Luận án tiến sĩ nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh sơn la phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

Luận án tiến sĩ kinh tế nghiên cứu nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh sơn la phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế xã hội, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề

• Tác giả: Doãn Thị Trường Nhung
• Người hướng dẫn: GS. Trần Đình Lý
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La phục vụ quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Những điểm mới của luận án
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 1.5.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Bố cục của luận án
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. Những lĩnh vực khoa học liên quan đến sinh thái cảnh quan
• 2.1.1. Sinh thái học
• 2.1.2. Hệ sinh thái
• 2.1.2.1. Khái niệm hệ sinh thái
• 2.1.2.2. Thành phần của hệ sinh thái
• 2.1.2.3. Cấu trúc của hệ sinh thái
• 2.1.2.4. Chức năng của hệ sinh thái
• 2.1.2.5. Tính chất của hệ sinh thái
• 2.1.3. Cảnh quan học
• 2.1.3.1. Khái niệm cảnh quan
• 2.1.3.2. Nhân tố thành tạo cảnh quan
• 2.1.3.3. Hệ thống phân loại cảnh quan
• 2.1.3.4. Cấu trúc, động lực cảnh quan
• 2.1.3.5. Chức năng cảnh quan
• 2.1.4. Sinh địa quần học
• 2.1.5. Một số nghiên cứu về sinh thái cảnh quan
• 2.1.5.1. Khái niệm sinh thái cảnh quan
• 2.1.5.2. Các định nghĩa về sinh thái cảnh quan chú trọng đến đặc trưng sinh thái học của cảnh quan
• 2.1.5.3. Các định nghĩa chú trọng đến đặc trưng nhân văn của cảnh quan
• 2.1.5.4. Các định nghĩa về sinh thái cảnh quan của các nhà cảnh quan học Xô Viết và Việt Nam
• 2.1.5.5. Các định nghĩa tích hợp về sinh thái cảnh quan
• 2.1.5.6. Cấu trúc và chức năng của sinh thái cảnh quan
• 2.1.5.7. Phân biệt khái niệm “Sinh thái cảnh quan” và “Cảnh quan sinh thái”
• 2.1.5.7.1. Về “Sinh thái cảnh quan”
• 2.1.5.7.2. Về “Cảnh quan sinh thái”
• 2.1.5.8. Tình hình nghiên cứu sinh thái cảnh quan
• 2.1.5.8.1. Trên thế giới
• 2.1.5.8.2. Các công trình nghiên cứu liên quan tới đề tài luận án tại tỉnh Sơn La
• 3. NỘI DUNG, QUAN ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Nội dung nghiên cứu
• 3.2. Quan điểm nghiên cứu
• 3.2.1. Quan điểm hệ thống
• 3.2.2. Quan điểm tổng hợp
• 3.2.3. Quan điểm lãnh thổ
• 3.2.4. Quan điểm lịch sử
• 3.2.5. Quan điểm liên ngành và phát triển bền vững
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp khảo sát ngoài thực địa
• 3.3.2. Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu
• 3.3.3. Phương pháp Bản đồ và Hệ thông tin địa lí
• 3.3.4. Phương pháp chuyên gia
• 3.3.5. Nhóm phương pháp nghiên cứu, đánh giá sinh thái cảnh quan
• 3.4. Các bước nghiên cứu
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, các yếu tố sinh thái nhân văn - nhân tố hình thành sinh thái cảnh quan
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Vị trí địa lý
• 4.1.3. Địa chất - Địa hình
• 4.1.4. Khí hậu - thủy văn. Thổ nhưỡng
• 4.1.5. Thảm thực vật
• 4.1.6. Các yếu tố sinh thái nhân văn
• 4.1.6.1. Về dân số, dân tộc
• 4.1.6.2. Về tình hình xóa đói giảm nghèo và giải quyết việc làm
• 4.1.6.3. Về cơ cấu kinh tế
• 4.1.7. Các tác động nhân sinh đến môi trường tự nhiên
• 4.2. Phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La
• 4.3. Biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian
• 4.3.1. Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2005
• 4.3.2. Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2015
• 4.3.3. Biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian
• 4.4. Định hướng khai thác, sử dụng hợp lý lãnh thổ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội. Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Sơn La
• 4.5. Định hướng không gian các đơn vị sinh thái cảnh quan cho bảo tồn, sử dụng hợp lý tài nguyên
• 4.5.1. Ngành nông nghiệp
• 4.5.2. Ngành lâm nghiệp
• 4.5.3. Phát triển các khu bảo tồn
• 4.5.4. Ngành công nghiệp
• 4.5.5. Ngành du lịch, thương mại, dịch vụ. Phát triển đô thị
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Luận án tiến sĩ Nghiên cứu sinh thái cảnh quan Sơn La

Luận án tiến sĩ này tập trung vào nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La, nhằm phục vụ quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội. Nghiên cứu này đặt nền tảng cho việc hiểu rõ các yếu tố tự nhiên và nhân văn ảnh hưởng đến cảnh quan Sơn La, từ đó đề xuất các giải pháp phát triển bền vững. Luận án không chỉ mang tính học thuật cao mà còn có giá trị thực tiễn trong việc quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án là phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La và xây dựng bản đồ sinh thái cảnh quan. Nghiên cứu cũng nhằm làm rõ sự biến động của cảnh quan Sơn La từ năm 2005 đến 2015, đồng thời xác lập cơ sở khoa học cho việc quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững.

1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên toàn bộ tỉnh Sơn La, với diện tích 14.125 km². Luận án tập trung vào việc phân tích các yếu tố tự nhiên như địa lý Sơn La, khí hậu, thổ nhưỡng, và thảm thực vật, cũng như các yếu tố nhân văn như dân số, cơ cấu kinh tế, và tác động của con người đến môi trường.

