Rừng ma đã lan rộng dọc bờ biển khi mực nước biển dâng cao như thế nào?

Nước biển đang làm tăng độ mặn trong các khu rừng ven biển dọc toàn bộ đồng bằng ven biển Đại Tây Dương, từ Maine đến Florida.

Khi tôi lội qua những vùng ngập nước đến tận đầu gối ở các điểm nghiên cứu gần Khu Bảo tồn Động vật Hoang dã Quốc gia Sông Alligator ở Bắc Carolina, tôi đang băng qua một đoạn đường ngập hoàn toàn trong nước.

Lũ lụt thường xuyên đã trở nên phổ biến trên bán đảo thấp này, nơi nằm phía sau các dải cát chắn Outer Banks của Bắc Carolina. Những cây mọc trong nước nhỏ và còi cọc. Nhiều cây đã chết.

Bằng chứng của sự suy tàn của rừng khắp Bắc Carolina

Khắp Bắc Carolina, bằng chứng về sự suy tàn của rừng hiện diện khắp nơi. Hầu hết mọi con mương ven đường tôi đi qua đều được lót đầy các cây đang chết hoặc đã chết.

Là một nhà sinh thái học nghiên cứu sự phản ứng của đầm lầy đối với mực nước biển dâng cao, tôi hiểu rằng trận lũ này là dấu hiệu cho thấy biến đổi khí hậu đang thay đổi cảnh quan dọc theo bờ biển Đại Tây Dương. Đây là biểu tượng của những thay đổi môi trường, không chỉ đe dọa động vật hoang dã và hệ sinh thái mà còn cả các nông trại và doanh nghiệp lâm nghiệp địa phương.

Giống như tất cả các sinh vật sống, cây cối cũng chết. Nhưng những gì đang xảy ra ở đây không phải là bình thường. Những mảng cây lớn đang chết cùng lúc, và các cây con không phát triển để thay thế chúng. Và đây không chỉ là vấn đề ở một địa phương: nước biển đang làm tăng độ mặn trong các khu rừng ven biển dọc toàn bộ đồng bằng Đại Tây Dương, từ Maine đến Florida. Những dải rừng rộng lớn đang chết dần. Chúng được biết đến trong cộng đồng khoa học như là rừng ma.

Vai trò ngấm ngầm của muối

Mực nước biển dâng do biến đổi khí hậu đang làm cho đầm lầy trở nên ẩm ướt hơn ở nhiều nơi trên thế giới. Nó cũng làm tăng độ mặn của chúng.

Năm 2016, tôi bắt đầu làm việc ở một khu đầm lầy rừng ở Bắc Carolina để nghiên cứu tác động của muối lên cây cối và đất. Cứ vài tháng một lần, tôi mặc bộ đồ cao su và áo lưới để chống côn trùng cắn và mang hơn 100 pound muối cùng các thiết bị khác ra khu nghiên cứu. Chúng tôi đang rắc muối lên một khu vực rộng khoảng bằng sân tennis để mô phỏng tác động của mực nước biển dâng cao.

Sau hai năm nỗ lực, muối dường như không ảnh hưởng đến cây cối hay các quá trình của đất mà chúng tôi đang theo dõi. Tôi nhận ra rằng thay vì chờ đợi lượng muối thử nghiệm của chúng tôi từ từ giết chết những cây này, câu hỏi tôi cần trả lời là có bao nhiêu cây đã chết, và có bao nhiêu vùng đầm lầy khác cũng đang bị đe dọa. Để tìm câu trả lời, tôi phải đến các điểm mà cây cối đã chết.

Mực nước biển dâng đang nhấn chìm bờ biển Bắc Carolina, và nước mặn đang thẩm thấu vào đất đầm lầy. Muối di chuyển qua nước ngầm khi nước ngọt cạn kiệt, chẳng hạn trong các đợt hạn hán. Nước mặn cũng di chuyển qua kênh rạch và mương, thấm sâu vào đất nhờ gió và thủy triều cao. Những cây chết với thân nhợt nhạt, không còn lá và cành, là dấu hiệu rõ ràng của độ mặn cao trong đất. Một báo cáo năm 2019 gọi chúng là những bia mộ bằng gỗ.

Khi cây chết đi, các loại cây bụi và cỏ chịu mặn hơn sẽ mọc lên thay thế. Trong một nghiên cứu mới được công bố mà tôi cùng đồng tác giả với Emily Bernhardt và Justin Wright tại Đại học Duke và Xi Yang tại Đại học Virginia, chúng tôi cho thấy rằng sự chuyển đổi này ở Bắc Carolina đã diễn ra rõ rệt.

Khu vực ven biển của bang này đã phải chịu sự mất mát nhanh chóng và rộng khắp của rừng, với những tác động kéo theo đối với động vật hoang dã, bao gồm sói đỏ và gõ kiến đỏ – cả hai đều là loài có nguy cơ tuyệt chủng. Rừng đầm lầy lưu giữ và tích trữ lượng lớn carbon, vì vậy sự chết của rừng cũng góp phần vào biến đổi khí hậu.

Đánh giá rừng ma từ không gian

Để hiểu nơi nào và mức độ nhanh chóng các khu rừng này đang thay đổi, tôi cần một góc nhìn từ trên cao. Góc nhìn này đến từ các vệ tinh như Hệ thống Quan sát Trái Đất của NASA, là nguồn quan trọng của dữ liệu khoa học và môi trường.

Từ năm 1972, các vệ tinh Landsat, do NASA và Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ điều hành, đã chụp lại những hình ảnh liên tục của bề mặt đất trên Trái Đất, tiết lộ cả những thay đổi tự nhiên và do con người gây ra. Chúng tôi đã sử dụng hình ảnh Landsat để định lượng những thay đổi trong thảm thực vật ven biển từ năm 1984 và tham khảo hình ảnh Google Earth có độ phân giải cao để xác định rừng ma. Phân tích bằng máy tính giúp xác định các mảng cây chết tương tự trên toàn cảnh quan.

Kết quả thật đáng kinh ngạc. Chúng tôi phát hiện ra rằng hơn 10% diện tích rừng đầm lầy trong Khu Bảo tồn Động vật Hoang dã Quốc gia Sông Alligator đã bị mất trong 35 năm qua. Đây là vùng đất được liên bang bảo vệ, không có hoạt động nào của con người có thể gây ra sự chết của rừng.

Mực nước biển dâng cao nhanh dường như vượt quá khả năng thích ứng của các khu rừng này với điều kiện ẩm ướt, mặn hơn. Các hiện tượng thời tiết cực đoan, được thúc đẩy bởi biến đổi khí hậu, đang gây thêm thiệt hại từ những trận bão lớn, tần suất bão và hạn hán ngày càng cao.

Chúng tôi phát hiện ra rằng sự mất mát rừng lớn nhất trong khu vực nghiên cứu của chúng tôi xảy ra vào năm 2012, sau một giai đoạn hạn hán cực độ, cháy rừng và bão do cơn bão Irene vào tháng 8 năm 2011. Ba cú sốc liên tiếp này dường như là điểm tới hạn, gây ra sự chết hàng loạt của cây trong toàn khu vực.

Liệu các nhà khoa học nên chống lại hay hỗ trợ sự chuyển đổi này?

Khi mực nước biển toàn cầu tiếp tục tăng, các khu rừng ven biển từ Vịnh Mexico đến Vịnh Chesapeake và những nơi khác trên thế giới cũng có thể chịu tổn thất lớn do sự xâm nhập của nước mặn. Nhiều người trong cộng đồng bảo tồn đang suy nghĩ lại về cách tiếp cận quản lý đất đai và khám phá các chiến lược thích ứng hơn, chẳng hạn như hỗ trợ sự chuyển đổi không thể tránh khỏi của các khu rừng thành đầm lầy mặn hoặc các cảnh quan ven biển khác.

Ví dụ, ở Bắc Carolina, tổ chức Nature Conservancy đang thực hiện một số phương pháp quản lý thích ứng, chẳng hạn như tạo bờ biển sống từ thực vật, cát và đá để tạo ra lá chắn tự nhiên chống lại các đợt bão.

Một cách tiếp cận táo bạo hơn là giới thiệu các loại cây đầm lầy chịu mặn vào những khu vực bị đe dọa. Chiến lược này gây tranh cãi vì nó đi ngược lại mong muốn bảo tồn hệ sinh thái như hiện tại.

Tuy nhiên, nếu rừng đang chết đi, thì việc có một đầm lầy mặn vẫn là kết quả tốt hơn so với việc để đầm lầy biến thành vùng nước mở. Dù nước mở không hẳn là xấu, nó không mang lại nhiều lợi ích sinh thái mà một đầm lầy mặn cung cấp. Quản lý chủ động có thể kéo dài tuổi thọ của các đầm lầy ven biển, cho phép chúng tiếp tục lưu trữ carbon, cung cấp môi trường sống, cải thiện chất lượng nước và bảo vệ các khu đất nông nghiệp và phát triển xung quanh khỏi mực nước biển dâng.