Đã bao giờ bạn tự hỏi liệu những con cá có thực sự kiểm soát được thể tích của bong bóng bên trong cơ thể của chúng hay không?
Cá là một loài động vật rất thú vị.
Tất nhiên, không phải vì thịt cá quá ngon, mà đơn giản là vì nó thực sự chứa đựng nhiều bí ẩn.
Hầu hết mọi người đã từng chứng kiến việc mổ cá. Với một nhát dao làm bếp và sau đó cẩn thận móc nội tạng của nó ra ngoài, bạn sẽ thấy một bọc lớn màu trắng và hơi trong suốt, gọi là bong bóng cá.
Bong bóng cá.
Trong nhiều sách báo hay thậm chí cả lời giảng dạy của phụ huynh và giáo viên, không ít người cho rằng bong bóng là cơ quan được cá sử dụng để điều khiển việc ngoi lên và lặn xuống. Mô tả về cơ bản là cá kiểm soát sức nổi của cơ thể bằng cách thay đổi thể tích của bong bóng, nhằm điều khiển hoạt động nổi và lặn trong nước.
Về cơ bản, đó cũng là nguyên lý hoạt động của tàu ngầm. Bởi độ lớn của lực nổi liên quan đến thể tích của nước mà một vật thể chiếm chỗ. Theo như nguyên lý của Archimedes (Ác-si-mét) thì một vật thể bị nhúng trong một chất lưu sẽ nhận một lực đẩy lên với độ lớn tương đương trọng lượng của phần chất lưu bị nó choán chỗ.
Câu chuyện nghịch nước khi đi tắm nổi tiếng của Ác-si-mét.
Và nếu từng xem xét chiếc bong bóng được lấy ra khỏi bụng cá, bạn có thể nhận thấy chúng mềm và đàn hồi, giống như một quả bóng bay. Dường như cá sử dụng nó để điều khiển việc nổi và lặn là hợp lý.
Thậm chí, mọi người đều nghĩ như vậy từ hơn 300 năm trước. Lý thuyết này lần đầu tiên được thảo luận bởi các giáo sư tại Học viện Khoa học ở Florence, Ý, và cuối cùng được Giáo sư Porrelli chính thức đưa ra vào năm 1685. Tuyên bố chi tiết này phù hợp với nhận thức thông thường của chúng ta là con cá làm phình to bong bóng lên để nổi và nén bong bóng lại để lặn xuống.
Nhưng, lý thuyết này có một sai sót nghiêm trọng. Đó là việc nó đề xuất rằng cá chủ động kiểm soát kích thước của bong bóng để thay đổi sức nổi, mà không giải thích cách cá kiểm soát như thế nào.
Cận cảnh bong bóng cá.
Ngày nay, khi giải phẫu bong bóng cá, chúng ta có thể nhận thấy rằng cấu tạo của nó được chia thành 3 lớp. Lớp ngoài là mô sợi, dai và trong suốt, chứa các tinh thể guanin và kín khí. Lớp giữa là mô liên kết gồm các sợi collagen và có tính đàn hồi. Lớp trong cùng là tế bào biểu mô chỉ chứa một số mạch máu.
Có thể thấy rằng, toàn bộ bong bóng cá hoàn toàn không có mô cơ. Do đó, cá không thể chủ động thay đổi kích thước của bong bóng. Lúc này, một giả thuyết khác được đặt ra là: Liệu cá có thể bơm hơi và xì hơi bong bóng qua các cơ quan khác hay không?
Điều này có thể được kiểm chứng thông qua kinh nghiệm sống đơn giản. Khi chúng ta tự mổ cá hoặc xem người khác mổ cá, dễ dàng nhận thấy rằng phần bong bóng lấy ra từ bụng cá không những còn nguyên vẹn mà thậm chí sẽ không bị rò rỉ hơi. Nó chỉ xẹp xuống sau khi được nấu chín. Điều này cho thấy rằng bong bóng của nhiều loài cá nước ngọt không có các đường ống để đẩy hoặc thoát khí ra một cách nhanh chóng.
Bong bóng cá rất kín khí và khó xẹp dù để lâu.
Trên thực tế, bong bóng cá được chia thành hai phần, thắt nút ở giữa. Phần trước nhỏ hơn, nối với đường tiêu hóa. Một số loài cá thực sự có thể thở qua bong bóng, nhưng với tốc độ rất chậm. Theo tính toán, phải mất 4 giờ để bơm đầy khí vào bong bóng cá hồi một cách nhân tạo, tốc độ này rõ ràng không thể đáp ứng nhu cầu nổi và lặn liên tục của chúng.
Một vấn đề khác cũng đánh đổ quan niệm phổ biến về bong bóng cá, đó là theo lý thuyết cổ điển, cá cần bổ sung không khí vào bong bóng khi nổi và thải không khí ra ngoài trong quá trình lặn. Tuy nhiên trong thực tế, cá không thể hít không khí ở trong nước và cũng không nhả bọt khí ra khi lặn.
Quan niệm phổ biến về chức năng của bong bóng cá.
Điều khó giải thích hơn nữa là khi cá chết, nhiều loài cá nước ngọt sẽ hếch bụng lên và nổi xác lên mặt nước. Điều này không giống với sự thối rữa và sinh ra khí trong cơ thể động vật thông thường sau khi chết đuối.
