Giải mã “âm lực” của ve sầu

So với thân hình nhỏ bé, ve sầu thật sự gây ấn tượng bởi tiếng kêu lảnh lót. Tiếng ve sầu râm ran, lúc trầm lúc bổng, êm ái du dương như một bản hòa tấu hoàn hảo. Từ lâu, giới khoa học gia luôn muốn giải đáp thắc mắc về khả năng đặc biệt của loài sinh vật này.

Ve sầu (hay còn gọi là kim thiền) là một siêu họ côn trùng có đầu to, hai cánh trong có nhiều vân. Có khoảng 2.500 loài ve sầu trên thế giới, trong vùng ôn đới lẫn nhiệt đới. Ve sầu là các loài sâu bọ được nhiều người biết nhất vì hình dáng đặc biệt có đầu lớn và khả năng tạo âm thanh rỉ rả, inh ỏi, suốt mùa hè. Ở khu vực dãy núi Appalachian, dân Mỹ gọi ve sầu là ruồi khô vì xác ve sau khi lột còn nguyên hình và khô. Ve sầu không chích, không cắn và vô hại đối với con người. Nhiều người ăn ve sầu (như ở Hy Lạp cổ đại, Trung Hoa, Malaysia, Myanma, châu Mỹ La tin và Congo) và sử dụng ve sầu làm thuốc Đông y.

Ve sầu Empress ở Đông Nam Á phát ra âm thanh lớn nhất trên thế giới.

Ve sầu mất từ 13 đến 17 năm mới trưởng thành, tùy theo lứa. Chúng cũng dành hầu hết thời gian sống dưới đất, nhưng khi đạt đến độ tuổi chín muồi, chúng trồi lên mặt đất trong vài tuần để rũ bỏ bộ cánh cũ và kết đôi, sinh sản hậu duệ rồi chết. Sự hiện diện ngắn ngủi của chúng trên mặt đất được đánh dấu bằng tiếng kêu quyến rũ bạn tình, với những bài ca có thể đạt đến 100 decibel.

Và câu hỏi được đặt ra ở đây là, ve sầu có phải là loài vật có tiếng kêu to nhất không? Giáo sư John Petti đến từ Đại học Florida đã quyết định tìm hiểu câu trả lời cho vấn đề này. Ông xem xét các nghiên cứu được xuất bản trước đó, cũng như hỏi các nhà côn trùng học mà ông quen biết câu hỏi trên và nhận được nhiều câu trả lời khác nhau như dế chũi châu Âu hay châu chấu Mỹ. Những loài vật này có thể phát ra âm thanh đạt tới 96 decibel ở khoảng cách 50cm đi. Tuy nhiên, những âm thanh này con thua xa một số loài ve sầu.

Ve sầu châu Phi Brevisana brevis.

Theo Petti, loài ve sầu Tibicen walkeri, một trong hai loại ve sầu Walker sống ở Bắc Mỹ có thể phát ra âm thanh to nhất lên tới 108,9 decibel. Ở khoảng cách 50cm, chúng phát ra âm thanh 105,9 decibel, vẫn thấp hơn so với loài ve sầu châu Phi Brevisana brevis là 106,7 decibel. Tuy nhiên, kỷ lục âm thanh to nhất của loài Brevisana brevis sau đó đã bị phá vỡ bởi loài ve sầu Empress ở Đông Nam Á.

Trong một nghiên cứu được thực hiện vào năm 1995, các nhà côn trùng học đã đo độ lớn âm thanh của hàng chục loài ve sầu. Và họ phát hiện ra rằng, độ lớn âm thanh mà mỗi loài ve sầu phát ra tỷ lệ với khối lượng cơ thể chúng.

Từ đó, chúng ta có thể tự thực hiện một phép tính. Loài Brevisana brevis-được cho là loài có âm thanh lớn nhất-có khối lượng 0,3g khi khô đi, vẫn kém xa loài ve sầu Empress của Đông Nam Á với sải cánh dài 18-20cm, có thể nặng tới 2g. Như vậy, nếu âm thanh tỷ lệ với khối lượng thì loài Empress hiển nhiên không có đối thủ. Và có lẽ hiện giờ người ta chỉ phải đợi các nhà khoa học tuyên bố kỷ lục nữa thôi.

Ve sầu tạo ra âm thanh như thế nào?

Một nhóm nghiên cứu từ Trung tâm Hải quân dưới đáy biển Naval (NUWC) đã nghiên cứu khả năng độc đáo của ve sầu để tạo ra những tiếng ồn lớn này, điều đó sẽ mở đường để tạo ra các thiết bị bắt chước trong cảm biến từ xa dưới nước, thông tin liên lạc giữa các tàu, hoạt động cứu hộ và các ứng dụng khác.

Theo đó, các nhà khoa học đã phân tích tỉ mỉ các đặc tính vật lý của ve sầu, sử dụng laze để đo sự rung động tại bộ phận gọi là “trống định âm” ở xương ngoài của loài côn trùng. Kết quả cho thấy, sự rung động này xảy ra cực nhanh với tốc độ từ 300 đến 400 lần/giây, khiến ve sầu có thể phát ra âm thanh mạnh mẽ.

Các phân tích chỉ ra rằng, để tạo ra sự rung động trên là nhờ chúng có một bộ xương độc nhất, kết hợp với một màng gân trên thân, sẽ rung lên khi chúng làm biến dạng cơ thể.

Derke Hughes, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm NUWC cho biết, để hiểu làm thế nào ve sầu tạo ra âm thanh của chúng, bạn sẽ phải tưởng tượng rằng mình đang kéo oằn tối đa các xương sườn, rồi thả lỏng và sau đó lặp đi lặp lại hành động đó.

Nếu con người có các bộ phận như ve sầu, chúng ta có thể có một tập hợp các cơ bắp dày ở cả hai bên sườn, cho phép đi sâu vào lồng ngực, khiến tất cả xương sườn cùng lúc bị ép chặt vào một vị trí biến dạng. Khi các cơ bắp được thả lỏng, các xương sườn trở về trạng thái ban đầu và kéo các cơ lặp lại chu trình một lần nữa. Ve sầu lặp lại chu trình này cho bên trái và bên phải khoảng 300 - 400 lần/giây.

Ve sầu đực tạo ra âm thanh để thu hút những con cái gần chúng, con cái không tạo được âm thanh, sẽ phản hồi bằng việc đập cánh. Khi các con đực nghe thấy tiếng đập cánh, chúng sẽ tiến lại gần hơn và phát ra âm thanh nhẹ nhàng hơn khi tiếp cận con cái.

• Hàng triệu con ve sầu sắp trỗi dậy sau 17 năm dưới lòng đất
• Phát hiện thiên hà hình đĩa cổ xưa nhất
• Tên lửa có thực sự đuổi theo máy bay chiến đấu như trong phim?