WATV.org is provided in English. Would you like to change to English?

Những động vật chiến thắng cái lạnh

903 Xem

Khi mùa đông đến, mọi người thường không muốn đi ra ngoài vì gió lạnh như cắt da cắt thịt và chuẩn bị những vật dụng chống rét để ứng phó với cái lạnh. Hình ảnh mọi người mặc áo khoác phao hay áo lông dày hối hả đi lại trên đường vào mùa đông cũng rất quen thuộc đối với chúng ta. Tuy nhiên, động vật không có nhà để chắn gió, cũng không có quần áo dày che thân thì phải làm thế nào để vượt qua cái lạnh khắc nghiệt?

Nơi lạnh nhất trên trái đất là Nam Cực. Nam Cực là đại lục mà chỉ có 2% tổng diện tích là đất, phần còn lại được bao phủ bởi lớp băng dày tới 2km. Mùa đông ở Nam Cực có nhiệt độ trung bình là âm 56,7 độ, và nhiệt độ thấp nhất là âm 91,2 độ. Đôi khi gió biển có thể thổi mạnh hơn 50 mét/giây. Nam Cực là không gian cực lạnh mà phải đến tận thế kỷ 20 mới được lộ diện nhờ thám hiểm thành công. Tuy nhiên ở Nam Cực, là lục địa màu trắng, hoang vắng mà người ta từng nghĩ là không gì có thể sống được, lại có nhiều loài sinh vật sống hơn mong đợi.

Vi sinh vật ở Nam Cực chịu đựng cái lạnh thông qua một phương pháp hóa học. Chúng tạo ra các chất chống đóng băng cản trở sự phát triển của các tinh thể băng bằng cách kết hợp với các phân tử nước.

Icefish là loài cá sống ở Nam Đại Dương, có thân hình trong suốt y như tên gọi vì chúng có máu trong suốt, không có huyết sắc tố (hemoglobin). Loài cá này cũng tổng hợp glycerin; glycerin là một loại chất chống đông (là dung dịch được thêm vào để hạ thấp điểm đóng băng của chất lỏng) trong cơ thể. Giống như các vi sinh vật, nhiều loài cá sống ở Nam Cực cũng vượt qua cái lạnh bằng cách tổng hợp các chất chống đông.

Nam Cực là nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật, từ vi khuẩn không thể nhìn thấy bằng mắt cho đến chim cánh cụt, cá voi và hải cẩu. Trong số đó không thể bỏ qua chim cánh cụt hoàng đế – loài sinh vật được coi là quý ông của Nam Cực. Những chú chim cánh cụt hoàng đế dễ thương với dáng đi lắc lư và mặc bộ vest đuôi tôm, thực chất lại đang sống ở Nam Cực và luôn phải chịu đựng cái lạnh khắc nghiệt. Ngay cả trong số các loài chim cánh cụt sống ở Nam Cực, chim cánh cụt hoàng đế là loài duy nhất đẻ trứng và chăm sóc chim non vào giữa mùa đông. Nơi mà chim cánh cụt hoàng đế sống lạnh đến mức ngay cả kẻ thù tự nhiên của chúng cũng không dám sống ở đó. Vậy nên chúng có thể chăm sóc các con non một cách an toàn.

Chim cánh cụt hoàng đế có nhiều cách để khắc phục khí hậu khắc nghiệt ở Nam Cực. Khi quan sát một con chim cánh cụt vừa nhảy lên mặt băng từ biển thì trông có vẻ như nó đã bị ướt sũng, nhưng thực chất phần cơ thể bên trong bộ lông vẫn được duy trì trạng thái thoải mái mà không hề dính nước. Đó là nhờ bộ lông có khả năng chống thấm nước. Lớp lông tơ mỏng nhất ở bên trong cùng của lớp lông vũ hình thành nên lớp không khí làm cản trở quá trình giải phóng nhiệt nhờ có tính dẫn nhiệt thấp và giữ ấm cho cơ thể, chống được giá lạnh. Còn lớp bảo vệ dày nhất bên ngoài được tạo thành từ lớp mỡ, có tác dụng giữ ấm và duy trì nhiệt độ cơ thể vừa phải như đang mặc một chiếc áo khoác dày.

