Biên niên vòng tăng trưởng In
Thứ ba, 06 Tháng 12 2011 10:33

Biên niên vòng tăng trưởng

Thời kỳ suy thoái của nền văn minh Angkor, sự sụp đổ của triều đại nhà Minh, đợt núi lửa Tombora phun trào khủng khiếp năm 1815, El Nino kéo theo nạn đói toàn cầu năm 1876-1878 giết chết 30 triệu người... đều có thể nhận ra từ những dấu vết phát triển tự nhiên bên trong thân cây trên mọi cánh rừng. Mỗi năm một lần, các cây thân mộc ghi lại đầy đủ hoàn cảnh môi trường sống bằng một vòng tăng trưởng. Các vòng tăng trưởng liên tục nhau tạo thành một tập biên niên gọi là dendrochronology. Những cây pơ-mu nước ta hay gỗ tếch Thái Lan có thể tạo thành các tập biên niên dày hơn 800 năm.

Các cây thân mộc tăng trưởng bề ngang bằng việc liên tục tạo ra các lớp tế bào mới ở cả phía ngoài và phía trong một tầng sinh gỗ (cambium). Các lớp phía ngoài chuyên hóa thành sợi li-be (phloem) để đưa nhựa là sản phẩm của quang tổng hợp nơi lá đến tất cả bộ phận của cây. Một số nhựa tích tụ thành các thể củ, quả, hạt làm nguồn thực phẩm. Các lớp li-be cũ hơn bị đẩy ra ngoài, thoái hóa thành vỏ rồi tróc ra khỏi cây. Trong khi đó các lớp phía trong của tầng sinh gỗ chuyên hóa thành tế bào sợi gỗ (xylem) để dẫn nước và chất dinh dưỡng từ rễ lên ngọn và lá. Các thớ gỗ cũ bị ép vào trong, mất dần khả năng dẫn nước và trở thành lõi cứng làm giá đỡ cây.

Mỗi năm một vòng tăng trưởng

Mỗi vòng tăng trưởng là một tầng gỗ tạo nên bởi một lớp dày sợi gỗ nhạt màu bao quanh bởi một lớp mỏng sợi gỗ đậm màu. Vào mùa mưa, cây nhận được nhiều nước và chất dinh dưỡng nên các tế bào gỗ mọc nhanh, lớn mạnh, mỏng vỏ, tạo nên lớp sợi sáng màu. Nhưng sang mùa nắng, thời tiết khắc nghiệt thì việc sinh gỗ trở nên chậm lại với các tế bào nhỏ hẹp, vỏ dày, tạo thành lớp sợi ngả qua màu đen. Các lớp gỗ đậm nhạt xen kẽ với nhau tạo nên các vòng tăng trưởng đồng tâm đẹp mắt. Một cây thọ 62 năm có 62 vòng tăng trưởng, theo đó vòng nằm sâu hơn được sinh ra sớm hơn. Các vòng trong cùng trở nên cứng chắc gọi là lõi gỗ (heartwood) có khi hóa khoáng không còn thấm nước. Các vòng phía ngoài mềm hơn gọi là dác gỗ (soapwood) dễ bị bóc ra khỏi lõi vì các chứa nhiều nước.
Người ta áp dụng nguyên tắc đồng nhất để khảo sát vòng tăng trưởng cây cối ở những vùng địa lý khác nhau hoặc vào các thời điểm khác nhau của cùng một loài. Nhờ đó sự khác biệt sinh học giữa các loài có thể bỏ qua và làm lộ rõ mức độ chi phối của 4 tác nhân môi trường gồm lượng mưa, ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm tương đối lên từng vòng tăng trưởng của từng năm nhất định. Các thay đổi theo mùa, những bất thường thời tiết, các sự kiện lớn như cháy rừng, ngập lụt hay phun trào núi lửa, các điều kiện khô hạn hạn băng giá và cả nồng độ CO2 khí quyển đều được thể hiện lên vòng tăng trưởng. Điều đáng ngạc nhiên là trong lịch sử, không phải con người chi phối cây cối mà chính là thời tiết và cây cỏ, đặc biệt dòng cây lương thực, ảnh hưởng đến những thay đổi hay biến động nơi các xã hội loài người.

Những chứng nhân của lịch sử

Trong các tập biên niên dendrochronology mới nhất ở châu Á, người ta thấy các vòng tăng trưởng ghi lại chi tiết các thời kỳ khí hậu cực đoan dẫn tới biến loạn hay làm thay đổi lịch sử của các dân tộc. Sự biến mất của nền văn minh Angkor ở Campuchia từ năm 1431 theo sau hai đợt hạn hán khủng khiếp từ năm 1340 đến 1360 và từ năm 1400 đến hết thập niên 1420. Triều đại nhà Minh ở Trung Quốc sụp đổ năm 1644 sau những biến loạn xảy ra bởi hạn hán mất mùa được ghi lại bằng những vòng tăng trưởng rất đậm và mỏng trên các thân cây trong khoảng năm 1638-1641. Tình trạng suy thoái đồng loạt của nhiều vương quốc từ Đông Nam Á đến Ấn Độ qua vùng Siberia diễn ra trong các năm 1756-1768 cũng được ghi lại bằng các vòng tăng trưởng khác thường nơi các cây gỗ tếch Thái Lan và gỗ pơ-mu ở Việt Nam.
Thông qua các vòng tăng trưởng, người ta biết rằng cuộc cách mạng năm 1789 tại Pháp và những biến loạn ở châu Âu xảy ra trong thời kỳ nắng nóng mà đỉnh cao năm 1790-1796 lan từ Nam Á qua Âu châu đến Trung Mỹ. Nạn đói khủng khiếp làm chết 30 triệu người trong mấy năm 1876-1878 được các vòng tăng trưởng ghi nhận như giai đoạn thời tiết cực đoan gây ra bởi một kỳ El Nino mạnh nhất của thế kỷ 19. El Nino và La Nina là hai hình thái bất thường của thời tiết do nhiệt độ khối nước trên bề mặt Thái Bình Dương thay đổi theo chu kỳ dẫn đến việc gây ra lụt lội chỗ này và khô hạn chỗ khác. Cây cối chịu ảnh hưởng tức thời cả 4 nhân tố thời tiết, nhưng từ đó phải mất vài tuần hay vài tháng mới thể hiện lên các tế bào tạo vòng tăng trưởng.

Nơi ghi dấu các sự kiện thiên nhiên


Từ lâu các nhà khoa học biết rằng phún xuất núi lửa bắn tung lên trời những phần tử li ti gọi là aerosol ngăn cản tia nắng làm lạnh khí quyển dẫn đến thay đổi khí hậu. Năm 1815, phún xuất núi Tambora ở Indonesia ảnh hưởng đến năng suất cây lương thực toàn cầu. 70 triệu năm trước, núi lửa Toba ở Sumatra nổ tung tạo nên mùa đông băng giá kéo dài 6 năm, cơ hồ tận diệt nhân loại. Năm 1991, phun trào núi lửa Pinatubo ở Philippines làm nhiệt độ Trái đất hạ xuống 0,7oF liên tiếp 2 năm sau đó. Nay thông qua việc khảo sát các vòng tăng trưởng người ta biết rằng phún xuất núi lửa còn có khả năng rất mạnh kéo mưa từ các vĩ độ cao ở vùng Trung Á và Trung Quốc xuống gần xích đạo, gây mưa xối xả, lụt lội nơi vùng Đông Nam Á, đặc biệt là vào Việt Nam, Lào, Campuchia, Thái Lan và Myanmar.
Các kết quả trên đây được Đài quan sát Trái đất Lemont-Doherty công bố trên mạng Geophysical Research Letters sau 15 năm phân tích các vòng tăng trưởng cây cối tại 300 địa điểm ở châu Á vào các thời kỳ diễn ra 54 đợt phun trào lớn, bao gồm phún xuất năm 1600-1601 của núi Huaynaputina (Peru), năm 1815 của Tombora và năm 1883 của Krakatau (Indonesia), năm 1991 của Pinatubo (Philippines) và đợt phún xuất rất mạnh trong năm 1259 tại một địa điểm chưa xác định. Trước đây người ta nghĩ rằng một khi bầu trời trở lạnh, nước ít bốc hơi và mưa cũng giảm. Nhưng nay với việc quan trắc vòng tăng trưởng, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng núi lửa làm Trung Á, Trung Quốc và Tây Á khô hạn mất mùa trong khi Đông Nam Á chịu cảnh lụt lội.

HOÀNG XUÂN PHƯƠNG
(Tuần san Thế Giới Mới)