Mặc dù nằm trong vùng nhiệt đới, Đài Loan nhờ có nhiều dãy núi cao, tạo nên lượng đa dạng sinh thái thẳng dốc phong phú. Từ mặt biển đến đỉnh Nguyên Sơn với độ cao 3.952 mét, trong khoảng cách ngắn này đã bao phủ nhiều môi trường khí hậu khác nhau như nhiệt đới, hạ nhiệt đới, nhiệt đới và băng hạn. Trong đó, khu vực cao nguyên trên 3.000 mét giữ lại di sản sinh học quý giá từ thời băng hạn, hình thành nên hệ sinh thái độc đáo nhất của Đài Loan.
Đặc điểm môi trường cao nguyên của Đài Loan
Địa hình và điều kiện khí hậu
Đài Loan có 268 dãy núi có độ cao trên 3.000 mét, chủ yếu phân bố ở dãy núi Trung Bắc, dãy núi Xuyoạc và dãy núi Nguyên Sơn. Những dãy núi này là sản phẩm của va chạm giữa vỏ đất Oceáno Philippines và vỏ đất châu Á-Eurosai, tỷ lệ thời gian tinh thể tương đối trẻ nhưng tốc độ nâng cao rất nhanh, khoảng 4-5 milimet mỗi năm.
Điều kiện khí hậu ở khu vực cao nguyên rất khắc nghiệt. Với mỗi 100 mét tăng độ cao, nhiệt độ giảm khoảng 0.6°C. Nhiệt độ trung bình năm tại đỉnh Nguyên Sơn chỉ là 4.3°C, mùa đông thường xuống dưới 10°C. Mặc dù lượng mưa năm rất phong phú (khoảng 3.000-4.000 milimet), nhưng phần lớn giảm dưới dạng tuyết.
Gió mạnh là đặc trưng nổi bật của môi trường cao nguyên. Vào mùa đông, gió mùa bắc đông tại khu vực cao nguyên có tốc độ có thể đạt hơn 30 mét/giây, tạo nên cảnh quan đặc biệt của "thảm thực vật bị gió". Vào mùa hè, mưa lũ diễn ra tần suất cao, sấm sét là một trong các yếu tố thiên nhiên chính gây chết cây cối ở thực vật cao nguyên.
Đất và đặc điểm đá vật
Đất ở khu vực cao nguyên chủ yếu hình thành từ đáy tầng, thạch sỏi và loãng tầng, lớp đất thưa thớt, thoát nước tốt nhưng dinh dưỡng thiếu thốn. Sự tác động mạnh mẽ của xói mòi và biến đổi nhiệt độ gây ra nhiều đẳng đá vỡ và đất liền trống.
Độ pH của đất nằm trong khoảng 4.5-6.0, nội dung chất hữu cơ thấp. Vòng tuần hoàn đông-khô của băng giá khiến đất thường xuyên di chuyển, cây cối cần phải thích nghi với môi trường không ổn định này.
Đất liền từ đáy tầng và quặng sắc khoáng là môi trường quan trọng cho thực vật cao nguyên. Những loại đất này thoát nước cực kỳ tốt nhưng giữ ẩm kém, chỉ có các loài thích nghi mới có thể sinh sống ở đây.
Thảm thực vật cao nguyên
Vành đảo cây thân xuân (2.500-3.100 mét)
Đây là lớp vào đầu của hệ sinh thái cao nguyên, chủ yếu được tạo bởi cây thân xuân. Sợi Đài Loan (Abies kawakamii) là loài cây đại diện đáng chú ý, tạo thành những khu vực rộng lớn. Sợi Đài Loan có thể thích nghi với môi trường lạnh, gió mạnh và thời gian sinh trưởng ngắn, là loài cây giới hạn của rừng cao nguyên của Đài Loan.
Dầu hương Đài Loan (Tsuga chinensis var. formosana) phân bố ở các vùng cây thân xuân có độ cao thấp hơn, thường phối hợp sinh với sợi Đài Loan. Các loài cây như hồng quả, sợi Đài Loan vẫn có thể thấy được ở phần trên của lớp này nhưng số lượng rất ít.
