Sau 300 năm, các nhà khoa học lại đang cãi nhau: Biến đổi khí hậu sẽ làm các loài động vật có màu lông đậm hơn hay sáng hơn?

Những ngày cuối năm 2020, tạp chí Current Biology bỗng nhiên trở thành chiến địa cho các nhà khoa học chia thành hai phe khi cùng tranh luận về một vấn đề: Biến đổi khí hậu liệu sẽ làm các loài động vật có màu lông hoặc da sáng hơn hay đậm hơn?

Một nhóm các nhà khoa học dẫn đầu bởi Li Tian của Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc và Michael Benton của Đại học Bristol cho rằng đáp án là đậm hơn, bởi các loài động vật đang phải đối mặt với ánh nắng gay gắt hơn và nhiều tia cực tím hơn.

Phản đối lại họ, Kaspar Delhey, một nhà điểu học sống ở Úc và làm việc từ xa cho Viện Max Planck ở Đức cho biết câu trả lời phải là sáng hơn. Lý do mà ông đưa ra là vì biến đổi khí hậu làm nhiệt độ Trái Đất gia tăng, các loài động vật vì thế cần trang bị cho mình một bộ lông hoặc da sáng hơn để phản xạ lại ánh nắng và tránh hấp thụ thêm nhiệt.

Rốt cuộc ai mới là người đúng trong cuộc tranh luận xuyên thế kỷ này?

Cuộc tranh luận được châm ngòi trở lại sau 300 năm

Trên thực tế, những tranh luận như của Li Tian và Delhey đã được nhen nhúm từ thế kỷ 19, sau khi một số nhà sinh học ở thời đại này xác định nhiều "quy tắc" mô tả ảnh hưởng của nhiệt độ Trái Đất đến hệ sinh thái và mô hình tiến hóa của động vật.

Chẳng hạn, một quy tắc cho rằng động vật ở vùng khí hậu nóng cần có các bộ phận phụ như mỏ và tai lớn hơn để giúp chúng tản nhiệt. Một số nhà khoa học khác ở thế kỷ 19 nói rằng trong bất kỳ nhóm động vật nào, những loài lớn nhất thường cư trú gần cực nam và cực bắc. Ví dụ, gấu trắng Bắc Cực có cơ thể lớn hơn rất nhiều so với gấu nâu nhiệt đới – bởi vì cơ thể lớn hơn sẽ giúp chúng ấm hơn.

Trong số các khoa học sống ở những năm 1800, nổi lên một nhà sinh vật học người Đức có tên là Constantin Gloger. Gloger đã phát biểu một quy tắc mang chính tên ông nói rằng động vật ở vùng ấm hơn thường có vẻ ngoài sẫm màu hơn, trong khi động vật ở vùng mát hơn thì luôn có da và lông sáng hơn.

Trong số các loài động vật có vú, da và lông sẫm màu hơn được cho là có tác dụng bảo vệ chống lại tia cực tím có hại, vốn là điều kiện ở các khu vực xích đạo nhiều nắng. Trong số các loài chim, các sắc tố melanin cụ thể trong bộ lông sẫm màu dường như giúp chúng chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn, và các vi khuẩn này cũng tồn tại nhiều hơn ở vùng nhiệt đới nóng ẩm.

Bắt đầu từ tháng 7 năm 2020, hai nhà khoa học Li Tian đến từ Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc và Michael Benton từ Đại học Bristol đã nhắc lại quy tắc Gloger trong một nghiên cứu của họ trên tạp chí Current Biology. Họ cho rằng quy tắc này có thể được sử dụng để dự đoán tác động của biến đổi khí hậu đến xu hướng cơ thể động vật.

Trong số một loạt các đặc điểm khắc, Li Tian và Benton nhấn mạnh lại rằng khi Trái Đất ấm lên, hầu hết các loài động vật sẽ phát triển da và lông đậm màu hơn. Nhưng điều này đã khiến một loạt các nhà khoa học khác bao gồm Kaspar Delhey từ Viện Max Planck về điểu học ở Đức phải đăng đàn phản đối.

Hóa ra, câu chuyện về vẻ ngoài của muôn loài động vật không hề đơn giản để một nhà khoa học sống ở thế kỷ 18 có thể đúc kết thành một quy tắc đơn giản như của Gloger. Câu hỏi động vật sẽ có lông sáng hơn hay tối hơn trong tương lai thực sự phức tạp hơn những gì bạn có thể tưởng tượng.

Biến đổi khí hậu sẽ làm các loài động vật có vẻ ngoài đậm hơn hay sáng hơn?

Trong một vài năm trở lại đây, Delhey đã dẫn đầu một chiến dịch để phá bỏ quy tắc Gloger và thay thế nó bằng một thứ gì đó chính xác hơn. Ông không ngại bày tỏ quan điểm kiên quyết của mình cho rằng quy tắc Gloger đã gây ra một sự hiểu lầm tại hại nhưng có thể tồn tại vĩnh viễn nếu không ai dám đứng lên phá bỏ nó.

Mọi chuyện bắt đầu từ một cuốn sách được viết năm 1833 bởi Constantin Gloger bị Delhey nhận xét là rất "ngu xuẩn và tồi tệ". Những gì mà Gloger nói trong cuốn sách tập trung vào hai thông số môi trường là độ ẩm và nhiệt độ.

Độ ẩm tăng lên dẫn đến các loài thực vật phát triển tươi tốt, tạo bóng râm để cho động vật ẩn náu khỏi những kẻ săn mồi. Do đó, các loài động vật sẽ có xu hướng tiến hóa với vẻ ngoài đậm màu hơn ở những nơi ẩm ướt nhằm tự ngụy trang.

Delhey cho biết đúng là ở nhiều nơi ấm áp, trong những khu rừng ẩm ướt nhưng mát mẻ như ở Tasmania, chúng ta có thể tìm thấy các loài chim sẫm màu nhất thế giới.

Nhưng ông lập luận ngược lại rằng nếu bạn kiểm soát độ ẩm, quy tắc của Gloger sẽ bị đảo lộn - sự ấm lên dẫn đến động vật phải sáng màu hơn. Điều đó đặc biệt đúng với những sinh vật máu lạnh, Delhey nói.

Côn trùng và bò sát sống dựa vào nguồn nhiệt bên ngoài, và ở những nơi lạnh giá, vẻ ngoài đậm màu của chúng giúp hấp thụ ánh sáng mặt trời. Trong điều kiện khí hậu ấm hơn, hạn chế đó được nới lỏng và chúng sẽ phải sáng hơn. Delhey gọi đây là "giả thuyết về thuyết nhiệt học".

Những tranh luận này của Delhey được gửi ngược lại cho nhóm của Tian và Benton, và với tinh thần khoa học cả hai đều hoan nghênh việc phản biện. Tuy nhiên, trong một phản hồi với nhóm Delhey, Tian và Benton trích dẫn những trường hợp mà dự đoán của họ về những loài động vật sẫm màu hơn ở vùng khí hậu ấm hơn là đúng.

Cú Tawny ở Phần Lan có màu lông đen hoặc xám nhạt, với màu xám giúp ngụy trang trong tuyết. Nhưng khi lượng tuyết phủ ở Phần Lan đã giảm, mật độ lông màu nâu sẫm của loài cú này vẫn tăng từ khoảng 12% vào đầu những năm 1960 lên 40% vào năm 2010.

Tian và Benton thừa nhận các dự đoán về lông và da động vật thay đồi do khí hậu sẽ khó chính xác khi cả hai thông số nhiệt độ và độ ẩm đều thay đổi. Chẳng hạn, các mô hình khí hậu hiện nay đều dự đoán khu vực rừng Amazon sẽ nóng hơn và khô hơn.

Điều này khiến cả Tian, Benton và Delhey đều đồng ý nó sẽ khiến các loài động vật ở đây có lông và da nhạt màu hơn.

Nhưng trong các khu rừng sâu ở Siberia nơi nhiệt độ có thể nóng hơn và độ ẩm ngày một cao hơn, hai nhóm khoa học lại không đạt được sự đồng thuận. Không giống như trong vật lý hoặc hóa học, Benton nói các quy luật sinh học "không phải là tuyệt đối. Nó không giống như trọng lực".

Câu trả lời vẫn chưa rõ ràng

Ngay cả khi các dự đoán về xu hướng chung của động vật là chính xác, vẫn rất khó để dự đoán vẻ ngoài của các loài riêng lẻ sẽ thay đổi như thế nào trước khí hậu biến đổi. Lauren Buckley, một nhà sinh vật học tại Đại học Washington, Seattle, đã nghiên cứu màu sắc của loài bướm ở các vùng có cao độ lớn cho biết.

Bướm hấp thụ nhiệt bằng cách phơi nắng, nhưng chỉ có một mảng nhỏ ở mặt dưới cánh của chúng thực sự hấp thụ nhiệt.

"Nếu không biết điều đó, bạn có thể sẽ vô tình định lượng tất cả các loại màu sắc kỳ lạ trên đầu cánh của chúng và vấn đề sẽ không được giải quyết", Buckley nói. "Chúng ta cần suy nghĩ đến một bức tranh toàn cảnh về cách các sinh vật tương tác với môi trường sống của chúng".

Những thay đổi về màu sắc cũng có thể sẽ phụ thuộc vào hệ thống điều chỉnh nhiệt độ của động vật — với các sinh vật máu lạnh, chúng thường tiến hóa với vẻ bề ngoài sáng hơn. Còn trong số các loài chim và động vật có vú, kết quả có thể hỗn độn.

Để cải thiện dự đoán, Buckley đề xuất các nhà sinh vật học nên sử dụng các mẫu vật bảo tàng, chẳng hạn như xác ướp động vật để mở rộng khung thời gian theo dõi. Mặc dù, việc này có thể phải đối mặt với sự suy giảm màu sắc theo thời gian của mẫu vật.

Về phần mình, Tian dự định tiến hành các thí nghiệm với các thùng chứa bọ và động vật thân mềm được làm ấm. Cô sẽ xem xét màu sắc da và lông của chúng thay đổi thế nào theo từng thế hệ, trong các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau.

Điều này có nghĩa là câu trả lời cuối cùng cho cuộc tranh luận kéo dài hơn 300 năm này vẫn còn ở phía trước. Chúng ta chưa thể có được câu trả lời cuối cùng ở năm 2021, cho một vấn đề đã tồn tại từ năm 1833.

Và vấn đề thậm chí có thể nghiêm trọng hơn khi nhiều loài động vật được dự đoán là sẽ biến mất hoặc tuyệt chủng dưới tác động của biến đổi khí hậu. Nếu chúng không thể tồn tại nữa, việc dự đoán vẻ ngoài của chúng sẽ sáng hơn hay tối hơn là vô nghĩa.

"Đó thực sự là một điều khiến tất cả chúng ta phải buồn", Delhey nói.

Tham khảo Science