Lưng tối bụng sáng (countershading) là kiểu tô màu mà mặt trên cơ thể con vật sẫm hơn mặt dưới. Ánh sáng trời chiếu từ trên xuống làm lưng sáng lên và bụng chìm vào bóng; màu tối ở lưng và màu nhạt ở bụng bù trừ đúng phần chênh lệch đó, nên con vật trông phẳng như tờ giấy dán vào nền, mất đi khối tròn mà mắt kẻ săn mồi dùng để nhận ra nó. Quy luật này mang tên Abbott Thayer, hoạ sĩ người Mỹ đã mô tả nó cuối thế kỷ 19.
Mắt ta nhận ra vật thể nhờ bóng đổ
Thử đặt một quả bóng bàn trắng lên bàn dưới đèn trần. Đỉnh quả bóng sáng, đáy quả bóng tối dần. Chính dải chuyển từ sáng sang tối đó cho não biết "đây là một khối tròn", chứ không phải một vòng tròn vẽ phẳng. Hoạ sĩ học điều này từ những buổi vẽ tĩnh vật đầu tiên: muốn vẽ quả cam nổi lên khỏi mặt giấy thì phải đánh bóng phía dưới.
Với con vật ngoài tự nhiên cũng vậy. Một con sóc, con nai hay con cá đều có thân tròn. Ánh sáng ban ngày phần lớn đến từ phía trên, nên nếu bộ lông chỉ có một màu, lưng nó sẽ sáng hơn bụng. Kẻ săn mồi không cần thấy rõ màu lông; chỉ cần thấy một khối có bóng đổ là đủ đoán ra có thứ gì đang nằm đó.
Lưng tối bụng sáng làm ngược lại việc của ánh sáng. Chỗ được chiếu nhiều nhất thì màu tối nhất, chỗ khuất nhất thì màu nhạt nhất. Khi hai thứ cộng lại, độ sáng thật mà mắt nhận được gần như đều từ lưng xuống bụng. Khối tròn biến thành mảng phẳng, và mảng phẳng cùng tông với nền thì rất khó nhận ra.
Abbott Thayer, người hoạ sĩ nhìn ra quy luật
Abbott Handerson Thayer (1849–1921) là hoạ sĩ chân dung và phong cảnh khá có tiếng ở Mỹ. Ông mê chim và dành nhiều năm quan sát màu lông ngoài thực địa. Năm 1896, ông đăng bài The Law Which Underlies Protective Coloration (Quy luật nằm sau màu sắc bảo vệ) trên tạp chí điểu học The Auk. Bài viết đặt nền cho cái mà ngày nay sách sinh học gọi là "quy luật Thayer".
Thayer không chỉ viết. Ông làm mô hình: những con chim gỗ tô màu khác nhau, đặt trên nền đất ngoài trời. Con chim tô một màu thì nổi rõ như cục đá. Con chim tô lưng tối bụng sáng, đặt cùng chỗ, gần như tan vào nền khi nhìn từ vài bước chân. Những buổi trình diễn này thuyết phục được nhiều nhà tự nhiên học thời đó, vì ai cũng tự mắt thấy được.
Năm 1909, ông cùng con trai Gerald Thayer xuất bản cuốn Concealing-Coloration in the Animal Kingdom (Màu sắc che giấu trong giới động vật), dày, nhiều tranh minh hoạ do chính gia đình ông vẽ.
Khi một ý hay bị đẩy đi quá xa
Cuốn sách năm 1909 cũng là nơi Thayer đi quá đà. Ông cho rằng gần như mọi màu sắc của động vật đều để che giấu, kể cả những màu sặc sỡ nhất. Bức tranh nổi tiếng nhất trong sách vẽ đàn hồng hạc màu hồng giữa nền trời hoàng hôn, kèm lập luận rằng màu hồng giúp chim lẫn vào ráng chiều. Ông bỏ qua gần như hoàn toàn khả năng màu sắc dùng để khoe với bạn tình hay để cảnh báo kẻ thù.
Năm 1911, Theodore Roosevelt, một người săn bắn và quan sát thú hoang có kinh nghiệm, viết một bài dài trên tạp chí của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ để phản bác. Roosevelt chỉ ra rằng nhiều loài thú lớn ngoài đồng trống chẳng hề che giấu được gì. Cuộc tranh luận khá gay gắt. Giới khoa học về sau giữ lại phần đúng nhất của Thayer, chính là quy luật lưng tối bụng sáng, và gạt bỏ phần suy diễn quá tay.
