Rừng mưa có thể tự phục hồi nhờ nhiều quan hệ sinh thái. Động vật phát tán hạt, nấm hỗ trợ cây hấp thu dinh dưỡng, các loài thụ phấn và thảm thực vật xung quanh duy trì nguồn sống. Nghiên cứu của nhà sinh thái học Daisy Dent tại Panama cho thấy trồng cây chỉ là một phần của quá trình này. Muốn tái tạo một khu rừng bền vững, các dự án phục hồi phải bảo vệ hoặc xây dựng lại cả mạng lưới sinh thái.
Tại một trạm nghiên cứu ở miền trung Panama, những khoảnh rừng nằm cạnh nhau tái hiện gần trọn một thế kỷ phục hồi. Các bụi cây non dần nhường chỗ cho những tầng tán cao và dày của rừng trưởng thành. Không cây nào trong số đó do con người trồng.
Daisy Dent, nhà khoa học cấp cao tại ETH Zurich, theo dõi chuỗi ô nghiên cứu này trong Khu bảo tồn thiên nhiên Barro Colorado. Một số khu có lịch sử từ thế kỷ 19. Bà lập bản đồ, đo đạc và theo dõi từng thân cây mọc lên để tìm hiểu vì sao rừng có thể trở lại trên đất trống.
Theo bài viết gốc của MIT Technology Review, công trình của Dent cho thấy phục hồi rừng không chỉ là câu chuyện trồng cây. Động vật phát tán hạt, nấm hỗ trợ hấp thu dinh dưỡng và các loài thụ phấn tạo nên một mạng lưới sinh thái. Thảm thực vật xung quanh cũng duy trì nguồn sống. Mạng lưới này quyết định khu rừng có phục hồi hay không.
Nội dung nghiên cứu: những khu rừng không do con người trồng
Rừng nhiệt đới có thể tái sinh trên đất trống mà không cần con người trồng từng cây. Điều đó chỉ xảy ra khi cảnh quan vẫn duy trì những điều kiện sinh thái phù hợp. Các khu rừng tự phục hồi tái lập môi trường sống và hấp thụ carbon. Trong khi đó, những dự án độc canh có thể tạo ra hệ sinh thái kém đa dạng và kém chống chịu hơn.
Rừng nhiệt đới là bể hấp thụ carbon lớn nhất trên đất liền. Một nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã xem xét lượng carbon trong rừng nhiệt đới. Nghiên cứu cho biết các khu rừng này lưu giữ khoảng 40% lượng carbon trên đất liền của hành tinh.
Dent tham gia một mạng lưới nghiên cứu quốc tế nhằm giải mã các mối quan hệ giữa động vật và thực vật. Mạng lưới này xác định điều gì giúp một số khu rừng phục hồi sau khi bị phá hủy. Mục tiêu là tìm ra phương án ít tốn kém nhưng có tác động lớn. Đây là lựa chọn thay thế cho các chương trình tín chỉ carbon thường trồng một loài cây trên diện tích rộng.
Vì sao rừng tự phục hồi có sức chống chịu cao hơn
Hơn một thập kỷ nghiên cứu của Dent cho thấy những dự án độc canh quy mô lớn có thể trở thành sai lầm đắt giá. Trong điều kiện phù hợp, rừng có sức chống chịu cao hơn có thể tự trở lại chỉ sau vài thập kỷ. Quá trình đó đồng thời tái lập hệ sinh thái hấp thụ lượng lớn carbon dioxide.
Barro Colorado là nơi đặc biệt phù hợp để quan sát quá trình này. Theo MIT Technology Review, khu bảo tồn gồm các bán đảo và đảo có rừng hình thành khi việc xây dựng Kênh đào Panama làm ngập vùng đất xung quanh vào năm 1914. Dưới sự quản lý của Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian, nhiều thế hệ nhà sinh thái học đã tích lũy dữ liệu trong hơn một thế kỷ.
Động vật đang trồng phần lớn cây rừng
Động vật ăn quả giữ vai trò trực tiếp trong việc tái tạo rừng nhiệt đới vì chúng mang hạt tới những vùng đất trống. Dữ liệu được Viện Nhân học Tiến hóa Max Planck giới thiệu từ nghiên cứu của Dent cho thấy khỉ nhện, dơi, vẹt và các động vật ăn quả khác góp phần gieo hơn 70% số cây trong rừng nhiệt đới.
Dữ liệu tại Barro Colorado giúp Dent lần theo nguyên nhân một số khu đất phục hồi sau khi bị phát quang cho nông nghiệp và lâm nghiệp, trong khi những khu khác trì trệ. Động vật phát tán hạt qua phân giàu dinh dưỡng, qua đó để lại dấu vết về loài vật đã góp phần hình thành từng khoảnh rừng.
