Tại sao loài ếch có thể sống sót sau khi tiểu hành tinh quét sạch sự sống của loài khủng long?

Không có sinh vật nào có thể tự chuẩn bị chính xác những gì cần để sống sau những thảm họa. Khi một tiểu hành tinh đâm vào Trái Đất 66 triệu năm trước, thế giới đã bị chấn động khi các trận động đất dội lại và các mảnh vụn rơi xuống từ vụ va chạm làm nóng không khí - sức nóng tương đương với một cái lò nướng.

Tiếp theo là ba năm "mùa đông tác động"; nhiệt độ giảm mạnh, và quá trình quang hợp của cây cối gần như ngừng lại. Tuy nhiên, sau tất cả, nhiều loài ếch đã sống sót sau thảm họa này, điều mà Tyrannosaurus và Triceratops hay các loài khủng long khác không thể làm được.

Sự tuyệt chủng hàng loạt vào cuối kỷ Phấn trắng đã quét sạch khoảng 75% các loài hóa thạch đã biết hầu như chỉ sau một đêm. Không chỉ tất cả các loài khủng long không phải chim đều tuyệt chủng, mà sự tuyệt chủng hàng loạt còn tiêu diệt cả thằn lằn, động vật có vú và nhiều sinh vật khác.

Tuy nhiên loài ếch vẫn sống tốt và số lượng của chúng dường như không bị suy giảm quá nhiều. Bất chấp hỏa hoạn, bầu trời tối đen, mưa axit, nhiệt độ lạnh giá và các hậu quả tác động khác, loài ếch dường như không trải qua đợt tuyệt chủng hàng loạt cách đây 66 triệu năm.

Nhà sinh vật học Anderson Feijó của Học viện Khoa học cho biết: "Khả năng phục hồi cao của loài ếch đối với cuộc tuyệt chủng hàng loạt này vẫn là một bí ẩn trong nhiều năm". Nhưng giờ đây, Feijó và các đồng tác giả của một nghiên cứu mới đây có thể đã tìm ra câu trả lời, và đã xuất bản vào đầu năm nay trên tạp chí Sinh thái Biến đổi Khí hậu. Những con ếch sống sót sau những ngày tồi tệ nhất trên Trái Đất có thể sở hữu kích thước không quá to, cũng không quá nhỏ.

Những loài ếch còn sống ngày nay có nhiều kích cỡ khác nhau. Con nhỏ nhất, được công bố vào năm 2012, chỉ dài khoảng một phần tư inch và có thể ngồi thoải mái trên một đồng xu, trong khi loài ếch goliath lại có thể dài hơn một foot.

Nhưng vào cuối kỷ Phấn trắng, Feijó và các đồng tác giả đã phát hiện ra rằng hầu hết các loài ếch đều có kích thước trung bình — khoảng 3 inch tính từ mõm đến mông — và không có kích thước quá lớn.

Nhưng tại sao không quá lớn hoặc không quá nhỏ lại tạo ra sự khác biệt lớn như vậy? Đồng tác giả nghiên cứu Catharina Karlsson lưu ý rằng những con ếch cỡ trung bình sống tốt hơn trong thời kỳ tuyệt chủng cuối kỷ Phấn trắng so với những con ếch có kích thước cực lớn. Những điều kỳ lạ về sinh lý học của loài lưỡng cư này có thể giải thích tại sao những con ếch cỡ trung bình lại có khả năng phục hồi tốt như vậy.

Ví dụ, ếch cần giữ ẩm để tồn tại. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng các loài ếch rất nhỏ có thể hấp thụ nước nhanh nhưng chúng cũng có thể bị mất nước nhanh hơn ở vùng khí hậu nóng hơn, trong khi những loài ếch lớn hơn có thể giữ nước tốt hơn nhưng mất nhiều thời gian hơn để bù nước nếu chúng bị khô.

Nếu khí hậu của môi trường sống thay đổi nhanh chóng, thì những con ếch ở hai đầu của quy mô kích thước sẽ phải đối mặt với những thách thức mới, trong khi những con ếch cỡ trung bình lại đạt được những lợi thế nhất định để có thể hấp thụ nước đủ nhanh trong khi vẫn giữ được nước.

James Gardner, người phụ trách Bảo tàng Cổ sinh vật học Hoàng gia Tyrrell, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết sẽ cần nghiên cứu thêm để kiểm tra đề xuất này. Ông lưu ý: "Hiểu biết của chúng tôi về hồ sơ lưỡng cư trên ranh giới K-Pg - những tảng đá ghi lại trước và sau khi tiểu hành tinh va chạm - vẫn còn nhiều khoảng trống", vì những lý do bao gồm các địa điểm hạn chế nơi đá được tìm thấy, sự hiếm có của bộ xương lưỡng cư và khó xác định những hóa thạch đó một cách đáng tin cậy.

Gardner lưu ý: "Đó là một ý tưởng hấp dẫn, nhưng chúng ta cần nhiều hóa thạch hơn nữa để xác định xem liệu kích thước cơ thể—hoặc một số yếu tố khác—có quyết định tại sao ếch có thể sống sót sau cuộc tuyệt chủng cuối kỷ Phấn trắng".

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu không chỉ xem xét thảm họa xảy ra cách đây 66 triệu năm. Họ đã khảo sát các hồ sơ hóa thạch ếch từ khoảng 220 triệu năm trước cho đến hiện tại để kiểm tra mô hình. Nhìn chung, hết lần này đến lần khác, những con ếch cỡ trung bình dường như đều cho thấy rằng chúng có thể sống sót tốt hơn so với những người họ hàng nhỏ bé hoặc khổng lồ của chúng thông qua sự thay đổi khí hậu.

Gardner nói: "Những dữ liệu này đưa ra một trường hợp thuyết phục rằng, vì nhiều lý do sinh học khác nhau, những con ếch cỡ trung bình sống ngày nay dường như có kích thước cơ thể tối ưu để xử lý căng thẳng môi trường. Và trong một thế giới nơi con người đang nhanh chóng thay đổi khí hậu toàn cầu, những kết quả này có thể cung cấp cho các nhà bảo tồn manh mối về loài ếch nào có thể gặp rủi ro cao nhất trước biến đổi khí hậu".

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng hơn 50% các loài ếch rất nhỏ hoặc rất lớn sẽ nằm trong "khu vực rủi ro" vào năm 2100, gần gấp bốn lần so với hiện tại.

Mặc dù nhiều loài ếch có cách để đối phó với môi trường sống khô hạn - chẳng hạn như ngủ đông, kén làm từ chất nhầy và sự thích nghi trên da của chúng - tuy nhiên, khí hậu có thể thay đổi quá nhanh để cho phép các loài có kích thước cực lớn thích nghi.

Các lựa chọn của chúng là tự tiến hóa hoặc tuyệt chủng, trong khi những con ếch cỡ trung bình có thể có khả năng chịu đựng tốt hơn đối với sự thay đổi của môi trường.

"Từ quy mô địa phương đến toàn cầu, cũng như trong lịch sử tiến hóa, những con ếch cỡ trung bình dường như sở hữu khả năng sinh tồn kiên cường hơn trước những thay đổi khí hậu và là loài duy nhất được tìm thấy trong những môi trường khắc nghiệt hơn", Feijó nói.