Tại sao sa mạc nóng ban ngày nhưng lại lạnh âm độ vào ban đêm?

Nếu đến thăm sa mạc Sahara ở Bắc Phi trong ngày, có lẽ bạn sẽ nên mang thật nhiều nước, kem chống nắng... Tuy nhiên, nếu có ý định ngủ lại ở đó vào ban đêm, tốt hơn hết hãy chuẩn bị cho bản thân một chiếc túi ngủ thật vừa vặn.

Theo NASA, nguyên nhân của việc này là do nhiệt độ ở sa mạc Sahara có thể giảm mạnh khi mặt trời lặn, từ mức trung bình 100 độ F (38 độ C) vào ban ngày xuống mức thấp trung bình 25 độ F (-4 độ C) vào ban đêm.

Vậy tại sao sự thay đổi nhiệt độ lại diễn ra mạnh mẽ ở những sa mạc khô cằn như Sahara và làm thế nào để động vật cũng như thực vật bản địa đối phó với với hình thái tự nhiên hoang dã như vậy?

Lý do những sa mạc khô cằn trở nên quá nóng vào ban ngày rồi lại quá lạnh vào ban đêm là do sự kết hợp của 2 yếu tố chính: cát và độ ẩm. Không giống như những chiếc phích nước, cát giữ nhiệt không tốt cho lắm. Theo một báo cáo năm 2008 từ phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA thì khi nhiệt và ánh sáng từ mặt trời chiếu vào sa mạc cát, các hạt cát ở lớp trên cùng sẽ hấp thụ và giải phóng nhiệt trở lại không khí.

Vào ban ngày, bức xạ năng lượng mặt trời của cát làm nóng không khí và khiến nhiệt độ tăng cao. Tuy nhiên, vào ban đêm, hầu hết nhiệt lượng trong cát đã nhanh chóng tỏa ra không khí. Ở thời điểm này, ánh sáng mặt trời không thể hâm nóng khiến cát và môi trường xung quanh trở nên lạnh hơn trước.

Tuy nhiên, chỉ riêng hiện tượng này sẽ không thể giải thích được sự giảm nhiệt độ quá mạnh ở sa mạc. Bởi lẽ, khi mặt trời lặn trên bãi biển nhiệt đới thì bạn cũng chẳng cần phải mặc áo khoác mùa đông đúng không?

Nguyên nhân chính dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ là không khí ở sa mạc rất khô. Ở các sa mạc khô cằn như Sahara hay Atacama tại Chile thì độ ẩm - lượng hơi nước trong không khí - thực tế bằng 0. Không giống như cát, nước có khả năng lưu trữ nhiệt rất tốt.

Hơi nước trong không khí giữ nhiệt sát mặt đất giống như tấm chăn khổng lồ vô hình và ngăn nhiệt tản ra khí quyển. Không khí có độ ẩm cao cũng cần nhiều năng lượng hơn để nóng lên, có nghĩa là cũng cần nhiều thời gian hơn để năng lượng đó tiêu tán và môi trường xung quanh hạ nhiệt. Ngược lại, với những sa mạc khô cằn, nơi có độ ẩm thực tế bằng 0 thì sẽ không có hơi nước nước giữ nhiệt. Tình trạng này khiến các sa mạc khô cằn có thể nóng lên nhanh chóng vào ban ngày nhưng lại lạnh giá vào ban đêm.

Bất chấp sự thay đổi nhiệt độ nhanh giữa ngày và đêm, động vật ở sa mạc thích nghi rất tốt với điều kiện khắc nghiệt này. Dale DeNardo, nhà sinh lý học môi trường tại Đại học bang Arizona, người chuyên về động vật sa mạc cho biết: 'Chênh lệch nhiệt độ là vấn đề tương đối nhỏ với động vật ở sa mạc. Vấn đề lớn với chúng là kiếm đủ thức ăn, nước uống để tồn tại'.

Bò sát, nhóm động vật phong phú và đa dạng nhất trên sa mạc thích nghi cực tốt với sự biến đổi nhiệt độ khắc nghiệt vì chúng là những loài máu lạnh. Điều này giúp chúng có khả năng duy trì hoạt động sống trong một phạm vi thân nhiệt rộng hoặc điều hòa thân nhiệt dựa vào các tác nhân bên ngoài.

Ngoài ra, nhiều loài bò sát khá nhỏ bé. Điều này giúp chúng dễ dàng tìm thấy những ngóc ngánh râm mát vào ban ngày và những tảng đá ấm áp vào ban đêm. DeNardo nói với Live Science: 'Có nhiều nơi khá ấm áp hoặc khá mát mẻ và đặc biệt thích hợp với những loài động vật nhỏ'.

Tuy nhiên, với các loài động vật có vú máu nóng như lạc đà thì chúng quá lớn để trốn tránh ánh mặt trời vào ban ngày hay tìm chỗ trú ẩn trong những tảng đá vào ban đêm. Lạc đà tồn tại bằng cách duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định trong cả điều kiện nóng và lạnh. Chúng làm được điều đó bằng cách có nhiều lớp cách nhiệt ở dạng mỡ và lông dày giúp cơ thể không bị hấp thụ quá nhiều nhiệt vào ban ngày và mất quá nhiều nhiệt vào ban đêm.

Các loài chim sa mạc thì sử dụng phương pháp làm mát bay hơi. Điều này có nghĩa chúng dùng nước để đưa nhiệt ra khỏi cơ thể. Phương pháp này giống như cách con người đổ mồ hôi khi thấy nóng. Ví dụ như loài kền kền thường đi tiểu vào chân để hạ nhiệt. Các loài chim sa mạc tận dụng khả năng có thể bay xa để đi đến các nguồn nước khác nhau. Điều này giúp chúng không phải lo lắng về việc giữ nước như các loài động vật sa mạc khác.

Ở chiều hướng ngược lại, thực vật dễ bị tổn thương hơn trước nhiệt độ khắc nghiệt. DeNardo cho biết: 'Chúng phải đối mặt với thách thức lớn về sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm vì không thể di chuyển được'. Đó là lý do tại sao các loài thực vật biểu tượng của sa mạc, như cây xương rồng đã phát triển một loạt các biện pháp phòng thủ cho mình như chẳng hạn như gai và chất độc để bảo vệ nguồn nước quý giá khỏi những kẻ săn mồi.

Tuy nhiên, nhiệt độ đóng băng vào ban đêm có thể khiến cây bị chết vì nước đóng băng có thể gây ra những tổn thương không thể phục hồi. Do đó, thực vật ở sa mạc chỉ có thể phát triển được ở những nơi nhiệt độ không khí không xuống dưới mức đóng băng trong hơn vài giờ mỗi đêm.

Nguyễn Dương (Tham khảo LiveScience)