Vì sao cá nóc hòm vàng bơi với cơ thể hình hộp vuông vức?

(Tổ Quốc) - Điều không ai ngờ tới là tuy trông có vẻ chậm chạp nhưng cá nóc hòm vàng lại cực kỳ nhanh nhẹn.

Ostracion cubicus, còn được gọi là cá nóc hòm tròn lưng hoặc cá nóc hòm vàng, là tên khoa học của chú cá màu vàng đốm đen có hình dạng giống như chiếc hộp vuông mà bạn đang thấy. Chúng chủ yếu ăn các con mồi nhỏ (giun nhỏ, giáp xác, nhuyễn thể và cá nhỏ) và các mảnh vụn hữu cơ trên bề mặt đá ngầm. Chúng tập trung sinh sống ở các rạn san hô Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và phía đông nam Đại Tây Dương.

Con cá có cơ thể màu vàng tươi với những đốm đen tròn, màu đen, toàn thân cá giống như một chiếc hộp có những đốm đen trên nền màu vàng. Đốm đen và da vàng sáng này đóng vai trò như một lời cảnh báo trước những kẻ săn mồi tiềm ẩn bên ngoài vì cá nóc hòm vàng thích sống một mình và nhút nhát.

Da của loài cá nóc hòm vàng tiết ra chất độc thần kinh Ostracitoxin đặc biệt khi bị tấn công hoặc bị đe. Nhiều người đã thử nuôi cá nhưng không thành công; nguyên nhân là nếu nuôi ở khu vực nước tương đối kín, chẳng hạn như bể cá, chất độc tiết ra có thể giết chết những con cá khác trong bể.

Phần lớn các loài cá có cơ thể mềm mại, thuôn dài thích nghi với môi trường nước và cho phép chúng bơi lội thoải mái. Tuy nhiên, cơ thể của cá nóc hòm vàng có bộ xương cứng hình hộp, rất khác so với loài cá mà chúng ta thường biết và thậm chí khiến người ta tự hỏi phải chăng có điều gì đó không ổn trong quá trình tiến hóa của chúng? Làm sao chúng có thể bơi lội với cơ thể hình hộp vuông vức này?

Mặc dù cá nóc hòm vàng dường như có vẻ chậm chạp, nhưng nó thực sự rất nhanh nhẹn và có thể được coi là một trong những loài cá nhanh nhẹn nhất ở khu vực rạn san hô.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cách nước di chuyển quanh cơ thể cá nóc hòm vào năm 2002 bằng cách sử dụng mô hình in 3D. Họ phát hiện ra rằng các dòng xoáy nhỏ gần vỏ xương của cá nóc hòm được hình thành khi dòng nước chạm vào chúng, giúp ổn định chuyển động.

Để ngăn chặn sự xáo trộn của dòng nước và duy trì sự ổn định trong vùng nước chảy mạnh, điều quan trọng là phải sử dụng kỹ thuật sinh tồn khéo léo này. Cuối cùng thì con người cũng tìm được cách giải thích cho sự tiến hóa thành hình dạng kỳ lạ này của cá nóc hòm nói chung và cá nóc hòm vàng nói riêng.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu dường như đã bỏ qua một chi tiết: Nếu dòng xoáy xung quanh khung xương của cá nóc hòm vàng có thể mang lại cho chúng sự ổn định về hướng, cũng có thể nói loài cá này bị phụ thuộc vào dòng xoáy bao quanh cơ thể chúng. Khi kẻ săn mồi bất ngờ tấn công, có phải quá khó để chúng chuyển sang hướng khác không?

Cá nóc hòm vàng cũng rất linh hoạt, khi gặp nguy hiểm sẽ nhanh chóng quay đầu bơi vào rạn san hô để thoát thân, theo quan sát của nhân viên nghiên cứu.

Nghiên cứu của S. Van Wassenbergh và cộng sự vào năm 2015 đã phản đối lý thuyết về xoáy nước trước đó, lập luận rằng ảnh hưởng của những xoáy nước này không thể bị chặn bởi mô men lực sinh ra ở phía trước bộ xương hình hộp của cá nóc hòm. Ngược lại, chúng rất dễ bị "lật người".

