Luận án tiến sĩ sinh học 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 sinh học 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

• 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
• MỞ ĐẦU
• Lý do chọn đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• Phạm vi nghiên cứu
• Những điểm mới của luận án
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• Ý nghĩa khoa học
• Ý nghĩa thực tiễn
• Bố cục của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Những lĩnh vực khoa học liên quan đến sinh thái cảnh quan
• 1.1.1. Sinh thái học
• 1.1.2. Hệ sinh thái
• 1.1.2.1. Khái niệm hệ sinh thái
• 1.1.2.2. Thành phần của hệ sinh thái
• 1.1.2.3. Cấu trúc của hệ sinh thái
• 1.1.2.4. Chức năng của hệ sinh thái
• 1.1.2.5. Tính chất của hệ sinh thái
• 1.1.3. Cảnh quan học
• 1.1.3.1. Khái niệm cảnh quan
• 1.1.3.2. Nhân tố thành tạo cảnh quan
• 1.1.3.3. Hệ thống phân loại cảnh quan
• 1.1.3.4. Cấu trúc, động lực cảnh quan
• 1.1.3.5. Chức năng cảnh quan
• 1.1.4. Sinh địa quần học
• 1.2. Một số nghiên cứu về sinh thái cảnh quan
• 1.2.1. Khái niệm sinh thái cảnh quan
• 1.2.1.1. Các định nghĩa về sinh thái cảnh quan chú trọng đến đặc trưng sinh thái học của cảnh quan
• 1.2.1.2. Các định nghĩa chú trọng đến đặc trưng nhân văn của cảnh quan
• 1.2.1.3. Các định nghĩa về sinh thái cảnh quan của các nhà cảnh quan học Xô Viết và Việt Nam
• 1.2.1.4. Các định nghĩa tích hợp về sinh thái cảnh quan
• 1.2.2. Cấu trúc và chức năng của sinh thái cảnh quan
• 1.2.3. Phân biệt khái niệm “Sinh thái cảnh quan” và “Cảnh quan sinh thái”
• 1.2.3.1. Về “Sinh thái cảnh quan”
• 1.2.3.2. Về “Cảnh quan sinh thái”
• 1.3. Tình hình nghiên cứu sinh thái cảnh quan
• 1.3.1. Trên thế giới
• 1.3.2. Các công trình nghiên cứu liên quan tới đề tài luận án tại tỉnh Sơn La
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, QUAN ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Quan điểm nghiên cứu
• 2.2.1. Quan điểm hệ thống
• 2.2.2. Quan điểm tổng hợp
• 2.2.3. Quan điểm lãnh thổ
• 2.2.4. Quan điểm lịch sử
• 2.2.5. Quan điểm liên ngành và phát triển bền vững
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp khảo sát ngoài thực địa
• 2.3.2. Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu
• 2.3.3. Phương pháp Bản đồ và Hệ thông tin địa lí
• 2.3.4. Phương pháp chuyên gia
• 2.3.5. Nhóm phương pháp nghiên cứu, đánh giá sinh thái cảnh quan
• 2.4. Các bước nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Điều kiện tự nhiên, các yếu tố sinh thái nhân văn - nhân tố hình thành sinh thái cảnh quan
• 3.1.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.1.1. Vị trí địa lý
• 3.1.1.2. Địa chất - Địa hình
• 3.1.1.3. Khí hậu - thủy văn
• 3.1.1.4. Thổ nhưỡng
• 3.1.1.5. Thảm thực vật
• 3.1.2. Các yếu tố sinh thái nhân văn
• 3.1.2.1. Về dân số, dân tộc
• 3.1.2.2. Về tình hình xóa đói giảm nghèo và giải quyết việc làm
• 3.1.2.3. Về cơ cấu kinh tế
• 3.1.2.4. Các tác động nhân sinh đến môi trường tự nhiên
• 3.2. Phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La
• 3.3. Biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian
• 3.3.1. Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2005
• 3.3.2. Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2015
• 3.3.3. Biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian
• 3.4. Định hướng khai thác, sử dụng hợp lý lãnh thổ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội
• 3.4.1. Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Sơn La
• 3.4.2. Định hướng không gian các đơn vị sinh thái cảnh quan cho bảo tồn, sử dụng hợp lý tài nguyên
• 3.4.2.1. Ngành nông nghiệp
• 3.4.2.2. Ngành lâm nghiệp
• 3.4.2.3. Phát triển các khu bảo tồn
• 3.4.2.4. Ngành công nghiệp
• 3.4.2.5. Ngành du lịch, thương mại, dịch vụ
• 3.4.2.6. 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. Nghiên cứu sinh thái cảnh quan Sơn La

Luận án tiến sĩ sinh học 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 xem xét các yếu tố tự nhiên và nhân văn, đánh giá tác động của chúng đến môi trường sinh thái. Mục tiêu chính là phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan và xác định biến động theo thời gian từ 2005 đến 2015. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo tồn thiên nhiên.

