Sinh thai moi truong ung dung ii

Chương SINH THÁI MÕI TRƯỜNG ĐẤT ƯỚT (W etỉan d Environmental Ecokìgy) 8.1 KHÁI NIỆM VẾ ĐẤT ƯỚT**’ Hiện có nhiều khái niệm đất ướt (Wetland), nhìn chung đâ't ướt loại đất có nước đầy nước bên nước ngập bề m ặt đất nước diện vùng đất có rễ quanh năm theo mùa năm , bao gồm mùa trồng trọt Sự diện nưđc thời gian dài tái xuât theo chu kỳ yếu tơ định đặc tín h tự nhiên cho phát triển đất loại quần xã động thực v ậ t sống đất trén mặt đất Đất ướt xác định diện loài thực vật chịu ngập phù hợp với đời sống loại đất tạo thành nước ngập điều kiện bào hòa nước đặc điểm đâ't ướt (N A S 19 95; MITSCH G O SSE L IN K 1993) Cũng gọi đất ướt trường hợp đất không chứa đầy nước thảm thực vật chịu ngập phải có diện thể sống khác, cho thấy có bão hịa nước tái xuất theo chu kỳ (NAS 1995) Theo Covvardin cộng tác viên (1979): đất ướt vùng đất chuyển tiếp hai hệ đất liền nước, nơi mà nước thường có gần kề bề mặt đả't đất phủ lớp nước cạn, có thêm m ột vài tính chất sau : - Theo chu kỳ tối thiểu, đất có chiếm ưu th ế loài chịu ngập nước - Tầng nẻn đất ngậm nước làm khô - Tầiig nến khơtig lầ đất vầ bão hịa nước bị che phủ lớp nước cạn mùa trồng trọt hàng năm Theo công ước quô*c tế Ramsar (Ramsar, Iran 1981) : Đất ướt vùng mà nơi nước nhân tơ' điểu khiển môi trường đời sống lồi động thực vật mơi trường Đất ướt có nơi mà tầng nước diện gần kề mặt đất, đất bị che phủ lớp nước cạn Công ước Ram sar mở rộng khái niệm đất ướt tạ i điều : Đ ất ướt định nghĩa : Là loại đất vùng đầm lẩy, miền đầm lầy, đất than bùn nước, tự nhiên ha\ nhán tạo, thường xuyên thinh thoảng có nước tù đọng (*) Có cộng tác cùa Lê Đức Tuấn 317 nước chảy, ngọt, lợ mặn, bao ịỊồm cà vùng biển có độ sâu khơng q m triều kém" Và thêm điều 2.1 : "Có th ể sá t nhập vùng ven sông ven biền tiếp giáp với vùng đất ướt, đảo phận vùng biển sâu m triều , n ằm bên vùng đất ướt" Như th ế, theo phạm vi công ước Ramsar mở rộng đến nhiều loại hiiứi môi trường sông (habitat), bao gồm sông hồ, đầm phá ven biển, rừng ngập mặn, bâi than bùn, rặng san hơ Cịn phải k ể thêm vùng đất ưdt nhân tạo ao đầm nuôi tôm cổ, đất nông nghiệp cố hệ thống thủy lợi, ruộng muô'i, hồ chứa nước, mỏ sỏi, công nước thải trại nuôi thủy sản, kênh đào 8.2 P H Â N B Ố - P H Â N L O Ạ I C Á C LOẠI Đ Ấ T ướt - C H Ế ĐỘ NƯỚC 8.2.1 Phân bố Đất ướt có khắp nơi giới, từ vùng cực có lớp băng tuyết vĩnh viễn đến vùng nhiệt đới Hiện người ta chưa biết xác diện tích rộng coi đất ướt, theo Trung Tâm Giám Sát Bảo Tồn Thê' giới (World Conservation Monitoring Centre) số ước tính khoảng 570 triệu h a (5,7 triệu km^) chiếm 6% diện tích bề mặt trá i đất; 2% ao hồ, 30% bâi lầy, 26% miền đất lầy, 20% đầm lầy, v 15 % đồng b ằn g ngập nuớc Rừng ngập mặn chiếm khoảng 240.000 