- Tham gia
- 25/11/2012
- Bài viết
- 351
(kenhsinhvien.vn) Từ cá sấu tới chim, một số loài động vật đã sống sót được qua những sự kiện tuyệt chủng tồi tệ nhất trong lịch sử hành tinh.
Khoảng 65 triệu năm trước, một tiểu hành tinh khổng lồ đã đâm sầm vào Trái Đất, nhuộm đen cả bầu trời và giết nhiều loài động vật, kể cả khủng long. Nhưng vì một vài lý do, một số sinh vật vẫn sống sót, như động vật có vú, cá sấu, chim và rùa. Dù bị cái chết bủa vây, nhưng thảm hoạ ấy đã cho phép động vật có vú trỗi dậy, dẫn đến một cuộc bùng nổ lớn về tính đa dạng và số lượng.
Tương tự vậy, 250 triệu năm trước, hành tinh đã chứng kiến sự kiện tuyệt chủng hàng loạt tồi tệ nhất trong lịch sử: Cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Permi. Sự kiện tuyệt chủng đó còn được gọi là Đại Tuyệt Chủng (Great Dying), do một loạt các vụ phun trào núi lửa gây ra, giết chết 3/4 động vật trên đất liền, và thậm chí còn nhiều hơn trong đại dương. Nhưng một lần nữa, một số động vật đã sống sót.
Hai sự kiện tuyệt chủng này có liên hệ với nhau bởi một bí ẩn: Trong những cuộc tuyệt chủng hàng loạt, tại sao một số động vật diệt vong trong khi số khác lại sống sót? Gần đây hai nhóm độc lập đã nghiên cứu hai cuộc tuyệt chủng này để tìm hiểu điều gì cho phép một loài sống sót khi thế giới quanh chúng đang hấp hối.
Hồi kết của khủng long
Để hiểu sự kiện tuyệt chủng đã tận diệt khủng long 65 triệu năm trước, trước tiên chúng ta hãy đến với vùng Tanis thuộc miền bắc Dakota.
Khoảng 65 triệu năm trước, những loài cá bất hạnh ở cửa sông này đã gặp phải một kết cục yểu mệnh. Chỉ 10 phút sau khi tiểu hành tinh Chicxulub đâm vào bán đảo Yucata, những đợt sóng địa chấn khổng lồ đã ập đến khu vực này khiến biển động dữ dội. Khác với sóng thần, vốn là những đợt sóng lớn xuất phát từ một điểm duy nhất, những đợt sóng ập vào Tanis giống như hiện tượng xảy ra với hồ bơi trong một trận động đất: Vùng nước tù bí khiến sóng khuếch đại. Điều đó khiến trầm tích ở đáy khu vực này chôn sống các loài cá, chỉ 1 giờ ngay sau sự kiện va chạm.
Ngày nay, chúng ta thấy kết quả là những hoá thạch cá được bảo quản nguyên vẹn, một số thậm chí còn nguyên vẹn mô mềm.
Hoá thạch của những loài cá này chứa một thứ thú vị: Những hạt thuỷ tinh và đá nóng chảy nhỏ trong mang cá. Các nhà khoa học tin rằng những hạt này có nguồn gốc từ chính vụ va chạm. Sau khi tiểu hành tinh đâm vào Trái Đất, nó tống ra một màn mưa đá nóng chảy vào khí quyển, sau đó kết tinh ở độ cao lớn. Những tinh thể đó đổ ngược lại Trái Đất như cơn mưa chết chóc. Sự hiện diện của những hạt nhỏ này trong mang cá cho thấy chúng còn sống khi hạt tinh thể thâm nhập vào cơ thể.
Hoá thạch cá tầm thìa được phát hiện ở địa điểm hoá thạch Tanis. Ảnh: During và cộng sự, tạp chí Nature, 2022.
Năm 2017, giáo sư danh dự Jan Smit đã trình bày về công trình cả đời của mình, bao gồm nghiên cứu về những loài cá này. Công trình lập tức thu hút sự chú ý của một sinh viên đã tốt nghiệp Đại học Uppsala là Melanie During. “Tôi đã gửi email cho Jan, tôi nói với ông nếu họ thực sự có những loài cá được ghi nhận vào những năm cuối của kỷ Creta, hay còn gọi là ‘thời kỳ trống’ vì có rất ít những ghi chép về thời kỳ này, thì chúng tôi có thể phân tích đồng vị và tái hiện lại hồi kết của kỷ Creta,” During kể.
During đã đích thân đến vùng Tanis thu thập mẫu vật, bao gồm xương hàm của cá tầm thìa và gai vây ngực của cá tầm.