Gấu Bắc Cực
Gấu Bắc Cực

Vậy phần cơ thể không có lông thì sẽ thế nào? Lòng bàn chân tiếp xúc với băng được tạo thành bởi một bó mao mạch gọi là “wonder net (mạng lưới kỳ diệu)” để ngăn tình trạng bỏng lạnh. Nhờ wonder net, máu lạnh gần lòng bàn chân được làm nóng lên bởi máu ấm từ tim rồi chảy về tim, còn máu ấm từ tim được làm nguội đi một cách thích hợp trước khi chảy xuống chân. Có thông tin cho rằng chân của chó hoặc cáo Bắc Cực cũng có cấu tạo tương tự.

Ngay cả dáng đi buồn cười của chim cánh cụt cũng ẩn chứa phương thức chiến thắng cái lạnh một cách rất khoa học. Khi bước đi, thân chim nghiêng sang trái, nghiêng sang phải và dừng lại trong giây lát. Dáng đi này có tác dụng tích trữ khoảng 80% năng lượng và giúp chúng có thể sống sót qua mùa đông khi thức ăn khan hiếm.

Thế nhưng dù có phương pháp chuẩn bị cho mùa đông đặc biệt đến đâu đi chăng nữa thì chúng cũng không thể một mình trải qua cái lạnh khắc nghiệt của Nam Cực. Thế nên chúng thường tập trung lại với nhau để chia sẻ nhiệt độ cơ thể khi gió bấc thổi qua. Như thể nhào bột, cứ sau 30 đến 60 giây, đàn chim cánh cụt sẽ nhấp nhô, xoay mình như sóng để những con ở bên ngoài dần dần chui vào bên trong. Khi những con ở trong di chuyển ra ngoài và ngược lại, nhiệt độ cơ thể của cả đàn cứ thế được chia sẻ ấm áp đồng đều. Quá trình này được gọi là “Huddling”, là cảnh tượng ngoạn mục khi hàng trăm, hàng ngàn con tụ tập lại với nhau.

Không giống như Nam Cực, Bắc Cực gồm đại dương bao la, được bao quanh bởi lục địa và các tảng băng trôi nổi trên đại dương ấy. Ở Bắc Cực là phía bên kia Nam Cực, cũng có các loài động vật sinh sống trong khi vượt qua cái lạnh, điển hình là cáo tuyết Bắc Cực. Để sống sót qua cái lạnh, nhiều loài động vật cần thu nhỏ bề mặt cơ thể để tản nhiệt ít hơn. Bởi vậy mà nhiều loài động vật ở Nam Cực cũng như ở Bắc Cực có thân hình tròn, nhiều mỡ và bàn chân ngắn nhỏ. Cáo tuyết Bắc Cực cũng có thân hình lớn, đôi tai nhỏ, chân ngắn và đuôi dày giúp chúng duy trì thân nhiệt.

Giống như chim cánh cụt, loài hải cẩu bơi ở vùng Bắc Băng Dương lạnh giá cũng có một lớp mỡ dày dưới lớp lông mịn giúp chống lạnh rất tốt. Tuy nhiên, để tránh tình huống không được bảo vệ khi bơi trong nước biển lạnh giá vì đôi mắt không có lông hoặc lớp mỡ, mắt chúng đã được bảo vệ bởi một lớp màng trong suốt bao phủ giác mạc được gọi là “mí mắt thứ ba”.

Khác với vẻ ngoài màu trắng, gấu Bắc Cực – loài động vật xuất hiện đầu tiên khi nghĩ đến Bắc Cực, lại có làn da màu đen. Làn da đen hấp thụ ánh sáng nên giúp duy trì nhiệt độ cơ thể trong môi trường lạnh. Nói một cách chính xác, bộ lông trông trắng như tuyết của gấu Bắc Cực không phải là màu trắng. Bộ lông của chúng có cấu tạo giống như nửa ống nhựa rỗng trong suốt nên nó phản chiếu hầu hết ánh sáng. Đó là lý do trông thì có vẻ như là màu trắng vậy. Cũng có trường hợp lông gấu Bắc Cực trong sở thú có màu xanh lá cây. Đó là bởi có tảo xanh mắc kẹt trong khoảng trống của bộ lông. Khi không gian trống của lông chứa đầy không khí, hiệu quả cách nhiệt sẽ tăng thêm. Ngoài ra, nhờ có hai lớp lông là lớp lông ngắn dày giữ nhiệt tốt và lớp lông dài không thấm nước nên chúng có thể bơi trong vùng biển lạnh giá mà không gặp vấn đề gì.

