Ong bắp cày, bậc thầy về nhiệt điện

Hình 1: Ong bắp cày hoạt động dưới ánh nắng gay gắt mà không toán mồ hôi (nguồn: Nature).
Hình 1: Ong bắp cày hoạt động dưới ánh nắng gay gắt mà không toán mồ hôi (nguồn: Nature).

Đối với cá nhân tôi, tự nhiên là bậc thầy về khoa học. Chúng ta đang cố gắng bắt chiếc lại công nghệ của tự nhiên, nhưng có lẽ không bao giờ hoàn hảo bằng các sản phẩm của tạo hóa. Bạn đã bao giờ đặt ra câu hỏi, côn trùng vỏ cứng có toán mồ hôi không?.

Đây là một câu hỏi thú vị, bởi vì các loài côn trùng như bọ cánh cứng, ong bắp cày hay chuồn chuồn thường xuất hiện và kiếm ăn trong những buổi trưa nắng gắt của mùa hè. Vậy làm thế nào để chúng có thể loại bỏ được lượng nhiệt dư thừa khi trên người chúng không có tuyến mồ hôi. Một số người trong chúng ta tin rằng, chúng không cần toát mồ hôi bời vì nhiệt độ có thể khuyết tán trong cơ thể chúng. Điều này có vẻ hợp lý, nhưng hệ quả là thân nhiệt của chúng phải cao hơn hoặc ít nhất là cân bằng với nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên tự nhiên không đơn giản như vậy, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng thân nhiệt của loài ong bắp cày thấp hơn nhiệt độ môi trường khoảng 3 độ (Hình 2). Điều này dẫn đến giả thiết về sự khuyết tán nhiệt độ trong cơ thể là bất hợp lý. Câu hỏi một lần nữa lại được đặt ra, vậy làm thế nào để chú ong có thể giải phóng được lượng nhiệt dư thừa.

Hình 2: Hình ảnh hồng ngoại cho thấy thân nhiệt của ong bắp cày thấp hơn nhiệt độ môi trường [1].
Hình 2: Hình ảnh hồng ngoại cho thấy thân nhiệt của ong bắp cày thấp hơn nhiệt độ môi trường [1].
Một giả thiết táo bạo đã được đưa ra đó là, ở dưới lớp biểu bì của chú ong tồn tại một cơ chế “nhiệt điện tự nhiên“. Nhiệt điện là gì các bạn có thể tham khảo bài viết của tôi ở đây. Về cơ bản đó là một cơ chế chuyển đổi sự chênh lệch nhiệt độ thành sự chênh lệch điện áp ở hai đầu vật liệu và ngược lại. Hiệu ứng này lần đầu tiên được phát hiện bởi T. J. Seebeck năm 1822. Để củng cố giả thiết của mình, các nhà khoa học đã phóng đại lớp biểu bì của ong bắp cày lên hàng nghìn lần bởi công nghệ TEM (Hình 2). Điều này thật tuyệt điệu, lớp biểu bì của chú ông như một cục pin mặt trời tự nhiên khi chú ong hoạt động dưới ánh nắng mặt trời hoặc tia cực tím. Vì là giả thuyết táo bạo nên chúng cũng được đón nhận bởi nhiều ý kiến trái chiều. Nhà côn trùng học Julian Vincent từ Đại học Bath, UK, cho rằng cần nhiều bằng chứng hơn nữa cho điều này, có thể lớp biểu bì nhẵn bóng của chú ong gây phản chiếu ánh sáng và dẫn đến sai lệch trong hình ảnh từ camera hồng ngoại. Dù sao đi nữa nó cũng là sự bổ sung kiến thức của chúng ta về tự nhiên vô tận.

hornet_3
Hình 3: Hình ảnh với độ phóng đại cao TEM cho thấy cấu trúc của lớp biểu bì, nó giống như cấu tạo của các hệ thống nhiệt điện thường thấy [1].
Liên quan đến nhiệt độ trong tự nhiên, nếu bạn chưa biết thì hoa sen lại có thể tự cân bằng nhiệt độ của mình. Và loài ong di chuyển dựa vào hướng ánh nắng của mặt trời, do đó chúng thường đi làm việc vào buổi trưa.

[1] Ishay, J. S., Pertsis, V., Rave, E., Goren, A. & Bergman, D. J. Natural thermoelectric heat pump in social wasps. Physical Review Letters,90, 218102, (2003).

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s