Khi nắng nóng trở nên gay gắt, mọi người thường tránh nóng bằng cách uống đồ uống mát hoặc vui chơi dưới nước. Người dân ở những khu vực có mùa hè quanh năm như Đông Nam Á chịu đựng cái nóng bằng cách mặc đồ chống nắng và thiết kế nhà cửa thông thoáng. Ở Hàn Quốc, vào tháng 7, tháng 8, khi nắng nóng và đêm nhiệt đới hoành hành, lượng điện tiêu thụ tăng vọt do hoạt động của nhiều loại thiết bị làm mát, đôi khi dẫn đến tình trạng mất điện tạm thời.
Ngược lại, các loài động vật vẫn có thể sống tốt bằng chính khả năng của mình mà không có thiết bị đặc biệt nào, kể cả trong cái nóng như thiêu đốt. Ở các đồng bằng châu Phi, loài mối sử dụng kỹ thuật xây dựng vượt trội để xây những tổ mối thông thoáng và dễ chịu, giúp nhiệt độ trong tổ chỉ dao động từ 1 đến 4 độ. Ngoài ra, có những loài động vật ngay từ khi mới sinh đã được trang bị sẵn chức năng làm mát, tản nhiệt và điều hòa độ ẩm trong cơ thể. Khả năng đặc biệt của chúng để thích nghi với cái nóng khiến con người là chúa tể muôn loài cũng phải cảm thán.
Sinh tồn trong sa mạc
Ánh nắng mặt trời chói chang chiếu xuống vùng đất khô cằn, nơi khó có thể tìm được một giọt nước, cùng những cơn bão cát dữ dội thổi cả ngày lẫn đêm. Ngay cả ở sa mạc1 cằn cỗi này, các sinh vật đa dạng từ loài gặm nhấm nhỏ đến động vật có vú lớn, bò sát và cả côn trùng vẫn đang sinh sống.
1. Sa mạc: khu vực mà thực vật khó phát triển, thường có lượng mưa trung bình hàng năm dưới 250 mm. Được chia thành sa mạc nhiệt đới, sa mạc vĩ độ trung bình và sa mạc lạnh. Ở đây đề cập đến sa mạc nhiệt đới – loại sa mạc mà chúng ta thường nghĩ đến.
Khả năng đặc biệt giúp chúng chống chọi cái nóng nằm ở bộ lông. Thông thường, lông của động vật có tác dụng ngăn chặn luồng không khí để duy trì thân nhiệt. Nhưng nếu lông thưa hơn bình thường2, thì chức năng ấy sẽ thay đổi từ cách nhiệt sang tản nhiệt. Toàn bộ cơ thể của loài kiến bạc Sahara cũng được bao phủ bởi lông. Vì có lông nên cơ thể loài kiến này sáng lấp lánh ánh bạc, giống như đang mặc bộ đồ du hành vũ trụ. Những sợi lông này đặc biệt ở chỗ chúng có mặt cắt hình tam giác, không chỉ phản chiếu ánh sáng mặt trời trong phạm vi ánh sáng khả kiến và hồng ngoại, mà còn có thể giải phóng nhiệt đã hấp thụ trước đó dưới dạng bức xạ hồng ngoại có bước sóng trung bình. Nó đóng vai trò như bộ đồ chịu nhiệt mà lính cứu hỏa mặc. Đôi chân dài giúp chúng nâng cơ thể lên cao nhất có thể khỏi mặt đất nóng và góp phần giúp chúng di chuyển nhanh chóng khắp sa mạc Sahara nóng bỏng.
