Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu ở trên thế giới 1. Tiến triển nghiên cứu về cấu trúc tổ thành rừng * Về cấu trúc tổ thành tầng cây cao Sự phong phú của hệ thực vật rừng mưa nhiệt đới được nhiều nhà khoa học ghi nhận. Theo Schimper (1935) ở rừng Bắc Mỹ, trên diện tích 0,5 ha có đến 25÷30 loài cây gỗ lớn; Brown (1941) cũng cho biết ở rừng mưa châu Âu hoặc Bắc Mỹ trong trường hợp cực đoan, rừng có thể bao gồm 20÷25 loài cây gỗ.W (1952)[33] trong rừng mưa nhiệt đới trong mỗi hecta không có mấy khi ít hơn 40 loài cây gỗ lớn, mà có trường hợp còn đến trên 100 loài.
Nhiều loài cây gỗ lớn sinh trưởng hỗn hợp với nhau theo tỷ lệ khá bằng nhau, nhưng cũng có khi chỉ có một hoặc hai loài chiếm ưu thế. Ở châu Á, trong rừng thứ sinh nhiệt đới vùng Shanxin - Trung Quốc, Zeng và cộng sự (1998) đã thống kê khoảng 280 loài cây dược liệu, 80 loài cây có dầu và 20 loài cây có sợi cũng như một số loài cây gỗ có giá trị khác (dẫn theo Zaizhi Z). * Nghiên cứu về tổ thành lớp cây tái sinh rừng Theo quan điểm của các nhà lâm học, hiệu quả của tái sinh rừng được xác định bởi mật độ, tổ thành loài cây, chất lượng cây con, đặc điểm phân bố. Vai trò của tái sinh rừng hết sức quan trọng, nó quyết định sự tồn tại của thảm thực vật, tái sinh rừng là tiền đề cho quá trình diễn thế rừng đảm bảo rừng luôn trong trạng thái vận động.
Do vậy, có thể nói những nghiên cứu về tái sinh rừng đã góp phần làm sáng tỏ các quy luật tồn tại và phát triển của rừng cả trong quá khứ, hiện tại và tương lai. Quá trình tái sinh tự nhiên ở rừng nhiệt đới vô cùng phức tạp và còn ít được nghiên cứu. Phần lớn tài liệu nghiên cứu về tái sinh tự nhiên của rừng mưa LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 thường chỉ tập trung vào một số loài cây có giá trị kinh tế dưới điều kiện rừng đã ít nhiều bị biến đổi. Van Steenis (1956)[59] đã nghiên cứu hai đặc điểm tái sinh phổ biến của rừng mưa nhiệt đới là tái sinh phân tán liên tục của các loài cây chịu bóng và tái sinh vệt của các loài cây ưa sáng.
Trong nghiên cứu tái sinh rừng, người ta nhận thấy tầng cây gỗ và tầng cây bụi qua quá trình sinh trưởng, thu nhận ánh sáng, các chất dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng đến cây tái sinh. Những lâm phần thưa bị khai thác nhiều, tạo ra nhiều khoảng trống lớn, tạo điều kiện cho cây bụi, thảm tươi phát triển mạnh. Trong điều kiện đó chúng là nhân tố cản trở sự phát triển và khả năng sinh tồn của các cây tái sinh. Nếu lâm phần kín, đất khô, nghèo dinh dưỡng cây bụi thảm tươi phát triển chậm tạo điều kiện cho cây tái sinh vươn lên (Xannikow 1967; Vipper 1973) (dẫn theo Nguyễn Văn Thêm (1992))[35].
