Tại sao Trái đất không còn sinh vật nào có kích thước lớn như loài khủng long nữa?

Nếu thường xuyên theo dõi phim ảnh trong vài năm qua, bạn có lẽ đã biết đến màn trở lại hoành tráng của bộ phim Công viên Kỷ Jura. Dù rằng những bộ phim như vậy đều mang tính hư cấu, nhưng nhiều loài khủng long được miêu tả trong đó lại được lấy cảm hứng từ những sinh vật có thực, từng bước chân trên mặt đất từ hàng chục triệu năm trước.

Có thể khó hình dung, nhưng có những con khủng long với chiều cao ngang ngửa một tòa nhà 6 tầng, và cũng có những con nặng đến 45 tấn. So với loài động vật lớn nhất hiện đang sống trên mặt đất ngày nay, loài voi rừng châu Phi, với cân nặng tối đa 13 tấn và không cao quá 3,3 mét. Ngay cả những con rắn dài nhất thế giới cũng chỉ dài tối đa 7,62 mét mà thôi.

Vậy bạn có bao giờ thắc mắc, tại sao giới động vật trên hành tinh của chúng ta hiện nay đa dạng đến vậy nhưng không còn loài nào có kích thước khổng lồ như những con khủng long ngày xưa?

Trái Đất thời cổ đại – Đại Trung sinh

Ảnh minh họa

Khoảng 250 triệu năm trước, Đại Trung sinh bắt đầu, kéo dài gần 200 triệu năm, qua các kỷ Trias và Jura, cho tới khi một thiên thạch đâm vào Trái Đất vào 65 triệu năm trước, gây ra cái kết khủng khiếp cho vô số loài sinh vật trên Trái Đất ở kỷ Phấn Trắng. Mọi lục địa mà chúng ta biết ngày nay từng liền mạch tạo thành một siêu lục địa tên Pangea, do đó động vật và thực vật được phân bố đều trên toàn vùng đất này, di chuyển tự do không bị ngăn cản bởi các đại dương.

Hầu hết siêu lục địa Pangea bao phủ bởi sa mạc, khí hậu nóng và khô, rất lý tưởng cho sự sinh sôi của loài bò sát. Với khả năng kiểm soát sự mất nước tốt hơn các loài có vú khác nhờ vào làn da ít xốp hơn, những con khủng long thời kỳ đầu có một lợi thế lớn.

Khi Pangea phân tách thành hai phần, đánh dấu sự bắt đầu của kỷ Jurra, nhiệt độ bắt đầu giảm nhẹ, dù mức độ carbon dioxide trong không khí vẫn khá cao. Sự sụt giảm nhiệt độ và sự dịch chuyển lục địa đã dẫn đến kết quả là sự sinh sôi nảy nở của các loài thực vật, và các loài cây như dương xỉ dần trở thành một phần nổi bật trong cảnh quan Trái Đất.

Giai đoạn cuối cùng của Đại Trung sinh là kỷ Phấn Trắng, khi sự phân tách lục địa đã dẫn đến sự phát triển cực kỳ đa dạng của loài khủng long, đồng thời ở thời kỳ này, các hệ sinh thái ổn định và phức tạp hơn đã cho phép các loài sinh vật mặt đất và các loài có vú nhỏ khác phát triển, từ rắn và loài gặm nhấm, đến các loài thú leo cây và các loài côn trùng thụ phấn – nhân tố thúc đẩy sự thống trị của thực vật hạt kín (các loài cây có hoa) trên Trái Đất.

Trong suốt 200 triệu năm loài khủng long bước chân trên Trái Đất – phần lớn là nhờ hệ sinh thái, khí hậu, và đặc điểm sinh lý học của chúng đã tạo điều kiện lý tưởng cho loài sinh vật này phát triển đạt kích cỡ khổng lồ, với tốc độ sinh sản cực nhanh và không bao giờ phải lo lắng vấn đề cạn kiệt nguồn thức ăn.

Những giả thuyết về kích cỡ của loài khủng long

Xuyên suốt lịch sử, một loạt các giả thuyết khác nhau đã xuất hiện nhằm lý giải cho kích cỡ khổng lồ của loài khủng long so với kích cỡ của các động vật trên mặt đất hiện nay. Một trong những giả thuyết phổ biến trong nhiều thập kỷ nói rằng, loài khủng long phát triển đến như vậy là bởi trong thời kỳ dài đằng đẵng loài sinh vật này thống trị Trái Đất, không hề có sự kiện tuyệt chủng nào diễn ra.