km^ vùng ven biển, khoảng 600.000 km^ rạn san hô a.2.2 Phân loợl chế dộ nưdc Theo tổ chức W etlands đất ướt phân loại sau : 8.2.2.1 Đất ướt ngập mặn : Cố tên loại hình khác nhau, dựa ỉoạị thảm thực vật chiếm ưu vùng đất ưđt vùng nhiệt đới, đất ướt ngập mặn gọi ỉà "dầm ỈÂy rừng ngập mặn" với đặc trưng ỉà quần thể rừng ngập mặn v cá th ể sống đặc hữu với rễ cành nhánh chằng chịt Nhưng d p hia B ắ c v N am , khu vực ôn đới, đầm lầy rừng ngập m ặn nhường chỗ cho eác vùng đất uớt thảm cô đầm ỉầy ngập mặn (saỉt marshes) Chế độ nước phụ thuộc vào thủy triều phần nhỏ ỉượng nưởc ngầm v nưdc mưa - Đầm lẩy ngập mặn (Salt marshes) Nói theo cách đó, đầm iầy cỏ ngập mặn ỉà cánh dồng cỏ ven biển Một "biển cỏ" xác định vùng đất ướt Đầm lầy cỏ ngập 318 m ặn thường thấy dọc theo dải đất rộng bên vịnh nhỏ, ỉạch, cửa sông vịnh lớn, nơi chúng đươc bảo vệ trán h khỏi sức m ạnh cửa són g vỗ Trẩm tích thửy triều phù sa mang đến từ sông ỉắ n g đọng lạ i khu vực này, tạo điều kiện lý tưỏng cho thực v ậ t đầm lầ y p h át triển Cỏ loại thực vật thông thường vùng đầm lầ y cỏ ngập m ặn c ỏ Sp artin a nhóm cỏ thường thấy - Bãi triều (Tidal flats) Các môi trường sống đặc biệt gọi bãi triểu thường th bao quanh ria ngồi phía biển đầm lầy ngập mặn B ăi triều bãi bùn cát nằm phơi triều thấp chìm hồn tồn nước kh i triều cao Hầu hết loài thực vật, kể cỏ Spartina dày dạn không mọc nơi có điều kiện khắc nghiệt Thật ngạc nhiên ià tảo (Algae) v vi khuẩn (Bacteria) phong phú khu vực này, chúng cung cấp thức ăn cho lồi sị, cua, ốc, trùn nhiều lồi động vật khơng xương sấn g khác bùn Khi triều xuống, nhiều loài chim đến bầy bãi triều phơi để àn loài sinh vật Khi triều lêri cá loài thú khác lạ i bơi đến bãi để tìm thức ăn - Đầm lầy rừng ngập mặn Đầm lầy rừng ngập mặn đối chiếu vùng nhiệt đới cùa đầm lầy cỏ ngập mặn vùng ôn đới Cũng nhự 4ầm lầy cỏ ngập mận, quần xă đầm ỉ ẩ y rừng ngập mặn nhóm lồi thực vật liên quan cung cấp lượng ỉớn thức ăn nơi trú ẩn cho nhiều loài thú Nhưng thực vật chiếm ưu đầm lầy rừng ngập mặn rừng ngập mặn khơng phải cỏ ỉồi thân thảo điển hình dầm lầy ngập mặn Sương giá có thế' làm chết rừng nịgập mặn, quần xă rừng ngập mặn chi xuất d vùng nhiệt đới 8.2.2.2 Đất ướt ngập - Đẩm lẩy cỏ (Marshes) Đầm láy ngập loại cồnh quan phổ biến d khu vực B ắ c M ỹ, Bắc Âu, tạo thành đến 90% diện tích đất ướt Nước vùng đầm lầy dao động lên xuống theo mùa, lên cao suốt mùa mưa nhiều thường biến mùa khơ Có thể phân biệt đầm lầy với loại đất ướt ngập khác loại thực vật mọc vùng Các bụi d ầy thực v ậ t có cọng mềm cỏ, lau lách, cói phong phú Và loại thực vật khống phải thân gỗ cỏ đuôi mèo, huệ nước, cỏ dại mọc nhanh rấ t phổ biến - Bãi lầy (Bogs) Ba từ nêu lên đặc tnttig bãi ỉầy giới : than bùn, acỉd nước Bãi lầy