II. Nghiên cứu sinh thái cảnh quan và quy hoạch phát triển

Nghiên cứu sinh thái cảnh quan là phương pháp tiếp cận tổng hợp, kết hợp giữa sinh thái học và cảnh quan học. Nghiên cứu này giúp hiểu rõ mối quan hệ giữa các yếu tố tự nhiên và nhân văn, từ đó đề xuất các giải pháp quy hoạch phát triển hiệu quả. Luận án đã xây dựng hệ thống phân loại sinh thái cảnh quan dựa trên các nghiên cứu về hệ sinh thái và cảnh quan học, đồng thời đánh giá sự biến động của cảnh quan Sơn La theo thời gian.

2.1. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu đa dạng, bao gồm khảo sát thực địa, phân tích tài liệu, và hệ thống thông tin địa lý (GIS). Các phương pháp này giúp thu thập và phân tích dữ liệu một cách chính xác, từ đó xây dựng bản đồ sinh thái cảnh quan và đánh giá sự biến động của cảnh quan Sơn La.

2.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy sự biến động đáng kể của cảnh quan Sơn La từ năm 2005 đến 2015, đặc biệt là sự suy giảm diện tích rừng và sự gia tăng các khu vực canh tác nông nghiệp. Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp quy hoạch phát triển bền vững, bao gồm việc bảo tồn các khu vực rừng và phát triển các ngành kinh tế như nông nghiệp, lâm nghiệp, và du lịch.

III. Phát triển bền vững và quản lý tài nguyên

Luận án nhấn mạnh tầm quan trọng của phát triển bền vững trong việc quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp quy hoạch đô thị và phát triển kinh tế dựa trên các nguyên tắc sinh thái, nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Các kết quả nghiên cứu của luận án có giá trị thực tiễn cao, đóng góp vào việc hoạch định chính sách môi trường và quản lý tài nguyên tại Sơn La.

3.1. Định hướng phát triển kinh tế xã hội

Luận án đề xuất các định hướng phát triển kinh tế - xã hội dựa trên nghiên cứu sinh thái cảnh quan. Các giải pháp bao gồm việc phát triển các ngành kinh tế như nông nghiệp, lâm nghiệp, và du lịch, đồng thời bảo tồn các khu vực rừng và tài nguyên thiên nhiên. Các đề xuất này nhằm đảm bảo sự phát triển bền vững của tỉnh Sơn La.

3.2. Quản lý tài nguyên thiên nhiên

Nghiên cứu cũng đề xuất các giải pháp quản lý tài nguyên thiên nhiên hiệu quả, bao gồm việc bảo vệ các khu vực rừng, quản lý nguồn nước, và giảm thiểu tác động của các hoạt động kinh tế đến môi trường. Các giải pháp này nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, góp phần vào phát triển bền vững của tỉnh Sơn La.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Nghiên cứu sinh thái cảnh quan (STCQ) là hướng tiếp cận liên ngành hiện đại giữa khoa học địa lý và sinh thái học nhằm giải quyết mâu thuẫn giữa bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển kinh tế - xã hội. Luận án tiến sĩ sinh học của nghiên cứu sinh Doãn Thị Trường Nhung với đề tài "Nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La phục vụ quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội" (Chuyên ngành Sinh thái học, Mã số: 9 42 01 20, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2018) đã tiên phong xác lập hệ thống phân loại STCQ chi tiết và phân tích biến động không gian - thời gian cho một địa bàn miền núi chiến lược thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam.

Khoảng trống nghiên cứu (research gap) cốt lõi được xác định rõ: phần lớn các nghiên cứu trước đây tại miền Bắc Việt Nam chỉ tiếp cận theo hướng cảnh quan học địa lý thuần túy (Vũ Tự Lập, 1976; Nguyễn Cao Huần, 2005) hoặc sinh thái học quần xã phi không gian (Vũ Trung Tạng, 2000), thiếu vắng khung lý luận tích hợp cấu trúc cảnh quan với chức năng của các hệ sinh thái (HST) để định hướng tổ chức không gian lãnh thổ cấp tỉnh. Luận án đã giải quyết 3 câu hỏi nghiên cứu chính:

1. Cấu trúc phân hóa STCQ tỉnh Sơn La được phân cấp theo những tiêu chí định lượng và định tính nào?
2. Không gian STCQ Sơn La biến động như thế nào trong giai đoạn 2005 - 2015 dưới tác động kép của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh?
3. Cấu trúc và chức năng của các đơn vị STCQ cung cấp cơ sở khoa học gì cho quy hoạch nông - lâm nghiệp, bảo tồn thiên nhiên và phát triển đô thị?

Khung lý thuyết của công trình tích hợp thuyết sinh địa quần lạc (Sukachev, 1947), lý thuyết hệ sinh thái (Tansley, 1935; Odum, 1953) và lý luận sinh thái cảnh quan hiện đại (Troll, 1939; Forman & Godron, 1986; Phạm Hoàng Hải và nnk., 1997; Nguyễn An Thịnh, 2014). Phạm vi nghiên cứu bao trùm toàn bộ diện tích tự nhiên 14.125,0 km² của tỉnh Sơn La (tọa độ địa lý từ 20°39’ đến 22°02’ vĩ độ Bắc và 103°11’ đến 105°02’ kinh độ Đông, gồm 12 đơn vị hành chính cấp huyện và 204 xã tại thời điểm 2015). Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc xây dựng thành công bản đồ STCQ và bản đồ định hướng không gian lãnh thổ tỷ lệ 1:100.000, cung cấp luận cứ cho việc bảo vệ lưu vực đầu nguồn sông Đà, sông Mã và vận hành an toàn hai công trình thủy điện lớn nhất Việt Nam.

Literature Review và Positioning

Lịch sử phát triển lý luận sinh thái học và cảnh quan học ghi nhận sự chuyển dịch sâu sắc từ các nghiên cứu tĩnh, phi không gian sang các phân tích động lực không gian phức hợp. Từ định nghĩa ban đầu của Ernst Haeckel (1866) và quan niệm hệ sinh thái của Tansley (1935) – được Lindeman (1942), Odum (1953) và Whittaker (1975) hoàn thiện – sinh thái học truyền thống tập trung vào chu trình vật chất và dòng năng lượng nhưng thường bỏ qua tính bất đồng nhất của không gian địa lý. Ngược lại, cảnh quan học Xô Viết (Polunov, Gvozdetxki, Isachenko, 1976) và trường phái sinh địa quần lạc của Sukachev (1947) tập trung vào các thể tổng hợp tự nhiên và mối tương tác giữa đá mẹ, thổ nhưỡng, khí quyển với quần xã sinh vật (Möbius, 1877; Morozov, 1912).

