Chủ đề 4: Nguyên nhân về sự tuyệt diệt của khủng long (Hay sự tranh giành ánh sáng của các loài thực vật)

Nói đến loài khủng long là chúng ta nghĩ ngay đến loài động vật to lớn cách đây nhiều triệu năm. Nó cũng là đề tài cho nhiều câu chuyện và bộ phim rất hấp dẫn và lý thú. Sự xuất hiện của chúng trên Trái đất là có thật qua rất nhiều di chỉ khai quật của ngành khảo cổ học. Song sự biến mất của chúng một cách đột ngột vẫn là một đề tài gây nhiều tranh luận chưa thống nhất. Cụ thể cách đây khoảng 60 triệu năm chúng không còn xuất hiện nữa. Có nhiều giả thuyết đưa ra để giải thích sự kiện trên: sự va chạm của thiên thạch vào Trái đất, các vụ phun trào núi lửa dữ dội… Về giả thuyết thứ nhất, người ta cho rằng có một thiên thạch rơi xuống biển đảo Yucatan ở ven vịnh Mêhicô tạo ra hố thiên thạch rộng khoảng 200 km. Năng lượng khổng lồ giải phóng từ vụ va chạm này đã gây ra vô số tai họa: bão tố, sóng thần, mưa a-xít và làm hủy diệt khoảng 70% các giống loài sinh vật đang tồn tại lúc bấy giờ trên Trái đất. Giả thuyết thứ hai gắn với sự chuyển dịch mảng Ấn Độ lúc đó đang gắn vào châu Phi, bị tách ra trôi lên phía bắc để gắn vào châu Á. Đó là nguyên nhân gây ra phun trào núi lửa dữ dội trên cao nguyên Đêcăng và những hậu quả làm ảnh hưởng đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu dẫn đến sự hủy diệt của nhiều loài. Và còn nhiều lý do ly kỳ (có khi đôi chút giật gân) được đưa ra, nhưng mọi người vẫn chưa hoàn toàn thống nhất. Một trong những băn khoăn là các loài vật dễ dàng vượt qua các sự cố gần như bị hủy diệt (do chúng có tỷ lệ tăng sinh sản theo cấp số nhân). Bài viết này tìm nguyên nhân khác cho sự tuyệt diệt của khủng long qua hình thức đấu tranh sinh tồn của các loài sinh vật.

a) Đại Trung sinh với sự thống trị của bò sát và cây hạt trần.

Trái đất cả chúng ta tồn tại nhiều tỷ năm và sự sống xuất hiện cũng đã từ rất lâu. Sự sống trải qua từ thô sơ nguyên thủy đến phức tạp đa dạng và bắt đầu từ đại dương sau đó chuyển lên trên mặt đất. Theo thời gian người ta chia chúng thành ba thời kỳ: đại Cổ sinh, đại Trung sinh và cuối cùng là đại Tân sinh. Đai trung sinh kéo dài 180 triệu năm bắt đầu cách đây 245 triệu năm và kết thúc cách đây 65 triệu năm. Người ta lại chia đại Trung sinh ra làm ba kỷ: kỷ Triat (cách đây 245 triệu năm – 205 triệu năm), kỷ Jura (cách đây 205 triệu năm – 135 triệu năm), kỷ Creta (cách đây 135 triệu năm – 65 triệu năm). Trong đại Trung sinh trên mặt đất thì loài bò sát thống trị trong giới động vật và cây hạt trần trong giới thực vật. Cây hạt trần có lá hình kim, hạt trần và thụ phấn nhờ gió. Vào thời cực thịnh (kỷ Jura) cây hạt trần phát triển hết sức đa dạng, có những cây cao đến 150m và đường kính thân cây đến 12m. Sự đa dạng của cây hạt trần là nguồn thức ăn dồi dào cho các loài động vật. Các loài bò sát có mặt ở khắp mọi nơi và tiến hóa thành loài những loài bò sát khổng lồ chiếm lĩnh không chừa nơi nào: dưới nước, trên cạn và trên không trung. Do vậy đại Trung sinh còn được gọi là đại “Khủng long”. Khủng long ăn lá cây là loài khủng long có kích thước to lớn nhất và có hình dáng kỳ lạ nhất trong thế giới khủng long. Có những con nặng hàng chục tấn và dễ dàng ăn lá trên ngọn cây cao 12m. Về hình dáng, có con có lớp da vừa dày vừa cứng, có con có nhiều gai nhọn, có con ở chóp đuôi nổi lên khớp xương lớn như quả chùy dễ dàng đập vỡ sọ kẻ thù. Tóm lại chúng là những con vật hung dữ có nhiều vũ khí lợi hại trong cuộc chiến chống lại kẻ thù muốn ăn thịt mình. Ngược lại, các loài khủng long ăn thịt cũng không hề thua kém với các hàm răng sắc khỏe với nhiều nanh vuốt nhọn hoắt. Tóm lại, đây là thời kỳ có nhiều các cuộc chiến đẫm máu nhất trong lịch sử các loài vật (có lẽ chỉ kém chiến tranh nguyên tử nếu như nó xảy ra trong lịch sử loài người). Tất nhiện do sự cân bằng sinh thái trong tự nhiên nên không có kẻ chiến thắng giữa hai bên. Cụ thể nếu kẻ bị ăn thịt bị tiêu diệt thì kẻ.

