Tại sao vịt con thường bơi thành hàng sau vịt mẹ? Đó là thói “ăn bám mẹ” hay còn nguyên nhân nào khác?

Giáo sư Frank Fish, đúng như tên gọi, rất thích cá và đại dương. Ngoài ra, anh chàng cũng rất đam mê những chú vịt bơi dưới nước.

Là một giáo sư sinh học, nghiên cứu của ông tập trung vào động vật học. Năm 1994, Giáo sư Frank xuất bản một bài luận về tập tính bơi của vịt, nghiên cứu sự tiêu hao năng lượng của vịt bơi theo nhóm.

Tuy nhiên, nghiên cứu về hành vi bơi của vịt không kết thúc ở đó. Năm 2021, nhóm nghiên cứu của giáo sư người Trung Quốc, Nguyễn Chí Minh, đã công bố một luận án mới về vịt bơi. Cả hai nghiên cứu này đều đoạt giải Ig Nobel vật lý.

Được biết, giải Ig Nobel là một sự nhại lại của giải Nobel, được trao vào đầu mùa thu hàng năm – gần với thời điểm giải Nobel chính thức được công bố – dành cho 10 thành tựu “đầu tiên khiến mọi người cười, sau đó khiến họ suy nghĩ” . Mục đích chính của giải là tạo không khí vui vẻ để khuyến khích nghiên cứu.

Giáo sư Nguyễn Chí Minh tại Lễ trao giải Ig Nobel

Vịt bơi lội có gì hấp dẫn mà khiến nhiều nhà nghiên cứu mê mẩn đến vậy?

Bơi vịt “cưỡi sóng và lướt sóng”

Những ai từng xem vịt bơi chắc hẳn đã không ít lần chứng kiến ​​cảnh vịt mẹ bơi trước, vịt con bơi sau, xếp thành hàng ngang. Đây không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên mà là một đội hình bơi phối hợp của vịt.

Lý do tại sao vịt thích bơi thành hàng vẫn đang được điều tra. Nhưng lợi ích của việc bơi lội theo đội hình này đang dần được khám phá. Đó là tiết kiệm năng lượng.

Trong một thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã tính toán tỷ lệ trao đổi chất bằng cách đo lượng oxy tiêu thụ của vịt.

Trong quá trình nghiên cứu của mình, Frank đã huấn luyện vài con vịt trời một ngày tuổi bơi thành hàng với một con vịt cái. Tiếp theo, nhóm nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm về sự phát triển của đàn con vào ngày thứ 3, ngày thứ 7 và ngày thứ 14.

Trong kết quả đo sự trao đổi chất của vịt, tần suất hoạt động tăng lên nhưng mức tiêu hao năng lượng của mỗi vịt con lại giảm. Thí nghiệm này đã chứng minh tính đúng đắn của nguyên nhân gây ra hiện tượng bơi lội của vịt từ góc độ trao đổi chất.

Lý do đằng sau “tiết kiệm năng lượng” là sóng.

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Nguyễn Chí Minh đã tập trung quan sát tập tính bơi của vịt trong 7 năm, đồng thời thiết lập mô hình số học tương quan và tìm ra bí mật về dao động sóng khi vịt bơi.

Biểu đồ lực vịt trong nước tĩnh, cùng bước sóng nhưng khác pha. (Đường màu xanh lục biểu thị mặt nước, đường biểu thị lực ép hướng lên bề mặt cơ thể vịt, mũi tên chỉ hướng tác dụng lực).

Trong “đội hình hàng đơn”, khi vịt con ở vị trí thích hợp nhất phía sau vịt mẹ, lực cản của sóng lúc này sẽ trở thành “dương” – hướng của lực cản cùng hướng với hướng bơi của vịt con. Tại thời điểm này, pha của sóng được thể hiện trong hình (d) ở 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 lội thong dong. Tinh vi hơn, tình trạng này có thể được duy trì bởi những con vịt con trong đội hình. Vịt con thứ nhất và vịt con thứ hai phía sau mẹ đều được đẩy để chúng có thể bơi về phía trước trong điều kiện ít vất vả hơn. Từ vịt con thứ ba trở đi, lực tác dụng lên từng cá thể sẽ giảm dần về 0 nên đạt trạng thái cân bằng động.

Từ đó có thể thấy, việc vịt lớn bơi trước giúp các thành viên trong đàn sau đỡ tốn sức hơn. Cơ chế “Cưỡi sóng và vượt sóng” này cho phép vịt nhỏ chạy theo vịt lớn mà không bị kiệt sức hoặc bị cản trở.

Vịt tiết kiệm năng lượng, tàu thuyền tiết kiệm dầu

Không chỉ có vịt mà cả thuyền cũng “bơi” trong nước. Vì vịt đã rất thông minh trong hành vi di chuyển của chúng, nên tất nhiên con người không thể chịu thua kém.

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Vũ Hán đã phân tích các cấu hình hình thành thuyền khác nhau và nhận thấy rằng tổng hệ số lực cản của các tàu di chuyển theo kiểu “xích” đã giảm xuống một cách hiệu quả. Điều này có nghĩa là mô hình 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 tất cả các tàu trong tương lai? Nhóm của Giáo sư Nguyễn Chí Minh đang nghiên cứu các khái niệm liên quan, hy vọng sẽ mang lại nhiều tiến bộ cho ngành vận tải biển.

Nguồn: Thepaper