Dưới lớp rừng, thực vật phổ biến là cây treo nhọn Nguyên Sơn, tạo thành những khu dẫn dắt dày đặc. Các loài thực vật khác bao gồm dương vọng Nguyên Sơn, dương vọng Hạ Sơn, hương hoa cây Nguyên Sơn, cỏ hoa Đài Loan...
Đất cỏ cây treo nhọn Nguyên Sơn (3.100-3.400 mét)
Sau phần trên của rừng, cây treo nhọn Nguyên Sơn (Yushania niitakayamensis) trở thành loài chiếm ưu thế, tạo thành những cảnh quan đất cỏ rộng lớn. Cây treo nhọn này là loài có nguyên thủy của Đài Loan, có thể chịu được nhiệt độ dưới 20°C, là một loài quan trọng của hệ sinh thái cao nguyên.
Trong khu vực đất cỏ cây treo nhọn, các loài thực vật cao nguyên khác xuất hiện như dương vọng Nguyên Sơn, cây tròn hình Nguyên Sơn... Các loài như hoa cây cà phê cao nguyên, hoa sứt hoa Nguyên Sơn, hoa lụa cây cào... xuất hiện trong mùa xuân hè để tạo thành một biển hoa cao nguyên.
Lớp thực vật này là nơi dùng tìm thức quan trọng của các loài động vật như hổ trắng, cá sấu, lợn hoang bản địa. Các củi tươi của cây treo nhọn Nguyên Sơn là một trong nguồn thực phẩm chính của hổ trắng.
Cụm thực vật cao nguyên (trên 3.400 mét)
Ở các lớp độ cao nhất, cây treo nhọn Nguyên Sơn dần nge nghịng, thay vào đó là các loài thích nghi đặc biệt khác thành cụm sinh vật phức tạp. Cây tròn hình Nguyên Sơn (Juniperus squamata var. morrisonicola) là loài cây đặc trưng của lớp này, sinh theo dạng nằm ngang hoặc phủ bề mặt đất, có khả năng chống gió cực mạnh.
Dương vọng Nguyên Sơn (Rhododendron pseudochrysanthum) là loài thực vật nổi tiếng nhất của cao nguyên Đài Loan, mỗi năm từ tháng 5-6 tháng mở hoa thành màu hồng nhạt phủ kín trên toàn bề mặt núi. Loài này chỉ phân bố trên 3.000 mét trở lên, là thực vật đại diện của cao nguyên Đài Loan.
Các loài thực vật có hoa bao gồm cây xương cơ Nguyên Sơn, hoa lụa cây cào, hoa sứt hoa cây trụ, hoa cây cào cao nguyên... Nhiều loài này sinh theo dạng nằm ngang hoặc hình cầu, giảm độ kéo của gió, giữ nhiệt độ cơ thể.
Các loài còn lại từ thời băng hạn
Di sản sinh học của thời băng hạn
Trong thời kỳ băng hạn của thế kỷ thứ tư (khoảng 260.000-10.000 năm trước), đường chính của Đài Loan từng xuống đến mức 1.500 mét. Vào thời điểm đó, các loài thực vật hạ nhiệt đới phổ biến ở các khu vực đất và thấp của Đài Loan. Khi thời băng hạn kết thúc và khí hậu ấm lại, các loài thực vật hạ nhiệt đới bị ép buộc di chuyển lên các khu vực cao nguyên, một số trong số đó đã tìm được môi trường bảo vệ ở đây, trở thành các loài còn lại từ thời băng hạn.
Các loài còn lại từ thời băng hạn của Đài Loan khoảng 200 loài, chủ yếu phân bố trên 2.500 mét trở lên. Những loài này đã tìm được điều kiện khí hậu tương tự như địa điểm phân bố nguyên thủy của họ trong thời kỳ đó, có thể tồn tại đến ngày nay. Chúng là các nguồn tài nguyên quý giá để nghiên cứu biến đổi khí hậu cổ đại và tiến hóa thực vật.
