Chim ngủ khi đang bay: chuyện chim cốc biển trên đại dương

Có, chim ngủ được khi đang bay, và bằng chứng đo trực tiếp đầu tiên đến từ chim cốc biển lớn (great frigatebird). Nghiên cứu của Niels Rattenborg và cộng sự công bố năm 2016 ghi điện não chim bay trên biển nhiều ngày liền: chúng ngủ trung bình chỉ khoảng 42 phút mỗi ngày khi bay, từng đoạn vài giây, trong khi trên cạn ngủ hơn 12 giờ.

Chim cốc biển là loài chim nào

Chim cốc biển (họ Fregatidae, tiếng Anh frigatebird) là chim biển lớn của vùng nhiệt đới, sải cánh dài, đuôi chẻ sâu, con trống có túi họng đỏ phồng lên mùa sinh sản. Chúng sống ở nhiều đảo thuộc Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương.

Điểm đặc biệt: lông chim cốc biển không thấm nước tốt như lông hải âu hay vịt. Chúng không thể đáp xuống mặt biển nghỉ, vì lông sũng nước sẽ khó cất cánh trở lại. Thế mà chúng lại kiếm ăn trên đại dương, có chuyến bay kéo dài hàng tuần không chạm đất. Câu hỏi tự nhiên bật ra: vậy chúng ngủ lúc nào?

Câu hỏi bỏ ngỏ suốt nhiều thế kỷ

Người đi biển và nhà điểu học từ lâu đã đoán rằng một số loài chim ngủ trên không. Chim yến, chim én và chim cốc biển là những ứng viên quen thuộc. Nhưng đoán khác với đo. Để biết một con chim có ngủ hay không, cần ghi điện não, mà gắn thiết bị lên một con chim đang bay giữa đại dương thì cho tới đầu thế kỷ này vẫn gần như bất khả.

Trước nghiên cứu năm 2016, bằng chứng chỉ là gián tiếp. Chẳng hạn, nhóm của Felix Liechti năm 2013 cho thấy chim yến núi Alps (Alpine swift) có thể ở trên không hơn 200 ngày liền trong mùa di cư sang châu Phi. Năm 2016, nhóm của Anders Hedenström báo cáo chim yến thường (common swift) có cá thể bay gần như liên tục khoảng 10 tháng. Những con số đó cho thấy chúng "buộc phải" ngủ trên không, nhưng không đo được giấc ngủ.

Thí nghiệm năm 2016 ở quần đảo Galápagos

Nhóm của Niels Rattenborg (Viện Max Planck về Điểu học, Đức) làm việc với chim cốc biển lớn làm tổ ở quần đảo Galápagos. Họ gắn lên đầu chim một thiết bị nhỏ ghi điện não, kèm cảm biến chuyển động và GPS. Chim được thả về tổ, bay đi kiếm ăn trên biển, rồi khi quay lại thì thiết bị được tháo ra để đọc dữ liệu. Một số chuyến bay được ghi kéo dài tới khoảng 10 ngày.

Kết quả, công bố trên Nature Communications năm 2016, có mấy điểm chính:

• Chim có ngủ sóng chậm khi bay, chủ yếu vào ban đêm, sau khi trời tối.
• Tổng thời gian ngủ khi bay chỉ khoảng 42 phút mỗi ngày, so với hơn 12 giờ mỗi ngày khi chúng ở trên cạn.
• Mỗi lần ngủ rất ngắn, trung bình khoảng 12 giây.
• Phần lớn là ngủ một bán cầu, nhưng cũng có lúc cả hai bán cầu cùng ngủ mà chim vẫn bay.
• Giấc ngủ thường xảy ra khi chim đang lượn vòng lên cao nhờ luồng khí nóng bốc lên, giai đoạn bay ít tốn sức và ít phải điều khiển.
• Có ghi nhận những đoạn ngắn mang đặc điểm REM, kéo dài chỉ vài giây.