Trong y văn thế giới, tồn tại hai luồng quan điểm đối thoại lớn về STCQ:

1. Trường phái Trung và Tây Âu (Troll, 1939; Zonneveld, 1995; Bastian & Steinhardt, 2010): Coi STCQ là khoa học địa sinh thái tổng thể (Geoecology/Total Human Ecosystem), lấy đất đai và cảnh quan nhân sinh làm trung tâm nhằm phục vụ quy hoạch không gian và quản lý tài nguyên bền vững (Naveh & Lieberman, 1984).
2. Trường phái Bắc Mỹ (Forman & Godron, 1986; Turner, 1989; Wiens, 1995; Pickett & Cadenasso, 1995): Tiếp cận định lượng dựa trên mô hình "mảnh - hành lang - nền" (Patch - Corridor - Matrix), tập trung vào ảnh hưởng của tính bất đồng nhất không gian đến sự phân bố của sinh vật và động lực hệ sinh thái.

Tại Việt Nam, các công trình của Vũ Tự Lập (1976), Phạm Hoàng Hải và nnk. (1997), Nguyễn Cao Huần (2000, 2005) đã đặt nền móng cho cảnh quan học loại hình. Về mặt STCQ ứng dụng, tác phẩm của Nguyễn Thế Thôn (1993, 1995) và Nguyễn An Thịnh (2014) đã bắt đầu phân định rõ giữa "Sinh thái cảnh quan" (nghiên cứu chức năng của các HST cụ thể trong khoanh vi cảnh quan) và "Cảnh quan sinh thái" (nghiên cứu cảnh quan dựa trên chức năng sinh thái tổng hợp).

So với các nghiên cứu quốc tế điển hình như mô hình sinh thái cảnh quan lưu vực sông ngòi tại Châu Âu (Zonneveld, 1995) hay nghiên cứu biến động lớp phủ rừng vùng núi Nam Mỹ (Cushman & McGarigal, 2003), luận án của Doãn Thị Trường Nhung đã kế thừa có chọn lọc khung phân loại thích ứng với điều kiện nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh vùng Tây Bắc Việt Nam. Nghiên cứu đã lấp đầy khoảng trống dữ liệu bằng việc lượng hóa không gian 63 loại STCQ trên nền diện tích 14.125,0 km², vượt qua các giới hạn khái quát hóa của Lê Thái Bạt (1995), Lê Mỹ Phong (2002) hay phân tích đơn loài của Phạm Anh Tuân (2017).

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án đóng góp quan trọng vào lý luận sinh thái học cảnh quan nhiệt đới qua việc mở rộng và kiểm chứng các mệnh đề lý thuyết của Schubert (1986), Zonneveld (1995) và Phạm Hoàng Hải (1997). Cụ thể:

• Làm rõ cấu trúc phân vị 7 cấp có tính phát sinh và chức năng: Hệ thống STCQ được tổ chức theo thứ bậc chặt chẽ: Hệ -> Phụ hệ -> Lớp -> Phụ lớp -> Kiểu -> Hạng -> Loại. Mỗi cấp phân vị phản ánh sự tương tác biện chứng giữa các quá trình vô sinh (bức xạ, nhiệt ẩm, bóc mòn, tích tụ) và quá trình hữu sinh (diễn thế quần xã thực vật, biến đổi đất).
• Kiểm chứng nguyên lý nội cân bằng động (Dynamic Homeostasis) và sản xuất entropi cực tiểu: Luận án chứng minh rằng tính đa dạng cấu trúc của STCQ tỷ lệ thuận với tính ổn định và khả năng tự điều chỉnh của hệ sinh thái trước các tác động tiêu cực của nhân sinh và tai biến thiên nhiên.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  KHUNG PHÂN LOẠI 7 CẤP PHÂN VỊ STCQ SƠN LA              |
+-------------------------------------------------------------------------+
| Cấp 1: Hệ STCQ (1)       --> Tiêu chí: Nền bức xạ & nhiệt ẩm địa đới    |
| Cấp 2: Phụ hệ STCQ (1)   --> Tiêu chí: Tương quan địa hình & gió mùa    |
| Cấp 3: Lớp STCQ (4)      --> Tiêu chí: Hình thái phát sinh địa hình     |
| Cấp 4: Phụ lớp STCQ (5)  --> Tiêu chí: Độ cao & phân cắt sâu           |
| Cấp 5: Kiểu STCQ (13)    --> Tiêu chí: Đặc điểm sinh khí hậu & thảm TV  |
| Cấp 6: Hạng STCQ (33)    --> Tiêu chí: Nhóm dạng địa hình & thổ nhưỡng  |
| Cấp 7: Loại STCQ (63)    --> Tiêu chí: Lớp phủ thực vật & loại đất      |
+-------------------------------------------------------------------------+

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp đồng thời 3 trường phái lý thuyết: Thuyết hệ thống tổng hợp lãnh thổ địa lý, Thuyết cân bằng động sinh thái học và Thuyết quy hoạch cảnh quan nhân văn sinh thái (Human Ecosystems). Phương pháp luận này thiết lập 3 trục cấu trúc cơ bản:

1. Cấu trúc đứng (Vertical structure): Phản ánh mối quan hệ nhân quả và liên kết vật chất - năng lượng giữa nền địa chất, địa mạo, khí hậu, thủy văn, thổ nhưỡng và quần xã sinh vật.
2. Cấu trúc ngang (Horizontal structure): Phản ánh sự tương tác, trao đổi vật chất và biên dòng chảy sinh thái giữa các đơn vị STCQ kề cận trong cùng một lưu vực hoặc đai cao.
3. Cấu trúc thời gian (Temporal structure): Đánh giá động lực biến đổi trạng thái cảnh quan theo mùa và các biến đổi thuận nghịch/bất thuận nghịch trong giai đoạn 10 năm (2005 - 2015).