Ai mang bộ áo lưng tối bụng sáng
Kiểu tô màu này có mặt ở rất nhiều nhóm động vật không họ hàng gần với nhau, dấu hiệu cho thấy nó được chọn lọc tự nhiên "phát minh" lại nhiều lần.
| Nhóm | Ví dụ | Ghi chú |
|---|---|---|
| Thú trên cạn | Nai, hoẵng, linh dương, sóc, thỏ rừng | Bụng trắng hoặc kem, lưng nâu xám |
| Cá biển khơi | Cá thu, cá ngừ, cá mập xanh | Lưng xanh sẫm, bụng bạc trắng |
| Chim | Nhiều loài chim sẻ, chim cánh cụt | Chim cánh cụt lưng đen bụng trắng |
| Bò sát | Nhiều loài rắn, thằn lằn sống trên mặt đất | Bụng nhạt hơn lưng |
| Sâu bướm | Nhiều loài sâu ăn lá | "Lưng" và "bụng" tuỳ tư thế bám |
Dưới nước: hai bài toán cùng một lời giải
Với cá và chim cánh cụt, lưng tối bụng sáng còn giải thêm một bài toán nữa. Nhìn từ trên xuống, kẻ săn mồi thấy lưng sẫm màu hoà vào làn nước sâu tối bên dưới. Nhìn từ dưới lên, nó thấy bụng bạc lẫn vào mặt nước sáng rực phía trên. Hai cơ chế này, xoá bóng đổ và hoà vào nền theo từng góc nhìn, cùng tồn tại và khó tách riêng. Các nhà sinh học vẫn đang cân nhắc phần nào đóng góp nhiều hơn ở từng loài.
Ngoại lệ chứng minh quy luật: con vật lộn ngược
Cách hay nhất để kiểm tra một quy luật là tìm chỗ nó bị đảo ngược. Lưng tối bụng sáng có những ngoại lệ đẹp đến mức chính chúng trở thành bằng chứng mạnh nhất.
Cá da trơn lộn ngược (Synodontis nigriventris) ở lưu vực sông Congo có thói quen bơi ngửa bụng lên trên, để kiếm ăn ở mặt dưới lá cây và khúc gỗ. Và màu của nó cũng ngược: bụng sẫm, lưng nhạt. Tên khoa học nigriventris nghĩa đen là "bụng đen". Bởi khi nó bơi ngửa, bụng mới là phần hứng ánh sáng.
Thayer đã chú ý tới một ví dụ tương tự ở sâu bướm. Sâu non của bướm đêm mắt hồng (Smerinthus ocellata) thường bám ngược dưới cành, lưng quay xuống đất. Màu của nó cũng đảo lại theo tư thế đó: phía hướng lên trời thì đậm, phía hướng xuống đất thì nhạt. Nếu màu sắc chỉ là chuyện ngẫu nhiên, khó giải thích vì sao nó cứ khớp với cách con vật quay mình như vậy.
Kiểm chứng bằng thí nghiệm hiện đại
Suốt gần một thế kỷ, quy luật Thayer được dạy như điều hiển nhiên nhưng ít khi được kiểm tra bằng số liệu. Từ thập niên 2000, các nhà sinh học tiến hoá ở Anh, trong đó có nhóm của Hannah Rowland và Innes Cuthill, làm những thí nghiệm ngoài thực địa với "con mồi giả": những mẩu bột nhào hình sâu, tô màu khác nhau, ghim lên cành cây trong rừng. Chim rừng ăn mất bao nhiêu con mỗi loại thì đếm được.
Kết quả lặp đi lặp lại: mồi giả tô lưng tối bụng sáng sống sót lâu hơn mồi tô một màu, khi được đặt đúng chiều với ánh sáng. Lật ngược mồi lại thì lợi thế biến mất. Đó là bằng chứng rằng chim săn mồi thật sự dùng bóng đổ để tìm sâu, và rằng xoá bóng đổ thật sự cứu mạng con mồi.
Một hướng khác dùng máy tính: chụp ảnh con vật, đo độ sáng từng phần cơ thể dưới các kiểu ánh sáng khác nhau, rồi tính xem màu lông có "khử" được bóng không. Các nghiên cứu này cho thấy độ chênh lưng – bụng ở nhiều loài thú khớp khá tốt với kiểu ánh sáng ở nơi chúng sống: thú vùng đồng trống nắng gắt chênh mạnh hơn thú dưới tán rừng âm u.
Đọc được môi trường sống của khủng long
Ý tưởng này đã đi xa đến mức giúp đoán nơi ở của loài vật đã tuyệt chủng. Năm 2016, nhóm của Jakob Vinther (Đại học Bristol) công bố nghiên cứu trên một mẫu hoá thạch khủng long nhỏ Psittacosaurus còn giữ dấu vết sắc tố trên da. Sắc tố cho thấy con vật này có lưng tối bụng sáng.
