Khi nhắc đến gấu Bắc Cực, hình ảnh đầu tiên hiện lên trong tâm trí nhiều người là một sinh vật kiên cường, thong dong dạo bước giữa những trận bão tuyết dữ dội ở nhiệt độ âm hàng chục độ C. Cấu tạo cơ thể của chúng là một kiệt tác sinh học tuyệt vời dành riêng cho môi trường băng giá khắc nghiệt. Lớp mỡ dưới da nơi dày nhất lên tới 11 cm, kết hợp cùng bộ lông hai lớp tối ưu hóa khả năng giữ nhiệt gồm lớp lông kim chĩa ra bên ngoài và lớp lông nhung dày đặc phía trong.
Bên cạnh đó, làn da màu đen hấp thụ nhiệt lượng cùng đôi tai nhỏ và chiếc đuôi ngắn đã giúp nén tỷ lệ giữa diện tích bề mặt và thể tích cơ thể xuống mức thấp nhất. Thế nhưng, chính bộ giáp chống lạnh hoàn hảo này lại đẩy gấu Bắc Cực vào một nguy cơ sinh tồn vô cùng bất ngờ: Tình trạng quá nhiệt và sốc nhiệt nghiêm trọng do vận động.
Trở lại thời điểm năm 1982, nhà nghiên cứu Robin Best đã thực hiện một thử nghiệm hy hữu khi đưa hai con gấu Bắc Cực chưa trưởng thành lên cỗ máy chạy bộ điện nằm trong phòng điều hòa nhiệt độ. Một con nặng 218 kg và con còn lại nặng 239 kg.
Các nhà nghiên cứu đã cấy thiết bị phát tín hiệu nhiệt độ vào khoang bụng và dưới da của chúng, kết hợp sử dụng thức ăn làm phần thưởng để huấn luyện chúng bước đi trên máy. Phía trước cỗ máy còn được trang bị một quạt công nghiệp cỡ lớn có khả năng tạo ra luồng gió đối diện với tốc độ từ 4 m/s đến 7 m/s. Tổng cộng đã có 136 lần thử nghiệm được thực hiện với thời gian kéo dài tối đa lên tới 6 giờ mỗi lượt.
Ban đầu, các nhà khoa học chỉ muốn đo đạc giới hạn chịu đựng giá lạnh của loài động vật này. Tuy nhiên, kết quả thu được cuối cùng lại mở ra một phát hiện hoàn toàn trái ngược. Khi ở trạng thái nghỉ ngơi, thân nhiệt trung tâm của gấu Bắc Cực duy trì rất ổn định ở mức 36,9°C dù nhiệt độ môi trường biến động mạnh từ -29,5°C đến 7,5°C.
Điều này chứng minh lớp mỡ và bộ lông dày đã đủ sức ngăn chặn sự thay đổi của thời tiết tác động vào sâu bên trong cơ thể. Thế nhưng, sự thay đổi thực sự dữ dội chỉ bắt đầu bùng nổ khi hai con gấu cất bước di chuyển trên máy.
Số liệu đo đạc cho thấy, nhiệt độ cơ thể trung tâm của gấu Bắc Cực không chỉ phụ thuộc vào độ lạnh của căn phòng mà còn gia tăng tỉ lệ thuận theo hàm mũ bậc bốn của tốc độ đi bộ. Khi ở tốc độ 1,1 m/s, thân nhiệt trung tâm duy trì ở mức 36,8°C.
Khi nâng lên 1,6 m/s, con số này vọt lên 37,3°C và đạt 38,5°C khi chạm mốc 2,0 m/s. Đặc biệt, khi bắt đầu rảo bước nhanh ở mốc 2,2 m/s (tương đương 7,9 km/h), thân nhiệt trung bình của gấu Bắc Cực đã chạm ngưỡng kỷ lục 39,6°C. Lúc này, con vật bắt đầu há miệng thở dốc liên tục, xuất hiện các triệu chứng kiệt sức và sốc nhiệt cực độ.
