Nhiều loài cây không chỉ chịu được lửa mà còn cần lửa để sinh sôi. Quả thông của một số loài thông Bắc Mỹ dính chặt bằng nhựa, chỉ mở ra khi bị hơ nóng; hạt của nhiều cây bụi ở Nam Phi và Australia chỉ nảy mầm khi gặp khói; cây bạch đàn đâm chồi từ thân cháy đen chỉ vài tuần sau. Với những hệ sinh thái này, cháy định kỳ không phải là thảm hoạ mà là một nhịp của diễn thế, và dập tắt mọi đám cháy lâu năm lại có thể làm chúng suy yếu.
Lửa là một phần của tự nhiên
Từ khi có thực vật trên cạn, sét đã đốt cháy chúng. Than củi hoá thạch cho thấy cháy rừng xảy ra từ hơn 400 triệu năm trước. Nhiều vùng trên Trái Đất có mùa khô rõ, cây cỏ tích tụ thành lớp nhiên liệu, sét đầu mùa mưa châm lửa. Ở những nơi đó, các loài cây đã sống chung với lửa qua hàng triệu năm, và chọn lọc tự nhiên giữ lại những đặc điểm giúp chúng vượt qua, thậm chí tận dụng được lửa.
Các nhà sinh thái gọi tổng hợp tần suất, cường độ, mùa và kích thước của các đám cháy ở một vùng là "chế độ cháy". Đồng cỏ châu Phi có thể cháy vài năm một lần, cháy nhẹ, lướt trên mặt đất. Rừng thông vùng núi Rocky có thể cả trăm năm mới cháy một lần, nhưng cháy dữ, thiêu cả tán. Mỗi chế độ cháy chọn ra một bộ "chiến thuật" sống sót khác nhau.
Bốn chiến thuật sống cùng lửa
| Chiến thuật | Cách làm | Ví dụ |
|---|---|---|
| Chịu đựng | Vỏ dày cách nhiệt, cành thấp tự rụng để lửa không leo lên tán | Cự sam, thông lá dài Bắc Mỹ, nhiều cây ở đồng cỏ châu Phi |
| Tái sinh chồi | Chồi ngủ dưới vỏ hoặc trong gốc phình dưới đất bật lên sau cháy | Bạch đàn Australia, cỏ tranh, nhiều cây bụi |
| Quả đóng chờ lửa | Quả, nón dính nhựa giữ hạt nhiều năm, chỉ mở khi bị nung nóng | Thông lodgepole, thông jack, nhiều loài banksia |
| Hạt chờ khói hoặc nhiệt | Hạt nằm ngủ trong đất, chỉ nảy mầm khi gặp khói hoặc vỏ hạt bị nhiệt làm nứt | Cây bụi vùng fynbos Nam Phi, keo, nhiều cây họ đậu |
Quả thông chờ lửa
Thông lodgepole (Pinus contorta) mọc khắp vùng núi Rocky. Nhiều cây mang hai kiểu nón: nón thường mở ra khi chín, và nón "đóng" được gắn kín bằng nhựa, có thể treo trên cành hàng chục năm. Nhựa ấy chảy ra khi nhiệt độ lên khoảng 45–60°C. Khi lửa thiêu chết cây mẹ, nón mới bung vảy, thả hàng triệu hạt xuống một nền đất vừa được dọn sạch, đầy tro giàu khoáng, đủ nắng, không còn cây lớn cạnh tranh.
Đặc điểm này gọi là quả đóng chờ lửa. Mùa hè năm 1988, những đám cháy lớn quét qua khoảng một phần ba Vườn quốc gia Yellowstone. Báo chí thời đó viết như thể công viên đã bị huỷ diệt. Nhưng chỉ một, hai năm sau, ở nhiều sườn đồi, cây thông con mọc dày tới mức người ta phải đếm theo mét vuông. Ba mươi năm sau, phần lớn diện tích cháy đã thành rừng thông non. Tỷ lệ cây có nón đóng ở mỗi sườn đồi trước khi cháy quyết định khá chính xác mật độ cây con sau cháy.
