Researcher on the Tree Crown
A. The forest canopy – the term given to the aggregated crowns of trees in a forest – is thought to host up to 40 per cent of all species, of which ten per cent could be unique to the forest roof. “We’re dealing with the richest, least known, most threatened habitat on Earth,” says Andrew Mitchell, the executive director of the Global Canopy Programme (GCP), a collection of groups undertaking research into this lofty world. “The problem with our understanding of forests is that nearly all the information we have has been gleaned from just two meters above the soil, and yet we’re dealing with trees that grow to heights of 60 meters, or in the case of the tallest redwood 112 meters. It’s like doctors trying to treat humans by only looking at their feet.”
Tán rừng — thuật ngữ chỉ phần vòm tán của các cây trong một khu rừng — được cho là nơi cư trú của tới 40% tổng số loài, trong đó 10% có thể là những loài chỉ có ở “mái rừng”. “Chúng ta đang làm việc với môi trường sống giàu có nhất, ít được biết đến nhất và bị đe dọa nhất trên Trái Đất,” Andrew Mitchell, giám đốc điều hành Chương trình Tán rừng Toàn cầu (GCP), một tập hợp các nhóm đang nghiên cứu thế giới trên cao này, nói. “Vấn đề của chúng ta khi tìm hiểu rừng là gần như toàn bộ thông tin đều được thu thập chỉ từ độ cao hai mét so với mặt đất, trong khi chúng ta đang làm việc với những cái cây cao tới 60 mét, hay cây redwood cao nhất là 112 mét. Điều đó giống như bác sĩ cố chữa bệnh cho con người mà chỉ nhìn vào bàn chân của họ.”
B. Tropical rainforest comprises the richest of ecosystems, rivalled only by coral reel for its diversity and complex interrelationships. And a great deal of that diversity lives up in the canopy – an estimated 70-90 per cent of life in the rainforest exists in the trees; one in ten of all vascular plants are canopy dwellers, and about 20-25 per cent of all invertebrates are thought to be unique to the canopy.
Rừng mưa nhiệt đới là hệ sinh thái giàu có nhất, chỉ có rạn san hô mới sánh được về sự đa dạng và mối quan hệ phức tạp của các loài. Rất nhiều sự đa dạng đó sống ở trên tán — ước tính 70–90% sinh giới trong rừng mưa tồn tại trên cây; cứ mười loài thực vật có mạch thì có một loài cư trú ở tán, và khoảng 20–25% động vật không xương sống được cho là đặc hữu của tán rừng.
C. The first Briton to actually get into the canopy may have been Sir Francis Drake who, in 1573, gained his first glimpse of the Pacific Ocean from a tall tree in Darien, Panama. However, the first serious effort to reach and study the canopy didn’t begin until 1929. The Oxford University Expedition to British Guiana, led by Major RWG Hingston, still ended up help of locals when it came to building an observation platform. It was a successful expedition all the same, despite the colony’s acting governor getting stuck high up on a winched seat during a visit. In terms of canopy access, the French have proved themselves to be excellent innovators, taking things further with the development of ‘lighter-than-air platforms -balloons and related equipment, to you and me. Francis Halle; from the Laboratoire de Botanique Tropicale at Montpellier University took to a balloon in the mid-1980s in order to approach the canopy from above. His work in French Guiana was inspired by the use in Gabon of a tethered helium balloon by Marcel and Annette Hladick. Halle went one further by using a small purpose-built airship-a cigar-shaped balloon with propellers to aid manoeuvrability. “We suddenly had a mobile system that could move around the treetops; there were no other means of doing this,” says Mitchell.
