Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới thực vật rất phong phú và đa dạng với khoảng 250.000 loài thực vật bậc cao, trong đó thực vật ngành Thông chỉ chiếm có trên 600 loài, một con số đáng khiêm tốn. Cây thuộc ngành Thông là những loài cây có nguồn gốc cổ xưa nhất, khoảng trên 300 triệu năm. Các vùng rừng cây ngành Thông tự nhiên nổi tiếng thường được nhắc tới ở Châu Âu với các loài Vân sam (Picea), Thông (Pinus); Bắc Mỹ với các loài Thông (Pinus), Củ tùng (Sequoia, Sequoiadendron) và Thiết sam (Pseudotsuga); Đông á như Trung Quốc và Nhật Bản với các loài Tùng bách (Cupressus, Juniperus), Liễu sam (Cryptomeria) và Bách Đài Loan (Taiwania cryptomerioides).
Các loài cây thuộc ngành Thông đã đóng góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế của một số nước như Thụy điển, Na Uy, Phần Lan,.Lịch sử lâu dài của Trung Quốc cũng đã ghi lại nguồn gốc các cay ngành Thông cổ thụ hiện còn tồn tại đến ngày nay mà có thể dựa vào nó để đoàn tuổi của chúng. Chẳng hạn trên núi Thái sơn (Sơn Đông) có cây Tùng ngũ đại phu do Tần Thủy Hoàng phong tặng tên cây; cây Bách hán tướng quân ở thư viện Tùng Dương (Hà Nam), cây Bách nước Liêu (cong gọi là Liêu bách) trong công viên Trung Sơn (Bắc Kinh). Đồng thời, nhiều nơi khác trên thế giới cũng có một số cây cổ thụ nổi tiếng như cây Củ Tùng (Sequoia) có tên "cụ già thế giới" ở California (Mỹ) đã trên 3.000 năm tuổi, cây Tuyết từng (Cedrus đeoât) trên đảo Ryukyn (Nhật Bản) qua máy đo đã 7. Tại Li Băng hiện còn một đám rừng gồm 400 cây Bách Li Băng (Cedrus) nổi tiếng từ thời tiền sử, trong đó có 13 cây cổ địa có hàng nghìn năm tuổi.
4 Cây trong ngành Thông là một trong những nhóm cây quan trọng nhất trên thế giới. Các khu rừng cây ngành Thông rộng lớn của Bắc bán cầu là nơi lọc khí cacbon, giúp làm điều hòa khí hậu thế giới. Rất nhiều dãy núi trên thế giới gồm rừng các loài cây ngành Thông chiếm ưu thế đóng một vai trò quyết định đối với việc điều hòa nước cho các hệ thống sông ngòi chính. Những trận lụt lội khủng khiếp gần đây ở các vùng thấp như các nước Trung Quốc và Ấn Độ có quan hệ trực tiếp tới việc khai thác quá mức cây ngành Thông phòng hộ đầu nguồn.
Rất nhiều loài thực vật, động vật và nấm phụ thuộc vào cây ngành Thông để tồn tại, do đó không có cây ngành Thông thì những loài này sẽ bị tuyệt chủng. Ngành Thông cung cấp một phần chính gỗ cho xây dựng, ván ép, bột giấy và các sản phẩm giấy của thế giới. Nhiều loài còn cho gỗ quý với những công dụng đặc biệt như dùng đóng tàu hay làm đồ mỹ nghệ. Phần lớn cây thuộc ngành Thông có gỗ dễ gia công, bền.
Cây thuộc ngành Thông còn là nguồn cung cấp nhựa quan trọng trên toàn thế giới, Hạt của nhiều loài còn là nguồn thức ăn quan trọng cho dân địa phương ở các vùng xa như ở Chi Lê, Mexico, Úc và Trung Quốc. Hiện tại có trên 200 loài cây thuộc ngành Thông được xếp là bị đe dọa tuyệt chủng ở mức toàn thế giới, rất nhiều loài khác bị đe dọa trong một phần phân bố tự nhiên của loài, những đe dọa hay gặp nhất là việc khai thác quá mức lấy gỗ hay các sản phẩm khác, phá rừng làm bãi chăn thả gia súc, trồng trọt và làm nơi sinh sống cho con người cùng với sự gia tăng tần suất của các đám cháy rừng. Tầm quan trọng đối với thế giới của cây thuộc ngành Thông làm cho việc bảo tồn chúng trở nên có ý nghĩa đặc biệt. Sự phức tạp trong các yếu tố đe dọa gặp phải đòi hỏi cần có một loạt các chiến lược được thực hành để bảo tồn và sử dụng bền vững các loài cây này.