Trong một số hoạt động đánh bắt cá bất hợp pháp, chẳng hạn như chích điện hoặc dùng thuốc độc, những phương pháp này có thể giết chết cá trong thời gian ngắn hoặc thậm chí là ngay lập tức. Vậy những con cá chết này làm sao kiểm soát và thay đổi được thể tích của bong bóng để nổi lên trên mặt nước.
Tàu ngầm, được cho là có thiết kế để bắt chước loài cá, sẽ không tự động ngoi lên mặt biển sau khi bị bắn nổ hoặc mất điện, mà chỉ có thể chìm xuống. Rõ ràng, nguyên tắc nổi và lặn của tàu ngầm không phải dựa trên sự vận hành giống bong bóng của loài cá ngoài môi trường.
Cá chết thường nổi lên mặt nước.
Trong hơn 300 năm qua, lập luận rằng cá kiểm soát bong bóng để bơi lặn đã được viết vào nhiều sách giáo khoa và gần như đã trở thành kinh nghiệm đời sống thông thường.
Nhưng khoa học đã dần hé lộ những bất cập trong lý thuyết này. Ví dụ, không phải tất cả các loài cá đều có bong bóng, chẳng hạn như cá mập (thuộc lớp cá sụn) không có bong bóng bên trong cơ thể. Nhiều loài cá mà chúng ta thường ăn cũng không có bong bóng.
Trên thực tế, để bơi lội tung tăng trong nước, cá chủ yếu dựa vào chuyển động của vây ngực và vây bụng để nổi và lặn trong nước. Mặc dù bong bóng không có khả năng chủ động điều chỉnh, nhưng nó có tác dụng mang lại sự ổn định, giảm trọng lực, khiến cá có thể lơ lửng ở một độ sâu nhất định mà không cần phải bơi. Nhờ đó tiết kiệm được rất nhiều năng lượng.
Khi cá lặn do chuyển động của vây, kích thước của bong bóng giảm do áp suất tăng lên và càng chìm xuống sâu thì khả năng nổi càng giảm, sự thay đổi thụ động này có thể giúp cá lặn.
Tương tự như vậy, khi một con cá nổi lên, kích thước của bong bóng tăng lên do áp suất giảm, và càng nổi lên gần mặt nước thì sức nổi càng lớn. Nói một cách đơn giản, vai trò của bong bóng là làm cho tổng thể con cá phù hợp với độ sâu và áp suất ở môi trường sống của nó.
Bong bóng cá hồi.
Nhưng đây là sự cân bằng không ổn định và việc nổi hoặc lặn sẽ phá vỡ sự cân bằng này, khiến con cá cần tốn nhiều năng lượng hơn để trở lại trạng thái cân bằng. Nó tương tự như một quả bóng nhỏ đặt trên đỉnh dốc, sẽ lăn về phía trước hoặc phía sau và chỉ có một khu vực nhỏ trên đỉnh mới có thể duy trì sự cân bằng. Nếu bạn thả một con cá bị ngất xỉu vào trong một thùng chứa, nó sẽ nổi trên mặt nước ở trạng thái tự nhiên. Nhưng khi tăng áp suất để mô phỏng môi trường dưới nước sâu, sau khi áp suất đạt đến một mức nhất định, con cá sẽ chìm xuống đáy.
Ngược lại, cá sống ở vùng biển sâu sẽ nổi lên nhanh chóng, bàng quang giãn nở thụ động nên nó sẽ rất khó khó quay lại độ sâu cũ, nếu cố gắng quá mức có thể làm bong bóng bị vỡ. Các ngư dân khi đánh bắt cá sống ở độ sâu hơn chục mét, khi mổ ra có thể dễ dàng nhận thấy rằng bong bóng của chúng sẽ hầu như không còn nguyên vẹn. Một số con sẽ bị vỡ nội tạng do bong bóng giãn nở quá mức.
Có thể nói, đối với hầu hết các loài cá, vai trò của bong bóng không phải là bộ phận nâng chủ động điều khiển sự lên xuống, mà là cơ quan điều tiết để nó có thể thích ứng với tầng nước nơi chúng sống thông qua việc hút và thải khí một cách chậm chạp và từ tốn.
Bong bóng của cá ở vùng nước sâu khác với bong bóng của cá ở vùng nước nông.
Nhưng đối với cá sống ở tầng đáy, vai trò của bong bóng là tương đối nhỏ và nó thường bị suy thoái. Những loài cá khác thường phải bơi nhanh trong thời gian dài thì bong bóng cũng kém phát triển hơn.
Đối với một số loài cá sống ở vùng nước cực nông, chúng có thể không cần bong bóng để điều chỉnh độ nổi. Một số loài như cá phổi Châu phi, để sống sót qua mùa khô thường chui xuống bùn để ngủ. Lúc này, bong bóng có thể đóng vai trò tương tự như "lá phổi".
Một số loài thì sử dụng bong bóng làm công cụ để đi tán tỉnh nhau. Chúng có thể tạo ra âm thanh lớn bằng việc ma sát giữa bong bóng với các cơ và đốt sống.
Một số loài thì tiến hóa để bong bóng trở nên to và dầy hơn, cuối cùng trở thành nguyên liệu nấu ăn tuyệt hảo.
Bong bóng của một số loài cá đã trở thành món ăn khoái khẩu.