Hoá gỗ trên đảo (insular woodiness) là hiện tượng những dòng cây vốn là cỏ hay cây thân thảo trên lục địa, khi lên đảo lại tiến hoá thành cây bụi, thậm chí cây gỗ. Darwin đã để ý chuyện này từ năm 1859, và ngày nay người ta ghi nhận hơn một nghìn loài cây gỗ trên đảo có tổ tiên thân thảo, xuất hiện độc lập rất nhiều lần. Ví dụ nổi bật là cúc bạc Hawaii, cây tajinaste đỏ (Echium wildpretii) trên đảo Tenerife và các "cây cúc" thân gỗ ở Galápagos và Saint Helena. Nghiên cứu lớn gần đây cho thấy khí hậu khô là yếu tố đi kèm rõ nhất.
Điều Darwin để ý
Trong Nguồn gốc các loài (1859), ở chương về phân bố sinh vật trên đảo, Darwin viết rằng các đảo thường có cây gỗ hoặc cây bụi thuộc những họ mà ở nơi khác chỉ gồm cây thân thảo. Ông đưa ra một lời giải thích: cây thân thảo tới đảo trước, gặp ít đối thủ là cây gỗ thật, nên những cây cao hơn một chút sẽ hứng nhiều nắng hơn và được chọn lọc, dần dần cao lên thành cây gỗ.
Hơn một thế kỷ sau, nhà thực vật học Sherwin Carlquist dành nhiều năm nghiên cứu gỗ của cây đảo. Ông chứng minh rằng gỗ của nhiều cây đảo có cấu tạo khác gỗ của cây gỗ "lâu đời": nó được tạo ra lại từ đầu, từ thân cây thảo, chứ không phải giữ lại từ một tổ tiên gỗ xa xưa. Nói cách khác, hoá gỗ trên đảo là một lần phát minh lại.
Những ví dụ tiêu biểu
| Nơi | Nhóm cây | Họ hàng trên lục địa |
|---|---|---|
| Hawaii | Liên minh cúc bạc: Argyroxiphium, Dubautia, Wilkesia | Cúc nhựa (tarweed) thân thảo ở California |
| Quần đảo Canary | Nhiều loài Echium thân gỗ, như tajinaste đỏ trên Tenerife | Phần lớn Echium châu Âu, Bắc Phi là cây thân thảo |
| Galápagos | Chi Scalesia, "cây cúc" cao như cây gỗ | Họ Cúc, phần lớn thân thảo |
| Saint Helena | Cây gôm (Commidendrum), cây bắp cải | Họ Cúc |
| Quần đảo Juan Fernández | Chi Dendroseris và nhiều cây cúc thân gỗ khác | Họ Cúc, gần với chi rau diếp dại Sonchus |
Họ Cúc xuất hiện dày đặc trong bảng không phải ngẫu nhiên. Nhiều loài cúc có hạt nhẹ, có túm lông bay theo gió hoặc móc vào lông chim, nên giỏi vượt biển. Cây tới đảo nhiều thì cơ hội hoá gỗ cũng nhiều.
Cúc bạc Hawaii: từ cỏ dại California thành cây đỉnh núi lửa
Liên minh cúc bạc Hawaii gồm khoảng ba chục loài, có hình dạng khác nhau tới mức khó tin là họ hàng: có cây bụi, có cây gỗ nhỏ, có dây leo, có cây hình cầu lông bạc mọc trên sỏi núi lửa. Phân tích ADN cho thấy tất cả bắt nguồn từ một tổ tiên chung thuộc nhóm cúc nhựa thân thảo ở California. Một nghiên cứu ước tính tổ tiên ấy tới Hawaii khoảng năm triệu năm trước, nhiều khả năng hạt dính vào lông chim di cư.
Nổi tiếng nhất là cúc bạc Haleakalā trên đảo Maui. Cây mọc thành một cụm lá hình cầu, lá phủ lông bạc dày phản xạ ánh nắng gắt và giữ ẩm ở độ cao trên hai nghìn mét. Cây sống nhiều năm, có khi vài chục năm, rồi ra hoa một lần duy nhất: một ngọn hoa cao vọt với hàng trăm đầu hoa tím đỏ. Sau khi hạt chín, cả cây chết. Kiểu sống "dồn hết vào một lần" này gọi là ra hoa một lần (monocarpic).
Cúc bạc từng suy giảm nặng đầu thế kỷ 20 vì dê hoang ăn và du khách nhổ làm kỷ niệm. Nhờ rào chắn và bảo vệ, quần thể hồi phục đáng kể. Gần đây, mùa khô kéo dài hơn trên đỉnh núi lại trở thành mối lo mới.
Ở bên kia, trong những khu rừng ẩm của Hawaii, các loài Dubautia cùng dòng lại mọc thành cây gỗ nhỏ và cây bụi. Cùng một tổ tiên cỏ dại, chỉ trong vài triệu năm, đã cho ra đủ dạng sống từ sa mạc núi cao tới rừng mưa.
Vì sao lên đảo lại hoá gỗ
Có nhiều giả thuyết, và chúng không loại trừ nhau.
Cạnh tranh ánh sáng
Đây là ý của Darwin và Wallace: trên đảo thiếu cây gỗ thật, cây thân thảo cao lên sẽ hứng được nhiều nắng hơn.