1.1. Phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan

Nghiên cứu đã xây dựng hệ thống phân loại sinh thái cảnh quan dựa trên các yếu tố địa lý, khí hậu, thổ nhưỡng và thảm thực vật. Các đơn vị cảnh quan được phân loại theo đặc điểm sinh thái và chức năng, bao gồm rừng cây lá rộng, rừng hỗn giao, và thảm cây trồng. Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La được thành lập với tỷ lệ 1:100.000, phản ánh sự phân bố và biến động của các hệ sinh thái.

1.2. Biến động sinh thái cảnh quan theo thời gian

Nghiên cứu chỉ ra sự biến động đáng kể của sinh thái cảnh quan từ năm 2005 đến 2015. Diện tích rừng tự nhiên giảm do chuyển đổi sang đất nông nghiệp và đô thị hóa. Điều này ảnh hưởng đến tài nguyên thiên nhiên và môi trường sinh thái. Các khu vực bảo tồn cần được quy hoạch lại để đảm bảo phát triển bền vững.

II. Quy hoạch phát triển kinh tế xã hội

Luận án đề xuất các giải pháp quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội dựa trên kết quả nghiên cứu sinh thái cảnh quan. Các định hướng bao gồm phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp, du lịch và bảo tồn thiên nhiên. Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên để đảm bảo phát triển bền vững.

2.1. Định hướng phát triển nông nghiệp và lâm nghiệp

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp phát triển nông nghiệp và lâm nghiệp dựa trên đặc điểm sinh thái cảnh quan. Các khu vực có tiềm năng phát triển cây công nghiệp và cây ăn quả được xác định. Đồng thời, các khu rừng phòng hộ cần được bảo vệ để duy trì môi trường sinh thái và tài nguyên nước.

2.2. Phát triển du lịch và bảo tồn thiên nhiên

Nghiên cứu chỉ ra tiềm năng phát triển du lịch sinh thái tại các khu vực có cảnh quan đẹp và đa dạng sinh học. Các khu bảo tồn cần được quy hoạch để bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và đa dạng sinh học. Điều này góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế và xã hội bền vững.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Về mặt khoa học, nghiên cứu góp phần bổ sung lý thuyết về sinh thái cảnh quan và quy hoạch phát triển. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu là cơ sở cho các cơ quan chức năng trong việc quy hoạch sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết về sinh thái cảnh quan và quy hoạch cảnh quan. Các kết quả nghiên cứu góp phần làm phong phú thêm kiến thức về sinh thái học và địa lý Sơn La.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Luận án là tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà quản lý và cơ quan chức năng trong việc quy hoạch sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường sinh thái. Các đề xuất trong nghiên cứu có thể áp dụng vào thực tiễn để đảm bảo phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình khoa học “Nghiên cứu sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La phục vụ quy hoạch, phát triển kinh tế - xã hội” được tác giả Doãn Thị Trường Nhung thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào năm 2018, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Trần Đình Lý và TS. Hà Quý Quỳnh, thuộc chuyên ngành Sinh thái học (mã số: 9 42 01 20).

Về tính cấp thiết, tỉnh Sơn La nằm ở vị trí chiến lược thuộc vùng Tây Bắc Việt Nam, giữ vai trò đầu nguồn của hai hệ thống sông lớn là sông Đà và sông Mã. Đây là địa bàn phòng hộ xung yếu cho toàn bộ vùng đồng bằng Bắc Bộ cũng như hai công trình thủy điện có quy mô lớn nhất Việt Nam. Địa hình của tỉnh chủ yếu là núi thấp, cao nguyên và thung lũng, sở hữu tiềm năng lớn về tài nguyên đất, sinh khí hậu phong phú cùng hệ thống tri thức bản địa đặc sắc, tạo cơ hội cho sản xuất nông, lâm nghiệp, du lịch và thương mại. Tuy nhiên, hiệu quả công tác bảo vệ tài nguyên thiên nhiên tại Sơn La trong nhiều năm chưa cao, tác động tiêu cực đến các khu vực hạ du. Trong giai đoạn 10 năm trước thời điểm nghiên cứu, quá trình chuyển đổi sử dụng đất và cơ cấu cây trồng diễn ra mạnh mẽ dẫn đến hiện tượng thoái hóa đất gia tăng, suy giảm nguồn nước, ô nhiễm môi trường do phá rừng và sử dụng hóa chất nông nghiệp, đi kèm các tai biến thiên nhiên gây thiệt hại nghiêm trọng.

Về khoảng trống nghiên cứu, các công trình trước đây tại Sơn La chủ yếu tiếp cận theo hướng địa lý cảnh quan thuần túy hoặc sinh thái học riêng biệt, chưa có công trình nào thiết lập khung phân loại sinh thái cảnh quan chuyên biệt và xây dựng bản đồ sinh thái cảnh quan tỷ lệ 1:100.000 hoàn chỉnh cho toàn tỉnh, cũng như chưa phân tích hệ thống về biến động sinh thái cảnh quan giai đoạn 2005 - 2015 để phục vụ quy hoạch lãnh thổ.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được văn bản xác định cụ thể gồm ba nội dung:

1. Phân loại được hệ thống sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La và thành lập được bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La.
2. Làm rõ được sự biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian (2005 - 2015).
3. Xác lập được cơ sở khoa học dựa trên nghiên cứu sinh thái cảnh quan phục vụ định hướng sử dụng hợp lý lãnh thổ trong nông, lâm nghiệp và bảo tồn.