Giả thuyết này khẳng định các loài động vật sẽ phát triển ngày càng lớn hơn khi chúng tiếp tục tiến hóa, nhưng các sự kiện tuyệt chủng về cơ bản đã "xóa sạch mọi thứ". Các sinh vật nhỏ sẽ một lần nữa phải bắt đầu lại quá trình tiến hóa từ kích cỡ rất nhỏ.

Tuy nhiên, giả thuyết này lại không hoàn toàn chính xác, bởi các hóa thạch đã cho thấy loài khủng long thực ra trải qua nhiều sự thay đổi khác nhau trong hàng triệu năm tồn tại, thay vì tăng kích thước theo một quỹ đạo tuyến tính.

Một giả thuyết phổ biến khác là dựa trên những yếu tố đã nói đến ở phần trên của bài viết: khí hậu và các hệ sinh thái của thế giới ở thời điểm loài khủng long sinh sống là rất khác biệt so với ngày nay. Ở Đại Trung sinh, mức độ carbon dioxide có lẽ cao gấp từ 3-5 lần so với ngày nay, dẫn đến sự phát triển vượt mức thông thường của các loài thực vật.

Trong bối cảnh cây cối sinh sôi mạnh mẽ trên toàn hành tinh, mức độ oxy cũng vì vậy mà tăng cao (nhờ quá trình quang hợp, mà oxy chính là một sản phẩm của quá trình đó). Với lượng thức ăn dồi dào ở rất nhiều nơi trên thế giới, và phải chịu sự đe dọa từ rất ít các loài săn mồi tự nhiên, giả thuyết đặt ra ở đây là loài khủng long có thể tăng trưởng không giới hạn.

Trong thế giới ngày nay, với hàng triệu loài sinh vật khác nhau, các hệ sinh thái phức tạp và liên kết với nhau, và mối tương tác động của loài người lên hành tinh, khả năng những loài sinh vật khổng lồ kia có thể sống sót đơn giản là không thể, chứ chưa nói đến chuyện sinh sôi.

Tuy nhiên, giả thuyết thứ hai này cũng bị các dữ liệu về hóa thạch và địa chất học phủ nhận. Hóa ra, mức độ oxy ở thời điểm loài khủng long sinh sống rất tương đồng với ngày nay, và thấp hơn mức oxy trong kỷ Than đá (khoảng 300 triệu năm trước), khi những con bọ khổng lồ thống trị bầu trời nhờ bầu khí quyển dồi dào khí oxy.

Vậy làm cách nào loài khủng long lại phát triển đạt kích cỡ lớn đến vậy?

Hầu hết các nhà cổ sinh vật học và các chuyên gia hiện nay dường như chấp nhận một giả thuyết đáng tin cậy hơn nhiều, đó là sự tiến hóa của các đặc điểm sinh lý học của loài khủng long đã cho phép chúng phát triển đến kích cỡ khổng lồ.

Cụ thể hơn, cách chúng sinh sản (đẻ trứng thay vì đẻ con) và hệ hô hấp của chúng khiến chúng khác biệt so với các loài có vú cỡ lớn khác mà chúng ta biết ngày nay. Có lẽ bạn đã biết rằng loài khủng long là tổ tiên xa xưa của loài chim, và một vài "đặc tính gia cầm" chính là nguyên nhân dẫn đến kích cỡ khổng lồ của chúng.

Khi xem xét các loài có vú lớn ngày nay, như voi, hươu cao cổ, gấu, hay trâu, những sinh vật này có thời kỳ mang thai dài, đòi hỏi thu nạp một lượng lớn tài nguyên. Bên cạnh đó, những con mẹ còn phải mang một bào thai trong một thời gian dài, khiến khả năng di động của chúng bị giới hạn và dễ trở thành nạn nhân trước những loài săn mồi hơn.

