Tổng quan nghiên cứu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang tác động sâu sắc đến hệ thống sinh thái, trong đó Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các quốc gia chịu tổn thương nặng nề nhất. Các mô hình khí hậu dự báo nhiệt độ bề mặt Trái Đất có thể tăng từ 1,8°C đến 6,4°C vào năm 2100 và lượng mưa hàng năm gia tăng từ 5% đến 10%, gây đảo lộn sinh cảnh tự nhiên. Trước sức ép này, loài Chà vá chân đen (Pygathrix nigripes) – loài linh trưởng đặc hữu của Việt Nam và Campuchia, hiện xếp bậc Nguy cấp (EN) trong Sách Đỏ IUCN (2016), Sách Đỏ Việt Nam (2007) và thuộc nhóm IB theo Nghị định 160/2013/NĐ-CP – đang đối mặt với nguy cơ suy thoái môi trường sống nghiêm trọng.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là xác định quy mô tác động của sự thay đổi các yếu tố nhiệt độ và lượng mưa lên không gian sinh tồn của loài. Mục tiêu cụ thể của luận văn nhằm mô phỏng vùng phân bố thích hợp ở hiện tại, dự đoán xu hướng biến động diện tích sinh cảnh theo các kịch bản biến đổi khí hậu trong tương lai (năm 2050 và năm 2070), từ đó xây dựng thang đánh giá mức độ ưu tiên bảo tồn cho hệ thống các khu rừng đặc dụng.

Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ vùng phân bố tự nhiên của loài tại Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và lãnh thổ Campuchia, được thực hiện trong khung thời gian từ tháng 3/2015 đến tháng 9/2016. Giá trị thực tiễn của công trình thể hiện qua việc lượng hóa biến động của 68.445,66 km2 sinh cảnh tiềm năng và chuẩn hóa 472 tọa độ xuất hiện thực tế, cung cấp luận cứ khoa học trực tiếp phục vụ chiến lược quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học cấp quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng hai nền tảng lý thuyết sinh thái học hiện đại: Mô hình hóa ổ sinh thái (Ecological Niche Models - ENMs) và Lý thuyết Entropy cực đại (MaxEnt) do Phillips cùng các cộng sự phát triển dựa trên nguyên lý thông tin của Shannon (1948). Phương pháp này liên kết tọa độ xuất hiện của loài với các lớp dữ liệu môi trường để thiết lập hàm xác suất phân bố không gian tối ưu.

Đồng thời, nghiên cứu tích hợp khung Kịch bản nồng độ đại diện (Representative Concentration Pathways - RCPs) từ Báo cáo đánh giá lần thứ 5 (AR5-WG1) của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC 2013). Bốn khái niệm then chốt cấu thành mô hình gồm:

  • Ổ sinh thái thực tế (Realized Niche): Không gian môi trường giới hạn nơi loài có thể tồn tại khi chịu tác động qua lại với các nhân tố sinh thái.
  • Biến sinh - khí hậu (Bioclimatic variables): 19 chỉ số nhiệt ẩm đại diện cho xu thế biến thiên hàng năm, tính mùa vụ và các giá trị cực đoan.
  • Chỉ số thích hợp sinh cảnh (Ma): Xác suất phù hợp của môi trường sống, nhận giá trị từ 0 đến 1.
  • Kịch bản phát thải: Bao gồm RCP4.5 (phát thải trung bình, nồng độ CO2 đạt 650 ppm) và RCP8.5 (phát thải cao cực đoan, nồng độ CO2 đạt 1.370 ppm vào năm 2100).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu phân bố loài sử dụng cỡ mẫu gồm 472 điểm tọa độ ghi nhận sự hiện diện thực tế của Chà vá chân đen giai đoạn 1875 - 2016. Phương pháp chọn mẫu là kế thừa có chọn lọc từ các báo cáo khảo sát thực địa uy tín: 350 điểm tại Việt Nam (tiêu biểu như 143 vị trí tại Vườn quốc gia Cát Tiên và 56 vị trí tại Vườn quốc gia Núi Chúa) cùng 122 điểm tại Campuchia (tập trung tại tỉnh Mondolkiri).