Về đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Hệ sinh thái trong cảnh quan tỉnh Sơn La, cụ thể là phụ hệ sinh thái cảnh quan nhiệt đới gió mùa, có mùa đông hơi lạnh và một mùa khô.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ phạm vi ranh giới hành chính tỉnh Sơn La với tổng diện tích tự nhiên là 14.125,0 km², tọa độ địa lý trải dài từ 20°39’ đến 22°02’ vĩ độ Bắc và từ 103°11’ đến 105°02’ kinh độ Đông. Lãnh thổ nghiên cứu tại thời điểm năm 2015 gồm 12 đơn vị hành chính cấp huyện và 204 đơn vị hành chính cấp xã, dựa trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1:100.000 và bản đồ hành chính năm 2015 do Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành.
• Phạm vi thời gian: Tập trung đánh giá động thái và biến động cấu trúc cảnh quan trong giai đoạn 10 năm từ 2005 đến 2015.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan toàn diện lịch sử hình thành và phát triển của sinh thái học, cảnh quan học và sinh thái cảnh quan qua các giai đoạn trên thế giới và tại Việt Nam:

Về các trường phái quốc tế:

• Nền tảng sinh thái học bắt đầu từ thuật ngữ của Ernst Haeckel (1866), các quan sát lịch sử của Aristot, Theophrastus, Leeuvenhoek, Alexander von Humboldt, Charles Darwin, Alfred Russel Wallace, Karl Möbius (1877 với khái niệm sinh vật quần lạc), diễn thế sinh thái không gian của Cowles (1899), Clements (1916), nguyên lý cạnh tranh của Gause (1934), định nghĩa hệ sinh thái của Tansley (1935), Linderman (1942), Odum (1953) và Whittaker (1975).
• Nền tảng cảnh quan học và sinh địa quần lạc gồm học thuyết của Sukachev (1947), Morozov (1912); các hệ thống phân loại cảnh quan của Ixatsenko (1976 với 8 cấp phân vị), Gvozdetxki (1961 với 5 cấp), Nhicolaev, Polunov, Mitchell và Howard.
• Khoa học sinh thái cảnh quan xuất phát từ công trình của Carl Troll (1939), sau đó được hoàn thiện và phân nhánh qua các nghiên cứu của Naveh & Lieberman (1984), Forman & Godron (1981, 1986), Deconov (1990), Wiens (1995), Turner (1989), Pickett & Cadenasso (1995), Zonneveld (1995), Cushman & McGarigal (2003), Wu (2009), Bastian & Steinhardt (2010).

Về nghiên cứu trong nước:

• Các nghiên cứu cảnh quan và sinh thái tiêu biểu tại Việt Nam gồm Vũ Tự Lập (1976 với hệ thống 16 cấp phân vị phân loại cảnh quan miền Bắc), Thái Văn Trừng (1978, 1998 về thảm thực vật rừng), Vũ Trung Tạng và nnk. (1971, 2000 về sinh thái học thủy vực), Phạm Hoàng Hải và nnk. (1992, 1997 với hệ thống 7 cấp phân vị cảnh quan Việt Nam), Nguyễn Thế Thôn (1993, 1995), Nguyễn Cao Huần (2000, 2005), Nguyễn Thành Long (1993), Nguyễn An Thịnh (2007, 2014) và công trình của Phạm Quang Anh cùng cộng sự (1985 về hệ sinh thái cà phê tại Đắk Lắk).
• Các công trình chuyên biệt tại địa bàn tỉnh Sơn La: Lê Thái Bạt (1995) phân chia 4 vùng và 11 tiểu vùng sinh thái nông nghiệp; Nguyễn Thế Thôn (1995) lập bản đồ cảnh quan sinh thái phục vụ cây trồng tỷ lệ 1:100.000; Vũ Tự Lập và nnk. (1996) xây dựng 5 bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1:100.000 mô tả 52/85 cảnh quan địa lý Tây Bắc; Lê Mỹ Phong (2002) phân tích biến động cảnh quan hồ thủy điện Sơn La xác lập 115 loại cảnh quan và 154 tiểu vùng; Phạm Anh Tuân (2017) đánh giá thích nghi của 474 dạng cảnh quan cho 5 loài cây lâu năm; Đỗ Thị Mùi (2010) về tài nguyên du lịch; Nguyễn Văn Hồng (2012) về di dân thủy điện; Vũ Quốc Đạt (2012) về tổ chức lãnh thổ Tây Bắc tỷ lệ 1:250.000; Vũ Thị Liên (2005) về biến đổi đất dưới các thảm thực vật phục hồi.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết: Mặc dù đã có các nghiên cứu riêng lẻ về đất đai, cảnh quan hoặc thảm thực vật tại Sơn La, song các công trình trước đây phần lớn sử dụng dữ liệu cũ hoặc tiếp cận theo ranh giới hành chính, chưa phân tích mối quan hệ tương hỗ giữa cấu trúc cảnh quan và quá trình chức năng hệ sinh thái. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng việc xây dựng một hệ thống phân vị sinh thái cảnh quan chuẩn hóa gồm 7 cấp, tích hợp dữ liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý để thành lập bản đồ sinh thái cảnh quan tỷ lệ 1:100.000, từ đó lượng hóa biến động không gian giai đoạn 2005 - 2015 và thiết lập căn cứ tổ chức không gian lãnh thổ cho địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên nền tảng lý thuyết sinh thái cảnh quan, kết hợp giữa trường phái sinh thái học và cảnh quan học loại hình. Luận án tiếp thu quan điểm của R. Schubert (1986), định nghĩa sinh thái cảnh quan là khoa học nghiên cứu mối tác động qua lại giữa sinh vật với môi trường và giữa các sinh vật với nhau trong khoanh vi cảnh quan xác định, coi đơn vị sinh thái cảnh quan chính là các hệ sinh thái bên trong cảnh quan. Đồng thời, tác giả phân tích quan điểm phân biệt giữa "Sinh thái cảnh quan" và "Cảnh quan sinh thái" của Nguyễn Thế Thôn (1993), đi đến thống nhất sử dụng thuật ngữ duy nhất là Sinh thái cảnh quan (STCQ).