Lý do vì sao kẻ bị ăn thịt không chọn giải pháp bỏ chạy mà lại phải chiến đấu. Đó là vì các cây hạt trần mọc rất cao, to cản trở đường chạy nhảy và là vì loài bò sát không có cơ chế để giảm nhiệt khi chạy( trong trường hợp này loài thú có nhiều lỗ chân lông để ra mồ hôi làm giảm nhiệt khi vận động nhiều). Như vậy trong cuộc đấu tranh sinh tồn chúng phải tạo ra hình dáng dữ tợn và rất to khỏe. Ở đây các loại bò sát ăn thực vật thường có thân hình đồ sộ để chống lại kẻ thù và các loại bò sát ăn thịt, các nhà khoa học thường gọi đó là “ định luật Cope”. Một số vấn đề cũng gây ngạc nhiên tuy loài khủng long to lớn như vậy nhưng những quả trứng chúng đẻ ra lại rất nhỏ bé. Có một điều hết sức trái ngược, đó là khủng long càng có khối lượng lớn bao nhiêu thì khối lượng của con con lúc trứng nở ra lại càng bé bấy nhiêu. Lý do giải thích là vì các cơ quan như não, giác quan của chúng ít phát triển và còn thô sơ. Có lẽ trong môi trường chật hẹp giữa các cây hạt trần chúng chỉ cần sức khỏe để chiến đấu chứ không phải là trí khôn. Sự việc cứ thế diễn ra cho đến cuối kỷ Cleta( khoảng 65 triệu năm trước) thì xảy ra biến cố ( gọi là biến cố khỉ Cleta) làm cho nhiều loài động vật và thực vật đang tồn tại bị biến mất hoàn toàn. Nặng nề nhất là các loài khủng long, bị tuyệt chủng. Là những thảm họa lớn xảy ra trên trái đất chỉ được gọi là biến cố khi nó diễn ra kéo dài từ một đến mười lăm triệu năm, làm cho trên 50% số giống loài động thực vật đang tồn tại bị biến mất hoàn toàn. Ngoài biến cố kỷ Cleta ( xảy ra cách đây khoảng 65 triệu năm) là biến cố gần đây nhất còn có biến cố kỷ Pecmi ( xảy ra cách khoảng 250 triệu năm ) và vài biến cố xảy ra trước đó. Tuy nhiên biến cố kỷ Cleta là biến cố được người ta quan tâm và tranh luận nhiều nhất.