Dữ liệu khí hậu được trích xuất từ cơ sở dữ liệu WorldClim gồm 19 biến sinh - khí hậu (BIO1 đến BIO19) ở độ phân giải không gian 0,83 x 0,83 km (khoảng 30 cung giây). Toàn bộ dữ liệu được chuyển đổi từ định dạng Raster sang ASCII bằng công cụ chuyên dụng của hệ thống thông tin địa lý (GIS).

Lý do lựa chọn phần mềm MaxEnt kết hợp ArcGIS là vì MaxEnt vượt trội trong việc xử lý tập dữ liệu chỉ có sự hiện diện (presence-only), tránh được các sai số thiên lệch khi thiếu dữ liệu về sự vắng mặt thực tế ngoài tự nhiên. Thuật toán Reclassify trên ArcGIS được áp dụng để phân chia không gian thành 5 cấp độ thích hợp:

  • Không thích hợp (Ma < 0,1)
  • Thích hợp thấp (0,1 ≤ Ma < 0,3)
  • Thích hợp trung bình (0,3 ≤ Ma < 0,5)
  • Thích hợp cao (0,5 ≤ Ma < 0,7)
  • Rất thích hợp (Ma ≥ 0,7)

Toàn bộ quá trình phân tích thống kê và xử lý không gian được tiến hành xuyên suốt từ tháng 3/2015 đến tháng 9/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu mang lại 4 phát hiện mang tính quy luật về sự biến động phân bố của loài Chà vá chân đen:

Thứ nhất, ở thời điểm hiện tại, tổng diện tích vùng phân bố thích hợp đạt 68.445,66 km2, phân bố chủ yếu dọc theo biên giới Việt Nam - Campuchia và vùng chuyển tiếp giữa Tây Nguyên với Duyên hải Nam Trung Bộ. Trong đó, diện tích thích hợp trung bình chiếm 28.685,77 km2 (khoảng 41,91%), diện tích thích hợp cao đạt 13.319,26 km2 (khoảng 19,46%) và diện tích thích hợp thấp là 26.437,35 km2.

Thứ hai, dưới kịch bản biến đổi khí hậu phát thải trung bình (RCP4.5), diện tích sinh cảnh thích hợp suy giảm rất nhanh. Đến năm 2050, tổng diện tích thích hợp giảm xuống còn 30.440,42 km2 (suy giảm 55,52% so với hiện tại). Đến năm 2070, diện tích tiếp tục co hẹp còn 27.555,00 km2, tương ứng với mức giảm lũy kế 59,74%.

Thứ ba, không gian sinh cảnh có xu hướng co cụm mạnh mẽ và dịch chuyển dần lên các vùng đồi núi cao hơn. Sinh cảnh tại tỉnh Ninh Thuận có xu hướng tiến sát về ranh giới giáp tỉnh Lâm Đồng; trong khi tại Campuchia, vùng sống co hẹp dần về dải biên giới giữa tỉnh Mondolkiri và tỉnh Đắk Nông.

Thứ tư, khu vực Đông Nam Bộ đối mặt nguy cơ mất hoàn toàn sinh cảnh phù hợp. Tỉnh Đồng Nai – nơi Vườn quốc gia Cát Tiên hiện ghi nhận tới 143 điểm phân bố – được dự báo sẽ trở thành khu vực hoàn toàn không thích hợp (Ma < 0,1) cho loài Chà vá chân đen sinh sống vào năm 2070.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự suy thoái sinh cảnh bắt nguồn từ việc nhiệt độ trung bình tăng từ 1,4°C đến 2,2°C (RCP4.5) và gia tăng lượng bức xạ nhiệt mặt đất. Các biến đổi về lượng mưa quý khô hạn nhất (BIO9) và nhiệt độ quý nóng nhất (BIO10) làm biến đổi sâu sắc thảm thực vật rừng thường xanh và rừng nửa rụng lá, làm gián đoạn nguồn thức ăn chuyên biệt gồm lá non, chồi cây và hạt rừng của phân họ Colobinae. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu linh trưởng học quốc tế, khẳng định các loài khỉ ăn lá trên cây có mức độ nhạy cảm sinh thái rất cao trước biến đổi vi khí hậu.

