Các quá trình biến đổi trong hệ sinh thái rừng



tải về 178.95 Kb.
trang3/3
Chuyển đổi dữ liệu02.09.2016
Kích178.95 Kb.
#31580
1   2   3

Cần nhận thấy rằng, phản ứng gia tăng tốc độ sinh trưởng của cây tái sinh trong các lỗ trống chủ yếu là do sự cải thiện về chế độ ánh sáng. Thật vậy, nếu chiều cao trung bình của tán rừng từ 20 m trở lên thì chế độ dinh dưỡng khoáng của đất bên trong các lỗ trống nhỏ hơn 200 m2 và dưới tán rừng là không có sự khác biệt rõ ràng.

11.8. ẢNH HƯỞNG CỦA KHAI THÁC RỪNG ĐẾN DIỄN THẾ SINH THÁI
Ở thời kỳ xa xưa, ảnh hưởng của con người đến rừng biểu hiện ở mức độ không đáng kể; chẳng hạn, thu hái hoa quả, chặt một số cây làm nhà...Nhưng cùng với sự tăng nhanh dân số và nhu cầu đời sống, loài người đã can thiệp vào thảm thực vật rừng mạnh hơn. Con người có thể ảnh hưởng tích cực đến rừng như hủy diệt các thảm thực vật năng suất thấp và thay vào đó bằng quần xã năng suất cao và ổn định hơn, hoặc cải tạo giống cây, hoặc bón phân và tưới nước...Nhờ những hoạt động ấy, diễn thế rừng tiến triển nhanh theo hướng “hồi nguyên” về thế ổn định (cao đỉnh). Nếu khai khẩn thảm thực vật rừng chỉ nhằm mục đích thu lợi lớn nhất trong khoảng thời gian ngắn có thể dẫn đến các biến đổi to lớn cho rừng. Các biến đổi này phụ thuộc vào thời gian, cường độ và chu kỳ lặp lại của các tác động. Nếu thời gian và cường độ tác động nhỏ, chu kỳ lặp lại các tác động dài, thì quần xã thực vật chỉ bị thay đổi chút ít rồi lại phát triển trở lại thế ổn định. Nhưng khi con người tác động vào rừng với cường độ lớn, lặp lại liên tục với thời gian ngắn, thì quần xã thực vật bị biến đổi sâu sắc. Sự biến đổi này có thể xảy ra theo chiều ngược lại với khuynh hướng tiến về cao đỉnh, nghĩa là diễn ra sự giảm dần các thứ bậc trong loạt diễn thế hướng về trạng thái ổn định.

Khai thác rừng được thực hiện theo cách thức chặt chọn từng cây hoặc từng đám cây thành thục trên diện tích nhỏ, cường độ khai thác thấp và luân kỳ khai thác dài thường không dẫn đến diễn thế rừng. Nhưng việc khai thác rừng trên không gian rộng lớn, nhất là khai thác trắng, sẽ dẫn đến diễn thế thứ sinh. Trong trường hợp này diễn thế thứ sinh phụ thuộc vào trạng thái rừng ban đầu (kiểu rừng, thành phần và tổ thành loài cây, các thành phần khác của hệ sinh thái rừng), độ lớn khoảnh chặt, kỹ thuật khai thác, phương thức xử lý khoảnh chặt, nguồn cây giống...Ngay sau khi khai thác, về cơ bản, các thành phần chủ yếu của rừng không có biến đổi lớn. Song theo thời gian, điều kiện sinh trưởng (lập địa) của thực vật trên khoảnh khai thác diễn ra những biến đổi rất lớn. Trước hết, bức xạ mặt trời đạt đến mặt đất rừng sẽ tăng lên, và điều này lại kéo theo sự nâng cao chỉ số albedo và nhiệt độ đất. Đến lượt mình, nhiệt độ đất nâng cao sẽ làm tăng quá trình bốc hơi nước tổng số (bốc hơi nước vật lý và thoát hơi nước ở thực vật) và đất có thể trở nên khô hạn vào thời kỳ không có mưa. Do việc loại bỏ thảm thực vật rừng, lượng mưa đạt đến mặt đất cũng tăng lên, điều đó lại làm tăng quá trình rửa trôi các chất khoáng, tăng xói mòn đất, gây ra lũ lụt và dịch chuyển đất. Kết quả đất trở nên nghèo kiệt.