Về phương pháp điều tra tái sinh tự nhiên, nhiều tác giả đã sử dụng cách lấy mẫu ô vuông theo hệ thống của Lowdermilk (1927), với diện tích ô đo đếm thông thường từ 1 đến 4 m2. Diện tích ô đo đếm nhỏ nên thuận lợi trong điều tra nhưng số lượng ô phải đủ lớn mới phản ánh trung thực tình hình tái sinh rừng. Để giảm sai số trong khi thống kê tái sinh tự nhiên, Barnard (1950) đã đề nghị một phương pháp "điều tra chẩn đoán" mà theo đó kích thước ô đo đếm có thể thay đổi tuỳ theo giai đoạn phát triển của cây tái sinh ở các trạng thái rừng khác nhau. Nghiên cứu về tính đa dạng loài trong các trạng thái rừng Loài là do cơ thể sinh vật tiến hóa mà thành, do nó chiếm được 1 không gian nhất định, quần thể loài có sẵn số lượng cá thể nhất định trong thực tế hoặc bị thay đổi khi cách ly.
Tính đa dạng loài là hình thức biểu hiện của tính đa dạng sinh vật chung, nó là độ lượng về tính phức tạp của cấu trúc và chức năng quần xã, bao gồm những hàm ý sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 Tính đa dạng loài của 1 khu vực địa lý nhất định là tính đa dạng loài nghiên cứu trong phạm vi khu vực đó; Là tổng số loài trong khu vực, chủ yếu theo góc độ phân loại học, hệ thống học và địa lý học đối với việc nghiên cứu tình hình loài động, thực vật trong 1 khu vực. Cũng còn được gọi là tính đa dạng loài khu vực. Tính đa dạng loài động thực vật của quần xã - Là nghiên cứu cấu trúc theo chiều nằm ngang - theo góc độ sinh thái học; Ở đây chú trọng ý nghĩa sinh thái học của tính đa dạng loài; Là chỉ trình độ đồng đều về sự phân bố các loài trên phương diện sinh thái học. Thường được nghiên cứu trên một bộ phận diện tích của quần xã hoặc trên các OTC, ODB .Tính đa dạng loài cũng còn được gọi là tính đa dạng sinh thái hoặc tính đa dạng quần xã.
Từ năm 1943, Wilianms đã đề xuất khái niệm về “Tính đa dạng loài vật” và Fisher đề xuất khái niệm về chỉ số tính đa dạng loài, cho đến nay cũng đã không ngừng được hoàn thiện thêm về phương pháp xác định tính đa dạng loài của quần xã. Đối với phương pháp xác định không chỉ có phương pháp Magurran - được đánh giá là tương đối tỉ mỉ và chính xác, mà còn có phương pháp của Whitaker - Xác định tính đa dạng loài của quần xã hoặc tính đa dạng HST. Theo ông ta thì nên phân ra tính đa dạng α-, tính đa dạng β- , tính đa dạng γ và các chỉ số của nó. Tính đa dạng loài của 1 hệ tiến hóa hoặc của 1 không gian tiến hóa nhất định, từ góc độ diễn hóa của sinh vật để xem xét thì qui luật biến hóa về tính đa dạng loài cũng tùy theo thời gian và không gian khác nhau mà có sự biến hóa không giống nhau, không chỉ bản thân loài vật, mà còn có cả nguồn gốc, sự phát triển, quá trình thoái hóa và tiêu vong.chính là qui luật diễn hóa của một chỉnh thể tính đa dạng loài vật và nó cũng có đặc thù riêng.
Xác định các chỉ số tính đa dạng loài sinh vật cũng tùy theo tính chất mà có thể phân thành 4 loại chỉ số sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 - Chỉ số độ phong phú loài. - Chỉ số tính đa dạng loài. - Chỉ số độ đồng đều. - Chỉ số độ ưu thế sinh thái.
Chỉ số độ phong phú loài chủ yếu là xác định mức độ phong phú về loài sinh vật được biển hiện về mặt số lượng loài vật trong một phạm vi không gian nhất định. Thường sử dụng có các chỉ số như: Chỉ số Patrick, Chỉ số Margalef và Chỉ số Menhinick. Chỉ số tính đa dạng loài sẽ là hàm số của sự kết hợp giữa độ nhiều loài và độ phong phú loài sinh vật mà thành. Trong đó thường sử dụng Chỉ số Shannon- Weinerr, Chỉ số Simpson và chỉ số Pielou.
