Điều gì hạn chế kích thước của loài chim?

Tại sao các loài chim không thể đạt tới kích thước lớn hơn? Kỉ lục kích thước lớn nhất trong tất cả các loài chim biết bay hiện đang thuộc về loài thiên nga với trong lượng 15 kg, dù các nhà khoa học ước tính trước đây loài chim cổ Argentavis sống ở Argentina vào kỷ nguyên Miocene nặng tới 70 kg, ngang với trọng lượng trung bình của con người. Tới đây trên tờ PLoS Biology, Sievert Rohwer cùng các đồng nghiệp thuộc Bảo tàng Burke tại đại học Washington sẽ cung cấp những bằng chứng chứng minh kích thước cơ thể của các loài chim bị hạn chế bởi việc thay lông vũ trong khoảng thời gian rụng lông.

Khi kích thước của chim tăng lên, tỉ lệ phát triển lông không thể theo kịp với độ dài lông, nên có thời điểm lông rụng dần đi trước cả khi có lông mới mọc thay thế. Mối quan hệ này đòi hỏi phải có những thay đổi căn bản trong chiến lược thay lông của chim khi kích thước cơ thể tăng lên, và đây chính là nguyên nhân làm hạn chế kích thước của các loài chim biết bay.

Đại bàng trắng đang bay lượn. Điều gì hạn chế kích thước của các loài chim?  (Ảnh: iStockphoto/Bruce Leonard)

Qua quá trình thường xuyên tiếp xúc với tia cực tím và sự hủy hoại của vi khuẩn, lông cần được thay thế đều đặn để duy trì khả năng bay của chim. Các loài chim nhỏ thường thay lông từ 1 tới 2 lần trong năm, trong đó, 9 hay 10 lông vũ lần lượt được thay thế, với khoảng thời gian 3 tuần cho mỗi chiếc lông. Những loài chim lớn săn mồi lại thường tiến hành việc thay lông một lần trong vài năm.

Với kích thước cơ thể tăng lên, độ dài của các lông cơ bản sẽ tăng gấp đôi khi trọng lượng tăng 10 lần. Trong khi đó, thời gian thay lông vũ tăng lên 1,5 lần khi trọng lượng cơ thể tăng gấp 10, cho tới khi một con chim 10 kg sẽ cần tới 56 ngày để thay một chiếc lông bay. Lí do của sự khác biệt này vẫn chưa được khám phá, nhưng các nhà khoa học suy đoán có thể là do đặc điểm về hình học: cấu trúc lông vũ với kích thước 2 chiều dài – rộng khác với cấu trúc phát triển một chiều của cuống lông.

Lông chim là một trong những hiện tượng thích nghi thú vị nhất trong thế giới động vật, và tới nay người ta vẫn chưa hiểu nhiều về khía cạnh động lực học của quá trình phát triển bộ lông. Có thể đạt tới tốc độ phát triển lông nhanh hơn với một vùng lông rộng hơn, nhưng điều này sẽ làm yếu đi cấu trúc của các lông đang mọc. Để hiểu được những phức tạp về mặt kĩ thuật của quá trình lông vũ phát triển, cần có thêm nghiên cứu về động lực học và cấu trúc của các vùng đang phát triển. Còn về loài chim cổ Argentavis? Các tác giả suy đoán rằng loài chim khổng lồ này có lẽ thay tất cả lông vũ của nó cùng một đợt trong suốt thời gian dài nhịn đói, khi cơ thể được cung cấp năng lượng bởi lớp mỡ dự trữ. Đây là cách làm rất giống với loài chim cánh cụt hoàng đế ngày nay.

Nghiên cứu được tài trợ kinh phí bởi Bảo tàng Burke, Bảo tàng Hoa kỳ, và giải thưởng Casey của khoa Sinh trường đại học Washington. Các nhà tài trợ không có bất kì sự tham gia nào vào việc lên kế hoạch nghiên cứu, thu thập và phân tích dữ liệu, quyết định công bố kết quả hay chuẩn bị bản thảo.

Tham khảo:

Rohwer S, Ricklefs RE, Rohwer VG, Copple MM. Allometry of the Duration of Flight Feather Molt in Birds. PLoS Biol, 7(6): e1000132 DOI: 10.1371/journal.pbio.1000132