đâ't ướt ngập thường chứa khấỉ lượng lớn than 319 bùn giàu chất hữu tạo thành nguyên liệu ià thực v ậ t mục rã T ia n bùn t h n h h ìn h k h i th ự c v ậ t c h ế t v - t h â n - c n h - r ễ c ủ a c h ú n g i V io t r o & g nưđc Sau thời gian dài v ệ t chất giàu acid bị nén lại, tạo thành ỉớp than bùn dày nhiều bải ỉầ y, than bùn d ày V C áỉ bãi lầy thường tim th vùng ỉạn h th ế giới Chúng thồah h ìn h vùng đất ướt nơi có rấ t nước chảy vào v chảy - Đẩm lầy (Suìamps) Các nhà khoa học định nghĩa đầm cổc vùng đất ướt mà bụi tliân gỗ chiếm ưu Chúng thường no nước mùa mưa v» khơ vào cl mùa khơ Các đầm lầy có khắp nơi từ vài phâi đến mét nước Các dầm lầy nước xếp vào hai nhóm : ĐẦM L Ẳ Y c ó R n g , thường k ết hợp với hệ thơng sơng xu ất dồng ngập nước ven sông, ẩm ướt quanh năm; ĐÁM LẦY C Â Y B Ụ Ỉ, đặc trưng bdi thảm thực v ậ t bụi mọc thấp thường ổm ướt phần năm, khô suô"t mùa hè 8.3 CÁC VÙNG SINH THÁI ĐẤT ƯỚT 8.3.1 Vùng lồy nước 8.3.1.1 Tổng qimn Ngược với vùng ỉầ y acid (Bog), vùng lầ y nước có pH cao, hà 3i lượng cancium đất cao, mức độ tải trọng (Loading Rate) dinh dưỠLg trung biiứi cao, suất cao, hoạt tính vi sinh v ậ t đ ất (Soiỉ Mỉcrobionism) cao dẫn đến phân hủy nhanh, chu kỳ quay vòng cấ định nitơ (Kitrogen Pixation) nhanh Cố th ể tích lũy th an bùn 8.3.1.2 Địa chất thủy văn Vùng lầy nước hình th àn h từ nhiều nguồn g)c khác lứ iư : - Từ vô số vùng trũng tạo hoạt động băng hà - K hi nước biển dâng lên v làm ngập ruộng, thung lũng rẻo ven biển nông sau thỉri k ỳ băng hà T rầm tích v than bùn ỉắn g xuống theo lự ngập lụt đă giữ bề m ặt vùng lầ y vùng nội triều (Intertidal z«ne), vùng lầ y lan nội địa cổ dòng nước chảy qua - K hi dòng chảy chảy ngang qua vùng đất đá vôi - T rên cháu thổ dịng sơng chảy vào hồ Sự phát triển vùng lầ y nước diễn theo chu k ỳ dài Ví dụ chu kỳ - 20 năm vùng lầy thảo nguyên băng hà Prairie gỉacial marsh) với giai đoạn : 320 a) Hạn hán, vùng lầy khô kiệt để lộ đáy bỉin; b) Ngập lụt trở lại sau cơữ mưa, nhấn chìm nhỏ lâu năm lan Qhanh mạnh; c) Vùng lầy bị hư hại, hệ thực vật bị tiêu diệt; d) Hồ tạo thành Và lập lại chu kỳ giai đoạn a Cũng đất ướt nào, đặc tính sinh th vùng lầy nước đặc trưng chế độ ngập thông qua yếu tố : diện cùa nước thừa (Excess water) nguồn nước khác với nguồn nước mưa trực tiếp Nước thừa xuất ỉượng nước mưa lớn lượng nước thoát (Evapotranspiration); dòng chảy vào vùng lầ y thủy vực lớn đủ để cung cấp đầy đủ cho thất nước hay dịng chảy ngầm Mực nước cùa vùng lầy thay đổi khác tùy theo vị trí vùng lầy Chẳng hạn ; - Đơi với vùng ven biển, mực nước có khuynh hưứng cân lâu dài ảnh hưởng biển - Đối với vùng lầy nội địa, mực nước kiểm soát cân lượng nước mưa ỉượiìg nước hcfi, đặc biệt vùng lầy thủy vực nhỏ chịu tác dộng dịng chảy qua