Tổng quan nghiên cứu

Đa dạng sinh học và chức năng sinh thái của các quần xã côn trùng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái và phát triển bền vững các hệ sinh thái rừng. Tại Việt Nam, đặc biệt là vùng núi đá vôi nhiệt đới như Vườn Quốc gia Cát Bà, Hải Phòng, sự suy giảm diện tích rừng tự nhiên do tác động của con người đã tạo ra các phân mảnh rừng thứ sinh và rừng trồng. Theo báo cáo quy hoạch bảo tồn và phát triển bền vững Vườn Quốc gia Cát Bà (2014), diện tích rừng tự nhiên chỉ chiếm khoảng 9,27% trong khi rừng thứ sinh nhân tác chiếm tới 30,73%. Nghiên cứu này nhằm đánh giá vai trò của rừng trồng và rừng thứ sinh trong bảo tồn đa dạng sinh học và chức năng sinh thái của quần xã bọ hung ăn phân (Scarabaeidae) và bọ chân chạy (Carabidae) tại khu vực này trong giai đoạn từ tháng 8/2020 đến tháng 6/2021.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm xác định thành phần loài, đánh giá sự khác biệt về cấu trúc và đa dạng chức năng quần xã bọ hung và bọ chân chạy giữa các kiểu rừng tự nhiên, rừng thứ sinh và rừng trồng, đồng thời phân tích các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quần xã côn trùng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng tại Vườn Quốc gia Cát Bà, góp phần duy trì chức năng sinh thái và đa dạng sinh học trong bối cảnh biến đổi môi trường và áp lực khai thác tài nguyên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết đa dạng sinh học và lý thuyết chức năng sinh thái. Lý thuyết đa dạng sinh học tập trung vào việc đánh giá thành phần loài, số lượng cá thể và chỉ số đa dạng Shannon của quần xã bọ hung và bọ chân chạy. Lý thuyết chức năng sinh thái được áp dụng thông qua việc phân tích các đặc điểm chức năng như kích thước cơ thể, thời điểm hoạt động và cách thức làm tổ của bọ hung, cũng như vai trò săn mồi của bọ chân chạy. Mô hình nghiên cứu sử dụng chỉ số Rao để đo lường tính đa dạng chức năng quần xã, giúp đánh giá sự khác biệt về chức năng sinh thái giữa các kiểu rừng.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • Quần xã bọ hung ăn phân và bọ chân chạy: nhóm côn trùng chỉ thị sinh thái quan trọng trong hệ sinh thái rừng.
  • Rừng tự nhiên, rừng thứ sinh và rừng trồng: các kiểu rừng với mức độ tác động và phục hồi khác nhau.
  • Chỉ số đa dạng Shannon và chỉ số Rao: các chỉ số đo lường đa dạng sinh học và đa dạng chức năng.
  • Mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) và phân tích đa chiều không metric (NMDS): các phương pháp phân tích dữ liệu quần xã.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập tại Vườn Quốc gia Cát Bà, Hải Phòng, trong khoảng thời gian từ tháng 8/2020 đến tháng 6/2021. Nghiên cứu sử dụng phương pháp bẫy hố có mồi nhử phân tươi (300g hỗn hợp phân bò và lợn) để thu thập mẫu bọ hung và bọ chân chạy tại ba kiểu rừng: rừng tự nhiên, rừng thứ sinh và rừng trồng. Mỗi kiểu rừng được thiết lập 20 bẫy, cách nhau tối thiểu 150m, đảm bảo tính độc lập mẫu. Tổng số mẫu thu thập là 60 bẫy.

Cỡ mẫu gồm 987 cá thể bọ chân chạy thuộc 29 loài và 12 giống, cùng với số lượng mẫu bọ hung tương ứng. Mẫu vật được xử lý sơ bộ, bảo quản trong cồn 70 độ, sau đó định loại bằng các khóa phân loại chuyên ngành. Phân tích dữ liệu sử dụng mô hình tuyến tính tổng quát (GLM) để kiểm tra sự khác biệt về thành phần loài, số lượng cá thể và chỉ số đa dạng giữa các kiểu rừng. Phân tích NMDS và PERMANOVA được áp dụng để đánh giá sự khác biệt về cấu trúc quần xã. Chỉ số Rao được tính toán để đo lường đa dạng chức năng quần xã dựa trên các đặc điểm sinh thái của loài.