b, Biến cố kỷ Cleta là nguyên nhân của sự tuyệt diệt của loài khủng long

Ta đã biết rằng khủng long ăn lá có thức ăn là các cây hạt trần và chúng lại là thức ăn cho khủng long ăn thịt. Đây là vòng sinh thái ổn định lâu dài. Có một vấn đề là tại sao cây hạt trần lại để cho khủng long ăn lá của mình, hay là cây có lợi gì trong việc đó. Ta có thể hiểu là sau khi bớt lá đi thì quá trình thụ phấn bằng gió có thuận lợi hơn và các cây non mọc ở mặt đất cũng có nhiều ánh sáng hơn để phát triển. Tóm lại cây cũng có lợi cho quá trình tạo ra các thế hệ kế tiếp. Như vậy quan hệ giữa cây hạt trần với các loài bò sát ăn lá là quan hệ cộng sinh đôi bên cùng có lợi. Do đó nếu có điều gì bất lợi xảy ra cho cây hạt trần thì cũng ảnh hưởng đến loài khủng long không nhỏ. Và điều đó đã xảy ra vào cuối kỷ Cleta, thủ phạm chính là việc xuất hiện các cây cỏ về nguyên nhân ra đời các loại cỏ ta sẽ bàn sau và trong số đó là việc thay đổi khí hậu trở nên lạnh và khô. Thời tiết trong năm tại các miền xa xích đạo có bốn mùa nóng lạnh rõ rệt. Ngoài ra một số nơi trong năm cũng phân làm hai mùa khô và mưa. Điều đó thúc đẩy một số cây hạt trần bé nhỏ sống xát mặt đất trở thành các cây cỏ. Trong những thời vụ thuận lợi của thời tiết chúng phát triển nhanh lan tỏa ra các vùng đất ẩm ướt thuận lợi cho việc phát triển. Chúng mọc lan kín ra các vùng đất trống, do đó chúng cũng thay đổi cách sinh sản ra các thế hệ kế tiếp. Thay vì mọc từ các hạt, chúng tạo cây còn từ các cành nhánh. Các cành nhánh non vươn dần thành cây lớn và rễ mới cũng được mọc ra để nuôi dưỡng cây. Cách sinh sản này có ưu điểm là cây con có thể âm thầm mọc dần ra trong điều kiện thiếu ánh sáng ( ánh sáng bị các cây lớn mọc kín che khuất) do vẫn được cây bố mẹ nuôi dưỡng. Như vậy cây con có đầy đủ điền kiện để phát triển thành cây lớn trên mặt đất phủ kín ánh sáng. Chính vì  điểm nổi bật này của cây cỏ đã giúp chúng chiến thắng được cây hạt trần trong cuộc chiến tranh dành ánh sáng của các loài thực vật. Bởi vì các hạt của cây hạt trần không thể phát triển thành cây con do thiếu ánh sáng khi rơi vào các vùng có cỏ mọc. Cứ như vậy bằng chiến thuật vết dầu loang loài cỏ đã dần dần chiếm đất sống của các cây hạt trần và mặt đất đã hình thành dần các đồng cỏ rộng thênh thang. Các cây hạt trần lui về những vùng đất khô cằn hay núi cao nhường phần đất trung tâm màu mỡ cho cây cỏ. Nói vậy thôi sự tiến hóa để trở thành cây cỏ hoàn thiện cũng như cuộc chiến dai dẳng giữa các loài cây kéo dài nhiều triệu năm liền mới ngã ngũ. Như vậy diện mạo của các loài thực vật trên trái đất đã thay đổi rõ rệt. Điều đó cũng kéo theo sự thay đổi của các loài động vật mà chủ yếu là bò sát. Như ta đã biết cuộc đấu tranh sinh tồn giữa các loài bò sát ăn thịt và bò sát ăn lá là những cuộc chiến đẫm máu trong rừng cây hạt trần. Nay các rừng cây hạt trần dần dần được thay thế bằng các đồng cỏ bát ngát. Tại đây những con bò sát bé nhỏ thường là thất thế trong các cuộc chiến trên đã thay đổi chiến thuật. Đó là thay vì chúng trả lại kẻ thù chúng đã chọn phương án bỏ chạy . Đồng cỏ rộng rãi là môi trường tốt để chúng thực hiện chiến thuật này mà trước đây trong các vùng cây hạt trần chúng khó thực hiện được điều đó. Tuy môi trường mới thuận lợi nhưng bản thân cơ thể chúng thì chưa thích hợp cho cuộc chiến mới. Chúng phải biến đổi dần để thích nghi theo quy luật chọn lọc tự nhiên trong đấu tranh sinh tồn mà Đacuyn phát minh ra. Quá trình này kéo dài 10 triệu năm mới đi đến hoàn thiện. Cụ thể là nếu cơ thể dễ tăng nhiệt khi chạy trên đường dài thì điều đó dẫn đến con vật sẽ chết vì cơ thể quá nóng. Để giải quyết vấn đề này chúng cần có cơ chế hạ nhiệt cơ thể khi chạy. Lớp