Các loài còn lại từ thời băng hạn quan trọng
Sợi Đài Loan (Taiwania cryptomerioides) là loài cây cây thân xuân quý giá nhất của các loài còn lại từ thời băng hạn. Loài này đã tồn tại từ thế kỷ mới trung đều (2,3 triệu năm trước) đến nay, hiện chỉ còn tồn tại ở các khu vực cao nguyên của Đài Loan và phía đông nam của Trung Quốc. Sợi Đài Loan có thể lên đến 80 mét cao, tuổi cây có thể lên đến hơn 2.000 năm.
Sợi lạnh Đài Loan mặc dù tên gọi gợi ý tính chất đặc sản của Đài Loan, nhưng thực chất đây là một nhóm con của các loài còn lại từ thời băng hạn. Các nhóm con của dạng cây này ban đầu rộng phân bố ở các vùng nhiệt đới của bán cầu bắc, nhóm con của Đài Loan là một dải duy nhất tồn tại ở khu vực nhiệt đới của Đài Loan.
Cây tròn hình Nguyên Sơn là một loài cây đặc biệt của cao nguyên trong họ cây tròn hình. Các loài cây trong họ này phổ bi trong thời băng hạn ở các khu vực có xu hướng băng hoá hoặc cao nguyên. Phần lớn các loài hiện nay đều phân bố ở các khu vực có xuống sóc hoặc cao nguyên. Cây tròn hình Nguyên Sơn của Đài Loan là một vị trí cuối cùng của sự di chuyển dần về phía bắc của họ này.
Lông lụa một lá (Pleione formosana) là một loài thực vật có hoa trong họ cây tròn hình, là một loài còn lại từ thời băng hạn. Các loài trong họ lông lụa một lá chủ yếu phân bố ở vùng nhiệt đới Himalaya, các loài của Đài Loan là phần cuối cùng của sự di chuyển về phía đông của họ này.
Cây cào kawakamii (Cirsium kawakamii) là một loài có hoa trong họ cây cào, là loài có nguyên thủy của cao nguyên. Các loài cào thường phổ biến ở các khu vực nhiệt đới, các loài cao nguyên của Đài Loan là các dòng di chuyển hậu của thời băng hạn.
Các loài còn lại từ thời băng hạn trong động vật
Chuột trán cao nguyên (Niviventer culturatus) là một loài có nguyên thủy của rừng cao nguyên của Đài Loan. Các loài trong họ chuột trán chủ yếu phân bố ở vùng nhiệt đới Himalaya, các loài của Đài Loan là các dòng di chuyển hậu từ thời băng hạn.
Chuột sọ cao nguyên (Sorex bedfordiae) phân bố ở các khu vực trên 2.000 mét. Các loài trong họ chuột sọ thường phổ biến ở các khu vực lạnh, các loài cao nguyên của Đài Loan là một phần cuối cùng của sự di chuyển về phía nam của họ này trong khu vực nhiệt đới.
Cá ngọc là một loài động vật quý giá của các suối cao nguyên của Đài Loan. Cá ngọc Alishan, cá ngọc Guanziling, cá ngọc Nanhu... đều là các loài còn lại từ thời băng hạn. Các loài cá ngọc cần môi trường ẩm ướt và lạnh, các khu vực cao nguyên của Đài Loan cung cấp cho chúng nơi cuối cùng của sự bảo vệ.
Chức năng của hệ sinh thái cao nguyên
Hạn tích nguồn nước
Khu vực cao nguyên của Đài Loan là nơi hạn tích nguồn nước quan trọng. Các khu rừng và đất cỏ cao nguyên có khả năng hấp thụ gió mưa rất lớn, mỗi năm có thể thu hút khoảng 800-1.200 milimet gió mưa. Cây treo nhọn Nguyên Sơn có hệ rễ phát triển mạnh, có thể hiệu quả ngăn chặn xói mòi đất.
