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

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

Nhờnhững bong bóng đó mà côn trùng có thể ở dưới mặt nước vô hạn định vàlặn sâu khoảng 30m, theo cuộc nghiên cứu  của Bush  và Morris Flynn - trợgiáo 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 mùađông dài.

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

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

Độbền của bong bong trong không khí được duy trì nhờ lông bụng của cáccôn trùng, lớp lông này giúp cản nước trên bề mặt. Các sợi lông cộngvới 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.

Khehở giữa các sợ lông này cũng rất quan trọng. Lông càng khít thì độ bềncơ học càng lớn và bong bong có thể chịu càng nhiều sức ép trước khi vỡtung. 

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

“Bởivì bong bóng đóng vai trò như là lá phổi bên ngoài, nên diện tích mặtngoài 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 họcAlberta - cho biết. 

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

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

Cácnhà nghiên cứu  lần đầu tiên quan tâm  đến lá phổi bên ngoài này khi tìnhcờ bắt được 1 loài côn trùng thở dưới nước trong lúc tìm kiếm  nhữngtiếng thở khò khè dưới nước.

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

Bạn có ý kiến gì về bài viết Côn trùng thở dưới nước bằng cách nào? này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Côn trùng thở dưới nước bằng cách nào? bạn tại đây.