da có vẩy sừng dày ( rất tốt cho việc chiến đấu trực diện) dần dần được thay thế bởi lớp lông mà quan trọng hơn cả là có các lỗ chân lông để thoát mồ hôi khi chạy. Việc ra mồ hôi đã làm giảm nhiệt cho cơ thể và do đó giúp cho con vật có thể chạy lâu trên đường dài mà nhiệt độ cơ thể vẫn được giữ nguyên. Một trở ngại lớn trong cuộc chơi lớn đã được giải quyết. Tiếp đến việc phát hiện kẻ thù từ xa trên đồng cỏ cũng góp phần rất quan trọng vào chiến thắng. Điều đó dẫn đến việc các cơ quan giác quan của con vật như : thị giác, thính giác, khứu giác… phát triển rất nhanh. Cùng với đó là trung tâm thần kinh chỉ huy các giác quan cũng ngày một hoàn thiện và tư duy hơn trước như vậy bộ não của con vật phải to và phức tạp hơn trước lên rất nhiều. Nhưng muốn làm được điều đó chúng phải thay đổi cách sinh sản: Từ đẻ trứng chuyển sang đẻ con và nuôi con bằng sữa. Thú có vú bắt đầu ra đời và dần dần thay thế loài bò sát. Ta quay lại câu hỏi tại sao phải đẻ con mà không phải đẻ trứng vấn đề nằm ở chỗ tế bào não là tế bào đặc biệt chúng được sinh ra một lần ngay khi chào đời và trong suốt quá trình sống của con vật chúng không sinh ra thêm nữa. Điều đó được lý giải là do có như vậy thì não mới chỉ huy tốt các hoạt động và có bộ nhớ ổn định. Đây là một quy tắc bất khả xâm phạm ở tất cả các loài thực vật. Như vậy thời gian để hoàn thiện cho não bộ phức tạp kéo dài rất lâu điều đó dẫn đến thời gian phát triển của phôi thai đến khi nở ra thành con vật cũng phải kéo dài. Do đó lượng chất dinh dưỡng để nuôi phôi trong thời gian đó là rất lớn. Nếu vẫn giữ phương pháp đẻ trứng thì quả trứng phải rất to mới có thể sinh ra một con vật với bộ não phát triển. Điều này ảnh hưởng đến cuộc sống của con vật bố mẹ trong khi di chuyển và chống đỡ kẻ thù. Chúng đã thay dần việc đẻ trứng bằng đẻ con, thời gian phôi phát triển trực tiếp trong cơ thể con mẹ và vẫn tuyệt đối an toàn cho việc tạo ra các tế bào thần kinh trong não bộ. Chỉ khi nào bộ não được hoàn chỉnh thì con con mới được đẻ ra ngoài. Phương pháp sinh sản mới này đã biến một số loài bò sát đẻ trứng thành loài thú đẻ con. Từ đây loài thú đã bắt đầu ra đời và chúng dần dần thay thế loài bò sát ở những vùng trung tâm rộng lớn. Số bò sát còn lại rất ít chỉ còn lại cá sấu, rùa một số loài rắn trong quá trình tiến hóa loài thú còn hoàn thiện hơn quá trình sinh sản bằng việc có tuyến vú để nuôi con non bằng sữa. Như ta đã biết việc mang thai trong bụng kéo dài và nhất là trong giai đoạn cuối làm cho con vật mẹ rất vất vả và nguy hiểm. Để rút ngắn thời gian này biện pháp tối ưu là đưa ra cơ chế thỏa hiệp giữa mẹ và con. Những bộ phận quan trọng trong cơ thể của thai như bộ não, tim, gan sẽ được hoàn chỉnh ngay trong bụng mẹ còn các bộ phận khác không quan trọng bằng sẽ hoàn thiện dần sau khi đẻ. Cụ thể con non khi đẻ ra sẽ tiếp tục được mẹ cung cấp cho nó nguồn dinh dưỡng là sữa để tiếp tục phát triển. Biện pháp này rất hữu hiệu đẻ bảo vệ con vật mẹ mà vẫn giúp con vật con duy trì sự sống. Lúc này loài thú được gọi một tên mới là thú có vú. Với sự xuất hiện của các đồn cỏ rộng lớn thì các cây hạt trần cũng dần biến mất. Lúc này thức ăn của các loài khủng long khổng lồ ăn lá không còn nữa. Mặt khác trên đồng cỏ các loài thú có thân hình nhỏ hơn, linh hoạt hơn nên đã tranh thức ăn với các loài bò sát nặng nề chậm chạp, ăn trứng và các bò sát con mới nở, ăn thịt bò sát ngủ đông… đã làm cho số lượng cá thể và số loài khủng long giảm sút nhanh chóng. Đó chính là nguyên nhân dẫn đến sự tuyệt diệt của khủng long. Ở  đây ta cũng cần nhắc lại là sự tiến hóa của bò sát thành thú diễn ra đồng thời cả loài ăn thịt và loài ăn cỏ do sự cân bằng sinh thái.

