Rừng có khả năng phục hồi mạnh mẽ đến không ngờ

Theo một nghiên cứu gần đây, đến năm 2100, cứ 12 người thì sẽ có một người phải đối mặt với tình trạng hạn hán nghiêm trọng. Thêm vào đó, lượng nước tích trữ trên hai phần ba bề mặt đất của Trái đất sẽ thu hẹp lại khi khí hậu ấm lên. Với tư cách là các nhà sinh thái học thực vật, chúng tôi* quan tâm đến việc những điều đó sẽ tác động như thế nào lên rừng – một trong những bể chứa carbon lớn nhất và là tài sản quý giá nhất mà thế giới có được trong cuộc chiến chống lại biến đổi khí hậu.

Hạn hán có thể kìm hãm sự phát triển của rừng, giết chết cây cối và thậm chí thay đổi cách vận hành của rừng và các loài cây được hình thành. Chúng tôi đã nghiên cứu cụ thể một loài để hiểu cách cây cối phản ứng với những đợt hạn hán trong quá khứ cũng như khả năng chống chịu của chúng.

Chúng tôi phát hiện ra một số cây có thể tự phục hồi sau những giai đoạn khó khăn, với một sức sống mạnh mẽ đến không ngờ. Đó có thể là tin tốt cho những khu rừng đang đối mặt với một tương lai ngày càng khô hạn.

Thông Scots là một trong những loài cây hạt trần phân bố rộng rãi nhất trên thế giới. Trong phạm vi bản địa của mình trên khắp châu Âu, nó hỗ trợ các loài động vật hoang dã như sóc đỏ, và còn được trồng rộng rãi để lấy gỗ.

Chúng tôi đã thu thập các vòng cây từ một khu rừng thông thực nghiệm mà các nhà khoa học trồng ở Scotland vào năm 1935. Các cây hình thành những vòng này bên trong thân của chúng, và bằng cách đó, chúng tôi ghi lại sự phát triển thay đổi như thế nào theo điều kiện khí hậu mỗi mùa. Những năm khí hậu thuận lợi thường tạo ra các vòng cây rộng, ngược lại những năm hạn hán hoặc thời tiết khắc nghiệt tạo ra những vòng cây hẹp.

Những vòng cây này cho phép các nhà khoa học quay ngược thời gian một cách hiệu quả. Để hiểu cách cây phục hồi sau hạn hán, chúng tôi so sánh chiều rộng của những vòng hình thành trong những năm hạn hán và mô hình hóa sự tăng trưởng trung bình của cây trong một năm cũng như trong suốt quá trình phục hồi của chúng.

Chúng tôi nhận thấy, ngay cả những cây cùng độ tuổi và cùng loài mọc ở cùng một địa điểm cũng mất những khoảng thời gian khác nhau để phục hồi sau hạn hán. Trung bình, cây mất bốn năm để phục hồi tốc độ tăng trưởng về mức bình thường – tức là mức nếu không có hạn hán xảy ra. Hầu hết các cây mất từ một đến sáu năm, nhưng một số cây đến tận 9 năm sau đó vẫn chưa phục hồi tốc độ tăng trưởng. Vì sao lại như thế?

Tiến hành nghiên cứu sâu hơn, chúng tôi nhận thấy, kích thước của mỗi cây trước khi hạn hán, hoặc tốc độ phát triển của nó vào thời điểm đó, là yếu tố làm nên sự khác biệt đáng kể đến khả năng phục hồi của chúng. Những cây trước đó phát triển nhanh thì sẽ hồi phục nhanh hơn, ngoài ra những cây lớn mất nhiều thời gian hơn để đạt tốc độ tăng trưởng ở mức nếu không có hạn hán xảy ra.

Chúng tôi vô cùng ngạc nhiên khi phát hiện những gì đã xảy ra ở một số cây sau khi chúng đã hồi phục. Thay vì tiếp tục phát triển với tốc độ mà chúng tôi dự đoán dựa trên nhiệt độ và lượng mưa trong những năm sau phục hồi, một số cây đã phát triển quá mức. Chúng thực sự phát triển nhanh hơn so với kịch bản khi không có hạn hán xảy ra mà chúng tôi đã mô hình hóa.

Măc dù sự tăng trưởng “vượt trội” này chỉ mang tính tạm thời và không xảy ra ở toàn bộ các cây mà chúng tôi nghiên cứu, nhưng tác động do sự tăng trưởng này mang lại vô cùng mạnh mẽ. Những cây này lớn nhanh đến mức chúng bắt đầu phục hồi một số thân cây đã chết do hạn hán. Điều này có nghĩa là những tác động mà hạn hán để lại sau 9 năm đã giảm hẳn so với những năm trước đó.

Tăng trưởng "bù" này xảy ra ở cả các khía cạnh khác trong tự nhiên – nó được ghi nhận ở loài cá, các loại cỏ và bướm đêm. Một nghiên cứu cho thấy khi không được cung cấp đủ thức ăn trong 12 giờ, những con bướm cái sẽ phát triển nhanh chóng vào lúc có thức ăn trở lại để bắt kịp tốc độ phát triển trước đó. Tuy vậy, cái giá phải trả là tuổi thọ của chúng sẽ ngắn đi.

Việc cây cối trưởng thành sử dụng phương pháp tăng trưởng bù để đối phó với hạn hán hầu như vẫn chưa được khám phá, có lẽ vì cho đến nay, các nghiên cứu mới chỉ nắm bắt được phản ứng ngắn hạn của chúng. Nhưng nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng cơ chế này tồn tại ở cây thông Scots, và nó có thể giúp rừng phục hồi một lượng lớn sinh khối gỗ mà hạn hán đã cướp đi.

Giờ đây, chúng ta cần xem xét hiện tượng này phổ biến như thế nào ở các loài khác và cả ở những nơi khác trên thế giới.

Ngay cả khi đây là cơ chế phổ biến, thì khả năng cây cối phát triển bù cho sự tăng trưởng đã bị mất trong thời kỳ hạn hán còn phụ thuộc vào việc liệu khí hậu sau khi hạn hán kết thúc có đủ tốt đối với sự phát triển của cây. Tương tự, hạn hán thường xuyên và nghiêm trọng có thể nhanh chóng lấn át bất kỳ sự tăng trưởng bù nào.

Tuy nhiên, kết quả của chúng tôi chỉ ra, chúng ta có thể đang đánh giá thấp khả năng phục hồi của rừng, cũng như đánh giá quá cao mức độ ảnh hưởng của hạn hán trong tương lai đối với cây cối. Các nhà khoa học cần tìm hiểu thêm về cơ chế này để củng cố các mô hình của họ, từ đó tìm ra những phương thức mà cây cối có thể hỗ trợ cho chúng ta trong việc đối phó với các thách thức về biến đổi khí hậu trong tương lai.

* Tác giả bài viết là Tom Ovenden (Nghiên cứu sinh về Sinh thái rừng, Khả năng chống chịu và Bảo tồn Đa dạng Sinh học thuộc Đại học Stirling) và Alistair Jump (Giáo sư Sinh thái thực vật, Đại học Stirling)