Số phận khủng long trước ngày tuyệt chủng hoàn toàn

Getty Images

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Sự kiện thiên thạch khổng lồ đâm vào Trái Đất đã đẩy khủng long vào cảnh tuyệt chủng sớm hơn. Nhưng phải chăng chúng dẫu sao thì khi đó cũng đã đang trên đà tuyệt chủng rồi?

Khoảng 66 triệu năm trước, trên bán đảo Yucatán ở Mexico, một khối thiên thạch rộng chừng 12km đã đâm sầm vào Trái Đất.

Cú va chạm gây ra một vụ nổ kinh hoàng vượt ngoài sức tưởng tượng, có sức công phá mạnh gấp vài tỷ lần trái bom nguyên tử ném xuống Hiroshima.

Hầu hết các động vật sinh sống trên lục địa Châu Mỹ đều chết ngay tức khắc.

Vụ va chạm cũng đồng thời gây ra sóng thần trên toàn thế giới. Hằng hà sa số bụi khí mịt mù khắp bầu khí quyển, đưa Trái Đất chìm vào bóng tối.

"Mùa đông hạt nhân" này đã gây ra sự tuyệt chủng của rất nhiều các loài động thực vật.

Trong số các loài động vật đã tuyệt chủng do vụ va chạm khủng khiếp này, đáng chú ý nhất là khủng long.

Thế nhưng các loài khủng long đã sống như thế nào trước khi đại hoạ xảy ra? Đây là câu hỏi mà chúng tôi cố gắng giải mã trong nghiên cứu mới nhất vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications.

Chúng tôi tập trung nghiên cứu vào sáu họ khủng long chính, những họ có tính chất đại diện và đa dạng nhất cho 40 triệu năm trước khi xảy ra vụ va chạm với thiên thạch.

Ba trong số này là họ khủng long ăn thịt: gồmTyrannosauridae - khủng long bạo chúa, Dromaeosauridae - thằn lằn bay (bao gồm Velociraptor, nổi tiếng trong loạt phim Công viên Kỷ Jura), và Troodontidae - điểu long răng khía.

Ba họ còn lại là các loài ăn cỏ: Ceratopsidae - khủng long có sừng (đại diện phổ biến nhất là Triceratops, khủng long ba sừng), Hadrosauridae - khủng long mỏ vịt (họ có tính đa dạng loài cao nhất), và Ankylosauridae - khủng long bọc giáp (đại diện bởi loài Ankylosaur, khủng long đuôi chuỳ, một loài khủng long có bộ giáp xương và đuôi chuỳ).

Chúng ta biết rằng tất cả các họ khủng long này đều đã sống cho đến cuối Kỷ Phấn trắng, kết thúc bởi cú va chạm thiên thạch lịch sử.

Mục tiêu của chúng tôi là xác định tốc độ phân hoá của các họ này - hình thành loài mới hay tuyệt chủng hoàn toàn.

Trong năm năm, chúng tôi đã tổng hợp tất cả thông tin về các họ khủng long này để tìm ra xem có bao nhiêu họ trên Trái Đất vào thời điểm xảy ra vụ va chạm, và bao nhiêu loài trong từng họ.

Theo ngành nghiên cứu cổ sinh vật học, mỗi mẫu hoá thạch được đặt tên bằng một mã số riêng để tiện theo dõi, truy vết, qua đó cho phép chúng tôi tìm hiểu khoa học qua quá trình kéo dài theo năm tháng.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Nghiên cứu cho thấy một số loài khủng long đã đang trên đà tuyệt chủng từ trước sự kiện thiên thạch va vào Trái Đất

Quá trình nghiên cứu khá vất vả - bởi vì chúng tôi đã phải hệ thống tất cả các hoá thạch hiện hữu của tất cả sáu họ khủng long này, đại diện cho hơn 1.600 cá thể từ khoảng 250 loài.

Để phân loại chính xác từng loài và xác định niên đại của chúng là việc không hề dễ dàng: một nhà nghiên cứu sẽ xác định niên đại và loài cụ thể cho một mẫu hoá thạch, rồi một nhà nghiên cứu khác sẽ kiểm tra lại và tiến hành phân tích theo cách khác. Trong những trường hợp này, chúng tôi phải tự đánh giá - nếu chúng tôi thấy có nhiều điểm còn nghi ngờ, mẫu hoá thạch đó sẽ bị loại bỏ khỏi quá trình nghiên cứu.

Khi các mẫu hoá thạch đã được phân loại kỹ lưỡng, chúng tôi sử dụng mô hình thống kê để ước tính số lượng loài tiến hoá theo thời gian trong mỗi họ.

Nhờ vậy, chúng tôi có thể lần theo dấu vết của các loài còn tồn tại và đã tuyệt chủng trong khoảng 160 đến 66 triệu năm trước, và đồng thời cũng ước tính được tốc độ hình thành loài mới trong mỗi họ - quá trình tiến hoá của loài mới - và sự tuyệt chủng của chúng qua năm tháng.

Để ước tính được tương đối các tốc độ phân hoá này, chúng tôi đã phải tính đến hàng loạt các biến số.

Những ghi chép về các mẫu hóa thạch là mang tính thiên vị: chúng thiếu độ đồng đều về mặt không gian và thời gian, và có một số loài khủng long thì đơn giản là không để lại các mẫu hóa thạch tốt như một số loài khác. Đây là vấn đề thường gặp trong ngành cổ sinh vật học, khi tiến hành ước tính mức độ đa dạng sinh học thời cổ đại.

Các mô hình phức tạp có thể tính đến mức bảo tồn không đồng đều giữa các loài qua năm tháng.