Trên đây là những nét đại thể về biến cố xảy ra cuối kỷ Creta cách đây 65 triệu năm. Còn sự thực chắc diễn ra phức tạp và quanh co hơn nhiều, do cuộc đấu tranh sinh tồn theo qua luật chọn lọc tự nhiên là rất khốc liệt. Có nhiều cái mới phôi thai trong cái cũ và ngược lại, còn nhiều cái cũ sót lại trong cái mới. Tuy nhiên về lâu dài chỉ những yếu tố nào thích hợp nhất với môi trường sống mới tồn tài và phát triển được. Điều đó chứng mình hùng hồn cho sự đúng đắn của học thuyết chọn lọc tự nhiên của C.Darwin. Ta cũng thử quay trở lại tìm nguyên nhân làm thay đổi khí hậu trên Trái đất dẫn đến biến cố kỷ Creta. Có thể có vụ va chạm thiên thạch khổng lồ vào Trái đất cùng với sự giãn tách châu lục trôi lên phía bắc (làm trọng tâm Trái đất thay đổi) dẫn đến việc trục của Trái đất nghiêng đi so với quỹ đạo quay của Trái đát quanh Mặt trời (độ nghiêng hiện nay khoảng 23 độ). Điều đó dẫn đến các miền xa ích đạo có 4 mùa nóng lạnh trong năm. Đồng thời một số nơi có mùa mưa và mùa khô. Thời tiết theo mùa này thuận lợi cho việc phát sinh ra cây cỏ.