Về phương thức trực quan hóa, toàn bộ dữ liệu biến động diện tích được tổng hợp thành bảng đối sánh đa chiều giữa các kịch bản phát thải (RCP4.5 và RCP8.5) qua các mốc thời gian 2050 và 2070, kết hợp biểu đồ cột thể hiện tỷ lệ phần trăm suy giảm của từng cấp độ thích hợp. Trên bình diện không gian, các bản đồ raster GIS phản ánh trực quan sự thu hẹp các mảng pixel màu xanh (thích hợp cao) và sự mở rộng của các mảng màu đỏ (không thích hợp), làm rõ bức tranh chuyển dịch sinh cảnh lên các đai độ cao trên 1.000m.

Đề xuất và khuyến nghị

Căn cứ vào kết quả mô hình hóa, 4 nhóm giải pháp chiến lược được đề xuất:

  • Thành lập hành lang sinh thái liên kết vùng: Xây dựng và mở rộng hành lang kết nối sinh cảnh giữa Vườn quốc gia Bidoup - Núi Bà (56.436 ha), Vườn quốc gia Phước Bình (19.684 ha) và Vườn quốc gia Núi Chúa (29.865 ha) trước năm 2028, bảo đảm duy trì kết nối gen cho trên 80% cá thể khi sinh cảnh dịch chuyển lên cao độ lớn. Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp cùng Ủy ban nhân dân các tỉnh Lâm Đồng và Ninh Thuận.
  • Đẩy mạnh hợp tác bảo tồn xuyên biên giới: Thiết lập quy chế tuần tra và bảo vệ chung giữa Vườn quốc gia Yok Đôn, Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung (Đắk Nông) với các Khu bảo tồn Lomphat (250.000 ha) và Phnom Prich (222.500 ha) của Campuchia giai đoạn 2025-2030, giám sát định kỳ 6 tháng/lần đối với 122 điểm tọa độ cư trú trọng điểm. Chủ thể thực hiện: Cục Kiểm lâm Việt Nam và Tổng cục Quản lý Thiên nhiên Campuchia.
  • Tái phân bổ nguồn lực ưu tiên cho hệ thống rừng đặc dụng: Áp dụng thang điểm đánh giá 4 tiêu chí (thang 6-15 điểm) để phân loại 164 khu rừng đặc dụng, tập trung tối thiểu 60% kinh phí kỹ thuật và ngân sách bảo tồn vào nhóm đạt điểm ưu tiên cao (13-15 điểm) giai đoạn 2026-2035. Chủ thể thực hiện: Cục Lâm nghiệp và Ban quản lý các khu bảo tồn.
  • Triển khai chương trình làm giàu sinh cảnh tại vùng trũng thấp: Thực hiện các biện pháp phục hồi rừng và trồng bổ sung trên 150 ha cây thức ăn bản địa mỗi năm tại vùng đệm Vườn quốc gia Cát Tiên (51.721,6 ha) trước năm 2030 nhằm hạn chế tốc độ suy thoái vùng sống. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý Vườn quốc gia Cát Tiên và các viện nghiên cứu lâm nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan hoạch định chính sách và quản lý lâm nghiệp (Cục Lâm nghiệp, Chi cục Kiểm lâm các tỉnh Tây Nguyên, Nam Trung Bộ và Đông Nam Bộ): Khai thác thang điểm ưu tiên và bản đồ phân vùng nguy cơ để tối ưu hóa việc phân bổ ngân sách trong quy hoạch 164 khu rừng đặc dụng toàn quốc.
  • Ban quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên (Cát Tiên, Núi Chúa, Bidoup - Núi Bà, Chư Yang Sin, Lomphat): Ứng dụng tập hợp 472 tọa độ điểm phân bố để thiết lập các tuyến tuần tra chuyên sâu, khoanh vùng bảo vệ nghiêm ngặt các sinh cảnh nhạy cảm.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, Sinh thái học và Động vật học: Kế thừa quy trình chuẩn tích hợp mô hình MaxEnt với 19 biến sinh - khí hậu WorldClim để thực hiện các nghiên cứu đánh giá rủi ro khí hậu cho các loài động thực vật nguy cấp khác.
  • Các tổ chức phi chính phủ và quỹ bảo tồn quốc tế (IUCN, WWF, Quỹ Đối tác Hệ sinh thái Thiết yếu): Sử dụng các số liệu thực chứng về mức suy giảm 59,74% diện tích sinh cảnh làm cơ sở khoa học xây dựng hồ sơ vận động tài trợ và triển khai các dự án thích ứng biến đổi khí hậu xuyên quốc gia.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mô hình MaxEnt được lựa chọn để mô phỏng vùng phân bố loài Chà vá chân đen?
Mô hình MaxEnt có năng lực xử lý vượt trội đối với nguồn dữ liệu chỉ ghi nhận sự hiện diện của loài mà không đòi hỏi dữ liệu vắng mặt. Luận văn đã kết hợp 472 điểm tọa độ thực tế với 19 biến sinh - khí hậu ở kích thước pixel 0,83 x 0,83 km, mang lại độ chính xác cao và hạn chế tối đa sai số ngẫu nhiên trong nội suy không gian.

