Tại sao chim không rơi khỏi cành cây khi ngủ?

Đôi khi những sự việc tưởng chừng đơn giản nhất lại khó giải thích nhất. Cách những con chim giữ thăng bằng cơ thể khi ngủ trên cây là một trong những bí ẩn như vậy.

Chim ngủ như thế nào?

Mặc dù có ngủ, nhưng cách loài chim ngủ lại không giống với loài người.

Thời gian ngủ của chim ngắn hơn con người rất nhiều. Chu kỳ ngủ của chúng khi so sánh với con người và các loài động vật có vú nhìn chung cũng ngắn hơn. Giấc ngủ REM (Rapid Eye Movement – giấc ngủ chuyển động mắt nhanh), một phần của chu kỳ ngủ khi cơ thể rơi vào trạng thái ngủ sâu nhất (và cả khi mơ), thường kéo dài vài phút ở động vật có vú; trong khi đó, chỉ tầm 10 giây ở loài chim. Giấc ngủ của chim, về cơ bản, là những lần chợp mắt trong vài khoảnh khắc.

Chim cũng có thể tự điều chỉnh cường độ ngủ. Chúng có thể giữ cho một bên bán cầu não tỉnh táo ngay trong khi ngủ, khi đó, một bên mắt của chúng sẽ mở. Mắt chim liên kết bất đối xứng với bán cầu não, tức là, nếu mắt trái mở thì bán cầu não phải thức, và ngược lại. Kiểu ngủ nhẹ nhàng, linh hoạt này cho phép những con chim nhanh chóng trốn khỏi những kẻ săn mồi, ngay cả khi chúng đang say giấc.

Hai chú chim họ Finch đang ngủ trên một cành cây (Ảnh: Ramona Edwards/Shutterstock)

Hơn nữa, không phải tất cả những con chim đều ngủ trên các cành cây. Ví dụ như đà điểu, loài chim lớn nhất hành tinh. Hầu hết các loài chim không biết bay đều ngủ trên mặt đất, ẩn giữa những tán lá, hoặc gần như "vùi đầu trong cát". Một số loài khác thì ngủ đứng một chân ở các vùng nước nông như loài hồng hạc.

Bám chặt – Cơ chế đậu tự động (Automatic Perching Mechanism)

Để đi vào giấc ngủ, cơ thể chim phải trải qua một loạt các thay đổi sinh lý. Mộ trong những thay đổi này là làm mềm cơ, xảy ra khi não giảm kiểm soát các chuyển động cơ, đi kèm với một số thay đổi sinh lý khác.

Để có thể đứng thăng bằng trên cây một cách hoàn hảo cùng các búi cơ mềm không phải dễ dàng, những chú chim phải xoay sở với điều này bằng cách khóa chặt đôi chân.

Ví dụ, khi một con chim hạ cong gối, móng của chúng cũng đồng thời tự động cong theo và bám chặt vào cành cây. Móng sẽ chỉ thả lỏng khi chân chúng duỗi thẳng. Khóa chân có thể thực hiện nhờ vào các gân cơ gấp (flexor tendons – những mô kết nối cơ giúp chi uốn cong) có ở chân chim. Khi khớp đùi trên (knee) và khớp ống chân (ankle) của chim cong, gân cơ gấp (flexor tendon) duỗi ra, từ đó, làm cong móng.

Cơ chế khóa tự động ở chim

Cơ chế khóa cũng xảy ra do lớp mô bao quanh gân cơ chân chúng có về mặt nhám. Bề mặt xù xì gây ra ma sát giữa gân và lớp vỏ xung quanh giúp cố định chân vào một điểm.

Đây gọi là "Cơ chế đậu tự động" – Automatic Perching Mechanism. Tính năng này có ở hầu hết các loài chim, cho phép chúng bám chặt vào cành cây vừa không mất sức lại vừa chắc chắn. Không chỉ những giống chim có tư thế đậu thẳng, những loài ngủ treo như vẹt cũng được hưởng lợi không ít từ đặc tính hữu ích này.

