Cáo Bắc Cực và thỏ tuyết đổi màu lông theo mùa: lông nâu xám vào mùa hè để lẫn vào đất đá, cây bụi; lông trắng vào mùa đông để lẫn vào tuyết. Việc thay lông không do tuyết quyết định mà do độ dài ngày: khi ngày ngắn dần vào thu, cơ thể nhận tín hiệu ánh sáng và bắt đầu mọc lông trắng. Chính vì phụ thuộc vào lịch ánh sáng chứ không phải lịch tuyết, chúng đang gặp rắc rối khi khí hậu ấm lên.
Hai loài, một chiến lược
Cáo Bắc Cực (Vulpes lagopus) sống quanh vòng Bắc Cực: Bắc Canada, Alaska, Greenland, Iceland, Bắc Âu, Siberia. Đây là loài cáo nhỏ, tai ngắn tròn, mõm ngắn, chân phủ lông dày đến tận gan bàn chân, tất cả để giữ nhiệt. Bộ lông mùa đông của nó thuộc loại cách nhiệt tốt nhất trong giới thú.
Thỏ tuyết (Lepus americanus, tiếng Anh là snowshoe hare, "thỏ giày tuyết") sống ở rừng lá kim phương Bắc của Bắc Mỹ. Cái tên đến từ đôi bàn chân sau to bè, phủ lông, giúp nó chạy trên tuyết xốp mà không lún. Nó là món ăn chính của linh miêu Canada, và số lượng hai loài này lên xuống theo chu kỳ gần mười năm, một ví dụ kinh điển trong sách sinh thái học.
Hai loài cách nhau cả về họ hàng lẫn môi trường, nhưng đi tới cùng một lời giải: mỗi năm hai lần thay áo.
Thay áo như thế nào
Lông thú không đổi màu. Một sợi lông đã mọc ra thì giữ nguyên màu cho tới khi rụng. "Đổi màu" thực chất là rụng lông cũ, mọc lông mới với màu khác. Quá trình này kéo dài nhiều tuần.
- Mùa thu: ngày ngắn lại, lông nâu rụng dần, lông trắng mọc lên. Thường bắt đầu ở chân và tai, rồi lan lên thân.
- Mùa đông: trắng toàn thân (với cáo kiểu trắng) hoặc trắng gần hết (với thỏ, đầu tai vẫn đen).
- Mùa xuân: ngày dài ra, lông trắng rụng, lông nâu mọc lại. Có lúc con vật lốm đốm nâu trắng như tấm bản đồ.
Lông trắng không có sắc tố. Bên trong sợi lông nhiều khoảng rỗng chứa khí, vừa tán xạ ánh sáng thành màu trắng, vừa giữ hơi ấm. Như vậy, cùng một thay đổi phục vụ hai việc: nguỵ trang và chống rét.
Đồng hồ ánh sáng trong não
Tín hiệu kích hoạt việc thay lông là quang kỳ, tức độ dài của ngày. Ánh sáng đi vào mắt, não chuyển nó thành nhịp tiết hormone melatonin từ tuyến tùng: đêm càng dài, melatonin tiết càng lâu. Nhịp này điều khiển các hormone khác và cuối cùng là các nang lông. Đây là cơ chế cổ xưa, có ở nhiều loài thú vùng ôn đới và hàn đới.
Dựa vào quang kỳ có cái lợi lớn: độ dài ngày ở một nơi năm nào cũng như năm nào, là chiếc đồng hồ đáng tin cậy. Nhiệt độ và tuyết thì thất thường. Cơ thể chọn tín hiệu ổn định nhất để lên lịch cho một việc tốn kém như thay toàn bộ bộ lông.
Cáo Bắc Cực không phải lúc nào cũng trắng
Ít ai biết cáo Bắc Cực có hai kiểu màu di truyền:
| Kiểu | Mùa hè | Mùa đông | Hay gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| Kiểu trắng | Nâu xám lưng, nhạt bụng | Trắng toàn thân | Vùng lục địa nhiều tuyết, lãnh nguyên |
| Kiểu "xanh" (blue morph) | Nâu sô-cô-la sẫm | Xám xanh khói | Vùng ven biển, đảo như Iceland |
Kiểu "xanh" phổ biến hơn ở bờ biển, nơi mùa đông ít tuyết phủ liên tục, đá và bờ biển lộ ra nhiều. Ở đó, một con cáo xám sẫm lại khó thấy hơn một con cáo trắng tinh. Sự phân bố hai kiểu màu theo môi trường là một bằng chứng gián tiếp cho thấy màu lông thật sự có vai trò nguỵ trang.
Những loài khác cũng thay áo
Thay lông trắng vào mùa đông đã tiến hoá độc lập ở ít nhất vài chục loài chim và thú vùng lạnh. Một số ví dụ quen thuộc:
- Chồn ecmin (Mustela erminea): mùa đông trắng muốt, chỉ đầu đuôi đen. Bộ lông mùa đông này từng là lông thú quý dùng trong trang phục hoàng gia châu Âu.
- Gà gô trắng (Lagopus muta): một trong số ít loài chim thay lông trắng, còn có lông mọc kín chân như đi tất.
- Thỏ núi (Lepus timidus) ở Scotland, Bắc Âu và Siberia.