Việc cá nóc hòm vàng sử dụng vây lưng, vây ngực và vây đuôi để lật người nhanh giúp cơ thể duy trì tư thế ổn định trong dòng nước chảy, giống như cách máy bay trực thăng duy trì sự ổn định trên không trung nhờ cánh quạt nâng và cánh quạt đứng ở đuôi. Cá nóc hòm chỉ cần uốn cong vây đuôi sang một bên khi cần rẽ nhanh và chúng sẽ lật mình, rẽ ngoặt trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Kết quả là, sự nhanh nhẹn của cá nóc hòm vàng được tạo ra bởi sự kết hợp của cơ thể không ổn định về mặt khí động học và cách vây vây di chuyển. Ngoài ra, chúng có nọc độc và "áo giáp" và không cần bơi quãng đường dài. Do đó, từ bỏ tốc độ và lựa chọn sự nhanh nhẹn là một lựa chọn tiến hóa lâu dài.

Thấy vậy, một số người có thể tự hỏi làm thế nào để loài cá này bình thường bơi với thân hình hộp. Nếu bạn đã từng quan sát cá di chuyển, bạn sẽ thấy rằng tất cả chúng đều di chuyển theo cùng một cách, với sự chuyển động đều đặn của đuôi, thân và sự phối hợp của vây.

Trái ngược với các loại vây khác, vây ngực không thẳng đứng mà nằm ngang, vây ngực sẽ vẩy nước lên xuống trong quá trình vận động giúp cá tự kiểm soát lên xuống. Vây ngực và vây bụng có thể duy trì sự cân bằng của cá trong nước. Tương tự như sống tàu (bộ phận dọc nối thân và các cọc ở đáy thân tàu) ở đáy thuyền buồm, vây lưng và vây đuôi giữ cho cá đứng thẳng trong nước.

Cá bơi có thể thay đổi hướng bơi bằng cách sử dụng vây đuôi ngoài việc cung cấp thêm lực cho cá bơi. Cá di chuyển sang trái khi vây đuôi vung sang trái và sang phải khi vây vung sang phải.

Tuy nhiên, chức năng và hình dạng của các vây cũng trải qua những thay đổi tương ứng trong suốt quá trình tiến hóa lâu dài do sự khác biệt về môi trường sống và tập tính.

Nguồn: The Paper

Trung Hạ

Ostracion cubicus, còn được gọi là cá nóc hòm tròn lưng hoặc cá nóc hòm vàng, là tên khoa học của chú cá màu vàng đốm đen có hình dạng giống như chiếc hộp vuông mà bạn đang thấy. Chúng chủ yếu ăn các con mồi nhỏ (giun nhỏ, giáp xác, nhuyễn thể và cá nhỏ) và các mảnh vụn hữu cơ trên bề mặt đá ngầm. Chúng tập trung sinh sống ở các rạn san hô Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và phía đông nam Đại Tây Dương.

Con cá có cơ thể màu vàng tươi với những đốm đen tròn, màu đen, toàn thân cá giống như một chiếc hộp có những đốm đen trên nền màu vàng. Đốm đen và da vàng sáng này đóng vai trò như một lời cảnh báo trước những kẻ săn mồi tiềm ẩn bên ngoài vì cá nóc hòm vàng thích sống một mình và nhút nhát.

Da của loài cá nóc hòm vàng tiết ra chất độc thần kinh Ostracitoxin đặc biệt khi bị tấn công hoặc bị đe. Nhiều người đã thử nuôi cá nhưng không thành công; nguyên nhân là nếu nuôi ở khu vực nước tương đối kín, chẳng hạn như bể cá, chất độc tiết ra có thể giết chết những con cá khác trong bể.

Phần lớn các loài cá có cơ thể mềm mại, thuôn dài thích nghi với môi trường nước và cho phép chúng bơi lội thoải mái. Tuy nhiên, cơ thể của cá nóc hòm vàng có bộ xương cứng hình hộp, rất khác so với loài cá mà chúng ta thường biết và thậm chí khiến người ta tự hỏi phải chăng có điều gì đó không ổn trong quá trình tiến hóa của chúng? Làm sao chúng có thể bơi lội với cơ thể hình hộp vuông vức này?