Nhiều loài cùng tham gia tạo nên một khu rừng 70 năm tuổi có độ đa dạng cao. Tầng tán tại đây đang tiến gần đến cấu trúc và độ phong phú của rừng cổ thụ. Một khu rừng khác có tuổi tương đương lại chủ yếu gồm những thân cây hẹp của loài sống lâu Gustavia superba. Dấu vết tại đó cho thấy agouti, một loài gặm nhấm nhiệt đới, gần như là động vật duy nhất phát tán hạt và tạo nên khu rừng đồng nhất hơn.
Các mạng lưới tự nhiên này cũng cho thấy vì sao công nghệ chỉ là một phần của bài toán phục hồi. Những thảo luận về việc dùng trí tuệ nhân tạo để đưa thiên nhiên trở lại vẫn phải đặt trong bối cảnh sinh thái thực tế, nơi động vật, thực vật và nấm phụ thuộc lẫn nhau.
Khoảng trống trong tham vọng trồng một nghìn tỷ cây
Tham vọng trồng một nghìn tỷ cây đặt ra một mục tiêu dễ đo lường, nhưng số cây không phản ánh đầy đủ khả năng phục hồi của rừng. Quá trình tái sinh còn phụ thuộc vào nguồn hạt, động vật phát tán hạt, điều kiện đất và mối liên kết với những mảng rừng còn lại.
Khi Thỏa thuận Paris đang được định hình, phục hồi rừng nhận được sự chú ý toàn cầu như một giải pháp cho khủng hoảng khí hậu. Nhà sinh thái học Thomas Crowther nêu tiềm năng hấp thụ lượng phát thải carbon toàn cầu trong một thập kỷ. Sau đó, các nhà lãnh đạo ủng hộ kế hoạch tái tạo một nghìn tỷ cây.
Con số đó tương đương khoảng hai cây cho mỗi ngôi sao trong Dải Ngân Hà. Câu hỏi khó không nằm ở mục tiêu, mà ở cách thực hiện. Một số công ty khởi nghiệp đề xuất máy bay không người lái phun hạt hoặc những viên hạt được bọc dinh dưỡng. Dent chọn theo dõi điều gì xảy ra khi rừng tự xây dựng lại.
Từ nghiên cứu rừng cổ thụ đến phục hồi sinh thái
Bà đã nghiên cứu quá trình này trong hai thập kỷ. Khi còn là nghiên cứu sinh tiến sĩ vào khoảng đầu thiên niên kỷ, Dent khảo sát rừng cổ thụ ở phía bắc Borneo. Bà chứng kiến những vùng đất rộng lớn bị đốn hạ để làm đồn điền cọ dầu. Trải nghiệm đó khiến bà chuyển hướng sang phục hồi sinh thái.
Với tư cách nghiên cứu viên sau tiến sĩ, Dent tham gia Prorena tại Panama. Đây là sáng kiến chung giữa Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian và Trường Lâm nghiệp và Nghiên cứu Môi trường Yale. Sáng kiến này xác định cách tái thiết rừng bản địa đa dạng trên đất đã bị phát quang.
Từ lĩnh vực bên lề thành phần lớn tán rừng nhiệt đới
Rừng thứ sinh từng là một lĩnh vực nghiên cứu hẹp nhưng hiện chiếm phần lớn diện tích tán rừng nhiệt đới. Theo số liệu được Dent dẫn trong bài viết của MIT Technology Review, các khu rừng mọc tự nhiên sau khi rừng ban đầu biến mất đã chiếm khoảng 70% tổng diện tích tán rừng nhiệt đới.
Khi nông nghiệp và hạ tầng của con người tiếp tục thúc đẩy phá rừng, việc hiểu cách rừng thứ sinh hình thành trở nên quan trọng hơn. Prorena ban đầu áp dụng cách làm quen thuộc là chuyển cây từ vườn ươm tới các bãi chăn thả. Dent bắt đầu đặt câu hỏi liệu bước trồng cây có luôn cần thiết hay không. Năm 2009, bà công bố một nghiên cứu cho thấy quần thể động vật phục hồi nhanh khi rừng tự tái sinh.
Đến năm 2010, Dent bắt đầu làm việc tại Barro Colorado trên các ô nghiên cứu do nhà sinh thái học Mỹ Julie Denslow thiết lập. Năm 1994, Denslow đã xác định những khu đất tự phục hồi trong khoảng 20 đến 100 năm. Dent bổ sung các khu trẻ hơn để hoàn thiện chuỗi thời gian.
