Đất ngập nước là gì?
1. Đất ngập nước là gì?
Đất ngập nước (ĐNN) rất đa dạng, có mặt khắp mọi nơi và là cấu thành quan trọng của các cảnh quan trên mọi miền của thế giới. Hàng thế kỷ nay, con người và các nền văn hoá nhân loại được hình thành và phát triển dọc theo các triền sông hoặc ngay trên các vùng ĐNN. ĐNN đã và đang bị suy thoái và mất đi ở mức báo động, mặc dù ngày nay người ta đã nhận biết được các chức năng và giá trị to lớn của chúng (Mitsch và Gosselink, 1986&1993; Dugan, 1990; Keddy, 2000).
Qua các nghiên cứu, các nhà khoa học về ĐNN đã xác định được những điểm chung của ĐNN thuộc các loại hình khác nhau, đó là chúng đều có nước nông hoặc đất bão hoà nước, tồn trữ các chất hữu cơ thực vật phân huỷ chậm, và nuôi dưỡng rất nhiều loài động vật, thực vật thích ứng với điều kiện bão hoà nước.
Tuỳ thuộc vào sự khác nhau về loại hình, phân bố cùng với những mục đích sử dụng khác nhau mà người ta định nghĩa về ĐNN rất khác nhau.
Trên thế giới hiện đã có trên 50 định nghĩa về ĐNN (Mitsch and Gosselink, 1986 & 1993; Dugan, 1990). Nhiều tài liệu ở các nước như Canada, Hoa Kỳ và Úc (Zoltai, 1979), (33 CFR323.2 (c); 1984) (trong Hoàng Văn Thắng, 1995), Uỷ ban ĐNN của
Liên Hiệp Quốc (UN Committee on Characterization of Wetlands, 1995) (trong Vũ Trung Tạng, 2004) v.v… đã định nghĩa về đất ngập nước theo nhiều mức độ và mục đích khác nhau.
Định nghĩa về ĐNN của Công ước RAMSAR (Công ước về các vùng ĐNN có tầm quan trọng quốc tế, đặc biệt như là nơi cư trú của các loài chim nước – Convention on wetland of intrenational importance, especially as waterfowl habitat) có tầm khái quát và bao hàm nhất. Theo định nghĩa này, ĐNN là: “Các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước tự nhiên hay nhân tạo, có nước thường xuyên hay tạm thời, nước đứng hay nước chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, kể cả các vùng nước ven biển có độ sâu không quá 6m khi thuỷ triều thấp đều là các vùng đất ngập nước” (Điều 1.1. Công ước Ramsar, 1971).
Dù định nghĩa thế nào đi chăng nữa thì nước – chế độ thuỷ văn vẫn là yếu tố tự nhiên quyết định và đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định, duy trì và quản lý các vùng ĐNN, đặc biệt là các vùng ĐNN nước ngọt nội địa.
Đất ngập nước có vai trò quan trọng đối với đời sống của các cộng đồng dân cư. Hiện nay, khoảng 70% dân số thế giới sống ở các vùng cửa sông ven biển và xung quanh các thuỷ vực nước ngọt nội địa (Dugan, 1990). Đất ngập nước còn là nơi sinh sống của một số lượng lớn các loài động vật và thực vật, trong đó có nhiều loài quí hiếm.
Ở Việt Nam, ĐNN rất đa dạng với diện tích xấp xỉ 5.810.000 ha, chiếm khoảng 8% toàn bộ các vùng ĐNN của Châu Á (Lê Diên Dực, 1989a, 1989b; Scott, 1989). Trong đó ĐNN nước ngọt chiếm khoảng 10% diện tích của các vùng ĐNN toàn quốc. Trong số các vùng ĐNN của Việt Nam thì 68 vùng (khoảng 341.833 ha) là có tầm quan trọng về đa dạng sinh học và môi trường thuộc nhiều loại hình ĐNN khác nhau, phân bố khắp trong cả nước (Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường, 2001).
Hiện nay, ở Việt Nam cũng như trên thế giới, ĐNN đang bị giảm diện tích và suy thoái ở mức độ nghiêm trọng.
