Khí hậu

Hầu hết rừng mưa nhiệt đới đều nằm xung quanh hoặc gần đường xích đạo, do đó tồn tại cái gọi là khí hậu xích đạo, đặc trưng bởi ba thông số khí hậu chính: nhiệt độ, lượng mưa, và cường độ mùa khô.[21] Các thông số khác ảnh hưởng đến rừng mưa nhiệt đới là nồng độ cacbon điôxít, bức xạ mặt trời, và sự hiện hữu của nitơ. Nói chung, các kiểu khí hậu đều bao gồm nhiệt độ ấm và lượng mưa hàng năm cao. Tuy nhiên, lượng mưa phong phú thay đổi xuyên suốt cả năm tạo nên các mùa khô và mưa riêng biệt. Rừng mưa được phân loại bởi lượng mưa nhận được hàng năm, mà cho phép các nhà sinh thái học xác định được sự khác biệt trong các khu rừng mà có cấu trúc tương tự nhau này. Theo như sự phân loại của Holdridge về hệ sinh thái nhiệt đới, rừng mưa nhiệt đới thật sự có lượng mưa hàng năm cao hơn 800 cm và nhiệt độ hàng năm cao hơn 24 độ C. Tuy nhiên, hầu hết rừng mưa nhiệt đới đồng bằng có thể được phân loại là rừng mưa nhiệt đới ẩm ướt, mà khác nhau về lượng mưa. Sinh thái học rừng mưa nhiệt đới – động học, kết cấu và chức năng – rất nhạy cảm với các thay đổi về khí hậu, đặc biệt là lượng mưa.[21] Khí hậu của những khu rừng này bị ảnh hưởng bởi một dải mây gọi là Đới hội tụ liên chí tuyến (Intertropical Convergence Zone) nằm gần được xích đạo và được tạo nên bởi những cơn gió mậu dịch từ Bắc và Nam bán cầu. Vị trí của dải mây này thay đổi theo mùa, di chuyển về phía Bắc vào mùa hạ ở hướng Bắc và về phía Nam vào đông của hướng Bắc, kết quả là nó sẽ ảnh hưởng đến các mùa mưa và khô tại các vùng nhiệt đới.[22] Những vùng này đã trải qua sự ấm lên mạnh với một tốc độ khoảng 0.26 độ C mỗi thập kỷ, trùng khớp với hiện tượng ấm lên toàn cầu do khí thải nhà kính từ các hoạt động của con người vào bầu khí quyển. Các nghiên cứu cũng tìm thấy rằng lượng mưa hàng năm đã giảm bớt và vùng nhiệt đới châu Á đã trải qua sự tăng cường độ mùa khô trong khi vùng Amazon lại không có thay đổi đáng kể nào về lượng mưa hay mùa khô.[21] Ngoài ra, hiện tượng dao động thời tiết phương Nam – El Nino (El Nino – Southern Oscillation, ENSO) làm tăng sự biến đổi khí hậu, thay đổi lượng mưa và nhiệt độ, hậu quả là hạn hán và cường độ mùa khô tăng lên. Vì sự tăng nhiệt độ do các hoạt động của con người làm tăng cường độ và tần suất của ENSO, làm cho các khu rừng mưa nhiệt đới dễ bị ảnh hưởng bởi áp lực và tăng số lượng thực vật bị chết.[21]

