Chiếc vòi của những chú voi là một kỳ quan sinh học. Không hề có khớp hay xương, vòi voi là một phần phụ chỉ gồm cơ bắp với sức mông nhổ bật gốc cây hay từ từ tuốt ra từng chiếc lá, và hơn thế nữa là khứu giác phát triển hơn cả một chú chó dò mìn của cảnh sát.
Thật vậy, những con voi sử dụng vòi vào rất nhiều việc khác nhau. Chúng sử dụng vòi để uống, giữ và phun nước, cũng như thổi không khí qua để giao tiếp - với âm thanh 110 deciben có thể nghe thấy từ xa hàng cây số.
Nghiên cứu sinh cơ khí tại Viện Công nghệ Georgia, ông Andrew Schulz ví von: “Nó như là một công cụ đa dụng từ cơ bắp vậy.”. Trong nghiên cứu được đăng tải vào tháng Năm trên Tạp chí Royal Society Interface, ông Schulz và các cộng sự đã lập báo cáo chi tiết về cách những con voi làm một việc khác: sử dụng lực hút để lấy đồ ăn - một hành vi mà trước đây chỉ thuộc về loài cá.
Dù rất phổ biến trong sách thiếu nhi hay những bộ phim tài liệu về tự nhiên, còn rất nhiều khỏang trống trong những hiểu biết khoa học của chúng ta về cơ chế sinh học của vòi voi, mà những nghiên cứu như thế này có thể bổ sung. Ví dụ như, theo ông Schulz, bản mô tả chi tiết gần đây nhất về giải phẫu vòi voi là một chuyên khảo vẽ tay được xuất bản vào năm 1908.
Ngược lại với niềm tin của số đông, vòi voi không hoạt động như một chiếc ống hút. “Thực tế, điều chúng làm là hút nước vào vòi và dự trữ nó”, ông Schulz cho biết, “Thế nên vai trò của vòi voi như là một chiếc vali vậy.”
Ông Schulz hoàn thiện nghiên cứu của mình tại phòng thí nghiệm của giáo sư cơ khí David Hu, với chủ đề chính là cách động vật di chuyển và hành động, và hướng tới ứng dụng những khám phá này để giải quyết những vấn đề kĩ thuật của con người.
Ông cho biết, một nguyên nhân mà chúng ta không nghiên cứu đầy đủ về giải phẫu loài voi là bởi rất khó làm việc với chúng. “Chúng thực sự rất khỏe, rất nhiều người đánh giá thấp sức mạnh này của chúng.”, ông nói. “Chúng tôi đã từng thực hiện các thí nghiệm của mình tại sở thú, nơi mà chúng đập tan các thiết bị.”.
Trong quá trình làm việc với sở thú Zoo Atlanta, các nhà nghiên cứu đã ghi hình lại cách Kelly - một con voi cái Châu Phi nặng 3,3 tấn - nhặt lấy nhiều loại thức ăn khác nhau.
Khi được thấy những củ rubataga nhỏ, con voi hít không khí qua vòi nhằm tạo lực hút để nhặt thức ăn. Nhưng nếu những củ rubataga được đưa ra lớn hơn, hoặc ít hơn về số lượng, Kelly lại chủ yếu sử dụng hai mấu đối diện nhau ở phần đầu vòi để nhặt chúng lên. Con voi cũng sử dụng hai mấu này để nhặt những nắm cám, có thể để tránh hít phải những hạt mịn này.
Thế nhưng, tới khi phải đối diện với loại thức ăn khó nhất mà các nhà nghiên cứu đặt lên bàn thì Kelly đã phải sử dụng lực hút để nhặt nó lên: một miếng bánh tortilla. Dù miếng bánh rất mỏng manh và khó để lấy trên mặt phẳng, Kelly đã có thể dùng lực hút để nâng lên và nhặt miếng bánh mà không hề làm vỡ nó.
Lời giải cho sức hút mạnh của loài voi có vẻ như nằm ở hai lỗ mũi lớn và hệ hô hấp được chuyên biệt hóa. Sử dụng một đầu dò siêu âm không xâm lấn, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, loài voi có thể làm giãn các lỗ mũi và tăng thể tích phần mũi lên tới 64% khi hút nước trộn cám và có thể trữ tới 6 lít chất lỏng trong vòi. Sau khi đo đạc tốc độ con voi có thể sử dụng vòi để hút nước, các nhà nghiên cứu tính được rằng mũi voi có thể hít ở tốc độ hơn 150m/s, hay nhanh gấp 30 lần tốc độ không khí qua mũi người khi hắt xì.
Dù rằng loài cá được biết đến với khả năng hút từ lâu, theo ông Schulz, voi dường như là loài động vật duy nhất trên mặt đất có thể “làm chủ khả năng theo túng chất lỏng, cả dưới nước và trên mặt nước”.
Tiến sĩ Michael Garstang, Giáo sư danh dự tại Đại học Virginia, tác giả của cuốn sách về độ nhạy và giác quan loài voi, đã lưu ý rằng, chúng ta chưa xác định được liệu những con voi ngoài thế giới tự nhiên có thực hiện hành vi ăn uống sử dụng lực hút như vậy không.
Những con voi sử dụng vòi để lưu trữ nguồn nước dự phòng để có thể uống và làm mát cơ thể. Tiến sĩ Garstang nói: “Thế nên, chúng sẽ không muốn trộn lẫn nó với bụi đất, lá cây hay những thứ khác.”. Những con voi châu Phi cũng ăn khoảng 200 kilogam rau mỗi ngày bằng cách túm lấy nhiều nắm lá cây trước khi nhồi vào miệng, hiệu quả hơn rất nhiều so với việc phải đưa từng nắm.
Tuy thế, ông cho biết rằng nghiên cứu mới này có thể tạo ra những ứng dụng công nghệ hữu ích cho ngành robot.
Những phần phụ của động vật như vòi voi hay xúc tu bạch tuộc hiện đã là nguồn cảm hứng cho nhiều đổi mới trong ngành robot mềm, một ngành còn non trẻ dựa vào các thiết kế linh hoạt không có khớp. Nghiên cứu này cho thấy cách những con voi “điều chỉnh cả không khí và nước để thao túng những vật thể khác nhau”, một nhiệm vụ mà ngành robot vẫn gặp khó khăn trong việc thực hiện, theo ông Schulz.
Những nghiên cứu sinh học chi tiết hơn về loài voi như thế này cũng sẽ cải thiện những nỗ lực bảo tồn hai loài voi châu Phi, những loài đang đứng trước nguy cơ biến mất hoàn toàn trong tự nhiên bởi mất môi trường sống và nạn săn trộm.
Những con voi Savanna đang ở mức nguy cấp, còn voi rừng thì đang ở mức cực kì nguy cấp, với số lượng cá thể đã giảm hơn 86% chỉ trong 3 thập kỉ vừa qua. Rất nhiều chấn thương gây ra với loài voi bởi những kẻ săn trộm tập trung vào phần vòi, nên việc hiểu rõ hơn về bộ phận này có thể cải thiện quá trình hồi phục những con thú bị thương.
Ông Schulz nói: “Điều tôi hi vọng là mọi người có thể đọc được nghiên cứu này và có cảm hứng làm việc với những con voi, cũng như có cảm hứng để thực hiện bảo tồn chúng.”.