c) Thay cho lời kết

Như ta đã biết đại Trung sinh kéo dài 180 triệu năm, đay là thời kỳ phát triển mạnh mẽ và rộng khắp của cây hạt trần và của bò sát. Đại Trung sinh kết thúc bằng biến cố Creta cách đây 65 triệu năm bằng việc loài thú có vú thay thế dần loài bò sát. Tiếp theo là đại Tân sinh cách đây 65 triệu năm. Đại Tân sinh chia làm hai kỷ: kỷ đệ tam và kỷ đệ tứ. Kỷ đệ tam kéo dài đến cách đây 2 triệu năm và kỷ đệ tứ bắt đầu từ cách đây 2 triệu năm và kéo dài cho đến ngày nay. Trong kỷ đệ tam, thực vật đã có thay đổi lớn là các cây hạt kín xuất hiện và phát triển mạnh mẽ. Sự xuất hiện củ cây hạt kín là kết quả của sự chống trả của cây hạt trần cao lớn đối với cây cỏ thấp bé. Như ta đã biết do cỏ có ưu điểm trong việc tạo ra cây con nên loài cỏ đã đẩy lùi các cây hạt trần ra khỏi lãnh địa của mình. Tuy vậy, không phải mọi cây hạt trần đều bó giáo quy hàng mà có một số cây vẫn âm thầm chống trả. Qua nhiều thời gian thử thách (chọn lọc tự nhiên) chúng đã tìm ra phương pháp hữu hiệu. Một số cây trong số chúng phát triển tán lá to rậm để che kín mặt đất không cho loài cỏ phát triển. Đây chính là cuộc chiến tranh giành ánh sáng của các loài thực vật. Do ưu thế thân cao và có tán lá rộng nên trong cuộc chiến này chúng dễ dàng chiến thắng loài cỏ và dẫn chiếm chỗ chúng. Tuy nhiên vấn đề cũng không hoàn toàn đơn giản như vậy bởi sự việc này ảnh hưởng đến công cuộc phát triển của các thế hệ kế tiếp. Cụ thể là do có tán lá rậm rạp nên sự thụ phấn bằng gió là bất khả thi. Ngoài ra việc phân tán các hạt ra xa bằng gió cũng rất khó khăn (còn nếu rơi thằng xuống đất thì cũng khó mọc thành cây con do mặt đất đã bị che khuất ánh sáng). Vấn đề thứ nhất được giảo quyết qua cách cộng sinh với các loài sâu bọ, côn trùng… Vấn đề thứ hai được giải quyết nhờ các loài linh trưởng hay chim cũng qua cách cộng sinh. Điều đó cũng giải thích tại sao sự phát triển của cây hạt kín cũng kéo theo nhiều hoa thơm, trái ngọt. Các cây hạt kín thường có vỏ bọc mầm hạt chắc chắn là để bảo vệ cho mầm trong khi được các con vật vận chuyển đi xa ( nhiều lúc cũng đề phòng luôn khỏi bị chính các con vật này ăn mất). Đó là lý do vì sao ta gọi nó là cây hạt kín. Như vậy là với các đặc tính trên các cây hạt kín đã dần dần đẩy lùi các loài cỏ để chiếm lấy lãnh thổ của mình. Những  sự việc trên xảy ra trong giai đoạn đầu của kỷ Đệ Tam và đến giữa kỷ Đệ Tam thì các cây hạt kín đã phát triển rất mạnh và phủ kín nhiều nơi trên trái đất. Tuy vậy vào cuối kỷ Đệ Tam, khí hậu đột ngột trở lạnh trong thời kỳ băng hà làm cho nhiều khu rừng rậm rạp bị chết rét và thay thế bằng những đồng cỏ rộng mênh mông. Đó là điều kiện thuận lợi cho các loài thú ăn cỏ có móng vuốt và các loài thú ăn thú như sư tử, báo. Cuối cùng vào kỷ Đệ Tứ cách đây khoảng 2 triệu năm thì loài người xuất hiện và dần dần trở thành chúa tể của muôn loài. Từ đây thay cho quy luật chọn lọc tự nhiên trong sinh giới, con người đã dần dần sử dụng quy luật chọn lọc nhân tạo. Điều đó mang lại nhiều lợi ích cho con người  nhưng cũng có khi ( vô tình hay cố ý ) đã hủy hoại môi trường sống, biến đổi khí hậu. Chúng ta phải thận trọng với điều đó.

Tác giả: NGUYỄN Tiến Đại
Viện Toán học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
18 Hoàng Quốc Việt, Quận Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
 
Author: NGUYEN Tien Dai
Institute of Mathematics, Vietnam Academy of Science and Technology
18 Hoang Quoc Viet road, Cau Giay district, Hanoi, Vietnam
This entry was posted in Sự tuyệt diệt của khủng long. Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s