Để phân loại sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La, luận án kế thừa khung phân vị cảnh quan học của Phạm Hoàng Hải và cộng sự (1997), xác lập hệ thống 7 cấp phân vị phản ánh đầy đủ quy luật địa đới và phi địa đới:

Cấp phân vị	Chỉ tiêu và dấu hiệu phân loại áp dụng cho tỉnh Sơn La
Hệ STCQ	Nền bức xạ chủ đạo, cân bằng nhiệt ẩm quyết định tính địa đới: Hệ thống STCQ nhiệt đới gió mùa.
Phụ hệ STCQ	Tương quan giữa địa hình và gió mùa Đông Bắc, gió mùa Tây Nam quyết định sự phân bố nền nhiệt ẩm: Phụ hệ STCQ nhiệt đới gió mùa, có mùa đông hơi lạnh và một mùa khô.
Lớp STCQ	Đặc trưng hình thái phát sinh của kiểu địa hình quy định chu trình vật chất bóc mòn và tích tụ: Lớp STCQ núi; Lớp STCQ cao nguyên; Lớp STCQ đất đồi và đất thấp dưới 500 m; Lớp STCQ sông, suối, ao hồ.
Phụ lớp STCQ	Phân chia trong phạm vi lớp dựa vào độ cao tuyệt đối và độ chia cắt sâu: Phụ lớp STCQ núi cao; Phụ lớp STCQ núi trung bình; Phụ lớp STCQ núi thấp; Phụ lớp STCQ cao nguyên; Phụ lớp STCQ sông, suối, ao, hồ.
Kiểu STCQ	Đặc điểm sinh khí hậu chung quyết định sự thành tạo kiểu thảm thực vật phát sinh (13 kiểu STCQ).
Hạng STCQ	Đặc trưng của các nhóm dạng địa hình kết hợp với các loại đất (33 hạng STCQ).
Loại STCQ	Đặc trưng bởi mối quan hệ tương hỗ trực tiếp giữa lớp phủ thực vật và các loại đất (63 loại STCQ).

Hệ thống quan điểm nghiên cứu gồm 5 quan điểm cơ bản:

• Quan điểm hệ thống: Xem xét lãnh thổ như một hệ thống cấu trúc có tổ chức cao, các đơn vị cấp thấp là bộ phận cấu thành đơn vị cấp cao qua các dòng vật chất và năng lượng.
• Quan điểm tổng hợp: Phân tích đồng bộ các thành phần tự nhiên (địa chất, địa hình, khí hậu, thủy văn, đất, sinh vật) gắn với điều kiện kinh tế - xã hội và nhân văn.
• Quan điểm lãnh thổ: Khảo sát các quy luật phân hóa không gian cụ thể của tỉnh Sơn La trong mối tương quan với các vùng lân cận.
• Quan điểm lịch sử: Phân tích nguồn gốc phát sinh và tiến hóa của cảnh quan qua các giai đoạn để giải thích hiện trạng và dự báo xu thế biến đổi.
• Quan điểm liên ngành và phát triển bền vững: Đảm bảo cân bằng giữa khai thác kinh tế, ổn định xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai đồng bộ:

• Phương pháp khảo sát ngoài thực địa: Tiến hành theo lát cắt cảnh quan và điểm chìa khóa qua 3 giai đoạn (tiền khảo sát, khảo sát thực địa, xử lý trong phòng). Luận án triển khai 3 tuyến khảo sát chính:
  • Tuyến 1: Thành phố Sơn La - Bắc Yên - Phù Yên (thực hiện từ ngày 15 đến ngày 22 tháng 4 năm 2014).
  • Tuyến 2: Thành phố Sơn La - Thuận Châu - Mường La - Quỳnh Nhai (thực hiện từ ngày 20 đến ngày 27 tháng 5 năm 2015).
  • Tuyến 3: Thành phố Sơn La - Mai Sơn - Yên Châu - Mộc Châu (thực hiện từ ngày 01 đến ngày 08 tháng 03 năm 2016).
• Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập, chuẩn hóa các nguồn tư liệu khí hậu, thủy văn, địa chất, thổ nhưỡng, hiện trạng sử dụng đất từ các sở, ban, ngành tỉnh Sơn La và kế thừa số liệu từ Đề tài cấp Nhà nước thuộc chương trình KHCN Vũ trụ VT01/14-15 do TS. Hà Quý Quỳnh làm chủ nhiệm.
• Phương pháp Bản đồ và Hệ thông tin địa lý (GIS): Ứng dụng phần mềm ArcGIS 10.5 để xây dựng mô hình số độ cao (DEM) phân tích các dạng địa hình; sử dụng phần mềm MapInfo 12.0 để số hóa, biên tập và liên hợp các bản đồ hợp phần, thành lập bản đồ sinh thái cảnh quan và bản đồ định hướng không gian lãnh thổ.
• Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến từ các nhà khoa học thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, Trường Đại học Tây Bắc, Chi cục Kiểm lâm Sơn La, Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và các Sở KH&CN, TN&MT, NN&PTNT tỉnh Sơn La.
• Nhóm phương pháp nghiên cứu, đánh giá sinh thái cảnh quan:
  • Phương pháp phân tích liên hợp bản đồ: Chồng xếp các lớp bản đồ thành phần (địa hình, thổ nhưỡng, sinh khí hậu, thảm thực vật) để khoanh vẽ ranh giới các đơn vị sinh thái cảnh quan.
  • Phương pháp phân tích nhân tố trội: Xác định nhân tố có vai trò quyết định ở từng cấp phân vị: ở cấp lớp và phụ lớp là mẫu chất và kiểu địa hình; ở cấp kiểu là sinh khí hậu; ở cấp loại là loại đất và lớp phủ thực vật.
  • Phương pháp thành lập bản đồ: Tích hợp thông tin tự nhiên và tác động nhân sinh để lập bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La tỷ lệ 1:100.000 cho hai thời điểm năm 2005 và năm 2015.

Nội dung chính theo từng chương

Luận án gồm phần Mở đầu, 3 chương nội dung, phần Kết luận và Kiến nghị. Cụ thể nội dung từng chương như sau:

Chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học về vấn đề nghiên cứu (32 trang)

Chương 1 hệ thống hóa toàn bộ các lý thuyết khoa học liên quan trực tiếp đến sinh thái cảnh quan:

• Sinh thái học: Khái niệm hệ sinh thái (HST) của Tansley (1935), Vũ Trung Tạng (2000); thành phần cấu trúc hữu sinh (sinh vật sản xuất, tiêu thụ, phân hủy) và vô sinh; chức năng tuần hoàn vật chất (chu trình sinh địa hóa khép kín) và dòng năng lượng (chu trình hở); ba tính chất cơ bản của HST gồm tính biến động liên tục giữa mặt tĩnh và mặt động, tính cân bằng động tự điều chỉnh nhằm đạt mức sản xuất entropi cực tiểu, và mối tương quan giữa độ đa dạng loài với độ ổn định sinh thái.
• Cảnh quan học: Khái quát quan niệm cảnh quan cá thể và loại hình; khẳng định lựa chọn quan điểm cảnh quan loại hình theo định nghĩa của Isachenko; phân tích các nhân tố thành tạo cảnh quan (nhóm vô sinh, hữu sinh và hoạt động con người); cấu trúc đứng (tương tác giữa địa chất, địa hình, khí hậu, thủy văn, thổ nhưỡng, sinh vật), cấu trúc ngang (mối liên kết không gian giữa các đơn vị cùng cấp và thứ bậc), cấu trúc thời gian và cơ chế động lực cảnh quan (biến đổi thuận nghịch và không thuận nghịch).
• Sinh địa quần học: Phân tích đóng góp của Möbius (1877) về sinh vật quần lạc, Morozov (1912) về hệ sinh rừng và Sukachev (1947) về sinh địa quần lạc làm cầu nối hình thành sinh thái cảnh quan.
• Lý luận sinh thái cảnh quan: Phân tích các nhóm định nghĩa nhấn mạnh đặc trưng sinh thái học (Forman & Godron, Wiens, Turner, Pickett & Cadenasso), đặc trưng nhân văn (Naveh & Lieberman, Cushman & McGarigal), định nghĩa của các học giả Liên Xô và Việt Nam (Deconov, Phạm Hoàng Hải, Nguyễn Thế Thôn, Nguyễn An Thịnh). Chương này làm rõ sự khác biệt giữa sinh thái cảnh quan (nghiên cứu hệ sinh thái bên trong cảnh quan) và cảnh quan sinh thái (nghiên cứu toàn bộ chức năng sinh thái của cảnh quan), qua đó xác lập khung 7 cấp phân vị ứng dụng cho tỉnh Sơn La.