Tầng lớp tuyết ở khu vực cao nguyên tan chảy vào mùa xuân, cung cấp lưu lượng nước ổn định. Nước chảy từ các tầng lớp tuyết của dãy núi Trung Bắc là nguồn nước quan trọng của các sông như sông Nhụt, sông Bích, sông An. Biến đổi khí hậu khiến lượng tuyết giảm, ảnh hưởng đến việc cung cấp nguồn nước cho các khu vực dưới.
Hấp thụ carbon
Các khu rừng cao nguyên là kho carbon quan trọng. Rừng sợi lạnh Đài Loan có thể hấp thụ khoảng 200-300 tấn carbon mỗi hecta mỗi năm, chủ yếu là trong thân cây và lớp đất. Lượng carbon hấp thụ trong lớp đất của đất cỏ cây treo nhọn Nguyên Sơn cũng rất đáng kể, mỗi hecta khoảng 100-150 tấn.
Các loài thực vật cao nguyên sinh trưởng chậm chỉ nhưng tuổi thọ rất lâu, tạo thành một hệ thống hấp thụ carbon ổn định. Sợi Đài Loan có thể sống hơn 2.000 năm, cây tròn hình Nguyên Sơn cũng có thể sống hàng trăm năm. Những loài thực vật có tuổi thọ lâu này là những tải trọng quan trọng cho việc hấp thụ carbon lâu dài.
Bảo tồn đa dạng sinh học
Khu vực cao nguyên của Đài Loan là nơi sinh sống duy nhất của nhiều loài có nguyên thủy. Khoảng 30% các loài có nguyên thủy của toàn bộ Đài Loan phân bố ở các khu vực cao nguyên. Những loài này thường có phạm vi phân bố rất hẹp, số lượng cụm dân số hạn chế, rất nhạy cảm với sự thay đổi môi trường.
Khu vực cao nguyên cũng là nơi dừng chân quan trọng của các loài chim di cư. Các loài chim như chim chích chòe nâu, chim chích chòe hồng, chim chích chòe gặp... sẽ di chuyển giữa các độ cao khác nhau theo mùa. Các loài chim như chim chích chòe vàng, chim chích chòe đỏ... lưu giữ cả năm sinh sống trong rừng cao nguyên.
Tác động của biến đổi khí hậu
Tác động của sự tăng nhiệt
Theo dữ liệu từ Ban Khí tượng, khu vực cao nguyên của Đài Loan trong 50 năm qua đã tăng nhiệt độ trung bình khoảng 1.4°C. Sự tăng nhiệt khiến các lớp rừng di chuyển lên các khu vực cao nguyên, làm co lại không gian sinh tồn của các loài thực vật cao nguyên.
Thời gian mở hoa của dương vọng Nguyên Sơn từ đầu tháng 6 vào tháng 5 giữa tháng. Sự trễ hoa sớm tăng nguy cơ thiệt hại do sương giá, ảnh hưởng đến tỉ suất thành cây. Các thay đổi tương tự trong nhật biểu sinh vật khác cũng được quan sát được.
Dưới lớp rừng sợi lạnh Đài Loan bắt đầu xuất hiện các loài thực vật trước khi phân bố ở các khu vực độ cao thấp hơn như hồng quả, tăng trưởng tươi của sợi Đài Loan. Hiện tượng "di chuyển môi trường" này cho thấy hệ sinh thái cao nguyên của Đài Loan đang được tái cấu trúc lại.
Các sự kiện khí hậu cực đoan
Lượng mưa mạnh tăng ảnh hưởng đến đất ở khu vực cao nguyên gây xói mòi nghiêm trọng. Bão Mo Dao năm 2009 đã gây ra nhiều sụp đổ quy mô lớn ở khu vực cao nguyên, phá hủy nhiều rừng nguyên sinh. Bão Su La năm 2012 cũng gây thiệt hại nghiêm trọng ở dãy núi Trung Bắc.