Trong một số hoàn cảnh khác, cơ chế khóa cũng phát huy tác dụng. Lấy ví dụ như những giống chim săn mồi, chúng có thể quặp chặn con mồi trong khi bay. Một số loài chim cũng nhờ đó leo trèo, bơi, lội nước hay treo mình dễ dàng.

Một số ngoại lệ

Dường như không còn gì để bàn cãi khi đã có hàng chục bài nghiên cứu tìm thấy cơ chế đậu tự động ở nhiều loài chim khác nhau. Tuy nhiên, một bài nghiên cứu xuất bản năm 2012 cho thấy, những con chim sáo châu Âu (European Starling) khi ngủ lại không sử dụng cơ chế này. Các nhà khoa học quan sát được rằng những con chim sáo chỉ hơi cong đầu gối, không đủ để cơ chế khóa bắt đầu hoạt động.

Kết quả là, các ngón chân của chúng hầu như không cong, và con chim giữ thăng bằng ở trung tâm miếng đệm bàn chân khi nó ngủ. Ngoài ra, khi những con chim bị gây mệ, chúng cũng không thể giữ thăng bằng.

Từ những phát hiện này có thể thấy rằng có nhiều cách để chim giữ thăng bằng trên cây khi ngủ hơn là chỉ đơn giản gắng sức bám chặt vào cành cây.

Meme vui về sáo châu Âu - loài chim không tuân theo cơ chế đậu tự động

Giữ thăng bằng

Nếu không có cơ chế đậu thụ động và tự động, các cơ của chim sẽ cần phải cứng một chút. Nghiên cứu về các loài chim như ngỗng, hồng hạc, hay một số loài chim nhỏ khác cho thấy chúng có thể duy trị độ săn cơ khi cần thiết. Điều này có thể có liên quan đến hành vi giữ tỉnh táo cho một bên bán cầu não trong khi ngủ của chúng. Thực tế là, chim có chu kỳ REM khá ngắn. Chúng cần một lượng tối thiểu cơ ở trạng thái săn cứng để giữ thăng bằng, đôi khi thậm chí là giữ thăng bằng trên một chân.

Tuy nhiên, bên cạnh sự săn chắc của cơ, có thể cũng tồn tại một hệ thống khác, hoạt động để giữ ổn định cho chim ngủ trong lúc đậu trên cây. Có rất ít nghiên cứu kết luận về cách một con chim giữ thăng bằng khi ngủ và cơ chế thần kinh sinh lý vận hành hành vi này.

Một khám phá thú vị cho rằng các loài chim, đặc biệt là những con chim có tập tính đậu trên cây, có một cơ quan giữ thăng bằng rất độc đáo ở hông, gần sát vùng xương cụt. Tên khoa học của nó là lumbosacral organ (tạm dịch: cơ quan thắt lưng – xương cùng). Ngoài hệ thống tiền đỉnh (vestibular system) phía trên đầu, cơ quan này cũng góp phần giúp chim giữ thăng bằng. Do đó, nếu một con chim nghiêng đầu khi nghỉ ngơi, hông của nó sẽ đảm nhận nhiệm vụ cân bằng cơ thể. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có chứng cứ kết luận nào về phỏng đoán này.

Kết luận

Nghiên cứu về giấc ngủ của loài chim gặp khá nhiều thách thức. Đầu tiên phải kể đến số lượng loài lớn và rất đa dạng cách tiếp cách. Sau nữa là sự khác nhau về cơ chế, đặc điểm sinh lý học và hành vi, tùy thuộc vào giống loài, hoặc họ nghiên cứu. Chu kỳ giấc ngủ cũng khác biệt rất lớn. Việc so sánh cách một con đà điểu, với cách chim sẻ hay hồng hạc ngủ dường như là khá vô nghĩa.

Ngay cả khi xem xét đến cơ chế đậu tự động, hình dáng chân chim cũng là một vấn đề. Chân của chúng cần phải thích ứng cho nhiều mục đích khác nhau, vì vậy, cách chúng đi đứng, chuyển động chân cũng có thể sẽ khác nhau.

Chúng ta có thể chưa thể khám phá hết bí ẩn khoa học này, nhưng không thể phủ nhận, việc giữ thăng bằng trên cây mỗi ngày của loài chim thật kỳ diệu.

Shirley (theo Science ABC)