Chương 2: Nội dung, quan điểm và phương pháp nghiên cứu (09 trang)

Chương 2 trình bày chi tiết khung thiết kế nghiên cứu của luận án:

• Xác lập 5 nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lý luận; phân tích các yếu tố tự nhiên và sinh thái nhân văn tỉnh Sơn La; phân loại và thành lập bản đồ hệ thống sinh thái cảnh quan; đánh giá biến động sinh thái cảnh quan giai đoạn 2005 - 2015; đề xuất định hướng khai thác, sử dụng hợp lý và bảo tồn tài nguyên lãnh thổ.
• Làm rõ cơ sở lý luận của 5 quan điểm khoa học chỉ đạo: Quan điểm hệ thống, quan điểm tổng hợp, quan điểm lãnh thổ, quan điểm lịch sử, quan điểm liên ngành và phát triển bền vững.
• Mô tả quy trình kỹ thuật và các bước thực nghiệm của các phương pháp: Khảo sát thực địa theo lát cắt cảnh quan tại 3 tuyến nghiên cứu (2014, 2015, 2016); phân tích và tổng hợp số liệu từ các nguồn tài liệu thứ cấp; ứng dụng hệ thống GIS với ArcGIS 10.5 và MapInfo 12.0; quy trình tham vấn chuyên gia đa ngành; phương pháp phân tích liên hợp bản đồ thành phần, phương pháp phân tích nhân tố trội và kỹ thuật biên tập bản đồ sinh thái cảnh quan chuyên đề.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (100 trang)

Chương 3 là phần thực nghiệm trọng tâm của luận án, được chia thành 4 nhóm nội dung chính:

• Điều kiện tự nhiên và các yếu tố sinh thái nhân văn:
  • Về tự nhiên: Phân tích vị trí địa lý; cấu trúc địa chất và địa hình phân cắt mạnh đặc trưng của miền Tây Bắc; đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa vùng núi, chế độ nhiệt - ẩm và mạng lưới thủy văn lưu vực sông Đà, sông Mã; các nhóm thổ nhưỡng chính (đất feralit vùng đồi núi, đất mùn trên núi, đất phù sa thung lũng); đặc trưng các kiểu thảm thực vật từ rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, rừng rụng lá, rừng hỗn giao tre nứa đến trảng cỏ, cây bụi.
  • Về sinh thái nhân văn: Khảo sát quy mô dân số, cơ cấu dân tộc (Thái, Mông, Kinh, Mường, Dao...), thực trạng công tác xóa đói giảm nghèo, giải quyết việc làm, xu hướng chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông - lâm - công nghiệp và các áp lực nhân sinh trực tiếp lên tài nguyên đất, rừng và nước do tập quán canh tác nương rẫy, phát triển thủy điện và mở rộng đất sản xuất.
• Phân loại hệ thống sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La:
  • Dựa trên hệ thống chỉ tiêu đã xây dựng, luận án xác lập hệ thống phân loại gồm: 1 Hệ (Nhiệt đới gió mùa), 1 Phụ hệ (Nhiệt đới gió mùa, có mùa đông hơi lạnh và một mùa khô), 4 Lớp, 5 Phụ lớp, 13 Kiểu, 33 Hạng và 63 Loại sinh thái cảnh quan.
  • Bảng thống kê và chú giải chi tiết 63 loại sinh thái cảnh quan được phân chia theo các nhóm sinh cảnh chính: Rừng cây lá rộng; rừng hỗn giao cây lá rộng và lá kim; rừng cây lá rộng trên núi đá vôi; rừng hỗn giao tre nứa; rừng trồng và rừng lá kim; thảm cây bụi; thảm cây trồng nông nghiệp; cảnh quan thổ cư; cảnh quan thủy văn.
• Biến động sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La theo thời gian (2005 - 2015):
  • Thành lập Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2005 và Bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La năm 2015 tỷ lệ 1:100.000.
  • Tính toán, lập bảng số liệu diện tích và xây dựng biểu đồ so sánh sự thay đổi diện tích của các đơn vị sinh thái cảnh quan giữa hai mốc thời gian.
  • Làm rõ xu hướng suy giảm diện tích các loại sinh thái cảnh quan rừng tự nhiên chất lượng cao, sự gia tăng nhanh chóng của các loại sinh thái cảnh quan nông nghiệp, nương rẫy, cây trồng phân tán và sự mở rộng không gian mặt nước do các công trình thủy điện tích nước (đặc biệt là thủy điện Sơn La).
• Định hướng khai thác, sử dụng hợp lý lãnh thổ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội:
  • Căn cứ vào Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Sơn La, luận án xây dựng bản đồ hiện trạng và định hướng không gian lãnh thổ.
  • Phân vùng chức năng sinh thái cho các ngành sản xuất: Nông nghiệp (xác lập không gian chuyên canh cây ăn quả, cây công nghiệp lâu năm, lúa nước thung lũng); Lâm nghiệp (phân định vùng rừng phòng hộ đầu nguồn xung yếu sông Đà, sông Mã, vùng phục hồi rừng sản xuất); Bảo tồn thiên nhiên (định hướng bảo vệ và mở rộng hệ thống các khu bảo tồn thiên nhiên Sốp Cộp, Xuân Nha, Mường La, Tà Xùa); Công nghiệp; Du lịch - dịch vụ và tổ chức mạng lưới đô thị bền vững.