Khai thác trắng trên diện tính lớn còn dẫn đến sự thay đổi về tính chất vật lý và hóa học của môi trường đất. Nếu khai thác chỉ lấy ra phần thân cây và bỏ lại các thành phần khác (cành, lá...) trên khoảnh chặt, thì chỉ có một phần nhỏ đạm và các chất tro bị đưa ra khỏi rừng. Nếu toàn bộ các bộ phận của cây bị đưa ra khỏi rừng, hoặc phần bỏ lại được xử lý bằng lửa trên khoảnh chặt thì sự biến đổi của đất sẽ diễn ra hoàn toàn khác. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, quá trình phân giải và khoáng hóa thảm mục và các tàn tích hữu cơ khác thường tăng lên rõ rệt vào năm đầu tiên sau khi khai thác trắng. Kết quả của quá trình này là hàm lượng chất khoáng và đạm ở tầng đất mặt tăng lên. Nghiên cứu chu trình dinh dưỡng cho thấy, ở các hệ sinh thái rừng ôn đới, hàm lượng đạm chứa trong phần thân cây chỉ bằng 5-10% so với hàm lượng đạm chứa trong đất, còn phần lớn đạm chứa trong lớp vật rụng và lớp đất A1. Ngược lại, ở các hệ sinh thái rừng nhiệt đới, phần lớn đạm và chất dinh dưỡng khoáng dễ tiêu chứa trong sinh khối. Do đó, khi phá bỏ lớp phủ rừng nhiệt đới đất sẽ nhanh chóng bị nghèo kiệt, bởi vì các sản phẩm của quá trình khoáng hóa sẽ nhanh chóng bị rửa trôi, hoặc bị bào mòn.

Các phương tiện khai thác khác nhau (máy móc hiện đại, phương tiện thủ công) có ảnh hưởng không giống nhau đến các thành phần chừa lại sau khai thác. Ví dụ: Khai thác bằng cơ giới có thể làm cho đất bị bí chặt, tăng xói mòn, cây gỗ bị đổ gãy và bị sâu hại...Khai thác cũng có thể cải thiện hàm lượng chất hữu cơ và chất khoáng trong đất nhờ đẩy nhanh quá trình phân giải thảm mục sau khi khai thác. Trong một số năm đầu, cường độ của quá trình nitrit hóa trong đất tăng. Quá trình này có thể xảy ra ngay cả ở những nơi mà đất thiếu vi sinh vật thuộc nhóm Nitrosmonas và Nitrobacter. Trên đất chua có tỷ lệ C/N thấp vẫn thấy lượng nitrat lớn. Nhưng ở đất ẩm hoặc đất dư thừa nước, mất rừng sẽ dẫn đến làm mất nitơ, do đó thực vật không hấp thu được nitơ. Ví dụ: Khi loại bỏ hoàn toàn lớp thảm thực vật thì vào năm đầu lượng đạm bị rửa trôi có thể đạt 58 kg/ha (Borman,1967).

Khai thác trắng còn làm tăng ảnh hưởng của của gió hại, làm bùng nổ những loài thực vật hòa thảo và cây bụi. Điều này cũng gây ra khó khăn không nhỏ cho việc xử lý đất trồng rừng và phòng chống cháy rừng.

