Mỗi mùa thu, hàng tỷ con chim ở Bắc Mỹ bắt đầu những chuyến bay dài về phương Nam, di cư để tránh cái lạnh của mùa đông. Những loài chim này có thể bay hàng nghìn dặm, thậm chí có những con bay không ngừng nghỉ trong nhiều ngày liền. Nhưng làm sao chúng có thể làm được điều đó? Và câu hỏi lớn hơn mà các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm câu trả lời là: Điều gì xảy ra trong cơ thể của chúng trong quá trình bay?
Tiến sĩ Christopher Guglielmo, một nhà sinh vật học tại Đại học Western ở Ontario, là một trong những người đang tìm hiểu vấn đề này. Ông đặt ra câu hỏi: “Làm sao một loài chim như chim dẻ đuôi sọc (godwit) có thể bay qua cả Thái Bình Dương mà không nghỉ ngơi? Làm sao chúng có đủ năng lượng để làm được điều đó?”
Cửa khóa áp suất ở lối vào của hầm gió.
Để trả lời câu hỏi này, Guglielmo cùng đội ngũ của mình tại Cơ sở Nghiên cứu Chim Cao cấp đã xây dựng một hầm gió, hoạt động như một dạng máy chạy bộ trên không cho chim. Hầm gió này cho phép các nhà nghiên cứu kiểm soát các điều kiện bay, từ tốc độ gió đến độ cao, nhiệt độ và độ ẩm. Những con chim khi bay trong hầm gió này có thể đập cánh trong nhiều giờ liền mà không cần rời khỏi chỗ.
Tuy nhiên, không phải loài chim nào cũng "hợp tác". Theo Guglielmo, chỉ khoảng một nửa số chim thử nghiệm chịu bay trong hầm gió. Nhưng với những loài chịu bay, hầm gió cung cấp cho các nhà nghiên cứu cơ hội quý giá để nghiên cứu kỹ hơn về thể chất của chúng trong điều kiện thực tế.
Tiến sĩ Christopher Guglielmo, một nhà sinh vật học tại Đại học Western ở Ontario, là một trong những người đang tìm hiểu vấn đề này. Ông đặt ra câu hỏi: “Làm sao một loài chim như chim dẻ đuôi sọc (godwit) có thể bay qua cả Thái Bình Dương mà không nghỉ ngơi? Làm sao chúng có đủ năng lượng để làm được điều đó?”
Cửa khóa áp suất ở lối vào của hầm gió.
Để trả lời câu hỏi này, Guglielmo cùng đội ngũ của mình tại Cơ sở Nghiên cứu Chim Cao cấp đã xây dựng một hầm gió, hoạt động như một dạng máy chạy bộ trên không cho chim. Hầm gió này cho phép các nhà nghiên cứu kiểm soát các điều kiện bay, từ tốc độ gió đến độ cao, nhiệt độ và độ ẩm. Những con chim khi bay trong hầm gió này có thể đập cánh trong nhiều giờ liền mà không cần rời khỏi chỗ.
Tuy nhiên, không phải loài chim nào cũng "hợp tác". Theo Guglielmo, chỉ khoảng một nửa số chim thử nghiệm chịu bay trong hầm gió. Nhưng với những loài chịu bay, hầm gió cung cấp cho các nhà nghiên cứu cơ hội quý giá để nghiên cứu kỹ hơn về thể chất của chúng trong điều kiện thực tế.
Một trong những nghiên cứu hiện tại của nhóm là về loài chim choắt nhỏ (Western sandpiper), một loài chim nhỏ thường sinh sản ở Alaska và Siberia. Mỗi mùa thu, loài này di cư dọc theo bờ biển Thái Bình Dương, một số bay xa đến tận Nam Mỹ. Điều thú vị ở loài này là chúng thuộc nhóm chim có khả năng di cư xuất sắc nhất trong thế giới loài chim.
Một nghiên cứu sinh tiến sĩ, đang khởi động hầm gió.
Nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu lượng năng lượng mà loài sandpiper tiêu thụ khi bay ở các tốc độ khác nhau. Guglielmo cho biết, việc giữ nguyên một vị trí trong không trung đòi hỏi rất nhiều năng lượng, cũng giống như bay với tốc độ tối đa. Tuy nhiên, ở khoảng giữa hai mức tốc độ này, chim sẽ bay hiệu quả nhất về mặt năng lượng, giúp chúng di chuyển xa hơn mà không cần tiêu tốn quá nhiều calo. Xác định chính xác tốc độ này có thể giúp các nhà khoa học dự đoán được chim sẽ bay bao xa trước khi cần nghỉ ngơi và nạp năng lượng.
Một trong những câu hỏi lớn mà nghiên cứu này hướng đến là: Nếu môi trường sống của những loài chim này bị mất đi do sự phát triển hay biến đổi khí hậu, liệu chúng có thể tìm kiếm những điểm dừng chân thay thế để nạp năng lượng? “Nếu chúng ta mất một vùng đầm lầy, liệu chúng có thể bay qua mà không cần nghỉ ở đó?” Guglielmo đặt câu hỏi.
Màn hình hiển thị trực tiếp hình ảnh một con sandpiper trong hầm gió.
Những con chim sandpiper trong một khu vực mô phỏng giống như bờ biển.
Quảng cáo
Một yếu tố quan trọng trong việc đo lường năng lượng tiêu thụ của loài chim là việc phân tích thành phần hóa học trong hơi thở của chúng. Cũng giống như con người, khi chim sử dụng năng lượng, chúng tiêu thụ oxy và thải ra carbon dioxide. Để đo lường lượng CO2 mà chim thải ra trong khi bay, các nhà khoa học cần trang bị cho chúng những chiếc mặt nạ hô hấp nhỏ xíu. Tuy nhiên, việc này có thể gây khó khăn cho chim khi bay. Do đó, nhóm nghiên cứu đã chọn một phương pháp ít xâm lấn hơn.
Trước khi đưa chim vào hầm gió, các nhà khoa học tiêm cho chúng một lượng nhỏ carbon 13 – một dạng carbon nặng dễ theo dõi. Khi chim sử dụng năng lượng, chúng thải ra carbon 13 dưới dạng CO2. Lượng carbon 13 còn lại trong cơ thể và hơi thở của chúng sau khi ra khỏi hầm gió sẽ cho biết mức năng lượng mà chúng đã tiêu tốn.
Tiêm cho một con chim sandpiper một đồng vị carbon không phóng xạ để giúp đo lường lượng năng lượng mà nó tiêu hao trong một bài kiểm tra bay.
Một trong những giả thuyết mà nhóm đang kiểm tra là: Khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, một số loài chim có thể bay ở độ cao lớn hơn, nơi không khí mát mẻ hơn nhưng cũng loãng hơn. Lý thuyết cho rằng, trong điều kiện không khí loãng, chim sẽ phải tốn nhiều năng lượng hơn để bay. Tuy nhiên, Guglielmo nhấn mạnh: “Chúng tôi muốn biết chính xác chim sẽ phải tốn thêm bao nhiêu năng lượng, vì vậy chúng tôi phải đo lường điều đó.”
Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về khả năng của các loài chim trong việc thực hiện những chuyến bay dài mà còn có thể cung cấp dữ liệu quan trọng về cách biến đổi khí hậu và ô nhiễm có thể ảnh hưởng đến các chuyến di cư trong tương lai. Điều này có thể giúp các nhà khoa học dự đoán được sự sống còn của các loài chim trong bối cảnh môi trường toàn cầu thay đổi.
Quảng cáo
Theo NYT