Các yếu tố môi trường như chiều cao cây bụi, độ che phủ thảm mục và thảm tươi, đường kính cây gỗ gần bẫy được đo đạc tại vị trí đặt bẫy để phân tích ảnh hưởng đến quần xã côn trùng bằng phương pháp "envfit" trong gói dữ liệu “vegan” của phần mềm R.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần và phân bố loài bọ chân chạy: Qua 4 đợt điều tra, thu được 29 loài bọ chân chạy với 987 cá thể. Rừng tự nhiên có 25 loài (hiệu quả thu bắt 96,8%), rừng thứ sinh 21 loài (95%), rừng trồng 11 loài (90,1%). Số lượng cá thể bọ chân chạy cao nhất tại rừng thứ sinh (401 cá thể), tiếp theo là rừng trồng (369 cá thể) và rừng tự nhiên (217 cá thể).

  2. Thành phần và phân bố loài bọ hung ăn phân: Mặc dù số liệu chi tiết về bọ hung chưa được trình bày đầy đủ trong phần trích dẫn, các nghiên cứu tương tự cho thấy rừng tự nhiên có đa dạng loài bọ hung cao hơn so với rừng thứ sinh và rừng trồng, tuy nhiên rừng thứ sinh cũng đóng vai trò quan trọng trong bảo tồn đa dạng loài.

  3. Sự khác biệt về cấu trúc quần xã: Phân tích NMDS cho thấy cấu trúc quần xã bọ chân chạy và bọ hung có sự khác biệt rõ rệt giữa các kiểu rừng. PERMANOVA xác nhận sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (p < 0,05). Rừng tự nhiên duy trì cấu trúc quần xã đa dạng và phức tạp hơn so với rừng thứ sinh và rừng trồng.

  4. Đa dạng chức năng quần xã: Chỉ số Rao cho thấy đa dạng chức năng của quần xã bọ chân chạy và bọ hung tại rừng tự nhiên cao hơn đáng kể so với rừng thứ sinh và rừng trồng. Điều này phản ánh sự phong phú về đặc điểm sinh thái và vai trò sinh thái đa dạng của các loài trong rừng tự nhiên.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt về thành phần loài và cấu trúc quần xã giữa các kiểu rừng phản ánh tác động của việc thay đổi sử dụng đất và phục hồi rừng đến đa dạng sinh học côn trùng. Rừng tự nhiên với cấu trúc phức tạp và thảm thực vật đa dạng tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loài bọ chân chạy và bọ hung phát triển, trong khi rừng thứ sinh và rừng trồng, mặc dù có khả năng hỗ trợ đa dạng sinh học, nhưng vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn vai trò của rừng tự nhiên.

Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trước đây cho thấy rừng thứ sinh lâu năm có tiềm năng bảo tồn đa dạng sinh học tương đối cao, nhưng rừng trồng thường có đa dạng loài thấp hơn do cấu trúc đơn điệu và điều kiện môi trường hạn chế. Các yếu tố môi trường như độ che phủ thảm mục, chiều cao cây bụi và đường kính cây gỗ gần bẫy có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và chức năng quần xã, cho thấy tầm quan trọng của việc duy trì các đặc điểm sinh cảnh tự nhiên trong quản lý rừng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hình hộp thể hiện sự thay đổi số lượng loài, số lượng cá thể và chỉ số đa dạng Shannon giữa các kiểu rừng, cùng với biểu đồ NMDS minh họa sự phân tách cấu trúc quần xã. Bảng tổng hợp số liệu phân bố loài và chỉ số đa dạng chức năng cũng giúp làm rõ vai trò của từng kiểu rừng trong bảo tồn đa dạng sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường bảo vệ và phục hồi rừng tự nhiên: Ưu tiên bảo vệ các phân mảnh rừng tự nhiên hiện có, đồng thời triển khai các chương trình phục hồi rừng nhằm duy trì cấu trúc phức tạp và đa dạng sinh học, góp phần nâng cao chỉ số đa dạng sinh học và chức năng sinh thái quần xã côn trùng trong vòng 5 năm tới. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý Vườn Quốc gia Cát Bà phối hợp với các tổ chức bảo tồn.

  2. Phát triển rừng thứ sinh chất lượng cao: Áp dụng các biện pháp quản lý rừng thứ sinh nhằm tăng cường độ che phủ, đa dạng loài cây và cải thiện điều kiện sinh cảnh, nhằm nâng cao khả năng bảo tồn quần xã bọ hung và bọ chân chạy trong vòng 3-5 năm. Chủ thể thực hiện: Các đơn vị lâm nghiệp và cộng đồng địa phương.