Với cách làm đó, các ghi chép về mẫu hoá thạch trở nên đáng tin cậy hơn trong việc ước tính số lượng loài tại một thời điểm nhất định.

Tuy nhiên, điều quan trọng là phải thận trọng, bởi chúng ta đang nói đến chuyện ước tính, mà các ước tính này lại có thể thay đổi, ví dụ như khi ta tìm thấy thêm mẫu hoá thạch, hay đưa thêm các mô hình phân tích mới.

Sụt giảm nhanh chóng

Kết quả của chúng tôi cho thấy số lượng các loài đã sụt giảm nhanh chóng từ khoảng 10 triệu năm trước khi khối thiên thạch lao vào Trái Đất, làm xoá sổ khủng long.

Sự sụt giảm này đặc biệt thú vị, bởi nó diễn ra trên toàn thế giới và ảnh hưởng đến cả hai nhóm ăn thịt và ăn cỏ, chẳng hạn như nhóm Tyrannosaurs (khủng long bạo chúa) ăn thịt, và nhóm Triceratops (khủng long ba sừng) ăn cỏ.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Các hệ sinh thái vào cuối Kỷ Phấn trắng đã thay đổi đáng kể do tác động của tình trạng biến đổi khí hậu và sự ra đời của thảm thực vật mới

Một số loài sụt giảm mạnh về số lượng, như Ankylosaurs (khủng long bọc giáp) và Ceratopsians (khủng long có sừng). Chỉ duy nhất một trong số sáu họ mà chúng tôi nghiên cứu - điểu long răng khía - cho thấy có tốc độ suy giảm rất từ từ, mà bắt đầu diễn ra trong 5 triệu năm cuối cùng, trước khi khủng long tuyệt chủng.

Điều gì đã gây ra sự sụt giảm mạnh mẽ này?

Một giả thuyết được nêu ra, đó là do tình trạng biến đổi khí hậu: vào thời điểm đó, nhiệt độ Trái Đất đã giảm mạnh đến 7-8 độ C.

Chúng ta biết rằng khủng long cần sống trong môi trường khí hậu ấm áp để quá trình trao đổi chất của chúng diễn ra bình thường.

Như chúng ta thường được nghe, khủng long không phải là thuộc nhóm động vật máu lạnh như cá sấu hay thằn lằn, cũng không phải là thuộc nhóm máu nóng như động vật có vú hay chim.

Chúng là loài trung nhiệt, có hệ trao đổi chất nằm giữa bò sát và thú, cho nên cần có khí hậu ấm để duy trì nhiệt độ cơ thể mới thực hiện được các chức năng sinh học bình thường.

Sự suy giảm nhiệt độ này hẳn đã có tác động nghiêm trọng đến sự sống còn của chúng.

Cần lưu ý là nghiên cứu của chúng tôi đã phát hiện thấy dấu hiệu tuyệt chủng đan xen ở cả hai nhóm khủng long ăn thịt và ăn cỏ: nhóm ăn cỏ có phần suy giảm nhẹ hơn nhóm ăn thịt.

Có thể là sự suy giảm của loài ăn cỏ đã dẫn đến sự suy giảm của loài ăn thịt. Chúng tôi gọi đây là hiệu ứng tuyệt chủng domino.

Cú đánh làm gục ngã hoàn toàn

Một câu hỏi lớn vẫn còn bỏ ngỏ: chuyện gì sẽ xảy ra nếu như thời điểm đó thiên thạch không đâm vào Trái Đất? Liệu khủng long có biến mất theo đà tuyệt chủng vốn có mà nghiên cứu trên đã tìm ra, hay chúng có thể vực dậy hồi sinh được?

Rất khó nói. Nhiều nhà cổ sinh vật học tin rằng nếu khủng long có thể sống sót qua đại nạn này, thì các loài linh trưởng và chắc chắn là con người sẽ không bao giờ có thể xuất hiện trên Trái Đất.

Nguồn hình ảnh, Getty Images

Chụp lại hình ảnh,

Liệu khủng long vẫn sẽ tuyệt chủng kể cả khi không xảy ra hiện tượng thiên thạch đâm vào Trái Đất?

Có một thực tế quan trọng, đó là sự phục hồi tính đa dạng loài có thể xảy ra một cách ngẫu nhiên và phụ thuộc vào từng nhóm khủng long, bởi thế một số nhóm có thể sống sót trong lúc một số khác thì không.

Ví dụ như Hadrosaurs, tức khủng long "mỏ vịt", đã cho thấy chúng có một số hình thức chịu đựng bền bỉ trước đà suy giảm, và sau đó đã có độ phục hồi nhất định.

Những gì mà chúng tôi có thể nói một cách chắc chắn, đó là các hệ sinh thái vào cuối Kỷ Phấn trắng đã phải trải qua những áp lực ghê gớm do khí hậu biến đổi theo chiều hướng xấu đi và do có những thay đổi to lớn trong thảm thực vật, và vụ thiên thạch đâm sầm vào Trái Đất chính là giọt nước tràn ly khiến chúng bị xóa sổ.

Đây cũng là kịch bản thường thấy cho sự tuyệt chủng của một loài: đầu tiên sẽ có sự suy giảm về số lượng và áp lực môi trường sống thay đổi khắc nghiệt, sau đó một sự kiện xảy ra làm xóa sổ hoàn toàn một nhóm loài đã đang mấp mé bên bờ vực tuyệt chủng.

Bài gốc đã đăng trên The Conversation và được đăng lại trên BBC Future theo giấy phép Creative Commons.