khác nhau. (Đường màu xanh lục tượng trưng cho mặt nước, đường cong màu xanh lam biểu thị áp lực hướng lên bề mặt cơ thể của vịt, mũi tên biểu thị hướng của lực).
Phóng xung điện 600 vôn, loài lươn dị khiến cha đẻ thuyết tiến hóa rối trí: Bài toán khó
Trong “đội h́nh một hàng”, khi vịt con ở vị trí thích hợp nhất phía sau vịt mẹ th́ lực cản của sóng lúc này sẽ trở thành “dương” - hướng của lực cản cùng chiều với hướng bơi của vịt con. Tại thời điểm này pha của sóng được hiển thị trong h́nh (d) trên.
Nói cách khác, lực cản lúc này trở thành lực đẩy từ sau ra trước, đẩy vịt con “cưỡi sóng lướt gió”, giúp chúng bơi một cách thong dong nhẹ nhàng. Tinh vi hơn, t́nh huống này có thể được duy tŕ bởi những chú vịt con trong đội h́nh. Vịt con thứ nhất và vịt con thứ hai phía sau vịt mẹ đều được đẩy để chúng có thể bơi về phía trước trong điều kiện ít tốn sức hơn. Từ vịt con thứ ba trở đi, lực tác động lên mỗi cá thể sẽ dần về 0, do đó đạt được trạng thái cân bằng động.
Từ đó có thể thấy, vịt lớn bơi đầu đă giúp các thành viên trong đàn phía sau ít hao tốn sức lực hơn. Cơ chế “cưỡi sóng và truyền sóng” (Wave-riding and Wave-passing) này giúp những con vịt nhỏ bơi theo vịt lớn mà không bị đuối sức hay cản trở.
Không chỉ có vịt mà cả thuyền cũng “bơi” trong nước. V́ loài vịt đă rất thông minh trong hành vi di chuyển, nên tất nhiên con người không thể thua kém.
Nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Vũ Hán đă phân tích cấu h́nh h́nh thành tàu thuyền khác nhau và nhận thấy tổng hệ số sức cản của tàu di chuyển theo mô h́nh “xâu chuỗi” đă được giảm xuống một cách hiệu quả. Có nghĩa là mô h́nh di chuyển này giúp tàu thuyền tiết kiệm năng lượng hơn.
Suy nghĩ xa hơn một chút, liệu có thể áp dụng nguyên tắc này cho toàn bộ tàu biển trong tương lai? Nhóm của giáo sư Nguyên Chí Minh đang nghiên cứu các khái niệm liên quan, hy vọng mang lại nhiều bước tiến cho ngành vận tải biển.
VietBF @ Sưu tầm
Games