Phương thức canh tác theo kiểu du canh, được thực hiện bằng cách phá bỏ rừng để trồng cây nông nghiệp ngắn ngày, cũng có ảnh hưởng lớn đến diễn thế thảm thực vật. Các nương rẫy bị bỏ hóa sau một vài vụ canh tác cây nông nghiệp dần dần xuất hiện thực vật ưa sáng kém giá trị. Khi môi trường trên nương rẫy được cải thiện, nhiều loài cây của rừng nguyên sinh lại có khả năng tái sinh. Quá trình diễn thế thứ sinh ở đây phụ thuộc vào nhiều nhân tố: mức độ đất bị thoái hóa, kích thước nương rẫy, sự gần gũi với các rừng nguyên sinh...Nếu rừng bị phá bỏ trên không gian lớn và chu kỳ lặp lại các tác động ngắn, môi trường thay đổi lớn, thì khả năng diễn thế của quần xã thực vật để hồi phục trở lại các thứ bậc cao trong loạt diễn thế tiến về cao đỉnh rất khó xảy ra. Trong nhiều trường hợp sau khi nương rẫy bỏ hoang, rừng có thể tái sinh lại nhanh chóng. Nhưng cũng có không ít trường hợp khả năng ấy không xảy ra, ngược lại, rừng có thể bị phá hủy vĩnh viễn và thay vào đó là đồng cỏ hoặc thảo nguyên nhiệt đới (Savanna). Tùy theo tình trạng giá thể (đất) sau khi khai thác và làm nương rẫy, Thái Văn Trừng (1978) đã phân chia quá trình diễn thế thứ sinh thành hai chuỗi diễn thế lớn:

(1) Một chuỗi diễn thế trên đất rừng nguyên trạng (đất còn mang tính chất đất rừng) để phục hồi các kiểu quần thể trong loạt diễn thế nguyên sinh do chế độ nhiệt và khô ẩm khống chế. Sự phục hồi tìm thấy cả ở hình thái, cấu trúc và thành phần loài cây tương tự như quần xã rừng trước khi bị tác động. Do đó, kiểu diễn thế này được ông gọi là diễn thế phục hồi. Tuy nhiên, trong một số trường hợp kiểu diễn thế này có thể không đạt đến trạng thái rừng ổn định. Nguyên nhân căn bản là do thảm thực vật và môi trường đất đã bị biến đổi sâu sắc dưới ảnh hưởng của con người và các nhân tố tự nhiên. Ví dụ: Đất có thể bị phơi trống dẫn đến xói mòn mạnh, các rừng bị khai thác lặp lại nhiều lần, khoảnh khai thác trên sườn dốc, thành phần loài cây xưa kia đã từng định cư ở đây bị tuyệt diệt...Sự tác động của con người cũng có thể đẩy nhanh quá trình diễn thế; chẳng hạn, trồng các rừng mới trên khoảnh khai thác, cải tạo giống cây và đất, tưới nước và bón phân cho rừng...Nhưng con người cũng có thể trở thành nhân tố ngăn cản lớn nhất đến tiến trình diễn thế các quần xã thực vật.

(2) Một chuỗi diễn thế trên đất rừng thoái hóa. Khi lớp phủ thực vật rừng bị phá hủy hoàn toàn thì môi trường đất có thể bị thay đổi rất lớn. Chẳng hạn, đất bị mất lớp mùn và lớp đất mặt tơi xốp, đất bị xói mòn mạnh có thể mất cả tầng A, rồi cả tầng B; đất bị kết von đá ong, có khi mất hẳn khả năng phục hồi...Nếu thảm thực vật và đất không lâm vào tác động lớn từ bên ngoài, thì theo thời gian quần xã thực vật sẽ phát sinh và tiến triển dần từng bước để đạt đến các thứ bậc cao trong chuỗi diễn thế thứ sinh tiến về trạng thái ổn định (cao đỉnh). Nhưng nếu con người vẫn tiếp tục tác động nhiều lần (ví dụ như khai thác gỗ, củi, chăn thả gia súc...), thì các giai đoạn diễn thế thứ sinh này không thể tiến triển được, hoặc có thể xảy ra diễn thế thoái biến. Nếu các quần xã thứ sinh với ưu thế cây gỗ vẫn tiếp tục bị phá hủy, thì các quần xã này sẽ chuyển dần thành thảm thực vật ưu thế là cỏ dại và cây bụi gai. Các quần xã này tồn tại khá lâu dài và về bề ngoài có hình thái giống như một quần xã ổn định (cao đỉnh). Kiểu diễn thế ấy được gọi là diễn thế chệch hướng. Nếu trạng thái thảm thực vật ưu thế cỏ dại và cây bụi gai không tiếp tục bị con người tác động, thì theo thời gian đất và thảm thực vật sẽ tiến hóa dần để đạt đến các thứ bậc cao hơn trong chuỗi diễn thế thứ sinh. Quá trình biến đổi này có thể diễn ra như sau: từ trảng cỏ  trảng cỏ - cây bụi  trảng cây bụi  trảng cây gỗ lớn  rừng thưa  rừng nửa kín  rừng kín rụng lá  rừng kín nửa rụng lá  ...  rừng kín thường xanh ổn định với khí hậu địa phương hay vùng (cao đỉnh khí hậu, hoặc cao đỉnh khí hậu - thổ nhưỡng).

