Đồng cỏ là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa đồng cỏ

Đồng cỏ (grassland) là một hệ sinh thái chủ yếu được bao phủ bởi các loài cỏ và cây thân thảo, với sự vắng mặt tương đối hoặc hoàn toàn của cây gỗ lớn. Đây là một dạng cảnh quan đặc trưng, xuất hiện rộng rãi trên các vùng đất bằng phẳng hoặc đồi thoải, nơi điều kiện khí hậu và đất đai không thuận lợi cho rừng phát triển nhưng vẫn đủ độ ẩm để thảm thực vật thân thảo sinh tồn.

Đồng cỏ có thể tồn tại ở cả vùng nhiệt đới lẫn ôn đới, từ châu Phi, châu Mỹ đến châu Á và Úc. Chúng không chỉ đóng vai trò quan trọng trong cân bằng sinh thái mà còn là nền tảng của ngành chăn nuôi đại gia súc và cung cấp dịch vụ hệ sinh thái như lưu trữ carbon, lọc nước, duy trì độ phì của đất và bảo tồn đa dạng sinh học.

Không nên nhầm lẫn đồng cỏ với các hệ sinh thái khác như sa mạc (thiếu thảm thực vật), rừng (chiếm ưu thế bởi cây thân gỗ cao) hoặc đầm lầy (ngập nước thường xuyên). Đồng cỏ có thể xuất hiện như hệ sinh thái tự nhiên hoặc được hình thành do tác động của con người như khai phá rừng, chăn thả gia súc lâu dài hoặc canh tác nông nghiệp bán thâm canh.

Phân loại đồng cỏ

Đồng cỏ được phân loại dựa theo vị trí địa lý, đặc điểm khí hậu và cấu trúc thảm thực vật. Có ba dạng đồng cỏ chính: đồng cỏ ôn đới (temperate grasslands), đồng cỏ nhiệt đới hoặc savanna (tropical grasslands), và đồng cỏ bán khô hạn (semi-arid grasslands). Mỗi loại có đặc trưng sinh thái và chức năng khác nhau.

Đồng cỏ ôn đới, còn gọi là thảo nguyên (prairies ở Bắc Mỹ, steppes ở châu Âu và Trung Á), phát triển ở những vùng có mùa hè nóng, mùa đông lạnh và lượng mưa trung bình. Thảm thực vật chủ yếu gồm các loài cỏ cao hoặc thấp tùy theo lượng mưa, điển hình như loài Andropogon, Festuca, Stipa.

Đồng cỏ nhiệt đới (savanna) có mặt nhiều ở châu Phi, Ấn Độ và Úc, đặc trưng bởi mùa khô kéo dài và lượng mưa dao động từ 500–1500 mm/năm. Loại đồng cỏ này thường có sự hiện diện rải rác của cây gỗ thấp và bụi, tiêu biểu là cây keo (Acacia), baobab, và các loài cỏ như Panicum, Hyparrhenia.

Bảng so sánh ba loại đồng cỏ chính:

Loại đồng cỏ	Vị trí địa lý	Khí hậu	Thảm thực vật
Ôn đới	Bắc Mỹ, châu Âu, Trung Á	Lạnh về mùa đông, nóng về mùa hè	Cỏ ngắn đến trung bình, gần như không có cây gỗ
Nhiệt đới (savanna)	Châu Phi, Ấn Độ, Úc	Mưa mùa, khô hạn kéo dài	Cỏ cao, có cây gỗ rải rác
Bán khô hạn	Biên giới sa mạc, vùng cao nguyên	Ít mưa, nắng nhiều	Cỏ lùn, cây bụi chịu hạn

Nguồn: National Geographic - Grasslands

Các đặc điểm sinh thái chính của đồng cỏ

Đồng cỏ có cấu trúc thảm thực vật tầng thấp, gồm các loài cỏ sống lâu năm và cây bụi nhỏ. Hệ sinh thái này không có hoặc có rất ít cây thân gỗ, do điều kiện khô hạn, hỏa hoạn thường xuyên hoặc hoạt động chăn thả. Thảm cỏ dày, rễ đan xen giúp giữ ẩm và chống xói mòn đất hiệu quả.

Hệ động vật đồng cỏ đặc trưng bởi các loài ăn cỏ di cư và các loài săn mồi thích nghi với không gian mở. Ví dụ: trâu rừng, linh dương, ngựa hoang, hươu cao cổ, thỏ, chuột đồng và các loài thú săn như sư tử, chó hoang châu Phi, linh miêu. Chim sống ở đồng cỏ cũng rất phong phú như cò, đại bàng đồng cỏ, đà điểu và các loài chim ăn côn trùng.