Bảo tại chỗ thông qua các cơ chế như hình thành các Vườn quốc gia và khu bảo tồn thiên nhiên là một giải pháp tốt, có hiệu quả đối với những khu vực lớn có rừng nguyên sinh. Công tác bảo tồn đòi hỏi sự cộng tác của mọi người từ các ngành nghề và tổ chức khác 5 nhau. Những người làm công tác này đều phụ thuộc vào việc định dạng chính xác loài cây mục tiêu hay các sinh vật khác có liên quan và vào các thông tin cập nhật ở các mức độ địa phương, khu vực, quốc gia và quốc tế. Loài Bách tán Đài Loan Taiwania cryptomerioides lần đầu tiên được phát hiện từ Đài Loan vào năm 1906 và được phát hiện ở Việt Nam vào năm 2002.
Từ khi được phát hiện, các nhà khoa học trên thế giới đã tập trung vào nghiên cứu về phân bố, sinh thái, sinh học, gỗ, nhân giống và thành phần hóa học của vỏ thân và lá. Kết quả nghiên cứu các lĩnh vực nêu trên đã khẳng định: * Trên thế giới loài này đã được ghi nhận có phân bố tại 4 địa điểm là Đài Loan, Trung Quốc (Quí Châu, Hồ Bắc, Tứ Xuyên, Vân Nam), Myanma và Việt Nam (Lào Cai, Yên Bái) và đánh gía tình trạng bảo tồn: sắp bị tuyệt chủng A. Nghiên cứu về Bách tán Đài Loan * Đặc điểm hình thái học Bách tán Đài Loan (Taiwania cryptomerioides Hayata) là cây gỗ lớn, cao có thể từ 10m đến 90m, có đường kính lên tới 3 - 3,5m và thường tìm thấy những cây như vậy trong các khu rừng lá kim (Liu và Su, 1983). Cây có thể sống tới 1.000 năm tuổi nên nó được đánh giá là loài thực vật có ít tiến hóa nhất, có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái rừng, lá lưỡng hình, hình kim, tán cây rộng, cấp hình thoi.
Quả có chiều dài từ 10-20cm, rộng 3-7 cm. Hạt giống hình chữ nhật với cánh rộng, vỏ màu nâu đỏ hay xám trắng, vỏ bên ngoài 1,4-1,5 cm dày, xơ; vỏ bên trong 3-6 mm dày, tiết nhựa màu trắng. Thân màu nâu xám, nứt dọc (Liu, 1970). * Phân bố và sinh thái Bách tán Đài Loan có nguồn gốc Đông Á, phát triển ở vùng núi của miền Trung Đài Loan, các địa phương ở phía tây nam Trung Quốc tiếp giáp Myanmar và miền Bắc Việt Nam (Thomas và Farjo, 2011).
Bách tán Đài Loan mọc ở độ cao 500-2.800 m; rừng lá kim, hoặc rừng thường xanh 6 thung lũng xen cây lá rộng, hoặc hỗn hợp trên đất axit, đỏ, hoặc màu nâu ở vùng ôn đới ấm hoặc ấm với mùa hè và lượng mưa mùa thu lớn nhưng mùa đông khô hơn, thường nằm rải rác và xen với một số loài như: Chamaecyparis formosensis, C. obtusa var, Cunninghamia lanceolata, Pinus wallichiana, hoặc Tsuga dumosa, nhưng đôi khi hình thành rừng thuần loài (Fu và cộng sự, 1999). Loài Bách tán Đài Loan có sức chịu lạnh từ -6,6 ° C đến -1,10C (Bannister và Neuner, 2001). * Giá trị sử dụng Bách tán Đài Loan là loại gỗ tốt, thường dùng để làm nội thất và đồ gia dụng…(Fu Li -kuo và Jin Jian -ming, 1992).