Khí hậu ôn hoà quanh năm
Nhiều đảo đại dương ít có mùa đông giá. Cây thân thảo trên lục địa thường chết phần trên mặt đất mỗi mùa lạnh; trên đảo ấm quanh năm, thân có thể sống tiếp năm này qua năm khác, dần dần hoá gỗ.
Sống lâu để chờ người thụ phấn
Côn trùng thụ phấn trên đảo thường ít. Cây sống lâu, ra hoa nhiều năm, có nhiều cơ hội được thụ phấn hơn. Thân gỗ là cách để sống lâu.
Chịu hạn
Một nghiên cứu lớn công bố năm 2022 trên tạp chí PNAS, tổng hợp hơn một nghìn loài cây gỗ trên đảo, cho thấy hoá gỗ xảy ra thường xuyên hơn ở những đảo hoặc những vùng có khí hậu khô. Cơ chế được đề xuất liên quan tới mạch dẫn nước: khi khô hạn, cột nước trong mạch có thể bị đứt bởi bọt khí, gọi là tắc mạch khí. Thân gỗ với thành mạch dày hơn chống tắc mạch tốt hơn. Nghiên cứu này cũng thấy những yếu tố khác như khí hậu ổn định và vắng thú ăn cỏ lớn có góp phần, nhưng khô hạn là tín hiệu nổi bật nhất.
Điều đáng nhớ: cùng một hiện tượng có thể có nhiều nguyên nhân tuỳ từng đảo, và các nhà khoa học vẫn đang cân trọng số của từng giả thuyết.
Cái giá của việc thành cây gỗ
Thân gỗ tốn nhiều vật chất và thời gian để tạo ra. Cây gỗ thường cần nhiều năm mới ra hoa, nên khi môi trường đổi nhanh, chúng không kịp thích nghi qua nhiều thế hệ như cây cỏ một năm. Nhiều cây hoá gỗ trên đảo có quần thể nhỏ, sống trong vùng hẹp. Khi dê, cừu, thỏ được thả lên đảo, những cây chưa từng gặp thú ăn cỏ lớn và không có gai hay chất độc phòng vệ đã bị ăn trụi.
Saint Helena là ví dụ buồn. Rừng cây gôm và các cây cúc thân gỗ từng phủ nhiều vùng của đảo, nay chỉ còn những mảnh nhỏ. Một số loài chỉ còn vài cây ngoài tự nhiên. Các dự án trồng lại đang cố khôi phục chúng.
Góc nhìn hôm nay: nhìn cây cúc theo cách khác
Hoá gỗ trên đảo dạy rằng ranh giới giữa "cỏ" và "cây gỗ" không cứng như ta tưởng. Đó là hai lối sống, và một dòng cây có thể chuyển qua lại khi môi trường đổi. Trên thực tế, các nhà thực vật học còn thấy chiều ngược lại: nhiều nhóm cây thân thảo đã tiến hoá từ tổ tiên cây gỗ.
Người Việt quen với họ Cúc qua cúc vạn thọ, cúc tần, cỏ lào, những cây thân thảo hoặc cây bụi nhỏ. Hình dung một cây cúc cao như cây ổi, thân to cỡ bắp tay, đứng giữa sườn núi lửa ở Galápagos là cách nhớ nhanh nhất về hiện tượng này. Người muốn đọc thêm có thể tìm cuốn Island Biology của Sherwin Carlquist, và tài liệu của Vườn quốc gia Haleakalā về cúc bạc.
Câu hỏi thường gặp
Hoá gỗ trên đảo là gì?
Đó là hiện tượng các dòng cây có tổ tiên thân thảo trên lục địa tiến hoá thành cây bụi hoặc cây gỗ sau khi tới đảo. Hiện tượng này đã xảy ra độc lập rất nhiều lần, ở hơn một nghìn loài. Darwin là một trong những người đầu tiên ghi nhận nó.
Cúc bạc Hawaii là cây gì?
Cúc bạc là một nhóm cây họ Cúc đặc hữu Hawaii, tổ tiên là cây cúc nhựa thân thảo ở California. Loài nổi tiếng nhất mọc trên đỉnh núi lửa Haleakalā ở Maui, lá phủ lông bạc. Cây sống nhiều năm, ra hoa một lần duy nhất rồi chết.
Vì sao cây trên đảo lại hoá gỗ?
Các giả thuyết gồm cạnh tranh ánh sáng, khí hậu ấm quanh năm, nhu cầu sống lâu để chờ côn trùng thụ phấn và khả năng chịu hạn. Nghiên cứu năm 2022 cho thấy khô hạn là yếu tố đi kèm rõ nhất. Có thể nhiều nguyên nhân cùng tác động tuỳ từng đảo.
Cây Scalesia ở Galápagos là gì?
Scalesia là một chi cây họ Cúc đặc hữu Galápagos, nhiều loài mọc thành cây gỗ tạo nên cả những cánh rừng. Chúng thường được gọi là "chim sẻ Darwin của giới thực vật" vì đa dạng hoá thành nhiều loài trên các đảo khác nhau. Rừng Scalesia hiện bị thu hẹp nhiều do cây ngoại lai và chăn thả.