Điều kiện biên (Boundary conditions) của khung lý thuyết được xác định rõ: mô hình áp dụng tối ưu cho các lãnh thổ miền núi cao nhiệt đới gió mùa chịu sự chi phối mạnh mẽ của quy luật đai cao và hoạt động nông nghiệp nương rẫy xen kẽ các công trình thủy điện lớn.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu đứng trên lập trường nhận thức luận của Chủ nghĩa hiện thực phê phán (Critical Realism) kết hợp với Lý thuyết hệ thống (Systems Theory), xem xét cảnh quan như một thực thể khách quan phức hợp có cấu trúc phân tầng. Thiết kế nghiên cứu sử dụng phương pháp hỗn hợp đa mức độ (Multi-level mixed design), kết hợp định lượng không gian bản đồ số, khảo sát thực nghiệm sinh thái thực địa và tham vấn chuyên gia liên ngành.

Quy mô không gian bao phủ 14.125,0 km² với mô hình số độ cao (DEM) được trích xuất nhằm phân hóa chi tiết các lớp địa hình từ vùng đất thấp, đồi, cao nguyên đến núi cao trên 2.000 m.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  QUY TRÌNH PHÂN TÍCH LIÊN HỢP BẢN ĐỒ GIS                |
+-------------------------------------------------------------------------+
|  [Bản đồ Địa hình DEM] + [Bản đồ Sinh khí hậu] + [Bản đồ Thổ nhưỡng]    |
|                             |                                           |
|                             v                                           |
|         [Bản đồ Thảm thực vật / Hiện trạng sử dụng đất]                 |
|                             |                                           |
|                             v                                           |
|          Phương pháp phân tích Nhân tố trội (Dominant Factor)           |
|                             |                                           |
|                             v                                           |
|         Bản đồ Sinh thái Cảnh quan Tỉnh Sơn La (1:100.000)              |
|        (1 Hệ, 1 Phụ hệ, 4 Lớp, 5 Phụ lớp, 13 Kiểu, 33 Hạng, 63 Loại)    |
+-------------------------------------------------------------------------+

Quy trình nghiên cứu rigorous

Quy trình nghiên cứu được kiểm soát nghiêm ngặt qua 3 giai đoạn:

1. Giai đoạn tiền khảo sát: Xây dựng bản đồ chuyên đề hợp phần (địa hình, địa mạo, sinh khí hậu, đất, thảm thực vật) bằng phần mềm ArcGIS 10.5 và MapInfo 12.0; xác lập tuyến khảo sát và các điểm chìa khóa sinh thái.
2. Giai đoạn khảo sát thực địa: Tiến hành theo các lát cắt cảnh quan điển hình qua 3 đợt khảo sát trọng điểm:
   • Tuyến 1 (15 - 22/04/2014): TP. Sơn La - Bắc Yên - Phù Yên (khảo sát địa hình chia cắt mạnh sườn đông và thung lũng sông Đà).
   • Tuyến 2 (20 - 27/05/2015): TP. Sơn La - Thuận Châu - Mường La - Quỳnh Nhai (khảo sát vùng lòng hồ thủy điện Sơn La và đai núi cao hiểm trở).
   • Tuyến 3 (01 - 08/03/2016): TP. Sơn La - Mai Sơn - Yên Châu - Mộc Châu (khảo sát cấu trúc STCQ cao nguyên và vùng canh tác cây công nghiệp, ăn quả).
3. Giai đoạn phân tích và chỉnh biên trong phòng: Sử dụng dữ liệu tích hợp từ Đề tài Khoa học Công nghệ Vũ trụ cấp Nhà nước mã số VT01/14-15 để chuẩn hóa ranh giới và xác lập hệ thống 63 loại STCQ.

Tam giác đạc (Triangulation) được thực hiện chặt chẽ giữa: (i) dữ liệu viễn thám/GIS, (ii) mô tả thực địa theo mặt cắt chuẩn sinh thái học, và (iii) số liệu kiểm chứng thống kê từ Chi cục Kiểm lâm và Sở Tài nguyên & Môi trường tỉnh Sơn La.

Data và phân tích

Phân tích liên hợp bản đồ (Overlay analysis) được thực hiện dựa trên phương pháp "Nhân tố trội" (Dominant factor analysis):

• Ở cấp Lớp và Phụ lớp STCQ: Mẫu chất và hình thái phát sinh địa hình đóng vai trò nhân tố trội.
• Ở cấp Kiểu và Phụ kiểu STCQ: Đặc điểm sinh khí hậu và nhiệt ẩm là nhân tố trội.
• Ở cấp Hạng và Loại STCQ: Mối quan hệ tương tác trực tiếp giữa loại thổ nhưỡng và thảm thực vật/lớp phủ sử dụng đất là nhân tố trội.