Biến đổi khí hậu làm suy giảm diện tích phân bố của loài Chà vá chân đen ở mức độ nào?
Theo kịch bản trung bình RCP4.5, tổng diện tích vùng phân bố thích hợp giảm từ 68.445,66 km2 ở thời điểm hiện tại xuống còn 30.440,42 km2 vào năm 2050 (giảm 55,52%), và tiếp tục co hẹp xuống 27.555,00 km2 vào năm 2070, tương đương mức tổn thất lũy kế 59,74% diện tích sinh cảnh sống.

Quần thể Chà vá chân đen tại Vườn quốc gia Cát Tiên đối mặt với nguy cơ gì trong tương lai?
Mặc dù hiện tại Cát Tiên là nơi cư trú tập trung với 143 vị trí ghi nhận, nhưng do thuộc vùng địa hình thấp chịu ảnh hưởng nhiệt độ tăng mạnh, mô hình dự báo đến năm 2070 toàn bộ diện tích rừng tại đây sẽ chuyển thành khu vực hoàn toàn không thích hợp với chỉ số Ma dưới 0,1.

Các kịch bản khí hậu RCP4.5 và RCP8.5 trong nghiên cứu phản ánh điều gì?
Đây là các kịch bản nồng độ khí nhà kính từ Báo cáo AR5 của IPCC (2013). Kịch bản RCP4.5 biểu thị mức phát thải trung bình ổn định với mức bức xạ 4,5 W/m2 và nồng độ CO2 đạt 650 ppm; trong khi kịch bản RCP8.5 phản ánh mức phát thải cao không kiểm soát với bức xạ vượt 8,5 W/m2 và CO2 đạt 1.370 ppm vào năm 2100.

Thang đánh giá mức độ ưu tiên bảo tồn của các khu rừng đặc dụng được xây dựng như thế nào?
Thang điểm tổng hợp từ 4 tiêu chí với điểm số từ 6 đến 15 điểm: số lượng cá thể ghi nhận hiện tại (nhân hệ số 2, tối đa 6 điểm), mức độ giảm diện tích theo kịch bản RCP4.5 (tối đa 3 điểm), mức độ giảm diện tích theo RCP8.5 (tối đa 3 điểm) và mức độ đa dạng sinh học của khu rừng (tối đa 3 điểm).

Kết luận

  • Chuẩn hóa bộ cơ sở dữ liệu không gian gồm 472 tọa độ ghi nhận loài Chà vá chân đen tại Việt Nam và Campuchia giai đoạn 1875 - 2016.
  • Mô phỏng chính xác diện tích phân bố thích hợp hiện tại đạt 68.445,66 km2 dựa trên 19 biến sinh - khí hậu WorldClim.
  • Dự báo mức độ suy giảm sinh cảnh nghiêm trọng lên tới 59,74% vào năm 2070 theo kịch bản biến đổi khí hậu RCP4.5.
  • Xác định quy luật dịch chuyển vùng cư trú của loài lên đới độ cao lớn hơn tại vùng giáp ranh Lâm Đồng - Ninh Thuận và Đắk Nông - Mondolkiri.
  • Hoàn thiện hệ thống tiêu chí định lượng 3 cấp độ (thấp, trung bình, cao) giúp phân hạng ưu tiên quản lý cho 164 khu rừng đặc dụng.

Công trình đóng góp luận cứ khoa học định lượng tiên phong về tác động của biến đổi khí hậu lên loài Pygathrix nigripes, mở đường cho việc chuyển đổi tư duy từ bảo tồn bị động sang quy hoạch thích ứng chủ động. Các cơ quan quản lý nhà nước và tổ chức quốc tế cần khẩn trương phối hợp thiết lập mạng lưới hành lang sinh thái liên tỉnh trước năm 2030 để bảo vệ bền vững loài linh trưởng đặc hữu quý hiếm này.