Một cái ao hay một hồ nước ngọt nông không tồn tại mãi. Mỗi năm, phù sa từ suối đổ vào và xác cây cỏ, tảo, động vật chết lắng xuống làm đáy nông dần. Cây thuỷ sinh lấn từ bờ ra giữa: rong chìm, rồi súng sen lá nổi, rồi cói lác, sậy mọc thẳng; khi đáy đủ cao, đầm lầy cỏ nhường chỗ cho cây bụi và cuối cùng là đất liền. Quá trình này gọi là diễn thế ao hồ, có khi chỉ mất vài chục năm với ao nhỏ, có khi hàng nghìn năm với hồ lớn.
Cái ao là một thế giới thu nhỏ
Năm 1887, nhà động vật học Mỹ Stephen Forbes viết một bài nổi tiếng mang tên "Cái hồ như một thế giới thu nhỏ". Ông nhận thấy hồ có ranh giới rõ ràng, các sinh vật trong đó gắn với nhau chặt chẽ qua chuyện ai ăn ai, nên là nơi lý tưởng để hiểu cách một cộng đồng sinh vật vận hành. Từ đó, ao hồ trở thành một trong những phòng thí nghiệm yêu thích của sinh thái học.
Nhưng ao hồ còn có một điểm đặc biệt hơn: chúng ghi lại lịch sử của chính mình. Mỗi năm, một lớp bùn mới lắng xuống đáy, mang theo hạt phấn hoa từ cây quanh bờ, vỏ tảo silic, mảnh vụn côn trùng. Khoan một ống bùn từ đáy hồ, các nhà nghiên cứu đọc được thảm thực vật quanh hồ thay đổi ra sao suốt hàng nghìn năm, và hồ đã nông dần với tốc độ nào.
Các giai đoạn từ mặt nước tới đất liền
Sách giáo khoa sinh thái thường mô tả diễn thế của một hồ nước ngọt ở vùng khí hậu ẩm theo trình tự dưới đây. Mỗi giai đoạn là một nhóm cây chiếm ưu thế ở một độ sâu nhất định.
| Giai đoạn | Độ sâu | Cây cối | Động vật đặc trưng |
|---|---|---|---|
| 1. Hồ sâu, nước trong | Vài mét trở lên | Chủ yếu là tảo trôi nổi | Động vật phù du, cá ăn nổi |
| 2. Rong chìm | Khoảng 1–3 m | Rong đuôi chó, rong mái chèo, rong lá liễu | Ấu trùng chuồn chuồn, cá con trú ẩn |
| 3. Lá nổi | Dưới 1–2 m | Súng, sen, rau rút, các loại bèo nổi | Ếch nhái, ốc, cá rô |
| 4. Cây mọc thẳng ven bờ | Vài chục centimet | Sậy, lau, cói, năn, lác, bồn bồn | Chim nước làm tổ, rắn nước |
| 5. Đầm lầy cỏ | Ngập theo mùa | Cỏ và lác chịu úng, đất bùn dày mùn | Côn trùng, chim lội |
| 6. Cây bụi chịu úng | Đất ẩm | Cây bụi, cây gỗ nhỏ ưa ẩm | Chim sẻ, thú nhỏ |
| 7. Đất liền | Khô phần lớn năm | Đồng cỏ hoặc rừng, tuỳ khí hậu vùng | Động vật cạn |
Điều thú vị là các giai đoạn theo thời gian cũng xếp thành các vòng theo không gian. Đứng trên bờ một hồ nông nhìn ra giữa, ta thấy lần lượt cây bụi, rồi dải sậy, rồi vùng súng sen, rồi mặt nước trống. Mỗi vòng ấy sẽ dần lấn vào trong khi đáy hồ nông đi. Nhìn vòng ngoài là thấy tương lai của vòng trong.
Vì sao đáy hồ nông dần
- Phù sa từ lưu vực: mưa rửa đất từ sườn đồi, suối mang vào hồ. Lưu vực càng bị cày xới, chặt phá, lượng phù sa càng lớn và hồ càng nhanh lấp.
