Mùa đông có thật sự khắc nghiệt với động vật như với chúng ta?

Nếu chó phải mặc áo và giày, thì liệu sóc sẽ cảm thấy thế nào?

Đối mặt với giá rét

Trong khi thời tiết mùa đông bên ngoài có thể trở nên đáng sợ, thì một chiếc áo khoác, mũ len, tất len, giày cách nhiệt và có lẽ cả một ngọn lửa rực cháy sẽ giúp cuộc sống của những người sống ở vùng khí hậu lạnh trở nên dễ chịu hơn. Nhưng còn những loài động vật hoang dã thì sao? Chúng có không bị đóng băng không?

Ai đã từng dẫn chó đi dạo khi nhiệt độ lạnh thấu xương đều biết rằng loài chó sẽ run rẩy và gập chân lại để giảm tiếp xúc với giá lạnh – điều này cũng phần nào giải thích sự bùng nổ trong ngành công nghiệp quần áo cho thú cưng. Nhưng các loài động vật hoang dã như sóc chuột và chim hồng tước không có áo khoác hay giày thời trang.

Động vật và nguy cơ từ cái lạnh

Trên thực tế, động vật hoang dã cũng có thể bị tê cóng và hạ thân nhiệt, giống như con người và thú cưng. Ở miền bắc Hoa Kỳ, phần đuôi không có lông của loài chồn opossum là một bộ phận dễ bị thương tổn do lạnh. Đôi khi, những đợt rét bất thường ở Florida gây ra cảnh tượng kỳ lạ khi các loài kỳ nhông rơi xuống từ cây và lợn biển chết vì stress nhiệt độ lạnh.

Tránh cái lạnh là điều quan trọng để bảo vệ sự sống hoặc cơ thể (hoặc, trong trường hợp của loài chồn opossum, đuôi) và để đảm bảo khả năng sinh sản. Những điều kiện này bắt buộc động vật hoang dã phải cảm nhận được cái lạnh để tránh những tác động có hại từ các điều kiện cực đoan của nó. Mỗi loài động vật có cách riêng để cảm nhận sự khó chịu từ cái lạnh, giống như cảm giác châm chích thúc đẩy con người nhanh chóng tìm chỗ ấm. Thực tế, các cơ chế của hệ thần kinh để cảm nhận nhiệt độ gần như giống nhau ở tất cả các loài động vật có xương sống.

Một thách thức lớn của mùa đông đối với các loài động vật máu nóng, hay còn gọi là endotherm, là duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định trong điều kiện lạnh giá. Điều thú vị là, ngưỡng cảm nhận nhiệt độ có thể khác nhau tùy theo sinh lý học của từng loài. Ví dụ, một con ếch máu lạnh – tức ectotherm – sẽ bắt đầu cảm thấy lạnh ở nhiệt độ thấp hơn so với chuột. Nghiên cứu gần đây cho thấy các loài động vật ngủ đông, như sóc đất mười ba sọc, chỉ cảm nhận được cái lạnh ở mức nhiệt độ thấp hơn so với những endotherm không ngủ đông.

Vậy là, động vật cũng biết khi nào lạnh, chỉ khác nhau ở các mức nhiệt độ. Khi nhiệt độ xuống thấp, liệu động vật hoang dã có chịu đựng khổ sở hay đơn giản là thích nghi với sự băng giá?

Giải pháp của tự nhiên: Chậm lại và chờ đợi

Nhiều loài endotherm ở vùng lạnh biểu hiện trạng thái torpor: một trạng thái giảm hoạt động. Chúng trông như đang ngủ. Vì các loài động vật có thể rơi vào trạng thái torpor sẽ xen kẽ giữa việc tự điều chỉnh nhiệt độ cơ thể và để môi trường xung quanh tác động đến nhiệt độ của chúng, các nhà khoa học coi chúng là heterotherm. Trong điều kiện khắc nghiệt, sự linh hoạt này mang lại lợi thế là giảm nhiệt độ cơ thể – đáng chú ý là ở một số loài, thậm chí còn xuống dưới điểm đóng băng 32 độ F – điều này không phù hợp với nhiều chức năng sinh lý. Kết quả là, tốc độ trao đổi chất thấp hơn và do đó giảm nhu cầu năng lượng và thức ăn. Ngủ đông là một phiên bản kéo dài của trạng thái torpor.

Torpor mang lại lợi ích tiết kiệm năng lượng đặc biệt cho các loài động vật nhỏ – như dơi, chim hót và các loài gặm nhấm. Chúng tự nhiên mất nhiệt nhanh hơn vì diện tích bề mặt cơ thể lớn hơn so với kích thước tổng thể. Để duy trì nhiệt độ cơ thể trong phạm vi bình thường, chúng phải tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với động vật lớn. Điều này đặc biệt đúng với các loài chim có nhiệt độ cơ thể trung bình cao hơn so với động vật có vú.