Nghiên cứu kế thừa tập dữ liệu đa dạng sinh học thực vật với 452 loài thuộc 362 chi và 153 họ thực vật bậc cao (theo dẫn liệu của Vũ Thị Liên, 2005), kết hợp các chỉ tiêu lý hóa đất (độ dày tầng đất, dung trọng, hàm lượng mùn, độ pH) để xác lập độ thích nghi sinh thái cho từng đơn vị cảnh quan.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Xác lập toàn diện bức tranh phân hóa STCQ Sơn La: Toàn bộ lãnh thổ tỉnh được cấu trúc thành: 1 Hệ (STCQ nhiệt đới gió mùa) -> 1 Phụ hệ (STCQ nhiệt đới gió mùa có mùa đông hơi lạnh và một mùa khô) -> 4 Lớp (Núi; Cao nguyên; Đất đồi và đất thấp dưới 500 m; Sông, suối, ao hồ) -> 5 Phụ lớp -> 13 Kiểu -> 33 Hạng -> 63 Loại STCQ.
2. Đo lường định lượng biến động STCQ giai đoạn 2005 - 2015: Quá trình chuyển đổi kinh tế nông nghiệp và việc tích nước hồ chứa Thủy điện Sơn La đã tạo ra sự xáo trộn sâu sắc. Diện tích các loại STCQ rừng tự nhiên lá rộng thường xanh và hỗn giao tre nứa bị thu hẹp đáng kể do áp lực mở rộng đất trồng ngô, sắn trên đất dốc và ngập chìm lòng hồ; trong khi loại STCQ rừng trồng và STCQ thủy văn gia tăng đột biến.
3. Nhận diện các điểm nóng thoái hóa đất và mất cân bằng sinh thái: Sự chuyển dịch cơ cấu cây trồng thiếu quy hoạch trên các sườn dốc thuộc lưu vực sông Đà và sông Mã làm gia tăng sản xuất entropi của hệ thống, dẫn đến rửa trôi xói mòn nghiêm trọng tầng mặt, suy giảm khả năng giữ nước đầu nguồn và tăng tần suất lũ quét, trượt lở đất.
4. Phát hiện tính tương phản sinh thái rõ nét giữa hai vùng cao nguyên và núi cao: Cao nguyên Mộc Châu và Nà Sản có tiềm năng sinh thái vượt trội cho cây công nghiệp lâu năm, chè, đồng cỏ chăn nuôi và rau hoa ôn đới; trong khi các dãy núi cao thuộc Bắc Yên, Mường La đóng vai trò sinh thái xung yếu, bắt buộc phải duy trì chức năng phòng hộ đầu nguồn tuyệt đối.

Dẫn chứng nguyên văn từ văn bản luận án

[!NOTE] "Sinh thái học là tổ hợp của một quần xã sinh vật với môi trường vật lý mà quần xã ở đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương tác với nhau và với môi trường để tạo nên chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng" (Vũ Trung Tạng, 2000, trích dẫn tại trang 7 của luận án).

[!NOTE] "STCQ là khoa học nghiên cứu các mối tác động qua lại giữa sinh vật với môi trường và các sinh vật với nhau trên một vùng nhất định được giới hạn bởi khoanh vi cảnh quan. Các đơn vị STCQ là các hệ sinh thái" (Schubert, 1986, trích dẫn tại trang 32 của luận án).

[!NOTE] "CQ là một phần trọn vẹn của bề mặt Trái đất có địa mạo, cấu trúc, hình thái xác định trong quá trình phát triển và các mối quan hệ nhân quả của tổng hợp các nhân tố tác động" (Trích dẫn cơ sở cảnh quan học tại trang 11 và 33 của luận án).

Implications đa chiều

• Ý nghĩa lý luận: Khẳng định tính đúng đắn của việc vận dụng tiếp cận hệ thống và quan điểm sinh thái cảnh quan vào tổ chức không gian nhiệt đới núi cao, làm cầu nối thực chất giữa sinh học thực nghiệm và địa lý quy hoạch.
• Ý nghĩa phương pháp luận: Thiết lập quy trình chuẩn về việc sử dụng công nghệ GIS tích hợp (ArcGIS, MapInfo) kết hợp phương pháp nhân tố trội và khảo sát lát cắt thực địa để thành lập bản đồ STCQ cấp tỉnh tỷ lệ lớn (1:100.000).
• Khuyến nghị thực tiễn và chính sách:
  • Đối với nông - lâm nghiệp: Cần chấm dứt việc phát triển nương rẫy ngô, sắn đơn canh trên các sườn dốc > 25° thuộc Lớp STCQ núi; chuyển đổi sang mô hình nông lâm kết hợp, phát triển cây ăn quả ăn hạt chịu hạn và cây bản địa.
  • Đối với bảo tồn: Mở rộng hành lang kết nối sinh thái giữa các Khu bảo tồn thiên nhiên Sốp Cộp, Xuân Nha, Tà Xùa, Mường La để bảo vệ tính toàn vẹn của sinh cảnh sống.
  • Đối với hạ tầng thủy điện: Thiết lập vùng đệm STCQ rừng phòng hộ nghiêm ngặt xung quanh hành lang thoát lũ và lòng hồ thủy điện Sơn La nhằm giảm thiểu bồi lắng lòng hồ và chống sạt lở bờ dốc.

Limitations và Future Research

Luận án thẳng thắn ghi nhận 3 hạn chế chính:

1. Giới hạn chuỗi dữ liệu thời gian: Phân tích động lực STCQ chủ yếu dựa trên việc so sánh hai mốc thời gian 2005 và 2015, chưa xây dựng được mô hình mô phỏng chuỗi thời gian liên tục hàng năm để nắm bắt các biến động tức thời.
2. Thiếu hụt định lượng hóa giá trị dịch vụ hệ sinh thái: Chưa áp dụng các phương pháp kinh tế sinh thái (Economic Valuation of Ecosystem Services) để lượng giá thành tiền các dịch vụ điều tiết nước, hấp thụ carbon và bảo vệ đất của từng loại STCQ.
3. Độ phân giải dữ liệu xã hội học: Các dữ liệu nhân văn và sinh thái nhân văn mới được xử lý ở cấp huyện và xã, chưa đi sâu phân tích chi tiết ở cấp vi mô thôn bản đối với từng tộc người thiểu số (Thái, Mông, Mường, Dao).

Chương trình nghiên cứu tương lai (Future Research Agenda) mở ra 4 hướng:

• Ứng dụng trí tuệ nhân tạo và ảnh viễn thám độ phân giải siêu cao (Sentinel-2, PlanetScope) để giám sát tự động biến động STCQ thời gian thực.
• Thiết lập mô hình lượng giá dịch vụ cảnh quan (InVEST, ARIES) cho các lưu vực sông Đà và sông Mã.
• Nghiên cứu chi tiết tác động của biến đổi khí hậu đến dịch chuyển ranh giới đai cao của các kiểu STCQ nhiệt đới và á nhiệt đới.
• Nghiên cứu sinh thái nhân văn gắn liền với tri thức bản địa trong quản trị cảnh quan nông lâm nghiệp thích ứng khí hậu.