có giới hạn (Restricted throughflow) - Đơ'i với vùng iầy hồ (Lacustrine marsh) mực nước nói chung ổn định chịu ảnh hưởng thay đổi mực nước hổ hàng năm phụ thuộc vào việc đào kênh chông lũ hay md rộng hồ - Các vùng lầy đồng cỏ ướt (Wet meadow), dồng cỏ lau lách (Sedge meadow), riêng VỚI vùng ôn đới, hồ mùa xuân (V em aỉ pool) xuất tuyết tan, vì'ng lầy thảo nguyên trũng (Prairie pothole) khô theo mùa - Các vùng lây tương tự vùng lầy kiềm (Fen), iượng nước mua, chúng cịn có nguồn nước khác nước ngầm Người ta tính tốn thấy thâm qua (Seepage) nước từ vùng lầy vào đất lượng nước thất ầy lớn mép (Margin), làm ảnh hưởng đến mực nước vùng lầy 8.3.1.3 Hóa học K hác với vùng lầy acid, nước vùng lầy nội địa có : - Có tính dẫn diện đặc biệt cao, có diện cation hòa tan - Than bùn bão hòa với bases, kết pH tiến gần đến giá trị trung hòa 321 - Các chất dinh dưỡng phong phú, tạo điểu kiện cho vi khuẩn hoạt dwing cyprass stand L vùng m suối nước truyền qua vùng lún cạn rừng nằm đồng dấc (Sỉoping pỉaỉn), ỗ sơng thay dịng chảy chậm với độ xói mịn nhỏ Cơ chất chủ yếu cát, số hỗn hợp đá vơi trầm tích vỏ sị Chế độ nước ; tuần hồn theo mùa ướt khơ e) Vùng d ố t ướt thưdng xuydn - Alluvial river sw om p (H - C le ) Là nhũtng vùng đất ướt thường xuyên làm ngập suối, sơng Thực vật đặc trưng bald cypress s.3.3.3 Hóa học •pH Nhiều vùng đất ướt nước sâu, đặc biệt vùng ẩm ướt phù sa sông bồi đắp hàng năm, nước sông chảy vào làm ngập, chất đầu vào làm trung hịa khống hóa, pH = - Vùng Cypress cung cấp chủ yếu nước mưa nước acid nên pH = 3,5 - * Dinh dưỡng ion hòa tan - Cypress dome : có khơng có tính kiềm, hàm lượng ion hòa tan chất dinh dưỡng thấp 332 - Swamp : "hờ" bề mật đầu vào nước ngầm nên giàu tính kiềm , ion hòa tan dinh dưỡng 8.3 C a cấu hệ sinh th a) Thực vột c ó tán (Canopy vegetcrtlon) - Đ ảt bồi phù sa hàng năm : đặc trưng loại thân gỗ cao, chịu ngập - Vùng đất cát nghèo dinh dưỡng : đăc trưng bới Pond cypress K hi bải lẩy bị thất thoát nước hay thời kỳ khỏ hạn lồi thơng, lồi gỗ cứng nguyệt quế (bay ) phát triển thay - Vùng ướt mép hồ (Lake - edge swamp) : đặc trưng cypress, tupelo, tần bì, thích (Maple) cáy chuyển tiếp b) Sự thích nghi c â y * Hiện tượng phần rễ dạng chóp (Knee) Đê thích nghi với điều kiện hầr bị ngập lụt suốt, loài vùng n ày đặc biệt cypress phát triển hệ thống rễ vượt lên cao khỏi m ặt nước (dưới m) Phần rễ có hình chóp gọi "knee" "Knee" có chức : • Giống neo cho • Nơi thực trao đổi khí hệ thơng rễ * Hiện tượng gốc trưđng phông (Butress) K hi phát triển điều kiện ngập, tạo gốc bị tnícíng phồng (gọi Butress) chiều cao phần từ m đến vài m so với m ặt đâ't, phụ thuộc chế độ nước đất ướt Butress giúp thân cáy vừa giữ ẩm vẫnở mặt nước c) Sinh vột tiAu thụ; * Động vật không xương