Đáng tiếc là torpor không phải là giải pháp hoàn hảo để tồn tại trong điều kiện giá rét vì nó đi kèm với những rủi ro, chẳng hạn như tăng nguy cơ trở thành thức ăn cho động vật khác.

Những thích nghi khác hỗ trợ động vật tồn tại

Không có gì ngạc nhiên khi động vật đã tiến hóa thêm những sự thích nghi khác để vượt qua những tháng mùa đông.

Các loài động vật hoang dã ở vĩ độ phía Bắc thường có cơ thể lớn hơn và phần phụ nhỏ hơn so với những họ hàng gần ở vùng nhiệt đới. Nhiều loài động vật đã tiến hóa các hành vi để giúp chúng chống lại cái lạnh: tụ tập thành đàn, chui vào hang, đào hang và đậu trong các hốc đều là những cách phòng thủ tốt. Một số động vật cũng trải qua các thay đổi sinh lý khi mùa đông đến gần, tích lũy mỡ dự trữ, mọc lông dày hơn và giữ lớp không khí cách nhiệt dưới lớp lông hoặc lông vũ.

Thiên nhiên còn có những cách thú vị khác để giúp động vật đối phó với điều kiện mà con người không thể chịu đựng nổi.

Bạn có bao giờ thắc mắc tại sao ngỗng có thể đứng thoải mái trên băng hoặc sóc trên tuyết với bàn chân trần? Bí mật là ở sự gần gũi của các động mạch và tĩnh mạch trong các phần chi của chúng, tạo ra một sự trao đổi nhiệt theo gradient ấm-lạnh. Khi máu từ tim chảy đến các ngón chân, nhiệt từ động mạch chuyển sang tĩnh mạch mang máu lạnh từ ngón chân trở lại tim. Sự trao đổi nhiệt ngược chiều này giúp giữ nhiệt độ cơ thể ổn định trong khi giới hạn sự mất nhiệt khi các chi tiếp xúc với lạnh, nhưng không đến mức gây tổn thương mô. Hệ thống hiệu quả này được nhiều loài chim và động vật có vú trên cạn và dưới nước sử dụng, và thậm chí còn giải thích cách trao đổi oxy trong mang cá.

Nói đến cá, làm thế nào chúng không bị đóng băng từ bên trong trong nước lạnh? May mắn thay, băng nổi lên trên vì nước có mật độ dày đặc nhất khi ở trạng thái lỏng, cho phép cá bơi tự do trong nhiệt độ gần đóng băng dưới lớp băng cứng. Ngoài ra, cá có thể không có thụ thể cảm nhận lạnh mà các loài động vật có xương sống khác chia sẻ. Tuy nhiên, chúng có các enzyme độc đáo cho phép chức năng sinh lý tiếp tục ở nhiệt độ thấp hơn. Ở các vùng cực, cá thậm chí còn có các protein chống đóng băng đặc biệt gắn vào các tinh thể băng trong máu để ngăn chặn sự kết tinh lan rộng.

Vũ khí bí mật: Brown Fat

Một vũ khí bí mật khác ở động vật có vú và chim trong thời gian dài tiếp xúc với lạnh là mô mỡ nâu hay brown fat, loại mô giàu ty thể. Ngay cả ở người, các cấu trúc tế bào này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, tạo ra sự ấm áp mà không cần co thắt cơ và sự không hiệu quả về năng lượng liên quan đến run rẩy, một cách khác để cơ thể tạo ra nhiệt. Sự sinh nhiệt không cần run này có thể giải thích tại sao người dân ở Anchorage có thể thoải mái mặc quần đùi và áo phông vào một ngày mùa xuân có nhiệt độ 40 độ F.

Di cư và sự thích nghi của con người

Tất nhiên, di cư có thể là một lựa chọn – mặc dù nó tốn kém về năng lượng đối với động vật hoang dã và tài chính đối với những người muốn di chuyển gần hơn với xích đạo.

Là một loài, con người có khả năng thích nghi đến một mức độ nhất định – một số người hơn người khác – nhưng chúng ta không phải là loài thích nghi đặc biệt với cái lạnh. Có lẽ đó là lý do tại sao thật khó để nhìn ra ngoài cửa sổ vào một ngày lạnh giá và không cảm thấy tiếc cho một chú sóc đang nép mình khi gió mùa đông thổi qua lớp lông của nó. Chúng ta có thể không bao giờ biết liệu động vật có ghét mùa đông hay không – thật khó để đánh giá trải nghiệm chủ quan của chúng. Nhưng động vật hoang dã có nhiều chiến lược khác nhau để tăng khả năng chịu đựng cái lạnh, đảm bảo chúng sẽ sống sót qua một mùa xuân khác.