2. Khi có ít hơn 300.000 sợi lông trên mỗi mét vuông bề mặt da.
Marshal Hedin/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0/trimming
Cáo sa mạc là loài động vật nhận được nhiều yêu thích bởi dáng vẻ nhỏ nhắn và dễ thương. Đặc điểm nổi bật nhất của chúng là đôi tai lớn hơn nhiều so với các loài cáo khác. Trên đôi tai mỏng và to có nhiều mao mạch, khiến chúng dễ dàng tản nhiệt từ cơ thể ra bên ngoài. Chúng còn có bàn chân to nên có thể bước đi tốt cả trên sa mạc cát dễ lún, và lòng bàn chân cũng có lông khiến chúng không bị bỏng ngay cả khi đi trên cát nóng.
Chuột Kangaroo, được đặt tên theo hành vi bật nhảy giống như Kangaroo, ẩn náu trong hang vào ban ngày để tránh nóng và ra khỏi hang vào ban đêm để kiếm ăn. Thận của chuột Kangaroo rất đặc biệt, có thể tạo ra nước tiểu cô đặc nhất trong số các loài động vật có vú. Lượng nước tiểu bài tiết mỗi ngày chỉ khoảng vài giọt. Nhờ đó, chuột Kangaroo có thể đảm bảo lượng nước cần thiết cho cơ thể, dù chỉ ăn thức ăn nhỏ như hạt giống.
Cóc chân cày hầu như sống trong hang quanh năm. Làm thế nào mà những con cóc vốn sống ở nơi ẩm ướt và râm mát lại có thể sống sót trong sa mạc khô nóng? Tất nhiên, ở sa mạc cũng có mưa. Đúng như tên gọi, loài cóc chân cày này đào đất bằng bàn chân hình cái cày và sống trong những hang mát mẻ và ẩm ướt. Khi trời mưa, chúng ra ngoài và giao phối trong các vũng nước mưa. Trứng được thụ tinh nở trong hai ngày và phát triển thành cóc trong vòng 2 đến 4 tuần. Chúng chỉ sống trên mặt đất vài tuần trước khi chui vào hang để chờ mưa. Phải mất khoảng 11 tháng thì cóc chân cày mới lại nghe thấy tiếng mưa từ trong hang.
Con tàu của sa mạc, bí quyết của lạc đà
Từng bộ phận trên cơ thể lạc đà đều được tối ưu hóa để sống trong sa mạc nóng bức, đến mức có thể nói đây là kết tinh được tập hợp từ mọi kỹ năng sinh tồn của động vật sa mạc. Lạc đà có vóc dáng khá lớn trong số các loài động vật sống trên sa mạc nên dường như cần rất nhiều năng lượng, nhưng chúng có thể di chuyển hơn 300 km mà không cần uống một giọt nước nào. Vì thế, lạc đà còn được đặt biệt danh là “con tàu của sa mạc”.
Vào giữa mùa hè, nhiệt độ của cát sa mạc lên tới 60 đến 70 độ, nhưng nhờ có đôi chân dài, nhiệt truyền đến cơ thể lạc đà thấp hơn mặt đất khoảng 10 độ. Lớp lông dày bao phủ toàn bộ cơ thể phản xạ ánh nắng mặt trời và ngăn chặn nhiệt tỏa ra từ cát. Xương đầu rộng bao phủ quanh mắt và che ánh sáng mặt trời, trong khi lông mi dài rậm và lỗ mũi có thể đóng mở linh hoạt giúp ngăn chặn gió cát. Cái bướu, biểu tượng của lạc đà, chứa chất béo và khi cần chất dinh dưỡng, chúng có thể phân giải chất béo để tạo ra năng lượng và nước.