Tần suất khô hạn tăng ảnh hưởng đến cân bằng nước của các loài thực vật cao nguyên. Vào cuộc khô hạn tháng 3 năm 2021, các khu vực như Alishan, Taipingshan của sợi lạnh Đài Loan đã chết cây trên diện tích lớn. Khả năng chịu đựng stress thiếu nước của các loài thực vật cao nguyên yếu hơn bạn mong đợi.
Tác động của sự phá vỡ môi trường sống
Các con đường cao nguyên xây dựng cắt cắt đất sống liên tục. Các con đường như Quốc lộ Trung Bắc, Quốc lộ Nam Trung Bắc tạo ra các rào cản cho việc di chuyển của sinh vật. Các loài thực vật ngoại lao ở bờ đường cũng là một mối đe dọa sinh thái.
Sự tăng lượng hoạt động leo núi cũng mang lại các tác động khác. Các tuyến đường leo núi nổi tiếng bị thực vật bị dù nát, đất bị nén ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ cây. Các cụm thực vật cao nguyên trên đường chính của Nguyên Sơn đã cho thấy sự suy giảm rõ rệt.
Chiến lược bảo tồn và thách thức
Hệ thống khu bảo hộ
Đài Loan đã thiết lập các khu quốc gia như Khu quốc gia Nguyên Sơn, Khu quốc gia Xuyoạc Bảo Vọng, Khu quốc gia Taoyuan... bao phủ hệ sinh thái cao nguyên. Các khu quốc gia này bảo vệ khoảng 70% môi trường sinh sống của các loài thực vật cao nguyên.
Hệ thống khu bảo tồn tự nhiên bảo vệ các hệ sinh thái đặc biệt hiếm có. Các khu bảo tồn tự nhiên như Khu bảo tồn tự nhiên Hachien Mountain Taiwanese Magnolia, Khu bảo tồn tự nhiên Dayu Mountain... chuyên bảo vệ các địa điểm sinh sống cốt lõi của các loài còn lại từ thời băng hạn.
Nghiên cứu và giám sát
Công ty Lâm nghiên cứu đã lập các khu vực nghiên cứu sinh thái lâu dài ở khu vực cao nguyên, giám sát thay đổi cụm thực vật. Các khu vực mẫu mã trường sinh viên Alishan, Taipingshan, Xitouu cung cấp dữ liệu giá trị lâu dài.
Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng sinh học của Viện Nghiên cứu Trung học đã xây dựng kho tàng gen của các loài thực vật cao nguyên, bảo tồn các nguồn gen quan trọng của các loài đe dọa. Công nghệ kho tàng hạt giúp bảo vệ các loài đe dọa.
Việc nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đối với hệ sinh thái cao nguyên đang được chú trọng dần. Các cơ quan như Khoa sinh thái và tiến hóa của Đại học Đài Loan, Trung tâm Nghiên cứu Bảo tồn các loài có nguyên thủy... đang thực hiện đánh giá tác động đa ngành của biến đổi khí hậu.
Các thách thức khiến bảo tồn khó khăn
Nguồn lực hạn chế là vấn đề cốt lõi của bảo tồn cao nguyên. Các khu vực cao nguyên khó di chuyển, chi phí giám sát cao, khó khăn trong việc cân bố nhân lực. Nhiều các khu vực xa xôi thiếu dữ liệu giám sát.
Biến đổi khí hậu là mối đe dọa lâu dài nhất. Các loài thực vật cao nguyên đã đứng ở giới hạn phân bố của chính họ, không có địa điểm cao hơn để di chuyển. Cần phát triển các chiến lược bảo tồn mới, bao gồm bảo tồn tại nơi khác, di chuyển trợ giúp...
Khoảng trống kiến thức hạn chế khả năng bảo tồn hiệu quả. Nhiều các loài thực vật cao nguyên nền tảng sinh học, nhu cầu sinh tồn, động lực cụm dân số vẫn chưa rõ ràng. Cần nhiều nghiên cứu nền tảng hơn để hỗ trợ các quyết định bảo tồn.