Năm 1989, Việt Nam đã tham gia công ước quốc tế Ramsar về bảo tồn ĐNN như là nơi sống quan trọng của các loài chim nước. Thêm vào đó, Việt Nam cũng đã có những cố gắng trong công tác nghiên cứu, quản lý và bảo tồn ĐNN như: “Chương trình bảo tồn đất ngập nước quốc gia”; Nghị định 109/2003/NĐ-CP về bảo tồn và phát triển bền vững các vùng ĐNN; “Chiến lược quản lý hệ thống khu bảo tồn thiên nhiên Việt Nam đến năm 2010” (số 192/2003/QĐ-TTg), v.v…
2. Cấu trúc và chức năng của đất ngập nước
Cấu trúc HST ĐNN là một khái niệm mang tính phức hợp (complex) khó trình bày một cách ngắn gọn, đơn giản. Chẳng hạn khi nói về cấu trúc HST đầm lầy ngập mặn ta phải điểm qua nhiều khía cạnh khác nhau của loại hình HST này như: Thực vật, Vật tiêu thụ, Chức năng HST, Năng suất sơ cấp, Phân huỷ, Xuất khẩu chất dinh dưỡng, Dòng năng lượng, Quỹ dinh dưỡng v.v…Tất cả những nội dung này phải đồng bộ có nghĩa là nghiên cứu phải được tiến hành tại cùng một địa điểm, thu thập số liệu của cùng những đối tượng v.v…Vì vậy những yêu cầu này chưa thể được thoả mãn ở ta trong điều kiện hiện nay. Do đó chưa thể trình bày cấu trúc HST nói chung với tư liệu của Việt Nam (Việt Nam hoá). Tuy nhiên những hiểu biết chung về vấn đề này lại đang là thời sự đối với việc đào tạo và nghiên cứu về ĐNN của nước ta.Vì vậy chúng tôi xin mạnh dạn nêu lên một số ví dụ của nước ngoài để tiện tham khảo cho công việc hiện nay thể hiện trên hai loại hình HST ĐNN quan trọng: HST đầm lầy nước mặn và HST ĐNN nước ngọt.
2.1. Cấu trúc hệ sinh thái đầm lầy nước mặn
Hệ sinh thái đầm lầy nước mặn có thành phần sinh học đa dạng, bao gồm các quần xã thực vật, động vật và vi sinh vật sống trong đầm lầy; thực vật nổi, động vật không xương sống và các loài cá sống trong các nhánh sông, các vùng trũng và vùng cửa sông chịu ảnh hưởng của thủy triều. Dưới đây chỉ đề cập tới cấu trúc sinh học của hệ sinh thái đầm lầy.
2.1.1. Thực vật
Chiếm ưu thế ở vùng đầm lầy nước mặn là các loài thực vật ưa mặn có hoa, thường là một hoặc một vài loài cỏ. ở các khu vực khác nhau thuộc Bắc Mỹ tồn tại một số loài thực vật phổ biến.
2.1.2. Sinh vật tiêu thụ
Các sinh vật tiêu thụ sống trong vùng đầm lầy nước mặn chịu tác động thủy triều có thể đơn giản phân chia thành các loài ăn cỏ và các loài ăn mảnh vụn – tảo. Một số nghiên cứu tổng hợp về các loài động vật, đặc biệt là động vật không xương sống đã được tiến hành ở các vùng đầm lầy nước mặn (Cooper, 1974).
2.1.3. Chức năng hệ sinh thái
Một số nghiên cứu đã đưa ra những chức năng chính của các hệ sinh thái đầm lầy nước mặn như sau:
- Phần lớn đầm lầy nước mặn có năng suất sơ cấp tổng và ròng cao hầu như tương đương với một hệ nông nghiệp được trợ giá. Năng suất này có được là nhờ những điều kiện hỗ trợ dưới dạng thủy triều, các chất dinh dưỡng, sự dồi dào về nước làm giảm độ mặn, biên độ dao động nhiệt độ rộng, và sự luân phiên của hai chế độ ngập và khô.
- Đầm lầy nước mặn là nơi chủ yếu tạo ra các mảnh vụn, cho cả hai hệ đầm nước mặn và vùng cửa sông lân cận. Trong một số trường hợp, nguồn nguyên liệu mảnh vụn do đầm lầy cung cấp lại quan trọng hơn năng suất dựa vào thực vật nổi ở vùng cửa sông này. Việc xuất khẩu các mảnh vụn và nơi trú ngụ có được dọc bờ đầm khiến cho đầm lầy nước mặn trở thành vùng ương quan trọng của nhiều loài cá và thuỷ hải sản có tầm quan trọng thương mại.