Robin Chazdon, giáo sư danh dự về sinh thái học và sinh học tiến hóa tại Đại học Connecticut, từng hợp tác với Denslow khi các ô nghiên cứu được thiết lập. Theo Chazdon, nơi này cung cấp dữ liệu chung về sự trở lại của rừng và ghi lại chi tiết biến động quần thể qua thời gian. Nhờ đó, các nhà nghiên cứu có thể thấy những quá trình thực sự diễn ra tại từng khu đất.
Vì sao có khu rừng không thể bước sang giai đoạn tiếp theo
Một khu rừng có thể ngừng phục hồi khi cỏ dai dẳng hoặc một loài cây chiếm ưu thế ngăn các loài khác bén rễ. Nghiên cứu của Dent cho thấy tuổi rừng không đủ để đánh giá mức phục hồi, vì hai khu rừng cùng tuổi có thể khác nhau rõ rệt về cấu trúc và độ đa dạng.
Các nghiên cứu trước đây cho thấy cây tiên phong phát triển nhanh là những loài đầu tiên sinh trưởng trên đất bị tổn thương. Về sau, chúng thường bị thay thế bởi những cây lớn có khả năng lưu trữ nhiều carbon hơn. Nghiên cứu của Dent bổ sung phần còn thiếu về cách quá trình này diễn ra, hoặc bị ngăn lại, trong từng trường hợp.
Tại khu rừng do Gustavia superba chi phối, các loài cỏ dai dẳng từng được người chăn nuôi gia súc trồng đã lấn át phần lớn cây khác trước khi chúng kịp bén rễ. Theo dữ liệu của Dent, những cây Gustavia superba có thể tồn tại và che mất ánh sáng trong 150 năm, ngăn làn sóng cây thân lớn tiếp theo xuất hiện.
Những khác biệt như vậy giúp hình thành hướng dẫn thực tế về lúc nên để hệ sinh thái tự phục hồi và lúc cần hỗ trợ. Một ước tính năm 2024 đăng trên tạp chí Nature cho thấy khoảng 215 triệu hecta rừng trên toàn thế giới, diện tích lớn hơn Mexico, có thể tái sinh tự nhiên.
Một hecta rừng non hấp thụ carbon nhanh đến đâu
Mỗi hecta rừng thứ sinh tái sinh tự nhiên có thể hấp thụ lượng carbon hằng năm cao gấp 11 lần rừng cổ thụ, theo nghiên cứu của mạng lưới 2ndFor công bố trên Nature năm 2016. Con số này đo tốc độ hấp thụ hằng năm, không có nghĩa rừng non lưu trữ tổng lượng carbon lớn hơn rừng cổ thụ.
Khi sự quan tâm dành cho tái trồng rừng tăng mạnh từ năm 2015, Dent đã là điều tra viên chính của 2ndFor, một mạng lưới quốc tế nghiên cứu cách quản lý rừng thứ sinh. Nghiên cứu năm 2016 dựa trên dữ liệu từ Barro Colorado cho thấy cây non hấp thụ carbon nhanh khi cạnh tranh để vươn tới ánh sáng.
Điều kiện thuận lợi tại Barro Colorado
Một nghiên cứu năm 2022 của Dent và các cộng sự do Hội Hoàng gia Anh công bố đã xem xét Barro Colorado. Đây là một trong những trường hợp thuận lợi nhất để phục hồi mà không cần gieo hạt. Các khoảng đất trống tại đây thường nằm cạnh môi trường xanh tốt có chim, dơi và nhiều động vật khác. Chúng giúp độ phong phú và số lượng cây trở lại gần mức của rừng cổ thụ trong vài thập kỷ.
Dent sử dụng dữ liệu từ Panama và Brazil cho nghiên cứu tiếp theo vào năm 2024. Kết quả cho thấy những khu đất chỉ còn 35% độ che phủ của cây vẫn có thể tái sinh thành rừng.
Những phát hiện như vậy đưa phục hồi tự nhiên vào cùng cuộc thảo luận với các giải pháp thuộc nhóm công nghệ khí hậu. Điểm khác biệt là quá trình ở Barro Colorado không bắt đầu bằng một hệ thống trồng mới, mà bằng việc bảo vệ các điều kiện để mạng lưới sinh thái tiếp tục hoạt động.
Khi nào khu rừng vẫn cần con người hỗ trợ
Rừng cần con người hỗ trợ khi đất đã suy thoái nặng, động vật hoang dã biến mất, nguồn hạt bị cô lập hoặc các mảnh rừng không còn kết nối. Trong những trường hợp này, hỗ trợ tái sinh tự nhiên có thể gồm trồng bổ sung, phục hồi hành lang sinh thái và đưa động vật trở lại.