Đất rừng

Các loại đất

Các loại đất trong vùng nhiệt đới có tính đa dạng cao và là kết quả của sự kết hợp những thay đổi, chẳng hạn như khí hậu, thảm thực vật, vị trí địa hình, vật chất gốc, và tuổi của đất.[23] Hầu hết các loại đất rừng nhiệt đới đều đặc trưng bởi tính rửa trôi và nghèo chất dinh dưỡng; tuy nhiên vẫn có một số vùng có đất màu mỡ. Các loại đất ở khắp nơi trong rừng mưa nhiệt đới được phân loại làm hai dạng, là: đất sét đỏ (ultisol) và đất đỏ vàng (oxisol). Đất sét đỏ là loại đất bị ảnh hưởng mạnh bởi thời tiết, có tính axit, thiếu hụt các chất dinh dưỡng chính chẳng hạn như canxi và kali. Tương tự, đất đỏ vàng cũng có tính axit, lâu đời, thường có màu hơi đỏ, bị ảnh hưởng mạnh bởi thời tiết và có tính lọc bỏ cao, tuy nhiên dễ rút nước hơn so với đất sét đỏ. Do hàm lượng sét trong đất sét đỏ khá cao, nên nước khó thấm vào và chảy ra được. Màu đỏ hung của hai loại đất là kết quả của nhiệt độ và độ ẩm cao tạo thành oxit sắt và nhôm, không tan được trong nước và cũng khó được các loài thực vật chấp nhận.

Hóa tính và lý tính của đất có liên quan chặt chẽ với năng suất trên mặt đất và cấu trúc, động lực học của rừng. Các tính chất vật lý của đất ảnh hưởng đến tốc độ thay thế cây trong khi tính chất hóa học chẳng hạn như lượng nitơ và phốtpho ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của rừng.[24] Các loại đất ở Đông và trung tâm Amazon cũng như tại rừng mưa Đông Nam Á là loại lâu đời, nghèo khoáng chất trong khi loại đất ở Tây Amazon (Ecuador và Peru) và vùng núi lửa của Costa Rica là loại đất mới và giàu khoáng chất. Năng suất chính hay việc sản xuất gỗ là cao nhất ở Tây Amazon và thấp nhất ở Đông Amazon, nơi mà có loại đất bị ảnh hưởng mạnh bởi thời tiết và được phân loại là đất đỏ vàng.[23] Ngoài ra, đất ở Amazon do bị ảnh hưởng mạnh bởi thời tiết, làm chúng bị thiếu các khoáng chất như Phốtpho, Kali, Canxi, và Magiê, mà thường là từ các nguồn đá tảng. Tuy nhiên, không phải tất cả rừng mưa nhiệt đới đều được tìm thấy trên đất nghèo dinh dưỡng, mà còn trên cả các bãi bồi và vùng núi lửa giàu chất dinh dưỡng nằm tại vùng đồi Andean, và vùng núi lửa ở Đông Nam Á, châu Phi, và Trung Mỹ.[25]

Đất đỏ vàng, cằn cỗi, bị ảnh hưởng mạnh bởi thời tiết và có tính lọc bỏ mạnh, đã phát triển trên các nền Gondwanan cổ đại. Sự phân hủy nhanh chóng bởi vi khuẩn ngăn cản sự tích lũy chất mùn. Nồng độ oxít sắt và nhôm bởi quá trình đá ong hóa đã tạo cho đất đỏ vàng một màu đỏ chói và đôi khi sinh ra lớp chất khoáng đọng (ví dụ như Bô-xít). Trên các nền đất mới, đặc biệt là các nền có nguồn gốc từ núi lửa, các loại đất nhiệt đới có thể khá màu mỡ.

