Mỗi năm, hàng tỷ cá thể chim thực hiện những chuyến di cư vĩ đại, bay hàng ngàn dặm để đến đích. Một số loài như chim nhạn Bắc Cực (Sterna paradisaea) bay quãng đường tương đương từ Trái Đất đến Mặt Trăng và trở lại trong suốt cuộc đời. Câu hỏi đặt ra là, làm thế nào những sinh vật nhỏ bé này lại có thể định hướng chính xác trên những hành trình vĩ đại đó?
Các giác quan hỗ trợ định hướng trên hành trình thiên di
Các nhà khoa học đã khám phá ra rằng chim sở hữu một loạt giác quan phức tạp để định hướng. Thị giác và khứu giác là hai tín hiệu cơ bản mà các loài chim sử dụng để tìm đường. Đối với những loài chim đã di cư một lần, chúng có thể ghi nhớ các điểm mốc quen thuộc như sông và dãy núi. Ngược lại, các loài chim di cư trên mặt nước lại có ít điểm mốc hơn để dẫn đường. Trong những trường hợp này, chúng dựa nhiều hơn vào khứu giác của mình. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi khứu giác bị ảnh hưởng, chim biển Scopoli (Calonectris diomedea) vẫn có thể bay trên đất liền nhưng lại mất phương hướng khi bay trên mặt nước.
La bàn mặt trời và la bàn sao dẫn lối chim bay
Chim cũng có thể sử dụng mặt trời và các vì sao làm "hướng dẫn viên". Những chú chim bay vào ban ngày sử dụng "la bàn mặt trời", kết hợp góc nhìn về vị trí của Mặt Trời trên bầu trời với nhận thức bên trong cơ thể về thời điểm trong ngày dựa trên nhịp sinh học của chúng. Bằng cách kết hợp hai thông tin này, chim có thể xác định hướng mà chúng đang nhắm đến, giống như một chiếc đồng hồ mặt trời sống. Nghiên cứu cho thấy việc phá vỡ nhịp sinh học của chim bằng ánh sáng nhân tạo sẽ ngăn cản chúng định hướng chính xác, chứng tỏ tầm quan trọng của la bàn mặt trời đối với những loài chim di cư ban ngày.
Tuy nhiên, hầu hết các loài chim di cư vào ban đêm, nghĩa là vị trí của Mặt Trời không có nhiều tác dụng. Trong trường hợp này, chúng dựa vào vị trí và sự quay của các ngôi sao để tìm đường. Chúng sử dụng la bàn sao này bằng cách học vị trí của các ngôi sao xung quanh cực thiên thể, hay chính là sao Bắc Cực – ngôi sao mà con người đã sử dụng để định hướng trong hàng nghìn năm.
Cảm ứng từ trường Trái Đất giác quan bí ẩn của loài chim
Nhưng nếu bầu trời nhiều mây và chim không thể nhìn thấy Mặt Trời, các vì sao hay bất kỳ điểm mốc nào thì sao? Đó là lúc các giác quan kỳ diệu của chim phát huy tác dụng. Chim có thể tìm đường ngay cả khi không có Mặt Trời hay các vì sao, một phần là nhờ vào giác quan gọi là cảm ứng từ trường. Nhờ có giác quan này, chúng cảm nhận được từ trường của Trái Đất. Khả năng đặc biệt này nghe có vẻ giống như khoa học viễn tưởng, nhưng nghiên cứu cho thấy việc can thiệp vào từ trường có tác động lớn đến chim; ví dụ, một nghiên cứu phát hiện ra rằng việc thay đổi từ trường xung quanh chim bồ câu đã phá vỡ khả năng tìm đường về nhà của chúng. Mặc dù rõ ràng là chim có khả năng cảm ứng từ trường, nhưng cách thức chúng thực hiện điều đó vẫn là bí ẩn đối với các nhà khoa học. Giáo sư Peter Hore ở Trường đại học Oxford, Anh, cho biết chim phải sử dụng một số loại phản ứng hóa học mà kết quả phụ thuộc vào cường độ và hướng của từ trường Trái Đất.
Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu để giải mã hoàn toàn cơ chế này, có thể liên quan đến các thụ thể đặc biệt trong mắt hoặc mỏ của chim, cho phép chúng "nhìn thấy" hoặc "cảm nhận" từ trường Trái Đất. Việc nghiên cứu cách chim di cư sử dụng từ trường Trái Đất để định hướng thế nào mở ra những hiểu biết sâu sắc về sinh học và khả năng thích ứng phi thường của chúng.
Bản đồ nhận thức và giới hạn khoảng cách di cư của chim
Bản đồ nhận thức của chim di cư hình thành dựa trên sự kết hợp của các yếu tố môi trường và khả năng ghi nhớ. Chúng tạo ra một "bản đồ" tinh thần về các tuyến đường, điểm dừng chân và đích đến. Điều này cho phép chúng điều chỉnh hướng đi ngay cả khi gặp điều kiện thời tiết bất lợi hoặc các yếu tố gây nhiễu.
Về khoảng cách, chim di cư có thể bay những quãng đường đáng kinh ngạc. Loài chim nhạn Bắc Cực được ghi nhận là loài có hành trình di cư dài nhất, với một cá thể có thể bay hơn 70.000 dặm (hơn 112.000 km) trong suốt cuộc đời, tương đương với việc đi và về từ Trái Đất đến Mặt Trăng nhiều lần. Đây là minh chứng cho sức bền và khả năng định hướng phi thường của chúng.
Nghiên cứu di cư chim bằng công nghệ hiện đại
Trong những năm gần đây, công nghệ đã đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu hành vi di cư của chim. Các nhà khoa học sử dụng vệ tinh định vị GPS gắn trên chim giúp nghiên cứu di cư ra sao để theo dõi đường bay, tốc độ và các điểm dừng chân của chúng với độ chính xác cao. Các thiết bị nhỏ gọn này cung cấp dữ liệu quý giá giúp hiểu rõ hơn về những thách thức mà chim di cư phải đối mặt, bao gồm cả biến đổi khí hậu và mất môi trường sống.
Việc nghiên cứu vai trò của mặt trời và các vì sao trong định hướng chim di cư cũng được hỗ trợ bởi các mô phỏng máy tính tiên tiến, giúp các nhà khoa học tái hiện lại hành trình bay và kiểm tra các giả thuyết về cơ chế định hướng.