Thử nghiệm buộc phải dừng lại ngay khi thân nhiệt chạm mốc 40°C để đảm bảo an toàn tính mạng cho động vật.
Đáng chú ý, các tính toán lại vào năm 2016 chỉ ra rằng, đối với một con gấu Bắc Cực nặng hơn 200 kg đang di chuyển liên tục ở tốc độ 7,9 km/h, ngưỡng nhiệt độ môi trường tối đa để cơ thể nó giữ được trạng thái cân bằng nhiệt có thể xuống thấp tới mức -33°C.
Nói cách khác, ở mức nhiệt âm vài chục độ C, gấu Bắc Cực vẫn hoàn toàn có nguy cơ bị "luộc chín" từ bên trong nếu nó liên tục cuồng chân chạy nhảy mà không có quãng nghỉ.
Trong một phần thử nghiệm mở rộng đầy thú vị, khi nhà nghiên cứu Best cho phép con gấu tự do rời khỏi máy chạy bộ để bước ra khu vực đệm phủ đầy tuyết tươi bên cạnh, nó đã thể hiện bản năng tự điều tiết thân nhiệt kinh ngạc.
Mỗi khi thân nhiệt chạm ngưỡng nguy hiểm, con gấu lập tức chủ động dừng bước, lao ra ăn tuyết để hạ nhiệt cơ thể rồi mới quay lại tiếp tục bài tập. Trong một buổi kiểm tra ở nhiệt độ -20°C, con gấu đã dành tới gần một phần ba tổng thời gian chỉ để đứng ngoài máy ăn tuyết giải nhiệt.
Đến 35 năm sau, vào năm 2017, các nhà khoa học tại Sở thú San Diego tiếp tục thực hiện đo lường mức độ tiêu hao năng lượng trên con gấu Bắc Cực cái tên Tatqiq bằng một cỗ máy chạy bộ khép kín dành cho ngựa đua.
Kết quả nghiên cứu khẳng định, khi chuyển từ đi bộ thông thường sang bứt tốc nhanh, mức tiêu thụ năng lượng cũng như nhiệt lượng sản sinh trong cơ thể gấu Bắc Cực sẽ tăng vọt gấp hai lần.
Tình trạng tăng thân nhiệt nhanh chóng do vận động chính là rào cản sinh học lớn nhất khiến chúa tể vùng cực không thể duy trì các cuộc rượt đuổi con mồi đường dài trên mặt đất.
Vậy tại sao trong tự nhiên người ta chưa từng ghi nhận bất kỳ trường hợp gấu Bắc Cực nào bị gục ngã vì sốc nhiệt trong mùa hè?
Câu trả lời nằm ở chiến thuật sinh tồn vô cùng thông minh của chúng: Tối đa hóa sự lười biếng để bảo tồn năng lượng. Khi băng tan vào mùa hè và gấu Bắc Cực buộc phải di chuyển lên đất liền, chúng lựa chọn phương án cắt giảm hoạt động đến mức tối đa.
Các nghiên cứu theo dõi vệ tinh vào tháng 8 và tháng 9 chỉ ra rằng, gấu Bắc Cực dành trung bình tới 83% thời gian trong ngày chỉ để nằm nghỉ, thậm chí những cá thể lười biếng nhất có thời gian hoạt động xuống thấp tới mức 2%.
Mức tiêu hao năng lượng hàng ngày của những con gấu đực trưởng thành vào mùa hè trên đất liền giảm sâu xuống mức gần tương đương với các loài gấu đang trong kỳ ngủ đông.
Bằng cách tắt bộ máy vận động và triệt tiêu các pha bứt tốc không cần thiết, chúa tể vùng cực đã tự bảo vệ mình khỏi nguy cơ bị sốc nhiệt nguy hiểm, giữ cho chiếc lò nung bên trong cơ thể luôn ở mức an toàn giữa một hành tinh đang ngày càng ấm lên.
Tham khảo: Zhihu
Đức Khương