- Tiêu thụ cỏ/thực vật là dòng năng lượng tối thiểu ở đầm lầy nước mặn.
- Lá và thân thực vật tạo thành bề mặt cho các loài tảo biểu sinh và các loài sinh vật sống bám khác phát triển.
- Sự phân hủy mảnh vụn – cách sử dụng năng lượng chính ở vùng đầm lầy nước mặn, làm tăng hàm lượng protein của các mảnh vụn và như vậy làm tăng giá trị dinh dưỡng của nó đối với các sinh vật tiêu thụ.
- Đôi khi đầm lầy nước mặn vừa là nguồn cung cấp vừa là nơi tiếp nhận các chất dinh dưỡng, đặc biệt là Nitơ.
Dưới đây sẽ bàn kỹ hơn về những điểm này và một số điểm khác.
a. Năng suất sơ cấp
Vùng đầm lầy chịu tác động thủy triều nằm trong số những hệ sinh thái năng suất nhất, có thể có tới 25 tấn nguyên liệu thực vật/ha (2.500g/m2/năm) được tạo ra hàng năm ở miền nam vùng Coastal Plain thuộc Bắc Mỹ (Niering và Warren, 1977). Ba đơn vị tự dưỡng chính ở vùng đầm lầy nước mặn là các loài cỏ đầm lầy, tảo bùn, và thực vật nổi ở các nhánh sông chịu tác động thuỷ triều. Đã có rất nhiều nghiên cứu về năng suất sơ cấp ròng của loài Spartina ở các vùng đầm lầy nước mặn dọc Atlantic và Gulf Coast của Mỹ.
b. Phân huỷ
Phần lớn cặn bã sinh vật trong các hệ sinh thái đầm lầy ngập mặn được phân huỷ do các vi khuẩn. Từ nghiên cứu dòng năng lượng trong những đầm lầy ngập mặn của Teal (Teal, 1962) cho thấy 47% của tổng năng suất sơ cấp dòng đã bị tổn thất do hô hấp của vi sinh vật. Quá trình phân huỷ trong đầm lầy ngập mặn bao gồm phân nhỏ những cặn bã và nâng cấp hàm lượng protein bằng quá trình phân huỷ protein chậm và bằng tăng cư trú tại vật bám của vi khuẩn, nấm và nguyên sinh động vật.
c. Xuất khẩu chất dinh dưỡng
Nhiều nghiên cứu cho thấy một lượng quan trọng năng suất sơ cấp ròng của một đầm lầy ngập mặn (thường từ 20%-45%) được xuất khẩu ra những vùng ngập nước xung quanh. Odum và de la Cruz (1967) dự tính là một “xuất khẩu dòng (net) khoảng 140 kg và 25 kg chất hữu cơ được xuất khẩu vào dịp thuỷ triểu cường và dòng” trong một chu kỳ thuỷ triều tại một đầm lầy ngập mặn có diện tích từ 10-25ha ở Georgia Hoa Kỳ.
d. Dòng năng lượng
Rất nhiều nghiên cứu đã quan tâm đến dòng năng lượng trong một số bộ phận của hệ sinh thái đầm lầy nhưng chỉ một số ít là nghiên cứu toàn bộ dòng năng lượng của hệ sinh thái đầm lầy ngập mặn. Điển hình là nghiên cứu đầm lầy ngập mặn thuộc Georgia của Teal (1962). Nhiều kết luận của ông ngày nay cần phải được thay đổi nhưng nghiên cứu của ông vẫn là một nỗ lực kinh điển nhằm lượng hoá dòng năng lượng trong đầm lầy ngập mặn. Năng suất sơ cấp gộp được tính là 6,1% của năng lượng tới của mặt trời và như vậy đầm lầy là một trong những hệ sinh thái có năng suất cao nhất trên thế giới.
e. Quỹ dinh dưỡng
Chất dinh dưỡng được mưa, nước mặt, nước ngầm và cả trao đổi thuỷ triều mang tới cho đầm lầy ngập mặn. Vì nhiều đầm lầy được cho là xuất khẩu ròng của chất hữu cơ (với những thành phần dinh dưỡng gắn kết), nên quỹ dinh dưỡng được trông đợi là đầm lầy lại là một nơi nhận ròng (net) những chất dinh dưỡng vô cơ. Những nghiên cứu gần đây lại cho thấy không hẳn như vậy.
