Những vết sẹo lửa kể chuyện cháy rừng Tây Nguyên

Bằng cách nghiên cứu các vòng năm của cây (tree ring), một nghiên cứu sinh tiến sĩ người Việt cùng đồng sự đã dựng lại lịch sử cháy rừng suốt hơn 200 năm ở Tây Nguyên. 

Công trình có tên Human-Driven Fire Regime Change in the Seasonal Tropical Forests of Central Vietnam vừa đăng trên tập san bình duyệt Geophysical Research Letters hồi tháng 7.

"Vòng năm trên cây mang nhiều ý nghĩa. Thông thường, ở cây lá kim mỗi vòng năm sẽ tương ứng với một năm cây đã sống. Bằng cách đếm số vòng, có thể xác định tuổi của cây. Khoảng cách giữa các vòng năm có thể chỉ ra tốc độ tăng trưởng của cây trong các giai đoạn khác nhau. Vòng năm có bề rộng nhỏ cho thấy sự tăng trưởng chậm, ngược lại nếu vòng năm có bề rộng lớn thể hiện cây tăng trưởng với tốc độ nhanh hơn. Nghiên cứu sinh thái dựa trên vòng năm có thể cung cấp nhiều thông tin thú vị về lịch sử hình thành và các nhiễu động sinh thái ảnh hưởng lên khu vực đó" - thành viên chính của nghiên cứu, ông Nguyễn Văn Thiết - nghiên cứu viên tại Viện Khoa học lâm nghiệp Nam Bộ, đang làm tiến sĩ tại ĐH Melbourne (Úc) - trò chuyện với Tuổi Trẻ Cuối Tuần.

Manh mối từ những vết sẹo trăm năm

Điều gì khiến nhóm nghiên cứu của ông hứng thú với các vết sẹo do cháy rừng in dấu trên những vòng cây?

- Ở Việt Nam, các tài liệu ghi lại những vụ cháy rừng chỉ mới trong 20-30 năm trở lại đây, phần lớn do các cán bộ kiểm lâm ở những vườn quốc gia, khu bảo tồn thiên nhiên ghi chép. Những năm xa hơn hiện chưa có thống kê. Chúng tôi đặt câu hỏi liệu cháy rừng tại Việt Nam trước đó, hoặc cách đây hàng trăm năm, sẽ như thế nào? Chúng tôi bắt đầu đi tìm câu trả lời qua các vòng năm trên cây.

Khu vực Tây Nguyên của Việt Nam có hơn 100.000ha thông ba lá (Pinus kesiya), là loài hình thành các vòng sinh trưởng đều đặn hằng năm. Sau mỗi vụ cháy, lửa sẽ tạo ra các vết thương ở thân cây, những vết thương này sẽ được cây bao bọc lại và hình thành những vết sẹo ngay trên vòng năm tương ứng. 

Những vết sẹo do lửa rừng để lại có thể cung cấp thông tin về thời gian cũng như tần suất cháy rừng. Chúng tôi thu thập mẫu thông ba lá từ 12 địa điểm tại Vườn quốc gia Bidoup Núi Bà (Lâm Đồng), tập trung vào những cây bị đổ, gãy để lấy lõi hoặc mặt cắt ngang. Các mẫu sẽ được chuyển đến phòng thí nghiệm, chà nhám và phân tích.

Chúng tôi thống kê số lượng cây có vết cháy trong cùng năm. Với những năm tỉ lệ cây cối có vết cháy tương đối thấp, chúng tôi phân tích có thể năm đó đã xảy ra cháy cường độ từ thấp hoặc không đồng nhất về không gian. Với những năm tỉ lệ cây cối bị cháy cao, có thể suy đoán trong các năm ấy đã xảy ra cháy rừng với cường độ trung bình đến cao.

Kết quả thu được từ nghiên cứu có gì thú vị, thưa ông?

- Trong nghiên cứu, chúng tôi thu thập tổng cộng 221 mặt cắt ngang và 49 lõi từ 12 địa điểm thuộc Vườn quốc gia Bidoup Núi Bà. Có 183 mặt cắt ngang và 23 lõi được xác định niên đại thành công, các mẫu còn lại không thể xác định niên đại chủ yếu do gỗ đã bị mục.

