Để trả lời câu hỏi này vào năm 2016, một nhóm nghiên cứu tại Viện Hải dương học Scripps, Hoa Kỳ đã làm một thí nghiệm: Họ "bắt cóc" những con cá mập đang sống gần bờ biển California, bịt mắt chúng lại sau đó chạy ra ngoài khơi xa cách đó 9 km.
Vụ bắt cóc được thực hiện theo đúng nghĩa đen. Những con cá mập bị câu rồi kéo lên thuyền, lật ngửa để tạo ra trạng thái bất động vì trương lực. Các nhà khoa học phủ một tấm bạt trắng để che mắt những con cá mập, không cho chúng xác định hướng bằng góc nắng mặt trời.
Có tổng cộng 26 con cá mập được chia làm hai nhóm. Nhóm thứ nhất gồm 11 con cá mập sẽ bị kẹp bông tẩm sáp khoáng Vaseline vào mũi trước khi thả xuống nước. Mục đích là để xem khi bị vô hiệu hóa khứu giác, chúng có thể tìm được đường về bờ hay không?
Nhóm thứ hai gồm 15 con cá mập khác gọi là nhóm đối chứng. Những con cá mập này cũng được kẹp mũi, nhưng không dùng bông tẩm Vaseline, nghĩa là khứu giác của chúng vẫn hoạt động bình thường.
Tiến sĩ Andrew Nosal đang thả một con cá mập về biển sau khi bắt cóc chúng.
Sau khi được phóng thích, các nhà khoa học sử dụng thiết bị định vị để theo dõi đường di chuyển của hai nhóm cá này. Kết quả: Họ thấy 15 con cá mập bình thường có thể ngay lập tức tìm được đường về bờ. Chúng bơi với tốc độ nhanh hơn tốc độ trung bình và trở về nhà gần như trên một đường thẳng.
Trong khi đó, nhóm 11 con cá mập bị nhét bông tẩm Vaseline vào mũi đã gặp khó khăn trong việc định hướng nhà của mình ở đâu. Chúng bơi chậm, ngoằn nghèo với tốc độ chỉ bằng một nửa, thậm chí có những con đã bị lạc và bơi vòng ngược lại.
Tiến sĩ Andrew Nosal, tác giả dẫn đầu nghiên cứu cho biết: "Kết quả thí nghiệm này đã chứng minh khứu giác là một yếu tố quan trọng giúp cá mập điều hướng". Trước đây, các nghiên cứu cũng cho thấy cá mập có vùng não cảm nhận khứu giác phát triển rất lớn.
Giả thuyết mà tiến sĩ Nosal đưa ra là chúng có khả năng dựa vào gradient của nước biển để tìm được đường về nhà. Gradient là sự giảm dần nồng độ các phân tử hóa học cụ thể, dựa theo khoảng cách. Hiểu đơn giản là cá mập có thể ngửi thấy nhà của chúng ở đâu, vì ở vùng biển của chúng có các phân tử hóa học đặc trưng.
Càng đi về đúng hướng đó, nồng độ gradient càng tăng lên, giúp cá mập biết chính xác nơi chúng cần bơi về. Cơ chế xác định hướng theo gradient này trước đây đã được phát hiện ở các loài chim.
"Với những điểm tương đồng trong cơ chế dòng chảy 3 chiều của bầu khí quyển và đại dương, các nghiên cứu sâu hơn so sánh động vật bơi và động vật bay có thể dẫn tới một mô hình thống nhất giải thích khả năng điều hướng phi thường của chúng", các tác giả nghiên cứu cho biết.
Đường đi màu đen và màu xanh là của những con cá mập có khứu giác bình thường. Đường đi màu đỏ là của những con cá mập bị kẹp mũi với sáp khoáng.
Một con cá mập được gắn thiết bị định vị trong nghiên cứu.
Tuy nhiên, câu chuyện về khả năng điều hướng của cá mập chưa dừng lại ở khứu giác của chúng. "Khứu giác không phải là giác quan duy nhất mà cá mập sử dụng để tìm đường", tiến sĩ Nosal nói.