Chỉ số độ đồng đều loài là sự kết hợp giữa độ phong phú và độ đồng đều mà thành một lượng thống kê đơn nhất. Số loài trong quần xã nghiên cứu và tổng số cá thể, khi số lượng cá thể bình quân của các loài, quần xã có sẵn tính đa dạng cao nhất - cực đại. Chỉ số độ đồng đều thường được dùng là: Chỉ số Hurlrrt, chỉ số Pielou E1, chỉ số Sheldon E2, chỉ số Heip E3, chỉ số Hill E4 và chỉ số Hill E5). Trong đó có chỉ số Pielous và chỉ số Alatalo là ứng dụng có hiệu quả tương đối tốt (theo Alatalo).
Chỉ số độ ưu thế sinh thái là do ứng dụng kết hợp với chỉ số khác mà thành, có người sử dụng bằng cách so sánh tương đối. Hiện nay vấn đề ĐDSH và bảo tồn ĐDSH đã trở thành một chiến lược toàn cầu, có nhiều tổ chức ra đời để giúp đỡ, hướng dẫn và tổ chức đánh giá, bảo tồn, phát triển đa dạng sinh học trên phạm vi toàn thế giới: Hiệp hội tổ chức Quốc tế bảo vệ thiên nhiên (IUCN), Chương trình môi trường liên hợp quốc (UNEP), Quỹ bảo tồn và bảo vệ thiên nhiên (WWF)…Nhu cầu cơ bản và sự sống còn của chúng ta phụ thuộc vào tài nguyên của trái đất, nếu nguồn tài nguyên đó giảm sút thì cuộc sống của nhân loại sẽ bị đe doạ. Để tránh hiểm họa đó chúng ta phải tôn trọng tài nguyên của trái đất, mọi sự phát triển đều phải LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 theo hướng phát triển bền vững. Theo hội nghị thưởng đỉnh bàn về vấn đề môi trường và đa dạng sinh học tổ chức tại Rio de Janerio (Brazil - 1992)[22], 150 nước đã ký công ước về đa dạng và bảo vệ chúng.
Năm 1990 WWF đã xuất bản cuốn sách nói về tầm quan trọng của ĐDSH, IUCN, UNEP và WWF đưa ra chiến lược bảo tồn thế giới… tất cả các cuốn sách đó đều nhằm hướng dẫn và đề ra các phương pháp bảo tồn ĐDSH, làm nền tảng cho công tác bảo tồn và nền tảng trong tương lai (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn). Ở vùng nhiệt đới, có lẽ Schimper (1918) là người đầu tiên đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật rừng nhiệt đới. Trong hệ thống này Schimper đã phân chia thảm thực vật thành quần hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi. Trong quần hệ khí hậu lại được phân chia thành 4 kiểu: Rừng thưa, rừng gió mùa, rừng trảng, rừng gai; ngoài ra còn có thêm 2 kiểu là: Thảo nguyên nhiệt đới và hoang mạc nhiệt đới (theo Thái Văn Trừng).
Rubel, Ilinski, Burt, Aubreville chỉ căn cứ vào độ tán che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu quần thể thưa thành: Rừng thưa và trảng chuông (dẫn theo Thái Văn Trừng 1978). Theo WWF (1989), đã định nghĩa về ĐDSH: “Đa dạng sinh học là sự phồn thịnh của sự sống trên Trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường”. Việc nghiên cứu các hệ thực vật và thảm thực vật trên thế giới với nhiều bộ thực vật chí của các nước đã hoàn thành, những công trình nghiên cứu có giá trị xuất hiện vào đầu thế kỷ XIX - XX như: Thực vật chí Hồng Kông (1981); Thực vật chí Australia (1866); Thực vật chí Ấn Độ (1872-1897); Thực vật chí Miễn Điện (1877); Thực vật chí Malayxia (1892-1925), .