Bui Nhat Minh
Intern Writer
Rắn cây thiên đường không giống như nhiều họ hàng rắn khác ở chỗ nó có thể bay (hoặc ít nhất là có thể nhảy một cách đầy phong cách).
Một bài báo mới trên tạp chí Nature Physics nghiên cứu cơ chế chuyển động của loài rắn biết bay.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình 3D để phân tích các chuyến bay mô phỏng của rắn, bên cạnh việc nghiên cứu hơn 100 mẫu rắn sống để khám phá cách rắn cây thiên đường lướt trong không khí mà không cần đến một chi nào.
Nghe có vẻ không thể, nhưng có một loài rắn có thể bay. Nó không có cánh hoặc thậm chí là chân tay nhờ vào quá trình tiến hóa . Nhưng Chrysopelea paradisi , còn được gọi là rắn cây thiên đường hoặc rắn bay thiên đường, sử dụng vật lý để bay lượn trên không trung từ cây này sang cây khác.
Loài đặc hữu ở Đông Nam Á, C. paradisi có thể "bay" bằng cách về cơ bản biến thành một chiếc bánh kếp, làm phẳng cơ thể và phóng mình từ cây này sang cây khác. Tất cả các thành viên của chi Chrysopelea đều có khả năng thực hiện kỳ tích trên không hấp dẫn này.
Jake Socha, một giáo sư tại khoa kỹ thuật y sinh và cơ học của Virginia Tech, đã nghiên cứu động lực học của chuyến bay rắn trong hơn 20 năm để tìm ra cách loài vật này có thể bay lượn trên không trung mà không cần sự trợ giúp. Để làm được điều này, Socha—cùng với tác giả chính Isaac Yeaton và các đồng nghiệp khác từ trường đại học—đã tạo ra “mô hình toán học 3D liên tục, chính xác về mặt giải phẫu đầu tiên của Chrysopelea paradisi khi bay”.
Socha cho biết hiện tượng rắn bay là một khoa học rất cụ thể trong đó có nhiều thứ xảy ra cùng một lúc. Nó bắt đầu bằng việc con rắn uốn cong cơ thể và chuẩn bị phóng đi. Khi bắt đầu hành trình trên không, con rắn thay đổi hình dạng bằng cách làm phẳng toàn bộ cơ thể ngoại trừ phần đuôi. Sự linh hoạt này cho phép con rắn trở thành một loại cánh “tạo ra lực nâng và lực cản khi không khí chảy qua nó”.
Để tạo ra mô hình của mình, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hơn 100 mẫu vật C. paradisi sống khi đang bay và phân tích "tần số của sóng gợn, hướng, lực tác động lên cơ thể và phân bố khối lượng". Các nhà nghiên cứu cũng chạy mô phỏng để xem điều gì sẽ xảy ra nếu họ thay đổi cách C. paradisi di chuyển. Cuối cùng, nhóm đã tạo ra các mô hình 3D bằng cách sử dụng đấu trường lướt trong nhà và 23 camera tốc độ cao được trang bị đèn hồng ngoại.
Các mô hình kỹ thuật số cho thấy rằng sự gợn sóng trên không có nhiều mục đích. Hai mục đích quan trọng nhất là giữ cho rắn không bị lật khi lướt và tăng cả khoảng cách di chuyển theo chiều ngang và chiều dọc.
Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng sự dao động trên không có tác dụng ổn định C. paradisi trong quá trình quay tròn giữa chuyến bay và các mô phỏng trong đó họ duy trì chuyển động của sóng gợn đã chứng minh rằng họ đúng.
“Chúng tôi biết rằng rắn uốn lượn vì đủ mọi lý do và trong đủ mọi bối cảnh vận động,” Socha cho biết trong một bản tin . “Đó là chương trình cơ bản của chúng. Khi nói đến chương trình, ý tôi là chương trình thần kinh, cơ của chúng — chúng đang nhận được những chỉ dẫn cụ thể: kích hoạt cơ này ngay, kích hoạt cơ kia, kích hoạt cơ này. Nó đã có từ lâu. Nó vượt xa loài rắn. Mô hình tạo ra những gợn sóng đó là một mô hình cũ. Hoàn toàn có thể một con rắn bay lên không trung, sau đó nó nói, 'Tôi phải làm gì? Tôi là một con rắn. Tôi uốn lượn.'”
Nghiên cứu mang tính đột phá này đã mang lại những kết quả ấn tượng khi xét đến mức độ phức tạp của cách rắn bay và mức độ "khéo léo" của loài rắn trong việc hợp tác, theo Yeaton.
Yeaton cho biết: “Điều thực sự làm cho nghiên cứu này có sức mạnh là chúng tôi có thể tiến bộ đáng kể cả về hiểu biết của mình về động học trượt và khả năng mô hình hóa hệ thống”.