Mặc dù cá nóc hòm vàng dường như có vẻ chậm chạp, nhưng nó thực sự rất nhanh nhẹn và có thể được coi là một trong những loài cá nhanh nhẹn nhất ở khu vực rạn san hô.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cách nước di chuyển quanh cơ thể cá nóc hòm vào năm 2002 bằng cách sử dụng mô hình in 3D. Họ phát hiện ra rằng các dòng xoáy nhỏ gần vỏ xương của cá nóc hòm được hình thành khi dòng nước chạm vào chúng, giúp ổn định chuyển động.

Để ngăn chặn sự xáo trộn của dòng nước và duy trì sự ổn định trong vùng nước chảy mạnh, điều quan trọng là phải sử dụng kỹ thuật sinh tồn khéo léo này. Cuối cùng thì con người cũng tìm được cách giải thích cho sự tiến hóa thành hình dạng kỳ lạ này của cá nóc hòm nói chung và cá nóc hòm vàng nói riêng.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu dường như đã bỏ qua một chi tiết: Nếu dòng xoáy xung quanh khung xương của cá nóc hòm vàng có thể mang lại cho chúng sự ổn định về hướng, cũng có thể nói loài cá này bị phụ thuộc vào dòng xoáy bao quanh cơ thể chúng. Khi kẻ săn mồi bất ngờ tấn công, có phải quá khó để chúng chuyển sang hướng khác không?

Cá nóc hòm vàng cũng rất linh hoạt, khi gặp nguy hiểm sẽ nhanh chóng quay đầu bơi vào rạn san hô để thoát thân, theo quan sát của nhân viên nghiên cứu.

Nghiên cứu của S. Van Wassenbergh và cộng sự vào năm 2015 đã phản đối lý thuyết về xoáy nước trước đó, lập luận rằng ảnh hưởng của những xoáy nước này không thể bị chặn bởi mô men lực sinh ra ở phía trước bộ xương hình hộp của cá nóc hòm. Ngược lại, chúng rất dễ bị "lật người".

Việc cá nóc hòm vàng sử dụng vây lưng, vây ngực và vây đuôi để lật người nhanh giúp cơ thể duy trì tư thế ổn định trong dòng nước chảy, giống như cách máy bay trực thăng duy trì sự ổn định trên không trung nhờ cánh quạt nâng và cánh quạt đứng ở đuôi. Cá nóc hòm chỉ cần uốn cong vây đuôi sang một bên khi cần rẽ nhanh và chúng sẽ lật mình, rẽ ngoặt trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Kết quả là, sự nhanh nhẹn của cá nóc hòm vàng được tạo ra bởi sự kết hợp của cơ thể không ổn định về mặt khí động học và cách vây vây di chuyển. Ngoài ra, chúng có nọc độc và "áo giáp" và không cần bơi quãng đường dài. Do đó, từ bỏ tốc độ và lựa chọn sự nhanh nhẹn là một lựa chọn tiến hóa lâu dài.

Thấy vậy, một số người có thể tự hỏi làm thế nào để loài cá này bình thường bơi với thân hình hộp. Nếu bạn đã từng quan sát cá di chuyển, bạn sẽ thấy rằng tất cả chúng đều di chuyển theo cùng một cách, với sự chuyển động đều đặn của đuôi, thân và sự phối hợp của vây.

Trái ngược với các loại vây khác, vây ngực không thẳng đứng mà nằm ngang, vây ngực sẽ vẩy nước lên xuống trong quá trình vận động giúp cá tự kiểm soát lên xuống. Vây ngực và vây bụng có thể duy trì sự cân bằng của cá trong nước. Tương tự như sống tàu (bộ phận dọc nối thân và các cọc ở đáy thân tàu) ở đáy thuyền buồm, vây lưng và vây đuôi giữ cho cá đứng thẳng trong nước.

Cá bơi có thể thay đổi hướng bơi bằng cách sử dụng vây đuôi ngoài việc cung cấp thêm lực cho cá bơi. Cá di chuyển sang trái khi vây đuôi vung sang trái và sang phải khi vây vung sang phải.

Tuy nhiên, chức năng và hình dạng của các vây cũng trải qua những thay đổi tương ứng trong suốt quá trình tiến hóa lâu dài do sự khác biệt về môi trường sống và tập tính.

Nguồn: The Paper

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống