Chim biển cũng bị “lệch múi giờ” khi bay kiếm ăn trên đại dương

Chim biển cũng bị lệch múi giờ

Bay một quãng đường dài từ các bãi kiếm ăn về nhà thường làm xáo trộn đồng hồ sinh học bên trong của loài chim.

Việc bay qua nhiều múi giờ thường gây ra tình trạng lệch múi giờ, cảm giác khi cơ thể khẳng định đó là giữa đêm trong khi đồng hồ cho biết đã đến giờ ăn trưa. Giờ đây, hóa ra sự phiền toái này không chỉ độc quyền ở con người.

Một nghiên cứu mới trên tạp chí Science về loài hải âu Manx, loài chim biển có thể bay hàng trăm km một ngày trên vùng Bắc Đại Tây Dương, cho thấy chúng tự gây ra tình trạng lệch múi giờ trong các chuyến đi của mình. Và bởi vì những loài chim này định hướng bằng Mặt Trời, tình trạng lệch múi giờ đó để lại dấu hiệu đo lường được – nó làm lệch la bàn của chúng.

La bàn cơ học

Patrick Lewin là nhà sinh thái học hành vi và giác quan tại Đại học Oxford kiêm tác giả chính của nghiên cứu. "Hải âu Manx là loài chim cỡ trung bình, có kích thước tương đương chim bồ câu", Lewin cho biết. "Chúng có phần bụng màu trắng và lưng màu đen, nhưng có đôi sải cánh rất dài và có họ hàng gần với hải âu lớn". Hải âu Manx làm tổ trong các hang ở các hòn đảo ven biển xung quanh Bắc Đại Tây Dương. Hầu hết sinh sản quanh Vương quốc Anh và Ireland, với khoảng một nửa dân số sống ở xứ Wales.

Từ đó, chúng bay đi kiếm ăn ở khoảng cách từ vài chục đến hơn 1.000 km vào Đại Tây Dương. Để quay lại, hải âu được cho là xác định vị trí của mình bằng ý thức về bản đồ, có thể dựa vào mùi hương, sau đó sử dụng Mặt Trời làm la bàn để thiết lập hướng đi.

Tuy nhiên, rắc rối khi định hướng bằng Mặt Trời là nó di chuyển trên bầu trời. "Bạn có thể tưởng tượng một loài động vật hoặc con người muốn đi về phía nam cả ngày. Khi mặt trời mọc ở phía đông, nó cần phải di chuyển 90 độ theo chiều kim đồng hồ so với Mặt Trời, nhưng đến giữa trưa, nó cần phải di chuyển thẳng về phía Mặt Trời, và đến hoàng hôn, nó cần phải di chuyển 90 độ ngược chiều kim đồng hồ so với Mặt Trời", Lewin nói. Định hướng hiệu quả bằng Mặt Trời đòi hỏi phải có một chiếc đồng hồ cho biết bây giờ là mấy giờ trong ngày. Loài chim, giống như hầu hết các loài động vật, có sẵn một chiếc đồng hồ như vậy. Nhưng chiếc đồng hồ ở hải âu Manx không phải là hoàn hảo.

Những con chim hiệu chỉnh lại đồng hồ sinh học của chúng vào mỗi hoàng hôn và bình minh. Điều này có nghĩa là cứ mỗi độ kinh tuyến mà một con chim bay qua giữa lúc mặt trời mọc và lặn, đồng hồ của nó lại lệch đi bốn phút so với giờ địa phương. Do đó, hải âu Manx phán đoán sai vị trí của Mặt Trời và đi chệch hướng theo chiều kim đồng hồ khi bay về phía đông, hoặc ngược chiều kim đồng hồ khi bay về phía tây.

Các nhà khoa học trước đó đã chứng minh điều gì đó tương tự ở các loài chim khác bằng cách bắt chim cánh cụt và nhanh chóng di chuyển chúng qua các đường kinh tuyến, nhưng trước nghiên cứu của Lewin, chưa ai chứng minh rõ ràng điều này ở động vật hoang dã tự di chuyển, chủ yếu là vì hiệu ứng này nhỏ và đòi hỏi nhiều dữ liệu để trở nên rõ ràng. Nhưng nhóm của Lewin tình cờ có được cơ sở dữ liệu phù hợp.

20 năm theo dõi đường bay

Tim Guilford, người giám sát của Lewin tại Oxford, và Chris Perrins, một nhà nghiên cứu hải âu lâu năm tại Oxford, bắt đầu gắn thẻ GPS cho hải âu vào năm 2004, khi các thiết bị này lần đầu tiên đủ nhỏ cho một con chim cỡ này. Hai thập kỷ sau, nhóm nghiên cứu đã thu thập được dữ liệu từ 3.688 chuyến đi kiếm ăn của 1,045 con chim từ các thuộc địa dọc theo bờ biển phía tây của Vương quốc Anh. Những chuyến đi đó kéo dài từ một ngày cho đến hai tuần.

Từ tập dữ liệu này, Lewin và các đồng nghiệp đã tách các chuyến bay trở về nhà, mà các nhà khoa học cho là khá đơn giản. Hải âu kiếm ăn thực hiện các chuyến bay ngắn, ngoằn ngoèo giữa các lần lặn. Lewin cho biết: "Khi chúng quyết định quay trở lại thuộc địa của mình, chúng chuyển sang chế độ bay nhanh nhất có thể theo một đường thẳng gần như liên tục mà không dừng lại trong khoảng thời gian thực sự dài".