Tóm lại, mỗi giai đoạn diễn thế được ấn định bởi các điều kiện vi khí hậu, đất, thảm thực vật, hoạt động của con người, động vật và vi sinh vật. Các quần xã sinh vật đặc trưng cho một giai đoạn diễn thế nhất định bao gồm những sinh vật thích nghi với các điều kiện vật lý và sinh học của giai đoạn đó. Khai thác trắng làm biến đổi căn bản các tham số này theo các mức độ khác nhau. Kết quả của những biến đổi này sẽ phối hợp dẫn đến những biến đổi căn bản trong thành phần, cấu trúc và năng suất thảm thực vật được hình thành sau khi khai thác rừng. Nơi nào mà các mục tiêu kinh doanh rừng đòi hỏi duy trì một vài loài cây thuộc một giai đoạn trung gian nào đó của chuỗi diễn thế tiếp tục tạo ra sản phẩm cho chu kỳ kinh doanh sau, rõ ràng là chúng ta cần phải tạo ra điều kiện môi trường đất và vi khí hậu có lợi cho chúng, hay gần giống với giai đoạn diễn thế trung gian. Chặt trắng có thể tạo ra điều kiện này, nhưng cũng có thể gây ra khó khăn cho sự tồn tại tiếp theo của các loài cây. Khi điều kiện môi trường sau khi khai thác không bị biến đổi lớn, thì các cây non của các loài thuộc giai đoạn diễn thế đầu không thể sinh trưởng tốt. Chúng có thể thích ứng với vi khí hậu, nhưng không thể thích ứng với điều kiện đất. Trong một số trường hợp, những biến đổi của điều kiện môi trường do ảnh hưởng của lửa và xói mòn đất có thể là điều kiện làm phát sinh thảm thực vật thuộc các giai đoạn đầu của chuỗi diễn thế. Khi tình hình đó xảy ra, thời gian cần cho quá trình diễn thế của quần xã sinh vật hướng tới thảm thực vật cây gỗ climax sẽ phải kéo dài. Điều đó sẽ là một khó khăn lớn cho kinh doanh rừng.


11.8. Ý NGHĨA CỦA DIỄN THẾ
Ý nghĩa của diễn thế các quần xã thực vật trong nông - lâm nghiệp được xem xét theo hai quan điểm: sinh học và kinh tế. Về ý nghĩa sinh học, diễn thế các loài cây là có lợi, bởi vì đó là quy luật tiến hóa của thảm thực vật. Việc gây trồng một loài cây trên một lập địa nhất định đã dẫn đến giảm năng suất, giống cây bị thoái hóa, cấp đất giảm... Do đó, sự luân canh các loài cây cho phép khắc phục được các nhược điểm nói trên. Về ý nghĩa kinh tế, diễn thế có thể có lợi nhưng cũng có thể mang lại điều bất lợi. Diễn thế có lợi xảy ra trong trường hợp một thảm thực vật kém giá trị, năng suất thấp, tính ổn định kém được thay thế bằng thảm thực vật khác có nhiều giá trị, năng suất cao và ổn định. Các diễn thế đi ngược lại mục tiêu kinh tế của con người đều được coi là không có lợi.

