Vào đêm Giáng sinh, một đoàn tuần lộc “bay” khắp bầu trời kéo theo ông già Noel cùng cỗ xe trượt tuyết chở theo đầy quà. Nhưng nhóm của Rudolph (tuần lộc mũi đỏ) không phải là đàn tuần lộc duy nhất làm điều đặc biệt.
Trở lại Bắc Cực, “những người anh em họ” của chúng có một “kỳ tích quang học” chưa thấy ở nơi nào khác trong thế giới động vật: Những chú tuần lộc thay đổi cấu trúc mắt để tìm kiếm thức ăn tốt hơn và thoát khỏi kẻ săn mồi trong những tháng dài tối tăm của quãng thời gian chạng vạng vùng cực.
Vào mùa Hè, lớp tapetum lucidum của tuần lộc - một lớp giống như gương ở phía sau mắt - là một màu vàng rực rỡ xen lẫn màu ngọc lam, óng ánh như đá opal vàng. Nhưng vào mùa Đông, lớp tapetum lucidum này chuyển sang màu xanh lam đậm.
Các nhà khoa học đã mất nhiều năm để giải mã hiện tượng quang học tinh tế này.
National Geographic dẫn lời Glen Jeffery, nhà khoa học thần kinh tại University College London và tác giả của nghiên cứu, cho biết: "Những gì chúng tôi tìm thấy là một cơ chế sinh học tuyệt vời, độc đáo và kỳ lạ - và hoàn toàn ‘có lý.’"
Thích nghi với mùa Đông
Ở vĩ độ 70 độ Bắc, gần Tromsø ở Na Uy hoặc Utqiagvik (trước đây là Barrow) ở Alaska, Mặt Trời thậm chí không xuất hiện trên đường chân trời trong hơn 60 ngày vào mùa Đông. Điều này khiến mỗi ngày của tuần lộc “chìm” trong 12-24 giờ tranh tối tranh sáng.
“Ngay cả vào mùa Đông, ở Yukon hay phía Bắc Manitoba, bạn vẫn có chu kỳ ngày-đêm. [Ở vùng vĩ độ nói trên] chúng ta không có chu kỳ đó” - Nicholas Tyler, nhà nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu Sami thuộc Đại học Bắc Cực Na Uy ở Tromsø, cho biết. “Điều này thực sự độc đáo.”
Chạng vạng mùa Đông mờ hơn ít nhất 100.000 lần so với ánh sáng ban ngày mùa Hè, và được “nhuộm” một màu xanh lam đậm. Đó là vì khi Mặt Trời ở dưới đường chân trời, các tia Mặt Trời hắt lên trên qua bầu khí quyển trước khi “bẻ hướng” xuống Trái Đất.
Những tia sáng đi qua một con đường dài đặc biệt đầy ozone. Ozone đó hấp thụ gần như toàn bộ ánh sáng màu cam và đỏ - chỉ để lại màu xanh lam, phản xạ xuống Trái Đất và phủ lên cảnh quan một màu xanh lam đậm.
“Nó giống như một bộ lọc trên bầu trời, lọc bỏ ánh sáng màu cam và giữ lại màu xanh” - Fosbury nói.
Rất nhiều loài động vật phải sống trong ánh sáng mờ. Một sự thích nghi phổ biến là tapetum lucidum - nằm sau võng mạc hấp thụ ánh sáng.
Khi sống trong bóng tối, mọi photon đều quan trọng: Đôi khi, một photon sẽ đi vào mắt nhưng lại không lọt vào lớp sắc tố hấp thụ ánh sáng nhỏ của võng mạc. Tapetum phản xạ photon đó trở lại bên ngoài, tạo “cơ hội” khác để hấp thụ.
Đối với một số loài động vật sống về đêm như mèo, phản xạ tapetum có thể tăng gấp đôi ánh sáng chiếu vào các thụ thể ánh sáng - Braidee Foote, bác sỹ nhãn khoa thú y tại Đại học Tennessee, Knoxville cho biết.
Foote giải thích rằng tapetum có nhiều màu sắc khác nhau, nhưng thường có màu vàng ánh kim như gương đồng hoặc xanh lục. Lớp tapetum chính là lý do khiến mắt mèo hoặc mắt gấu trúc phản chiếu một cách kỳ lạ vào ban đêm.
