Một cây thông vỏ trắng non đang phát triển trên đất và gỗ mục nát bị cháy đen tại Vườn quốc gia Glacier, Montana, năm 2019 (Ảnh: Chip Somodevilla/Getty Images).
Một cây thông non mọc lên từ thân gỗ mục trong rừng. Những lớp lá khô phủ kín mặt đất dần phân hủy, trả lại chất dinh dưỡng cho đất. Dưới đại dương, các vỏ sò và bộ xương san hô chết trở thành nơi cư trú cho nhiều sinh vật mới.
Trong tự nhiên, những gì còn lại sau cái chết thường không biến mất ngay lập tức. Thay vào đó, chúng tiếp tục tham gia vào các quá trình sinh thái, góp phần định hình sự phát triển của các hệ sinh thái trong tương lai.
Các nhà sinh thái học gọi hiện tượng này là "ký ức sinh thái" (ecological memory) - khả năng những dấu tích của quá khứ tiếp tục ảnh hưởng đến cấu trúc và hoạt động của hệ sinh thái hiện tại.
Những biến cố cực đoan như cháy rừng, bão lớn, sóng nhiệt hay dịch hại trên diện rộng có thể gây chết hàng loạt sinh vật, đồng thời để lại lượng lớn vật chất hữu cơ tồn tại trong nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập niên.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Science Advances, nhóm khoa học do Giáo sư John Kominoski (Đại học Quốc tế Florida) và Tiến sĩ Kai Kopecky (Đại học Colorado Boulder, Mỹ) dẫn đầu đã phân tích vai trò của những sinh vật đã chết đối với khả năng phục hồi của hệ sinh thái sau các biến cố cực đoan.
Kết quả cho thấy các sinh vật đã chết có thể tạo ra những tác động trái ngược nhau. Trong một số trường hợp, chúng làm chậm quá trình tái thiết hệ sinh thái. Nhưng ở những trường hợp khác, chúng lại thúc đẩy sự tái sinh và tăng khả năng chống chịu của môi trường tự nhiên.
Các loài nền tảng - "kiến trúc sư" của hệ sinh thái
Thân gỗ mục đóng vai trò như "vườn ươm tự nhiên", tạo điều kiện cho cây vân sam non phát triển tại British Columbia, Canada (Ảnh: Wing-Chi Poon).
Nghiên cứu tập trung vào nhóm sinh vật được gọi là "loài nền tảng" (foundation species). Đây là những loài có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hình thành và duy trì môi trường sống cho các sinh vật khác.
Nhóm này bao gồm cây rừng, cỏ, san hô, hàu và nhiều sinh vật chiếm ưu thế khác trong hệ sinh thái.
Do số lượng lớn và phạm vi phân bố rộng, tác động của các loài nền tảng không kết thúc khi chúng chết. Những cấu trúc mà chúng để lại có thể tiếp tục định hình quỹ đạo phát triển của hệ sinh thái trong thời gian dài.
Để đánh giá tác động này, nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ mạng lưới Nghiên cứu Sinh thái Dài hạn của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF), bao gồm nhiều hệ sinh thái trải dài từ vùng nhiệt đới đến gần Vòng Bắc Cực.
Các địa điểm nghiên cứu gồm rạn san hô, rừng ngập mặn, đầm lầy nước mặn, rừng tảo bẹ, rạn hàu, rừng mưa nhiệt đới, rừng ôn đới, rừng vân sam và đồng cỏ.
Kết quả cho thấy trong 9/10 hệ sinh thái được khảo sát, sự hiện diện của các loài nền tảng đã chết có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng thiết lập và tồn tại của các thế hệ sinh vật mới. Rừng tảo bẹ là trường hợp ngoại lệ duy nhất không ghi nhận tác động rõ ràng.
Xác sinh vật cản trở hoặc hỗ trợ quá trình phục hồi
Khoảng một nửa số trường hợp nghiên cứu cho thấy tàn tích của các loài nền tảng làm chậm quá trình phục hồi sau thiên tai.