Chim cánh cụt hoàng đế
Chim cánh cụt hoàng đế

Giống như chim cánh cụt và gấu Bắc Cực, nhiều loài động vật đều có bộ lông phù hợp để vượt qua cái lạnh. Không chỉ ở Nam Cực hay Bắc Cực mà xung quanh chúng ta cũng dễ dàng bắt gặp nhiều loài động vật có bộ lông xù để chống chọi với cái lạnh. Chúng thường là các loài động vật như cừu hay lạc đà Alpaca sinh sống ở vùng núi cao có biên độ nhiệt trong ngày lớn. Bộ lông của chúng được tạo thành từ loại protein được gọi là keratin (chất sừng) nên mềm và xoăn. Bởi cấu trúc độc đáo của keratin là các phân tử kết nối với nhau thành chuỗi hình xoắn ốc nên càng tăng thêm độ chắc khỏe cho bộ lông. Cấu trúc này đủ mạnh để kéo ra 1/3 chiều dài mà hình dạng vẫn không thay đổi cũng như không bị hư hỏng hay đứt gãy cho dù bị uốn cong tới 30.000 lần.

Hầu hết mọi người thường nghĩ rằng lông dày sẽ ấm hơn, song trên thực tế, lông càng mỏng thì mới càng ấm. Bởi khi lông càng mỏng thì lớp không khí giữa các sợi lông càng dày. Điều này cũng đúng với lông vịt hoặc lông ngỗng, là những chất liệu làm lớp lót bên trong áo phao mà chúng ta hay mặc vào mùa đông. Lông của loài chim có cấu tạo tinh tế, trong đó các nhánh tơ được gắn với thân nên chứa rất nhiều không khí giữa khoảng trống. Đó là cách mà những chú chim có thể sống sót qua mùa đông lạnh giá. Dù nhiều loại sợi nhân tạo đã được chế tạo nhưng khi mùa đông lạnh giá đến, người ta vẫn tìm đến những chất liệu tự nhiên như lông vũ thế này, vì chất liệu tự nhiên ấm hơn nhiều so với vật liệu nhân tạo.

Tại các vùng cực của trái đất. Ngay cả ở những nơi chỉ có cái lạnh và gió thổi dữ dội, sự sống vẫn tồn tại. Các loài động vật ở vùng cực vẫn duy trì sự sống trong khi vượt qua cái lạnh khắc nghiệt theo cách riêng của chúng. Cấu tạo cơ thể và phương pháp sinh tồn của những động vật chiến thắng mùa đông khắc nghiệt đã được định sẵn như thế nào?

Tham khảo
『화학으로 이루어진 세상』 (Thế giới được hình thành bởi hóa học) của K. Medefessel Herrmann
“동물들이 ‘칼추위’ 견디는 비결” (Bí quyết chịu đựng cơn lạnh khắc nghiệt của động vật) của Lee Seong Gyu đăng trên Science Times ngày 11/01/2012
“펭귄은 어떻게 추위를 견딜까” (Chim cánh cụt vượt qua cái lạnh như thế nào) của Lee Yeong Wan đăng trên Nhật báo Chosun ngày 10/12/2012
“펭귄이 남극에서 얼지 않는 이유는?” (Tại sao chim cánh cụt không bị đóng băng ở Nam Cực?) của Choi Jong Wook đăng trên KISTI’s Science Fragrance ngày 17/08/2007
“곰이 북극에서 살아남는 비법” (Bí kíp về loài gấu sống sót ở Bắc Cực) của Kim Woong Seo đăng trên KISTI’s Science Fragrance ngày 20/11/2013