Chim cánh cụt Hoàng đế với chiều cao gần 2 m có thể là loài nổi tiếng nhất trong họ chim cánh cụt, nhưng thế giới của chúng còn đa dạng hơn nhiều. Ngoài chim cánh cụt Hoàng đế, có 17 loài khác phân bố trên khắp bán cầu Nam. Nhiều loài sống trên những hòn đảo xa xôi, khiến việc tiếp cận và nghiên cứu chúng trở nên khó khăn.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một loài chim cánh cụt mới đang ẩn náu trên một hòn đảo hẻo lánh. (Ảnh: LP)
Quần đảo Kerguelen là một ví dụ điển hình. Quần đảo này, còn được gọi là Quần đảo Hoang vắng, nằm cách vùng đất liền có người sinh sống thường xuyên khoảng 3.200 km. Chính sự biệt lập đó có thể đã khiến một quần thể chim cánh cụt Gentoo tồn tại trong thời gian dài mà chưa được nhận diện là một loài riêng.
Nghiên cứu do các nhà khoa học Chile và Đại học California (Mỹ) dẫn đầu, với sự tham gia của các chuyên gia từ nhiều quốc gia, đã sử dụng dữ liệu toàn bộ hệ gen cùng những đặc điểm về hình thái và hành vi để giải quyết tranh luận kéo dài hơn một thế kỷ về cách phân loại chim cánh cụt Gentoo.
Kết quả được công bố trên tạp chí Communications Biology.
Phân tích ADN hé lộ 4 loài chim cánh cụt Gentoo
Những gì trước đây được xem là một loài chim cánh cụt Gentoo phân bố rộng rãi thực chất bao gồm 4 loài riêng biệt. Một trong số đó là loài chưa từng được chính thức công nhận. Về ngoại hình, loài này gần như không khác biệt rõ rệt so với những loài Gentoo họ hàng: bụng trắng, lưng đen và những đặc điểm đặc trưng giúp chúng thích nghi với cuộc sống dưới biển.
Sự khác biệt quan trọng nằm ở bộ gen. Các dữ liệu di truyền cho thấy quần thể này đủ khác biệt để được xem là một loài riêng. Đây là ví dụ về một "loài ẩn" – những sinh vật có ngoại hình rất giống họ hàng gần nhưng đã tích lũy những khác biệt di truyền đáng kể.
Ba quần thể Gentoo trước đây chỉ được xem là các phân loài cũng được xác định có mức độ khác biệt di truyền đủ lớn để nâng lên thành các loài riêng biệt.
Loài mới được công nhận ở khu vực đông nam được đặt tên khoa học là Pygoscelis kerguelensis. Ngoài ra, ba loài còn lại gồm Pygoscelis taeniata, Pygoscelis papua và Pygoscelis ellsworthi.
Trong số này, chim cánh cụt Gentoo phía Nam, Pygoscelis ellsworthi, là loài duy nhất sống ở Nam Cực. Các mô hình khí hậu cho thấy loài này có thể chịu tác động tương đối ít từ biến đổi khí hậu và thậm chí mở rộng phạm vi sinh sống khi môi trường thay đổi.
Ngược lại, các loài Gentoo sống ở vùng cận Nam Cực có thể phải đối mặt với những rủi ro lớn hơn. "Ở Nam Cực, tất nhiên những loài khác chứ không phải Gentoo mới là những loài đang chịu ảnh hưởng đáng kể từ biến đổi khí hậu. Nhưng Gentoo là nhóm đáng lo ngại nhất ở vùng cận Nam Cực", Juliana Vianna, một trong những tác giả chính của nghiên cứu và là giáo sư về hệ sinh thái và môi trường tại Đại học Quốc gia Andres Bello (Chile), cho biết.
Theo bà, các tổ chức bảo tồn tại những quốc gia quản lý các khu vực này cần nhận thức rõ sự khác biệt giữa các loài mới được xác định để có biện pháp bảo vệ phù hợp.
Hơn một thế kỷ tranh luận về chim cánh cụt Gentoo
Việc phân loại chim cánh cụt Gentoo từ lâu đã gây tranh cãi. Các nghiên cứu trước đây từng đề xuất tới 6 phân loài, nhưng giới khoa học chưa đạt được sự thống nhất về số lượng loài thực sự tồn tại.
Để giải quyết vấn đề, Vianna hợp tác với Rauri Bowie, giáo sư sinh học tích hợp tại Đại học California (Mỹ), cùng Elie Poulin, giáo sư tại Đại học Chile. Nhóm nghiên cứu quy tụ các chuyên gia về chim cánh cụt từ nhiều nơi trên thế giới để thực hiện nghiên cứu hệ gen quy mô lớn.