Đó là bởi trong nhóm cá mập bị kẹp bông tẩm Vaseline, ông quan sát thấy phần lớn chúng tuy không thể chạy thẳng một mạch về nhà, nhưng vẫn có xu hướng bơi về phía bờ.
Trước đây, các nhà khoa học cũng đã ghi nhận những con cá mập "đi phượt" trong lòng biển ở những khoảng cách xa không tưởng. Chúng chắc chắn không thể sử dụng khứu giác của mình để điều hướng trong trường hợp này.
Ví dụ, năm 2005, họ quan sát thấy một con cá mập trắng khổng lồ đã bơi từ Nam Phi tới tận Australia. Điều đáng ngạc nhiên là nó có thể trở bơi vòng ngược lại nhà của mình theo một đường thẳng.
Hiện tượng tương tự cũng được tìm thấy trong quần thể cá mập bơi từ Hawaii đến California và từ bờ biển Alaska tới vùng cận nhiệt đới Thái Bình Dương. Bryan Keller, một nhà sinh thái học taiaj Đại học Florida nghi ngờ khả năng này của cá mập đến từ việc chúng có thể cảm nhận được từ trường Trái đất.
Bryan Keller trong lồng thiết bị thí nghiệm của anh với những con cá mập.
Từ những năm 1970, các nhà khoa học đã nghi ngờ một nhóm cá bao gồm cá mập, cá đuối và cá cưa có thể tìm đường từ trường. Tuy nhiên, chưa ai có thể chứng minh được điều đó đúng với cá mập.
Vì vậy, Keller bây giờ quyết định làm một thí nghiệm. Anh tạo ra một chiếc lồng lớn quấn dây đồng xung quanh. Sau đó, Keller tinh chỉnh dòng điện đi qua mỗi vòng dây đồng để mô phỏng lại hệ thống từ trường của Trái đất.
Cuối cùng, khoảng 20 con cá mập con đã được chọn lựa, đặt vào một chiếc bể và đưa vào trong lồng. Bây giờ, Keller cho chúng tiếp xúc với 3 môi trường từ khác nhau.
Trường hợp 1, khi các cuộn dây đồng mô phỏng lại đúng từ trường Trái đất ở vị trí lũ cá mập được bắt, anh quan sát thấy lũ cá mập đã bơi quanh bể một cách nhẫu nhiên.
Trường hợp 2, khi từ trường được chỉnh giống với một địa điểm cách nhà của lũ cá mập 600km về phía Nam, những con cá mập đã bơi về phía trên của bể, hay cụ thể hơn là về phía Bắc.
Trường hợp 3 thì ngược lại, từ trường mô phỏng lại vị trí cách 600 km về phía Bắc. Tuy nhiên kết quả lần này Keller không thấy lũ cá mập có xu hướng bơi xuống bên dưới bể để tìm về phía Nam.
Giả thích thí nghiệm này, nhóm nghiên cứu cho biết trường hợp 1 và 2 đã giải thích được đúng là cá mập có khả năng dùng từ trường để tìm đường về nhà.
Trong trường hợp 3, giả thuyết này vẫn đúng bởi những con cá mập họ bắt là quần thể cá mập thường chỉ di cư về phía nam. Chúng không hay bơi về phía bắc nên không biết làm gì khi bị đặt vào một địa điểm ảo cách nhà chúng 600 km về phía bắc.
Điều này càng chứng tỏ khả năng điều hướng bằng từ trường của cá mập là một kỹ năng mà chúng học được chứ không phải bẩm sinh. "Những con cá mập sẽ bối rối không biết làm gì ở phía bắc vì chúng chưa bao giờ bơi đến đó", Keller nói.
Nghiên cứu của anh và các đồng nghiệp mới được đăng trên Tạp chí Current Biology. Đây là một bằng chứng quan trọng cho thấy khả năng điều hướng tuyệt vời của cá mập. Trong số các sinh vật trên cạn, chó cũng có khả năng điều hướng bằng cả khứu giác lẫn từ trường.
Vì vậy, nếu thú cưng nhà bạn không bao giờ lạc đường về nhà, những con cá mập cũng vậy. Chúng rất giỏi trong việc tìm đường.