BVR&MT – Những bông hoa súng khổng lồ của Amazon là loài thực vật nổi lớn nhất và khỏe nhất thế giới. Chúng là chủ đề truyền cảm hứng cho các cấu trúc trong thế giới thực từ các tòa nhà chọc trời đến các tuabin gió.
Hoa súng khổng lồ được các nhà thám hiểm người Anh ở Nam Mỹ phát hiện vào năm 1801. Nó nhanh chóng trở nên phổ biến ở Anh thời Victoria, nơi tên chi của nó, Victoria , được đặt để vinh danh Nữ hoàng Victoria trẻ tuổi, và loài cây này trở thành biểu tượng của Đế chế Anh. Từ lâu chúng đã thu hút các nhà khoa học, kiến trúc sư và nghệ sĩ vì vẻ đẹp và kích thước tuyệt đối của nó. Tuy nhiên, làm thế nào mà những chiếc lá của loài này lại có thể phát triển rộng tới 10 feet, đủ mạnh để nâng đỡ trọng lượng của một đứa trẻ nhỏ cho đến nay vẫn còn là một bí ẩn .
Một nhóm các nhà khoa học Anh và Pháp nghiên cứu cơ học của những chiếc lá khổng lồ đó đã ghi lại một mạng lưới các gân lá dạng dầm được tối ưu hóa cho sức mạnh và hỗ trợ cấu trúc. Nghiên cứu của họ được công bố vào tháng 2/2022 trên tạp chí Science Advances, có thể biến “một bí ẩn thực vật lớn” thành một cảm hứng cho kỹ thuật và thiết kế tốt hơn trong các tòa nhà, đặc biệt là trong các cấu trúc nổi.
Thorogood, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Những gì chúng tôi cho thấy thông qua các thí nghiệm thực nghiệm và mô hình toán học là những chiếc lá này rất mạnh và có độ mềm dẻo đặc biệt giúp chúng phát triển rất lớn”. Sử dụng các mô hình máy tính và một mẫu thử nghiệm in 3-D, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra giả thuyết của họ về cách các loài thực vật ở Amazon này thực hiện điều đó. Họ phát hiện ra rằng các gân nhánh của hoa súng khổng lồ bắt đầu rất dày ở gần tâm và thuôn nhọn về phía mép lá, giúp phân bổ đều trọng lượng của lá. Chúng làm cứng và nâng đỡ chiếc lá trong khi cho phép nó đàn hồi trở lại khi nó bị biến dạng, chẳng hạn như dưới chân của một con chim và chúng làm như vậy một cách rất hiệu quả.
Mặt dưới của lá được bao phủ hoàn toàn bởi một mạng lưới gân gai mọc ra từ thân giữa. Các gân chính trở nên mỏng hơn và phân chia thành các nhánh khi chúng tiếp cận vành lá. Chúng được cắt ngang với các khoảng cách đều đặn bởi các đường gân khác tạo thành các vòng tròn đồng tâm và là điểm độc nhất của loài hoa súng này. Hiệu ứng tổng thể là rất nổi bật, một mạng lưới phức tạp của các đường gân màu vàng trên nền màu xanh đậm hoặc đỏ của lá.
Hoa súng Amazon khổng lồ có thể dạy chúng ta điều gì
Hoa súng Amazon phát triển mạnh ở những vùng ngập nước theo mùa của lưu vực sông Amazon, nơi nó có khoảng sáu tháng để phát triển trước khi nước biến mất một lần nữa. Trong thời kỳ đó, những chiếc lá to khổng lồ của nó cho phép nó hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời tối đa. Các đường gân của lá về cơ bản cho phép hoa súng có nhiều diện tích bề mặt hơn để quang hợp trong khi sử dụng ít sinh khối hơn. Để so sánh, những chiếc lá bình thường của hoa loa kèn thông thường nhỏ hơn đơn giản là không thể chịu được nhiều trọng lượng.
Bằng việc nghiên cứu cấu trúc của loài thực vật này các nhà khoa học ngoài việc cải tiến thiết kế của các cấu trúc nổi còn có thể mở ra các thiết kế mới hiệu quả về chi phí cho các tuabin gió ngoài khơi. Năm 2008, kiến trúc sư người Bỉ Vincent Callebaut đã thiết kế một thành phố nổi dựa trên cấu trúc của chiếc lá hoa súng khổng lồ có tên “Lilypad — một thành phố nổi dành cho người tị nạn vì biến đổi khí hậu”.
Cũng không quá xa vời với ý tưởng một ngày nào đó con người sử dụng các tấm pin mặt trời trôi nhẹ nhàng trên đại dương lấy cảm hứng từ hoa súng ở vùng Amazon để thu thập càng nhiều mặt trời càng tốt – giống như loài cây đã làm trong hàng triệu năm.
Hậu Thạch (Theo National Geographic)