Tuần hoàn chất dinh dưỡng

Tốc độ phân hủy cao này là kết quả của lượng nitơ trong đất, lượng mưa, nhiệt độ cao và quần thể vi sinh vật rộng lớn.[26] Ngoài vi khuẩn và các vi sinh vật khác ra, có rất nhiều các yếu tố phân hủy khác chẳng hạn như nấm và mối mà cũng hỗ trợ quá trình này. Sự tuần hoàn chất dinh dưỡng rất quan trọng bởi vì nguồn tài nguyên bên dưới lòng đất ảnh hưởng đến sinh khối ở lớp đất trên và cấu trúc quần thể của rừng mưa nhiệt đới. Những loại đất này đặc trưng bởi lượng phốtpho giới hạn, mà sẽ kiềm chế năng suất chung hay sự hấp thụ cacbon.[23] Đất có chứa các vi sinh vật hữu cơ chẳng hạn như vi khuẩn, mà sẽ phân giải xác thực vật và các vật chất hữu cơ khác thành các dạng cacbon vô cơ được sử dụng bởi thực vật, được gọi là sự phân hủy. Trong suốt quá trình phân hủy, quần thể vi sinh vật hô hấp, hấp thu khí oxy và thải ra khí cacbon. Tốc độ phân hủy có thể được đánh giá bằng cách đo lượng oxy hấp thu.[26] Nhiệt đô và lượng mưa cao làm tăng tốc độ phân hủy, cho phép xác thực vật phân rã nhanh chóng ở các vùng nhiệt đới, tạo ra chất dinh dưỡng mà sẽ được thực vật hấp thụ ngay lập tức thông qua nước ở bề mặt hay dưới lòng đất. Các kiểu hô hấp theo mùa bị ảnh hưởng bởi xác thực vật và lượng mưa, lực đẩy cacbon phân hủy từ các chất trên vào đất. Tốc độ hô hấp là cao nhất vào đầu mùa mưa bởi vì mùa khô trước đó làm tăng lượng xác thực vật và do đó tăng tỉ lệ chất hữu cơ bị rửa trôi vào đất.[26]

Rễ cạn

Một điểm nổi bật thường thấy ở nhiều rừng mưa nhiệt đới là bộ rễ cạn khác biệt của cây. Thay vì đâm xuyên vào lớp đất sâu hơn, rẽ cạn tạo thành một mạng lưới rễ lan rộng trên mặt đất để hấp thu chất dinh dưỡng hiệu quả hơn trong một môi trường nghèo chất dinh dưỡng và rất cạnh tranh. Hầu hết các chất dinh dưỡng trong đất ở rừng mưa nhiệt đới thì tập trung ở gần bề mặt vì thời gian thay thế và sự phân hủy các chất hữu cơ, lá khá nhanh.[27] Vì vậy, rễ cạn xuất hiện tại mặt đất để cây có thể tối đa hóa việc hấp thu chất dinh dưỡng và cạnh tranh một cách chủ động với các cây khác. Chúng cũng hỗ trợ sự hút nước và trữ nước, tăng diện tích bề mặt để trao đổi khí, tích góp xác thực vật để bổ sung dưỡng chất.[27] Ngoài ra, những rễ này còn giảm sự xói mòn đất và tối đa hóa sự hấp thu dưỡng chất trong suốt những cơn mưa lớn bằng cách chuyển hướng dòng nước giàu dưỡng chất xuống thân cây thành các dòng nhỏ hơn, cùng lúc đó hoạt động như một lá chắn bảo vệ cây khỏi các dòng chảy trên mặt đất. Diện tích bề mặt lớn do những rễ này tạo ra cũng giúp tạo sự chống đỡ và độ ổn định cho cây trong rừng mưa, mà thường phát triển lên đến độ cao đáng kể. Độ ổn định bổ sung này cho phép cây chịu đựng được những tác động của các cơn bão khắc nghiệt, do đó làm giảm sự gãy đổ cây.[27]

Sự nối tiếp trong rừng

Sự nối tiếp là một quá trình sinh thái thay đổi cấu trúc quần thể sinh vật theo thời gian để hướng tới một cấu trúc quần thể ổn định, đa dạng hơn sau một sự xáo trộn ban đầu. Sự xáo trộn ban đầu thì thường là một hiện tượng tự nhiên hoặc sự kiện do con người gây ra. Những sự xáo trộn tự nhiên bao gồm: bão, núi lửa phun trào, sự di chuyển của sông ngòi hoặc chỉ đơn giản như cây gãy tạo nên khoảng hỡ trong rừng. Trong rừng mưa nhiệt đới, những sự xáo trộn tự nhiên giống nhau này đã được lưu rõ trong các di chỉ hóa thạch, và được tin là có ảnh hưởng tích cực đến sự hình thành loài và sự đặc hữu.[10]