Cách động vật nhận thức thế giới

Dơi là loài động vật có vú biết bay. Chúng có khả năng lập bản đồ môi trường xung quanh thông qua âm thanh. Đây là một trong những giác quan của động vật được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều nhất. Trái ngược với suy nghĩ của nhiều người, dơi không bị mù, song đôi mắt của chúng không giúp ích gì cho việc bắt côn trùng vào ban đêm. Tiếng kêu của dơi dội vào môi trường xung quanh và con mồi đang di chuyển, tai người không thể nghe thấy âm thanh này. Thời điểm tín hiệu quay lại, hướng và sự thay đổi tần số cho phép dơi săn lùng với độ chính xác đáng kinh ngạc. Khả năng dùng sóng âm xác định môi trường xung quanh dựa trên hiểu biết bẩm sinh về tốc độ âm thanh loài sinh vật này.

Để xác định điều dơi có phải bẩm sinh đã cảm nhận được tốc độ âm thanh hay không, các nhà khoa học đã thực hiện một thí nghiệm. Họ nuôi những con dơi từ lúc mới sinh trong môi trường giàu khí heli, trong môi trường này tốc độ âm thanh sẽ cao hơn bình thường. Họ phát hiện rằng thay vì vẽ bản đồ thế giới theo đơn vị khoảng cách như con người, các con dơi vẽ bản đồ thế giới theo đơn vị thời gian. Điều này có nghĩa là dơi nhận ra một con côn trùng đang cách mình 9 miili giây, chứ không phải là 1m5, như chúng ta hằng nghĩ.

Điều thú vị là một số thí nghiệm đã chỉ ra rằng nếu trải qua một số cách huấn luyện đặc thù, con người cũng có thể học cách sử dụng cảm giác định vị bằng tiếng vang này, chẳng hạn sử dụng các âm thanh như tiếng tặc lưỡi. Rõ ràng con người chúng ta khó lòng tiệm cận mức độ khéo léo của loài dơi, song các nhà nghiên cứu có thể khiến những người tham gia nghiên cứu này học cách tránh chướng ngại vật và nhận biết hình dạng cũng như hướng của các vật thể nhờ âm thanh.

Cá heo và cá voi có răng là những động vật có vú sống ở biển. Tương tự như ở loài dơi, chúng cũng dùng hệ thống định vị bằng tiếng vang, chỉ khác là nó hoạt động dưới nước. Khi các sinh vật này phát ra âm thanh vào trong môi trường, sóng âm phản hồi lại cho phép chúng hình thành trong đầu bản đồ ba chiều về môi trường xung quanh. Nhưng khả năng này không chỉ dừng lại ở đó — sóng âm do cá heo phát ra có thể xuyên qua một số vật thể và mô mềm, mang lại cho chúng một loại tầm nhìn xuyên thấu như chụp X quang về con mồi hoặc mối đe dọa sắp tiếp cận.

Một trường hợp đặc biệt là kỳ lân biển. Sinh vật này có một chiếc ngà dài phát triển từ răng nanh hàm trên bên trái, sống và săn mồi dưới những tảng băng khổng lồ ở Bắc Cực, vậy mà nó luôn tìm được một khoảng trống nhỏ nào đó để hít thở. Làm thế nào kỳ lân biển làm được điều này? Một nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khả năng định vị dưới nước của kỳ lân biển là hệ thống định hướng có độ chính xác phi thường nhất trong số tất cả những hệ thống mà chúng ta đã biết.

Theo đồng tác giả của nghiên cứu, Kristin Laidre thuộc Đại học Washington, Hoa Kỳ, hệ thống định vị dưới nước của kỳ lân biển là một cơ chế “tiến hóa cao”, cho phép những con vật này thu được thông tin chi tiết, để chúng có thể thường xuyên lặn xuống dưới nước tới độ sâu lên đến 1.500 mét. Laidre nói: “Việc sử dụng âm thanh là rất quan trọng với kỳ lân biển, chúng dùng nó để tìm kiếm thức ăn, điều hướng dưới lớp băng biển dày đặc và giao tiếp.

Nếu đưa tay lại gần lửa, chúng ta có thể cảm nhận được hơi nóng mà không cần chạm vào, đó là nhờ các tế bào thần kinh cảm giác trên da. Nhưng chúng ta chỉ có thể cảm nhận được nhiệt độ trên 43°C. Đối với các loài khác, cảm nhận về nhiệt hoặc điều nhiệt là một giác quan thiết yếu để giúp chúng nhận biết môi trường xung quanh.

Mũi và môi trên của dơi ma cà rồng được trang bị các cơ quan cảm thụ nhiệt, cho phép chúng phát hiện nhiệt độ 30°C ở khoảng cách lên tới 20 cm. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho dơi xác định vị trí con mồi, thậm chí cả những vùng da có mạch máu, giúp chúng biết nơi tốt nhất để đâm thủng khi tìm kiếm máu.

Một số rắn lục và trăn Nam mỹ phát hiện nhiệt của con mồi nhờ các cơ quan hốc chuyên biệt trên mặt. Con vật xác định hướng của nguồn tỏa nhiệt phần nào nhờ hốc cảm nhận nhiệt, đồng thời các hố ở cả hai bên trên đầu cho phép chúng ước lượng khoảng cách.

