Dế kêu bằng cánh: đếm tiếng dế đoán nhiệt độ theo định luật Dolbear

Dế không kêu bằng miệng mà bằng cánh: con đực cọ một dãy răng cưa li ti ở mặt dưới cánh này vào cạnh gạt của cánh kia, giống như kéo móng tay qua răng lược. Vì dế là động vật biến nhiệt, trời càng ấm thì cơ bắp chạy càng nhanh và tiếng kêu càng dồn. Năm 1897, nhà vật lý Mỹ Amos Dolbear đưa ra công thức đổi số tiếng dế mỗi phút ra nhiệt độ; công thức này đúng gần đúng với một loài dế cây ở Bắc Mỹ, không phải với mọi loài dế.

Dế "đàn" bằng cánh như thế nào

Dế đực có đôi cánh trước cứng, gập chéo lên lưng. Nhìn dưới kính lúp, mặt dưới một cánh có một gân to mang hàng trăm gờ nhỏ xếp đều, gọi là dãy răng. Mép cánh kia có một cạnh gạt cứng. Khi dế nâng hai cánh lên rồi khép lại, cạnh gạt quét qua dãy răng, mỗi gờ bị gạt qua tạo ra một rung động nhỏ. Hàng trăm rung động nối nhau thành một tiếng "rích" ta nghe được.

Tiếng chỉ là rung nhỏ, muốn to phải có "thùng đàn". Trên cánh dế có những vùng màng mỏng, căng, hoạt động như mặt đàn: chúng rung theo nhịp gạt và đẩy âm ra không khí. Cách tạo tiếng bằng cách cọ hai bộ phận cơ thể vào nhau gọi là cọ xát phát âm (stridulation). Châu chấu, cào cào, một số loài kiến, bọ và cả cá cũng dùng nguyên lý này, mỗi loài cọ một bộ phận khác nhau.

Vì phát ra từ một "nhạc cụ" khá đều, tiếng dế mèn, dế than nghe gần như một nốt nhạc, độ cao khoảng vài nghìn hertz, nằm gọn trong vùng tai người nghe rõ nhất. Đó là lý do tiếng dế nhỏ mà vẫn vang khắp sân.

Chỉ dế đực kêu

Dế cái không có bộ phận phát âm trên cánh. Muốn biết con dế trong tay là đực hay cái, nhìn đuôi: dế cái có một ống dài nhọn như cây kim ở cuối bụng, đó là ống đẻ trứng để cắm trứng xuống đất. Dế đực không có ống này, cánh lại có nhiều gân ngoằn ngoèo hơn.

Một con dế có mấy "bài hát"

Nghe kỹ, dế đực có ít nhất ba kiểu tiếng khác nhau:

Dế cái nghe tiếng gọi bằng "tai" nằm ở cẳng của đôi chân trước, mỗi bên một màng nhĩ nhỏ. Nó đi về phía tiếng to hơn, nghe đều hơn. Chuyện côn trùng có tai ở chân được kể kỹ hơn trong danh mục động vật nghe và dùng âm thanh.

Tiếng kêu cũng có giá: chuyện những con dế im lặng ở Hawaii

Kêu to thì gọi được bạn tình, nhưng cũng gọi luôn kẻ thù. Ở Bắc Mỹ và Hawaii có một loài ruồi ký sinh tìm dế đực bằng tai, lần theo tiếng gọi rồi đẻ ấu trùng lên mình dế. Trên đảo Kauai (Hawaii), nhóm nhà sinh học Marlene Zuk theo dõi một quần thể dế đồng và công bố năm 2006: chỉ trong khoảng hai chục thế hệ dế, phần lớn dế đực ở đây đã mang một đột biến làm cánh phẳng, mất bộ phận phát âm. Chúng im lặng, nhờ vậy thoát ruồi. Để vẫn kiếm được bạn, những con im lặng lảng vảng gần các con hiếm hoi còn kêu được và "đón" dế cái đi ngang.

Câu chuyện này cho thấy tiếng dế ta nghe mỗi tối là kết quả của một sự giằng co: kêu đủ to để gọi bạn, nhưng không phô mình quá mức cho kẻ săn.

