![[Khoa học] Vì sao voi không thể chạy nhanh bằng báo đốm?](https://photo2.tinhte.vn/data/attachment-files/2019/01/4534713_COVER.jpg)
Động vật có kích thước lớn hơn sẽ sở hữu nhiều loại tế bào cơ hơn để phục vụ cho việc tăng tốc, vì thế trên lý thuyết, voi lẽ ra phải chạy nhanh hơn ngựa. Tuy nhiên, động vật hạng trung lại là những loài có tốc độ nhanh nhất trên Trái Đất, một xu hướng khiến cho các nhà khoa học phải đau đầu trong nhiều năm qua. Giờ đây, sau một phân tích được thực hiện với gần 500 loài khác nhau, từ ruồi giấm cho đến cá voi, các nhà nghiên cứu sau cùng cũng đã có được câu trả lời: các tế bào cơ ở động vật lớn sẽ ngốn hết nhiên liệu trước khi chúng có thể đạt được vận tốc tối đa mà chúng có thể theo lý thuyết. Kết quả nghiên cứu mới cũng có thể giúp các chuyên gia ước tính được tốc độ chạy của một số loài khủng long - những sinh vật khổng lồ nhất từng tồn tại trên hành tinh của chúng ta.
Trước đây từng có nhiều nghiên cứu thực hiện về chủ đề vận tốc của động vật nhưng đa phần chỉ tập trung vào một vài nhóm động vật nhất định, chẳng hạn như động vật có vú. Tuy nhiên, phạm vi về kích thước của những loài được đưa ra phân tích cũng khá hạn chế, theo Myriam Hirt, một nhà động vật học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng sinh học ở Leipzig (Đức). Cách tiếp cận như vậy được cho là sẽ bỏ sót một số vấn đề tiềm ẩn bên trong. Để loại bỏ những hạn chế đó, Hirt và cộng sự của bà đã bắt đầu xem xét dữ liệu thu thập được từ trước đến nay về rất nhiều sinh vật, bao gồm cả những động vật máu lạnh hay máu nóng. Tổng cộng 474 loài đã được phân tích về khả năng chạy, bơi và cả bay. Kích thước của những loài này nằm trọng phạm vi từ 30 microgram đến 100 tấn.
Khi các nhà nghiên cứu sắp xếp một bản tốc độ của những loài vật (đo được trong tự nhiên lẫn trong phòng thí nghiệm) so với khối lượng, họ thu được một biểu đồ hình chữ U đảo ngược, với những loài có kích thước vừa phải nằm ở đỉnh. Những động vật nhanh nhất thế giới, bao gồm cả tốc độ chạy, bơi hay bay, đều là những loài có kích thước trung bình, không phải là những con nhỏ nhất hoặc to lớn nhất.
Xu hướng này được cho là xuất phát từ những hạn chế về mặt chuyển hoá trong các mô cơ, theo nghiên cứu. Những động vật khổng lồ có nhiều "sợi cơ phản ứng nhanh" (fast twitch) dùng trong quá trình chạy nước rút và về mặt lý thuyết, chúng có thể chạy nhanh hơn. Tuy vậy, các mô cơ này sớm bị mất oxy và do đó, công suất đã đẩy lên mức cực đại trước khi những động vật to lớn có thể đạt tới mức tối đa về mặt lý thuyết.
Ngoài việc tìm ra nguyên nhân khiến cho động vật to lớn không thể chạy nhanh như lý thuyết, nghiên cứu cũng được cho là đóng vai trò then chốt trong việc khai thác các yếu tố khác có ảnh hưởng đến tốc độ của động vật, theo Christofer Clemente, nhà sinh thái học thuộc Đại học Sunshine Coast (Úc), người không tham gia vào nghiên cứu. Có một xu hướng không thể giải thích được đó là những sinh vật máu nóng sống trên cạn thường có vận tốc nhanh hơn so với sinh vật máu lạnh có kích cỡ tương đương, trong khi trong môi trường đại dương, điều đó gần như trái ngược.
Hirt và nhóm của bà ngoài ra còn cho biết kỹ thuật mà họ dùng để giải thích cơ chế tăng tốc của động vật cũng có thể được áp dụng cho những con khủng long to lớn đã tuyệt chủng từ hàng triệu năm trước. Ví dụ, theo tính toán, tốc độ tối đa của khủng long bạo chúa (Tyrannosaurus Rex) có thể lên đến 27 km/h (nhanh hơn tốc độ trung bình của con người). Thomas R. Holtz Jr., một nhà cổ sinh vật học thuộc Đại học Maryland cho rằng con số này vẫn không hoàn toàn chính xác bởi phạm vi về vận tốc tối đa của các sinh vật có cùng trọng lượng có thể rất rộng.