Tác động và ảnh hưởng

Công trình tạo ra tác động học thuật và thực tiễn sâu rộng:

• Tác động học thuật: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo chuẩn mực trong giảng dạy đại học và sau đại học về Sinh thái học, Cảnh quan học và Quản lý tài nguyên môi trường tại Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Đại học Quốc gia Hà Nội và Đại học Tây Bắc.
• Chuyển đổi công nghiệp và nông nghiệp: Cung cấp bản đồ quy hoạch không gian thích nghi sinh thái cho các tập đoàn nông nghiệp, hợp tác xã phát triển vùng nguyên liệu cây ăn quả đặc sản (xoài, nhãn, mận, bơ) và vùng chăn nuôi bò sữa tại Sơn La.
• Tác động chính sách cấp tỉnh: Cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp cho UBND tỉnh Sơn La, Sở Tài nguyên & Môi trường, Sở Nông nghiệp & PTNT trong việc lập Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Sơn La tầm nhìn 2030 và Kế hoạch bảo vệ phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và học viên cao học: Tiếp cận phương pháp luận liên hợp bản đồ GIS và khung phân loại 7 cấp phân vị để ứng dụng cho các địa bàn miền núi khác.
• Các nhà khoa học cấp cao (Giáo sư, Chuyên gia đầu ngành): Sử dụng hệ thống phân loại 63 loại STCQ làm nền tảng kiểm chứng các mô hình sinh thái học lý thuyết và diễn thế thảm thực vật nhiệt đới.
• Cơ quan hoạch định chính sách và quản lý nhà nước: Sở KH&CN, Sở NN&PTNT, Chi cục Kiểm lâm sử dụng bản đồ 1:100.000 để phân vùng chi trả dịch vụ môi trường rừng và quy hoạch sử dụng đất bền vững.
• Doanh nghiệp nông nghiệp và du lịch sinh thái: Tối ưu hóa không gian đầu tư dự án theo đúng tiềm năng sinh thái tự nhiên của từng tiểu vùng cảnh quan.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì và đã mở rộng lý thuyết nào? Đóng góp độc đáo nhất là việc thiết lập và chuẩn hóa thành công khung phân loại STCQ 7 cấp cho một tỉnh miền núi nhiệt đới gió mùa phức tạp bậc nhất Việt Nam. Luận án đã mở rộng lý thuyết hệ thống cảnh quan của Phạm Hoàng Hải (1997) và quan điểm "Hệ sinh thái có lãnh thổ" của Schubert (1986), chứng minh rằng cảnh quan chính là nền tảng vật lý phân định không gian cho sự tồn tại, vận động dòng vật chất và chức năng sinh thái của các quần xã sinh vật.

2. Đổi mới phương pháp luận của luận án khi so sánh với các nghiên cứu trước đây? So với phương pháp phân vùng địa lý tự nhiên truyền thống của Vũ Tự Lập (1976) và tiếp cận sinh thái thuần túy của Vũ Trung Tạng (2000), luận án đã tạo bước đột phá khi tích hợp công nghệ GIS (ArcGIS 10.5, MapInfo 12.0) với phương pháp phân tích nhân tố trội trên 3 trục: cấu trúc đứng, cấu trúc ngang và cấu trúc thời gian, được chuẩn hóa qua 3 tuyến khảo sát thực địa thực nghiệm quy mô lớn.

3. Phát hiện bất ngờ nhất từ dữ liệu thực nghiệm là gì? Sự suy thoái diện tích rừng tự nhiên không chỉ diễn ra do khai thác gỗ mà nguyên nhân thống trị trong giai đoạn 2005 - 2015 là sự bùng nổ chuyển đổi đất dốc sang trồng cây nông nghiệp ngắn ngày (ngô lai, sắn) mang tính tự phát, kết hợp với biến đổi thủy văn do tích nước Thủy điện Sơn La, tạo nên sự phân mảnh cảnh quan sinh thái nghiêm trọng hơn mọi dự báo lý thuyết trước đó.

4. Luận án có cung cấp quy trình tái lập nghiên cứu (Replication Protocol) không? Có. Toàn bộ hệ thống chỉ tiêu phân loại 7 cấp, bảng tiêu chí chẩn đoán các cấp phân vị, quy trình xử lý dữ liệu DEM và phương pháp phân tích liên hợp bản đồ thảm thực vật - thổ nhưỡng - sinh khí hậu đều được chuẩn hóa chi tiết trong Chương 2, cho phép nhân rộng mô hình cho toàn bộ 14 tỉnh trung du và miền núi phía Bắc.

5. Chương trình nghị sự nghiên cứu 10 năm được phác thảo như thế nào? Chương trình nghiên cứu 10 năm tập trung vào: (i) Lượng giá kinh tế toàn bộ dịch vụ HST cảnh quan; (ii) Xây dựng hệ thống giám sát tự động suy thoái đất và mất rừng bằng viễn thám không gian; (iii) Nghiên cứu sinh thái cảnh quan phục hồi (Restoration Landscape Ecology) cho các khu vực nương rẫy thoái hóa cao; và (iv) Thiết lập mạng lưới bảo tồn thích ứng biến đổi khí hậu xuyên biên giới Việt - Lào.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Doãn Thị Trường Nhung đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu khoa học đặt ra, đóng góp những giá trị bền vững cho ngành sinh thái học Việt Nam qua 5 kết quả nổi bật:

1. Xây dựng hoàn chỉnh cơ sở lý luận và bảng tiêu chí phân loại STCQ gồm 7 cấp phân vị (1 Hệ, 1 Phụ hệ, 4 Lớp, 5 Phụ lớp, 13 Kiểu, 33 Hạng, 63 Loại STCQ) cho lãnh thổ 14.125,0 km² tỉnh Sơn La.
2. Biên tập và thành lập Bản đồ Sinh thái cảnh quan và Bản đồ Hiện trạng & Định hướng sử dụng lãnh thổ tỉnh Sơn La ở tỷ lệ 1:100.000 đạt độ chính xác khoa học cao.
3. Định lượng hóa toàn diện các biến động cấu trúc STCQ giai đoạn 2005 - 2015, chỉ rõ nguyên nhân và hệ quả sinh thái của việc mất rừng, xói mòn đất và tác động thủy điện.
4. Đề xuất hệ thống phân vùng chức năng không gian lãnh thổ chi tiết cho nông nghiệp, lâm nghiệp, mạng lưới khu bảo tồn thiên nhiên và phát triển đô thị bền vững.
5. Mở ra hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám vũ trụ và GIS trong quản trị cảnh quan sinh thái, tạo tiền đề khoa học vững chắc cho chiến lược phát triển xanh và an ninh sinh thái vùng Tây Bắc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học về vấn đề nghiên cứu (32 trang) Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu (09 trang). Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (100 trang). TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Những lĩnh vực khoa học liên quan đến sinh thái cảnh quan 1.

