Trong thế giới tự nhiên luôn tồn tại những quy luật âm thầm nhưng vô cùng chính xác. Một trong số đó là khả năng của sinh vật phản ứng với môi trường xung quanh. Điều kỳ diệu là con người đã khám phá ra những mối quan hệ này ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống. Một ví dụ tiêu biểu là định luật Dolbear. Là định luật giúp ta ước lượng nhiệt độ môi trường thông qua việc lắng nghe tiếng kêu của con dế. Không cần nhiệt kế không cần thiết bị đo hiện đại chỉ với đôi tai cùng một chút kiên nhẫn bạn hoàn toàn có thể làm điều đó.
Nguồn gốc của định luật Dolbear
Do nhà vật lý người Mỹ Amos Dolbear phát hiện vào cuối thế kỷ mười chín. Qua quan sát thực tế ghi nhận hành vi sinh học của dế ông nhận ra rằng số lần kêu của dế trong một khoảng thời gian nhất định có mối liên hệ trực tiếp với nhiệt độ môi trường xung quanh. Sự liên hệ này không ngẫu nhiên mà xuất phát từ cơ chế sinh học của dế. Khi trời ấm, các phản ứng hóa học trong cơ thể dế diễn ra nhanh hơn khiến dế kêu nhiều hơn. Khi trời lạnh các phản ứng chậm lại khiến tần suất kêu giảm đi. Từ đó định luật Dolbear ra đời như một phép đo dân dã rất gần gũi với thiên nhiên.
Cách áp dụng định luật
Để áp dụng định luật Dolbear bạn chỉ cần tìm một nơi yên tĩnh xác định một con dế đang kêu đều đặn thực hiện bước đếm số lần kêu trong một khoảng thời gian cụ thể. Có hai cách tính phổ biến tùy theo thang đo nhiệt độ mà bạn sử dụng.
Nếu bạn muốn tính nhiệt độ theo độ Fahrenheit hãy đếm số lần dế kêu trong mười lăm giây rồi cộng với bốn mươi. Kết quả sẽ là nhiệt độ xấp xỉ theo độ Fahrenheit. Ví dụ nếu bạn đếm được hai mươi tiếng kêu trong mười lăm giây, nhiệt độ sẽ khoảng sáu mươi độ Fahrenheit.
Nếu bạn muốn tính nhiệt độ theo độ C hãy đếm số lần dế kêu trong tám giây rồi cộng thêm năm. Ví dụ nếu dế kêu mười ba tiếng trong tám giây, nhiệt độ môi trường sẽ vào khoảng mười tám độ C.
Dù đơn giản nhưng cách tính này được chứng minh là có độ chính xác khá cao đặc biệt trong khoảng nhiệt độ từ mười đến ba mươi độ C – khoảng nhiệt độ lý tưởng cho dế hoạt động.
Cơ sở khoa học đằng sau
Dế là động vật biến nhiệt tức nhiệt độ cơ thể của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường xung quanh. Khi nhiệt độ tăng tốc độ trao đổi chất tăng lên khiến các cơ co rút nhanh hơn làm cho tần suất kêu tăng. Không phải là điều chủ quan mà hoàn toàn có thể lý giải bằng sinh học phân tử và hóa sinh học. Âm thanh dế phát ra là từ sự ma sát giữa hai cánh được điều khiển bởi một cơ chế thần kinh vận động. Nhịp độ phát tín hiệu thần kinh cũng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiệt độ.
Ưu điểm của phương pháp Dolbear
Đầu tiên là tính tiện dụng. Bạn không cần thiết bị đo chuyên dụng. Chỉ cần đôi tai cùng đồng hồ bấm giờ là đủ. Thứ hai là phương pháp này rất gần gũi với thiên nhiên giúp con người hiểu thêm về khả năng giao tiếp thích nghi của sinh vật. Ngoài ra phương pháp này cũng là công cụ tuyệt vời cho việc giáo dục môi trường, khoa học tự nhiên trong trường học hay dã ngoại học tập. Vừa thú vị vừa dễ thực hành lại giúp nâng cao khả năng quan sát ghi nhớ.
Hạn chế và lưu ý khi áp dụng
Mặc dù thú vị chính xác ở một số điều kiện định luật Dolbear không phải là phương pháp tuyệt đối. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến kết quả như loại dế, độ ẩm không khí, tiếng ồn môi trường, độ tuổi của con dế hay thậm chí là tình trạng sinh sản của nó. Dế cái thường không phát ra tiếng kêu chỉ dế đực mới kêu thường vào mùa sinh sản. Ngoài ra nếu bạn đếm sai nhịp hay chọn một con dế không phát ra tiếng đều đặn thì kết quả có thể sai lệch.
Một yếu tố khác cần cân nhắc là loài dế được dùng để khảo sát. Định luật Dolbear ban đầu được nghiên cứu chủ yếu trên loài dế cây tuyết có tên khoa học là Oecanthus fultoni. Các loài dế khác như dế mèn hay dế cỏ có nhịp độ kêu không hoàn toàn tuân theo công thức này.
Ứng dụng trong giáo dục với thực tiễn
Không chỉ là công cụ đo nhiệt độ định luật Dolbear còn là một cách dạy học hiệu quả trong các môn khoa học tự nhiên. Học sinh có thể tìm hiểu về vòng đời của côn trùng, hệ sinh thái, biến đổi khí hậu với mối liên hệ giữa sinh vật và môi trường. Ngoài ra người yêu thiên nhiên có thể ứng dụng để dự đoán thời tiết trong các chuyến dã ngoại, đi rừng hay leo núi.
Trong nghiên cứu sinh học định luật này là gợi ý mở cho nhiều ứng dụng khác. Các loài côn trùng khác như ve sầu, ếch nhái cũng có tín hiệu âm thanh phản ứng với môi trường. Nếu nghiên cứu sâu hơn chúng ta có thể phát triển nhiều phương pháp đo đạc tự nhiên khác từ đó mở rộng tầm ảnh hưởng của các quy luật sinh học vào đời sống thực tiễn.
Một góc nhìn nhân văn
Định luật Dolbear không chỉ là một công cụ khoa học còn là lời nhắc nhở nhẹ nhàng rằng thiên nhiên luôn có cách để trò chuyện với con người. Tiếng kêu của con dế tưởng chừng đơn điệu hóa ra lại chứa đựng cả thông tin về môi trường sống. Điều đó cho thấy mỗi sinh vật dù nhỏ bé cũng mang trong mình một hệ thống điều phối thông minh đáng để ta học hỏi trân trọng.
Định luật Dolbear là một ví dụ sinh động về mối quan hệ giữa sinh học với vật lý, giữa tự nhiên với đời sống con người. Với những công thức đơn giản nhưng chính xác giúp ta hiểu rằng không cần thiết bị hiện đại để tiếp cận với khoa học. Đôi khi chỉ cần lắng nghe quan sát với suy ngẫm ta có thể khám phá ra những quy luật đầy bất ngờ. Trong thế giới ngày càng phụ thuộc vào công nghệ thì định luật Dolbear gợi lại cho ta một phương pháp đo đạc giản dị nhưng sâu sắc giàu chất thơ gần gũi với thiên nhiên. Một chiếc nhiệt kế sống ngay giữa khu vườn của bạn chỉ cần bạn chịu khó lắng nghe.