Kết quả và những đóng góp mới

Luận án đã đạt được các kết quả khoa học và đóng góp mới cụ thể sau:

• Về mặt lý luận: Luận án đã làm rõ cơ sở lý luận sinh thái cảnh quan, phân biệt bản chất giữa hai khái niệm "sinh thái cảnh quan" và "cảnh quan sinh thái" trong bối cảnh học thuật Việt Nam. Luận án đã xây dựng thành công hệ thống phân loại sinh thái cảnh quan chuyên biệt cho tỉnh Sơn La gồm 7 cấp phân vị (Hệ - Phụ hệ - Lớp - Phụ lớp - Kiểu - Hạng - Loại) trên cơ sở kết hợp nguyên tắc phát sinh của cảnh quan học và cấu trúc - chức năng của hệ sinh thái học.
• Về mặt thực tiễn:
  • Xây dựng được cơ sở dữ liệu và thành lập bộ bản đồ sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La tỷ lệ 1:100.000 tại hai thời điểm năm 2005 và năm 2015, cung cấp tài liệu số liệu định lượng về phân bố không gian của 63 loại sinh thái cảnh quan.
  • Làm rõ hiện trạng biến động cấu trúc không gian cảnh quan tỉnh Sơn La qua 10 năm (2005 - 2015), xác định rõ nguyên nhân suy thoái một số đơn vị cảnh quan tự nhiên do sức ép chuyển đổi cơ cấu cây trồng và tác động của các công trình xây dựng hồ chứa thủy điện.
  • Bước đầu xác định giá trị dịch vụ của các đơn vị sinh thái cảnh quan, làm cơ sở khoa học đề xuất phương án định hướng không gian lãnh thổ chi tiết cho các ngành: nông nghiệp, lâm nghiệp, công nghiệp, du lịch - thương mại - dịch vụ, phát triển mạng lưới đô thị và hệ thống các khu bảo tồn thiên nhiên.
• Về giải pháp kiến nghị: Luận án đề xuất các nhóm giải pháp quy hoạch không gian sử dụng đất theo chức năng sinh thái, ưu tiên khoanh nuôi và phục hồi rừng tại các phụ lớp cảnh quan núi cao và núi trung bình có độ dốc lớn; bảo vệ nghiêm ngặt diện tích sinh thái cảnh quan rừng đầu nguồn lưu vực sông Đà và sông Mã; kiểm soát việc sử dụng hóa chất trong các đơn vị cảnh quan nông nghiệp thung lũng và cao nguyên; bố trí các khu tái định cư gắn liền với khả năng chịu tải sinh thái của từng địa bàn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế:

• Văn bản luận án chỉ rõ cấu trúc thời gian và động lực cảnh quan là một nội dung rộng và phức tạp, do đó nghiên cứu chỉ tập trung phân tích động thái cảnh quan theo mùa và đánh giá biến động cấu trúc cảnh quan giữa hai mốc thời gian gián cách 10 năm (2005 và 2015) dưới tác động của tai biến thiên nhiên và hoạt động kinh tế của con người, chưa thể theo dõi động lực diễn thế liên tục qua từng năm.
• Luận án mới chỉ dừng lại ở bước đầu xác định và làm rõ giá trị dịch vụ của các đơn vị sinh thái cảnh quan ở mức định tính và bán định lượng làm căn cứ định hướng không gian, chưa tiến hành lượng giá toàn diện giá trị kinh tế của tất cả các dịch vụ hệ sinh thái bằng phương pháp tiền tệ hóa.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiếp tục cập nhật chuỗi số liệu viễn thám và khảo sát thực địa ở các giai đoạn tiếp theo sau năm 2015 nhằm xây dựng mô hình dự báo biến động sinh thái cảnh quan trong các kịch bản biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế vùng Tây Bắc.
• Triển khai nghiên cứu chuyên sâu về lượng giá kinh tế các dịch vụ hệ sinh thái cho từng loại cảnh quan đặc thù (rừng trên núi đá vôi, cảnh quan cao nguyên Mộc Châu) phục vụ cơ chế chi trả dịch vụ môi trường rừng và quy hoạch chi tiết cấp xã, tiểu vùng.

Giá trị tham khảo

Luận án là nguồn tài liệu khoa học hữu ích cho nhiều nhóm đối tượng:

• Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên thuộc các chuyên ngành Sinh thái học, Cảnh quan học, Địa lý tự nhiên, Quản lý tài nguyên và Môi trường sử dụng làm tài liệu tham khảo trong nghiên cứu, giảng dạy phương pháp luận sinh thái cảnh quan và kỹ thuật thành lập bản đồ chuyên đề.
• Các nhà quản lý, cơ quan tham mưu chính sách tại tỉnh Sơn La như Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Sở Khoa học và Công nghệ, Chi cục Kiểm lâm, Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và Ủy ban nhân dân các cấp sử dụng các số liệu và bản đồ của luận án làm căn cứ khoa học để lập quy hoạch sử dụng đất, quy hoạch 3 loại rừng và xây dựng kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội bền vững.
• Phần đáng tham khảo nhất của công trình là hệ thống tiêu chí phân loại 7 cấp phân vị thích ứng với địa hình phân cắt mạnh của miền núi nhiệt đới; quy trình phân tích liên hợp bản đồ GIS kết hợp phương pháp nhân tố trội; và hệ thống bản đồ sinh thái cảnh quan tỷ lệ 1:100.000 của tỉnh Sơn La.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Hệ thống phân loại sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La được luận án xác lập gồm những cấp phân vị nào và số lượng cụ thể ở từng cấp là bao nhiêu?