Lạc đà cũng có những điều kiện thuận lợi để tích trữ nước. Chúng có khả năng tự điều chỉnh thân nhiệt để giảm sự chênh lệch nhiệt độ với bên ngoài và giảm lượng nước bốc hơi qua da hoặc hô hấp. Vì lý do này, nhiệt độ cơ thể của lạc đà có sự thay đổi lớn trong ngày, dao động giữa 34 độ và 41 độ. Đây là mức nhiệt độ có thể nguy hiểm đến tính mạng con người do tình trạng sốt cao hoặc hạ thân nhiệt. Hơn nữa, hồng cầu của lạc đà hình bầu dục dài như hình quả trứng, giúp chúng có thể hấp thụ nhiều nước và đủ bền vững để không bị vỡ dù chịu áp suất thẩm thấu cao sau khi uống lượng nước lớn. Lạc đà có thể uống 100 lít nước trong 10 phút và 200 lít nước mỗi ngày. Chúng không lãng phí dù chỉ một chút nước, mà lưu trữ lượng nước đã hấp thụ không chỉ trong máu mà còn ở khắp các mô trong cơ thể. Nước tiểu được cô đặc tối đa lượng urê, trong khi phân được bài tiết với lượng nước tối thiểu. Phân lạc đà khô đến mức có thể được dùng làm chất đốt. Toàn bộ hệ thống trong cơ thể lạc đà đều được điều chỉnh phù hợp với sa mạc.
Sinh tồn trong rừng mưa nhiệt đới và xavan (trảng cỏ)
Khác với sa mạc, nơi có lượng mưa trung bình hàng năm rất ít, rừng mưa nhiệt đới có lượng mưa lớn quanh năm, và thảo nguyên nhiệt đới xavan có sự phân biệt rõ rệt giữa mùa mưa và mùa khô. Ở những khu vực này, nhiệt độ thường vượt quá 40 độ vào giữa trưa. Tuy nhiên, rừng mưa nhiệt đới là nơi sinh sống của 40% số loài động vật được biết đến, và xavan cũng là nơi sinh sống của nhiều loài động vật ăn cỏ và ăn thịt, nên được gọi là “vương quốc của động vật”. Các loài động vật sống ở đây chịu đựng cái nóng như thế nào?
Voi là loài động vật nặng nhất và lớn nhất trên cạn. Các loài động vật khác có thể giải phóng đủ nhiệt sinh ra trong cơ thể thông qua da, nhưng voi lại có kích thước cơ thể quá lớn so với diện tích bề mặt da bao quanh cơ thể, khiến việc giải phóng nhiệt trở thành thách thức lớn. Việc voi vẫy đôi tai to là để giải quyết vấn đề này. Đôi tai rộng của voi có các mạch máu mỏng phát triển giống như mạng nhện, khi máu nóng chảy qua sẽ giúp tỏa nhiệt liên tục. Khi thân nhiệt tăng lên, lượng máu được đưa đến tai càng tăng, nên chúng thường xuyên vẫy tai như phe phẩy quạt. Lớp lông mọc thưa thớt trên cơ thể cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt.
Đối với các loài chim sống ở vùng nóng, việc làm mát cũng rất quan trọng. Tuy cơ thể không lớn như voi, nhưng vì tự bay nên quá trình trao đổi chất diễn ra nhanh và thân nhiệt của chúng cũng cao. Song, cơ thể lại được bao phủ bởi lớp lông vũ nên không dễ tỏa nhiệt, và khi chúng há mỏ để thở dốc thì nước cũng thoát ra nhiều theo hơi thở. Điều đáng ngạc nhiên là những loài chim này dùng mỏ để làm mát cơ thể. Mỏ là bộ phận hiếm hoi trên cơ thể chim không được bao phủ bởi lông vũ, và vì mỏ liên tục phát triển nên có nhiều mạch máu tập trung ở đó, rất thích hợp để làm mát cơ thể. Hơn nữa, nhờ bề mặt được bao phủ bởi chất kitin nên nước không bị bốc hơi, do đó rất thích hợp để làm bộ tản nhiệt. Chim Toucan mỏ thuyền, biểu tượng của rừng mưa nhiệt đới, giải phóng tới 60% nhiệt lượng cơ thể qua chiếc mỏ khổng lồ của mình. Nếu voi tỏa nhiệt qua tai thì chim lại tỏa nhiệt qua mỏ.