• Đặc điểm sinh thái nổi bật:
  • Độ che phủ cây thấp, ánh sáng mạnh
  • Biến động nhiệt độ ngày–đêm lớn
  • Lửa và chăn thả ảnh hưởng mạnh đến cấu trúc thảm thực vật

Đa dạng sinh học đồng cỏ có thể rất cao, đặc biệt ở cấp độ vi sinh vật đất, côn trùng, thảo mộc và các loài thụ phấn. Tuy nhiên, nhiều loài trong số này có tính đặc hữu hoặc nhạy cảm với xáo trộn sinh thái, dẫn đến nguy cơ suy thoái khi bị can thiệp mạnh từ con người.

Điều kiện khí hậu và địa chất hình thành đồng cỏ

Đồng cỏ hình thành trong các vùng có lượng mưa trung bình (300–1000 mm/năm), nhưng phân bố không đều và thường bị gián đoạn bởi mùa khô kéo dài. Mức mưa này đủ duy trì thực vật thân thảo nhưng không hỗ trợ được sinh trưởng ổn định của cây gỗ lâu năm. Gió mạnh, bức xạ mặt trời cao và sự hiện diện của lửa tự nhiên làm giảm khả năng tái sinh rừng, giúp đồng cỏ được duy trì.

Các loại đất hình thành đồng cỏ thường là đất sét nhẹ hoặc đất mùn nông, thoát nước tốt nhưng nghèo dinh dưỡng. Một số đồng cỏ phát triển trên nền đá vôi, đất bazan phong hóa hoặc đất đỏ vùng cao. Tần suất cháy định kỳ và sự hiện diện của động vật ăn cỏ như trâu, nai, hoặc gia súc chăn thả là yếu tố sinh thái duy trì đặc trưng cấu trúc không tầng tán.

Vai trò của lửa trong đồng cỏ là yếu tố mang tính điều tiết sinh thái. Cháy cỏ tự nhiên hoặc có kiểm soát làm loại bỏ vật liệu khô dễ cháy, thúc đẩy nảy mầm của một số loài cỏ và ngăn chặn xâm lấn của cây thân gỗ. Tuy nhiên, cháy quá mức hoặc do can thiệp sai cách có thể gây suy thoái đất và mất đa dạng sinh học.

Vai trò sinh thái và chức năng của đồng cỏ

Đồng cỏ đóng vai trò thiết yếu trong cân bằng sinh thái toàn cầu. Một trong những chức năng sinh thái nổi bật nhất là khả năng hấp thụ và lưu trữ carbon thông qua quá trình quang hợp và tích lũy chất hữu cơ trong đất. Theo nghiên cứu của World Resources Institute, đồng cỏ chiếm khoảng 40% diện tích đất nổi trên thế giới và có thể lưu trữ hơn 30% carbon toàn cầu trong hệ sinh thái trên cạn.

Hệ rễ sâu và phát triển dày đặc của thực vật đồng cỏ giúp giảm thiểu xói mòn đất, tăng độ ổn định cơ học và cải thiện khả năng giữ nước. Điều này đặc biệt quan trọng tại các vùng khô hạn hoặc bán khô hạn nơi đất dễ bị sa mạc hóa nếu không có lớp phủ thực vật bền vững.

Đồng cỏ cũng là sinh cảnh quan trọng đối với nhiều loài động vật, từ các loài thú lớn di cư đến chim, côn trùng và các vi sinh vật đất. Chúng đóng vai trò trong chuỗi thức ăn và duy trì tính ổn định của các quần xã sinh vật. Một số loài, như ong và bướm, còn có vai trò hỗ trợ thụ phấn cho hệ sinh thái nông nghiệp lân cận.

Biến đổi đồng cỏ do tác động con người

Hoạt động của con người đã và đang làm thay đổi cấu trúc và chức năng của đồng cỏ trên toàn cầu. Một trong những nguyên nhân chính là chuyển đổi mục đích sử dụng đất – ví dụ như khai phá đồng cỏ để trồng trọt, đô thị hóa hoặc mở rộng cơ sở hạ tầng. Khi thảm thực vật tự nhiên bị thay thế, khả năng giữ nước, giữ đất và hấp thụ carbon của đồng cỏ cũng suy giảm.

Chăn thả quá mức là một vấn đề phổ biến, nhất là tại các vùng không được quản lý tốt. Khi mật độ gia súc vượt quá sức chịu tải của đồng cỏ, thảm thực vật bị thoái hóa, dẫn đến trơ đất và tăng xói mòn. Ngoài ra, sử dụng thuốc diệt cỏ, phân bón hóa học và độc canh làm mất cân bằng sinh học trong đất và làm giảm khả năng phục hồi tự nhiên của đồng cỏ.

Theo FAO (https://www.fao.org/3/x5303e/x5303e04.htm), khoảng 20% đồng cỏ toàn cầu đã bị suy thoái nghiêm trọng, đặc biệt là tại khu vực cận sa mạc ở châu Phi và châu Á. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sinh kế của người dân sống phụ thuộc vào chăn nuôi mà còn làm gia tăng phát thải khí nhà kính do mất lớp hữu cơ và rối loạn chu trình carbon.

