CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở lý luận của các vấn đề nghiên cứu 1. Phân loại thực vật Phân loại học (Taxonomica) bắt nguồn từ chữ Hy Lạp taxis (cách sắp xếp) và nomos (qui luật) do De Candolle (1813) đề nghị - là lý thuyết chung về phép phân loại, bao gồm cả nguyên tắc, phương pháp và qui tắc của phép phân loại, hệ thống phận loại (trích dẫn bởi Nguyễn Nghĩa Thìn, 2006 [36], Hà Minh Tâm, 2013 [34]).
Phân loại học trước hết là học thuyết về bậc phân loại, nhiệm vụ quan trọng nhất của phân loại học là tạo ra một hệ thống thang chia bậc để phân chia các cá thể (trên cơ sở hệ thống thang chia bậc này phân biệt và nhận biết được các cá thể - tức định loại được mẫu vật). Đây không chỉ là công việc cụ thể (định danh) mà còn là lý thuyết về phân loại (bao gồm nguyên tắc, phương pháp và quy tắc phân loại). Hệ thống học (Systematica) là một môn khoa học tổng hợp, nó là khoa học về sự đa dạng của sinh vật. Hệ thống học sử dụng tất cả các thông tin của nhiều ngành khoa học khác như: Hình thái học, sinh thái học, sinh lý học, di truyền học, địa lý sinh vật,…để xây dựng hệ thống phân loại.
Nhiệm vụ là lập ra một hệ thống thang chia bậc cho tất cả các sinh vật theo chiều hướng tiến hóa từ nguyên thủy đến tiến bộ và xếp chúng vào hệ thống đó. Kết quả là đưa ra được sơ đồ mối quan hệ và liên kết các taxon. Hệ thống học bao trùm cả phép phân loại và phân loại học, vì hệ thống học không những định loại được mẫu vật, đề ra được các tiêu chuẩn định loại và xây dựng hệ thống thang chia bậc (phân loại học), mà còn phải chứng minh được các mối quan hệ giữa các taxon trong hệ thống. Chính vì mục đích xây dựng hệ thống phải phản ánh nhiều hướng tiến hóa của sinh vật, cho nên đôi khi việc nhận biết chúng rất khó khăn (vì các đặc điểm để phân biệt có khi rất khó nhìn thấy, ví dụ: DNA, đặc điểm hạt phấn, các hoạt chất sinh học, …).
Định loại (identification): Còn gọi là giám định hay phép phân loại, là quá trình phân tích và loại trừ một mẫu vật để xác định mẫu vật đó thuộc đơn vị phân loại nào. Quá trình này chỉ thực hiện được khi có các tiêu chuẩn đã định trước (các tiêu chuẩn này là kết quả của phân loại học và hệ thống học). Ðối tượng của Phân loại học Thực vật là giới thực vật vô cùng đa dạng, bao gồm các cá thể và các quần thể khác nhau. luan an 5 Nhiệm vụ: Sắp xếp các loài thực vật vào các đơn vị phân loại phù hợp và có mối quan hệ họ hàng với nhau một cách tự nhiên; đồng thời phản ánh được quá trình tiến hóa của giới thực vật (Hà Minh Tâm, 2013 [34]).
Phân bố thực vật Nghiên cứu về đặc điểm phân bố của một loài sinh vật nào đó là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ công tác bảo tồn và phát triển chúng trong hiện tại và tương lai. Theo Lê Vũ Khôi (2001) [21], trong địa lý sinh vật, hệ thống phân loại dùng cho việc phân chia Trái Đất theo sự phân bố địa lý của các sinh vật gồm các cấp từ lớn đến nhỏ như sau: Miền, tỉnh, khu, huyện. Dưới các đơn vị này còn có thể phân nhỏ hơn là đơn vị “phân” hay "phụ”, như phân miền, phân tỉnh,.Các thuật ngữ chỉ khu vực phân bố "địa lý của thực vật, động vật” như thế không tương ứng với tên gọi khu vực hành chính của các quốc gia. Ranh giới giữa các miền phân bố, phân miền, tỉnh, khu,… rất phức tạp, không phải là những đường nét rõ rệt mà là những dải rộng, hẹp khác nhau.
Ranh giới vùng phân bố được xác định rõ ràng nhất trong trường hợp chạy dọc theo dãy núi, các đường bờ biển, … nghĩa là những chướng ngại lớn cố định trong khoảng thời gian địa chất dài. Ví dụ dãy núi Hymalaya, dãy Hoàng Liên Sơn ở miền Bắc Việt Nam phân Bắc Bộ ra khu Tây Bắc và khu Đông Bắc. Ranh giới kém rõ ràng nhất là khi nó chạy qua đồng bằng hay băng qua biển. Trong trường hợp đó có thể xác định dải chuyển tiếp hay vùng đệm giữa hai vùng phân bố.
Như vậy, việc nghiên cứu đặc điểm phân bố của một loài, hay nhóm loài thực vật cần xem xét một cách tương đối về ranh giới phân bố của chúng, và đây là cơ sở lý luận khoa học trong việc lập bản đồ phân bố của đối tượng nghiên cứu. Sinh thái học Sinh thái học được hình thành vào cuối của những năm 1900. Thuật ngữ “Sinh thái học" đã được để xuất vào năm 1858 do H. Thoreaul và được nhà sinh thái người Đức tên là E.
Hackel định nghĩa vào năm 1869. Có thể nói đây là môn khoa học mới, nhưng nó đang tồn tại và phát triển rất nhanh trong giai đoạn hiện nay. Sinh thái học là khoa học về nơi ở (vì theo nghĩa chữ Hy Lạp oikos - là nhà và logos - là khoa học) (trích dẫn bởi Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33] và Hoàng Kim Ngũ, 2005 [28]. Theo đa số các nhà nghiên cứu: "Sinh thái học là môn khoa học nghiên cứu về điều kiện tồn tại các sinh vật, mối quan hệ giữa các sinh vật và hoàn cảnh sống của chúng”.
