Sinh vật phân giải là những sinh vật biến xác chết, lá rụng, phân thải thành chất khoáng đơn giản trả lại cho đất, nước và không khí. Lực lượng chính là vi khuẩn và nấm; đi cùng là các con vật ăn mùn bã như giun đất, mối, cuốn chiếu, bọ hung, xé nhỏ vật chất để vi sinh làm việc nhanh hơn. Không có chúng, nitơ, photpho và cacbon sẽ bị nhốt trong xác chết và cây xanh sẽ sớm hết dinh dưỡng.
Phân giải và ăn mùn bã: hai việc khác nhau
Trong sách phổ thông hai nhóm này hay được gộp chung, nhưng nhà sinh thái phân biệt rõ:
| Sinh vật phân giải thực sự | Sinh vật ăn mùn bã | |
|---|---|---|
| Thành phần | Vi khuẩn, nấm, một số sinh vật đơn bào | Giun đất, mối, cuốn chiếu, bọ nhảy, mạt đất, bọ hung, cua còng, ốc |
| Cách ăn | Tiết enzim ra ngoài cơ thể, phân huỷ chất hữu cơ tại chỗ rồi hút chất tan vào | Nuốt mảnh vụn vào ruột, tiêu hoá bên trong (nhiều khi nhờ vi sinh trong ruột) |
| Sản phẩm cuối | Khí cacbonic, nước, amoni, photphat, khoáng | Phân, mảnh nhỏ hơn — vẫn cần vi sinh xử lý tiếp |
| Kích thước | Hiển vi (nấm có hệ sợi lan rộng) | Nhìn thấy bằng mắt thường |
Hai nhóm làm việc nối tiếp như một dây chuyền: con ăn mùn bã băm nhỏ, tăng diện tích bề mặt; vi khuẩn, nấm "tiêu hoá" phần cuối cùng.
Nấm: thợ phá gỗ duy nhất
Gỗ cứng vì có lignin, một chất cao phân tử rất khó bẻ gãy. Gần như chỉ có một nhóm nấm gọi là nấm mục trắng có bộ enzim phân huỷ lignin hiệu quả. Nấm mục nâu thì ăn xenlulôzơ và để lại lignin, làm gỗ vỡ thành khối nâu vuông vức. Một khúc gỗ mục mà bạn bóp được bằng tay là kết quả của nhiều năm nấm làm việc.
Có một giả thuyết thú vị: vào kỷ Than đá, khoảng 360–300 triệu năm trước, nấm phân huỷ lignin chưa tiến hoá hoặc còn hiếm, nên thân cây chết chất đống mà không mục, lâu dần thành các mỏ than lớn. Một nghiên cứu năm 2012 so sánh bộ gen nấm ủng hộ ý này, nhưng nhiều nhà địa chất cho rằng điều kiện đầm lầy và địa chất mới là nguyên nhân chính. Đây vẫn là chuyện còn tranh luận.
Thứ ta nhìn thấy — cây nấm mọc sau mưa — chỉ là "quả" để phát tán bào tử. Phần chính là hệ sợi nấm chằng chịt trong đất, trong gỗ, có thể lan rộng hàng mét vuông tới hàng hecta.
Vi khuẩn: nhỏ nhất, đông nhất, đa năng nhất
Một gam đất màu mỡ có thể chứa hàng trăm triệu tới hàng tỉ tế bào vi khuẩn, thuộc hàng nghìn loài khác nhau — phần lớn chưa từng được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Vi khuẩn phân huỷ đường, đạm, chất béo rất nhanh, và nhiều nhóm làm những việc không ai thay được:
- Amoni hoá: biến đạm trong xác chết thành amoni.
- Nitrat hoá: chuyển amoni thành nitrit rồi nitrat, dạng nitơ cây dễ hút.
- Phản nitrat hoá: ở chỗ thiếu oxy, trả nitơ về không khí dưới dạng khí.
- Phân giải kỵ khí: ở bùn đáy ao, ruộng ngập nước — tạo ra khí mê-tan và khí hiđrô sunfua mùi trứng thối.
Mùi đất sau cơn mưa đầu mùa có một phần đến từ geosmin, chất do một nhóm vi khuẩn đất (xạ khuẩn) tiết ra. Mũi người cực nhạy với chất này.
Giun đất: "người cày ruộng" mà Darwin say mê
Cuốn sách cuối cùng Charles Darwin xuất bản lúc sinh thời (1881) không bàn tiến hoá mà bàn về giun đất: Sự hình thành lớp đất mùn nhờ hoạt động của giun. Ông quan sát giun trong nhiều thập niên, đo tốc độ những viên đá trên đồng cỏ bị phủ dần dưới lớp phân giun, và kết luận giun đất đã cày xới bề mặt đất nước Anh nhiều lần. Cuốn sách bán chạy đến bất ngờ.
Giun nuốt đất lẫn lá mục, nghiền trong mề, thải ra những viên phân giàu dinh dưỡng và vi sinh. Đường hầm của giun giúp nước thấm, rễ cây đâm sâu, không khí lọt vào đất. Mối làm việc tương tự ở vùng khô hơn, nơi giun ít: chúng ăn gỗ và cỏ khô nhờ vi sinh vật cộng sinh trong ruột.
