Trước cơn bão Irma và Maria, các nhà nghiên cứu chứng minh làm thế nào những cơn bão thảm khốc có thể là tác nhân của chọn lọc tự nhiên, ảnh hưởng đến sự phát triển của các loài.
Giữ trong gió bão. Hình ảnh qua Colin Donihue.
Bởi Colin Donihue, Đại học Harvard
Anole Turks và Caicos là một con thằn lằn nhỏ màu nâu được tìm thấy chạy qua vùng đất phía dưới quần đảo Turks và Caicos. Nó là một loài đặc hữu, có nghĩa là vài hòn đảo này là nơi duy nhất để tìm thấy Kịch bản Anolis bất cứ nơi nào trên thế giới. Mặc dù các loài khá phổ biến ở đó, các nhà khoa học biết khá ít về hành vi, chế độ ăn uống, ngoại hình chi tiết hoặc sở thích môi trường sống của nó.
Mùa hè năm ngoái, các đồng nghiệp của tôi từ Đại học Harvard và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Paris và tôi đã đi xe lửa, máy bay, ô tô và thuyền để đến hai hòn đảo hầu như không có người ở có tên là Cây thông và Cây nước ở Turks và Caicos. Ở đó, trái ngược với hầu hết du khách, chúng tôi quay lưng của chúng tôi trên dặm bãi biển cát trắng và đầu vào thấp, rậm rạp, có nhiều bụi rậm lông tơ để lấp đầy những khoảng trống kiến thức về loài thằn lằn này.
Nhà nghiên cứu Anne-Claire Fabre săn lùng Kịch bản Anolis thằn lằn trên cây thông. Hình ảnh qua Colin Donihue,
Sau một tuần đi bộ, đánh bắt, đo đạc và quay video, chúng tôi đã sẵn sàng rời khỏi hòn đảo - giống như cơn bão Irma đang tiến xa đến tận chân trời phía nam và phía đông. Bầu trời vẫn có màu xanh khi chúng tôi đi đến sân bay, nhưng bạn có thể cảm thấy một sự tích điện trong không khí từ sự hồi hộp của hoạt động khi mọi người chuẩn bị cho cơn bão. Bốn ngày sau khi chúng tôi rời đảo, con mắt khổng lồ của cơn bão số 5 đã đi thẳng qua các địa điểm nghiên cứu của chúng tôi.
Tôi nhận ra rằng nhóm của tôi và tôi đã có cái nhìn cuối cùng về những con thằn lằn đó trước khi chúng bị bão tấn công, và chúng tôi có thể có một cơ hội độc nhất vô nhị để xem xét lại và xem liệu có bất kỳ mô hình nào để sống sót.
Nếu phong hóa các cơn bão là một trường hợp sống sót mạnh nhất, thì những đặc điểm nào sẽ làm cho những nốt ruồi Turks và Caicos này phù hợp nhất? Hình ảnh qua Colin Donihue.
Đã phù hợp hơn để sống sót sau một cơn bão?
Có một số ví dụ về các sự kiện khí hậu khắc nghiệt như hạn hán, phép thuật lạnh và sóng nhiệt thúc đẩy sự thay đổi tiến hóa trong các quần thể bị ảnh hưởng.
Còn bão thì sao? Những cơn bão rất nghiêm trọng và thoáng qua đến nỗi chúng ta dường như hoàn toàn có thể sống sót là ngẫu nhiên - không thể có thuộc tính vật lý nào của một con thằn lằn dài 3 inch giúp chúng vượt qua cơn bão thảm khốc.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu sự sống sót không phải là ngẫu nhiên và một số loài thằn lằn phù hợp hơn với cuộc sống của chúng? Điều này có nghĩa là những cơn bão có thể là tác nhân của chọn lọc tự nhiên. Trong kịch bản này, chúng tôi dự đoán những người sống sót sẽ là những cá nhân có miếng dính đặc biệt lớn trên ngón tay và ngón chân hoặc cánh tay và chân cực dài - cả hai đặc điểm vật lý cho phép họ bám chặt vào cành cây và vượt qua cơn bão.
Vào ngày 8 tháng 9 năm 2017, cơn bão Irma đã tấn công trực tiếp vào Turks và Caicos (vòng tròn đen), được hiển thị trên bản đồ vệ tinh hơi nước (từ NOAA, www.goes.noaa.gov). Hai tuần sau, vào ngày 22 tháng 9, cơn bão Maria đã tấn công người Thổ Nhĩ Kỳ và Caicos. Dữ liệu bản đồ: Google, (c) 2018 DigitalGlobe. Hình ảnh qua Thiên nhiên và Donihue et al. (Chỉ sử dụng với bài viết này).