Mặc dù đưa ra được kết luận tổng thể, tuy nhiên, ở phạm vi hẹp hơn về mặt kích thước, sự khác biệt tuy nhỏ nhưng có thể ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tối đa của sinh vật. Ví dụ, 2 người trong nghiên cứu nặng 70 kg và có tốc độ trung bình tối đa chỉ khoảng 41 km/h, trong khi đó, một con báo đốm chỉ nhẹ hơn khoảng 5 kg lại có thể chạy nhanh hơn gấp gần 3 lần.
Trước đây từng có nhiều nghiên cứu thực hiện về chủ đề vận tốc của động vật nhưng đa phần chỉ tập trung vào một vài nhóm động vật nhất định, chẳng hạn như động vật có vú. Tuy nhiên, phạm vi về kích thước của những loài được đưa ra phân tích cũng khá hạn chế, theo Myriam Hirt, một nhà động vật học thuộc Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng sinh học ở Leipzig (Đức). Cách tiếp cận như vậy được cho là sẽ bỏ sót một số vấn đề tiềm ẩn bên trong. Để loại bỏ những hạn chế đó, Hirt và cộng sự của bà đã bắt đầu xem xét dữ liệu thu thập được từ trước đến nay về rất nhiều sinh vật, bao gồm cả những động vật máu lạnh hay máu nóng. Tổng cộng 474 loài đã được phân tích về khả năng chạy, bơi và cả bay. Kích thước của những loài này nằm trọng phạm vi từ 30 microgram đến 100 tấn.
Khi các nhà nghiên cứu sắp xếp một bản tốc độ của những loài vật (đo được trong tự nhiên lẫn trong phòng thí nghiệm) so với khối lượng, họ thu được một biểu đồ hình chữ U đảo ngược, với những loài có kích thước vừa phải nằm ở đỉnh. Những động vật nhanh nhất thế giới, bao gồm cả tốc độ chạy, bơi hay bay, đều là những loài có kích thước trung bình, không phải là những con nhỏ nhất hoặc to lớn nhất.
Xu hướng này được cho là xuất phát từ những hạn chế về mặt chuyển hoá trong các mô cơ, theo nghiên cứu. Những động vật khổng lồ có nhiều "sợi cơ phản ứng nhanh" (fast twitch) dùng trong quá trình chạy nước rút và về mặt lý thuyết, chúng có thể chạy nhanh hơn. Tuy vậy, các mô cơ này sớm bị mất oxy và do đó, công suất đã đẩy lên mức cực đại trước khi những động vật to lớn có thể đạt tới mức tối đa về mặt lý thuyết.
Ngoài việc tìm ra nguyên nhân khiến cho động vật to lớn không thể chạy nhanh như lý thuyết, nghiên cứu cũng được cho là đóng vai trò then chốt trong việc khai thác các yếu tố khác có ảnh hưởng đến tốc độ của động vật, theo Christofer Clemente, nhà sinh thái học thuộc Đại học Sunshine Coast (Úc), người không tham gia vào nghiên cứu. Có một xu hướng không thể giải thích được đó là những sinh vật máu nóng sống trên cạn thường có vận tốc nhanh hơn so với sinh vật máu lạnh có kích cỡ tương đương, trong khi trong môi trường đại dương, điều đó gần như trái ngược.
Hirt và nhóm của bà ngoài ra còn cho biết kỹ thuật mà họ dùng để giải thích cơ chế tăng tốc của động vật cũng có thể được áp dụng cho những con khủng long to lớn đã tuyệt chủng từ hàng triệu năm trước. Ví dụ, theo tính toán, tốc độ tối đa của khủng long bạo chúa (Tyrannosaurus Rex) có thể lên đến 27 km/h (nhanh hơn tốc độ trung bình của con người). Thomas R. Holtz Jr., một nhà cổ sinh vật học thuộc Đại học Maryland cho rằng con số này vẫn không hoàn toàn chính xác bởi phạm vi về vận tốc tối đa của các sinh vật có cùng trọng lượng có thể rất rộng.
Mặc dù đưa ra được kết luận tổng thể, tuy nhiên, ở phạm vi hẹp hơn về mặt kích thước, sự khác biệt tuy nhỏ nhưng có thể ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ tối đa của sinh vật. Ví dụ, 2 người trong nghiên cứu nặng 70 kg và có tốc độ trung bình tối đa chỉ khoảng 41 km/h, trong khi đó, một con báo đốm chỉ nhẹ hơn khoảng 5 kg lại có thể chạy nhanh hơn gấp gần 3 lần.
Nguồn: Sciencemag