Đếm tiếng dế đoán nhiệt độ: định luật Dolbear

Năm 1897, Amos Dolbear, giáo sư vật lý ở Đại học Tufts (Mỹ), đăng một bài ngắn tựa "The Cricket as a Thermometer" (Con dế làm nhiệt kế) trên tạp chí The American Naturalist. Ông nhận thấy dế trong một khu vực kêu gần như đồng nhịp, và nhịp ấy thay đổi theo nhiệt độ. Công thức của ông, đổi sang độ C cho dễ dùng, gần đúng là:

Nhiệt độ (°C) ≈ 10 + (số tiếng mỗi phút − 40) ÷ 7

Ví dụ: đếm được khoảng 110 tiếng mỗi phút thì nhiệt độ vào khoảng 10 + 70 ÷ 7 = 20 °C. Đếm được khoảng 150 tiếng mỗi phút thì khoảng 26 °C.

Vì sao công thức này chạy được

Dế không tự giữ thân nhiệt như người. Cơ cánh của nó ấm lên hay nguội đi theo không khí. Phản ứng hoá học trong cơ diễn ra nhanh hơn khi ấm, nên nhịp khép mở cánh nhanh lên, số tiếng mỗi phút tăng. Tới gần ngưỡng quá lạnh thì dế gần như im, quá nóng thì nhịp cũng không tăng mãi.

Những giới hạn cần biết

• Đúng cho loài nào: công thức được dựng từ một loài dế cây màu trắng xanh ở Bắc Mỹ, sau này gọi là dế cây tuyết. Các loài khác cũng kêu nhanh hơn khi ấm, nhưng hệ số khác nhau, áp thẳng sẽ lệch.
• Đếm cái gì: một "tiếng" là một cụm âm "rích" bạn nghe rời ra, không phải từng rung nhỏ bên trong. Tiếng dế than, dế mèn mỗi cụm gồm vài xung rất sát nhau, đếm nhầm là sai cả bài.
• Nhiệt độ ở đâu: đó là nhiệt độ nơi con dế ngồi, sát mặt đất, trong bụi cỏ, có thể khác nhiệt kế treo trên hiên nhà.

Nói gọn: định luật Dolbear là một bài học đẹp về mối liên hệ giữa sinh học và vật lý, không phải một chiếc nhiệt kế chính xác.

Dế quen mặt ở Việt Nam

• Dế mèn, dế than: thân đen hoặc nâu sẫm, sống trong hang nông ở bờ ruộng, bãi cỏ, chân tường. Tiếng "rích rích" trong trẻo, đều. Dế Mèn trong truyện "Dế Mèn phiêu lưu ký" của Tô Hoài (1941) chính là hình ảnh quen thuộc của nhóm dế này.
• Dế cơm: to, mập, đào hang sâu ở đất cát, bãi bồi. Tiếng kêu to, trầm hơn dế mèn, có nơi người ta đào bắt làm món ăn.
• Dế trũi: chân trước to như cái xẻng, chuyên đào hang dưới đất ẩm, ruộng lúa. Tiếng kêu "rì rì" đều, trầm, phát ra từ trong lòng đất. Dế trũi còn biết tạo hình miệng hang để tiếng kêu to hơn, chuyện này được kể trong bài vì sao con vật nhỏ kêu được rất to.

Ở Việt Nam và Trung Quốc từ lâu đã có thú chơi chọi dế, dựa vào bản năng ganh đua của dế đực; ở Trung Quốc từ thời Tống đã có sách bàn riêng về nuôi dế đá. Người Nhật thì có truyền thống nuôi một số loài côn trùng biết kêu trong lồng nhỏ, đặt trong nhà vào cuối hè để nghe tiếng.

Góc nhìn hôm nay: tự làm "nhiệt kế dế" cho khu nhà mình

Thay vì dùng công thức của người khác, bạn có thể tự dựng công thức cho loài dế ngoài sân. Đây là bài tập khoa học rất hợp với học sinh trung học cơ sở:

1. Chọn một con dế đang kêu đều ở cùng một chỗ quen (gốc cây, chân tường).
2. Đếm số "tiếng rích" trong 15 giây, nhân 4 để ra số tiếng mỗi phút. Đếm ba lần, lấy trung bình.
3. Đặt một nhiệt kế ở gần chỗ dế, sát đất, ghi nhiệt độ cùng lúc.
4. Lặp lại nhiều tối, vào giờ khác nhau, mùa khác nhau. Mỗi lần là một điểm trên biểu đồ: trục ngang là nhiệt độ, trục đứng là số tiếng mỗi phút.
5. Kẻ một đường thẳng đi gần các điểm nhất. Đó là "định luật" cho con dế nhà bạn.

Đừng bắt dế về nhốt trong lọ để đếm: dế trong lọ, bị đèn rọi và sợ hãi thường không kêu tiếng gọi bình thường. Cứ để nó ở chỗ của nó, chỉ mang đôi tai và cuốn sổ ra sân.