Thông jack ở Canada và vùng Ngũ Đại Hồ cũng có nón đóng. Một loài chim chích nhỏ ở Michigan, chim chích Kirtland, chỉ làm tổ dưới gốc những rừng thông jack non vài năm tuổi mọc lên sau cháy. Khi người ta dập mọi đám cháy, rừng thông jack non biến mất, loài chim này suy giảm nghiêm trọng. Nó chỉ hồi phục khi các khu bảo tồn chủ động đốt, chặt và trồng lại thông jack để tạo rừng non liên tục.
Cự sam và bài học của việc dập lửa
Cự sam khổng lồ ở dãy Sierra Nevada, California, có vỏ dày tới vài chục centimet, xốp và khó cháy. Cây già sống qua hàng chục đám cháy, để lại vết sẹo trên thân. Nhưng hạt cự sam rất nhỏ, cây con chỉ sống được trên đất khoáng trần và đủ nắng. Lửa vừa làm khô và mở nón, vừa dọn lớp lá mục và cây bụi.
Gần một trăm năm đầu thế kỷ 20, các khu bảo tồn dập tắt mọi đám cháy. Kết quả là gần như không có cây cự sam con nào mọc lên trong các rừng cự sam, trong khi linh sam chịu bóng mọc dày bên dưới. Lớp nhiên liệu tích tụ đến mức khi cháy, lửa leo được lên tán và có thể giết cả những cây cự sam nghìn năm tuổi. Từ thập niên 1960–1970, các vườn quốc gia ở Sierra Nevada bắt đầu đốt có kiểm soát, và cây cự sam con mới quay lại.
Khói đánh thức hạt giống
Ở vùng fynbos, dải cây bụi lá cứng quanh Cape Town, Nam Phi, nhiều loài cây bụi chỉ nảy mầm sau cháy. Năm 1990, hai nhà thực vật Nam Phi Hannes de Lange và Charles Boucher phát hiện chính khói, chứ không phải nhiệt, là tín hiệu: hạt được xông khói nảy mầm tốt hơn hẳn. Các nghiên cứu ở Australia và California sau đó cho kết quả tương tự với nhiều loài.
Năm 2004, nhóm nghiên cứu Australia của Gavin Flematti xác định được một trong những chất trong khói kích thích nảy mầm, về sau xếp vào nhóm gọi là karrikin, theo một từ của thổ dân vùng Perth chỉ khói. Chất này sinh ra khi cellulose và đường trong thực vật cháy. Hạt "ngửi" được nó và hiểu: cây lớn quanh đây vừa cháy, đây là lúc có ánh sáng và chất khoáng.
Một số hạt khác dùng nhiệt. Hạt keo và nhiều cây họ đậu có vỏ cứng, nước không thấm qua được. Một đám cháy vừa phải làm nứt vỏ, hạt ngấm nước và nảy mầm. Hạt có thể nằm ngủ trong đất vài chục năm chờ ngày đó.
Sinh vật tìm đến lửa
Không chỉ cây cối thích nghi. Một số loài bọ cánh cứng thuộc chi Melanophila có cơ quan cảm nhận tia hồng ngoại trên ngực, giúp chúng bay về phía các đám cháy từ rất xa, để đẻ trứng vào gỗ vừa chết. Chim gõ kiến lưng đen ở Bắc Mỹ sống nhờ những rừng vừa cháy, nơi ấu trùng bọ cánh cứng dồi dào. Ở miền bắc Australia, thổ dân và kiểm lâm từ lâu đã kể chuyện một số loài chim săn mồi như diều hâu đen ngậm cành cháy thả xuống cỏ khô để xua côn trùng, thằn lằn chạy ra; một nghiên cứu tổng hợp các lời kể này được công bố năm 2017, tuy hành vi vẫn cần thêm quan sát trực tiếp.