Khái niệm sinh thái học rất rộng, vì vậy tuỳ theo sự nhấn mạnh hoặc chú trọng mặt này hay mặt khác mà nhiệm vụ của nó sẽ được thay đổi và tự nó sẽ diễn đạt. Để dễ hiểu có thể xác định như sau: “Sinh thái học - đó là sinh vật học của hoàn cảnh xung quanh hay sinh vật học của môi trường sống”. Nhà sinh thái học người Nga A. C luan an 6 Đanhilepxki đã xác định: "Sinh thái học là khoa học về cấu trúc và các chức năng của các hệ sinh thái và về cơ chế để đảm bảo tính ổn định của chúng".
Vào những thập kỷ cuối của thế kỷ XX đã có rất nhiều khái niệm về sinh thái học, một trong những khái niệm đã được xác định đầy đủ nhất là khái niệm của Yebctera: “Đối tượng của sinh thái học - Đó là một tổ hợp hoặc cấu trúc của các mối liên hệ giữa các sinh vật và hoàn cảnh” (trích dẫn bởi Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]). Hackel đã định nghĩa như sau: “Thuật ngữ Sinh thái học nên hiểu là một tổng hợp các kiến thức có liên quan tới kinh tế môi trường. Tức là nghiên cứu các mối quan hệ giữa sinh vật và hoàn cảnh sống của chúng, kể cả hữu sinh, vô sinh và trước hết đó là các mối quan hệ hỗ trợ và cạnh tranh của các động vật và thực vật, sự tác động lẫn nhau trực tiếp hay gián tiếp”. Vì thế Sinh thái học là khoa học nghiên cứu tất cả các mối quan hệ phức tạp mà Darwin gọi là “các điều kiện phát sinh đấu tranh sinh tồn” (trích dẫn bởi Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]).
Theo Hoàng Kim Ngũ (2005) [28], Sinh thái học là môn khoa học cơ sở trong sinh vật học, nghiên cứu các mối quan hệ của sinh vật với sinh vật và sinh vật với môi trường ở mọi mức độ tổ chức, từ cá thể, quần thể đến quần xã và hệ sinh thái. Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học: Là tất cả các mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường gồm nhiều mức độ tổ chức sống (phổ sinh học) khác nhau, từ đó có các cấp độ tổ chức sinh thái học khác nhau: - Sinh thái học cá thể Sinh thái học cá thể lấy cá thể sinh vật làm đối tượng nghiên cứu, nghiên cứu quan hệ lẫn nhau giữa giới tự nhiên và hoàn cảnh, tìm hiểu ảnh hưởng nhân tố hoàn cảnh đối với cá thể sinh vật và phản ứng của sinh vật đối với hoàn cảnh. Nội dung cơ bản của sinh thái học có liên quan đến sinh thái, sinh lý. Hoàn cảnh tự nhiên bao gồm nhân tố phi sinh vật (ánh sáng, nhiệt độ, khí hậu, .) và nhân tố sinh vật (sinh vật cùng loại và khác loại) (Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]).
- Sinh thái học quần thể Quần thể là chỉ một nhóm cá thể riêng biệt của một loài trong giới tự nhiên tồn tại trong một thời gian nhất định, một khu vực nhất định. Sinh thái học quần thể lấy mối quan hệ giữa quần thể và môi trường làm đối tượng nghiên cứu, cụ thể là xét đến đặc tính quần thể và quy luật của nó, tìm hiểu và phân tích. Nội dung chủ yếu nghiên cứu sinh thái quần thể là mật độ quần thể, tỷ lệ sống sót, tỷ lệ tử vong, tỷ suất hoạt động, sự tổn tại và quy luật tăng trưởng quần thể và đều tiết số lượng quần thể (Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]). luan an 7 - Sinh thái học quần xã Sinh thái học quần xã lấy quần xã sinh vật làm đối tượng nghiên cứu.
Quần xã là 1 thể hoàn chỉnh thống nhất giữa các loài thực vật, động vật, vi sinh vật, tập tụ quần thể trong một khu vực nhất định, có quan hệ tương hỗ lẫn nhau. Sinh thái học quần xã nghiên cứu quan hệ lẫn nhau giữa quần xã sinh vật và hoàn cảnh xung quanh, nghiên cứu các quan hệ trong quần xã và quá trình tự điều tiết của quần xã - quá trình diễn thế quần xã (Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]). - Sinh thái học hệ sinh thái Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học hệ sinh thái là HST: Là hệ thống tự nhiên gồm quần xã sinh vật và hoàn cảnh sống do quan hệ tương hỗ mà hình thành một hệ thống tự nhiên ổn định. Quần xã thực vật lấy năng lượng và chất dinh dưỡng từ trong hoàn cảnh, hình thành vật chất của mình, những vật chất này do từ một thể hữu cơ theo vòng di chuyển đến một thể hữu cơ khác, cuối cùng quay trở lại với môi trường.
Thông qua sự phân giải vi sinh vật lại chuyển hóa thành chất dinh dưỡng và bị thực vật lợi dụng. Các khâu tuần hoàn vật chất và lưu động năng lượng đều là nội dung nghiên cứu của sinh thái (Nguyễn Đình Sinh, 2009 [33]. Theo Nguyễn Danh (2005) [10], có thể khái niệm ngắn gọn: Hệ sinh thái (ecosystem) là tập hợp các quần thể sinh vật và môi trường trong đó chúng tồn tại.