Tại các khu rừng mưa nhiệt đới vùng núi ở Puerto Rico, bão lớn thường làm gãy đổ cây cối và phủ kín mặt đất bằng cành, lá. Lớp vật chất này che chắn ánh sáng, khiến cây non khó phát triển và làm chậm quá trình tái tạo rừng.
Nhà nghiên cứu Kai Kopecky thu dọn các bộ xương san hô chết tại một địa điểm nghiên cứu (Ảnh: Lauren Enright).
Tình trạng tương tự cũng được ghi nhận tại các rạn san hô quanh đảo Moorea ở Nam Thái Bình Dương.
Những đợt sóng nhiệt biển gây hiện tượng tẩy trắng khiến san hô chết hàng loạt, để lại các bộ xương đá vôi dưới đáy biển. Các khe hở trong bộ xương này tạo điều kiện cho rong biển phát triển mạnh, cạnh tranh không gian sống với san hô non và làm giảm khả năng phục hồi của rạn san hô.
Ngược lại, ở nhiều hệ sinh thái khác, các sinh vật đã chết lại đóng vai trò hỗ trợ quá trình phục hồi.
Tại vùng Everglades (Florida, Mỹ), các cơn bão thường cuốn lượng lớn lá cây xuống hệ thống rễ chằng chịt của rừng ngập mặn. Khi phân hủy, lượng vật chất hữu cơ này giải phóng dinh dưỡng, kích thích cây phát triển bộ rễ mới và đẩy nhanh tốc độ phục hồi của khu rừng.
Tại các khu rừng vân sam ở vùng Đông Bắc nước Mỹ, dịch rệp len từng khiến nhiều cây chết đứng trên diện rộng. Tuy nhiên, những thân cây này vẫn giúp duy trì vi khí hậu ổn định dưới tán rừng, tạo điều kiện thuận lợi cho cây non sinh trưởng.
Một ví dụ khác là những "khúc gỗ nuôi dưỡng" trong rừng ôn đới. Khi cây lớn đổ xuống và phân hủy dần, chúng tạo ra môi trường giàu dinh dưỡng, ít cạnh tranh và phù hợp để hạt giống nảy mầm, phát triển thành thế hệ cây mới.
Con người có thể hỗ trợ quá trình phục hồi của tự nhiên
Vỏ sò và hàu được thả xuống sông Mullica (bang New Jersey, Mỹ) để tạo bề mặt cho hàu non bám vào và phát triển, góp phần phục hồi các quần thể hàu tự nhiên (Ảnh: AP/Wayne Parry).
Theo các nhà khoa học, hiểu rõ vai trò của vật chất sinh học còn sót lại sau các thảm họa sẽ giúp con người xây dựng các chiến lược phục hồi hệ sinh thái hiệu quả hơn.
Trong một số trường hợp, cây chết đứng được đốn hạ để tạo nguồn gỗ mục nuôi dưỡng thế hệ cây mới. Tại các đồng cỏ, thảm thực vật khô được loại bỏ bằng các đợt đốt có kiểm soát nhằm tạo điều kiện cho cỏ non phát triển.
Ở vùng ven biển, vỏ hàu chết có thể được bổ sung xuống các bãi bùn để tạo nền bám cho hàu non. Tương tự, các mảnh vụn san hô có thể được ổn định hoặc xử lý nhằm tạo môi trường thuận lợi cho sự phục hồi của các rạn san hô.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng cực đoan, việc hiểu và tận dụng vai trò sinh thái của các sinh vật đã chết có thể trở thành một công cụ quan trọng giúp tăng khả năng chống chịu và phục hồi của các hệ sinh thái.
Nghiên cứu cho thấy cái chết không chỉ là sự kết thúc của một vòng đời. Trong tự nhiên, những gì còn lại sau đó vẫn có thể tiếp tục tác động đến môi trường, tạo điều kiện cho các thế hệ sinh vật mới hình thành và phát triển.