Sự thiếu quan tâm xã hội ảnh hưởng đến việc đầu tư nguồn lực bảo tồn. Tương đối với các loài nổi tiếng như hổ, hồng, các loài thực vật cao nguyên thiếu sự quan tâm xã hội. Cần qua truyền thông giáo dục nâng cao nhận thức của công chúng về giá trị sinh thái cao nguyên.
Tầm nhìn tương lai
Hệ sinh thái cao nguyên của Đài Loan đang đối mặt với những thách thức chưa từng có, nhưng cũng không phải là không có hy vọng. Tiến bộ công nghệ cung cấp các công cụ mới cho bảo tồn: công nghệ drone giúp giám sát các khu vực xa xôi có thể; công nghệ gen giúp hiểu khả năng thích nghi của các loài; các mô hình khí hậu giúp chúng ta có thể dự báo các thay đổi trong tương lai.
Chìa khóa là tích hợp các hành động bảo tồn đa lớp: từ bảo tồn gen đến bảo vệ môi trường sinh sống, từ nghiên cứu khoa học đến giáo dục công chúng, từ bảo tồn địa phương đến hợp tác quốc tế. Hệ sinh thái cao nguyên của Đài Loan là một phần quan trọng của đa dạng sinh học trên toàn cầu, bảo vệ chúng là trách nhiệm của chúng ta đối với đa dạng sinh học của hành tinh.
Câu chuyện các loài còn lại từ thời băng hạn nhắc nhở chúng ta: sự kiên cường của sự sống vượt bậc lạ, nhưng cũng rất nhạy bền. Đã trải qua hàng nghìn năm thay đổi khí hậu từ thời băng hạn vẫn có thể tồn tại, những sinh vật này giờ đây đang đối mặt với biến đổi khí hậu do hoạt động con người tăng tốc. Làm sao để tìm được sự cân bằng giữa phát triển và bảo tồn, đang kể cho thế hệ chúng ta hiện tại trí tuệ.
Tham khảo
- Cổng thông tin đa dạng sinh học của Đài Loan — Thông tin về phân bố và phân loại sinh vật cao nguyên của Đài Loan
- Cụm quản lý Lâm nghiên cứu và Bảo tồn tự nhiên — Nghiên cứu và quản lý bảo vệ hệ sinh thái rừng cao nguyên
- Trung tâm Nghiên cứu và Bảo tồn các loài có nguyên thủy — Nghiên cứu và bảo tồn các loài có nguyên thủy của Đài Loan
- Cơ quan quản lý Khu quốc gia Nguyên Sơn — Khảo sát và quản lý bảo vệ hệ sinh thái cao nguyên
- Cơ quan quản lý Khu quốc gia Xuyoạc Bảo Vọng — Giám sát sinh thái và giáo dục môi trường ở khu vực cao nguyên
- Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng sinh học của Viện Nghiên cứu Trung học — Nghiên cứu phân loại hệ sinh thái và tiến hóa của các loài thực vật cao nguyên
- Khoa sinh thái và tiến hóa của Đại học Đài Loan — Nghiên cứu chức năng của hệ sinh thái cao nguyên
- Phòng nghiên cứu sinh thái cao nguyên của Đại học Đông Đông — Nghiên cứu tác động của biến đổi khí hậu đối với các loài thực vật cao nguyên
- Tài liệu Thực vật Flora of Taiwan — Thông tin phân loại đầy đủ của các loài thực vật có giá ở Đài Loan
- Sách hình dung các loài thực vật cao nguyên của Đài Loan — Tài liệu giáo dục và sinh thái của các loài thực vật cao nguyên -《Các dãy núi cao nguyên của Đài Loan》, Yang Nan-jun, xuất bản Far Eastern, 2002 -《Các loài thực vật còn lại từ thời băng hạn của Đài Loan》, Lü Sheng-you, xuất bản Joint Economic, 2018