Khi chứng kiến ​​một đàn chim lượn lờ trên bầu trời theo đội hình hoàn hảo, người ta dễ tự hỏi: làm sao chúng biết chính xác đường đi, ngay cả khi cách xa nhà hàng nghìn dặm?

Câu trả lời nằm ở một giác quan tiềm ẩn mà nhiều loài động vật sở hữu - sự nhạy cảm với từ trường Trái đất.

Từ những loài côn trùng nhỏ bé đến những con cá voi vượt đại dương, khả năng đáng kinh ngạc này cho phép các sinh vật định hướng, di cư và sinh tồn với độ chính xác mà đến nay vẫn khiến các nhà khoa học kinh ngạc.

Khả năng cảm nhận từ trường: Hệ thống định vị GPS của tự nhiên

Khả năng cảm nhận từ trường là khả năng phát hiện từ trường và sử dụng chúng để định hướng. Đây không phải là khả năng mà con người có được một cách tự nhiên, nhưng nhiều loài động vật dựa vào nó hàng ngày.

•           Chim có các tế bào chuyên biệt trong mắt phản ứng với từ trường, giúp chúng “nhìn thấy” các hướng.

•           Rùa biển phát hiện dấu hiệu từ tính của đường bờ biển để định hướng cho những cuộc di cư dài ngày của chúng.

•           Cá hồi ghi dấu ấn trên từ trường của những con sông nơi chúng sinh ra để quay trở lại sinh sản.

Định hướng, di cư, định hướng

Quan sát các loài chim di cư trong khu vực của bạn, đặc biệt là trong những thay đổi theo mùa, có thể tiết lộ các mô hình. Hãy ghi lại hướng bay của chúng so với các điểm mốc và vị trí của mặt trời để thấy được cách thức định vị bằng từ trường hoạt động.

Cách động vật cảm nhận từ trường

Các loài khác nhau phát hiện từ trường thông qua các cơ chế sinh học độc đáo.

• Cảm biến dựa trên magnetit: Các tinh thể sắt nhỏ trong một số động vật hoạt động như la bàn, tự điều chỉnh theo từ trường Trái đất. Chim, tôm hùm và một số động vật có vú sử dụng hệ thống này.

• Phản ứng hóa học trong mắt: Một số protein, được gọi là cryptochrome, phản ứng với từ trường và ánh sáng, cung cấp cho chim các tín hiệu thị giác để định hướng.

• Tiếp nhận điện từ: Cá mập và cá đuối có thể cảm nhận các trường điện nhỏ, gián tiếp phát hiện các tín hiệu từ trường trong đại dương.

Tinh thể sắt, protein nhạy sáng, tín hiệu điện từ

Đối với sinh viên hoặc người đam mê, các thí nghiệm với nam châm nhỏ có thể cho thấy chuyển động của động vật thay đổi như thế nào khi tín hiệu từ tính bị thay đổi—mặc dù việc quan sát có kiểm soát và tuân thủ đạo đức là điều cần thiết.

Di cư và định hướng

Cảm nhận từ tính rất quan trọng đối với sự di cư đường dài và định hướng hàng ngày. Nếu không có nó, động vật có thể bị lạc, không tìm thấy thức ăn hoặc bãi chăn nuôi.

• Bướm chúa di chuyển hàng ngàn dặm bằng cách sử dụng tín hiệu từ tính và ánh sáng mặt trời.

• Rùa biển con hướng thẳng ra đại dương, được dẫn dắt bởi cả tín hiệu ánh sáng và từ tính.

• Cá hồi định hướng trở lại dòng suối nơi chúng sinh ra sau nhiều năm lênh đênh trên biển, một phần nhờ tín hiệu từ trường.

Di chuyển đường dài, sinh tồn, sinh sản

Khi đi bộ đường dài gần các khu vực ven biển, hãy quan sát hướng bay trở về của các loài chim hoặc bướm. Hiểu được đường đi của chúng cho thấy vai trò tự nhiên của định hướng từ trường.

Sự thích nghi với điều kiện khắc nghiệt

Động vật có khả năng cảm nhận từ trường tinh tế để hoạt động trong những tình huống khó khăn.

• Cá biển sâu định hướng hoàn toàn trong bóng tối, nơi các tín hiệu thị giác không có tác dụng.

• Các loài chim ở Bắc Cực duy trì sự di cư chính xác ngay cả khi mặt trời không mọc trong nhiều tháng.

• Côn trùng hoạt động về đêm sử dụng tín hiệu từ tính cùng với mùi hương hóa học để tìm kiếm nguồn thức ăn.

Khả năng định hướng cực kỳ nhạy bén, di chuyển ban đêm, khả năng thích nghi

Trồng các loài hoa nở về đêm để thu hút côn trùng hoạt động về đêm và quan sát chuyển động của chúng. Điều này cho thấy cách chúng kết hợp nhiều giác quan, bao gồm cả tín hiệu từ tính, để định hướng bản thân.

Ý nghĩa và sự tò mò của con người

Hiểu cách động vật cảm nhận từ trường mở ra cánh cửa cho sự đổi mới trong khoa học. Nó truyền cảm hứng cho công nghệ định vị, chiến lược bảo tồn và hiểu biết sâu sắc hơn về hành vi của động vật.

• Theo dõi các mô hình di cư giúp bảo vệ các loài có nguy cơ tuyệt chủng bằng cách đảm bảo các tuyến di cư an toàn.

• Nghiên cứu về khả năng cảm nhận từ trường có thể một ngày nào đó giúp cải thiện GPS và các thiết bị định hướng.

• Quan sát khả năng định hướng của động vật dạy cho chúng ta sự kiên nhẫn, sự chú ý và sự tôn trọng đối với thế giới tự nhiên.

Bảo tồn, cảm hứng công nghệ, giáo dục

Tham gia các dự án khoa học công dân theo dõi động vật di cư hoặc ghi lại các lần quan sát. Dữ liệu thu thập được giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ các mô hình định vị liên quan đến độ nhạy từ trường.

Từ trường Trái Đất là một huyết mạch vô hình cho vô số loài động vật. Bằng cách cảm nhận lực hút tinh tế của nó, các sinh vật định hướng trong đại dương, bầu trời và rừng rậm với độ chính xác đáng kinh ngạc. Quan sát những "nhà định vị tự nhiên" này hoạt động nhắc nhở chúng ta về sự phức tạp tiềm ẩn của sự sống trên hành tinh này và những sự thích nghi đáng kinh ngạc giúp chúng sinh tồn. Mỗi cuộc di cư, chuyến bay hay cuộc bơi lội đều là minh chứng cho sức mạnh thầm lặng nhưng mạnh mẽ đang dẫn dắt sự sống trên toàn cầu.