Những giác quan kỳ diệu trong thế giới động vật

LĂNG XĂNG chạy kiếm ăn, chú chuột cảm thấy an toàn trong bóng tối. Nhưng nó đâu ngờ rằng loài rắn độc có khả năng “thấy” được nhiệt phát ra từ cơ thể ấm áp của nó—một sai lầm nguy hiểm. Một chú cá bơn ẩn mình kín hoàn toàn dưới lớp cát trong hồ cá mập, nơi một con cá mập đói đang lượn lờ về phía nó. Con cá mập không nhìn thấy chú cá bơn, nhưng trong nháy mắt, nó dừng lại, dũi mũi vào cát và đớp con mồi.

Vâng, rắn độc và cá mập là những thí dụ điển hình về loài động vật có những giác quan đặc biệt mà loài người không có. Mặt khác, nhiều sinh vật cũng có các giác quan như của chúng ta nhưng nhạy bén hơn, hoặc có khả năng thụ cảm rộng hơn. Mắt là một thí dụ điển hình.

Những đôi mắt nhìn thấy một thế giới khác

Số màu sắc mà mắt chúng ta có thể nhìn thấy được là một phần rất nhỏ trong quang phổ điện từ. Chẳng hạn, mắt chúng ta không thể nhìn thấy tia hồng ngoại, có bước sóng dài hơn ánh sáng đỏ. Tuy nhiên, loài rắn độc có hai cơ quan nhỏ, tức hai hốc nằm giữa mắt và lổ mũi có khả năng phát hiện tia hồng ngoại. * Nhờ thế, ngay cả trong bóng tối chúng vẫn có thể tấn công chính xác một con mồi có máu nóng.

Phía ngoài vùng màu tím của miền quang phổ mà chúng ta nhìn thấy được là tia cực tím (UV). Mặc dù mắt chúng ta không thể nhìn thấy tia này, nhưng nhiều loài sinh vật lại có khả năng nhìn thấy, trong đó có loài chim và côn trùng. Chẳng hạn, loài ong định hướng nhờ mặt trời, ngay cả vào ngày bầu trời nhiều mây và mặt trời bị che khuất, bằng cách tìm một khoảng trời xanh và nhìn vào hình thể do tia UV bị phân cực tạo nên. Nhiều cây hoa có những hoa vân chỉ thấy được dưới ánh sáng tia UV, và một số loại hoa thậm chí còn có “dấu hiệu báo mật hoa”—một vùng phản chiếu tia UV—để chỉ cho côn trùng biết chỗ có mật. Một số loại quả và hạt cũng khoe mình cho chim chóc bằng cách đó.

Vì chim có thể nhìn thấy tia UV và tia này khiến bộ lông vũ của chúng óng ánh hơn, nên có lẽ loài chim trông rực rỡ hơn trong mắt đồng loại chúng. Một nhà điểu học nói loài chim có khả năng cảm nhận màu sắc “phong phú ngoài sức tưởng tượng của chúng ta”. Khả năng nhìn thấy tia UV thậm chí còn có thể giúp một số loài diều hâu và chim cắt tìm bắt chuột đồng. Bằng cách nào? Theo báo BioScience, chuột đồng đực “thải ra nước tiểu và phân có chứa những hóa chất hấp thu tia UV, và đánh dấu đường chúng đi bằng nước tiểu”. Nhờ vậy, chim có thể “xác định những vùng có nhiều chuột đồng” và tập trung săn ở đó.

Vì sao chim tinh mắt đến thế?

Thị giác của loài chim là một điều kỳ diệu. Cuốn sách Tất cả các loài chim trong Kinh Thánh (Anh  ngữ) viết: “Lý do chính là nhờ lớp mô nhận hình ảnh lót phía trong mắt chúng có nhiều tế bào thị giác hơn các loài động vật khác. Khả năng nhìn thấy các vật thể nhỏ ở xa tùy thuộc vào số lượng tế bào thị giác. Trong khi võng mạc của mắt người có khoảng 200.000 tế bào thị giác trên mỗi milimét vuông, thì hầu hết các loài chim đều có tới gấp ba lần con số đó. Còn diều hâu, kên kên và chim ưng có tới một triệu tế bào hoặc hơn nữa trên mỗi milimét vuông”. Ngoài ra, một số loài chim còn được phú thêm hai hố võng mạc—vùng có độ phân giải cao nhất—trong mỗi con mắt, giúp chúng có khả năng cảm nhận được khoảng cách và tốc độ tốt hơn. Những loài chim ăn các loài côn trùng biết bay cũng được phú cho khả năng tương tự.

