Theo bài báo đăng trên Tạp chí  Khoa học  tự nhiên  ngày 16 tháng 05, nhóm các nhà nghiên cứu  cho biết loàichim rẽ nước cư trú ở phía tây Bắc Mỹ lợi dụng sự tương tác bề mặt giữamặt trong của mỏ và những giọt nước để đẩy những mẩu thức ăn nhỏ lênmiệng qua chiếc mỏ dài. 

Các tương tác bề mặt phụ thuộc vào những đặc tính hóa học có liên quanđến chất lỏng, bởi vậy chim rẽ nước và khoảng 20 loài chim sử dụng cùngcơ chế này có khả năng nhạy cảm tột độ với bất kỳ tạp chất nào trên bềmặt nước, nhất là chất tẩy rửa hay dầu mỡ.

“Có một vài loài chim nhờ cậy riêng vào cơ chế này để nuốt thức ăn nên chúng rất dễ bị tổn thương trong các vụ tràn dầu”, John  Bush, phó giáo sư ngành toán ứng dụng, đồng tác giả  công trình nghiên cứu  cho biết.

Trong một thời gian  dài, nhiều nhà sinh vật chuyên nghiên cứu  về độngvật hoang dã đã ghi nhận hành vi ăn bất thường ở chim rẽ nước, chúngquay tròn trên mặt nước, tạo ra các vòng xoáy nước, đẩy các loài giápxác lên lớp bề mặt trên cùng, giống như lá chè trong một chiếc cốc đượcxoay tròn.

Bằng cách mổ vào mặt nước, chúng sẽ vớ được con mồi nằm trong những giọt nước nhỏ (cỡ milimet khối). Bởimỏ chim chĩa xuống phía dưới trong quá trình nuốt thức ăn nên trọng lựcphải được đánh bại, tạo điều kiện cho những giọt nước có thể di chuyểnxuyên suốt trong chiếc mỏ dài, từ chóp mỏ đến tận miệng. Cho đến tận bây giờ, các nhà khoa học  vẫn không hiểu được cơ chế thực hiện điều này.

Các nhà khoa học  suy xét rằng chiến lược nuốt thức ăn của chim nước dựa trên sức căng bề mặt của giọt nước.Sức căng bề mặt chi phối mọi chất lỏng thông thường, từ những giọt nướcmưa nhỏ đến nước trong cơ thể các loài sâu bọ và côn trùng, nhưng lợiích do nước mang lại cho những loài chim nước thì không dễ nhận biết. Nhận biết then chốt nằm ở khả năng di chuyển của giọt nước khi loài chim mở và đóng mỏ như một cái nhíp chuyển động.

Để tháo gỡ bí ẩn này, Bush  đã làm việc  cùng với ManuPrakash, nghiên cứu  sinh tiến sỹ  tại Trung tâm  nghiên cứu  các nguyên tửvà vật chất nhỏ; đồng thời có sự tham gia của giáo sư David  Quere (đếntừ Trường đại học  Bách khoa Paris) trong thời gian  ông giảng dạy tạiKhoa toán (MIT). Họ đã dựng một mô hình cơ chế của mỏ chim rẽ nước chophép nghiên cứu  các tiến trình chuyển động chậm chạp xảy ra trong đó.

Mô hình quy trình  này dựa trên sự tương tác bề mặtđược biết như là hiện tượng trễ góc tiếp xúc (góc tiếp xúc di chuyển),bỏ qua trở ngại tiêu biểu là chuyển động của các vật rắn. Thí dụ cácgiọt nước mưa bám vào các ô kính cửa sổ nhờ hiện tượng trễ góc tiếpxúc. Trong thời điểm mỏ chim nuốt thức ăn, hai cạnh mỏ chim khi mở tạothành một góc hình học, kết hợp với hiện tượng trễ góc tiếp xúc có đượcdo thay đổi độ mở rộng của 2 cạnh mỏ sẽ giúp đẩy những giọt nước đi lênphía trên.

Vì mỏ chim như cây kéo mở rộng và kẹp lại,mỗi cử động như thế sẽ đẩy giọt nước từng bước một tới gần với miệngchim hơn. Rõ ràng khi mỏ chim khép lại, đầu giọt nước tiến lên hướng vềphía miệng trong khi đuôi giọt nước đẩy (dịch chuyển) lên phía trên,gần với miệng hơn.

Như những bậc thang trên sàn diễn thời trang, giọt nước di chuyển dọc theo chiếc mỏ với tốc độ khoảng 1 mét mỗi giây.

Quy trình này được các tác giả  gọi là “bánh xe mao dẫn” (“capillary ratchet”), hiệu quả phụ thuộc vào hình dạng của mỏ chim: dài, mảnh là những yếu tố thích hợp nhất cho phương thức nuốt thức ăn nhờ nước. Điểm đáng chú ý của nghiên cứu  này đó chính là cơ chế mở và đóng của góc hình thành bởi hai cạnh mỏ chim: “Thay đổi góc khép một vài độ có thể làm tốc độ di chuyển của giọt nước nhanh hơn hay chậm đi tới 10 lần”, Quere cho biết.

“Bánh xe mao dẫn” cũng phụ thuộc lớn vàotrạng thái ẩm ướt của mỏ chim – tức khuynh hướng mà các giọt nước xâuthành chuỗi hoặc mức độ dấp nước trải đều khắp bề mặt mỏ chim haykhông. Dầu mỡ được coi là “ẩm ướt” (nhớt) hơn nước nên nếu mỏ chim ướt đẫm dầu từ những vết dầu loang sẽ khiến chúng không thực hiện được khả năng nuốt thức ăn.

Các nhà nghiên cứu  lưu ý đến những ứng dụng tiềm tàng từ các mô hình thiết kế  của tự nhiên: “Hiệnnay, chúng tôi  đang nghiên cứu  những thiết bị lỏng vi mô lợi dụng cơchế này để đẩy những giọt nước di chuyển theo hướng mong muốn, cho phépkiểm soát mỗi bước chuyển động của các giọt nước siêu nhỏ ở cấp vi mô”, Prakash bày tỏ.
Nghiên cứu được cấp vốn bởi Quỹ khoa học  tự nhiên  quốc gia, Trung tâmnghiên cứu khoa học  (Pháp) và Trung tâm  nghiên cứu  các nguyên tử và vậtchất nhỏ (MIT).

Bạn có ý kiến gì về bài viết Bí mật chiếc mỏ kỳ diệu ở loài chim nước này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Bí mật chiếc mỏ kỳ diệu ở loài chim nước bạn tại đây.