Tuần lộc đổi màu mắt theo mùa: mắt vàng mùa hè, mắt xanh mùa đông

Mắt tuần lộc đổi màu theo mùa: lớp phản quang phía sau võng mạc có màu vàng ánh kim vào mùa hè và chuyển sang xanh lam đậm vào mùa đông Bắc Cực tối kéo dài. Màu xanh giúp mắt nhạy hơn trong bóng tối, đổi lại hình ảnh kém sắc nét. Đây chỉ là một trong nhiều thích nghi của tuần lộc với vùng cực: chúng còn nhìn được tia tử ngoại, có mũi thu hồi nhiệt, móng đổi cấu trúc theo mùa và một đồng hồ sinh học gần như "tắt" vào mùa đêm trắng và mùa đêm dài.

Tuần lộc sống trong ánh sáng thế nào

Tuần lộc (Rangifer tarandus, ở Bắc Mỹ gọi là caribou) sống khắp vùng lãnh nguyên và rừng phương bắc quanh Bắc Cực: Na Uy, Thuỵ Điển, Phần Lan, Nga, Alaska, Canada và Greenland. Ở phía bắc vòng Bắc Cực, mùa hè có những tuần mặt trời không lặn, mùa đông có những tuần mặt trời không mọc. Ngay cả khi không có đêm cực hoàn toàn, mùa đông ở đây là một chuỗi dài ánh sáng chạng vạng mờ xanh, tuyết phủ trắng và rất ít tương phản.

Với một loài ăn cỏ phải tìm thức ăn dưới tuyết và nhận ra sói từ xa, nhìn rõ trong điều kiện ấy là chuyện sống còn. Mắt tuần lộc vì vậy đã trở thành một trong những ví dụ thú vị nhất về thích nghi thị giác.

Mắt vàng mùa hè, mắt xanh mùa đông

Nhiều loài thú như mèo, chó, bò, hươu có một lớp phản quang phía sau võng mạc gọi là tapetum lucidum. Lớp này phản chiếu ánh sáng đã đi qua võng mạc ngược trở lại, cho tế bào cảm quang cơ hội thứ hai để bắt ánh sáng. Đó là lý do mắt mèo hay mắt hươu phát sáng khi bị đèn pha rọi vào ban đêm.

Ở tuần lộc, các nhà nghiên cứu ở Na Uy và Anh phát hiện, trong một công bố năm 2013, rằng màu của lớp phản quang này thay đổi theo mùa. Mùa hè nó có màu vàng ánh kim, phản chiếu phần lớn ánh sáng ra khỏi mắt. Mùa đông nó chuyển sang xanh lam đậm, phản chiếu ít ánh sáng ra ngoài hơn và giữ lại nhiều ánh sáng trong mắt hơn.

Cơ chế: áp suất trong mắt

Lớp phản quang được cấu tạo từ các sợi collagen xếp đều đặn. Khoảng cách giữa các sợi quyết định ánh sáng màu nào được phản chiếu mạnh nhất, giống như màu óng ánh trên váng dầu hay cánh bướm. Trong mùa đông dài tối, đồng tử tuần lộc giãn to gần như liên tục. Đồng tử giãn lâu làm cản trở dòng dịch thoát khỏi mắt, áp suất trong mắt tăng lên, ép các sợi collagen sát lại. Khoảng cách nhỏ hơn thì màu phản chiếu chuyển từ vàng sang xanh.

Đánh đổi: nhạy hơn nhưng nhoè hơn

Mắt mùa đông nhạy sáng hơn đáng kể, giúp tuần lộc phát hiện chuyển động và hình dạng trong ánh chạng vạng. Cái giá là ánh sáng bị tán xạ nhiều hơn trong mắt, làm hình ảnh kém sắc nét. Với một con vật cần biết "có con gì đang tới" hơn là nhìn rõ từng chi tiết, đó là một đánh đổi đáng giá. Đây là trường hợp hiếm hoi được biết đến ở động vật có vú mà màu của một phần mắt thay đổi theo mùa.

Nhìn thấy tia tử ngoại

Mắt người không nhìn thấy tia tử ngoại vì thuỷ tinh thể chặn phần lớn tia này. Phần lớn thú có vú cũng vậy. Nhưng nghiên cứu công bố năm 2011 cho thấy mắt tuần lộc cho tia tử ngoại đi qua và võng mạc của chúng phản ứng với nó.

Điều này có ý nghĩa đặc biệt ở vùng cực. Tuyết phản chiếu mạnh tia tử ngoại. Trong khi đó, nhiều thứ quan trọng với tuần lộc lại hấp thụ tia tử ngoại: địa y, thức ăn chính của tuần lộc mùa đông; lông sói; nước tiểu của các con thú khác. Dưới mắt "nhìn tử ngoại", những thứ này hiện lên như những mảng tối nổi bật trên nền tuyết sáng, thay vì lẫn vào nền trắng như dưới mắt người.

Ở vùng cực, ánh sáng mùa đông lại giàu tia tử ngoại tương đối vì phần lớn là ánh sáng tán xạ từ bầu trời. Vì vậy khả năng này càng hữu ích đúng vào mùa khó nhìn nhất.