Nhóm nghiên cứu dựng mô hình ba chiều của con khủng long, tô màu theo dấu vết sắc tố, rồi đem ra chiếu dưới các kiểu ánh sáng. Mức chênh màu của nó khớp nhất với ánh sáng khuếch tán dưới tán rừng, chứ không phải đồng trống nắng chói. Từ một mảng màu trên đá, họ suy ra loài này có lẽ sống trong rừng. Kết luận còn mang tính suy luận, nhưng là ví dụ hiếm hoi cho thấy màu sắc hoá thạch kể được chuyện sinh thái.
Giới hạn của lưng tối bụng sáng
Kiểu tô màu này không phải phép màu. Nó chỉ hiệu quả khi ánh sáng chiếu từ trên xuống và con vật giữ đúng tư thế. Một con nai đang nằm nghiêng, một con cá đang xoay mình để đớp mồi, lập tức để lộ phần bụng sáng. Vào ngày u ám, ánh sáng khuếch tán đều từ mọi phía nên bóng đổ vốn đã nhẹ, lợi thế giảm đi.
Lưng tối bụng sáng cũng không phải lý do duy nhất khiến bụng nhạt màu. Sắc tố melanin ở lưng còn che nắng, chống tia tử ngoại cho phần da hứng nắng nhiều nhất. Bụng ít bị nắng chiếu thì cơ thể "đỡ tốn" sắc tố. Hai lời giải thích này có thể cùng đúng và đẩy theo cùng một hướng, nên khi quan sát một loài cụ thể, đừng vội quy hết cho nguỵ trang.
Góc nhìn hôm nay: tự thấy quy luật Thayer
Quy luật này dễ kiểm chứng tại nhà hơn hầu hết mọi điều trong sinh học. Một vài cách:
- Thí nghiệm hai quả trứng. Lấy hai quả trứng luộc, tô một quả màu nâu đều, quả kia tô nâu đậm ở nửa trên và nhạt dần xuống nửa dưới. Đặt cả hai trên nền đất hay chiếu cói màu nâu dưới nắng, lùi ra vài mét rồi so. Quả tô chuyển màu sẽ "phẳng" đi rõ rệt.
- Đi chợ cá. Nhìn kỹ cá thu, cá ngừ, cá nục: lưng xanh sẫm, bụng trắng bạc. Thử hình dung chúng bơi giữa biển, nhìn từ trên thuyền xuống và từ đáy biển lên.
- Xem ảnh động vật. Khi xem phim tài liệu, để ý những loài thú đồng cỏ: gần như loài nào bụng cũng nhạt hơn lưng.
Muốn đọc thêm, có thể tìm tranh của chính Abbott Thayer (nhiều tranh đang ở Smithsonian American Art Museum, có ảnh số trên trang của bảo tàng) và sách phổ thông về màu sắc động vật của các tác giả như Martin Stevens (Đại học Exeter), người viết nhiều về nguỵ trang dưới góc nhìn thị giác của kẻ săn mồi.
Câu hỏi thường gặp
Countershading là gì?
Countershading, tiếng Việt thường gọi là lưng tối bụng sáng, là kiểu tô màu mà mặt trên cơ thể sẫm hơn mặt dưới. Nó bù trừ bóng đổ do ánh sáng trời tạo ra, làm con vật trông phẳng và khó nhận ra trên nền.
Quy luật Thayer do ai đưa ra?
Quy luật mang tên Abbott Handerson Thayer, hoạ sĩ người Mỹ, công bố năm 1896 trên tạp chí The Auk. Năm 1909 ông cùng con trai Gerald Thayer viết cuốn sách lớn về màu sắc che giấu ở động vật.
Vì sao cá thường có lưng xanh sẫm và bụng trắng bạc?
Nhìn từ trên xuống, lưng sẫm hoà vào nước sâu tối bên dưới. Nhìn từ dưới lên, bụng bạc lẫn vào mặt nước sáng phía trên. Kiểu màu này còn xoá bớt bóng đổ trên thân cá.
Có con vật nào bụng tối lưng sáng không?
Có. Cá da trơn lộn ngược ở sông Congo bơi ngửa bụng lên nên bụng sẫm, lưng nhạt. Một số sâu bướm bám ngược dưới cành cũng có màu đảo theo tư thế. Chính những ngoại lệ này là bằng chứng tốt cho quy luật Thayer.
Lưng tối bụng sáng có thật sự giúp con vật sống sót không?
Thí nghiệm thực địa với sâu giả làm bằng bột nhào cho thấy mồi tô lưng tối bụng sáng bị chim ăn ít hơn mồi tô một màu, khi đặt đúng chiều ánh sáng. Lật ngược mồi thì lợi thế mất đi.