- Xác sinh vật: tảo, rong, lá cây rơi xuống, xác động vật chết. Đáy hồ thường thiếu oxy nên chúng phân huỷ chậm, tích lại thành bùn hữu cơ.
- Cây ven bờ tự lấn: rễ và thân ngầm của sậy, cói giữ bùn, xác của chúng bồi thêm, mép bờ cứ thế tiến ra.
- Thêm dinh dưỡng: càng nhiều đạm và lân đổ vào, tảo và rong càng phát triển, lượng xác lắng xuống càng nhiều. Hồ "già" nhanh hơn.
Quá trình làm giàu dinh dưỡng này gọi là phú dưỡng. Diễn ra tự nhiên thì rất chậm, qua hàng trăm, hàng nghìn năm. Khi phân bón, nước thải đổ vào, nó có thể bị đẩy nhanh lên chỉ còn vài năm, kéo theo tảo nở hoa, cá chết. Cách sửa chữa một hồ phú dưỡng là chủ đề của danh mục phục hồi hệ sinh thái.
Lindeman và cái hồ đầm lầy ở Minnesota
Raymond Lindeman, một nhà sinh thái trẻ người Mỹ, làm luận án ở hồ Cedar Bog, bang Minnesota, cuối thập niên 1930. Đó là một hồ nhỏ đang trong giai đoạn già: mặt nước thu hẹp, bao quanh là đầm lầy, cây bụi và rừng. Lindeman không chỉ ghi lại loài cây nào mọc ở đâu, mà đo năng lượng: bao nhiêu năng lượng ánh nắng được tảo, rong giữ lại, bao nhiêu truyền sang động vật ăn chúng, bao nhiêu sang tầng tiếp theo.
Bài báo của ông về "khía cạnh động lực dinh dưỡng của sinh thái học" in năm 1942, vài tháng sau khi ông qua đời khi mới 26 tuổi. Bài báo trở thành nền móng của cách nhìn hệ sinh thái như một dòng năng lượng, cũng là nơi con số "khoảng 10% năng lượng đi lên mỗi bậc" bắt nguồn. Ít người nhớ rằng nó được viết từ một cái hồ đang dần biến thành đầm lầy, và trong bài Lindeman bàn kỹ chính quá trình diễn thế ấy.
Không phải hồ nào cũng thành rừng
Mô hình "hồ thành đầm, đầm thành rừng" gọn gàng, nhưng thực tế có nhiều ngã rẽ.
- Vùng lạnh và ẩm: rêu than bùn mọc thành thảm nổi trên mặt hồ, dày dần, có thể đi lên được mà cảm thấy rung rinh dưới chân. Thảm rêu làm nước rất chua, rất nghèo dinh dưỡng, ít loài cây gỗ chịu nổi. Hồ thành đầm lầy than bùn và có thể dừng ở đó hàng nghìn năm. Than bùn tích luỹ chậm, thường được ước tính cỡ một milimet mỗi năm hoặc ít hơn.
- Vùng nhiệt đới gió mùa: mực nước lên xuống theo mùa. Đầm lầy ngập nửa năm, khô nửa năm, có thể duy trì đồng cỏ ngập nước lâu dài thay vì thành rừng.
- Hồ sâu và lớn: lấp rất chậm. Một số ít hồ trên thế giới đã tồn tại hàng triệu năm vì nằm trong các vùng đứt gãy vỏ Trái Đất liên tục lún xuống, tốc độ lún bù cho tốc độ bồi.
- Có xáo trộn: lũ lớn có thể khoét lại đáy; động vật như trâu, hải ly, hà mã có thể giữ cho mặt nước mở.
Các nghiên cứu lõi bùn còn cho thấy nhiều hồ không già đi đều đặn. Có lúc khí hậu khô làm hồ cạn nhanh, có lúc ẩm lại làm hồ sâu thêm. "Già đi" là xu hướng chung, không phải một đường thẳng.