Ở vùng đồi trung du nước ta, ví dụ gần gũi nhất là cỏ tranh. Thân ngầm của nó nằm dưới đất, lửa chỉ đốt phần lá. Sau cháy, cỏ tranh đâm lá non nhanh hơn các loài khác, nên những nơi bị đốt thường xuyên bị cỏ tranh chiếm, và diễn thế khó vượt qua giai đoạn trảng cỏ. Đây là trường hợp lửa giữ hệ sinh thái ở một giai đoạn sớm.
Góc nhìn hôm nay: khi lửa đổi tính
Thích nghi với lửa là thích nghi với một chế độ cháy nhất định. Khi chế độ cháy thay đổi, những thích nghi ấy có thể thành vô dụng. Nếu cháy quá thường xuyên, cây thông chưa kịp lớn tới tuổi ra nón đóng đã bị thiêu lần nữa, rừng có thể chuyển thành đồng cỏ hay cây bụi. Nếu cháy quá hiếm, nhiên liệu tích tụ và đám cháy trở nên dữ dội hơn mức các loài từng quen.
Vì vậy, nhiều nơi trên thế giới chuyển từ "dập mọi đám cháy" sang quản lý lửa: đốt có kiểm soát vào mùa ẩm, giữ lại các đám cháy tự nhiên ở vùng xa dân cư, kết hợp với kinh nghiệm đốt truyền thống của người bản địa như ở Australia. Đây là việc của cơ quan chuyên môn, đi kèm quy định nghiêm ngặt; người dân không tự ý đốt. Ai muốn tìm hiểu thêm có thể đọc chương về lửa trong giáo trình Ecology của Begon, Townsend và Harper, hoặc các báo cáo dài hạn về Yellowstone sau năm 1988.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao có cây cần lửa để nảy mầm?
Ở những vùng cháy định kỳ, cây con chỉ có cơ hội lớn khi cây lớn bị thiêu và đất được dọn sạch, đầy tro khoáng. Vì vậy chọn lọc tự nhiên giữ lại những loài có hạt chỉ thả ra hoặc chỉ nảy mầm sau cháy, đúng lúc có nhiều ánh sáng và ít cạnh tranh nhất.
Quả đóng chờ lửa là gì?
Đó là kiểu nón hay quả được gắn kín bằng nhựa, giữ hạt trên cây nhiều năm và chỉ mở ra khi bị nung nóng khoảng 45–60°C. Thông lodgepole, thông jack và nhiều loài banksia ở Australia có đặc điểm này.
Rừng Yellowstone hồi phục thế nào sau cháy năm 1988?
Những đám cháy năm 1988 quét qua khoảng một phần ba vườn quốc gia. Nhờ thông lodgepole có nón đóng chờ lửa, chỉ một, hai năm sau cây con đã mọc dày ở nhiều nơi, và vài chục năm sau phần lớn đã thành rừng thông non.
Khói giúp hạt nảy mầm thế nào?
Khói từ thực vật cháy chứa các chất gọi là karrikin, được nhóm nghiên cứu Australia xác định năm 2004. Hạt của nhiều loài cây bụi ở Nam Phi, Australia và California nhận biết chất này như tín hiệu rằng đất vừa được dọn sạch và nảy mầm.
Có nên dập tắt mọi đám cháy rừng không?
Ở các hệ sinh thái quen cháy định kỳ, dập tắt mọi đám cháy lâu năm làm nhiên liệu tích tụ và khiến đám cháy sau dữ dội hơn, đồng thời cản các loài cần lửa tái sinh. Nhiều nơi vì vậy dùng đốt có kiểm soát do cơ quan chuyên môn thực hiện; với khu dân cư, phòng cháy và chữa cháy vẫn là ưu tiên.