Đối với mỗi chuyến bay về nhà, các nhà nghiên cứu đã tính toán nơi con chim nhìn thấy mặt trời mọc lần cuối, thời điểm mà đồng hồ của nó phải khớp với giờ địa phương. Sau đó, tại mỗi điểm GPS, họ tính toán khoảng cách chúng đã đi về phía đông hoặc phía tây kể từ đó, và khoảng cách đó sẽ làm cong la bàn Mặt Trời của chúng như thế nào. Vì họ biết mỗi con chim bay thẳng đến hang của nó, họ có thể so sánh những dự đoán đó với cách những con chim thực sự đi chệch khỏi hướng đi của chúng.

Sự dịch chuyển thời gian rất nhỏ. Lewin nói: "Khoảng một giờ là mức tối đa mà chúng tôi quan sát được. Hầu hết trong số này có lẽ là khoảng chênh lệch thời gian 15 phút, 10 phút". "Đối với chúng tôi, điều đó có thể khá khó nhận biết, nhưng nó vẫn có ảnh hưởng đến định hướng la bàn của chúng mà chúng tôi có thể phát hiện ra".

Qua 335 chuyến bay về nhà thực hiện ngoài tầm nhìn của đất liền, những con chim đã lệch hướng đúng như dự đoán của la bàn Mặt Trời. Tuy nhiên, vì nghiên cứu không phải là một thí nghiệm có kiểm soát, Lewin cho rằng chúng ta cần cẩn thận về nhân quả. Dù vậy, nhóm nghiên cứu đã tính toán các độ lệch mà gió ngang, hiệu ứng Coriolis hoặc la bàn từ tính có thể tạo ra, và không có kết quả nào trong số đó khớp tốt với dữ liệu. Lewin nói: "Các độ lệch quan sát được của chúng tôi khớp nhất với các độ lệch la bàn Mặt Trời mà chúng tôi mong đợi".

Hiệu chỉnh hành trình

Các lỗi định hướng rõ ràng do lệch múi giờ gây ra đạt tới khoảng 15 độ, đối với loài chim thì ít tốn kém hơn nhiều so với dự kiến. Một con chim có ý thức về bản đồ có thể kiểm tra vị trí của nó, nhận thấy nó đang trôi dạt và sửa chữa. Nhóm nghiên cứu tính toán rằng đối với một con hải âu bay 1.000 km về phía đông trong một ngày, khoảng tối đa mà các nhà khoa học quan sát được, sai số trung bình sẽ rơi vào khoảng bảy độ. Nếu con chim liên tục kiểm tra vị trí của nó, điều đó chỉ cộng thêm năm km cho chuyến đi.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng khi hải âu đi theo đường bờ biển, chúng vẫn trôi dạt nhẹ gần hơn hoặc xa hơn bờ biển tùy thuộc vào sai số la bàn dự kiến của chúng. Công việc thực hiện tại Oxford hai thập kỷ trước cho thấy chim bồ câu đưa thư với đồng hồ bị dịch chuyển cũng làm điều tương tự, ngay cả khi đi theo một con đường quen thuộc. Điều này dẫn đến giả thuyết của các nhà nghiên cứu rằng loài chim có thể chạy hai hệ thống định hướng song song, một dựa trên la bàn và một dựa trên các mốc quen thuộc, với sự cân bằng giữa chúng không bao giờ nghiêng hoàn toàn về một bên.

Một lời giải thích thay thế, Lewin gợi ý, có thể là chúng không biết chính xác mình đang ở đâu trên bờ biển và sử dụng Mặt Trời để chọn hướng đi theo. Lewin nói: "Chúng tôi không biết chắc chắn. Và tôi nghĩ đó là một câu hỏi thú vị, đặc biệt khi mọi người cố gắng thiết kế các hệ thống điều hướng tự động lấy cảm hứng từ sinh học".

Chữa trị lệch múi giờ

Nghiên cứu của Lewin không thể trả lời liệu hải âu Manx có gặp phải các triệu chứng lệch múi giờ khác như ngủ kém hay đói vào những giờ kỳ lạ hay không. Lewin cho biết: "Chúng tôi chưa thể điều tra điều đó". Bước tiếp theo đối với nhóm của ông là tìm hiểu xem sự dịch chuyển thời gian có ảnh hưởng đến thời điểm chim kiếm ăn, lượng thức ăn chúng mang về nhà và sự thành công trong sinh sản của chúng hay không. Một câu hỏi khác là liệu có nhiều động vật thường xuyên trải qua tình trạng lệch múi giờ hay không. Lewin nghĩ điều đó rất có thể xảy ra.

Lewin cho biết hiệu ứng lệch múi giờ tương tự có thể tấn công bất kỳ sinh vật nào có đồng hồ sinh học di chuyển đủ xa về phía đông hoặc phía tây trong một ngày duy nhất. Điều đó chủ yếu có nghĩa là các loài bay, hoặc động vật sống gần các cực, nơi các đường kinh tuyến được xếp khít hơn với nhau. Mục tiêu dài hạn là tìm hiểu xem những loài động vật liên tục bị lệch múi giờ có tiến hóa ra một số cách để đối phó với nó hay không.

Lewin nói: "Ở con người, nếu bạn làm điều đó nhiều lần, về lâu dài nó sẽ có tác động tiêu cực thực sự đến sức khỏe". "Vì vậy, có lẽ chúng ta có thể lấy một số cảm hứng từ những loài động vật này liên tục trải qua tình trạng lệch múi giờ và xem liệu có cách nào chúng ta có thể giảm thiểu tình trạng lệch múi giờ ảnh hưởng đến con người hay không".