Côn trùng không có tai trên đầu như người, nhưng nhiều loài vẫn nghe rất giỏi, và tai của chúng mọc ở những chỗ khó ngờ: dế và muồm muỗm có tai ở cẳng chân trước, châu chấu và ve sầu có tai ở bụng, muỗi và ruồi giấm "nghe" bằng râu, bướm đêm có tai ở ngực. Lý do là tai côn trùng đã xuất hiện nhiều lần riêng rẽ ở các nhóm khác nhau, mỗi lần mọc ở một chỗ, miễn là chỗ đó giúp nghe được thứ quan trọng nhất với loài ấy.
Côn trùng nghe theo hai kiểu
Trước khi đi tìm tai, cần biết côn trùng "nghe" theo hai cách khác hẳn nhau:
| Kiểu nghe | Bộ phận | Nghe được gì | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Màng nhĩ | Một màng mỏng căng trên túi khí, rung theo áp suất của sóng âm | Âm ở xa, kể cả siêu âm, thường chỉ trong một dải tần hẹp | Dế, muồm muỗm, châu chấu, ve sầu, bướm đêm, bọ ngựa |
| Lông và râu | Sợi lông mảnh hoặc râu nhẹ, lay theo chuyển động của không khí ngay gần nguồn tiếng | Âm trầm ở rất gần, như tiếng đập cánh | Muỗi, ruồi giấm, ong mật, sâu bướm |
Kiểu thứ nhất giống tai người về nguyên lý: có màng nhĩ, sau màng là không khí. Kiểu thứ hai lạ hơn với ta: râu côn trùng lay như ngọn cỏ trước gió, chỉ có điều "gió" ở đây là dao động của không khí do tiếng động gây ra.
Dế và muồm muỗm: tai ở cẳng chân trước
Nhìn kỹ cẳng chân trước của một con dế mèn, ngay dưới khớp gối, có một mảng nhỏ trông như một ô kính bầu dục. Đó là màng nhĩ. Muồm muỗm (châu chấu voi, nhóm có râu dài hơn thân) cũng có tai ở chỗ tương tự, thường nằm trong một khe nhỏ.
Vì sao lại là chân? Có mấy lợi thế:
- Hai tai xa nhau hơn nếu đặt trên đầu, nên chênh lệch giữa hai tai rõ hơn, dễ biết tiếng từ đâu tới.
- Xoay được hướng: côn trùng có thể dịch chân để "dỏng tai".
- Có đường ống khí nối vào: ở dế, phía sau màng nhĩ là các ống khí trong chân nối với lỗ thở ở ngực và nối sang phía bên kia cơ thể. Âm đi tới màng nhĩ từ cả mặt ngoài lẫn mặt trong. Sự chênh lệch giữa hai đường này giúp dế xác định hướng tiếng tốt hơn nhiều so với kích thước nhỏ bé của nó.
Dế cái dùng tai này để tìm dế đực đang gọi. Thí nghiệm đặt dế cái trên một quả bóng nhẹ, cho nó "đi bộ tại chỗ" trong khi phát tiếng dế đực từ các loa khác nhau, cho thấy dế cái quay đúng về phía loa phát tiếng của loài mình.
Muồm muỗm có cả "tai giữa" và "ốc tai" thu nhỏ
Năm 2012, nhóm của Fernando Montealegre-Z công bố trên tạp chí Science nghiên cứu tai một loài muồm muỗm ở Nam Mỹ. Họ thấy phía trong màng nhĩ có một tấm cứng làm việc giống như xương con trong tai giữa người, chuyển rung động từ không khí vào một túi chứa dịch. Trong túi dịch ấy, các tế bào cảm nhận xếp theo thứ tự cao độ, giống ốc tai thu nhỏ. Côn trùng và thú có vú không có họ hàng gần, nên đây là ví dụ đẹp về việc hai nhánh sự sống đi tới cùng một lời giải.
Châu chấu và ve sầu: tai ở bụng
Châu chấu, cào cào (nhóm râu ngắn) không có tai ở chân. Tai của chúng nằm ở hai bên đốt bụng thứ nhất, ngay sau chỗ chân sau gắn vào thân, thường bị cánh che. Nâng cánh lên sẽ thấy một màng bầu dục. Phía trong màng là một cụm tế bào cảm nhận gọi là cơ quan Müller. Châu chấu đực cọ chân sau vào cánh để phát tiếng, và con cái nghe bằng tai ở bụng.
Ve sầu cũng có tai ở bụng, nằm gần chính bộ phận phát âm của con đực. Ve sầu đực phát tiếng rất to, mà tai lại nằm sát nguồn tiếng. Con đực tránh tự làm hại tai mình bằng cách nào là câu hỏi các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm hiểu, và có lẽ mỗi loài một cách.
Muỗi, ruồi, ong: nghe bằng râu
Ở gốc râu của muỗi có một cơ quan gọi là cơ quan Johnston, chứa rất nhiều tế bào cảm nhận. Khi râu lay theo dao động không khí, cơ quan này ghi nhận. Muỗi đực có râu rậm như chiếc lông chim, rất nhạy với tiếng vo ve của muỗi cái. Muỗi đực bay tới đúng chỗ tiếng vo ve ấy để ghép đôi. Một số dụng cụ bẫy muỗi trong nghiên cứu khai thác đúng hiện tượng này, phát tiếng đập cánh của muỗi cái để thu hút muỗi đực.