Điện là thứ vô hình trước mắt chúng ta, song đối với một số loài, nó giống như tín hiệu chuyển động hướng dẫn chúng đến mục tiêu của mình. Cá mập và các loài cá khác có thể phát hiện ra nó nhờ một hệ thống các kênh chứa đầy chất sền sệt, tiếp xúc với bên ngoài thông qua những lỗ chân lông trên da. Những cơ quan này nằm trên đầu cá mập, được gọi là bóng Lorenzini.

Thú mỏ vịt cũng có một hệ thống tương tự trong chiếc mỏ kỳ lạ của chúng, nhờ đó chúng có thể xác định vị trí con mồi ở vùng nước sâu và đục. Thú mỏ vịt và thú lông nhím là những động vật có vú duy nhất sở hữu hệ thống này, nhưng cá heo Guiana, sinh sống ở bờ biển Đại Tây Dương của Trung và Nam Mỹ, cũng có thể phát hiện ra điện của những con cá gần đó thông qua các lỗ trên mõm mà ở các động vật có vú khác sẽ mọc râu.

Một trường hợp kỳ lạ khác là ong vò vẽ. Vào năm 2016, một nghiên cứu đã phát hiện ra những con côn trùng này tích tụ điện tích dương trong quá trình bay, nó sẽ hút điện tích âm của những bông hoa, sự tương tác giữa chúng sẽ di chuyển các sợi lông ở chân ong, giúp ong vò vẽ xác định được mục tiêu. Những bông hoa được thụ phấn sau đó thay đổi điện tích của mình, nhờ thế mà ngăn các loài côn trùng khác đến thăm cùng một bông hoa.

Mắt của một số loài côn trùng, cũng như của các loài động vật khác như bạch tuộc, có một ưu điểm mà mắt con người không có. Đó là chúng có thể phân biệt ánh sáng phân cực, tức là ánh sáng có hướng vectơ cụ thể trong không gian.

Việc có thể tận dụng các hướng ánh sáng khác nhau trên bầu trời sẽ giúp ích cho việc điều hướng, và chính nhờ thế mà những con kiến hoặc con ong có khả năng di chuyển quãng đường rất xa để trở về tổ của mình. Chúng làm được điều kì diệu như vậy nhờ vào viền mắt trên lưng có thể cảm nhận được ánh sáng phân cực. Ngày nay, nhờ phát hiện ra cơ chế này của côn trùng, các kỹ sư đã có cảm hứng để tìm kiếm những hệ thống định vị mới mà không phụ thuộc vào việc thu tín hiệu từ vệ tinh.

Có lẽ với chúng ta, hoa là thứ làm đẹp cho thiên nhiên, nhưng sự thật là chúng cạnh tranh với nhau trong việc thu hút sự chú ý của côn trùng, những loài thụ phấn cho chúng. Màu sắc của chúng không phải là công cụ để thu hút sự quan tâm của côn trùng, những loài có cách nhận thức khác với chúng ta. Màu sắc tươi thắm của nhiều bông hoa che giấu một hoa văn nổi bật chỉ có thể nhìn thấy trong dải quang phổ cực tím, nhưng ong lại có thể nhìn thấy.

Từ nhiều thập kỷ trước, các nhà khoa học đã có những quan sát đầu tiên về việc một số loài động vật có xu hướng sắp xếp cơ thể của chúng theo trục Bắc-Nam của từ trường Trái đất. Song trong nhiều năm, các nhà khoa học không tìm thấy lời giải thích nào cho khả năng này, một điều xuất hiện ở các loài sinh vật khác nhau, từ vi khuẩn đến động vật có xương sống.

Hiện nay, các loài khác nhau được cho là sử dụng các hệ thống khác nhau. Ví dụ, có một loại sắc tố gọi là cryptochrome, đây là một loại protein xuất hiện trong thực vật và động vật, phản ứng nhanh chóng với sự thay đổi của ánh sáng xanh, theo cơ chế lượng tử nhạy cảm với từ tính. Với một số con vật, sắc tố này nằm trong mắt. Các nhà khoa học cho rằng điều này sẽ cho phép những con vật này nhìn thấy từ trường trên mặt đất dưới dạng một vệt màu xanh lam. Tuy nhiên, các hạt từ tính cũng xuất hiện trong mỏ của một số loài chim. Ngoài ra, các con ong có một vòng hạt từ tính trong bụng, hoạt động như một chiếc la bàn tự nhiên và cho phép chúng định hướng trong các chuyến bay ra khỏi tổ.

Trong nhiều thập kỷ, một số nhà khoa học đã cố gắng chứng minh cảm giác định vị từ trường ở người. Các tế bào của chúng ta phản ứng với từ trường, võng mạc của người chứa một loại cryptochrome nhạy cảm với từ tính, thậm chí cả sóng não của chúng ta cũng có thể bị thay đổi bởi kích thích này. Tuy nhiều thí nghiệm đã gợi ý về ý tưởng rằng có lẽ từ trường Trái đất có thể hướng dẫn chúng ta, nhưng chưa có bằng chứng chắc chắn nào đạt được.

Nguồn: bbvaopenmind.com