Con mắt mở nhìn về đâu

Một chi tiết tinh tế: khi chim cốc biển ngủ một bán cầu trong lúc lượn vòng, nửa não đang thức thường là nửa nối với con mắt nhìn về phía hướng bay, tức phía trong vòng lượn. Các tác giả giải thích rằng chim có lẽ cần quan sát đường đi để tránh va chạm với chim khác, giống như cá heo hay vịt dùng mắt mở để canh chừng.

Cũng nhờ chi tiết này, nhiều nhà nghiên cứu cho rằng ngủ một nửa não ở chim không chỉ để cảnh giác với kẻ săn mồi, mà còn để định hướng.

Bay xa mà ngủ ít: thiếu ngủ hay không cần ngủ

Con số 42 phút mỗi ngày đặt ra câu hỏi khó: chim cốc biển có thật sự thiếu ngủ trong các chuyến bay dài không? Dữ liệu cho thấy khi về đất liền, chúng ngủ dài hơn và các đoạn ngủ sâu hơn, gợi ý có một phần "ngủ bù". Nhưng chúng vẫn bay, vẫn kiếm ăn và quay về tổ an toàn sau nhiều ngày ngủ rất ít.

Nghiên cứu trước đó của Rattenborg trên chim sẻ đầu trắng (white-crowned sparrow) năm 2004 cũng thấy trong mùa di cư, chim giảm thời gian ngủ mạnh mà vẫn làm tốt các bài kiểm tra học tập, trong khi cùng mức thiếu ngủ ngoài mùa di cư lại làm chúng kém đi. Một số loài chim dường như có cơ chế tạm thời chịu đựng thiếu ngủ trong những giai đoạn đặc biệt. Cơ chế cụ thể còn chưa rõ.

So sánh các loài chim ngủ trên không

Còn chim bình thường ngủ thế nào

Đa số chim ngủ trên cạn, trên cành hoặc mặt nước. Chim đậu ngủ không rơi khỏi cành nhờ cấu tạo gân ở chân: khi chim khuỵu xuống, gân kéo các ngón quặp lại quanh cành. Nhiều loài rúc mỏ vào lông lưng để giữ ấm. Chim nước như vịt, ngỗng ngủ nổi trên mặt hồ, đôi khi đứng một chân.

Ở vịt trời, nghiên cứu của Rattenborg và cộng sự trên Nature năm 1999 thấy những con nằm ở rìa một hàng vịt ngủ thường mở con mắt nhìn ra ngoài và cho nửa não tương ứng thức, trong khi những con ở giữa ngủ hai bán cầu nhiều hơn. Chim chọn mức canh gác tuỳ vị trí an toàn hay nguy hiểm.

Chim cũng có REM, nhưng các đoạn REM thường rất ngắn, chỉ vài giây, khác ở người là những đoạn REM kéo dài nhiều phút.

Góc nhìn hôm nay

Câu chuyện chim cốc biển cho thấy nhiều điều tưởng hiển nhiên về giấc ngủ chỉ đúng với thú trên cạn. Muốn hiểu giấc ngủ là gì, các nhà khoa học phải nhìn rộng ra những loài sống trong điều kiện rất khác, và phải đo, không chỉ đoán.

Với người, đừng rút ra bài học "ngủ 42 phút vẫn ổn". Người không có cơ chế ngủ một nửa não và các nghiên cứu ở người cho thấy thiếu ngủ kéo dài làm giảm tập trung rõ rệt. Phi công, tài xế đường dài và người làm ca đêm cần ngủ đủ, cần chỗ nghỉ thật sự, không thể học theo chim.

Ở Việt Nam, chim yến (yến hàng) làm tổ trong hang đảo và nhà nuôi yến cũng là họ hàng xa của những "nhà vô địch bay liền" kể trên. Muốn ngắm chim biển ngủ, có thể đến các bãi bồi ven biển vào chiều muộn, khi đàn chim nước đậu nghỉ thành hàng. Giữ khoảng cách, không làm chúng giật mình bay lên: mỗi lần như vậy là một lần chúng phải bỏ dở giấc nghỉ.