Sinh thái học Sinh thái học (Ecology) bắt nguồn từ ngôn ngữ Hy Lạp “Oikos” có nghĩa là nơi sống, nhà ở, “Logos” là môn học, khoa học. Theo nghĩa này, sinh thái học có nghĩa là khoa học về nơi ở của sinh vật. Cho đến nay, nhiều định nghĩa về sinh thái học ra đời, nhưng đều thống nhất rằng: Sinh thái học là khoa học chuyên ngành sinh học nghiên cứu mối quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật với môi trường. Sinh thái học được nghiên cứu ở các cấp độ khác nhau từ cá thể, quần thể, quần xã, cho đến các hệ sinh thái và sinh quyển [42].

Do tập trung vào mối tương tác giữa sinh vật với môi trường của chúng, sinh thái học được coi là khoa học tổng hợp và đa ngành, bao gồm nhiều mảng kiến thức của địa lý học, địa chất học, khí tượng học, thổ nhưỡng học, di truyền học, hóa học, vật lý, toán học và khoa học thống kê [42]. Ernst Haeckel (1866) đã đưa ra định nghĩa đầu tiên về sinh thái học là “khoa học bao hàm nhiều khái niệm về mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường”. Mặc dù được công nhận phát triển vào nửa sau thế kỷ XIX, tuy nhiên, nhiều nghiên cứu về sinh thái học tổng hợp đã xuất hiện ở thời cổ đại. Aristot và Theophrastus đã thực hiện các quan sát về dòng di cư của động vật và thực vật, hiện nay còn lưu lại những dẫn liệu mang tính chất sinh thái học khá rõ nét.

Ở Châu Âu, từ thế kỷ XVIII - XIX, được xem là thời kỳ “phục hưng sinh học”, tuy chưa chính thức dùng tên gọi “sinh thái học”, nhưng nhiều nhà khoa học đã có nhiều công bố đáng kể về sinh thái học. Đầu thế kỷ XVIII, nhà vi sinh vật học Hà Lan là Leeuvenhoek đã nghiên cứu chuỗi thức ăn và quy luật điều chỉnh số lượng quần thể. Các nhà khoa học của thế kỷ thứ XIX là Alexander von Humboldt (1769 - 1859), Charles Darwin (1809 - 1882), Alfred Russel Wallace (1823 - 1913) và Karl Möbius (1825 - 1908) đã có những đóng góp quan trọng trong nghiên cứu và giải thích về mối quan hệ giữa các nhóm sinh vật với môi trường. Các nhà tự nhiên học 5 người Đức đóng vai trò tiên phong sáng lập, còn các nhà động vật và thực vật học người Anh và Hoa Kỳ đóng vai trò kế cận, phát triển và hoàn thiện lý luận sinh thái học [72].

Trong thời kì phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới, vấn đề “không gian sinh thái” được coi là hạn chế lớn nhất của sinh thái học. Lịch sử phát triển của sinh thái học chỉ ra rằng, hầu hết các nguyên lý sinh thái đều có tính chất phi không gian. Ví dụ, quan hệ vật ăn thịt - con mồi là quan hệ sinh học thuần túy với điều kiện giả thiết xảy ra trong một không gian bất kỳ, thuyết diễn thế sinh thái được xây dựng cho một hệ sinh thái đồng nhất. Tuy nhiên, nếu xem xét sâu hơn, ảnh hưởng không gian luôn là yếu tố khách quan, do đó, tiếp cận không gian là việc cần thiết trong các nghiên cứu sinh thái học [72].

Đầu thế kỷ thứ XX, đánh dấu sự kiện các công trình nghiên cứu sinh thái học, đã tích hợp các vấn đề địa lý học và sinh học: Cowles (1899) đã nghiên cứu về diễn thế thực vật trên dải cồn cát ven hồ Michigan (Hoa Kỳ); Clements (1916) đã nghiên cứu về quy luật phát triển của sinh vật quần lạc trong mối quan hệ với nhân tố thổ nhưỡng.Đây được xem là những nghiên cứu sinh thái đầu tiên tiếp cận không gian. Gause (1934) đã khẳng định mối quan hệ cạnh tranh khác loài là một nguyên nhân gây ra sự phân hóa không gian. Khái niệm hệ sinh thái ra đời có ảnh hưởng quyết định đến việc hình thành STCQ. Đối tượng nghiên cứu của sinh thái học là các hệ sinh thái, theo Tansley (1935), sinh thái học là một tập hợp các vật sống (thực vật, động vật, vi sinh vật) và môi trường phi sinh học nơi chúng sinh sống (khí hậu, đất) [72].