Ở Việt Nam: từ ao làng tới ruộng trũng
Ở đồng bằng Bắc Bộ, nhiều ao làng, đầm trũng nếu không được nạo vét sau vài chục năm sẽ đầy bùn, bèo phủ kín, rồi lác, cói mọc dày ven bờ. Người xưa vét bùn ao bón ruộng, vô tình giữ cho ao "trẻ" mãi. Nhiều vùng trũng ở đồng bằng sông Hồng trước kia là đầm, hồ; qua thời gian bị bồi lấp và được khai phá thành ruộng.
Ở đồng bằng sông Cửu Long, các vùng trũng như Đồng Tháp Mười từng ngập nước quanh năm với lớp than bùn, đầm lầy cỏ năng, lác. Nơi đây cho thấy kiểu diễn thế nhiệt đới: đồng cỏ ngập nước theo mùa có thể bền vững nếu chế độ nước giữ nguyên, nhưng thay đổi nhanh khi kênh đào làm nước rút sớm.
Góc nhìn hôm nay: đọc tuổi một cái ao
Đứng bên một cái ao hay hồ nhỏ, có thể tự đánh giá nó đang ở giai đoạn nào:
- Mặt nước trống chiếm bao nhiêu phần, vùng lá nổi rộng bao nhiêu?
- Dải sậy, cói ven bờ dày hay mỏng, có lấn ra giữa không?
- Nước trong hay xanh đục vì tảo? Có mùi bùn, bọt khí nổi lên từ đáy không?
- Nếu có ảnh cũ chụp cùng chỗ, so mép nước xưa và nay.
Khi quan sát ao hồ, người lớn cần đi cùng trẻ nhỏ, đứng ở chỗ bờ chắc, không lội xuống chỗ bùn sâu, và rửa tay sau khi chạm nước. Chỉ nhìn, chụp ảnh, không bắt cá, ếch, nòng nọc mang về. Ai muốn đọc thêm có thể bắt đầu với chương về hệ sinh thái nước ngọt trong Fundamentals of Ecology của Eugene Odum.
Câu hỏi thường gặp
Diễn thế ao hồ là gì?
Diễn thế ao hồ là quá trình một ao, hồ nước ngọt nông dần do phù sa và xác sinh vật lắng đọng, cây thuỷ sinh lấn từ bờ ra giữa, rồi chuyển thành đầm lầy và cuối cùng có thể thành đất liền. Đây là một dạng diễn thế được sách giáo khoa dùng làm ví dụ.
Vì sao ao hồ bị bồi lấp?
Ao hồ bị bồi lấp vì phù sa từ lưu vực đổ vào, xác tảo, rong, lá cây và động vật lắng xuống đáy, cộng với rễ và xác cây ven bờ giữ bùn. Dinh dưỡng càng nhiều, sinh vật phát triển càng mạnh, hồ càng lấp nhanh.
Thứ tự cây mọc từ giữa hồ ra bờ là gì?
Từ chỗ sâu ra bờ thường là tảo trôi nổi, rong chìm, cây lá nổi như súng, sen, rồi cây mọc thẳng như sậy, cói, lác, sau đó là cỏ đầm lầy và cây bụi chịu úng. Thứ tự trong không gian này cũng phản ánh trình tự hồ sẽ trải qua theo thời gian.
Mọi hồ cuối cùng đều thành rừng phải không?
Không. Ở vùng lạnh ẩm, hồ có thể thành đầm lầy than bùn và giữ nguyên hàng nghìn năm; ở vùng nhiệt đới, đầm ngập theo mùa có thể thành đồng cỏ ngập nước bền vững. Một số hồ lớn nằm trên vùng đứt gãy lún liên tục nên tồn tại hàng triệu năm.
Lindeman nghiên cứu hồ nào?
Raymond Lindeman nghiên cứu hồ Cedar Bog ở bang Minnesota, Mỹ, một hồ nhỏ đang chuyển thành đầm lầy. Bài báo năm 1942 của ông về dòng năng lượng qua các bậc dinh dưỡng được viết dựa trên nghiên cứu ở hồ này.