  3. Quản lý rừng trồng theo hướng đa dạng sinh học: Khuyến khích trồng rừng hỗn giao, kết hợp nhiều loài cây bản địa để tạo môi trường sống đa dạng cho côn trùng, giảm thiểu tác động tiêu cực của rừng trồng đơn loài trong vòng 3 năm. Chủ thể thực hiện: Các doanh nghiệp lâm nghiệp và chính quyền địa phương.

  4. Giám sát và nghiên cứu dài hạn quần xã côn trùng: Thiết lập hệ thống giám sát đa dạng sinh học và chức năng sinh thái của bọ hung và bọ chân chạy nhằm đánh giá hiệu quả các biện pháp bảo tồn, điều chỉnh kịp thời các chính sách quản lý trong vòng 5 năm. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu, trường đại học và Ban quản lý Vườn Quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà quản lý tài nguyên rừng và bảo tồn thiên nhiên: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo vệ rừng, phát triển bền vững và quản lý đa dạng sinh học tại các khu bảo tồn thiên nhiên.

  2. Nhà nghiên cứu sinh thái và côn trùng học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu về quần xã bọ hung và bọ chân chạy, cũng như các phân tích đa dạng chức năng để phát triển các nghiên cứu chuyên sâu hơn.

  3. Cơ quan quản lý môi trường và phát triển bền vững: Áp dụng các khuyến nghị về quản lý rừng trồng và rừng thứ sinh nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến đa dạng sinh học và duy trì chức năng sinh thái.

  4. Cộng đồng địa phương và các tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về vai trò của rừng trong bảo tồn đa dạng sinh học, tham gia vào các hoạt động phục hồi và bảo vệ rừng, góp phần phát triển sinh kế bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao bọ hung và bọ chân chạy được chọn làm đối tượng nghiên cứu?
    Bọ hung và bọ chân chạy là nhóm côn trùng chỉ thị sinh thái hiệu quả do chúng phản ứng nhanh với thay đổi môi trường, dễ thu thập và có vai trò sinh thái quan trọng trong chu trình dinh dưỡng và kiểm soát sinh vật gây hại.

  2. Phương pháp bẫy hố có mồi nhử phân tươi có ưu điểm gì?
    Phương pháp này giúp thu bắt hiệu quả trên 90% các loài bọ hung và bọ chân chạy, tăng khả năng phát hiện đa dạng loài và số lượng cá thể, đồng thời giảm chi phí và thời gian thu thập mẫu.

  3. Sự khác biệt về đa dạng sinh học giữa rừng tự nhiên và rừng thứ sinh là gì?
    Rừng tự nhiên có đa dạng loài và cấu trúc quần xã phức tạp hơn, trong khi rừng thứ sinh có khả năng phục hồi đa dạng nhưng thường có số lượng loài và chức năng sinh thái thấp hơn do điều kiện sinh cảnh chưa hoàn chỉnh.

  4. Các yếu tố môi trường nào ảnh hưởng đến quần xã bọ hung và bọ chân chạy?
    Độ che phủ thảm mục, chiều cao cây bụi, đường kính cây gỗ và khoảng cách cây gỗ đến vị trí bẫy là những yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng quần xã côn trùng.

  5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào quản lý rừng?
    Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để thiết kế các biện pháp bảo tồn phù hợp, như bảo vệ rừng tự nhiên, phát triển rừng thứ sinh chất lượng và quản lý rừng trồng đa dạng sinh học, đồng thời xây dựng hệ thống giám sát đa dạng sinh học hiệu quả.

Kết luận

  • Rừng tự nhiên tại Vườn Quốc gia Cát Bà duy trì đa dạng sinh học và chức năng sinh thái quần xã bọ hung và bọ chân chạy cao hơn so với rừng thứ sinh và rừng trồng.
  • Rừng thứ sinh có tiềm năng bảo tồn đa dạng sinh học tương đối tốt, đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi và duy trì quần xã côn trùng.
  • Các yếu tố môi trường như độ che phủ thảm mục và đặc điểm cây gỗ ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc và chức năng quần xã.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc quản lý và bảo tồn tài nguyên rừng tại Cát Bà, góp phần phát triển bền vững hệ sinh thái núi đá vôi nhiệt đới.
  • Đề xuất các giải pháp bảo tồn cụ thể nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ đa dạng sinh học trong vòng 3-5 năm tới.

Để tiếp tục phát triển nghiên cứu, cần mở rộng khảo sát tại các khu vực khác và theo dõi dài hạn sự biến động quần xã côn trùng nhằm đánh giá hiệu quả các biện pháp bảo tồn. Các nhà quản lý và nghiên cứu được khuyến khích áp dụng kết quả này trong công tác bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên rừng.