Socha cho biết: “Những nghiên cứu như thế này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của thiên nhiên mà còn đặt nền tảng cho thiết kế lấy cảm hứng từ thiên nhiên". "Tiến hóa là nhà sáng tạo tuyệt đỉnh và chúng tôi rất vui mừng khi tiếp tục khám phá các giải pháp của thiên nhiên cho những vấn đề như thế này, trích xuất khả năng bay từ một hình trụ lắc lư". (Popularmechanics)
Một bài báo mới trên tạp chí Nature Physics nghiên cứu cơ chế chuyển động của loài rắn biết bay.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình 3D để phân tích các chuyến bay mô phỏng của rắn, bên cạnh việc nghiên cứu hơn 100 mẫu rắn sống để khám phá cách rắn cây thiên đường lướt trong không khí mà không cần đến một chi nào.
Nghe có vẻ không thể, nhưng có một loài rắn có thể bay. Nó không có cánh hoặc thậm chí là chân tay nhờ vào quá trình tiến hóa . Nhưng Chrysopelea paradisi , còn được gọi là rắn cây thiên đường hoặc rắn bay thiên đường, sử dụng vật lý để bay lượn trên không trung từ cây này sang cây khác.
Loài đặc hữu ở Đông Nam Á, C. paradisi có thể "bay" bằng cách về cơ bản biến thành một chiếc bánh kếp, làm phẳng cơ thể và phóng mình từ cây này sang cây khác. Tất cả các thành viên của chi Chrysopelea đều có khả năng thực hiện kỳ tích trên không hấp dẫn này.
Jake Socha, một giáo sư tại khoa kỹ thuật y sinh và cơ học của Virginia Tech, đã nghiên cứu động lực học của chuyến bay rắn trong hơn 20 năm để tìm ra cách loài vật này có thể bay lượn trên không trung mà không cần sự trợ giúp. Để làm được điều này, Socha—cùng với tác giả chính Isaac Yeaton và các đồng nghiệp khác từ trường đại học—đã tạo ra “mô hình toán học 3D liên tục, chính xác về mặt giải phẫu đầu tiên của Chrysopelea paradisi khi bay”.
Socha cho biết hiện tượng rắn bay là một khoa học rất cụ thể trong đó có nhiều thứ xảy ra cùng một lúc. Nó bắt đầu bằng việc con rắn uốn cong cơ thể và chuẩn bị phóng đi. Khi bắt đầu hành trình trên không, con rắn thay đổi hình dạng bằng cách làm phẳng toàn bộ cơ thể ngoại trừ phần đuôi. Sự linh hoạt này cho phép con rắn trở thành một loại cánh “tạo ra lực nâng và lực cản khi không khí chảy qua nó”.
Để tạo ra mô hình của mình, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hơn 100 mẫu vật C. paradisi sống khi đang bay và phân tích "tần số của sóng gợn, hướng, lực tác động lên cơ thể và phân bố khối lượng". Các nhà nghiên cứu cũng chạy mô phỏng để xem điều gì sẽ xảy ra nếu họ thay đổi cách C. paradisi di chuyển. Cuối cùng, nhóm đã tạo ra các mô hình 3D bằng cách sử dụng đấu trường lướt trong nhà và 23 camera tốc độ cao được trang bị đèn hồng ngoại.
Các mô hình kỹ thuật số cho thấy rằng sự gợn sóng trên không có nhiều mục đích. Hai mục đích quan trọng nhất là giữ cho rắn không bị lật khi lướt và tăng cả khoảng cách di chuyển theo chiều ngang và chiều dọc.
Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng sự dao động trên không có tác dụng ổn định C. paradisi trong quá trình quay tròn giữa chuyến bay và các mô phỏng trong đó họ duy trì chuyển động của sóng gợn đã chứng minh rằng họ đúng.
“Chúng tôi biết rằng rắn uốn lượn vì đủ mọi lý do và trong đủ mọi bối cảnh vận động,” Socha cho biết trong một bản tin . “Đó là chương trình cơ bản của chúng. Khi nói đến chương trình, ý tôi là chương trình thần kinh, cơ của chúng — chúng đang nhận được những chỉ dẫn cụ thể: kích hoạt cơ này ngay, kích hoạt cơ kia, kích hoạt cơ này. Nó đã có từ lâu. Nó vượt xa loài rắn. Mô hình tạo ra những gợn sóng đó là một mô hình cũ. Hoàn toàn có thể một con rắn bay lên không trung, sau đó nó nói, 'Tôi phải làm gì? Tôi là một con rắn. Tôi uốn lượn.'”
Nghiên cứu mang tính đột phá này đã mang lại những kết quả ấn tượng khi xét đến mức độ phức tạp của cách rắn bay và mức độ "khéo léo" của loài rắn trong việc hợp tác, theo Yeaton.
Yeaton cho biết: “Điều thực sự làm cho nghiên cứu này có sức mạnh là chúng tôi có thể tiến bộ đáng kể cả về hiểu biết của mình về động học trượt và khả năng mô hình hóa hệ thống”.
Socha cho biết: “Những nghiên cứu như thế này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của thiên nhiên mà còn đặt nền tảng cho thiết kế lấy cảm hứng từ thiên nhiên". "Tiến hóa là nhà sáng tạo tuyệt đỉnh và chúng tôi rất vui mừng khi tiếp tục khám phá các giải pháp của thiên nhiên cho những vấn đề như thế này, trích xuất khả năng bay từ một hình trụ lắc lư". (Popularmechanics)