Cần nhận thấy rằng, sự đối lập giữa các nhu cầu kinh tế với các nhu cầu của nông - lâm nghiệp được các nhà nông - lâm nghiệp giải quyết bằng nhiều cách khác nhau. Ví dụ: (1) Tạo ra các rừng trồng hỗn giao từ các loài có quan hệ tương hỗ với nhau, (2) sử dụng phương thức khai thác thích hợp nhằm điều khiển sự diễn thế của thảm thực vật, (3) khống chế các nhân tố có tác dụng lái diễn thế chệch hướng, hoặc tác động vào giá thể theo chiều hướng có lợi cho sự định cư của các loài cây...


11.9. TÓM TẮT
Một trong những đặc trưng cơ bản của hệ sinh thái là sự biến đổi theo thời gian. Đất được hình thành, phát triển và xói mòn. Thời tiết biến đổi theo mùa, còn khí hậu biểu hiện sự biến đổi theo thời gian dài. Các sinh vật riêng rẽ phát sinh, trưởng thành, tái sinh và chết. Cùng với những biến đổi liên tục trong môi trường vật lý, hóa học và sinh học, các quá trình tích lũy năng lượng và vật chất trong sinh khối, chu trình các chất khoáng trong hệ sinh thái cũng liên tục diễn ra. Để thích ứng với môi trường, quần xã sinh vật cũng phản ứng vơi những biến đổi của các quá trình này, trong đó các kiểu biến đổi phản ánh kiểu môi trường vật lý và hóa học. Sự biến đổi kế tiếp nhau của môi trường là do ảnh hưởng phối hợp của các quá trình khí hậu, địa chất và sinh học. Những quá trình biến đổi diễn ra trong các hệ sinh thái được gọi là diễn thế sinh thái, trong đó những kiểu điều kiện sinh thái quan sát thấy theo thời gian khác nhau trên một không gian nhất định được gọi là chuỗi diễn thế.

Học thuyết đơn cao đỉnh cho rằng kết cấu và cấu trúc của các quần xã sinh vật trên cạn của tất cả các chuỗi diễn thế đều được ấn định bởi điều kiện đại khí hậu của khu vực. Quần xã cao đỉnh khí hậu bao gồm những loài cây có thể tái sinh dưới tán của mình, và nhờ đó chúng có thể tự duy trì lâu dài dưới điều kiện khí hậu đang thịnh hành. Học thuyết đơn cao đỉnh còn cho rằng tất cả các vùng đất trong một khu vực thuần nhất về khí hậu sớm hay muộn đều đạt đến cao đỉnh khí hậu, vì rằng thảm thực vật thuộc các giai đoạn khác nhau của chuỗi diễn thế trước cao đỉnh đang phát triển hướng về cao đỉnh sau khi có sự rối loạn.

Đối lập với học thuyết đơn cao đỉnh, học thuyết đa cao đỉnh cho rằng kết cấu và tính ổn định của quần xã sinh vật được ấn định bởi nhiều nhân tố. Một trong những nhân tố này có thể là nhân tố ưu thế theo thời gian và vị trí khác nhau. Diễn thế không nhất thiết chỉ đi theo một hướng và ổn định với một quần xã cao đỉnh giống nhau (cao đỉnh khí hậu). Kết quả là trên một không gian rộng lớn với sự thuần nhất về khí hậu hình thành một khảm các kiểu quần xã cao đỉnh khác nhau nằm trong thế cân bằng với nhiều nhân tố khác nhau.

