Thú và chim máu nóng nhỏ nhất nặng khoảng 1,5–2 gam, cỡ một đồng xu: chuột chù Etruscan, dơi mũi lợn Kitti và chim ruồi ong. Nhỏ hơn nữa thì cơ thể mất nhiệt qua bề mặt nhanh tới mức không thể ăn kịp để bù. Ếch và cá, những loài máu lạnh, thì xuống được dưới 1 cm vì không phải giữ ấm.
Ba nhà vô địch hạng ruồi
| Loài | Nhóm | Khối lượng | Nơi sống |
|---|---|---|---|
| Chuột chù Etruscan (Suncus etruscus) | Thú có vú, theo khối lượng | khoảng 1,2–2,7 g, trung bình gần 1,8 g | Địa Trung Hải tới Nam Á và Đông Nam Á |
| Dơi mũi lợn Kitti (Craseonycteris thonglongyai) | Thú có vú, theo chiều dài thân | khoảng 2 g, thân dài khoảng 3 cm | Hang đá vôi ở miền tây Thái Lan và đông nam Myanmar |
| Chim ruồi ong (Mellisuga helenae) | Chim | khoảng 1,6–2 g, dài khoảng 5–6 cm | Cuba |
Dơi mũi lợn được nhà động vật học Thái Lan Kitti Thonglongya mô tả năm 1974, nên mang tên ông. Chim ruồi ong nhỏ tới mức đôi khi bị nhầm là côn trùng. Một chiếc thìa cà phê đường nặng khoảng 4 gam, tức bằng hai con chuột chù Etruscan.
Vì sao không nhỏ hơn được: bài toán lò sưởi rò rỉ
Thú và chim giữ thân nhiệt gần như cố định, thường khoảng 36–42 °C, cao hơn không khí xung quanh. Nhiệt thoát ra qua da, tỉ lệ với diện tích bề mặt. Nhiệt sinh ra trong tế bào, tỉ lệ với thể tích.
Khi một con vật nhỏ đi 10 lần về chiều dài, thể tích nhỏ đi 1.000 lần nhưng diện tích chỉ nhỏ đi 100 lần. Mỗi gam thịt của nó phải gánh diện tích da gấp 10 lần. Giống một căn nhà nhỏ xíu mà tường ngoài lại chiếm phần lớn: lò sưởi phải chạy hết công suất mới đủ ấm.
Tự tính tỉ lệ diện tích trên thể tích
Coi con vật gần đúng như một khối cầu. Tỉ số diện tích trên thể tích bằng 3 chia bán kính.
- Người, coi như khối cầu cùng thể tích 70 lít: bán kính khoảng 26 cm, tỉ số khoảng 0,12 trên mỗi cm.
- Chuột nhắt 25 g: bán kính khoảng 1,8 cm, tỉ số khoảng 1,7.
- Chuột chù 2 g: bán kính khoảng 0,78 cm, tỉ số khoảng 3,9.
So với người, mỗi gam chuột chù có diện tích da để mất nhiệt nhiều hơn khoảng 30 lần. Con số thật còn chênh hơn, vì thân con vật nhỏ không tròn mà có tai, đuôi, chân mảnh.
Sống ở tốc độ tối đa
Để bù nhiệt, những con vật tí hon này vận hành ở mức mà ta khó tưởng tượng:
- Tim: chuột chù Etruscan được đo có nhịp tim lên tới khoảng 1.500 nhịp mỗi phút, tức 25 nhịp mỗi giây. Tim chim ruồi khi bay có thể vượt 1.000 nhịp mỗi phút.
- Ăn: chuột chù nhỏ ăn mỗi ngày một lượng côn trùng và giun bằng hoặc hơn khối lượng cơ thể. Nhịn đói vài giờ có thể khiến chúng chết.
- Cơ: tim và cơ bay chiếm tỉ lệ khối lượng lớn hơn hẳn thú lớn; chim ruồi có cơ ngực chiếm khoảng một phần tư khối lượng.
- Hô hấp: nhịp thở của chuột chù tí hon vài trăm lần mỗi phút.
Tính theo định luật Kleiber, mỗi gam chuột chù 2 gam đốt năng lượng nhiều gấp khoảng 14 lần mỗi gam người và gần 40 lần mỗi gam voi. Thực tế đo được ở chuột chù còn cao hơn đường xu hướng, vì chúng ở sát giới hạn.
Mẹo sinh tồn ở giới hạn dưới
Ngủ lịm mỗi đêm
Chim ruồi không thể ăn mật hoa ban đêm. Nếu giữ nguyên thân nhiệt suốt đêm, chúng có thể chết đói trước sáng. Vì vậy nhiều loài rơi vào trạng thái ngủ lịm (torpor): thân nhiệt hạ sâu, nhịp tim và trao đổi chất giảm mạnh. Năm 2020, một nhóm nghiên cứu công bố trên tạp chí Biology Letters số đo ở các loài chim ruồi vùng núi Andes, Peru: một con chim ruồi đuôi kim loại đen hạ thân nhiệt xuống khoảng 3,3 °C, mức thấp nhất từng ghi nhận ở chim và thú không ngủ đông.