Khi sinh nở, chúng thường chăm sóc và trông nom những con con, một số thực hiện công việc đó trong vài năm, và có thể không mang thai lại trong vài năm tiếp theo. Yếu tố hạn chế căn bản đối với một loài sinh con – kích cỡ của cơ quan sinh dục – cũng khiến các loài có vú không thể tăng trưởng lên những kích cỡ khổng lồ được.

Ngược lại, khủng long đẻ trứng, tức toàn bộ quá trình sinh sản và sinh trưởng diễn ra bên ngoài cơ thể, và còn mang lại cho chúng cơ hội sinh tồn cao hơn. Một con khủng long thông thường sẽ đẻ từ 6-10 trứng mỗi lần, và có thể làm điều đó thường xuyên hơn, "giải phóng" một loạt những chú khủng long con vào hệ sinh thái vốn cực kỳ lý tưởng cho sự phát triển của chúng.

Với thực vật sinh sôi ở khắp nơi, có thể khẳng định loài khủng long phát triển ở tốc độ cực nhanh, và thường "tự thân vận động" ngay từ khi sinh ra, cho phép mẹ chúng tiếp tục hoạt động ăn uống, săn mồi, và sinh sản mà không phải mất công tìm thức ăn và nuôi dưỡng con cái.

Đặc tính gia cầm thứ hai của loài khủng long có lẽ là lời giải thích thú vị nhất cho kích cỡ khổng lồ của chúng. Trọng lực có tác động mạnh lên các loài có vú cỡ lớn; về cơ bản, khối lượng của chính chúng sẽ đè nén cơ thể của chính chúng.

Nếu bạn đặt một con cá voi xanh – có khối lượng có thể đạt 150 tấn – lên đất liền mà không có lực đẩy của nước để bảo vệ nó, khối lượng của cơ thể sẽ nghiền nát các cơ quan nội tạng bên trong cơ thể nó. Điều tương tự lẽ ra cũng đúng đối với các loài khủng long lớn nhất thuộc họ sauropod, vốn có khối lượng có thể đạt đến 45 tấn.

Tuy nhiên, loài khủng long không có hệ hộ hấp giống như các loài có vú. Thay vào đó, chúng có một hệ thống các túi khí, tương tự như loài chim, cho phép chúng di chuyển và phân phối oxy một cách hiệu quả xuyên suốt cơ thể, đồng thời khí oxy còn thâm nhập vào cấu trúc xương của chúng nữa.

Bộ xương rỗng bên trong đã giúp giảm đi đáng kể khối lượng của loài khủng long, cho phép chúng không chỉ tận dụng được tối đa lượng oxy có trong khí quyển, mà còn ngăn chúng không bị nghiền nát bởi chính kích cỡ khổng lồ của mình, bởi khối lượng cơ thể của loài khủng long được phân phối rộng hơn.

Kết luận

Việc hồi sinh loài khủng long hay các loài có vú khổng lồ khác nghe có vẻ thú vị, nhưng đó là điều không thể, ít nhất là trong vài triệu năm tới. Có nhiều yếu tố ngăn điều đó xảy ra, bao gồm sự thiếu vắng các hệ sinh thái cần thiết và sự tuyệt diệt có hệ thống của các loài thú có vú lớn mà nguyên nhân xuất phát từ hoạt động và sự phát triển của loài người.

Tuy nhiên, căn bản nhất, sự phát triển đó là bất khả thi vì không có loài động vật cỡ lớn nào thừa hưởng những đặc tính gia cầm cổ đại nói trên cả. Trừ những động vật cỡ lớn sống dưới nước, được bảo vệ bởi sức đẩy của nước, những sinh vật hiện đại đơn giản là phải chấp nhận sự giới hạn tự nhiên khi xét về kích cỡ cơ thể.

Dù vậy, vẫn có một số sinh vật đặc trưng mà hiện nay chúng ta vẫn chưa xác định được sự phát triển của chúng, có nghĩa là chúng sẽ tiếp tục tăng trưởng chậm rãi trong suốt quãng đời, có thể kéo dài hàng trăm năm. Những sinh vật như rùa biển, cá sấu, cá mập, nhuyễn thể, một số loài cá và các loài sinh vật khó tìm thấy khác có tốc độ phát triển chậm, với tuổi thọ gần như bất tử, và vẫn là những bí ẩn cần được giải mã đối với các nhà nghiên cứu.