Chim còn có thủy tinh thể mềm lạ thường giúp chúng thay đổi nhanh tiêu cự của mắt. Hãy tưởng tượng đời sống của loài có cánh sẽ nguy hiểm đến độ nào, đặc biệt là trong rừng và các khu bụi rậm, nếu tất cả đều lờ mờ. Quả là một sự khôn ngoan tuyệt diệu thể hiện trong cấu trúc đôi mắt loài chim! *

Giác quan thụ cảm điện

Tình huống được nói đến ở đầu bài về chú cá bơn núp con cá mập thật ra đã xảy ra trong một cuộc nghiên cứu khoa học về loài cá mập. Các nhà nghiên cứu muốn biết loài cá mập và cá đuối có cảm nhận được điện trường cực nhỏ mà một con cá sống phát ra hay không. * Để biết điều này, họ giấu một số điện cực dưới nền cát trong hồ cá mập và cho một dòng điện có điện áp thích hợp đi qua. Kết quả là gì? Ngay khi đến gần các điện cực, con cá mập liền hung hãn tấn công chúng.

Loài cá mập có một khả năng gọi là khả năng cảm nhận điện thụ động; chúng cảm nhận điện trường như cách tai thụ động tiếp nhận âm thanh. Trong khi đó loài cá phát điện có khả năng cảm nhận điện chủ động. Giống như loài dơi phát ra tín hiệu âm thanh và sau đó đọc âm thanh phản xạ, các loài cá này cũng phát ra sóng điện hoặc xung điện, tùy theo loài, rồi sau đó dùng các cơ quan thụ cảm đặc biệt để phát hiện bất cứ vật gì gây nhiễu trong các điện trường này. * Bằng cách đó loài cá phát điện có thể xác định chướng ngại vật, một con mồi, hay ngay cả một bạn phối ngẫu.

La bàn sinh học

Hãy tưởng tượng đời sống sẽ ra sao nếu cơ thể bạn được trang bị la bàn sinh học. Chắc chắn khi đó sẽ không còn vấn đề đi lạc nữa! Trong cơ thể của một số loài sinh vật, như ong mật và cá hồi nước ngọt, các nhà khoa học đã tìm thấy những tinh thể magnetit cực nhỏ, một chất tự nhiên có từ tính. Các tế bào chứa những tinh thể này nối với hệ thần kinh. Chính nhờ vậy mà ong và cá hồi nước ngọt tỏ ra có khả năng phát hiện từ trường. Thật vậy, ong dùng từ trường của trái đất để làm tàng ong và định hướng.

Các nhà nghiên cứu cũng đã phát hiện chất magnetit ở một loại vi khuẩn sống trong lớp trầm tích ở đáy đại dương. Khi lớp trầm tích bị khuấy động, từ trường trái đất tác động lên chất magnetit đó, khiến các con vi khuẩn ở tư thế có thể tự đẩy mình an toàn trở lại nơi trú ẩn của chúng dưới đáy đại dương. Nếu không chúng sẽ chết.

Nhiều động vật di trú, như chim, rùa, cá hồi và cá voi, có thể cũng có giác quan thụ cảm từ trường. Tuy nhiên, dường như những loài này không chỉ định hướng bằng giác quan đó mà còn dùng nhiều giác quan khác nữa. Loài cá hồi chẳng hạn có lẽ sử dụng khứu giác rất nhạy của chúng để tìm về lại dòng sông nơi chúng sinh ra. Loài chim sáo đá ở Châu Âu định hướng bằng mặt trời; còn một số loài chim khác thì dựa vào các vì sao. Nhưng như giáo sư tâm lý học Howard C. Hughes nhận xét trong cuốn sách của ông nhan đề Sensory Exotica—A World Beyond Human Experience, “rõ ràng chúng ta còn lâu mới hiểu hết những điều này và các bí ẩn khác của thiên nhiên”.