Những đội dọn dẹp chuyên nghiệp
Bọ hung và bài học ở Úc
Khi người châu Âu đưa bò tới Úc, họ gặp một vấn đề không ngờ: bọ hung bản địa của Úc quen xử lý phân khô, nhỏ của thú có túi, không xử lý nổi những bãi phân bò lớn, ẩm. Phân bò nằm hàng tháng trên đồng, che cỏ, nuôi ruồi. Từ giữa thập niên 1960 đến giữa thập niên 1980, chương trình bọ hung của Úc đã nghiên cứu, kiểm dịch rồi thả hàng chục loài bọ hung từ châu Phi và châu Âu. Đây là một trường hợp hiếm hoi đưa loài ngoại lai vào có kiểm soát khoa học chặt chẽ, và cũng nhắc rằng mỗi loại "rác" tự nhiên cần đúng người dọn.
Thú và chim ăn xác
Kền kền, quạ, chó rừng, cua còng bãi biển ăn xác chết lớn trước khi vi sinh kịp làm. Ở Nam Á, thập niên 1990–2000, kền kền giảm hơn 95% do ăn xác gia súc có thuốc giảm đau diclofenac. Xác bò không ai dọn, chó hoang tăng, kéo theo nguy cơ bệnh dại cho người — một ví dụ cho thấy mất "thợ dọn" thì hậu quả lan sang cả xã hội.
Tốc độ phân giải phụ thuộc vào gì
| Yếu tố | Nhanh khi | Chậm khi |
|---|---|---|
| Nhiệt độ | Ấm (vùng nhiệt đới) | Lạnh (đài nguyên, vùng núi cao) |
| Độ ẩm | Ẩm vừa phải | Quá khô, hoặc ngập nước thiếu oxy |
| Chất liệu | Lá non, xác động vật, nhiều đạm | Gỗ, lá kim, nhiều lignin, nhựa |
| Độ chua | Gần trung tính | Rất chua (đầm lầy than bùn) |
Vì thế lá rụng ở rừng nhiệt đới có khi mục hết trong vài tháng, đất mỏng dinh dưỡng vì mọi thứ được cây hút lại ngay. Còn ở rừng lá kim phương bắc và đầm lầy than bùn, xác thực vật tích lại hàng nghìn năm. Những đầm than bùn này đang giữ một lượng cacbon rất lớn của Trái Đất.
Góc nhìn hôm nay: để thợ dọn làm việc
Mỗi lần quét sạch lá rụng rồi đốt, ta cắt đứt một chuỗi mùn bã: dinh dưỡng bay lên trời thay vì về đất. Để một lớp lá mỏng dưới gốc cây, giữ lại vài khúc gỗ mục ở góc vườn là cách đơn giản nhất giữ nhà cho nấm, giun, cuốn chiếu. Thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu dùng tràn lan cũng giết luôn những thợ dọn có ích trong đất. Khi đụng tay vào đất mục, lá mục, nên đeo găng và rửa tay sau đó; người dị ứng nấm mốc tránh hít bụi, có triệu chứng thì đi khám.
Để quan sát: lật nhẹ một khúc gỗ mục ngoài vườn sẽ thấy sợi nấm trắng, cuốn chiếu, bọ nhảy, mạt đất — rồi đặt khúc gỗ lại đúng chỗ cũ, vì đó là nhà của chúng. Muốn đọc sâu, có cuốn Entangled Life (Merlin Sheldrake, 2020) về thế giới nấm, và bản dịch tiếng Việt các tác phẩm của Darwin trong thư viện các trường đại học.
Câu hỏi thường gặp
Sinh vật phân giải gồm những loài nào?
Sinh vật phân giải thực sự là vi khuẩn và nấm. Đi cùng là các con vật ăn mùn bã như giun đất, mối, cuốn chiếu, bọ hung, cua còng, giúp xé nhỏ vật chất. Cả hai nhóm cùng trả chất khoáng về cho đất.
Vai trò của sinh vật phân giải trong hệ sinh thái là gì?
Chúng phân huỷ xác chết và chất thải thành chất vô cơ như amoni, photphat, khí cacbonic, để cây xanh dùng lại. Nhờ chúng, vật chất tuần hoàn trong hệ sinh thái thay vì bị nhốt lại trong xác chết.
Giun đất có phải sinh vật phân giải không?
Giun đất thường được xếp vào nhóm sinh vật ăn mùn bã. Chúng nghiền nhỏ lá mục và đất, tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm phân giải tiếp. Sách phổ thông đôi khi gộp chung vào nhóm phân giải.
Vì sao gỗ lâu mục hơn lá?
Gỗ chứa nhiều lignin, một chất rất bền mà chỉ một số ít nấm, chủ yếu là nấm mục trắng, phân huỷ được. Lá non nhiều đạm và ít lignin nên vi khuẩn phân giải nhanh hơn nhiều.
Vì sao đất sau mưa có mùi thơm?
Một phần mùi đó đến từ geosmin, chất do xạ khuẩn trong đất tiết ra. Mưa rơi làm các hạt khí li ti mang mùi này bắn lên, và mũi người cảm nhận được geosmin ở nồng độ rất thấp.