- Chuột hamster Dzungaria: loài hamster nuôi làm cảnh quen thuộc, nếu sống dưới ánh sáng tự nhiên có thể chuyển sang lông trắng vào mùa đông.
Khi tuyết đến muộn: con thỏ trắng trên đất nâu
Vì đồng hồ sinh học dựa vào ánh sáng, thỏ tuyết vẫn mặc áo trắng đúng lịch dù năm đó tuyết rơi muộn hay tan sớm. Một con thỏ trắng ngồi trên nền đất nâu trơ trọi thì nổi bật như ngọn đèn. Các nhà nghiên cứu gọi đây là "lệch pha nguỵ trang" (camouflage mismatch).
Nhóm của L. Scott Mills (khi đó ở Đại học bang North Carolina và Đại học Montana) theo dõi thỏ tuyết đeo vòng cổ định vị ở Montana trong nhiều năm. Họ ghi nhận thỏ không đổi được hành vi bao nhiêu để bù lại: thỏ trắng trên nền nâu không chủ động trốn kỹ hơn. Các nghiên cứu sau đó trong nhóm cho thấy những tuần bị lệch pha là những tuần thỏ chết vì bị săn nhiều hơn rõ rệt. Khi mùa tuyết ngắn lại do khí hậu ấm lên, số tuần lệch pha mỗi năm có thể tăng.
Hy vọng nằm trong những con thỏ nâu
Ở một số vùng ven biển Tây Bắc Thái Bình Dương của Mỹ, nơi mùa đông ôn hoà, nhiều con thỏ tuyết giữ nguyên màu nâu cả mùa đông. Năm 2018, nhóm nghiên cứu của Matthew Jones, Jeffrey Good, L. Scott Mills và các cộng sự công bố trên tạp chí Science rằng kiểu lông nâu mùa đông này gắn với một biến thể gen Agouti, gen điều khiển sắc tố lông. Điều bất ngờ: biến thể đó có lẽ đến từ việc thỏ tuyết từng lai với thỏ đuôi đen (một loài thỏ rừng khác) trong quá khứ.
Các nhà khoa học coi những vùng có cả thỏ nâu lẫn thỏ trắng mùa đông là "vùng hy vọng": nếu khí hậu tiếp tục ấm, những biến thể sẵn có này có thể giúp quần thể thích nghi nhanh hơn, miễn là các vùng sống còn nối liền với nhau để gen lan được.
Góc nhìn hôm nay: bài học từ một bộ lông
Câu chuyện thay áo theo mùa cho thấy nguỵ trang không phải tấm áo may một lần dùng mãi. Nó là một thoả thuận giữa con vật và môi trường, và khi môi trường đổi nhịp, thoả thuận có thể hết hiệu lực. Đây là một trong những ví dụ dễ hiểu nhất để giải thích cho trẻ em về biến đổi khí hậu mà không cần biểu đồ.
- Xem ảnh theo mùa: nhiều vườn quốc gia ở Canada, Bắc Âu đăng ảnh bẫy ảnh của cáo, thỏ qua các mùa. So ảnh tháng 7 và tháng 1 sẽ thấy rõ nhất.
- Dự án khoa học công dân: nhóm nghiên cứu thỏ tuyết từng kêu gọi người dân gửi ảnh thỏ, chồn chụp ngoài thiên nhiên kèm ngày tháng để lập bản đồ màu lông. Đây là cách người không chuyên đóng góp vào khoa học thật.
- Đọc thêm: trang của Smithsonian và của các tổ chức bảo tồn Bắc Cực có nhiều bài phổ thông về cáo Bắc Cực, gồm cả hai kiểu màu trắng và xanh.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao cáo Bắc Cực đổi màu lông?
Cáo Bắc Cực thay lông hai lần mỗi năm: lông trắng mùa đông để lẫn vào tuyết, lông nâu xám mùa hè để lẫn vào đất đá. Lông trắng mùa đông còn dày và chứa nhiều khí, giúp giữ ấm rất tốt.
Thỏ tuyết đổi màu khi nào?
Thỏ tuyết bắt đầu mọc lông trắng vào mùa thu khi ngày ngắn lại, và trở lại màu nâu vào mùa xuân khi ngày dài ra. Mỗi đợt thay lông kéo dài nhiều tuần, có lúc con vật lốm đốm nâu trắng.
Tuyết có làm thỏ chuyển sang màu trắng không?
Không. Tín hiệu chính là độ dài ngày, được não chuyển thành nhịp hormone melatonin. Vì vậy năm nào tuyết đến muộn, thỏ vẫn trắng đúng lịch và trở nên dễ bị phát hiện.
Cáo Bắc Cực có màu gì ngoài màu trắng?
Có kiểu màu "xanh": mùa hè nâu sẫm, mùa đông xám xanh khói. Kiểu này hay gặp ở vùng ven biển và đảo như Iceland, nơi mùa đông ít tuyết phủ liên tục.
Biến đổi khí hậu ảnh hưởng gì tới thỏ tuyết?
Mùa tuyết ngắn lại khiến thỏ trắng phải sống nhiều tuần trên nền đất nâu, dễ bị kẻ săn mồi phát hiện. Nghiên cứu ở Montana cho thấy những tuần lệch pha này thỏ bị săn nhiều hơn rõ rệt.