Những lỗ tai đáng để ganh tị

So với loài người, nhiều loài sinh vật có thính giác thật kỳ diệu. Trong khi chúng ta có thể nghe  những âm thanh ở tần số từ 20 đến 20.000 hertz (chu kỳ trong một giây), loài chó có thể nghe từ 40 đến 46.000 hertz, còn loài ngựa thì từ 31 đến 40.000 hertz. Voi và súc vật thậm chí có thể nghe hạ âm (dưới miền tần số tai người nghe được) xuống thấp tới 16 hertz. Vì âm thanh có tần số thấp truyền đi xa hơn, loài voi có thể liên lạc với nhau ở khoảng cách bốn kilômét hoặc hơn. Thật thế, một số nhà nghiên cứu cho rằng chúng ta có thể quan sát phản ứng của những động vật này để sớm biết động đất và những biến đổi thời tiết nghiêm trọng, vì các hiện tượng này đều phát ra hạ âm.

Côn trùng cũng có khả năng nghe được tần số rất cao hoặc rất thấp, một số nghe được siêu âm cao hơn miền tần số tai người nghe được gấp bốn lần, và có loài nghe được cả miền hạ âm. Vài loại côn trùng nghe bằng những lớp màng mỏng, phẳng như màng nhĩ được tìm thấy gần như trên khắp cơ thể chúng, trừ phần đầu. Những loại khác nghe được nhờ những sợi lông tơ, không chỉ nhạy với âm thanh mà cả những chuyển động nhẹ nhất trong không khí, như chuyển động của tay người. Sự nhạy cảm đó lý giải tại sao khó đập ruồi đến thế!

Hãy tưởng tượng bạn có khả năng nghe tiếng bước chân của côn trùng! Khả năng kỳ diệu đó thuộc về loài thú biết bay duy nhất trên thế giới, loài dơi. Dĩ nhiên, dơi cần có thính giác đặc biệt để định hướng trong bóng tối và bắt côn trùng bằng cách định vị bằng tiếng vang, tức sonar. * Giáo Sư Hughes nói: “Hãy hình dung một hệ thống sonar tinh vi hơn cả loại đang được dùng trên các tàu ngầm tối tân nhất. Bây giờ, hãy hình dung một hệ thống như thế được sử dụng bởi một con dơi nhỏ xíu, có thể nằm gọn trong lòng bàn tay bạn. Tất cả những tính toán giúp nó xác định khoảng cách, tốc độ và thậm chí cả loại mồi đều được thực hiện bởi một bộ óc nhỏ hơn móng tay cái của bạn!”

Vì khả năng định vị bằng tiếng vang chính xác còn tùy thuộc vào chất lượng tín hiệu âm thanh phát ra, nên theo một sách tham khảo, loài dơi có “khả năng xướng âm mà bất kỳ nghệ sĩ nhạc kịch nào cũng phải ganh tị”. * Dường như nhờ những mảnh da trên mũi, một số loài dơi còn có thể tập hợp âm thanh thành chùm. Tất cả những đặc tính đó góp phần tạo nên một tiếng vang sonar tinh vi đến độ có thể tạo ra “hình ảnh bằng âm thanh” của những vật thể mảnh như sợi tóc!

Ngoài dơi có ít nhất hai loài chim, là chim yến ở Châu Á và Châu Úc và chim dầu ở vùng nhiệt đới Châu Mỹ, cũng dùng khả năng định vị bằng tiếng vang. Nhưng những loài chim này dường  như chỉ dùng khả năng đó để định hướng trong các hang tối nơi chúng làm tổ.

Hệ thống sonar ở biển

Cá voi có răng cũng dùng hệ thống sonar, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác về cách hoạt động của nó. Hệ thống sonar của cá heo bắt đầu với những tiếng lách cách rất rõ, mà người ta tin là được phát ra từ bộ phận mũi của chúng, chứ không phải từ thanh quản. Khối mô mỡ hình tròn ở trán cá heo, tập hợp âm thanh thành một chùm “chiếu sáng” vùng trước mặt nó. Làm thế nào cá heo nghe âm thanh phản xạ của chúng? Không phải bằng tai, mà dường như là bằng hàm dưới và những cơ quan phụ thuộc khác, nối liền với tai giữa. Điều đáng chú ý là vùng này có cùng loại mỡ như khối mô mỡ ở trán cá heo.

