Vì sao sư tử biển lại sở hữu 'vũ khí âm thanh' vượt xa công nghệ quân sự hiện tại?

Trong làn nước xanh thẳm của Vịnh California, ba con sư tử biển phương Bắc di chuyển nhẹ nhàng theo một đội hình tam giác hoàn hảo. Những chiếc râu nhạy bén của chúng rung nhẹ theo dòng chảy, và đột nhiên, con đực dẫn đầu phình to những túi khí trong cổ họng, tạo ra một luồng sóng âm mạnh mẽ. Ngay lập tức, cả đáy biển như rung chuyển, đàn cá mòi đang bơi tự do đột nhiên "rơi xuống" như thể có một bàn tay vô hình vừa nhấn nút tạm dừng thời gian.

Trên thực tế, đây không phải là một màn ảo thuật mà là một khả năng săn mồi hết sức đặc biệt, một phương thức tấn công bằng âm thanh mà sư tử biển đã phát triển qua hàng triệu năm tiến hóa. Kỹ thuật này không chỉ khiến giới khoa học kinh ngạc mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới về cách ứng dụng sóng âm sinh học trong công nghệ hiện đại.

Nhà âm học sinh học Margaret Wright là người đầu tiên ghi lại được cảnh tượng này trong một chuyến thám hiểm năm 2013. Khi kiểm tra dữ liệu âm thanh dưới nước, thay vì bắt gặp những âm thanh quen thuộc của cá voi hay tiếng lách tách của tôm, cô phát hiện ra một loại sóng âm xung kéo dài khoảng 0,3 giây với tần số lên đến 2.700 Hz – tương đương với tiếng nổ của một vụ kích hoạt mìn dưới nước.

"Nó giống như ai đó đang rung hai mươi cái cồng chiêng ngay bên tai bạn cùng một lúc", Wright viết trong nhật ký nghiên cứu. Đáng kinh ngạc hơn, khi quan sát cảnh quay chậm từ máy ảnh tốc độ cao, cô nhận thấy rằng ống bán nguyệt trong tai cá rỉ máu ngay sau khi bị sóng âm của sư tử biển tác động. Điều này chứng tỏ, âm thanh do sư tử biển phát ra không chỉ đơn thuần để giao tiếp hay định vị, mà còn là một loại vũ khí săn mồi bí mật.

Vậy điều gì giúp loài động vật này tạo ra những sóng âm mạnh đến vậy? Thông qua những cuộc thí nghiệm giải phẫu, các nhà khoa học thấy rằng cấu trúc bóng thanh quản của sư tử biển không giống với bất kỳ loài động vật nào trên hành tinh của chúng ta. Thay vào đó, nó là một cấu trúc tổ hợp sáu lớp sợi đàn hồi có khả năng dao động với tần số cao.

Khi sư tử biển co cơ cổ, những túi khí trong cổ họng dao động khoảng 22 lần mỗi giây, tạo ra sóng xung kích mạnh mẽ. Sóng này không lan tỏa một cách ngẫu nhiên mà được định hướng chính xác đến mục tiêu, tương tự như một chùm laser âm thanh. Nhờ đó, ngay cả trong vùng nước đục, chúng vẫn có thể nhắm chính xác vào khu vực có đường kính chỉ 30 cm (tương đương với kích thước của một quả bóng chuyền) ở khoảng cách 5 mét – một độ chính xác đáng kinh ngạc.

Năm 2018, Hải quân Hoa Kỳ tiến hành thử nghiệm hệ thống sóng âm dưới nước LRAD tại Vịnh Mexico. Điều bất ngờ là ngay khi thử nghiệm bắt đầu, một đàn sư tử biển hoang dã trong khu vực đã tự điều chỉnh sóng âm của chúng để triệt tiêu một phần tín hiệu từ thiết bị quân sự.

Sự kiện này khiến các kỹ sư trong dự án sửng sốt: loài sư tử biển đã tiến hóa một hệ thống sóng âm sinh học tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều so với công nghệ quân sự hiện đại. Trong khi hệ thống LRAD tiêu tốn một lượng lớn điện năng để phát ra sóng xung kích, thì sư tử biển chỉ cần tiêu thụ lượng năng lượng tương đương hai thanh sô-cô-la để tạo ra hiệu ứng tương tự.

Không phải ngẫu nhiên mà sư tử biển có thể phát triển khả năng đặc biệt này. Các nhà cổ sinh vật học đã khai quật một hộp sọ sư tử biển có niên đại 8 triệu năm tại Peru và phát hiện một cấu trúc thanh quản nhô cao, cho thấy tổ tiên xa xưa của loài này đã bắt đầu sử dụng sóng âm để săn mồi.

Các mô hình 3D phục dựng lại quá khứ cho thấy, những con sư tử biển thời kỳ đó chỉ có thể tạo ra sóng âm với cường độ bằng một phần ba so với loài hiện đại. Tuy nhiên, điều thú vị là cường độ này hoàn toàn phù hợp với khả năng nghe của loài cá trích cổ đại, con mồi chính của chúng vào thời điểm đó. Đây chính là cuộc chạy đua vũ trang sinh học kéo dài hàng triệu năm giữa kẻ săn mồi và con mồi, dẫn đến sự ra đời của một trong những hệ thống săn mồi bằng âm thanh tối ưu nhất trong tự nhiên.

Những gì sư tử biển làm được không chỉ khiến giới khoa học ngạc nhiên mà còn truyền cảm hứng cho nhiều nghiên cứu công nghệ.

Năm 2021, một bài báo trên Nature Bionic Engineering đã công bố một nghiên cứu mô phỏng cơ chế phát âm của sư tử biển để kiểm soát sự phát triển của tảo biển trong thủy triều đỏ. Thiết bị có kích thước chỉ bằng lòng bàn tay này phát ra sóng âm với tần số đặc biệt có thể phá vỡ lục lạp của tảo trong chưa đầy 30 giây mà không gây ảnh hưởng đến cá và tôm. Các nhà khoa học đùa rằng đây là "phiên bản cắt giảm của kỹ thuật săn mồi của sư tử biển". Trong tương lai, có lẽ con người sẽ chế tạo những con sư tử biển robot để giúp bảo vệ hệ sinh thái biển.

Dù có hệ thống săn mồi tối ưu, nhưng sư tử biển cũng phải đối mặt với những mối đe dọa mới từ môi trường hiện đại. Giám sát ô nhiễm tiếng ồn biển cho thấy, phải mất đến ba tháng để một con sư tử biển con học được cách sử dụng sóng âm chính xác.

Tuy nhiên, những con non này đang gặp nhiều khó khăn trong việc phân biệt tín hiệu của mẹ giữa tiếng ồn của tàu thuyền.