Ánh sáng trong rừng thay đổi ra sao khi rừng trở nên đa dạng hơn?

Sả Khoang Cổ

03-04-2025

Standing on the side of the bountiful crops, Kingfisher leisurely starts a small talk. Oddly though, there are barely any answers. Some plants are busy flexing their muscles to counter the wind, while others are struggling to keep their heads intact or completely occupied with fighting off the rapacious birds. With their backs bent and faces down, no one is in the mood for idle chitchat.

Trích “Light and Free”; Wild Wise Weird [1]

Rừng, thường được mô tả là lá phổi của hành tinh, là những động cơ quan trọng của quá trình hấp thụ carbon và sản xuất sinh khối. Nhưng điều gì quyết định mức độ hiệu quả tăng trưởng của chúng? Các nhà khoa học từ lâu đã đưa ra giả thuyết rằng việc trồng hỗn hợp các loài cây, thay vì trồng độc canh, sẽ làm tăng năng suất rừng. Một đánh giá toàn diện gần đây của Forrester, Plaga và Bauhus [2] đi sâu vào sự tương tác phức tạp giữa kích thước cây, mật độ cây và sự pha trộn loài, tiết lộ cách các yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ và sử dụng ánh sáng của rừng—động lực thiết yếu của tăng trưởng.

Trọng tâm của nghiên cứu là hai quá trình cơ bản: lượng ánh sáng được rừng hấp thụ, được gọi là bức xạ hoạt động quang hợp hấp thụ (absorbed photosynthetically active radiation - APAR), và hiệu quả mà ánh sáng đó được chuyển đổi thành sinh khối, được gọi là hiệu suất sử dụng ánh sáng (light-use efficiency - LUE). Mặc dù có vẻ trực quan rằng những khu rừng đa dạng hơn sẽ luôn vượt trội hơn so với các khu rừng độc canh, nhưng đánh giá cho thấy rằng thực tế phức tạp hơn.

Bằng cách tổng hợp kết quả từ 18 nghiên cứu, các tác giả nhận thấy rằng các khu rừng hỗn hợp loài thường xuyên, nhưng không luôn luôn, thể hiện APAR và LUE cao hơn so với các khu rừng độc canh. Trong khoảng một nửa số trường hợp, hỗn hợp vượt trội hơn so với độc canh từ 4-86% về APAR và từ 5-100% về LUE, đặc biệt khi có các loài cố định nitơ. Tuy nhiên, trong một số trường hợp khác, không quan sát thấy lợi thế rõ ràng nào và trong một số trường hợp, hỗn hợp kém hiệu quả hơn [2]. Những kết quả này khác nhau tùy thuộc vào loại rừng, điều kiện địa điểm và tuổi rừng, làm nổi bật sự phụ thuộc vào bối cảnh của các tác động đa dạng sinh học.

Một kết quả đặc biệt nổi bật là việc chỉ tăng sự đa dạng về kích thước cây—được gọi là tính không đồng nhất về cấu trúc—vốn không làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng. Thay vào đó, các yếu tố như sự sắp xếp không gian của cây, kiến trúc tán lá đặc trưng cho loài và thời điểm xuất hiện lá (thời điểm sinh học) đóng vai trò quyết định hơn [3,4]. Phát hiện này nhấn mạnh sự phức tạp của các khu rừng tự nhiên, nơi sự tương tác giữa cấu trúc và các đặc điểm loài, chứ không chỉ đơn thuần là sự đa dạng, chi phối mức độ hiệu quả của rừng trong việc hấp thụ và sử dụng ánh sáng.

Hơn nữa, việc giảm mật độ cây thông qua tỉa thưa thường dẫn đến giảm APAR ở cấp độ cây trồng, nhưng thường dẫn đến LUE cao hơn, đặc biệt khi các cây còn lại có khả năng tiếp cận ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng tốt hơn [5]. Tuy nhiên, những kết quả này phụ thuộc nhiều vào bối cảnh và có thể thay đổi đáng kể ngay cả trong cùng một khu rừng, bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi cục bộ về nguồn lực sẵn có.

Điều quan trọng là, đánh giá nhấn mạnh rằng trong khi tăng APAR và LUE có thể góp phần làm tăng trưởng rừng, chúng không phải là động lực duy nhất. Các quá trình sinh thái khác—chẳng hạn như cải thiện hiệu quả sử dụng nước, chu trình dinh dưỡng và tương tác giữa các loài—thường đóng vai trò quan trọng không kém hoặc thậm chí chiếm ưu thế trong việc định hình năng suất rừng, đặc biệt là ở các khu rừng hỗn hợp loài.

Mối quan hệ phức tạp và linh hoạt giữa cấu trúc và chức năng của rừng thách thức giả định đơn giản rằng sự đa dạng loài lớn hơn tự động chuyển thành năng suất cao hơn, thay vào đó nhấn mạnh rằng kết quả của sự đa dạng phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể của địa điểm và bản chất của các tương tác loài. Tuy nhiên, những phát hiện này khẳng định vai trò quan trọng của đa dạng sinh học trong việc thúc đẩy các khu rừng hiệu quả và kiên cường hơn, củng cố mối liên kết sâu sắc và phức tạp giữa sự đa dạng của thiên nhiên và khả năng duy trì phúc lợi sinh thái và xã hội của nó [6].

Tài liệu tham khảo

[1] Vuong QH. (2024). Wild Wise Weird. https://www.amazon.com/dp/B0BG2NNHY6/

[2] Forrester DI, et al. (2025). The effects of tree size, stand density, and tree-species mixing on stand level and tree level light absorption and light-use efficiency: A review. Current Forestry Reports, 11, 15. https://doi.org/10.1007/s40725-025-00247-7

[3] Sapijanskas J, et al. (2014). Tropical tree diversity enhances light capture through crown plasticity and spatial and temporal niche differences. Ecology, 95(9), 2479-2492. https://doi.org/10.1890/13-1366.1

[4] Forrester DI, et al. (2018). Effects of crown architecture and stand structure on light absorption in mixed and monospecific Fagus sylvatica and Pinus sylvestris forests along a productivity and climate gradient through Europe. Journal of Ecology, 106(2), 746-760. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12803

[5] Forrester DI. (2013). Growth responses to thinning, pruning and fertiliser application in Eucalyptus plantations: A review of their production ecology and interactions. Forest Ecology and Management, 310, 336-347. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2013.08.047

[6] Nguyen MH. (2024). How can satirical fables offer us a vision for sustainability? Visions for Sustainability. https://ojs.unito.it/index.php/visions/article/view/11267