Những tiếng lách cách của hệ sonar của cá heo giống một cách đáng ngạc nhiên với một biểu đồ sóng toán học được gọi là hàm số Gabor. Theo ông Hughes, hàm số này cho thấy tiếng lách cách của cá heo “gần như là tín hiệu sonar lý tưởng trong toán học”.

Cá heo có thể điều chỉnh cường độ tiếng lách cách của hệ sonar của chúng từ mức nhỏ như tiếng thì thầm cho đến mức lớn tới 220 đêxiben.  Như thế là lớn cỡ nào? Nhạc rock ầm ĩ phát ra âm thanh có cường độ 120 đêxiben, còn tiếng nổ của khẩu pháo là 130 đêxiben. Nhờ được trang bị với một hệ sonar mạnh như thế, cá heo có thể phát hiện những vật nhỏ như một trái banh có đường kính tám centimét, cách nó 120 mét hoặc thậm chí xa hơn nếu nước lặng.

Khi suy nghĩ về những giác quan kỳ diệu đó trong thế giới sinh vật, bạn không cảm thấy kinh ngạc và thán phục sao? Những người khiêm nhường và có hiểu biết thường cảm thấy như thế, và điều đó đưa chúng ta trở lại câu hỏi: Chúng ta được tạo ra như thế nào? Đúng là các giác quan của chúng ta thường kém hơn một số động vật và côn trùng. Tuy nhiên, chỉ có chúng ta mới cảm động trước những gì mình quan sát trong thiên nhiên. Do đâu chúng ta có những cảm xúc đó? Và tại sao chúng ta không chỉ tìm tòi để hiểu về các loài sinh vật, mà còn muốn biết lý do chúng tồn tại, cũng như vị trí của chúng ta giữa các loài ấy?

[Chú thích]

[Khung/Hình nơi trang 9]

Loài côn trùng hãy coi chừng!

Sách Sensory Exotica—A World Beyond Human Experience viết: “Mỗi ngày, cứ vào khoảng hoàng hôn, một hiện tượng thật sự đáng kinh ngạc lại xảy ra trên các ngọn đồi nhấp nhô gần San Antonio, Texas [Hoa Kỳ]. Từ đằng xa, bạn có thể lầm tưởng mình đang nhìn thấy một đám mây đen khổng lồ cuồn cuộn bay lên từ trong lòng đất. Tuy nhiên, đó không phải là một đám khói đen che khuất bầu trời lúc chập tối, mà là cuộc xuất hành tập thể từ hang Bracken thăm thẳm của 20 triệu con dơi không đuôi Mexico”.

Một ước tính gần đây hơn cho rằng số dơi bay ra từ hang này là 60 triệu con. Bay lên độ cao 3.000 mét vào bầu trời đêm, chúng đuổi bắt món ăn khoái khẩu của mình, loài côn trùng. Mặc dù bầu trời đêm hẳn phải tràn ngập tín hiệu siêu âm của loài dơi, nhưng không hề có sự lẫn lộn, vì mỗi con trong loài thú độc đáo này đều được trang bị một hệ thống cực kỳ tinh xảo để nhận ra tiếng của nó phản xạ lại.

[Hình]

Hang Bracken

[Nguồn tư liệu]

Với sự cho phép của Lise Hogan

[Hình]

Loài dơi không đuôi Mexico—sonar

[Nguồn tư liệu]

© Merlin D. Tuttle, Bat Conservation International, Inc.

 [Hình nơi trang 7]

Ong mật—thị giác và giác quan thụ cảm từ trường

[Hình nơi trang 7]

Chim ưng vàng—thị giác

[Hình nơi trang 7]

Cá đuối—thụ cảm điện

[Hình nơi trang 7]

Cá mập—thụ cảm điện

[Hình nơi trang 7]

Chim sáo đá—thị giác

[Hình nơi trang 7]

Cá hồi—khứu giác

[Nguồn tư liệu]

U.S. Fish & Wildlife Service, Washington, D.C.

[Hình nơi trang 7]

Rùa—có thể có giác quan thụ cảm điện

[Hình nơi trang 8]

Voi—thính giác tần số thấp

[Hình nơi trang 8]

Chó—thính giác tần số cao

[Hình nơi trang 9]

Cá heo—sonar