Một trong những nghiên cứu đầy tham vọng về biến động chất dinh dưỡng trong những hệ sinh thái của đầm lầy ngập mặn đã được tiến hành tại Đầm lầy Great Sippewissett thuộc Massachusetts (Valiela và cs., 1978; Teal, Valiela và Berla, 1979; Kaplan, Valiela va Teal 1979). Valiela và cs., 1978 đã dự tính lượng ni tơ đưa tới do mưa, nước ngầm và trao đổi thuỷ triều trong đầm lầy. Ni tơ vào đầm lầy từ nước ngầm đầu tiên là dưới dạng nitrat ni tơ (NO3-N) và một lượng ni tơ lớn được đưa vào đầm lầy từ trao đổi thuỷ triều chủ yếu dưới dạng ni tơ hoà tan (DON). Mưa tạo ra một lượng ni tơ rất nhỏ chủ yếu dưới dạng NO3-N và DON. Cố định đạm do vi khuẩn là rất quan trọng (Teal, Valiela và Berla , 1979) và do tảo xanh-lục thì rất là nhỏ (Carpenter, Van Raalte và Valiela, 1978). Kaplan, Valiela và Teal (1979) đã thấy hiện tượng khử ni trat trong đầm lầy ngập mặn là rất cao đặc biệt là ở đáy bùn của các kênh rạch và trong đầm lầy cỏ Spartina thấp.
2.2. Cấu trúc của hệ sinh thái đầm nước ngọt nội địa
Hệ thực vật ở các đầm nước ngọt nội địa được nghiên cứu chi tiết trong rất nhiều công trình khác nhau. Các loài chiếm ưu thế là khác nhau đối với các đầm ở các vùng khác nhau, nhưng cũng có một số giống chung đối với tất cả các địa điểm trong vùng ôn đới. Đó là các loài Phragmites communis, Typha spp.; Panicum hemitomon, Cladium jamaisence; Carex spp., Scirpus spp..
2.2.1. Các sinh vật tiêu thụ
Giống như các hệ sinh thái đất ngập nước khác, các đầm nội địa là các hệ sinh thái mùn bã. Rất tiếc, chúng ta còn hiểu biết rất ít về các sinh vật đáy nhỏ bé – những sinh vật tiêu thụ sơ cấp ở các vùng đất ngập nước, kể cả ở các đầm nội địa. Chắc hẳn là vai trò của các sinh vật nhỏ bé – chẳng hạn như giun tròn và enchytraeids là rất quan trọng. Các loài động vật không xương sống dễ gặp nhất là ruồi, muỗi – Diptera). Rất nhiều trong số đó là động vật ăn cỏ, đặc biệt là ở giai đoạn trưởng thành; ấu trùng của chúng làm thức ăn cho nhiều loài cá.
Có một số động vật có vú sống ở các đầm nội địa như chuột nước. Các động vật ăn cỏ này sinh sản rất nhanh và quần thể của chúng đạt tới mức độ có thể tàn phá, gây ra những thay đổi lớn về đặc điểm của đầm. Cũng giống như các loài thực vật, mỗi loài động vật có vú cũng có nơi sống ưa thích của chúng.
Các loài chim, đặc biệt là các loài chim nước cũng rất phong phú. Phần lớn trong số này là chim ăn cỏ hay ăn tạp. Chim nước rất phong phú ở tất cả các vùng đất ngập nước có thể do nguồn thức ăn phong phú và sự đa dạng của các nơi sống thích hợp cho việc làm tổ và nghỉ ngơi của chúng. Các loài khác nhau phân bố theo sự biến thiên độ cao tuỳ theo cách chúng thích nghi với nước .
2.2.2. Các chu kỳ của đầm
Một đặc trưng duy nhất về mặt cấu trúc của các đầm lầy đồng cỏ trũng là một chu trình đặc thù từ 5 đến 20 năm của đầm khô (dry marsh), đầm tái sinh (regenerating marsh), đầm không tái sinh (degenerating marsh) và hồ điển hình (Weller và Spatcher, 1965; Van der Valk và Davis, 1978b), đặc trưng này có liên quan tới các thời kỳ khô hạn. Trong những năm khô hạn cỏ lác bị vùi lấp ở các bãi sình lầy được lộ ra nảy mầm và hình thành các cây một năm (Bidens, Polgonum, Cyperus, Rumex) và cây lâu năm (Typha, Scirpus, Sparganium, Sagittaria). Khi có mưa, các bãi sình lầy lại ngập nước, các cây một năm biến mất, chỉ còn lại các loài thuỷ sinh lâu năm. Các loài sống chìm trong nước cũng xuất hiện trở lại. Một vài năm sau, trong giai đoạn phục hồi, quần thể cây thuỷ sinh tăng cả về phát triển và mật độ.