Liza Comita, giáo sư sinh thái rừng nhiệt đới tại Đại học Yale, đang hợp tác với Dent để chuyển các phát hiện thành hành động. Theo Comita, giá trị của những ô rừng được lập bản đồ dài hạn nằm ở chỗ chúng tạo ra hạ tầng nghiên cứu để nhiều dự án tiếp tục phát triển trên cùng một nền dữ liệu.
Tại Panama, Dent làm việc với các tổ chức phi lợi nhuận và chương trình tín chỉ carbon để đẩy nhanh phục hồi. Các nhóm đã lập bản đồ hành lang nối lại những mảnh rừng bị chia cắt và xây dựng kế hoạch đưa động vật trở lại các khu rừng im lặng, nơi phần lớn động vật hoang dã đã biến mất.
Hỗ trợ tái sinh tự nhiên tại nơi đã suy thoái
Họ cũng lên kế hoạch trồng lại những loài cây có thể thúc đẩy tăng trưởng. Comita gọi cách làm này là hỗ trợ tái sinh tự nhiên. Để đất tự phục hồi có vẻ đơn giản hơn. Tuy nhiên, Dent lưu ý rằng nhiều địa điểm đã suy thoái quá nặng và không thể phục hồi nếu thiếu can thiệp.
Dent và Comita đang làm việc với Ponterra, một công ty khởi nghiệp tín chỉ carbon tại Luân Đôn. Dự án tập trung vào một vùng ở miền nam Panama. Tại đó, các dải rừng còn sót lại nằm dọc rìa những trang trại chăn nuôi bị bỏ hoang. Comita cho biết các khu vực như vậy gần như luôn cần hỗ trợ trực tiếp. Hoạt động này gồm cả việc trồng bổ sung để tăng độ phong phú của hệ sinh thái.
Tín chỉ carbon chất lượng không chỉ dựa vào số cây
Chất lượng tín chỉ carbon phụ thuộc vào khả năng tồn tại và phục hồi của cả hệ sinh thái, không chỉ số cây được trồng. Những hiểu biết sinh thái có thể giúp Ponterra cung cấp tín chỉ chất lượng cao và tránh rủi ro như rừng mới trồng bị cháy.
Các câu hỏi mà Ponterra đặt ra hiện đã gần với hướng nghiên cứu của Dent hơn. Một ví dụ là liệu những cây đứng đơn lẻ, thường được chủ trang trại giữ lại để tạo bóng mát cho bò, có giúp khu đất phục hồi nhanh hơn hay không.
Những hiểu biết đó có thể giúp Ponterra bán tín chỉ chất lượng cao và tránh rủi ro các khu rừng mới trồng bị cháy. Theo MIT Technology Review, tín chỉ carbon có thể được bán với giá thấp nhất là 5 USD mỗi tấn. Microsoft là một khách hàng của Ponterra. Công ty đã trả mức cao hơn 10 lần cho hoạt động loại bỏ carbon chất lượng cao.
Nhiều khu vực có thể phục hồi tốt với một mức hỗ trợ phù hợp. Theo Đài quan sát Phục hồi và Tái trồng rừng Brazil, hàng triệu hecta rừng mưa tại Brazil đang tái sinh tự nhiên. Dent vẫn không hiểu vì sao nhiều dự án quy mô lớn tiếp tục coi việc áp đặt thiết kế của con người lên cảnh quan là giải pháp tốt nhất.
Trồng cây chưa đủ để xây lại một hệ sinh thái
Trồng cây chưa đủ để xây lại một hệ sinh thái vì rừng còn phụ thuộc vào động vật, nấm, côn trùng, nguồn hạt và các hành lang kết nối. Nếu những quan hệ này không được phục hồi, một đồn điền có thể tăng số cây nhưng vẫn thiếu độ đa dạng và sức chống chịu của rừng tự nhiên.
Hạn hán tại Mỹ Latinh có thể buộc các nhà hoạch định chính sách và đơn vị phát hành tín chỉ carbon xem xét nhược điểm của những đồn điền được triển khai theo một công thức duy nhất. Dent cho rằng hệ thống độc canh có sức chống chịu thấp hơn nhiều trước hạn hán, lũ lụt, nắng nóng cực đoan và mầm bệnh.
Bà nhận định đợt El Niño cực mạnh trong năm tiếp theo có thể trở thành thời điểm buộc ngành phục hồi rừng đánh giá lại cách làm hiện tại. Bài học từ Barro Colorado khá rõ: chỉ đưa cây xuống đất không thể tái tạo những quan hệ giúp rừng tồn tại. Phục hồi bền vững đòi hỏi xây dựng lại cả hệ thống gồm cây, động vật, nấm, nguồn hạt và những hành lang kết nối chúng.
Hãy tiếp tục theo dõi Sine để đọc thêm những câu chuyện về khoa học và công nghệ đang định hình cách con người phục hồi tự nhiên.