sống Sự phong phú với số lượng cao động vật khơng xương sống nét đặc tníng bãi lầy ngập lâu năm Các loài thuộc họ bao gồm Crayfish, sò (Clamp), sâu (Oligochacte worm), ruồi, động vật bơi nghiêng (Âmphipod) côn trùng non * Cá : phụ thuộc vào bãi lầy * Động vật lưỡng cư bị sát Có - 10 lồi nhái (Frog), lồi bị sát chủ yếu cá sấu (Aỉligatoe) lồi rắn nước có độc (Cotton mouth moccasin) 333 8.3.3.5 Chức hệ sinh thái a) Nđng suđt sờ cốp Qua nghiên cứu, người ta nhận thấy suất cấp phụ thuộc vào diều kiện thủy văn dinh dưỡng b) Sự phón hủy Sử dụng hoạt động sinh học vật liệu hữu đưòng phân hủy chủ yếu vùng lầy nước sâu, phán hủy n ày thường bị cản trở điều kiện kỵ khí Theo nghiên cứu nhà khoa học, nói chung phân hủy rễ dạt cực đại nơi ẩni ướt bị ngập vĩnh viễn Tốc độ phân hủy tăng nhiệt độ trung bình mơi trường xung quanh tăng phụ thuộc đáng kể vào chất lượng (loài, loại rác rễ) vật liệu phân hủy c ) Dòng n đ n g lượng Dòng lượng bãi lầy nước sâu đặc tnmg suất sơ cấp cáy có tán Tuy nhiên, có khác biệt dòng lượng bãi lầy nghèo dinh dưỡng dòng lượng bãi lầy giàu dinh dưỡng Đối với đất ướt nghèo dinh dưỡng, có thêm dịng lượng ngoại lai đầu vào (Âilochthonous input of energ) mức tạo nâng lượng thấp Đối với đất ướt giàu dinh dưỡng, dòng lượng phụ thuộc dòng lượng dinh dưỡng ngoại lai đầu vào, đặc biệt từ th ất thoát ngập lụt dịng sơng d) Sự lổng dọng trâm tteh (Sedimentation) Một chế để đưa dinh dưỡng vào bái lầy trình lắng dọng trầm tích điều kiện ngập Theo nghiên cứu nhà khoa học, tốc độ lắn g đọng trung bình 0,25 cm/năm, cực đại 0,60 cm/năm Ngồi ra, mức độ lắng đọng trầm tích cịn phụ thuộc vào kênh đào hay kênh tự nhiên Thống thường, giá trị kênh đào nhỏ •) Nguổn dinh dưong Kitcher (1975) phát dòng chảy từ sông ngang qua vùng hồ giảm 50% photpho J w Day (1977) thấy Nitơ giảm 48% photpho 45% nước qua bâi lầy hồ nước trước sông Theo họ, thay đổi ỉà kết tương tác trầm tích ; cất giữ nước, khử nitơ hấp thụ photpho lên trầm tích sét Khi khảo sát trầm tích, họ thấy, có 90% N-NO3 p, 45 - 6 % N-NH3 334 Theo Debusk v Reddy (1987), sau 21 ngày theo dõi có 0,5 - 2,3% Nitơ nước ngập, 1 , - 17 ,3% nitơ trầm tích Điều nói lên 82,2 - 86,3% nitơ bị mâ't từ hệ trầm tích - nước q trình nitơ hóa, khử nitơ NH3 bay 6.3.4 Đất ướt v«n bd 8.3.4.1 Tổng quan Đất ướt ven bờ hệ sinh thái đất độ ẩm đất chịu ảnh hưởng dịng sơng dịng kênh gần Có nét đặc tnmg chủ yếu để phân biệt hệ sinhthái ven bờ với hệ sinh thái khác : - Hệ sinh thái ven bờ nói chung xem kết việc tịnh tiến đến gần sông kênh - Nàng lượng vật chất từ vùng đất xung quanh tụ qua hệ sinh thái ven bờ với số ỉượng lớn so với hệ sinh thái đất ướt Do đó, người ta gọi hệ hd (Open system) - Hệ sinh thái ven bờ có chức nơi tiếpgiữa hệsinh thái vùng thượng