Vết sẹo do cháy xưa nhất được phát hiện là vào năm 1772. Số vết sẹo trên mỗi mặt cắt nằm trong khoảng từ 1 đến 16. Trong khoảng thời gian gần 250 năm, từ 1772 đến 2020, chúng tôi nhận thấy có 116 năm mà năm đó có ít nhất một đám cháy. 

Từ năm 1772 đến năm 1905, chỉ có 17% số năm xảy ra cháy rừng trong khu vực lấy mẫu. Trong giai đoạn 1906-1963, có đến 71% số năm có cháy. Và từ năm 1963 đến nay, tỉ lệ này còn lớn hơn với 90% các năm đều xảy ra cháy rừng.

Riêng trong thế kỷ 20, trong giai đoạn 1905-1963, cháy rừng có mối tương quan đáng kể với điều kiện khí hậu trong vùng. Thế nhưng, mối liên hệ giữa khí hậu và cháy rừng không còn thể hiện rõ ràng sau năm 1963.

Cụ thể sự biến mất này cụ thể như thế nào?

- Từ năm 1963, tương quan giữa El Niño (có thể gây hạn hán mạnh mẽ và liên quan đến các vụ cháy rừng dữ dội) và các đám cháy không còn rõ ràng. Những năm El Niño yếu như 1987-1988, 2002-2003 vẫn ghi nhận số vết sẹo cháy trên cây rất lớn, nhưng trong năm 1965-1966, El Niño hoạt động mạnh nhưng lại ghi nhận rất ít ỏi các vết sẹo cây.

Chúng tôi cho rằng thời điểm những năm 1960 có sự thay đổi một số chính sách tái định cư của chính quyền lúc bấy giờ cho các vùng nông thôn. Chính sách kinh tế mới trong những năm 1980 và 1990 khuyến khích việc di cư của người dân từ các khu đô thị mật độ cao đến các khu vực có mật độ thấp. 

Số lượng dân cư gia tăng nhanh chóng trong khu vực và việc phát nương làm rẫy con người dùng lửa dọn đất trồng trọt khiến con người trở thành một nguyên nhân phổ biến cho các vụ cháy.

Vòng năm, cháy rừng và sự tái sinh

Các vòng năm dường như là cả một quyển sách lịch sử không chỉ của cây ấy, mà của cả khu rừng phải không, thưa ông?

- Cháy rừng để lại vết sẹo trên vòng năm, còn ở những nước ôn đới, dịch sâu bệnh hại có thể để lại dấu tích trên vòng năm. Nếu nhiều cây trong khu vực đều chịu cùng một vết cắn phá giống nhau trong một vòng năm thì có thể suy đoán năm ấy đã có một dịch bệnh nguy hại quét qua khu vực.

Ảnh hưởng của hiện tượng khí hậu cực đoan cũng có thể được tái xây dựng dựa trên nghiên cứu vòng năm. Bằng cách định tuổi của các cây trong khu vực, nếu thấy có rất nhiều cây cối có cùng số vòng năm, thì rất có thể năm đó đã xuất hiện một hoặc nhiều hiện tượng khí hậu cực đoan xảy ra. 

Ví dụ một cơn bão trong quá khứ có thể làm nhiều cây ở một vị trí ngã đổ. Những cây tái sinh sẽ mọc lên gần như đồng thời. Những cây cối có số vòng năm tương đồng này là thế hệ mới trưởng thành sau cơn bão ấy.

Mỗi khi phát hiện ra những chi tiết thú vị trên những vòng năm, chúng tôi đều thấy vô cùng hạnh phúc. Mỗi vòng năm như cho chúng tôi biết được một mảnh ghép trong quá khứ của tự nhiên.

Trong tháng 7-2023 - "tháng nóng nhất lịch sử", rất nhiều vụ cháy rừng nghiêm trọng đã được ghi nhận trên khắp thế giới. Có vẻ nghiên cứu của ông được công bố đúng lúc…

- Chúng tôi bắt đầu thực hiện nghiên cứu từ năm 2017 nhưng đến năm 2023 mới có thể công bố một phần nghiên cứu này. Thời gian thu thập tư liệu của chúng tôi bị gián đoạn do dịch COVID-19. Khi đó, chúng tôi "kẹt" lại ở Việt Nam và buộc lòng phải kéo dài thời gian.