“Tôi đặc biệt chọn những xương này vì tôi đã tìm hiểu được rằng chúng phát triển rất giống với cách cây cối phát triển, mỗi năm đều thêm một lớp mới mà không có thay đổi về hình dáng,” During cho biết.
Vì loài cá này đã chết rất đột ngột sau vụ va chạm, nên nhóm của During có thể tái hiện lại khoảnh khắc sống cuối cùng của chúng. Bằng cách phân tích các “vòng” hình thành mỗi mùa trong xương, họ xác định được loài cá này đã chết vào mùa xuân ở Bắc Bán Cầu. Kiểm tra đồng vị cacbon cũng ủng hộ kết luận này, cho thấy động vật phù du và những nguồn thức ăn khác đang trên đà tăng cao vào thời điểm diệt vong. Kết quả của họ mới được công bố trên tạp chí Nature.
Dù vẫn còn quá sớm để rút ra kết luận, nhưng điều này có thể đưa ra manh mối tại sao một số động vật diệt vong trong khi số khác sống sót. Mùa xuân là mùa sinh sôi nảy nở và phát triển. Kết hợp điều này với thời gian mang thai nhất định, nghĩa là tiểu hành tinh đâm vào rất đúng thời điểm để giáng cho động vật một đòn chí mạng thật sự. Ngược lại, động vật ở Nam Bán Cầu đang chuẩn bị cho mùa đông. Việc lên kế hoạch cho mùa lạnh có thể đã giúp chúng sống sót. Thật ra, từ những quan sát trước giờ, động vật ở Nam Bán Cầu dường như phục hồi nhanh gấp đôi so với động vật ở Bắc Bán Cầu.
“Có bằng chứng rõ ràng cho thấy nhiều loài tổ tiên của chim hiện đại đã từng sống ở Nam Bán Cầu, tương tự với nhiều loài cá sấu và rùa. Cũng có một vài bằng chứng về động vật có vú thời kỳ đầu sống trong hang ở Nam Bán Cầu,” During cho biết.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn một chặng đường dài trước khi có thể nói đây là lý do tại sao sự kiện tuyệt chủng kỷ Creta-Cổ sinh là một trong những cuộc tuyệt chủng có chọn lọc nhất trong lịch sử hành tinh. Một bước quan trọng là phải có được nhiều hoá thạch hơn nằm ở Nam Bán Cầu. “Một trong những thách thức lớn nhất là điểm khác biệt ở dữ liệu sẵn có. Có một sự thiên vị rất lớn nghiêng về những vùng Bắc Bán Cầu, nơi nhiều phát hiện hoá thạch đã được công bố trong nhiều thế kỷ qua, trong khi dữ liệu từ Nam Bán Cầu ít hơn nhiều và có nhiều khoảng trống hơn giữa cả hai,” During nhận định.
Sự kiện tuyệt chủng tồi tệ nhất hành tinh
Dù sự kiện đã tận diệt khủng long có thể là sự kiện tuyệt chủng được biết đến nhiều nhất, nhưng đó không phải là sự kiện tồi tệ nhất. Khoảng 250 triệu năm trước, cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Permi đã tiêu diệt 75% sinh vật sống trên cạn và 90% sinh vật sống trong đại dương. Trên thực tế, nó gần như đặt dấu chấm hết cho sự sống trên Trái Đất.
Những đợt phun trào núi lửa lớn ở Siberia đã kích hoạt cuộc diệt chủng. Khí nhà kính thải ra đã khiến khí hậu thay đổi đột ngột, làm nhiệt độ hành tinh tăng thêm 10 độ C. Nhưng một lần nữa, một số loài sinh vật đã sống sót trong khi số khác bị diệt vong.
Để hiểu nguyên nhân, một nhóm từ Đại học Hamburg do tiến sĩ William Foster dẫn đầu đã dùng máy học (machine learning) để nghiên cứu những điểm giống nhau ở những loài sống sót. Nghiên cứu bằng máy móc cho phép nhóm phát hiện những mối liên hệ có thể trước đây đã bị bỏ qua, và có thể dẫn tới những kiến giải thống nhất. Kết quả của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Paleobiology.
Nhóm đã phân tích 25.000 mẫu hoá thạch từ miền nam Trung Quốc – những sinh vật như tảo, động vật hai mảnh vỏ, hải miên và ốc sên. Thuật toán máy học có thể xác định những yếu tố nào góp phần khiến một loài có khả năng bị tuyệt chủng cao hơn.