Phần lớn các nhà STCQ trên thế giới đều khẳng định STCQ lý thuyết có nguồn gốc từ sinh thái học truyền thống và hiện nay, sinh thái học hiện đại đang có ảnh hưởng rất lớn đến định hướng nghiên cứu STCQ ứng dụng. Trong đó, hai đóng góp quan trọng nhất của sinh thái học là: - Định nghĩa về hệ sinh thái đã tạo ra mối liên kết giữa các yếu tố phi sinh học (đối tượng nghiên cứu của các nhà địa lý) và các yếu tố sinh học (đối tượng nghiên cứu của các nhà sinh thái học). Các nhà sinh thái học Xô Viết và Đông Âu trước đây thường sử dụng khái niệm sinh địa quần lạc trong nghiên cứu sinh thái học. Trong khi đó, các nhà sinh thái học Tây Âu và Bắc Mỹ chấp nhận hệ sinh thái 6 là đối tượng nghiên cứu, đồng thời kế thừa và tiếp tục phát triển: “Hệ sinh thái là một hệ thống bao gồm các quá trình vật lý, hóa học, sinh học hoạt động trong một không gian và thời gian nào đó” (Linderman, 1942) [115]; “…Là một đơn vị bất kỳ bao gồm tất cả các vật sống (thực vật, động vật, vi sinh vật) trong một khu vực nhất định có sự tương tác với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng xác định, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất” (Odum, 1953); “…Là một hệ thống chức năng bao gồm tập hợp các vật sống (thực vật, động vật, vi sinh vật) và môi trường tự nhiên (khí hậu, đất) tương tác qua lại” (Whittaker, 1975) [72].

Chính quan điểm về hệ sinh thái của Tansley (1935), Troll đã sáng tạo thuật ngữ STCQ vào năm 1939 [72]. - Xét về khía cạnh ứng dụng, những bài toán ứng dụng của sinh thái học là nền tảng để phát triển các nghiên cứu STCQ ứng dụng trong nghiên cứu STCQ tự nhiên, đặc biệt phổ biến ở Bắc Mỹ. Sinh thái học, xét về bản chất cũng là một ngành khoa học ứng dụng cao, chú trọng tới các vấn đề quản lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường. Các hướng nghiên cứu ứng dụng cụ thể bao gồm, bảo tồn thiên nhiên, quản lý nơi sống của sinh vật, giảm thiểu các tác động sinh thái do ô nhiễm môi trường, phục hồi hệ sinh thái, tái tạo loài, sinh thái học biển, quản lý rừng (là những ứng dụng trực tiếp của sinh thái); phát triển đô thị, các vấn đề nông nghiệp, sức khỏe cộng đồng (là những ý tưởng và phân tích sinh thái học).

Kế thừa các nguyên lý cơ bản và các bài toán ứng dụng của sinh thái học, STCQ tập trung nghiên cứu tương tác giữa cấu trúc không gian và các quá trình hệ sinh thái, bao gồm các nguyên nhân và hệ quả sinh thái học do phân hóa cảnh quan ở các tỷ lệ khác nhau. Điều đó tạo ra hai đặc trưng quan trọng của STCQ, phân biệt với sinh thái học và cảnh quan học: - Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu trúc cảnh quan tới các quá trình HST; - Nghiên cứu sinh thái học trên các đơn vị không gian có quy mô thường lớn hơn so với các nghiên cứu sinh thái học truyền thống trước đây [72]. Hệ sinh thái 1. Khái niệm hệ sinh thái 7 Hệ sinh thái (HST) là một khái niệm tương đối rộng.

HST coi các đơn vị sinh thái là một tổ hợp các yếu tố có quan hệ với nhau theo các chức năng thống nhất. Vì vậy, quy mô của HST có thể rất khác nhau, từ một cái ao, một thửa ruộng, một khu rừng đến một vùng rộng lớn hay cả sinh quyển. Khái niệm HST đã đưa thế giới sinh học và vật lý vào một thể thống nhất, con người có thể mô tả, đánh giá và quản lý hệ này. HST là nơi mà các dạng sống và môi trường xung quanh có tác động qua lại với nhau; nó đóng vai trò như một đơn vị thể tích của Trái đất với sự biến động theo không gian, thời gian và mức độ.

Các HST bao gồm các thành phần hữu sinh và vô sinh, phân biệt nhờ cấu trúc và chức năng khác nhau của chúng. Vũ Trung Tạng (2000) [63] đã định nghĩa hệ sinh thái như sau: “Hệ sinh thái là tổ hợp của một quần xã sinh vật với môi trường vật lý mà quần xã ở đó tồn tại, trong đó các sinh vật tương tác với nhau và với môi trường để tạo nên chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng”. Thành phần của hệ sinh thái Hệ sinh thái gồm hai hợp phần căn bản là quần xã sinh vật và môi trường mà sinh vật tồn tại. Một HST hoàn chỉnh có các thành phần chính sau đây: - Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O,…) tham gia vào chu trình tuần hoàn vật chất trong hệ sinh thái; - Những chất hữu cơ (protein, gluxit, lipid, các chất mùn…); - Khí hậu, bao gồm nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm và các yếu tố vật lý khác; - Đất, bao gồm thành phần đất, các đặc tính lý hóa học của đất; - Các sinh vật, đây là thành phần sống của HST.

Bao gồm 3 nhóm: Nhóm sinh vật sản xuất: Gồm các sinh vật tự dưỡng, chủ yếu là cây xanh và các vi khuẩn hóa tổng hợp. Chúng có khả năng tổng hợp chất hữu cơ từ các chất vô cơ nhờ quang hợp hoặc hóa tổng hợp. Sinh vật tiêu thụ: Gồm các sinh vật dị dưỡng, chủ yếu là các động vật. Chúng sử dụng chất hữu cơ được tạo thành nhờ sinh vật sản xuất.

Động vật ăn trực tiếp 8 thực vật là sinh vật tiêu thụ bậc I. Động vật ăn thịt các động vật tiêu thụ bậc I là sinh vật tiêu thụ bậc II. Quá trình tương tự sẽ có các sinh vật tiêu thụ bậc III. Sinh vật phân hủy: Gồm các sinh vật dị dưỡng như vi khuẩn, nấm.

Chúng phân hủy chất thải và xác chết của các sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ, biến đổi các chất hữu cơ. Cấu trúc của hệ sinh thái Hai hợp phần căn bản của HST là quần xã sinh vật và môi trường sống của nó cùng các mối quan hệ tác động qua lại lẫn nhau giữa sinh vật với sinh vật, giữa sinh vật với môi trường và tác động của môi trường lên sinh vật.