Đây cũng là một cây được ứng dụng nhiều trong y học, đặc biệt nó chứa các hợp chất có đặc tính chống ung thư (Kan He và cộng sự, 1997). Các loài có ý nghĩa văn hóa đáng kể ở Trung Quốc do tuổi thọ và tầm vóc của nó. * Chương trình bảo tồn nguồn gen Bách tán Đài Loan Năm 2001, Chính phủ Trung Quốc đã xây dựng kế hoạch hành động về bảo tồn cây Bách tán Đài Loan, nghiêm cấm các hành vi khai thác, sử dụng loài cây này dưới bất kỳ hình thức nào (Wang và cộng sự, 2001). Hiện nay một số nước như Malaysia, Hàn Quốc…đã sử dụng phương pháp bảo quản cực lạnh cho hạt giống và mẫu giống.
Chương chình bảo quản đã được IPGRI phối hợp với Trung tâm Giống Đan Mạch tài trợ cho bảo tồn nguồn gen loài Bách tán Đài Loan ở các nước nhiệt đới. Nghiên cứu về bảo tồn nguồn gen Vào năm 1980, các tổ chức quốc tế quan trọng nhất là IUCN, WWF, FAO và UNESCO đã chấp nhận một định nghĩa mới cho bảo tồn, đó là “Bảo tồn tài nguyên di truyền”. Bảo tồn nguồn gen thực chất là bảo tồn các biến dị di truyền hiện tồn tại giữa các xuất xứ, các quần thể, các gia đình và các cá thể trong loài, là nguồn gốc của sự đa dạng và đảm bảo cho sự ổn định của loài qua một quá trình tiến hóa mà biến dị di truyền là 7 yếu tố quyết định. Biến dị di truyền cũng là nguồn nguyên liệu chính của công tác cải thiện giống.
Lượng biến dị di truyền trong một quần thể càng lớn thì càng có nhiều cơ hội để chọn được các cá thể có đặc tính mong muốn (Zobel và Talbert, 1984). Ngày nay bảo tồn nguồn gen là một trong những lĩnh vực quan trọng trong công tác chọn giống cây nông nghiệp. Hoạt động bảo tồn nguồn gen đang được nhiều Viện nghiên cứu nông nghiệp trên thế giới quan tâm. Riêng Viện lúa Quốc tế tại Philippin đã có hàng chục ngàn mẫu lúa được lưu giữ.
Trước sự tàn phá của các hệ sinh thái rừng, biến đổi khí hậu và sự suy giảm của đa dạng di truyền, các nước ở một số khu vực và các tổ chức quốc tế đã quan tâm và chú ý từ rất lâu tới công tác bảo tồn nguồn gen cây rừng. Trong các năm 1908-1938, Hiệp hội các tổ chức nghiên cứu Lâm nghiệp Quốc tế (IUFRO) đã tổ chức thu thập và khảo nghiệm xuất xứ cho 13 lô hạt của Pinus taeda từ 11 nước khác nhau. Từ cuối những năm 1950 hàng loạt loài và xuất xứ của những loài cây lá kim quan trọng nhất như P.merkusii… đã được thu thập và khảo nghiệm. Thu thập mẫu giống và khảo nghiệm xuất xứ cho các loài cây lá rộng như Tếch, Lõi thọ, Bạch đàn, keo…cũng được nhiều nước tiến hành trong 20 năm gần đây.
Cây rừng thường được bảo tồn dưới dạng sưu tập cây sống trên thực địa như các vườn thực vật, vườn thụ mộc và các khu bảo tồn nguồn gen chuyển chỗ (ex situ). Ưu điểm của biện pháp này là cây liên tục sinh trưởng và phát triển, dễ dàng quan sát và đánh giá lâu dài, song yếu điểm là chi phí cao cho việc xây dựng và bảo vệ, nguy cơ bị sâu bệnh hại cao…hiện nay đã có khoảng trên 1. Nhiều vườn thực vật đã có tuổi trên 100 năm như vườn thực vật Bogor, Indonesia. Vườn này được xây dựng từ năm 1817 trên diện tích 87 ha với một bộ sưu tập khổng lồ 8 gồm 3.273 chi và 199 họ thực vật.
Ngoài ra còn có một số vườn sưu tập và vườn thụ mộc dành riêng cho một hoặc một vài loài.