Sóc đất Bắc Cực là loài động vật có vú độc lạ có một không hai. Đó là vì chúng có khả năng không bị đóng băng ngay cả khi nhiệt độ cơ thể giảm xuống dưới 0 độ C. Điều đó cho phép chúng sống sót qua khí hậu mùa đông khắc nghiệt ở Bắc Cực. Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science phân tích hơn 25 năm dữ liệu khí hậu và sinh học.
Những phát hiện mới gồm cả thời gian ngủ đông ngắn hơn và sự khác biệt giữa thời gian ngủ đông của con đực và cái. Dữ liệu hé lộ việc các con cái thức dậy và hoạt động sớm hơn một chút để đối phó với sự nóng lên, điều này có thể có cả tác động theo hiệu ứng gợn sóng (cả tích cực và tiêu cực) trên toàn bộ chuỗi thức ăn trong các hệ sinh thái này.
Tác giả Cory Williams, Trợ lý giáo sư tại Khoa Sinh học tại Đại học bang Colorado đã bắt đầu nghiên cứu về loài sóc đất Bắc Cực khi còn ở Đại học Alaska Fairbanks hơn 15 năm trước. Williams cho biết: “Tôi nghĩ điều khiến nghiên cứu này trở nên độc đáo là chúng tôi đang xem xét một kho dữ liệu đủ dài để chỉ ra tác động của biến đổi khí hậu đối với động vật có vú ở Bắc Cực. Chúng tôi có thể chỉ ra một mối liên hệ trực tiếp giữa những thay đổi về nhiệt độ với sinh lý và hệ sinh thái của những động vật này”.
Helen Chmura, tác giả chính của nghiên cứu mới nhất này, đã bắt đầu phân tích khi đang là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Alaska Fairbanks vào năm 2018 và hiện đang làm việc với tư cách là nhà nghiên cứu của Sở Lâm nghiệp USDA tại Trạm nghiên cứu Rocky Mountain. Helen Chmura cho biết: “Dữ liệu của chúng tôi cho thấy lớp hoạt động tức lớp đất phía trên lớp băng vĩnh cửu, đóng băng muộn hơn vào mùa thu. Chúng cũng không lạnh vào giữa mùa đông như trước và tan băng sớm hơn một chút vào mùa xuân. Những thay đổi này, tương đương với việc giảm khoảng 10 ngày thời gian đất bị đóng băng ở độ sâu một mét. Quá trình này đã xảy ra chỉ trong 25 năm, khá nhanh”.
Sóc đất Bắc Cực sống sót qua mùa đông khắc nghiệt ở Alaska bằng cách ngủ đông hơn nửa năm, làm chậm đáng kể chức năng phổi, tim, não và nói chung là hầu hết cơ thể . Chúng vẫn phải tiêu tốn năng lượng đủ tạo ra nhiệt từ chất béo được lưu trữ dưới dạng mỡ để giữ cho các mô không bị đóng băng. Chúng trồi lên khỏi hang thường có độ sâu khoảng 1 mét dưới mặt đất vào mỗi mùa xuân, trong tình trạng đói khát nhưng háo hức giao phối.
Chmura và Williams, cùng với các đồng nghiệp khác đã phân tích dữ liệu dài hạn gồm nhiệt độ đất và không khí tại hai địa điểm ở Alaska (phần thuộc Vòng Bắc Cực) kết hợp với dữ liệu được thu thập bằng cách sử dụng máy đo sinh học. Họ đã đo nhiệt độ của 199 con sóc đất sống tự do trong cùng khoảng thời gian 25 năm. Họ phát hiện ra rằng các con cái đang thay đổi khi chúng kết thúc ngủ đông sớm hơn hằng năm, nhưng các con đực thì không như thế.
Những thay đổi ở con cái phù hợp với sự tan băng sớm hơn vào mùa xuân. Ưu điểm của hiện tượng này là chúng không cần sử dụng nhiều chất béo dự trữ trong quá trình ngủ đông và có thể bắt đầu tìm kiếm thức ăn như rễ, chồi, quả và hạt sớm hơn vào mùa xuân. Các nhà khoa học nghĩ rằng điều này có thể dẫn đến những lứa sóc con khỏe mạnh hơn và tỷ lệ sống sót cao hơn.
Nhược điểm là nếu các con đực cũng không thay đổi thói quen ngủ đông, thì cuối cùng sẽ không kịp dậy để tán tỉnh và giao phối với các con cái. Sóc đất cũng là nguồn thức ăn quan trọng của nhiều loài săn mồi ở Bắc Cực như cáo, sói, đại bàng. Hậu quả gián tiếp của việc hoạt động trên mặt đất sớm hơn là khả năng tiếp xúc với nguy cơ bị ăn thịt nhiều hơn.
Điều gì sẽ xảy ra với số lượng loài sóc đất là một ẩn số lớn, vì việc rút ngắn thời gian ngủ đông, hoạt động sớm hơn không rõ sẽ mang lại cơ hội duy trì nòi giống, nhân rộng cá thể của sóc đất cao hơn hay giảm đi. Mặc dù ngủ đông kéo dài khiến sóc đất cần ít năng lượng hơn và điều này có thể giúp chúng sống sót qua mùa đông, nhưng số lượng sóc đất cũng phụ thuộc vào cách động vật ăn thịt phản ứng với sự thay đổi khí hậu.
Trước mắt, Williams kết luận: “Báo cáo của chúng tôi cho thấy tầm quan trọng của các bộ dữ liệu dài hạn trong việc hiểu cách các hệ sinh thái đang ứng phó với biến đổi khí hậu”. Chmura tán thành quan điểm này và lưu ý rằng: “Cần có một nhóm nghiên cứu chất lượng để tiếp tục thu thập và phân tích dữ liệu như thế này trong 25 năm nữa, đặc biệt là ở Bắc Cực.”
Các tác giả khác đóng góp cho công trình nghiên cứu còn có Brian Barnes từ Đại học Alaska Fairbanks và Loren Buck từ Đại học Bắc Arizona. Cả hai đều bắt đầu nghiên cứu này vào những năm 1990 để tìm hiểu làm thế nào sóc đất Bắc Cực tồn tại trong mùa đông dài lạnh và không có mặt trời suốt 6 tháng như thế nào. Những câu hỏi này đã thúc đẩy họ trở thành những người đặt máy đo nhiệt độ đất đầu tiên tại khu vực sóc Bắc Cực sinh sống và khi công nghệ được cải thiện, họ có thể đo nhiệt độ đó trong suốt mùa đông. Cassandra Duncan và Grace Burrell cũng đã hỗ trợ nghiên cứu khi cả hai còn là sinh viên tại Đại học Alaska Fairbanks.