Trả lời: Hệ thống phân vị sinh thái cảnh quan tỉnh Sơn La được luận án xây dựng gồm 7 cấp theo thứ bậc từ cao xuống thấp: Hệ STCQ (1 hệ: Hệ thống STCQ nhiệt đới gió mùa), Phụ hệ STCQ (1 phụ hệ: Phụ hệ STCQ nhiệt đới gió mùa, có mùa đông hơi lạnh và một mùa khô), Lớp STCQ (4 lớp: núi; cao nguyên; đất đồi và đất thấp dưới 500 m; sông, suối, ao hồ), Phụ lớp STCQ (5 phụ lớp: núi cao; núi trung bình; núi thấp; cao nguyên; sông, suối, ao, hồ), Kiểu STCQ (13 kiểu), Hạng STCQ (33 hạng) và Loại STCQ (63 loại).

Câu hỏi 2: Các tuyến khảo sát thực địa chính của đề tài được tiến hành tại những địa bàn nào và trong khoảng thời gian nào?

Trả lời: Quá trình khảo sát thực địa của luận án được triển khai trên 3 tuyến chính:

• Tuyến 1: Đi qua thành phố Sơn La - Bắc Yên - Phù Yên, thực hiện từ ngày 15 đến ngày 22 tháng 4 năm 2014.
• Tuyến 2: Đi qua thành phố Sơn La - Thuận Châu - Mường La - Quỳnh Nhai, thực hiện từ ngày 20 đến ngày 27 tháng 5 năm 2015.
• Tuyến 3: Đi qua thành phố Sơn La - Mai Sơn - Yên Châu - Mộc Châu, thực hiện từ ngày 01 đến ngày 08 tháng 3 năm 2016.

Câu hỏi 3: Tác giả luận án đã sử dụng những phần mềm hệ thông tin địa lý nào để xử lý dữ liệu và thành lập bản đồ?

Trả lời: Luận án đã ứng dụng hai phần mềm địa lý chuyên dụng gồm ArcGIS 10.5 để xây dựng mô hình số độ cao (DEM) làm cơ sở phân chia các kiểu địa hình bóc mòn và tích tụ; và phần mềm MapInfo 12.0 để số hóa, phân tích liên hợp và biên tập các bản đồ thành phần (bản đồ đất, sinh khí hậu, thảm thực vật, hiện trạng sử dụng đất), bản đồ sinh thái cảnh quan các năm 2005 và 2015, cùng bản đồ định hướng không gian sử dụng lãnh thổ tỉnh Sơn La.

Câu hỏi 4: Cơ sở khoa học nào khiến tác giả lựa chọn sử dụng thuật ngữ "sinh thái cảnh quan" thay vì "cảnh quan sinh thái"?

Trả lời: Tác giả chỉ ra rằng trong tài liệu khoa học quốc tế chỉ tồn tại thuật ngữ Sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology, Landschafts Oekologie) mà không có thuật ngữ cảnh quan sinh thái (Ecological Landscape, Oekologische Landschaft). Ngoài ra, cách giải thích phân biệt hai khái niệm của các học giả đi trước (như Nguyễn Thế Thôn) chưa thực sự làm rõ được ranh giới bản chất trong nội hàm nghiên cứu. Do đó, luận án thống nhất sử dụng thuật ngữ Sinh thái cảnh quan (STCQ), xác định đối tượng nghiên cứu là hệ sinh thái bên trong cảnh quan, có khoanh vi lãnh thổ xác định.

Câu hỏi 5: Luận án xác định các nhân tố trội nào để phân định ranh giới cho từng cấp phân vị sinh thái cảnh quan trên bản đồ?

Trả lời: Trong nhóm phương pháp nghiên cứu đánh giá sinh thái cảnh quan, phương pháp phân tích nhân tố trội được xác định cụ thể theo từng cấp: đối với cấp phân vị lớp và phụ lớp sinh thái cảnh quan thì mẫu chất và kiểu địa hình là nhân tố trội; đối với cấp kiểu và phụ kiểu sinh thái cảnh quan thì đặc điểm sinh khí hậu là nhân tố trội; còn đối với cấp loại sinh thái cảnh quan thì loại đất và lớp phủ thực vật là nhân tố trội.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Doãn Thị Trường Nhung là công trình nghiên cứu hệ thống về sinh thái cảnh quan tại tỉnh Sơn La, kết hợp chặt chẽ giữa lý luận cảnh quan học và hệ sinh thái học. Bằng việc ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS và khảo sát thực địa theo tuyến, tác giả đã xây dựng hệ thống phân vị gồm 7 cấp với 63 loại sinh thái cảnh quan và lập bộ bản đồ tỷ lệ 1:100.000. Nghiên cứu đã làm rõ động thái biến động cấu trúc cảnh quan tỉnh Sơn La giai đoạn 2005 - 2015, cung cấp cơ sở khoa học trực tiếp phục vụ công tác quy hoạch bảo tồn tài nguyên, phát triển nông nghiệp, lâm nghiệp và ổn định kinh tế - xã hội địa phương.

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.