Chiến lược bảo tồn và phục hồi đồng cỏ

Việc bảo tồn và phục hồi đồng cỏ là ưu tiên của nhiều tổ chức bảo tồn quốc tế. Các chiến lược chủ yếu bao gồm quản lý chăn thả hợp lý (rotational grazing), tái gieo hạt bản địa, kiểm soát cháy có kế hoạch và bảo vệ vùng lõi sinh học. Mục tiêu là duy trì cấu trúc thảm thực vật, phục hồi chức năng sinh thái và nâng cao đa dạng sinh học.

Công nghệ viễn thám (remote sensing) và GIS ngày càng được ứng dụng để giám sát chất lượng đồng cỏ theo thời gian thực. Thông qua phân tích ảnh vệ tinh và mô hình hóa sinh học, các nhà quản lý có thể đánh giá mức độ thoái hóa, lập kế hoạch phục hồi và dự đoán xu hướng thay đổi sinh thái do khí hậu.

Chương trình của IUCN về đồng cỏ và savanna (https://www.iucn.org/resources/issues-briefs/grasslands-and-savannas) nhấn mạnh rằng việc kết hợp kiến thức bản địa với khoa học hiện đại là yếu tố quyết định trong việc khôi phục thành công các hệ sinh thái đồng cỏ, đặc biệt ở châu Phi, Trung Á và Nam Mỹ.

Đồng cỏ và phát triển nông nghiệp bền vững

Đồng cỏ tự nhiên và đồng cỏ cải tạo đóng vai trò chủ đạo trong phát triển nông nghiệp, đặc biệt là ngành chăn nuôi đại gia súc. Chúng là nguồn thức ăn thô xanh, dồi dào chất xơ, giàu dinh dưỡng và có chi phí thấp hơn so với thức ăn công nghiệp. Hệ thống chăn thả tự nhiên trên đồng cỏ giúp cải thiện phúc lợi động vật, đồng thời giảm phát thải so với chăn nuôi công nghiệp khép kín.

Việc tích hợp đồng cỏ vào mô hình nông nghiệp sinh thái (agroecology) giúp tạo ra hệ sinh thái cân bằng, nơi thảm cỏ bảo vệ đất, hỗ trợ đa dạng sinh học, và phục hồi dinh dưỡng cho đất sau các chu kỳ canh tác. Mô hình nông lâm kết hợp (silvopastoral) cũng tận dụng đồng cỏ như một phần trong hệ thống đa chức năng, mang lại hiệu quả lâu dài về kinh tế và sinh thái.

• Lợi ích của đồng cỏ trong nông nghiệp bền vững:
  • Giảm chi phí thức ăn gia súc
  • Tăng năng suất đất thông qua cải tạo hữu cơ
  • Giảm xói mòn và hạn chế lũ cục bộ

Tác động của biến đổi khí hậu lên đồng cỏ

Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và chức năng của đồng cỏ thông qua thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và tần suất thiên tai như hạn hán hoặc cháy rừng. Tại các vùng bán khô hạn, giảm lượng mưa dẫn đến suy giảm sinh khối, cỏ không phục hồi sau mùa khô, và dần bị thay thế bởi cây bụi chịu hạn hoặc loài xâm lấn không mong muốn.

Mặt khác, gia tăng CO₂ có thể làm tăng sinh trưởng của một số loài cỏ, nhưng đồng thời làm mất cân bằng tỷ lệ C:N trong thực vật, ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn cho động vật ăn cỏ. Biến đổi khí hậu cũng làm thay đổi thời vụ sinh trưởng, gây khó khăn trong quản lý chăn thả và bảo tồn đa dạng sinh học theo mùa.

Theo nghiên cứu từ World Resources Institute, đồng cỏ là một trong những hệ sinh thái có tính nhạy cảm cao với biến đổi khí hậu, nhưng đồng thời cũng là hệ sinh thái có tiềm năng lớn để thích ứng nếu được quản lý đúng cách, đặc biệt nhờ khả năng phục hồi nhanh của cỏ bản địa và sự linh hoạt trong thiết kế cảnh quan.

Tài liệu tham khảo

1. National Geographic. Grasslands. URL: https://www.nationalgeographic.com/environment/article/grasslands
2. Food and Agriculture Organization (FAO). Grassland degradation. URL: https://www.fao.org/3/x5303e/x5303e04.htm
3. International Union for Conservation of Nature (IUCN). Grasslands and Savannas. URL: https://www.iucn.org/resources/issues-briefs/grasslands-and-savannas
4. White R, Murray S, Rohweder M. Pilot Analysis of Global Ecosystems: Grassland Ecosystems. World Resources Institute, 2000.
5. Jones MB, Donnelly A. Carbon sequestration in temperate grassland ecosystems. Soil Use and Management, 2004; 20(2): 230–235.