Vậy tại sao lớp tapetum của tuần lộc lại chuyển sang màu xanh vào mùa Đông? Câu trả lời có lẽ liên quan đến việc hấp thụ tối đa ánh sáng trong dải màu xanh lam và dưới xanh lam - trong suốt thời gian chạng vạng dài và tối của mùa Đông.
Con người cảm nhận được ánh sáng từ bước sóng màu xanh khoảng 400 nanomet đến bước sóng màu đỏ 700 nanomet, nhưng tuần lộc có thể nhìn rõ trong phạm vi tia cực tím (UV) ngắn hơn. Phạm vi tia cực tím vốn gây ra tình trạng mù tuyết ở con người.
Fosbury cho biết tầm nhìn UV có thể giúp ích cho tuần lộc theo hai cách.
Đầu tiên, nó có thể giúp tuần lộc tìm thức ăn trong mùa Đông khi tuyết rơi. Địa y - một loại thực phẩm chính trong chế độ ăn mùa Đông của tuần lộc - hấp thụ tia UV, do đó chúng xuất hiện như “mảng tối” trên nền tuyết trắng phản chiếu tia UV.
Lông sói và gấu Bắc Cực cũng hấp thụ tia UV, do đó thay vì biến mất trên tuyết, chúng nổi bật với độ tương phản cao. Điều này cho phép tuần lộc phát hiện ra những con thú ăn thịt dễ dàng hơn.
Nathaniel Dominy, nhà nhân chủng học tại Dartmouth, cho biết có khả năng các loài động vật khác ở vùng cực Bắc cũng “làm điều tương tự,” nhưng "chúng ta vẫn chưa tìm hiểu."
“Điều chỉnh mắt”
Một câu hỏi tiếp theo khó hơn: Làm thế nào tuần lộc “điều chỉnh mắt?’ - Đó là lúc nhà vật lý thiên văn vào cuộc.
Fosbury đã nghiên cứu các điều kiện quang học trong thời gian chạng vạng ở Bắc Cực và phát hiện ra rằng lớp màng phản quang sẽ tự “tinh chỉnh” theo tần số ánh sáng đó.
Ông và Jeffery đã vào phòng thí nghiệm để mổ xẻ và thử nghiệm một lượng lớn mắt tuần lộc. Những túi và lọ đựng mắt được thu thập trong nhiều năm - từ đàn tuần lộc của người Sami, một dân tộc bản địa Scandinavia.
Tapetum tuần lộc được tạo thành từ những sợi collagen nhỏ lơ lửng trong chất lỏng, tạo thành một tinh thể phản chiếu có thể thay đổi. Các sợi collagen trong mắt mùa Hè “trôi nổi lỏng lẻo” trong chất lỏng, tạo ra một tấm gương tinh thể phản chiếu tốt nhất ánh sáng đỏ.
Nhưng trong những con mắt thu thập vào mùa Đông, các sợi collagen được “đóng gói chặt chẽ” hơn nhiều, thay đổi hình dạng tinh thể và khiến nó phản chiếu chủ yếu ánh sáng xanh.
Trong bóng tối, tuần lộc có thể giãn đồng tử, chặn một lỗ thoát nước nhỏ cho chất lỏng trong mắt. Điều này khiến áp suất bên trong mắt tăng lên, nén collagen tapetum và thay đổi hình dạng của tinh thể. Vào mùa Hè, đồng tử của tuần lộc trở lại bình thường.
Tyler cho biết: "Nếu cộng tất cả những yếu tố này lại thì độ nhạy của mắt tuần lộc vào mùa Đông cao hơn ít nhất 1.000 lần so với mùa Hè."
Nhưng khả năng thích nghi độc đáo của tuần lộc cũng có thể gây hại cho chúng.
Ngày nay, đường dây điện cao thế chạy ngang qua lãnh thổ chăn thả truyền thống của người Sami, phát ra những luồng tia cực tím. Tuần lộc nhận thấy những luồng cực tím này giống như "pháo hoa” và “chúng sẽ không đến gần" - Jeffery nói./.
Sáng kiến thú vị giúp cỗ xe tuần lộc chở ông già Noel bay như thật
Những cỗ xe tuần lộc chở ông già Noel là điểm nhấn trong các lễ diễu hành mừng Giáng sinh khắp thế giới. Ở nhiều nơi, người ta đã có ý tưởng dùng xe cẩu/xe nâng để tạo ra những cỗ xe tuần lộc thú vị.