Người Anh đầu tiên thật sự lên được tán rừng có lẽ là Sir Francis Drake, người vào năm 1573 đã ngắm Thái Bình Dương từ một cây cao ở Darien, Panama. Tuy nhiên, phải đến năm 1929 mới bắt đầu có nỗ lực nghiêm túc nhằm tiếp cận và nghiên cứu tán rừng. Đoàn thám hiểm Đại học Oxford tới British Guiana do Thiếu tá R.W.G. Hingston dẫn đầu cuối cùng vẫn phải nhờ sự trợ giúp của người địa phương khi xây một bệ quan sát. Dẫu vậy đây vẫn là một chuyến thám hiểm thành công, dù quyền thống đốc thuộc địa từng bị mắc kẹt trên một chiếc ghế kéo bằng tời trong một lần ghé thăm. Về mặt tiếp cận tán rừng, người Pháp đã tỏ ra là các nhà đổi mới xuất sắc, tiến xa hơn với việc phát triển các “nền tảng nhẹ hơn không khí” — nói nôm na là khinh khí cầu và các thiết bị liên quan. Francis Hallé thuộc Phòng thí nghiệm Thực vật Nhiệt đới của Đại học Montpellier đã dùng khinh khí cầu vào giữa thập niên 1980 để tiếp cận tán từ trên cao. Công trình của ông tại Guiana thuộc Pháp được gợi ý từ việc Marcel và Annette Hladick dùng khinh khí cầu heli buộc dây ở Gabon. Hallé còn tiến xa hơn khi sử dụng một khinh khí cầu điều khiển dạng nhỏ — một “khí cầu hình xì gà” với cánh quạt để tăng khả năng cơ động. “Chúng tôi bất chợt có một hệ thống di động có thể di chuyển quanh các ngọn cây; trước đó không có cách nào làm được điều này,” Mitchell nói.
D. From this, two balloon-dependent features have developed: the radeau or raft, and the luge or sledge. The raft is a ‘floating’ platform, employed by French academics Dany Cleyet-Marrel and Laurent Pyot and is essentially an island in the treetops. Made of kevlar mesh netting and edged with inflated neoprene tubes, it rests on top of the canopy, allowing sampling (mostly of plants and insects) to take place at the edges of the platform, and can stay in position for several days. The luge, on the other hand, is an inflated hexagon similar to a traditional balloon basket but with a hole in the bottom covered with Kevlar mesh. Such techniques aren’t without their problems, however, “balloons can cover larger areas, especially for collection purposes, but they are extremely expensive- Jibe raft alone cost 122,000 [euro] (86,000 [pounds sterling]) in 2001], nut very effective because you can only reach the tops of the trees, and are highly dependent on the weather, ” says Dr Wilfried Morawetz, director of systematic botany at the University of Leipzig. “Balloons can usually only be used in the early morning for two to four hours. Last time, we could only fly three times during the whole week.” Given these factors, it comes as no surprise that operations involving these balloons numbered just six between 1986 and 2001.
Từ đây đã phát triển hai thiết bị phụ thuộc khinh khí cầu: radeau hay “bè”, và luge hay “ván trượt”. “Bè” là một sàn nổi do các học giả Pháp Dany Cleyet-Marrel và Laurent Pyot sử dụng, về bản chất là một hòn đảo trên các ngọn cây. Làm bằng lưới Kevlar và viền ống neoprene bơm phồng, nó nằm trên đỉnh tán, cho phép việc lấy mẫu (chủ yếu là thực vật và côn trùng) diễn ra ở các mép sàn, và có thể lưu lại vị trí trong vài ngày. Còn “ván trượt” là một lục giác bơm phồng giống giỏ khí cầu nhưng có một lỗ ở đáy được phủ lưới Kevlar. Tuy vậy những kỹ thuật này không phải không có vấn đề: “Khinh khí cầu có thể bao phủ phạm vi lớn, nhất là cho việc thu mẫu, nhưng cực kỳ tốn kém — chỉ riêng chiếc ‘bè’ đã có giá 122.000 euro (86.000 bảng) vào năm 2001 — lại không mấy hiệu quả vì bạn chỉ tới được ngọn cây, và phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết,” tiến sĩ Wilfried Morawetz, giám đốc bộ môn thực vật học hệ thống tại Đại học Leipzig, nhận xét. “Thường thì khinh khí cầu chỉ dùng được vào sáng sớm trong hai đến bốn giờ. Lần gần đây nhất, chúng tôi chỉ bay được ba lần trong cả tuần.” Với những yếu tố đó, không ngạc nhiên khi số chiến dịch dùng khinh khí cầu chỉ là sáu trong giai đoạn 1986–2001.