2.2.3. Chức năng của hệ sinh thái
a. Năng suất sơ cấp
Năng suất của các đầm nội địa nói chung là khá cao, từ khoảng 1.000g/m2/năm trở lên. Một số đánh giá chính xác nhất tính toán sản lượng dưới mặt đất cũng như trên mặt đất, từ các nghiên cứu về các vùng nuôi trồng thuỷ sản ở Czechoslovakia. Những đánh giá này là cao ở Bắc Mỹ.
b. Sự phân huỷ và sự tiêu thụ
Giống như các hệ sinh thái đất ngập nước khác, vai trò của các động vật ăn cỏ được coi là không quan trọng lắm tại các đầm nội địa, phần lớn sản lượng hữu cơ bị thối rữa trước khi đi vào chuỗi thức ăn cặn bã. Hoạt động của các vi sinh vật phân huỷ không chỉ đơn giản là để đồng hoá vật chất hữu cơ thực vật vào trong các tế bào của chúng mà trong quá trình đó mà còn phân huỷ và khuếch tán chất hữu cơ trở lại môi trường.
c. Xuất khẩu chất hữu cơ
Có rất ít thông tin về sự xuất khẩu năng lượng hữu cơ từ các đầm nước ngọt. Sự xuất khẩu này bị tác động mạnh mẽ bởi dòng nước chảy qua đầm. Như vậy, các đầm ở vùng trũng có lượng xuất khẩu nhỏ. Một số vật chất hữu cơ hoà tan có thể xuất ra theo dòng nước ngầm đồng thời các sinh vật sống kiếm ăn ở đầm và chuyển năng lượng đi nơi khác. Ngược lại, các đầm ven hồ và ven sông có thể xuất khẩu một lượng vật chất hữu cơ đáng kể trong thời kỳ ngập lũ.
d. Dòng năng lượng
Năng lượng hữu cơ ròng được các thực vật bán ngập tạo ra từ 1.600 đến 16.000 kcal/m2/năm. Phần lớn sản lượng ròng này bị tiêu hao trong quá trình hô hấp của sinh vật tiêu thụ. Một nghiên cứu từ rất sớm của Craigg (1961) giả thuyết rằng hô hấp của sinh vật trong bãi than bùn ở đồng cỏ Juncus là khoảng 1.760kcal/m2/năm.
Trong lớp lắng cặn, các động vật không xương sống – đặc biệt là các động vật không xương sống hiển vi, đóng một vai trò quan trọng trong dòng năng lượng hữu cơ qua hệ sinh thái.
Pelikan (1978) đã tính được dòng năng lượng qua các động vật có vú ở một hệ sinh thái đầm lầy lau lách. Năng lượng tiêu thụ tổng là 235 kcal/m2/năm – chủ yếu bởi các động vật ăn cỏ. Côn trùng tiêu thụ 10 và động vật ăn thịt là 1 kcal/m2/năm. Lượng này chiếm khoảng 0,55% sản lượng của thực vật trên mặt đất và 0,18% sản lượng của thực vật dưới mặt đất. Phần lớn năng lượng đã được đồng hoá là dùng cho hô hấp.
Nếu coi sản lượng là bằng 5% mức tiêu thụ tổng số, dòng năng lượng hữu cơ tổng số qua chim có thể là khoảng 20 kcal/m2, hay động vật có vú đóng góp vào 10% sản lượng thô.
Tóm lại, dòng năng lượng qua côn trùng, động vật có vú và chim được đánh giá là ít hơn 10% sản lượng sơ cấp của lưới dinh dưỡng. Phần lớn năng lượng còn lại của các sản phẩm hữu cơ phải được tiêu thụ do hô hấp của vi sinh vật, một phần được tích trữ dưới dạng than bùn, bị khử thành metan, và xuất khẩu vào các thuỷ vực gần kề.
