Khủng long cổ dài (sauropod) to được tới vài chục tấn, gấp nhiều lần thú trên cạn lớn nhất từng có, nhờ một chuỗi đặc điểm ghép lại: cổ dài để ăn mà không phải đi, không nhai nên đầu nhỏ, xương rỗng nhờ túi khí kiểu chim, và đẻ nhiều trứng nhỏ thay vì mang thai một con to. Thiếu một mắt xích, chuỗi ấy khó vận hành.
To cỡ nào so với những kẻ khổng lồ khác
Ước lượng khối lượng khủng long từ xương là cả một ngành riêng, sai số lớn. Bảng dưới chỉ ghi các khoảng ước lượng hay gặp để so bậc độ lớn.
| Động vật | Thời kỳ | Khối lượng ước lượng |
|---|---|---|
| Voi đực châu Phi | Hiện nay | khoảng 5–7 tấn |
| Paraceratherium, tê giác không sừng khổng lồ | khoảng 34–23 triệu năm trước | khoảng 15–20 tấn |
| Diplodocus | Cuối kỷ Jura | khoảng 12–15 tấn |
| Brachiosaurus | Cuối kỷ Jura | khoảng 30–50 tấn, tuỳ cách tính |
| Các titanosaur lớn nhất (Argentinosaurus, Patagotitan) | Kỷ Phấn trắng | khoảng 50–70 tấn, có ước lượng cao hơn |
| Cá voi xanh | Hiện nay | thường 70–150 tấn |
Không thú có vú trên cạn nào được biết vượt quá khoảng 20 tấn. Trong khi đó, sauropod nhiều lần tiến hoá lên trên 40 tấn, ở nhiều nhánh khác nhau, trên nhiều châu lục, trong khoảng hơn 100 triệu năm. Điều cần giải thích không chỉ là "một con to", mà là vì sao cả nhóm này cứ lớn mãi.
Mắt xích thứ nhất: cổ dài, ăn mà không cần đi
Năng lượng dùng để di chuyển một thân hình 50 tấn rất lớn. Một chiếc cổ dài cho phép con vật đứng yên một chỗ mà quét đầu qua một vùng cây rộng, như cần cẩu đứng giữa công trường. Cổ của Mamenchisaurus ở Trung Quốc được một nghiên cứu năm 2023 ước tính dài khoảng 15 m, hơn một nửa chiều dài cơ thể.
Cổ dài như vậy chỉ khả thi nếu đầu nhỏ và nhẹ. Đây là chỗ mắt xích thứ hai xuất hiện.
Mắt xích thứ hai: không nhai
Thú ăn cỏ như voi, bò nhai kỹ thức ăn, cần hàm khoẻ, răng to và cơ nhai lớn, nghĩa là đầu nặng. Sauropod thì không nhai. Răng của chúng hình que hoặc hình thìa, dùng để tuốt lá và cắn đứt cành rồi nuốt chửng. Phần việc nghiền nát giao cho hệ tiêu hoá: thức ăn nằm rất lâu trong một bộ ruột khổng lồ, nơi vi sinh vật lên men dần.
Từng có giả thuyết rằng sauropod nuốt đá để nghiền thức ăn như chim. Nghiên cứu năm 2007 của Oliver Wings và Martin Sander so sánh độ mài mòn và số lượng đá dạ dày với chim đà điểu, cho thấy đá tìm thấy cùng sauropod quá ít và quá ít bị mài để làm cối xay. Vai trò của chúng, nếu có, nhỏ hơn người ta từng nghĩ.
Bỏ nhai có thêm một lợi ích nữa: con vật nuốt được nhanh, ăn được lượng rất lớn mỗi ngày. Ở cỡ lớn, ruột dài hơn giúp thức ăn ở lâu hơn và được tiêu hoá kỹ hơn, nên chính kích thước lại làm việc tiêu hoá cỏ lá kém dinh dưỡng hiệu quả hơn.