Vị trí sinh vật sống trong cột nước là một yếu tố góp phần vào tỷ lệ sống sót. Ở đại dương nước nông, nhiệt độ tăng là yếu tố chí tử đối với sinh vật, đặc biệt là những loài đã sống dưới nước ở biên nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ưa thích của chúng. Sâu trong đại dương, lượng oxi hoà tan giảm là yếu tố cấp thiết. Nhưng những sinh vật di động có thể di chuyển đến một độ sâu hoặc địa điểm mến khách hơn và cuối cùng là sống sót.
Sự sinh tồn đôi lúc chỉ xuất phát từ loại vỏ mà một loài động vật sở hữu. Động vật chân mang là một ví dụ điển hình. “Động vật chân mang tạo vỏ từ apatit thay vì canxit nên có khả năng tuyệt chủng thấp hơn. Chúng tôi cho rằng đó là vì những loài động vật chân mang tạo vỏ từ canxit dễ bị ảnh hưởng với hiện tượng axit hoá đại dương hơn,” Foster cho biết. Xu hướng này cũng tiếp diễn với những loài khác.
Những loài có sự thay đổi lớn nội loài cũng được ưu tiên sống sót, có lẽ là vì tính đa dạng gen lớn hơn mang lại khả năng chống chịu tốt hơn với những thay đổi của môi trường.
Phương pháp máy học có thể được dùng để dự đoán loài nào có nguy cơ tuyệt chủng cao hơn trong những sự kiện tuyệt chủng khác, và phương pháp ấy thậm chí có thể được sử dụng cho ngày nay. Hiện nay, nhiều loài sắp tuyệt chủng ở tỷ lệ cao hơn gấp 1000 lần so với tỷ lệ cơ bản, mà một số người gọi đó là cuộc tuyệt chủng lần thứ 6. “Nếu chúng ta có thể ứng dụng phương pháp này vào [cuộc tuyệt chủng] thời hiện đại, chúng ta có thể dự đoán được về tương lai của từng loài,” Foster cho biết. “Lợi thế thực sự là chúng ta sẽ không cần phải nghiên cứu về mỗi loài riêng biệt, làm vậy rất tốn kém và đòi hỏi nguồn lực khổng lồ về kinh phí và giờ làm việc. Thay vì vậy, mô hình này sẽ tạo ra một cách dự đoán hiệu quả về chi phí.”
Khoảng 65 triệu năm trước, một tiểu hành tinh khổng lồ đã đâm sầm vào Trái Đất, nhuộm đen cả bầu trời và giết nhiều loài động vật, kể cả khủng long. Nhưng vì một vài lý do, một số sinh vật vẫn sống sót, như động vật có vú, cá sấu, chim và rùa. Dù bị cái chết bủa vây, nhưng thảm hoạ ấy đã cho phép động vật có vú trỗi dậy, dẫn đến một cuộc bùng nổ lớn về tính đa dạng và số lượng.
Tương tự vậy, 250 triệu năm trước, hành tinh đã chứng kiến sự kiện tuyệt chủng hàng loạt tồi tệ nhất trong lịch sử: Cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Permi. Sự kiện tuyệt chủng đó còn được gọi là Đại Tuyệt Chủng (Great Dying), do một loạt các vụ phun trào núi lửa gây ra, giết chết 3/4 động vật trên đất liền, và thậm chí còn nhiều hơn trong đại dương. Nhưng một lần nữa, một số động vật đã sống sót.
Hai sự kiện tuyệt chủng này có liên hệ với nhau bởi một bí ẩn: Trong những cuộc tuyệt chủng hàng loạt, tại sao một số động vật diệt vong trong khi số khác lại sống sót? Gần đây hai nhóm độc lập đã nghiên cứu hai cuộc tuyệt chủng này để tìm hiểu điều gì cho phép một loài sống sót khi thế giới quanh chúng đang hấp hối.
Hồi kết của khủng long
Để hiểu sự kiện tuyệt chủng đã tận diệt khủng long 65 triệu năm trước, trước tiên chúng ta hãy đến với vùng Tanis thuộc miền bắc Dakota.
Khoảng 65 triệu năm trước, những loài cá bất hạnh ở cửa sông này đã gặp phải một kết cục yểu mệnh. Chỉ 10 phút sau khi tiểu hành tinh Chicxulub đâm vào bán đảo Yucata, những đợt sóng địa chấn khổng lồ đã ập đến khu vực này khiến biển động dữ dội. Khác với sóng thần, vốn là những đợt sóng lớn xuất phát từ một điểm duy nhất, những đợt sóng ập vào Tanis giống như hiện tượng xảy ra với hồ bơi trong một trận động đất: Vùng nước tù bí khiến sóng khuếch đại. Điều đó khiến trầm tích ở đáy khu vực này chôn sống các loài cá, chỉ 1 giờ ngay sau sự kiện va chạm.