Mũi thu hồi nhiệt

Không khí lạnh âm vài chục độ hít vào phải được làm ấm tới nhiệt độ cơ thể trước khi vào phổi. Nếu thở ra mang theo toàn bộ hơi ấm ấy, cơ thể sẽ mất rất nhiều nhiệt và nước. Mũi tuần lộc chứa các cuộn xương mỏng gọi là xoăn mũi, phủ niêm mạc nhiều mạch máu, xếp thành những ngóc ngách rất phức tạp.

Khi hít vào, không khí lạnh đi qua các ngóc ngách này, được làm ấm và làm ẩm. Niêm mạc bị lạnh đi. Khi thở ra, hơi thở ấm ẩm đi qua niêm mạc lạnh, nhả lại phần lớn nhiệt và hơi nước. Đây là cơ chế trao đổi ngược dòng theo thời gian, rất giống nguyên lý của bộ thu hồi nhiệt trong nhà ở xứ lạnh. Các nhà sinh lý học Na Uy đã đo được rằng hơi thở ra của tuần lộc nguội hơn nhiều so với nhiệt độ cơ thể.

Ngược lại, khi chạy mạnh hoặc trời nóng mùa hè, tuần lộc thải nhiệt bằng cách thở hổn hển bằng miệng, bỏ qua bộ trao đổi nhiệt ở mũi. Mũi tuần lộc cũng rất nhiều mạch máu, điều mà các hình ảnh nhiệt chụp tuần lộc thường cho thấy rõ.

Móng đổi theo mùa và tiếng lách cách

Bàn chân tuần lộc rộng, có hai móng chính lớn và hai móng phụ phía sau, khi xoè ra phân tán trọng lượng trên tuyết và bùn lầy lãnh nguyên. Mùa hè, đệm dưới móng mềm và xốp, bám tốt trên nền ẩm. Mùa đông, đệm này co lại và cứng hơn, để lộ phần rìa móng sắc như lưỡi cắt, bấu vào băng và tuyết đông cứng.

Tuần lộc dùng móng để đào tuyết tìm địa y, để lại trên mặt tuyết những hố lõm nối nhau, tuyết càng dày thì hố càng sâu và con vật càng tốn sức. Khi tuyết bị một lớp băng cứng phủ lên sau mưa đông, việc đào trở nên khó khăn, và đó là lúc tuần lộc chết đói hàng loạt dễ xảy ra.

Khi tuần lộc đi, khớp chân phát ra tiếng lách cách nghe rõ, do gân trượt qua xương nhỏ ở chân. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng tiếng này giúp đàn giữ liên lạc với nhau trong bão tuyết hoặc trong bóng tối; một số nghiên cứu còn gợi ý tiếng lách cách của con đực to có thể phản ánh kích cỡ cơ thể. Các giải thích này vẫn đang được bàn luận.

Đồng hồ sinh học gần như tắt

Hầu hết động vật có một đồng hồ sinh học khoảng 24 giờ, được chỉnh lại mỗi ngày nhờ ánh sáng. Ở vùng cực, khi mặt trời không lặn hay không mọc trong nhiều tuần, đồng hồ ấy mất tín hiệu. Nghiên cứu ở Na Uy cho thấy ở tuần lộc, nhịp ngày đêm của hoóc-môn melatonin và hoạt động của một số gen đồng hồ rất yếu, gần như không có nhịp rõ ràng trong mùa đêm trắng và mùa đêm dài. Tuần lộc ăn và nghỉ theo từng đợt ngắn suốt cả ngày đêm, theo nhịp tiêu hoá của dạ cỏ hơn là theo đồng hồ.

Điều đó hợp lý: với một con vật phải ăn liên tục để lấy năng lượng từ địa y nghèo dinh dưỡng, gò mình vào một lịch 24 giờ không có ý nghĩa gì khi trời không có đêm. Một nghiên cứu khác gần đây còn ghi nhận điện não của tuần lộc khi nhai lại có những đặc điểm giống giấc ngủ, gợi ý chúng có thể "ngủ trong lúc nhai", tận dụng thời gian tiêu hoá để nghỉ ngơi.

Góc nhìn hôm nay

Tuần lộc là ví dụ cho thấy thích nghi có thể "co giãn theo mùa" chứ không cố định: cùng một con vật mang hai bộ mắt, hai kiểu móng, hai bộ lông trong một năm. Đây là dạng mềm dẻo kiểu hình, khi kiểu gen cho phép cơ thể chuyển trạng thái tuỳ môi trường.

Với các cộng đồng như người Sámi ở Bắc Âu và nhiều dân tộc ở Siberia, chăn tuần lộc là nghề truyền thống hàng trăm năm. Mùa đông có mưa làm tuyết đóng băng là mối lo lớn nhất của họ. Muốn tìm hiểu thêm, có thể đọc các bài viết phổ biến khoa học về thị giác tuần lộc từ các trường đại học Bắc Âu và Anh, hoặc xem phim tài liệu về những cuộc di cư mùa xuân của đàn caribou ở Alaska và Canada.