Lý thuyết thứ ba (kiểu cao đỉnh) cho rằng, thảm thực vật hình thành một continuum (thể biến trạng liên tục), trong đó các loài cây phân bố và thay thế lẫn nhau một cách độc lập dọc theo gradient môi trường. Những loài riêng biệt được tổ hợp lại theo nhiều cách khác nhau thành những quần xã và một loài riêng biệt có thể có mặt trong rất nhiều quần xã. Vì thế, thảm thực vật là một kiểu phức hợp gồm nhiều quần xã hợp nhất lại, thay vì một bức khảm gồm nhiều quần xã riêng biệt. Diễn thế bên trong một kiểu phức hợp này sẽ dẫn đến một kiểu phức hợp của những quần xã cao đỉnh tương ứng. Quần xã cao đỉnh chiếm phần lớn nơi ở của một khu vực thuần nhất về khí hậu là cao đỉnh khí hậu và nó biểu thị cho khí hậu của khu vực này.

Diễn thế xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó các nhân tố sinh học là nhân tố điều khiển chủ yếu đối với hầu hết các kiểu diễn thế. Tuy vậy, trong một số trường hợp các quá trình vật lý cũng có tầm quan trọng. Các quá trình diễn thế xuất hiện tùy theo điều kiện môi trường. Để phân biệt các chuỗi diễn thế, tốt nhất là dựa vào trạng thái độ ẩm của lập địa.

Sự biến đổi trong cơ chế và môi trường vật lý quyết định tốc độ diễn thế và thời gian của các giai đoạn khác nhau trong chuỗi diễn thế. Tốc độ và thời gian là những chỉ tiêu đặc trưng cho mỗi kiểu chuỗi diễn thế. Những biến đổi về kết cấu loài và cấu trúc của quần xã kéo theo những biến đổi về chức năng của hệ sinh thái. Năng suất, sinh khối và sự trao đổi năng lượng giữa các thành phần của hệ sinh thái thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của chuỗi diễn thế. Cùng với sự diễn thế của quần xã thực vật cũng xảy ra sự diễn thế các quần xã động vật và vi sinh vật. Mỗi giai đoạn diễn thế tương ứng có một tổ hợp thực vật, động vật và vi sinh vật nhất định. Động vật và vi sinh vật cũng tham gia như một nhân tố làm biến đổi quần xã thực vật, và ngược lại. Hoạt động kinh doanh rừng và làm nương rẫy có ảnh hưởng đến diễn thế. Tùy theo cường độ và thời gian lặp lại các tác động, diễn thế có thể xảy ra theo những hướng khác nhau và với tốc độ khác nhau..Muốn duy trì lâu dài sản phẩm nhận được từ một số loài cây thuộc một hoặc một số giai đoạn diễn thế nào đó, nhà lâm học phải đảm bảo môi trường luôn thích hợp với chúng.



Diễn thế sinh thái là một trong những chủ đề quan trọng của lý thuyết sinh thái, đặc biệt là sinh thái ứng dụng. Thuật ngữ diễn thế là một trong những khái niệm “cổ nhất và cơ bản nhất” của sinh thái học. Việc hiểu biết các quá trình, tốc độ và các kiểu phát triển của hệ sinh thái, và các quá trình này biến đổi trong các hệ sinh thái như thế nào, là yếu tố quyết định trong việc điều khiển các hệ sinh thái đang diễn thế. Ngoài ra, kiến thức về diễn thế còn cho phép hiểu rõ tiềm năng và các kiểu phát triển của thảm thực vật theo thời gian.


1 Sere

2 Climax

3 Primary succession

4 Secondary succession

1 Xeroseres

2 Lithosere

3 Psammosere

4 Hydroseres

5 Oligotrophic succession

6 Mesotrophic succession

7 Eutrophic succession

1 Autogenic succession

2 Allogenic succession

3 Biogenic succession

2 Physiognomy

3 Climax condition

4 Successional retrogression

1 Monoclimax theory

2 Climatic climax

3 Subclimax

4 Distubance climax

5 Preclimax

6 Postclimax

2 Successional convergence

3 Complex supraorganism

2 Local climax





tải về 178.95 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương