Cảnh quan núi lửa ở phía bắc Hải Nam là một phòng thí nghiệm sống động để nghiên cứu sự tiến hóa của các quần xã cây thân gỗ. Tại đây, nơi những cao nguyên dung nham đen trải dài dọc bờ biển, đất còn non trẻ và khắc nghiệt: nghèo dinh dưỡng, thoát nước tốt nhưng tàn nhẫn loại bỏ sự sống. Cây cối đâm xuyên qua các vết nứt của đá bazan, tìm kiếm những khe hở cho rễ. Trên mảnh đất này, được duy trì bởi khí hậu cận xích đạo với sự thống trị của gió mùa nhiệt đới, các nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi từng có vẻ đơn giản: làm thế nào mà sự đa dạng chức năng của quần xã cây thân gỗ hình thành – không chỉ là số lượng loài, mà còn là chiến lược sống của chúng, thể hiện qua giải phẫu lá?
Nghiên cứu bao gồm 96 điểm khảo sát ở khu vực núi lửa phía bắc của đảo, nơi các miệng núi lửa tập trung ven biển. Đối với cây thân gỗ và cây bụi, người ta đã đo lường một loạt các đặc điểm chức năng: diện tích phiến lá, hàm lượng chất khô trong lá, tỷ lệ sắc tố chlorophyll và mật độ mô lá. Những đặc điểm này phản ánh các chiến lược sinh tồn khác nhau: cách cây tiết kiệm nước trong mùa khô, tốc độ sinh trưởng, cách chúng lấy dinh dưỡng từ đất nghèo. Kết quả thật bất ngờ và rõ ràng. Cây thân gỗ vượt trội đáng kể so với cây bụi ở hầu hết các chỉ số này và ba chỉ số đa dạng chức năng chính: sự phong phú (số lượng các tổ hợp chiến lược độc đáo), sự phân tán (mức độ trải rộng của các chiến lược này) và entropy bậc hai Rao (thước đo sự đa dạng có trọng số, trong đó trọng số phụ thuộc vào số lượng loài). Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê và cho thấy tầng cây gỗ chiếm một phạm vi hẹp hơn đáng kể trong điều kiện cảnh quan dung nham.
Đằng sau những con số này là các lực lượng sinh thái khác nhau, hoạt động ở các tầng khác nhau của rừng. Đối với toàn bộ quần xã, lượng mưa trung bình hàng năm đóng vai trò quan trọng – càng nhiều nước, sự đa dạng chức năng càng phong phú. Đối với tầng cây gỗ, độ axit của đất trở nên quan trọng nhất: đất núi lửa non có các đặc tính đặc biệt, có lợi cho một số loài cây thân gỗ và cản trở những loài khác. Đối với tầng cây bụi, cấu trúc không gian của cảnh quan – chỉ số tập hợp, phản ánh mức độ gọn gàng hay phân tán của các khu vực đất tốt – là yếu tố quyết định. Mô hình hóa cấu trúc (một phương pháp cho phép xác định cả mối liên hệ trực tiếp và gián tiếp trong hệ thống) cho thấy các tác động khí hậu và nhân sinh ảnh hưởng đến sự đa dạng theo hai cách: trực tiếp, bằng cách thay đổi điều kiện cho thực vật, và gián tiếp – thông qua việc tái cấu trúc các đặc tính của đất, hoạt động như một chất trung gian giữa môi trường bên ngoài và sinh vật sống.
Đất núi lửa Hải Nam có tính không đồng nhất đặc biệt, tạo ra cảnh quan khảm các vi điều kiện. Ở giai đoạn phát triển sớm, đất tơi xốp, thoát nước tốt, nhưng cực kỳ nghèo nitơ và phốt pho – các nguyên tố cần thiết cho sự phát triển. Đây trở thành một bộ lọc chọn lọc mạnh mẽ, nơi chỉ những loài có chiến lược sử dụng nước và tiết kiệm tài nguyên đặc biệt mới tồn tại. Yếu tố con người bổ sung – khai thác gỗ, phân mảnh lớp phủ rừng – làm phức tạp thêm bức tranh: nó hoặc tăng cường bộ lọc tự nhiên của đất, chỉ để lại những loài bền bỉ nhất, hoặc làm suy yếu tác động của chúng, cho phép các cây thân gỗ bị đẩy lùi trước đó phục hồi. Kết quả là sự đa dạng chức năng trở thành tấm gương phản chiếu lịch sử của vùng đất: nó phản ánh toàn bộ chuỗi tương tác từ các vụ phun trào cổ đại đến các hành động gần đây của con người.
Những kết quả này có ý nghĩa thực tiễn trực tiếp đối với việc phục hồi và bảo tồn rừng trên các vùng lãnh thổ sau núi lửa. Chiến lược khá rõ ràng: bảo tồn các khu vực thực vật lớn, liền kề và kiểm soát độ pH của đất – đó là chìa khóa để duy trì một quần xã rừng bền vững, phong phú về chức năng, có khả năng phản ứng kháng lại các nhiễu loạn.