E. Smithsonian Tropical Research Institute in Panama. Smith had the idea of using a static crane to get into the treetops. Un-tethered balloons may allow widely distributed sites to be sampled, but cranes allow scientists to study an area of at least a hectare from soil to canopy throughout the year, year after year. “Cranes beat any other access mode. They are cheap, reliable and fast. In two minutes I can reach any point in our forest, which is essential for comparative measurements across species,” says Professor Christian Korner of the University of Basel. Korner is using a static crane in a unique carbon dioxide-enrichment experiment in Switzerland, in an attempt to discover how forests might respond to the global increase in atmospheric carbon dioxide (see Swiss canopy-crane carbon experiment, right). For reasons of convenience, cranes are generally situated close to cities or a research center. Leipzig University has a crane not far from the town, the Location allowing scientists to study the effect of city pollutants on forests. In order to increase the amount of canopy a crane can access, some have been mounted on short rail tracks. In “1995, Dr Wilfried Morawetz was the first to use this technique, installing a crane on 150 meters of track in the Venezuelan rainforest. “In my opinion, cranes should be the core of canopy research in the future,” he says.
Tại Viện Nghiên cứu Nhiệt đới Smithsonian ở Panama, Smith nảy ra ý tưởng dùng một cần cẩu tĩnh để lên tán cây. Khinh khí cầu không buộc giúp lấy mẫu ở nhiều điểm phân tán, nhưng cần cẩu cho phép các nhà khoa học nghiên cứu một vùng rộng ít nhất một hecta, từ mặt đất tới tán, trong suốt cả năm, năm này qua năm khác. “Cẩu ăn đứt mọi cách tiếp cận khác. Chúng rẻ, đáng tin cậy và nhanh. Chỉ trong hai phút tôi có thể tới bất cứ điểm nào trong khu rừng của chúng tôi, điều tối cần để đo đạc so sánh giữa các loài,” giáo sư Christian Körner thuộc Đại học Basel nói. Körner đang dùng một cần cẩu tĩnh trong thí nghiệm làm giàu CO₂ độc đáo tại Thụy Sĩ nhằm tìm hiểu cách rừng phản ứng trước sự gia tăng CO₂ trong khí quyển toàn cầu. Vì lý do thuận tiện, các cần cẩu thường đặt gần thành phố hay trung tâm nghiên cứu. Đại học Leipzig có một cần cẩu không xa thị trấn; vị trí này giúp các nhà khoa học nghiên cứu tác động của chất ô nhiễm đô thị lên rừng. Để tăng vùng tán mà cần cẩu có thể tiếp cận, một số đã được lắp trên các đoạn đường ray ngắn. Năm 1995, tiến sĩ Wilfried Morawetz là người đầu tiên dùng kỹ thuật này, lắp một cần cẩu trên 150 mét đường ray trong rừng mưa Venezuela. “Theo tôi, trong tương lai cần cẩu nên là hạt nhân của nghiên cứu tán rừng,” ông nói.
F. It appears that the rest of the scientific community has now come around to Mitchell’s way of thinking. “I think most scientists thought him mad to consider such a complex field station at first,” says internationally respected ‘canopist’ Meg Lowman, the executive director of the Marie Selby Botanical Gardens. “However, we’ve all come to realize that a combination of methods, a long-term approach to ecological studies and a collaborative approach are the absolute best ways to advance canopy science. A permanent canopy field station would allow that to happen.” With A dedicated group of canopy scientists working together and a wide range of tools available for them to get into the treetops, we’re now finally on our way towards a true understanding of the least-known terrestrial habitat.
Có vẻ phần còn lại của cộng đồng khoa học giờ đã nghĩ như Mitchell. “Tôi cho rằng hầu hết các nhà khoa học ban đầu nghĩ ông ấy điên khi tính chuyện xây một trạm thực địa phức tạp đến vậy,” nhà “leo tán” nổi tiếng Meg Lowman, giám đốc điều hành Vườn Thực vật Marie Selby, nói. “Tuy nhiên, tất cả chúng ta đã nhận ra rằng sự kết hợp nhiều phương pháp, cách tiếp cận dài hạn cho các nghiên cứu sinh thái và sự hợp tác là những điều tuyệt đối tốt nhất để thúc đẩy khoa học tán rừng. Một trạm tán rừng cố định sẽ cho phép điều đó xảy ra.” Với một nhóm các nhà khoa học tán rừng tận tâm làm việc cùng nhau và một loạt công cụ để lên tán cây, giờ đây chúng ta cuối cùng cũng đang tiến gần tới việc hiểu đúng đắn môi trường sống trên cạn ít được biết nhất này.