Ngày nay, chúng ta thấy kết quả là những hoá thạch cá được bảo quản nguyên vẹn, một số thậm chí còn nguyên vẹn mô mềm.
Hoá thạch của những loài cá này chứa một thứ thú vị: Những hạt thuỷ tinh và đá nóng chảy nhỏ trong mang cá. Các nhà khoa học tin rằng những hạt này có nguồn gốc từ chính vụ va chạm. Sau khi tiểu hành tinh đâm vào Trái Đất, nó tống ra một màn mưa đá nóng chảy vào khí quyển, sau đó kết tinh ở độ cao lớn. Những tinh thể đó đổ ngược lại Trái Đất như cơn mưa chết chóc. Sự hiện diện của những hạt nhỏ này trong mang cá cho thấy chúng còn sống khi hạt tinh thể thâm nhập vào cơ thể.
Hoá thạch cá tầm thìa được phát hiện ở địa điểm hoá thạch Tanis. Ảnh: During và cộng sự, tạp chí Nature, 2022.
Năm 2017, giáo sư danh dự Jan Smit đã trình bày về công trình cả đời của mình, bao gồm nghiên cứu về những loài cá này. Công trình lập tức thu hút sự chú ý của một sinh viên đã tốt nghiệp Đại học Uppsala là Melanie During. “Tôi đã gửi email cho Jan, tôi nói với ông nếu họ thực sự có những loài cá được ghi nhận vào những năm cuối của kỷ Creta, hay còn gọi là ‘thời kỳ trống’ vì có rất ít những ghi chép về thời kỳ này, thì chúng tôi có thể phân tích đồng vị và tái hiện lại hồi kết của kỷ Creta,” During kể.
During đã đích thân đến vùng Tanis thu thập mẫu vật, bao gồm xương hàm của cá tầm thìa và gai vây ngực của cá tầm.
“Tôi đặc biệt chọn những xương này vì tôi đã tìm hiểu được rằng chúng phát triển rất giống với cách cây cối phát triển, mỗi năm đều thêm một lớp mới mà không có thay đổi về hình dáng,” During cho biết.
Vì loài cá này đã chết rất đột ngột sau vụ va chạm, nên nhóm của During có thể tái hiện lại khoảnh khắc sống cuối cùng của chúng. Bằng cách phân tích các “vòng” hình thành mỗi mùa trong xương, họ xác định được loài cá này đã chết vào mùa xuân ở Bắc Bán Cầu. Kiểm tra đồng vị cacbon cũng ủng hộ kết luận này, cho thấy động vật phù du và những nguồn thức ăn khác đang trên đà tăng cao vào thời điểm diệt vong. Kết quả của họ mới được công bố trên tạp chí Nature.
Dù vẫn còn quá sớm để rút ra kết luận, nhưng điều này có thể đưa ra manh mối tại sao một số động vật diệt vong trong khi số khác sống sót. Mùa xuân là mùa sinh sôi nảy nở và phát triển. Kết hợp điều này với thời gian mang thai nhất định, nghĩa là tiểu hành tinh đâm vào rất đúng thời điểm để giáng cho động vật một đòn chí mạng thật sự. Ngược lại, động vật ở Nam Bán Cầu đang chuẩn bị cho mùa đông. Việc lên kế hoạch cho mùa lạnh có thể đã giúp chúng sống sót. Thật ra, từ những quan sát trước giờ, động vật ở Nam Bán Cầu dường như phục hồi nhanh gấp đôi so với động vật ở Bắc Bán Cầu.
“Có bằng chứng rõ ràng cho thấy nhiều loài tổ tiên của chim hiện đại đã từng sống ở Nam Bán Cầu, tương tự với nhiều loài cá sấu và rùa. Cũng có một vài bằng chứng về động vật có vú thời kỳ đầu sống trong hang ở Nam Bán Cầu,” During cho biết.
Tuy nhiên, chúng ta vẫn còn một chặng đường dài trước khi có thể nói đây là lý do tại sao sự kiện tuyệt chủng kỷ Creta-Cổ sinh là một trong những cuộc tuyệt chủng có chọn lọc nhất trong lịch sử hành tinh. Một bước quan trọng là phải có được nhiều hoá thạch hơn nằm ở Nam Bán Cầu. “Một trong những thách thức lớn nhất là điểm khác biệt ở dữ liệu sẵn có. Có một sự thiên vị rất lớn nghiêng về những vùng Bắc Bán Cầu, nơi nhiều phát hiện hoá thạch đã được công bố trong nhiều thế kỷ qua, trong khi dữ liệu từ Nam Bán Cầu ít hơn nhiều và có nhiều khoảng trống hơn giữa cả hai,” During nhận định.