Giống như màu da của con người thay đổi tùy theo môi trường sống, đường kẻ sọc của ngựa vằn cũng thay đổi tùy theo môi trường sống. Một nghiên cứu gần đây phát hiện ra rằng nguyên nhân của hiện tượng này là do chênh lệch nhiệt độ. Trong số các loài ngựa vằn xavan, những con sống ở khu vực có nhiệt độ cao hơn thì có sọc lớn hơn và sẫm màu hơn, và được phân biệt rõ ràng với phần lông trắng. Các phần màu đen hấp thụ nhiệt mặt trời tốt hơn, tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ với các phần màu trắng. Theo kết quả đo lường của nhóm nghiên cứu, nhiệt độ bề mặt của phần màu đen và trắng lần lượt là 37 và 31 độ, chênh lệch tới 6 độ, điều này tạo ra luồng không khí trên cơ thể ngựa vằn, đến mức có thể tạo ra gió. Các sọc của ngựa vằn đóng vai trò như chiếc quạt của chính chúng.
“Giấc ngủ hè” mát mẻ và ngọt ngào
Cũng giống như một số loài động vật ngủ đông để chống chọi với cái lạnh, một số loài khác lại ngủ hè để tránh cái nóng chết người. Vượn cáo lùn và vượn cáo chuột sống trên đảo Madagascar tăng tới 40% trọng lượng cơ thể để an toàn vượt qua mùa khô, giống như cách gấu tăng cân trước khi ngủ đông. Tuy nhiên, chúng dự trữ chất béo ở đuôi chứ không phải ở bụng, nên chúng trông như đang đi lại với một chiếc xúc xích ở đuôi.
Ốc sên sa mạc cũng ngủ trong mùa khô nóng bức, rồi thức dậy và hoạt động vào mùa mưa. Kỳ nhông, ếch, cá sấu, tenrec sọc (trông giống một con nhím đội mũ màu vàng), v.v… cũng ngủ hè. Một số loài côn trùng cũng ngủ hè, điển hình là bọ rùa. Lý do khó tìm thấy bọ rùa vào mùa hè là vì chúng ẩn mình trong rễ cỏ và ngủ liên tục.
Kể cả trong đại dương cũng có loài động vật ngủ hè. Khi nhiệt độ nước vượt quá 17 độ, cá chình cát sẽ vùi mình xuống đáy cát, chỉ để lộ một chút phần đầu và ngủ hè suốt 4 đến 5 tháng. Vào mùa hè, khi nhiệt độ nước tăng cao, hải sâm di chuyển đến vùng nước sâu hơn hoặc vào các hang động sâu để chìm vào giấc ngủ ngọt ngào và chờ mùa hè trôi qua.
Ngay cả bây giờ, vô số loài động vật vẫn sống sót và vượt qua cái nóng theo cách riêng của chúng. Và con người học được từ chúng phương pháp chiến thắng trong cuộc chiến với cái nóng.
Gần đây, “Công nghệ xanh (Blue Technology)” lấy cảm hứng từ thiên nhiên đang thu hút sự chú ý. “Trung tâm Eastgate” ở Zimbabwe, được thiết kế mô phỏng theo tổ mối để duy trì nhiệt độ trong nhà là 24 độ suốt 365 ngày mà không cần điều hòa không khí, là một ví dụ tiêu biểu cho việc sử dụng công nghệ xanh. Dù khoa học công nghệ hiện đại đang ngày càng phát triển, nhưng những kỹ thuật thông minh có thể giúp tránh cái nóng mà không phá hủy môi trường lại có trong chính tự nhiên.
“Nhưng khá hỏi loài thú, chúng nó sẽ dạy dỗ ngươi, Hỏi các chim trời, thì chúng nó sẽ bảo cho ngươi; Hoặc nữa, hãy nói với đất, nó sẽ giảng dạy cho ngươi; Còn những cá biển sẽ thuật rõ cho ngươi biết. Trong các loài nầy, loài nào chẳng biết Rằng tay của Đức Chúa Trời đã làm ra những vật ấy?” Gióp 12:7-9