Kỹ sư hệ sinh thái: hải ly đắp đập, voi quật cây, mối xây gò

Kỹ sư hệ sinh thái là những loài làm thay đổi môi trường vật lý — đắp đập, đào hố, xây gò, quật cây — và qua đó tạo ra hoặc phá đi chỗ sống cho rất nhiều loài khác. Ví dụ nổi tiếng nhất là hải ly đắp đập biến suối thành ao, voi châu Phi quật đổ cây giữ cho xavan thông thoáng, và mối xây gò làm "ốc đảo" dinh dưỡng giữa đồng cỏ. Khái niệm được Clive Jones, John Lawton và Moshe Shachak đặt tên năm 1994.

Kỹ sư khác kẻ săn mồi ở chỗ nào

Loài then chốt kiểu rái cá biển tác động lên hệ sinh thái qua chuyện ăn: ăn nhím biển, gián tiếp giữ tảo bẹ. Kỹ sư hệ sinh thái tác động qua chuyện xây và phá: chúng không cần ăn ai, chỉ cần thay đổi đất, nước, ánh sáng là đủ làm cả quần xã đổi khác. Một con vật có thể vừa là loài then chốt vừa là kỹ sư, như voi.

Jones và cộng sự chia kỹ sư làm hai kiểu:

Hải ly: thợ xây đập của phương Bắc

Có hai loài hải ly: hải ly Bắc Mỹ (Castor canadensis) và hải ly Á – Âu (Castor fiber). Chúng dùng bộ răng cửa màu cam — cứng nhờ có sắt trong men răng — để gặm đổ cây, rồi kéo cành, bùn, đá đắp ngang dòng suối. Nước dâng lên thành ao; giữa ao, hải ly làm tổ bằng cành cây với lối vào nằm dưới mặt nước để an toàn trước sói, gấu.

Kích thước công trình có thể rất lớn. Ở Vườn quốc gia Wood Buffalo (Canada), một con đập dài khoảng 850 mét được phát hiện năm 2007 nhờ ảnh vệ tinh — một trong những công trình động vật dài nhất từng biết.

Một con đập thay đổi những gì

• Nước: dòng suối chảy xiết thành chuỗi ao tĩnh; nước ngầm dâng lên, đồng cỏ xung quanh ẩm hơn; dòng chảy mùa khô đều hơn.
• Đất: phù sa, chất hữu cơ lắng sau đập; khi hải ly bỏ đi, đập vỡ, đáy ao thành "đồng cỏ hải ly" màu mỡ.
• Sinh vật: ếch nhái, chuồn chuồn, vịt trời, cá con, rái cá, nai sừng tấm tới sống quanh ao. Nhiều nghiên cứu ghi nhận số loài ở khu vực có ao hải ly cao hơn đoạn suối không có.
• Lửa và hạn: một số nghiên cứu ở miền Tây nước Mỹ cho thấy dải đất quanh ao hải ly còn xanh khi cháy rừng quét qua.

Khi kỹ sư ở sai chỗ

Năm 1946, khoảng vài chục con hải ly Bắc Mỹ được thả xuống Tierra del Fuego (cực nam Nam Mỹ) với hy vọng làm nghề lông thú. Không có kẻ săn mồi, hải ly tăng lên hàng chục nghìn con, làm chết nhiều vùng rừng sồi phương nam vốn không quen bị gặm và ngập nước. Cùng một "nghề" xây đập, ở nơi này tạo sự sống, ở nơi khác lại tàn phá — tuỳ hệ sinh thái có tiến hoá cùng kỹ sư đó hay không.

Voi: người làm vườn của xavan

Voi châu Phi là thú trên cạn lớn nhất còn sống, và cách chúng ăn cũng to tát: bẻ cành, tước vỏ, quật đổ cả cây để với tới lá non. Ở xavan, việc này giữ cho đồng cỏ không bị cây bụi, cây gỗ lấn kín. Nhiều nhà sinh thái cho rằng cảnh quan đồng cỏ lác đác cây ở Đông Phi được duy trì một phần nhờ voi, cùng với lửa và các loài ăn lá khác.

Trong mùa khô, voi dùng chân và vòi đào lòng sông cạn để tìm nước ngầm. Những hố nước đó thành nguồn uống cho ngựa vằn, linh dương, chim. Đường mòn voi đi lâu năm thành lối cho các loài khác, rãnh thoát nước khi mưa. Phân voi chứa nhiều hạt cây còn sống, rải khắp vùng — ở rừng Trung Phi, voi rừng là "người gieo hạt" chính của một số loài cây gỗ lớn.