Ruồi giấm, loài được dùng nhiều trong phòng thí nghiệm di truyền, nghe "bài hát" đập cánh của nhau bằng râu. Ong mật cũng dùng râu cảm nhận những rung động không khí phát ra khi ong thợ múa báo tin về nguồn hoa trong tổ tối. Kiểu nghe bằng râu chỉ hiệu quả ở rất gần nguồn tiếng, nhưng với côn trùng sống thành đàn hay ghép đôi giữa không trung, gần là đủ.
Con ruồi có tai chính xác nhất
Ở Bắc Mỹ có một loài ruồi ký sinh nhỏ, Ormia ochracea, đi tìm dế đực đang kêu để đẻ ấu trùng lên mình dế. Muốn tìm đúng con dế, ruồi phải biết tiếng từ đâu tới. Bài toán khó ở chỗ: hai màng nhĩ của ruồi nằm sát nhau ở ngực, cách nhau chưa tới một milimét. Âm tới hai tai gần như cùng lúc, chênh lệch nhỏ tới mức tưởng không đo nổi.
Ronald Hoy, Ronald Miles và cộng sự phát hiện bí quyết: hai màng nhĩ được nối với nhau bằng một "đòn bẩy" cứng nhỏ ở giữa. Khi âm tới, hai màng không rung độc lập mà bập bênh qua lại, khuếch đại chênh lệch nhỏ xíu kia lên nhiều lần. Một nghiên cứu năm 2001 trên tạp chí Nature cho thấy loài ruồi này xác định hướng tiếng chính xác tới khoảng vài độ, ngang với khả năng của người. Ý tưởng "hai màng nối nhau" sau đó được các kỹ sư học theo để làm những micro định hướng siêu nhỏ, dùng trong nghiên cứu thiết bị trợ thính.
Những tai nghe dơi và các chỗ lạ khác
Ngoài các nhóm trên, nhiều côn trùng có tai chủ yếu để nghe dơi săn mồi ban đêm: bướm đêm có tai ở ngực hoặc gốc bụng, chuồn chuồn cỏ có tai ở gân cánh, bọ ngựa có một tai duy nhất ở giữa ngực. Ở các nhóm này, tai thường chỉ có vài tế bào cảm nhận, đủ để báo một việc: có dơi gần đây. Một số loài sâu bướm dùng lông trên mình để cảm nhận tiếng đập cánh của ong bắp cày săn mồi, rồi đứng im hoặc buông mình rơi khỏi lá.
Gom lại, có thể đoán tai côn trùng mọc ở đâu bằng một câu hỏi: con vật cần nghe ai? Nghe bạn tình ở xa thì cần màng nhĩ và hai tai cách nhau. Nghe bạn tình bay sát bên thì râu là đủ. Nghe kẻ săn thì cần tai nhạy đúng dải tần của kẻ săn đó.
Góc nhìn hôm nay: tự tìm tai côn trùng
Cách hay nhất để nhớ bài này là tự nhìn tận mắt. Một buổi chiều ở vườn, ruộng hay bãi cỏ:
- Tìm một con dế hoặc muồm muỗm đã chết tự nhiên, hoặc quan sát con sống trong hộp nhựa trong một lát rồi thả lại chỗ cũ.
- Dùng kính lúp soi cẳng chân trước, ngay dưới khớp gối. Mảng bóng bầu dục chính là màng nhĩ.
- Với châu chấu, nâng nhẹ cánh, nhìn hai bên đốt bụng đầu tiên.
- So râu muỗi đực và muỗi cái nếu bắt gặp: râu con đực rậm như lông vũ, râu con cái thưa.
- Thử phản xạ: ban đêm, khi dế đang gọi, bước nhẹ lại gần. Dế thường im bặt vì cảm nhận được rung động và tiếng bước chân.
Rửa tay sau khi cầm côn trùng, không bắt côn trùng ở khu bảo tồn và luôn thả lại đúng chỗ sau khi xem.
Câu hỏi thường gặp
Côn trùng có tai không?
Nhiều loài có. Một số có màng nhĩ thật, như dế, châu chấu, ve sầu, bướm đêm. Một số khác nghe bằng râu hoặc lông, như muỗi, ruồi giấm, ong mật. Tai côn trùng mọc ở chân, bụng, ngực, cánh hoặc râu tuỳ nhóm.
Tai con dế nằm ở đâu?
Tai dế nằm ở cẳng chân trước, ngay dưới khớp gối, trông như một mảng bóng bầu dục nhỏ. Phía sau màng nhĩ có ống khí nối vào cơ thể, giúp dế xác định hướng tiếng của bạn tình.
Châu chấu nghe bằng gì?
Châu chấu và cào cào râu ngắn có tai ở hai bên đốt bụng thứ nhất, gần chỗ chân sau gắn vào thân, thường bị cánh che. Bên trong màng nhĩ là cơ quan Müller chứa các tế bào cảm nhận âm.
Muỗi có nghe được không?
Có. Muỗi nghe bằng cơ quan Johnston ở gốc râu, cảm nhận râu lay theo dao động không khí. Muỗi đực có râu rậm, rất nhạy với tiếng vo ve của muỗi cái và dùng nó để tìm bạn tình.
Vì sao tai côn trùng lại mọc ở những chỗ khác nhau?
Vì tai đã xuất hiện riêng rẽ nhiều lần ở các nhóm côn trùng khác nhau trong quá trình tiến hoá. Mỗi lần, tai phát triển từ một bộ phận sẵn có ở vị trí phù hợp, nên có loài tai ở chân, có loài ở bụng, ở ngực hay ở râu.