Về cháy rừng, thông thường các hiện tượng như cháy rừng, bão, lũ lụt là những yếu tố quyết định quan trọng đối với cấu trúc của hệ sinh thái rừng. Cháy rừng là một trong những thành phần quan trọng và phổ biến. Ở những hệ sinh thái đặc biệt, cháy rừng diễn ra tự nhiên, tức là không có sự tác động của con người - đóng một vai trò quan trọng thúc đẩy cho rừng tái sinh.

Sau một mùa mưa ẩm ướt hơn bình thường, rừng sẽ tích tụ vật liệu dễ cháy. Nếu những năm sau có một mùa khô khắc nghiệt hơn, các vật liệu cháy tích tụ từ mùa mưa trước sẽ có khả năng bắt lửa cao hơn, gia tăng nguy cơ cháy rừng. 

Đó là một quy trình tự nhiên, và các loại cây như thông ba lá qua rất nhiều năm đã có cơ chế thích nghi với cháy rừng. Vỏ của cây khá dày, có khi tới 10cm, và những vụ cháy rừng cường độ thấp thường không chết cây.

Ở cường độ cao, những vụ cháy rừng diễn ra một cách tự nhiên, là một cách để rừng tái sinh. Cháy rừng loại bỏ những cây cối già yếu, mục nát và các vật liệu tích tụ trên mặt đất. Các lớp cây mới sẽ có điều kiện được phát triển. 

Không có tái sinh, những cánh rừng sẽ già cỗi, thu hẹp rừng phân bố. Các cây rừng hàng trăm năm tuổi sẽ có khả năng thích nghi kém hơn với những điều kiện sống mới đang thay đổi do biến đổi khí hậu. Rừng không tái sinh cũng giống như một quốc gia mà dân số quá già cỗi…

Dẫu vậy, cháy rừng sẽ trở nên tiêu cực khi có tác động của con người, như việc đốt cây trái phép, thiếu sự quản lý… Những hoạt động này có thể gây ra các cháy rừng khó kiểm soát và dễ lan rộng, gây thiệt hại lớn cho hệ sinh thái và đe dọa cuộc sống của nhiều loài.

Ngược lại, đôi khi việc con người kiểm soát nguy cơ cháy một cánh rừng quá nghiêm ngặt, đã làm hạn chế những đám cháy nhỏ diễn ra một cách tự nhiên trong rừng. Ở một góc độ nào đó, điều này đã làm tích tụ các vật liệu cháy ngày càng nhiều hơn. Như thế một khi đám cháy xảy ra, cường độ sẽ vô cùng to lớn.

Vì sao ông lại chọn Vườn quốc gia Bidoup Núi Bà cho nghiên cứu của mình?

- Cá nhân tôi đã gắn bó với Vườn quốc gia Bidoup Núi Bà từ ngày còn là sinh viên Trường ĐH Nông lâm TP.HCM. Các luận văn tốt nghiệp đại học, thạc sĩ của tôi đều được thực hiện tại vườn quốc gia này. Khi nghiên cứu tiến sĩ, tôi muốn thực hiện tại Bidoup để tiếp tục kế thừa những dữ liệu trước đây của mình.

Giáo sư hướng dẫn tôi ở Úc rất ủng hộ ý tưởng trở về Việt Nam thực hiện nghiên cứu. Các trường ở Úc rất khuyến khích sinh viên thực hiện nghiên cứu ở các quốc gia ngoài nước Úc, để họ có thêm góc nhìn khoa học từ các nước.

Sắp tới, tôi có kế hoạch mở rộng nghiên cứu ra thêm các vườn quốc gia ở Tây Nguyên và xa hơn là các quốc gia khác như Philippines, Thái Lan... Hiện tại, nghiên cứu về cháy rừng sử dụng vòng năm cây rừng của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên được thực hiện tại Đông Nam Á.