Các nhà khoa học đã giải trình tự toàn bộ hệ gen của 64 cá thể chim cánh cụt, được lấy mẫu từ 10 quần thể sinh sản. Đây là lần đầu tiên phạm vi lấy mẫu bao phủ gần như toàn bộ khu vực phân bố địa lý của chim cánh cụt Gentoo.
Ngoài dữ liệu di truyền, nhóm còn so sánh hàng loạt đặc điểm khác như màu sắc, tiếng kêu, thời gian sinh sản, chế độ ăn và cách kiếm ăn.
"Có lẽ không có loài chim cánh cụt nào mà việc phân loại lại gây tranh cãi nhiều như Gentoo", Bowie, người phụ trách tại Bảo tàng Động vật có xương sống của Đại học California, cho biết. Theo ông, tranh luận về việc có bao nhiêu loài hay phân loài Gentoo đã kéo dài hơn 100 năm, và nghiên cứu mới nhằm giải quyết vấn đề bằng cách kết hợp nhiều phương pháp hiện đại.
Những quần thể Gentoo đã lan rộng khắp bán cầu Nam như thế nào?
Bowie và Vianna đã dành gần một thập kỷ nghiên cứu quá trình tiến hóa và đa dạng hóa của chim cánh cụt.
Một nghiên cứu được họ công bố năm 2019 cho thấy chim cánh cụt có nguồn gốc ở khu vực gần Australia và New Zealand khoảng 22 triệu năm trước.
Sau đó, chim cánh cụt Hoàng đế và chim cánh cụt Vua tách khỏi các dòng dõi khác. Chim cánh cụt Hoàng đế gắn liền với Nam Cực, trong khi chim cánh cụt Vua thích nghi với vùng cận Nam Cực.
Khoảng 12 triệu năm trước, sự hình thành của dòng hải lưu vòng quanh Nam Cực tạo điều kiện để những nhóm chim cánh cụt khác lan rộng khắp vùng cận Nam Cực. Qua thời gian, chúng tiếp tục định cư trên nhiều đảo và quần đảo xa xôi, thậm chí mở rộng phạm vi về phía bắc đến Nam Mỹ và châu Phi.
Gentoo có một lợi thế đáng kể so với nhiều loài họ hàng: chế độ ăn rất linh hoạt.
Thay vì phụ thuộc vào một loại con mồi, chúng có thể ăn cá, nhuyễn thể, mực, bạch tuộc và nhiều sinh vật khác mà chúng bắt được dưới nước. Khả năng thích nghi này ngày càng quan trọng khi nguồn nhuyễn thể suy giảm.
Những loài có chế độ ăn hẹp hơn, chẳng hạn chim cánh cụt Hoàng đế và Adélie, đang suy giảm tại một số khu vực. Trong khi đó, quần thể Gentoo sống cùng chúng ở bán đảo Nam Cực lại đang tăng lên.
Chế độ ăn linh hoạt cũng có thể thúc đẩy quá trình hình thành loài
Điều đáng chú ý là chính khả năng ăn nhiều loại thức ăn của Gentoo có thể đã góp phần tạo ra sự phân hóa giữa các quần thể.
Vì có thể sử dụng nhiều nguồn thức ăn khác nhau, Gentoo không nhất thiết phải di chuyển quá xa khỏi nơi sinh sản để kiếm ăn. Chúng cũng thường quay trở lại cùng một khu vực làm tổ qua nhiều năm.
Khi các quần thể bị cô lập trên những hòn đảo khác nhau, chúng dần thích nghi với điều kiện địa phương. Những khác biệt về sinh thái và hành vi tiếp tục được củng cố qua nhiều thế hệ dưới tác động của chọn lọc tự nhiên.
Các nhà nghiên cứu ước tính 4 loài Gentoo đã bắt đầu phân hóa trong khoảng 300.000-500.000 năm qua.
Sự cách biệt về địa lý đóng vai trò quan trọng, trong đó có Vành đai Cực Nam – một ranh giới quan trọng ở Nam Đại Dương, nơi nhiệt độ và độ mặn của nước thay đổi mạnh. Ranh giới này cũng có thể hạn chế sự di chuyển của các loài động vật biển.
Ở phía bắc Vành đai Cực, nơi nước ấm và mặn hơn, loài Pygoscelis taeniata sinh sống trên các đảo Crozet, Marion và Macquarie.
Pygoscelis papua phân bố ở quần đảo Falkland/Malvinas và khu vực Martillo ở Nam Mỹ. Loài mới được công nhận Pygoscelis kerguelensis sống gần Vành đai Cực Nam, tiến hóa trên đảo Kerguelen và có thể cả đảo Heard lân cận. Xa hơn về phía nam là Pygoscelis ellsworthi, loài có số lượng lớn nhất trong 4 nhóm, phân bố tại bán đảo Nam Cực, vùng ven biển Nam Cực và đảo Nam Georgia.