Tự thu nhỏ vào mùa đông
Một số loài chuột chù ở châu Âu và châu Á có hiện tượng mang tên nhà động vật học người Ba Lan August Dehnel: vào mùa đông, chúng tự làm nhỏ cơ thể, kể cả hộp sọ và não, có khi giảm khoảng 20 phần trăm, rồi lớn lại một phần khi xuân về. Thu nhỏ giúp giảm tổng năng lượng cần, đúng lúc thức ăn khan hiếm nhất.
Ở nơi ấm và ẩn mình
Chuột chù Etruscan sống ở nơi khí hậu ấm, ẩn trong khe đá, tường đá, nơi nhiệt độ ổn định. Dơi mũi lợn sống trong hang, ra kiếm ăn ngắn lúc chạng vạng và rạng sáng.
So với kẻ máu lạnh: nhỏ hơn hẳn
Động vật không phải tự sưởi ấm thì không gặp bức tường này. Chúng xuống nhỏ hơn rất nhiều:
| Loài | Nhóm | Kích thước trưởng thành |
|---|---|---|
| Ếch Paedophryne amauensis | Lưỡng cư, Papua New Guinea, mô tả năm 2012 | khoảng 7,7 mm |
| Cá Paedocypris progenetica | Cá, đầm lầy than bùn ở Indonesia | khoảng 8–10 mm |
| Tắc kè lùn Sphaerodactylus | Bò sát, vùng Caribe | khoảng 16 mm thân |
| Chuột chù Etruscan | Thú | thân khoảng 3,5–5 cm, không kể đuôi |
Nhìn bảng sẽ thấy giới hạn dưới của thú và chim không do "không làm được cơ thể nhỏ", mà do cái giá giữ ấm. Ngay các loài máu lạnh tí hon cũng chỉ sống được ở nơi ẩm, vì cơ thể nhỏ cũng mất nước qua bề mặt rất nhanh.
Gần nhà mình: chuột chù ở Việt Nam
Con "chuột chù" hay gặp quanh nhà ở Việt Nam, mõm dài, mùi hôi xạ, kêu chít chít ven tường lúc tối, thường là chuột chù nhà Suncus murinus. Nó to hơn chuột chù Etruscan nhiều lần, thường vài chục gam, có con trên 100 gam. Chuột chù không phải loài gặm nhấm mà gần với nhím và chuột chũi; chúng ăn gián, dế, giun, côn trùng. Chuột chù Etruscan cũng có mặt ở Đông Nam Á, nhưng nhỏ và kín đáo nên rất ít người từng thấy.
Góc nhìn hôm nay: hiểu rồi quan sát cho đúng
- Thấy chim nhỏ như chim sâu, chim vành khuyên xù lông lên buổi sáng lạnh: đó là cách giữ lớp không khí cách nhiệt, cùng bài toán mất nhiệt qua bề mặt.
- Thấy chuột chù trong nhà, không cần đuổi cùng giết tận: chúng ăn côn trùng. Chỉ cần bịt lối vào và giữ thực phẩm kín.
- Thử tính ở nhà: lấy hai cốc nước nóng, một cốc to một chén nhỏ, cùng nhiệt độ ban đầu. Mười phút sau đo bằng nhiệt kế nấu ăn: chén nhỏ nguội nhanh hơn rõ rệt. Cơ thể chuột chù là chiếc chén nhỏ ấy, nhưng phải giữ ấm suốt đời.
Muốn đọc thêm, cuốn "Scaling: Why Is Animal Size So Important?" của Knut Schmidt-Nielsen có chương riêng về giới hạn kích thước nhỏ của thú và chim.
Câu hỏi thường gặp
Động vật có vú nhỏ nhất thế giới là con gì?
Theo khối lượng, đó là chuột chù Etruscan, nặng trung bình khoảng 1,8 gam. Theo chiều dài thân, dơi mũi lợn Kitti ở Thái Lan và Myanmar thường được nhắc tới, dài khoảng 3 cm và nặng khoảng 2 gam. Hai loài này ngang ngửa nhau.
Loài chim nhỏ nhất thế giới là gì?
Chim ruồi ong (Mellisuga helenae) ở Cuba là loài chim nhỏ nhất, nặng khoảng 1,6–2 gam và dài khoảng 5–6 cm. Chim trống nhỏ hơn chim mái.
Vì sao động vật máu nóng không thể quá nhỏ?
Con vật càng nhỏ thì diện tích da so với thể tích càng lớn, nên mất nhiệt càng nhanh. Dưới khoảng 2 gam, lượng thức ăn cần để bù nhiệt vượt khả năng tìm và tiêu hoá. Các loài máu lạnh không phải giữ ấm nên nhỏ hơn được nhiều.
Tim chuột chù đập bao nhiêu nhịp một phút?
Chuột chù Etruscan được ghi nhận có nhịp tim lên tới khoảng 1.500 nhịp mỗi phút khi hoạt động, tức khoảng 25 nhịp mỗi giây. Đây là một trong những nhịp tim nhanh nhất từng đo ở thú có vú.
Chim ruồi ngủ thế nào để không chết đói ban đêm?
Nhiều loài chim ruồi rơi vào trạng thái ngủ lịm ban đêm, hạ thân nhiệt và nhịp tim xuống rất thấp để tiết kiệm năng lượng. Có loài ở dãy Andes được đo hạ thân nhiệt xuống khoảng 3,3 °C. Sáng ra chúng tự làm ấm lại trước khi bay đi kiếm mật.