Nhưng quá nhiều voi trong một khu bị rào hẹp lại có thể phá rừng quá mức. Điều này cho thấy tác động của kỹ sư phụ thuộc mật độ: vừa phải thì tạo đa dạng, quá dày thì làm nghèo đi.

Mối: kiến trúc sư của đồng cỏ nhiệt đới

Ở châu Phi, các loài mối thuộc chi Macrotermes xây gò đất cao vài mét, bên trong có hệ thống đường ống phức tạp và "vườn nấm" — mối nuôi nấm trên vụn thực vật để tiêu hoá giúp chúng. Gò mối được nghiên cứu nhiều như một mẫu kiến trúc thông gió tự nhiên; các nghiên cứu gần đây cho thấy cơ chế trao đổi khí trong gò phức tạp hơn mô hình "điều hoà nhiệt độ" đơn giản từng được kể.

Với hệ sinh thái, gò mối là những điểm nóng dinh dưỡng: đất trên gò giàu khoáng hơn, giữ nước khác, nên cây mọc trên gò tốt hơn, nhiều cây ăn quả hơn; thú ăn cỏ hay tới gặm; chim, rắn, thằn lằn trú trong gò cũ. Nhìn từ trên cao, các gò mối xếp thành lưới đều đặn khiến đồng cỏ xung quanh có nhiều "đốm" xanh. Một số mô hình cho thấy kiểu phân bố này giúp xavan chống chịu hạn tốt hơn.

Năm 2018, các nhà nghiên cứu công bố về một vùng ở đông bắc Brazil có khoảng 200 triệu gò mối phủ diện tích tương đương nước Anh, một số gò có tuổi khoảng 4.000 năm — những gò đất do mối đào hầm đẩy lên qua hàng thiên niên kỷ.

Ở Việt Nam, mối cũng có mặt khắp nơi, từ rừng tới đồng ruộng. Ngoài tiếng xấu vì ăn gỗ nhà, chúng là những thợ dọn gỗ mục và xới đất quan trọng trong tự nhiên.

Những kỹ sư khác đáng biết

• Cá sấu Mỹ ở vùng đầm lầy Everglades (Florida) đào và giữ những hố nước sâu; mùa khô, khi xung quanh cạn, các hố này là chỗ trú của cá, rùa, ếch, chim lội.
• Cua còng trong rừng ngập mặn đào hang chằng chịt trong bùn, đưa oxy xuống sâu, giúp rễ cây và vi sinh có lợi; chúng còn kéo lá rụng xuống hang, giữ dinh dưỡng trong rừng.
• Chim gõ kiến đục lỗ làm tổ; khi bỏ đi, hốc cây thành nhà cho nhiều loài chim, sóc, dơi không tự đục được.
• San hô tạo rạn: tự thân là cả một thành phố đá vôi, nơi ở của hàng nghìn loài.

Kỹ sư hệ sinh thái trong bảo tồn

Hiểu vai trò kỹ sư giúp các dự án phục hồi tự nhiên tận dụng sức của chính sinh vật thay vì máy móc. Ở Anh và nhiều nước châu Âu, hải ly Á – Âu được đưa trở lại một số vùng sau hàng trăm năm vắng bóng, một phần với kỳ vọng ao hải ly giữ nước, giảm lũ hạ lưu và tăng đa dạng sinh học. Kết quả theo dõi đang được công bố dần, nhìn chung tích cực, nhưng cũng có tranh cãi với chủ đất về ngập ruộng, đổ cây. Mỗi quyết định như vậy đều cần cân nhắc cả sinh thái lẫn đời sống người dân.

Góc nhìn hôm nay: tìm kỹ sư quanh ta

Ngay ở Việt Nam có rất nhiều kỹ sư hệ sinh thái để quan sát: gò mối ven rừng, hang cua còng trên bãi triều lúc nước ròng, đùn đất của giun sau mưa, tổ chim sâu treo trên cành. Hãy tự hỏi: nếu loài này biến mất, nơi này sẽ khác đi thế nào, và ai sẽ mất chỗ ở? Chỉ quan sát và chụp ảnh, không phá gò, không đào hang.

Đọc thêm: bài báo "Organisms as Ecosystem Engineers" (Jones, Lawton và Shachak, tạp chí Oikos, 1994); sách Eager: The Surprising, Secret Life of Beavers and Why They Matter (Ben Goldfarb, 2018) kể rất sinh động về hải ly.