Những cái cây cho ta biết điều gì

Từ thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên, nhà thực vật học Hy Lạp Theophrastus đã nhắc tới chuyện lõi của các có vòng. Trong cuốn Chuyên luận về hội họa, Leonardo da Vinci (1452-1519) cũng cho rằng cây cối hình thành các vòng hằng năm và độ dày của chúng được xác định bởi các điều kiện mà chúng lớn lên.

Ngành khoa học nghiên cứu vòng năm chính thức phát triển vào nửa cuối thế kỷ 19, các kỹ thuật của nó liên tục được cải tiến và đã bùng nổ trong những năm gần đây, giúp các nhà khoa học khai thác phạm vi thông tin sâu hơn và rộng hơn nhiều từ cây cối.

Hiện có khoảng một chục phòng thí nghiệm lớn trên toàn cầu chuyên phân tích vòng năm của cây. Cả ngành này thu thập dữ liệu từ 4.000 địa điểm trên tất cả các châu lục, ngoại trừ Nam Cực, đóng góp vào ngân hàng dữ liệu vòng năm quốc tế, thư viện chung cho các nhà nghiên cứu. "Khi có nhiều dữ liệu về cây hơn, một bức tranh phong phú hơn sẽ hình thành về mối liên hệ giữa khí hậu, hệ sinh thái và nền văn minh nhân loại trong quá khứ" - New York Times viết.

Hình ảnh các vòng năm của cây quen thuộc với công chúng là một mặt phẳng hình tròn rộng lớn, nhưng thực tế các nhà khoa học không chặt cây để phân tích vòng năm của chúng. Thay vào đó, họ thu thập các mẫu lõi bằng một công cụ chuyên dụng, khoan vào thân cây theo phương ngang để lấy mẫu. Lõi thu được có hình dạng như cái ống hút, đường kính chỉ khoảng 4mm, sau đó mới đưa vào kính hiển vi để đếm vòng.

Nghiên cứu vòng năm của cây được chia thành ba loại chính: dendroclimatology, phân tích để dựng lại dữ liệu khí hậu trong quá khứ; dendroarchaeology, nghiên cứu để hiểu khí hậu trong quá khứ ảnh hưởng đến xã hội loài người như thế nào; và dendroecology, tái tạo các hệ sinh thái rừng trong quá khứ. Thông, linh sam và vân sam là các loài cây phổ biến để lấy mẫu và phân tích.

Theo David Meko - một nhà nghiên cứu thuộc phòng nghiên cứu vòng năm của Đại học Arizona, trong một thế giới đang nóng lên nhanh chóng, vai trò thiết yếu nhất của vòng năm là giúp dựng lại bức tranh khí hậu quá khứ, vì nó cho ta thấy khí hậu của nửa thế kỷ qua khác xa với các chuẩn mực lịch sử hàng nghìn năm trước như thế nào.

Cây là nơi lưu giữ các bằng chứng chính xác nhất của tự nhiên về quá khứ, mà việc phân tích chúng sẽ hữu ích cho các biện pháp chống biến đổi khí hậu trong tương lai, chẳng hạn như với các giải pháp "địa kỹ thuật" (geoengineering) - can thiệp quy mô lớn có chủ ý vào các hệ thống tự nhiên của Trái đất để chống lại biến đổi khí hậu.

Một ý tưởng phổ biến của phương pháp này là phân tán nhôm sunfat vào bầu khí quyển để chặn ánh nắng mặt trời và làm mát hành tinh. Các vòng năm sẽ giúp giới khoa học thấy được phần nào tác động của cách làm này, nhờ lưu giữ bằng chứng từ ảnh hưởng của các vụ phun trào núi lửa - một giải pháp tự nhiên của địa kỹ thuật. "Các vòng năm được phân tích từ cây cối ở năm địa điểm trên khắp thế giới cho thấy sau khi một ngọn núi lửa phun trào vào năm 1568, khí hậu toàn cầu đã mát đi đáng kể trong hai năm" - tiến sĩ Valerie Trouet, một nhà nghiên cứu dendroarchaeology, giải thích.