Các nhà nghiên cứu cho rằng động vật, đặc biệt là những loài trên cạn, bị hạn chế về mặt kích thước do định luật về tương quan sinh trưởng và mức độ dồi dào của tài nguyên.
Động vật lớn nhất từng bước trên Trái đất nhiều khả năng là khủng long Argentinosaurus, loài vật thuộc chi titanosaur nặng 70 tấn sống cách đây khoảng 90 triệu năm vào cuối kỷ Phấn Trắng. So với nó, loài vật nặng nhất thế giới trên đất liền hiện nay là voi châu Phi (Loxodonta), nặng chưa tới 6 tấn. Tuy nhiên, cả hai loài trên đều khá nhỏ bé khi xếp cạnh cá voi xanh (Balaenoptera musculus) nặng trung bình 150 tấn, có thể là động vật nặng nhất từng sống trên hành tinh. Nhưng động vật có thể lớn tới mức nào? Có giới hạn nào đối với kích thước của chúng hay không?
Argentinosaurus có thể là loài khủng long lớn nhất từng tồn tại. (Ảnh: Warpaintcobra).
"Chúng tôi xem xét cá voi xanh và câu hỏi là liệu có loài vật nào lớn hơn không?", Geerat Vermeij, giáo sư địa sinh và cổ sinh vật học ở Đại học California, Davis, chia sẻ. "Tôi không chắc chắn về câu trả lời bởi kích thước phụ thuộc vào nhiều yếu tố".
Tuy nhiên, ít nhất về mặt lý thuyết, có một giới hạn dựa trên định luật vật lý, đó là mức 109 tấn đối với động vật trên cạn, theo Felisa Smith, giáo sư cổ sinh thái học ở Đại học New Mexico. Để lớn hơn, phần chân phải rộng đủ để đỡ cơ thể đến mức con vật không thể đi lại hiệu quả.
Smith đang nhắc tới định luật bình phương - lập phương, nguyên lý được mô tả lần đầu tiên bởi Galileo Galilei. Theo đó, khi một động vật tăng về kích thước, thể tích của nó sẽ phát triển nhanh hơn diện tích bề mặt, vì vậy động vật càng lớn càng cần chi to hơn để chống đỡ trọng lượng. Nếu tăng kích thước của một con voi gấp vài lần, định luật bình phương - lập phương chỉ ra nó sẽ ngã quỵ do các chi không phát triển tương xứng với khối lượng. Cách duy nhất để con voi siêu khổng lồ vượt qua hạn chế này là sở hữu những chiếc chân lớn khác thường. Tuy nhiên, ở mốc trọng lượng 120 tấn, phần chân sẽ trở nên cồng kềnh đến mức phi thực tế. Theo Smith, động vật lớn nhất trong ghi chép hóa thạch nặng chưa đến 90 tấn, góp phần chứng minh giới hạn tối đa về mặt lý thuyết.
Nhưng vật lý không phải trở ngại duy nhất đối với kích thước động vật. Mức độ dồi dào của tài nguyên cũng là một yếu tố quan trọng. Động vật sống trong môi trường trù phú hơn với thức ăn chất lượng cao có thể đạt kích thước cơ thể tối đa lớn hơn, theo Jordan Okie, nhà sinh vật học ở Đại học Arizona. Cá voi, voi và nhiều động vật lớn khác có xu hướng sống trong môi trường giàu dưỡng chất.
Nhu cầu về dưỡng chất cũng giải thích tại sao thằn lằn như titanosaur lớn hơn nhiều so với động vật có vú lớn nhất trên cạn. Do động vật có vú máu nóng trao đổi chất nhanh hơn, chúng cần lượng thức ăn lớn gấp 10 lần thằn lằn để phát triển kích thước cơ thể tương tự. Mặt khác, do có nhiệt độ cơ thể thấp và tốc độ trao đổi chất chậm hơn, thằn lằn có thể ăn ít hơn và cần ít calo hơn động vật có vú. "Không có gì bất ngờ khi những con khủng long lớn nhất trên cạn lớn hơn 10 lần so với động vật có vú lớn nhất", Smith nói.
Cá voi xanh có thể nặng khoảng 150 tấn và là động vật có vú máu nóng, là ngoại lệ đối với những quy tắc trên. Nhưng môi trường sống đặc biệt có thể lý giải thành công của chúng. Động vật lớn ở biển có thể tận dụng lực nổi để tăng kích thước mà không gây áp lực cho cơ bắp và bộ xương. "Động vật dưới nước ít bị giới hạn hơn bởi ràng buộc cơ sinh học. Đại dương cũng cung cấp tài nguyên dồi dào, giàu dưỡng chất cho chúng", Okie giải thích. "Đặc biệt, quá trình tiến hóa của tấm sừng hàm cho phép cá voi tiêu thụ sinh vật phù du đủ hiệu quả để hỗ trợ kích thước khổng lồ của chúng".