Khi chúng tôi đang chuẩn bị xem xét lại, một cơn bão khủng khiếp khác, Maria, đã tấn công Turks và Caicos. Vì vậy, đã sáu tuần và hai cơn bão sau cuộc khảo sát ban đầu của chúng tôi, chúng tôi đã quay trở lại Cây thông và Cây nước để thực hiện lại các phép đo tương tự mà chúng tôi đã có trước đây về thằn lằn còn sống.
Những gì chúng tôi tìm thấy làm tôi ngạc nhiên. Thật vậy, trung bình các quần thể còn sống sót trên cả Cây thông và Cây Nước có miếng đệm ngón chân lớn hơn đáng kể, trung bình, so với các quần thể ban đầu có trước cơn bão. Chúng tôi đã tiến thêm một bước và sử dụng một máy đo tùy chỉnh để đo lực kéo của thằn lằn trên một bề mặt nhẵn được tiêu chuẩn hóa và xác nhận rằng những động vật toepaded có độ bám mạnh hơn những con vật có toepad nhỏ hơn.
Diện tích bề mặt Toepad dự đoán sức mạnh bám của thằn lằn. Hình ảnh qua Colin Donihue.
Chúng tôi cũng phát hiện ra rằng, trung bình, những con thằn lằn còn sống sót có cánh tay dài hơn so với những con thằn lằn mà chúng tôi đã đo được trước những cơn bão.
Mô hình này được lặp đi lặp lại trên cả hai hòn đảo, cho thấy những mô hình này là sán lá sói - cơn bão có thể là tác nhân của chọn lọc tự nhiên.
Tuy nhiên, trái ngược với mong đợi của chúng tôi, chúng tôi thấy rằng chân sau của thằn lằn ngắn hơn trong chuyến thăm thứ hai của chúng tôi. Đây là một trò chơi đầu đối với chúng tôi, vì chúng tôi đã dự đoán họ sẽ còn sống trong số những người sống sót. Vậy tại sao đôi chân cứng đầu lại là một lợi thế vào thời điểm mà thằn lằn có lẽ bám vào cây bằng tất cả sức lực của mình để tránh bị gió bão thổi bay?
Chân dài có nhiều khả năng thổi bay
Khi chúng tôi lên kế hoạch cho chuyến thăm thứ hai, chúng tôi nhận ra rằng chúng tôi có một số câu hỏi cơ bản về những gì thằn lằn đã làm trong cơn bão. Rõ ràng, không có nhà khoa học nào ở ngoài đó trong ponchos theo sau những con thằn lằn trong cơn bão. Chúng tôi tưởng tượng họ đã cố gắng cưỡi những thứ trên cành cây. Có thể họ đã hướng đến rễ cây nhưng đó không nhất thiết là một chiến lược an toàn. Những cơn bão thường mang đến những cơn bão và những cơn mưa lớn sẽ nhấn chìm một con thằn lằn chắc chắn như gió sẽ thổi bay chúng đi.
Chúng tôi quyết định chúng tôi cần một cách để mô phỏng gió bão trên cánh đồng. Vì vậy, chúng tôi đã mua máy thổi lá mạnh nhất mà chúng tôi có thể tìm thấy, đóng gói trong hành lý của mình và - mặc dù một số đại lý hải quan rất bối rối - đã thiết lập nó trong phòng thí nghiệm tạm thời của chúng tôi trên Cây thông. Sau đó chúng tôi quay video khoảng 40 con thằn lằn khi chúng bám vào một con cá rô trong khi chúng tôi từ từ tăng tốc độ gió thổi lá, cho đến khi chúng bị thổi bay, không hề hấn gì, vào lưới an toàn.
Các nhà nghiên cứu đã ghi lại hành vi của thằn lằn trong điều kiện gió mạnh, nhờ một chiếc máy thổi lá nhập khẩu. Hình ảnh qua Colin Donihue.
Những gì chúng ta thấy thật bất ngờ: Những con thằn lằn nằm trên những con cá rô với khuỷu tay của chúng nằm sát vào cơ thể chúng nhưng hai chân sau nhô ra từ hai bên cành cây. Khi tốc độ gió tăng lên, chân của chúng, đặc biệt là đùi của chúng, bắt gió như một cánh buồm, cuối cùng dẫn đến việc thân sau của chúng bị thổi bay khỏi cá rô. Khi một nửa cơ thể của họ ở trên cao, họ sớm mất hoàn toàn sự kìm kẹp. Đây có thể là lý do thằn lằn có chân sau ngắn hơn sống sót sau cơn bão. Chân ngắn hơn có nghĩa là diện tích bề mặt ít hơn để đón gió như cánh buồm, dẫn đến cả bốn chân tiếp xúc với cá rô.
Colin Donihue, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ về Sinh vật học Sinh vật và Tiến hóa, Đại học Harvard
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc hội thoại. Đọc bài viết gốc.
Điểm mấu chốt: Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các cơn bão Irma và Maria ảnh hưởng đến thằn lằn đảo như thế nào.