Sự kiện tuyệt chủng tồi tệ nhất hành tinh
Dù sự kiện đã tận diệt khủng long có thể là sự kiện tuyệt chủng được biết đến nhiều nhất, nhưng đó không phải là sự kiện tồi tệ nhất. Khoảng 250 triệu năm trước, cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Permi đã tiêu diệt 75% sinh vật sống trên cạn và 90% sinh vật sống trong đại dương. Trên thực tế, nó gần như đặt dấu chấm hết cho sự sống trên Trái Đất.
Những đợt phun trào núi lửa lớn ở Siberia đã kích hoạt cuộc diệt chủng. Khí nhà kính thải ra đã khiến khí hậu thay đổi đột ngột, làm nhiệt độ hành tinh tăng thêm 10 độ C. Nhưng một lần nữa, một số loài sinh vật đã sống sót trong khi số khác bị diệt vong.
Để hiểu nguyên nhân, một nhóm từ Đại học Hamburg do tiến sĩ William Foster dẫn đầu đã dùng máy học (machine learning) để nghiên cứu những điểm giống nhau ở những loài sống sót. Nghiên cứu bằng máy móc cho phép nhóm phát hiện những mối liên hệ có thể trước đây đã bị bỏ qua, và có thể dẫn tới những kiến giải thống nhất. Kết quả của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Paleobiology.
Nhóm đã phân tích 25.000 mẫu hoá thạch từ miền nam Trung Quốc – những sinh vật như tảo, động vật hai mảnh vỏ, hải miên và ốc sên. Thuật toán máy học có thể xác định những yếu tố nào góp phần khiến một loài có khả năng bị tuyệt chủng cao hơn.
Vị trí sinh vật sống trong cột nước là một yếu tố góp phần vào tỷ lệ sống sót. Ở đại dương nước nông, nhiệt độ tăng là yếu tố chí tử đối với sinh vật, đặc biệt là những loài đã sống dưới nước ở biên nhiệt độ cao hơn nhiệt độ ưa thích của chúng. Sâu trong đại dương, lượng oxi hoà tan giảm là yếu tố cấp thiết. Nhưng những sinh vật di động có thể di chuyển đến một độ sâu hoặc địa điểm mến khách hơn và cuối cùng là sống sót.
Sự sinh tồn đôi lúc chỉ xuất phát từ loại vỏ mà một loài động vật sở hữu. Động vật chân mang là một ví dụ điển hình. “Động vật chân mang tạo vỏ từ apatit thay vì canxit nên có khả năng tuyệt chủng thấp hơn. Chúng tôi cho rằng đó là vì những loài động vật chân mang tạo vỏ từ canxit dễ bị ảnh hưởng với hiện tượng axit hoá đại dương hơn,” Foster cho biết. Xu hướng này cũng tiếp diễn với những loài khác.
Những loài có sự thay đổi lớn nội loài cũng được ưu tiên sống sót, có lẽ là vì tính đa dạng gen lớn hơn mang lại khả năng chống chịu tốt hơn với những thay đổi của môi trường.
Phương pháp máy học có thể được dùng để dự đoán loài nào có nguy cơ tuyệt chủng cao hơn trong những sự kiện tuyệt chủng khác, và phương pháp ấy thậm chí có thể được sử dụng cho ngày nay. Hiện nay, nhiều loài sắp tuyệt chủng ở tỷ lệ cao hơn gấp 1000 lần so với tỷ lệ cơ bản, mà một số người gọi đó là cuộc tuyệt chủng lần thứ 6. “Nếu chúng ta có thể ứng dụng phương pháp này vào [cuộc tuyệt chủng] thời hiện đại, chúng ta có thể dự đoán được về tương lai của từng loài,” Foster cho biết. “Lợi thế thực sự là chúng ta sẽ không cần phải nghiên cứu về mỗi loài riêng biệt, làm vậy rất tốn kém và đòi hỏi nguồn lực khổng lồ về kinh phí và giờ làm việc. Thay vì vậy, mô hình này sẽ tạo ra một cách dự đoán hiệu quả về chi phí.”
Dịch bởi Kenhsinhvien.vn
(Theo Bigthink)
(Theo Bigthink)
