Thảm thực vật là gì? Các công bố khoa học về Thảm thực vật

Các dải thảm thực vật ven sông thường được các nhà quản lý sông sử dụng để tăng cường tính ổn định của bờ suối, ngoài các mục đích khác. Tuy nhiên, mặc dù các tác động của thảm thực vật lên tính ổn định của bờ rất được thảo luận nhưng hiếm khi được định lượng và thường nhấn mạnh ít tầm quan trọng của các quá trình thủy văn, một số trong đó có thể gây hại. Bài báo này trình bày kết quả từ một thí nghiệm mà trong đó các tác động thủy văn và cơ học của bốn loài cây ven sông và hai loại cỏ kiểm soát xói mòn đã được định lượng liên quan đến tính ổn định của bờ. Dữ liệu địa kỹ thuật và áp lực nước lỗ từ các mảnh bờ suối dưới ba lớp che phủ ven sông (cây trưởng thành, cỏ cụm và cỏ trống/cỏ cắt) đã được sử dụng để thiết lập mô hình ổn định bờ ARS, và hệ số an toàn cuối cùng (F_s) đã được phân tích thành các phần cấu thành để đánh giá đóng góp (có lợi hoặc có hại) của từng tác động thủy văn và cơ học (thay đổi độ ẩm của đất, tăng cường rễ cây và tải trọng bổ sung). Rễ cây được phát hiện đã tăng cường sức bền của đất từ 2–8 kPa tùy thuộc vào loài, trong khi rễ cỏ góp phần 6–18 kPa. Phân tích tính ổn định của độ dốc dựa trên dữ liệu thu thập trong các sự cố bờ vào mùa xuân năm 2000 (sau một thời gian trước đó cực kỳ khô hạn) cho thấy các tác động cơ học của lớp che phủ cây đã tăng F_s lên 32 phần trăm, trong khi các tác động thủy văn đã tăng F_s lên 71 phần trăm. Đối với cỏ, các con số lần lượt là 70 phần trăm cho các tác động cơ học và giảm F_s 10 phần trăm cho các tác động thủy văn. Tuy nhiên, phân tích dựa trên các sự cố bờ vào mùa xuân năm 2001 (sau một thời kỳ trước đó ẩm ướt hơn trung bình) cho thấy các tác động cơ học của lớp che phủ cây đã tăng F_s lên 46 phần trăm, trong khi các tác động thủy văn đã thêm 29 phần trăm. Đối với cỏ, các con số tương ứng là 49 phần trăm và -15 phần trăm. Trong nhiều khoảng thời gian vào mùa xuân năm 2001, các tác động thủy văn của lớp che phủ cây đã giảm tính ổn định của bờ, mặc dù điều này luôn được bù đắp bởi các tác động cơ học ổn định. Kết quả cho thấy tầm quan trọng của các quá trình thủy văn trong việc kiểm soát tính ổn định của bờ suối, và nhấn mạnh sự cần thiết phải chọn thảm thực vật ven sông dựa trên các tiêu chí thủy văn cũng như tiêu chí cơ học và sinh thái. Xuất bản năm 2002 bởi John Wiley & Sons, Ltd.

Vật liệu nano (NMs) bao gồm các hạt vô cơ có thành phần kim loại, oxit và muối tồn tại trong tự nhiên và cũng có thể được sản xuất trong phòng thí nghiệm, hoặc các hạt hữu cơ phát sinh chỉ từ phòng thí nghiệm, có ít nhất một kích thước nằm trong khoảng từ 1 đến 100 nm. Tùy thuộc vào hình dạng, kích thước, diện tích bề mặt và điện tích, NMs có những tính chất cơ học, hóa học, điện, và quang khác nhau, khiến chúng trở nên phù hợp cho các ứng dụng công nghệ và y sinh, do đó, chúng ngày càng được sản xuất và điều chỉnh nhiều hơn. Mặc dù có tiềm năng lợi ích, việc sử dụng chúng có thể gây hại cho sức khỏe do khả năng thâm nhập vào cơ thể động vật và thực vật và tương tác với các tế bào. Các nghiên cứu về NMs liên quan đến các công nghệ viên, nhà sinh vật học, nhà vật lý, nhà hóa học và nhà sinh thái học, vì vậy có rất nhiều báo cáo đang làm gia tăng đáng kể mức độ kiến thức, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ nano; tuy nhiên, nhiều khía cạnh liên quan đến sinh học nano vẫn chưa được khám phá, bao gồm cả các tương tác với các phân tử sinh học thực vật. Trong bài tổng quan này, chúng tôi xem xét kiến thức hiện tại về cách mà NMs thâm nhập vào các cơ quan của thực vật và tương tác với các tế bào, nhằm làm sáng tỏ tính phản ứng của NMs và độc tính đối với thực vật. Những điểm này được thảo luận một cách chỉ trích để điều chỉnh sự cân bằng liên quan đến rủi ro đối với sức khỏe của thực vật cũng như cung cấp một số gợi ý cho các nghiên cứu mới về chủ đề này.

Phản hồi giữa động lực học của thảm thực vật, quá trình hình thành đất và sự phát triển địa hình ảnh hưởng đến "vùng quan trọng" — bộ lọc sống của chu kỳ thủy văn, địa hóa, và chu trình đá/trầm tích của Trái đất. Đánh giá tầm quan trọng của những phản hồi này, đặc biệt rõ nét trong các hệ thống hạn chế nước, vẫn là một thách thức cơ bản xuyên ngành. Các "đảo trời" ở miền nam Arizona cung cấp một thí nghiệm tự nhiên được xác định rõ ràng liên quan đến những phản hồi này bởi vì lượng mưa trung bình hàng năm thay đổi đáng kể theo hệ số năm trên khoảng cách khoảng 10 km ở những khu vực có kiểu đá (đá granit) và lịch sử kiến tạo tương tự. Tại đây, chúng tôi tổng hợp dữ liệu phân bố không gian có độ phân giải cao về Chuyển đổi Năng lượng và Khối lượng Hiệu quả (EEMT: năng lượng có sẵn để điều khiển phong hoá đá gốc), sinh khối trên mặt đất, độ dày đất, độ dốc địa hình theo quy mô sườn đồi, và mật độ thoát nước trong hai dãy núi như vậy (Santa Catalina: SCM; Pinaleño: PM). Tồn tại sự tương quan mạnh giữa các biến thảm thực vật - đất - địa hình, biến đổi phi tuyến theo độ cao, vì vậy những phần thấp, khô, ấm của các dãy núi này được đặc trưng bởi sinh khối trên mặt đất tương đối thấp, đất mỏng, chất hữu cơ trong đất tối thiểu, dốc đứng, và mật độ thoát nước cao; ngược lại, ở độ cao cao hơn, mát mẻ, ẩm ướt hơn, có sinh khối cao hơn một cách hệ thống, đất dày hơn giàu chất hữu cơ, dốc hơn nhẹ nhàng, và mật độ thoát nước thấp hơn. Để kiểm tra xem các phản hồi eco-pedo-địa hình có điều khiển mô hình này hay không, chúng tôi đã phát triển một mô hình tiến hóa cảnh quan kết hợp quá trình hình thành đất và phát triển địa hình trên quy mô thời gian địa chất, với tốc độ phụ thuộc rõ rệt vào mật độ thảm thực vật. Mô hình tự tổ chức thành các trạng thái tương tự như đã quan sát ở SCM và PM. Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng tiềm năng của các phản hồi eco-pedo-địa hình, trung gian bởi độ dày đất, trong các hệ thống hạn chế nước.