lưu (ưpstream) vùng hạ lưu (Downstream) sau n íi hệ sinh thái vùng đỉnh dốc (Upslope) vùng chân dốc (Downslope) 8.3.4.2 Địa chất Thủy văn * Khí hậu Khí hậu - có liên hệ với vĩ tuyến (Latitude), độ cao 80 với mặt biển (Elevation) thời tiết vùng - xác định lượng mưa dịện hay vắng mặt trạng thái nước vào mùa mưa * Lưu vực sơng Chế dộ ngập lụt vùng cịn xác định độ cao lưu vực sơng, kích thước độ dốc chúng * Vùng xâm th ự c , 80 với mặt biển nằm d dầu nước phía khúc uốn hạ lưu Hướng dịng có khuynh hướng dốc thẳng thung lũng thưịng có àạn g chữ V Mức độ v thời gian ngập thay đổi nhiều, phụ thuộc lượng mưa rơĩ Thực v ậ t vùng n y ià đồng cỏ rộng lớn, cung cấp than bùn hữu cách đáng k ể * Vùng cất giữ vận chuyển n&m vùng xâm thực * Vừng lắn g đọng dặc trưng d io vùng thượng lưu vùng có độ dốc thấp K h ả lắng trầm tích d vùng lớn nhiều 80 với vùng , độ dốc thoai thoải, yếu tố n ày d ỉn đến phát triển dồng b ằng v kơnb mềm m ại uốn ỉượn Mức độ trảm tích từ thơ (tại kênh) mịn (tại rìa 335 đồng - The periphery of the íloodpỉain) Chế độ ngập có khuynh hướng ơn hịa 8.3A.3 Hóa học đất Nói chung, tâ't đất ven bờ có chế độ ẩm cao K hi đồng b ằ n g bị ngập, điều kiện hiếu khí thay điều kiện kỵ khí Hiện tượng làm nảy sinh nhiều vấn đề đất : a) Oxy đđt Đây độc tính quan trọng đất bồi (Bottomland soil) Như dã biết, thực v ậ t thuộc hệ có rễ (Rooted vegetation), phần lớn chúng khơng có Hhả n ăn g tồn mơi trường thiếu oxy mức trung bình khoảng thời gian kéo dài, chúng cố khả thích nghi với điều kiện k ỵ khí V ì vậy, địi hỏi phải cung cấp oxy cho đất Sự đưa khơng khí vào đất định nghla khả đất truyền oxy khí vào vùng rễ, mà oxy vùng bị lấy nước ngập Sự đưa khơng khí vào dất chịu ảnh hưởng tính chất đất : • Thành phần giới, đất chứa hàm lượng sét cao, kích thước hạt sé t nhỏ, kết cấu chặt ỉàm khó đưa khơng khí vào • Hàm ỉượng vật liệu hữu : thường vật liệu hữu cải thiện cấu trúc đất (xốp hơn) nên việc truyền oxy dễ dàng • Độ cao nước ngầm so với mặt biển b) Vột hOU cđ Hàm lưựng hữu vùng bồi trung binh (2 - 5%) so với đất than bùn hữu cao (20 - 60%) đất vùng đồi (0,8 - 1,5%), phụ thuộc suất 8Ơ cấp, đầu vào ngoại lai, độ phồn hủy, xâm thực Các diều kiện kỵ khí hiếu khí đan xen làm chậm không hạn chế phân hủy ochđtdinhdưong Hàm iượng dinh dưỡng vùng bồi cao : • Hàm ỉượng đất sét cao, dinh dưdng photpho iiên kết với hạt sét bền 80 với hạt cát hay phù sa, dinh dưỡng trầm tích lắng đọng tăng • H àm lượng chất hữu cao ỉàm hòm lượng nỉtơ tâng • Được bổ sung liên tục trioh ngập Tuy nhiên, thiếu oxy trình ngập, m ặt iàm thay đổi pH, đọng chất khoáng p, N, Mn, s, Fe, Mg, Cu, Zn, mặt khác, tích lũy chất dộc tiềm tàng đất Ngoài ra, ỉượng oxy giảm ỉàm giảm điều kiện oxy hóa gây khó khăn cho việc tiêu thụ N , p 336