Chim đi bằng đầu ngón chân: bí mật đằng sau dáng chạy của chim

Mọi loài chim đều đi bằng đầu ngón chân. Phần ta tưởng là "bàn chân" của chim thật ra là các ngón; phần dài trụi lông phía trên là xương cổ-bàn chân đã kéo dài và dính liền; khớp gập ra sau là cổ chân, không phải đầu gối. Kiểu đứng nhón này làm chân dài thêm mà không nặng thêm, nên rất hợp để chạy — và đà điểu đưa nó tới mức cực đoan nhất.

Ba cách đứng của động vật

Các nhà giải phẫu chia động vật có chân thành ba nhóm theo phần nào của chân chạm đất:

Chim nằm trong nhóm đi bằng ngón chân. Đà điểu, với hai ngón và ngón lớn mang móng dày như guốc nhỏ, có thể coi là đã tiến gần tới kiểu đi bằng móng của ngựa.

Đọc lại xương chân chim cho đúng

Nếu đặt chân chim cạnh chân người và gọi tên từng đoạn, mọi thứ bỗng rõ ràng:

1. Đùi: ngắn, nằm ép sát thân, thường khuất trong lông. Người ta hầu như không thấy đùi chim.
2. Đầu gối: nằm ở chỗ đùi nối cẳng, cũng khuất trong lông, gập về phía trước như đầu gối người.
3. Cẳng chân: phần "đùi gà" ta ăn; ở đà điểu là đoạn có nhiều cơ.
4. Cổ chân: khớp gập ra sau ở giữa chân mà ta dễ nhầm là đầu gối.
5. Xương cổ-bàn chân: đoạn dài, phủ vảy; ở người tương ứng với phần bàn chân từ gót tới gốc ngón, nhưng ở chim các xương này đã dính lại thành một.
6. Ngón chân: phần chạm đất.

Hiểu như vậy, câu hỏi "vì sao đầu gối chim gập ngược" tự biến mất. Đầu gối chim gập đúng chiều như của ta; chỉ là ta đang nhìn vào cổ chân.

Vì sao đi bằng ngón lại có lợi khi chạy

Thêm một đoạn đòn bẩy

Khi gót nhấc lên, đoạn bàn chân trở thành một đoạn chân nữa. Chân dài hơn thì sải dài hơn. Và vì đoạn này nằm ở đầu mút, được giữ nhẹ bằng xương và gân chứ không phải cơ, nên chân dài mà không tốn sức vung.

Gân làm việc nhiều hơn

Ở tư thế nhón, các gân ở mặt sau chân luôn trong trạng thái sẵn sàng căng. Mỗi lần chạm đất, khớp cổ chân và các khớp ngón gập lại, gân căng ra như lò xo. Đi bằng cả bàn chân thì phần đệm gót "hấp thụ" bớt năng lượng ấy.

Bước nhanh, bật nhanh

Diện tích chạm đất nhỏ giúp chân rời đất nhanh hơn. Với con vật cần thoát hiểm, mỗi phần trăm giây đều có giá trị.

Cái giá phải trả

Không có thiết kế nào miễn phí. Đi bằng ngón chân kém vững hơn khi đứng yên trên nền mềm, và đặt nhiều tải lên một vùng nhỏ của ngón. Đà điểu tránh đầm lầy, bùn sâu một phần vì lý do này. Ở chim nuôi, nền chuồng quá cứng, sắc hoặc quá trơn đều gây hại cho ngón chân.

Ngược lại, người đi bằng cả bàn chân thì đứng vững, leo trèo, mang vác tốt — nhưng chạy nước rút thua xa các loài nhón chân. Người chạy nước rút giỏi chạy chủ yếu trên phần trước bàn chân, gần như mô phỏng kiểu đi bằng ngón khi cần tốc độ.

Dấu vết từ tổ tiên khủng long

Khủng long chân thú — nhóm tổ tiên của chim — cũng đi bằng ngón chân, và hoá thạch dấu chân ba ngón của chúng trông rất giống dấu chân chim lớn. Cách đứng nhón, xương cổ-bàn chân dài và cổ chân dạng bản lề đều là di sản từ dòng dõi ấy. Đà điểu và emu khi chạy vì vậy thường được dùng làm mẫu sống để các nhà cổ sinh học hình dung cách khủng long chân thú vận động. Chuyện chim là hậu duệ khủng long được bàn kỹ hơn ở các trang chuyên về khủng long; ở đây chỉ nhấn vào điểm chung về dáng chạy.

Đà điểu so với các loài chim khác

• Gà, chim cút: bốn ngón, ba trước một sau, đi bằng ngón; ngón sau giúp bới đất và đậu.
• Emu, rhea: ba ngón trước, không ngón sau; dáng nhón giống đà điểu nhưng bàn chân rộng hơn.
• Đà điểu: hai ngón, ngón lớn gánh gần hết trọng lượng, gần nhất với kiểu "đi bằng móng".
• Chim cánh cụt: ngoại lệ thú vị — khi đứng trên băng, chúng thường để cả phần xương cổ-bàn chân ngắn chạm đất, trông như đi bằng cả bàn chân.

Góc nhìn hôm nay: tự xem trên đĩa thức ăn

• Lần tới ăn đùi gà, thử nhận ra từng đoạn: "đùi tỏi" là cẳng chân, khớp nối với chân gà là cổ chân, chân gà trụi lông là xương cổ-bàn chân và ngón.
• Ở vườn thú, so sánh dáng đứng của đà điểu với hươu cao cổ hoặc ngựa: cả hai đều nhón trên đầu mút ngón.
• Khi xem phim khủng long, để ý xem chân sau được dựng hình nhón hay đặt cả bàn — đó là một chi tiết khoa học dễ kiểm tra.