Mắt xích thứ ba: xương rỗng và túi khí
Đốt sống cổ và lưng của sauropod đầy những hốc rỗng. Đó là dấu vết của hệ túi khí giống ở chim ngày nay: từ phổi, các túi khí len vào trong xương. Kết quả:
- Nhẹ: đốt sống cổ có thể rỗng tới phần lớn thể tích, giảm đáng kể khối lượng chiếc cổ dài.
- Thở hiệu quả: ở chim, không khí chảy một chiều qua phổi nhờ túi khí, lấy oxy tốt hơn phổi kiểu thú. Một kiểu hệ thống tương tự có thể đã giúp sauropod vừa cung cấp đủ oxy cho thân hình lớn, vừa giải quyết vấn đề "khoảng chết" trong một khí quản dài nhiều mét.
- Toả nhiệt: túi khí còn có thể giúp thải bớt nhiệt, điều quan trọng với một cơ thể lớn khó nguội.
Luật bình phương – lập phương vẫn hiện rõ ở chân: chân sauropod thẳng như cột, đặt ngay dưới thân, xương chi dày, bàn chân có đệm. Dáng đứng ấy dồn trọng lượng dọc trục xương, cách tốt nhất để xương chịu nén thay vì bị bẻ cong.
Mắt xích thứ tư: đẻ trứng nhỏ, lớn nhanh
Một con voi mẹ mang thai khoảng 22 tháng, sinh một con nặng khoảng 100 kg, nuôi con nhiều năm. Với thú, con vật càng to thì thời gian mang thai càng dài, mỗi lứa càng ít con. Một quần thể thú khổng lồ phục hồi rất chậm sau mỗi lần biến cố.
Sauropod đẻ trứng, và trứng không thể to tuỳ ý vì vỏ phải đủ mỏng cho khí ra vào và đủ dày để không vỡ. Trứng titanosaur tìm thấy ở bãi đẻ Auca Mahuevo, Argentina, chỉ cỡ quả bóng nhỏ, đường kính khoảng 13–15 cm, mỗi ổ hàng chục quả. Con non nở ra chỉ nặng vài kilôgam.
Từ vài kilôgam lên vài chục tấn là tăng hàng nghìn tới hàng chục nghìn lần. Lát cắt xương hoá thạch cho thấy mô xương của sauropod lớn rất nhanh, nhiều loài đạt gần cỡ trưởng thành chỉ trong khoảng hai, ba chục năm. Đẻ nhiều trứng giúp quần thể hồi phục nhanh dù phần lớn con non bị ăn thịt; chỉ cần vài con sống sót lớn lên là đủ.
| Voi châu Phi | Sauropod lớn | |
|---|---|---|
| Cách sinh | Mang thai khoảng 22 tháng | Đẻ trứng |
| Số con mỗi lần | Thường 1 | Hàng chục trứng mỗi ổ |
| Cân nặng sơ sinh | khoảng 100 kg | vài kg |
| Tăng từ sơ sinh tới trưởng thành | khoảng 50–60 lần | hàng nghìn tới hàng chục nghìn lần |
Bức tranh ghép: mô hình "thác" của nhóm Bonn
Năm 2011, nhóm nghiên cứu quốc tế do P. Martin Sander ở Đại học Bonn dẫn đầu công bố một bài tổng hợp dài trên tạp chí Biological Reviews, gom kết quả nhiều năm về sinh học sauropod. Họ đề xuất một mô hình dạng thác đổ: các đặc điểm nguyên thuỷ (đẻ nhiều trứng, không nhai) và các đặc điểm mới (túi khí, trao đổi chất cao, cổ dài) nối thành chuỗi, mỗi khâu cho phép khâu kế tiếp. Khủng long chân thú ăn thịt có túi khí nhưng phải nhai xé con mồi và cần đầu to; thú có vú có trao đổi chất cao nhưng phải nhai và mang thai. Chỉ sauropod có đủ cả bộ.
Mô hình này được trích dẫn nhiều, nhưng từng mắt xích vẫn còn được bàn cãi, nhất là mức trao đổi chất thật của sauropod.
