Phát hiện bất ngờ về sự phân bố không gian của các loài cây trong rừng

Lý do tại sao rất nhiều loài cây có thể cùng tồn tại trong các khu rừng giàu loài luôn là một chủ đề tranh luận trong sinh thái học. Câu hỏi này là chìa khóa để hiểu các cơ chế chi phối động lực và sự ổn định của các khu rừng. 

Một nghiên cứu mới đây trên tạp chí Nature của nhóm các nhà khoa học quốc tế tại Trung tâm Nghiên cứu môi trường Helmholtz (UFZ) đã phát hiện ra các mô hình bất ngờ trong phân bố không gian của các loài cây.

Kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy, các loài cây trong rừng nhiệt đới và ôn đới biểu hiện các chiến lược cùng tồn tại tương phản nhau do có sự khác biệt trong mô hình cụm cây và số lượng loài cây.

Nghiên cứu này dựa trên các tập dữ liệu rất lớn: với hơn 75 điểm nghiên cứu động thái rừng cố định tại 29 quốc gia trên toàn thế giới, mạng lưới Quan sát Trái đất toàn cầu về rừng (ForestGEO) của Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian (STRI) cung cấp các dữ liệu tuyệt vời về rừng để điều tra động lực của hệ sinh thái rừng và hiểu rõ hơn các quá trình thúc đẩy cấu trúc và chức năng của rừng.

Trên những lô đất rộng từ 20 đến 50 ha này, mọi cây có đường kính không lớn hơn một chiếc bút chì là bao đều được xác định, đo đạc và lập bản đồ cứ năm năm một lần. Con số tổng cộng thường lên tới hơn 200.000 cây.

TS. Thorsten Wiegand và GS.TS Andreas Huth – hai nhà nghiên cứu UFZ, đã xem xét kỹ 21 rừng trong số các khu rừng lớn. Các khu rừng này trải từ vùng nhiệt đới đến vùng cận nhiệt đới và ôn đới. Sau đó, nhóm nghiên cứu quốc tế đã sử dụng dữ liệu ForestGEO để phân tích sự phân bố của các loài cây trong rừng và những quá trình nào chịu trách nhiệm cho các mô hình không gian của chúng.

“Việc tìm kiếm các nguyên tắc đơn giản làm cơ sở cho cấu trúc không gian và động lực của quần thể thực vật là một thách thức đã có từ lâu trong sinh thái học lý thuyết”, Wiegand – tác giả thứ nhất cho biết khi mô tả câu hỏi nghiên cứu của họ.

Đối với các phân tích của mình, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra tất cả các cây riêng lẻ có đường kính ngang ngực (DBH), một phương pháp tiêu chuẩn để đo đường kính thân cây, ít nhất là 10 cm được tìm thấy trong các khu rừng. “Khu rừng càng gần đường xích đạo thì khả năng loài cây quý hiếm có một cây cùng loài ở gần đó càng thấp”, Huth nói.

Ngược lại, ở các khu rừng ôn đới, họ chỉ tìm thấy những khác biệt nhỏ giữa các loài phổ biến và loài hiếm. Điều này dẫn đến những thay đổi bất ngờ và có hệ thống trong các mô hình không gian từ vùng nhiệt đới qua vùng cận nhiệt đới đến vĩ độ ôn đới. Phát hiện thú vị này ngay lập tức đặt ra hai câu hỏi: Những thay đổi như vậy ảnh hưởng gì đến sự đồng tồn tại của các loài cây và những quá trình nào gây ra chúng?

Để tìm câu trả lời cho những câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thông tin về cơ chế phát tán của các loài khác nhau. “Khoảng 70 đến 80% các loài cây ở vùng nhiệt đới do động vật ‘phát tán’, tuy nhiên con số này thấp hơn hơn nhiều ở các khu rừng ôn đới”, Wiegand nói.

Một yếu tố quan trọng khác được nhóm nghiên cứu phát hiện ra là nấm rễ cộng sinh. Mạng lưới nấm này tạo thành mối quan hệ cộng sinh với rễ nhỏ của cây để mang lại lợi ích cho cả hai sinh vật: Nấm cung cấp chất dinh dưỡng và nước cho cây, đổi lại, chúng sẽ nhận được glucose.

“Trong các khu rừng ôn đới, nấm rễ cộng sinh thường bảo vệ rễ của những cây non trong khu vực lân cận của những cây cùng loài lớn khỏi các tác nhân gây bệnh hoặc côn trùng gây hại”, TS. Samuel M. Fischer – nhà nghiên cứu của UFZ. giải thích. Ngược lại, trong các khu rừng nhiệt đới, điều này hầu như không xảy ra.

“Đó là lý do tại sao hạt giống ở vùng nhiệt đới phải đảm bảo phát tán xa khỏi cây mẹ – công việc chủ yếu do động vật thực hiện”, ông nói.

“Trong các khu rừng nhiệt đới, các cơ chế như phát tán hạt giống của động vật dẫn đến các mô hình phân bố kể trên, trong khi ở các khu rừng ôn đới, các mô hình như vậy được hình thành bởi nấm rễ cộng sinh “, Wiegand cho biết.□

Kim Dung lược dịch

Nguồn: https://www.ufz.de/index.php?en=36336&webc_pm=07/2025

Bài đăng Tia Sáng số 5/2025