Chức năng sinh thái của rừng ngập mặn đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong chu trình vật chất. Các chu trình chuyển hóa vật chất trong rừng ngập mặn được vận hành bởi các yếu tố vật lý và sinh học, các yếu tố này điều khiển dòng vào và ra của các vật liệu vô cơ và các phức hợp hữu cơ.
44
Hình 2.4: Chu trình dinh dưỡng ở rừng ngập mặn
(Dennison et al., 1997) Bên cạnh những yếu tố vật lý như chu kỳ triều, dòng chảy và lượng mưa thì các quá trình sinh học có ý nghĩa nhất đến chu trình khoáng hóa là vật rụng (nhất là lá), sự phân hủy vật liệu hữu cơ và hoạt động của vi sinh vật trong nền trầm tích (Lugo and Snedaker, 1974).
Lượng vật rụng ở rừng ngập mặn khác biệt nhau tùy thuộc vào tuổi và hình thái của rừng. Kết quả nghiên cứu của Tomas et al. (1997) ở Segara Anakan, bờ biển phía Nam của tỉnh Central Java, Indonesia cho thấy năng suất vật rụng trung bình của Đước đôi (lá và nụ hoa: 7,2±1,8 g/m2/ngày, nụ hoa và hoa:
12,1±1,8 g/m2/ngày và cành: 19,42,1 g/m2/ngày) cao hơn so với Vẹt tách (lá và nụ hoa: 5,6±2,1 g/m2/ngày, nụ hoa và hoa: 11,4±1,3 g/m2/ngày và cành: 20,2
± 2,1 g/m2/ngày) và Mấm trắng (lá và nụ hoa: 3,5 ± 0,8 g/m2/ngày, nụ hoa và hoa: 3,2 ± 0,9 g/m2/ngày và cành: 9,8 ± 0,3 g/m2/ngày). Theo nghiên cứu của Võ Ngươn Thảo (2004), tổng số vật rụng của rừng đước trong vuông tôm và ngoài vuông tôm ở Lâm ngư trường Tam Giang I, tỉnh Cà Mau từ 913,4 g đến 1.017,8 g trọng lượng khô/m2/năm. Lá chiếm hơn 72% tổng số vật rụng.
Robertson et al. (1993) cho rằng lá cây phân hủy nhanh hơn ở vùng ngập triều nhiều so với vùng ngập triều ít. Mackey and Smail (1996) khi nghiên cứu
45
về sự phân hủy của Mấm biển cũng nhận thấy sự phân hủy nhanh hơn một cách có ý nghĩa ở những vùng có cao trình đất thấp hơn với sự ngập nước lớn hơn.
Sự ngâm nước dẫn đến sự lọc những vật liệu dễ phân hủy và thúc đẩy hoạt động của vi khuẩn. Cả 2 điều này đều làm gia tăng tốc độ phân hủy. Ngoài ra, tác động của thủy triều lên lá dẫn đến sự vỡ ra từng mảnh và do đó sự mất trọng lượng gia tăng. Ngoài ra, sự mục nát và sự phân hủy vật rụng rừng ngập mặn được làm nhanh thêm bởi hoạt động ăn của những động vật không xương sống (Camilleri, 1992). Vì thế, mật độ của những động vật không xương sống lớn ảnh hưởng đến tốc độ của sự phân hủy. Những động vật này xử lý một lượng lớn vật rụng đóng góp một cách có ý nghĩa đối với động thái dinh dưỡng.
Sự phân hủy vật rụng ở rừng ngập mặn còn bị ảnh hưởng bởi yếu tố độ mặn. Kết quả nghiên cứu của Bùi Thị Nga và Scheffer (2004) cho thấy tốc độ phân hủy và sự phóng thích vật chất hữu cơ của lá Đước ở độ mặn 5‰ cao hơn so với ở các độ mặn 15, 25 và 35‰.
Khi nghiên cứu về rừng ngập mặn ven biển thuộc nước Kenya ở phía Đông châu Phi, Rao et al. (1994) thấy rằng tỷ lệ C/N của lá Mấm, lá Đước và lá Vẹt lần lượt là 27 ± 5, 78 ± 9 và 70 ± 9. Tỷ lệ C/N được sử dụng để đánh giá về giá trị dinh dưỡng (Tỷ lệ thấp nghĩa là nồng độ đạm và đặc tính dinh dưỡng cao hơn). Đây là một trong những nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy của lá (Ashton et al., 1999). Lá Mấm có tỷ lệ C/N ban đầu thấp hơn đáng kể so với lá Đước và Vẹt, do đó đặc tính dinh dưỡng cao và sẽ phân hủy nhanh hơn. Thông qua sự phân hủy vật rụng sẽ cung cấp lượng nitơ đáng kể cho đất rừng và rừng càng nhiều tuổi lượng nitơ trong đất càng nhiều (Nguyễn Thị Hồng Hạnh và Mai Sĩ Tuấn, 2005). Jagtap (1987) cho rằng hàm lượng đạm trong đất rừng ngập mặn ở vùng nhiệt đới có giá tri cao nhất trong mùa mưa do lắng đọng của một lượng lớn các mảnh vụn thực vật lơ lửng. Hossain and Hoque (2008) cũng cho rằng tốc độ phân hủy vật rụng ở rừng ngập mặn bởi vi khuẩn cao hơn vào mùa mưa.
Năng suất vật rụng dường như là một yếu tố quan trọng trong vai trò sinh thái của rừng ngập mặn (Lugo and Snedaker, 1974). Khi lá rụng, các dưỡng chất trong lá được trả lại cho đất nhờ vào quá trình phân hủy. Tham gia vào quá trình đó có sự góp mặt của nhiều loại sinh vật. Trước hết, một phần nhỏ lá rụng trên nền rừng được tiêu thụ bởi các động vật sống tại đây để biến thành dạng năng lượng và sinh khối cho cơ thể, phần còn lại được cắt nhỏ ra nhờ hoạt động cắn xé của Ba khía hay bị vỡ vụn do các yếu tố vô sinh (nhiệt độ, lượng mưa,…) (Lee, 1995). Các mảnh vụn lá được phân mảnh một lần nữa nhờ hoạt động của nấm, giun, thân mềm, tôm, cua để trở thành các vật chất hữu cơ dạng thô và vật chất hữu cơ dạng hạt mịn. Sau đó, nhờ hoạt động phân hủy của vi sinh vật, các xác bã hữu cơ và các chất bài tiết của sinh vật biến thành dạng muối vô cơ hòa
46
tan được trong đất, nước, trầm tích. Thực vật hấp thụ các muối hòa tan này và đưa chúng trở lại chu trình dinh dưỡng.
Các nghiên cứu trong những năm 1980 - 1995 đều hướng đến một kết luận là dòng xuất từ rừng ngập mặn là dòng phổ biến nhất trong các dòng dinh dưỡng ở vùng triều (Lugo and Snedaker, 1974).
Như vậy, vật rụng đóng một vai trò rất quan trọng trong chu trình vật chất của rừng ngập mặn. Một phần vật rụng được trả lại cho đất thông qua các tiến trình sinh, hóa học, phần còn lại theo dòng thủy triều thông qua các lạch triều xuất ra ngoài hoặc nhập trở lại vào rừng một lượng vật chất hữu cơ đáng kể.
Chính nhờ sự trao đổi chất này mà hệ sinh thái của rừng ngập mặn luôn được quan tâm vì nó đóng vai trò là nơi cung cấp hoặc tích trữ dưỡng chất cho hệ sinh thái ven biển.