Câu hỏi vẫn mở: cổ dựng đứng hay nằm ngang
Tranh minh hoạ cũ hay vẽ sauropod ngẩng cổ cao như hươu cao cổ. Nhưng bơm máu lên một cái đầu cao 10–12 m so với tim đòi hỏi huyết áp cực lớn. Hươu cao cổ, đầu cao khoảng 2 m trên tim, đã có huyết áp tâm thu khoảng gấp đôi người. Năm 2000, Roger Seymour và Harvey Lillywhite tính rằng nếu sauropod ngẩng cổ thẳng thường xuyên, tim phải to và mạnh tới mức khó tin. Một số nhà cổ sinh khác lại cho rằng khớp cổ cho thấy tư thế ngẩng là tự nhiên. Tính tới nay câu hỏi vẫn chưa ngã ngũ, và có thể câu trả lời khác nhau giữa các loài.
Góc nhìn hôm nay: xem và đọc ở đâu
- Bộ xương Diplodocus đúc nổi tiếng mang biệt danh "Dippy" có nhiều bản sao ở các bảo tàng châu Âu và châu Mỹ, được nhà tư bản Andrew Carnegie tặng từ đầu thế kỷ 20.
- Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ ở New York trưng bày bản đúc của một titanosaur Patagotitan dài khoảng 37 m, đầu thò ra khỏi phòng.
- Ở Hà Nội, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam và Bảo tàng Địa chất có trưng bày mẫu hoá thạch và địa chất, nơi tốt để bắt đầu; các mô hình khủng long ở khu vui chơi thì nên xem như minh hoạ, không phải tư liệu khoa học.
Tự tính một chút: một sauropod 50 tấn nở ra từ con non 5 kg tăng 10.000 lần. Nếu lớn tới cỡ ấy trong 25 năm, trung bình mỗi ngày nó tăng khoảng 5,5 kg (50.000 kg chia 9.125 ngày). Một con voi con tăng khoảng 1 kg mỗi ngày.
Đọc thêm: cuốn "Biology of the Sauropod Dinosaurs: Understanding the Life of Giants" (2011) do Nicole Klein và cộng sự biên tập là sách chuyên môn; người đọc phổ thông có thể bắt đầu bằng các trang giáo dục của các bảo tàng lịch sử tự nhiên lớn.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao khủng long cổ dài lại to như vậy?
Nhờ một chuỗi đặc điểm ghép lại: cổ dài giúp ăn mà không phải di chuyển, không nhai nên đầu nhỏ nhẹ, xương rỗng nhờ túi khí kiểu chim, và đẻ nhiều trứng nhỏ để quần thể phục hồi nhanh. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Bonn gọi đây là mô hình dạng thác.
Khủng long cổ dài nặng bao nhiêu tấn?
Tuỳ loài. Diplodocus khoảng 12–15 tấn, Brachiosaurus khoảng 30–50 tấn, các titanosaur lớn nhất như Argentinosaurus hay Patagotitan được ước khoảng 50–70 tấn. Các con số có sai số lớn vì phải ước từ xương.
Vì sao thú có vú trên cạn không to bằng khủng long?
Thú có vú phải nhai nên cần đầu nặng, khó có cổ dài. Thú còn mang thai lâu và sinh ít con, nên quần thể thú khổng lồ phục hồi chậm. Thú trên cạn lớn nhất từng biết chỉ khoảng 15–20 tấn.
Trứng khủng long cổ dài to bao nhiêu?
Trứng titanosaur ở Argentina chỉ có đường kính khoảng 13–15 cm, mỗi ổ hàng chục quả. Con non nở ra nặng vài kilôgam, rồi tăng hàng nghìn lần để thành con trưởng thành.
Khủng long cổ dài có ngẩng cổ cao như hươu cao cổ không?
Vẫn còn tranh cãi. Bơm máu lên đầu cao 10–12 m đòi hỏi huyết áp rất lớn, nên một số nhà khoa học cho rằng cổ thường giữ gần ngang. Những người khác dựa vào khớp cổ để cho rằng tư thế ngẩng là bình thường.
