Tổng quan nghiên cứu

Lớp Côn trùng là nhóm động vật phong phú nhất trên hành tinh với lịch sử tiến hóa hơn 300 triệu năm, chiếm trên 50% tổng số loài sinh vật hiện hữu với khoảng 900.000 loài đã được ghi nhận. Trong đó, bộ Cánh thẳng (Orthoptera) sở hữu hơn 26.000 loài trên phạm vi toàn cầu, đóng vai trò then chốt trong chuỗi thức ăn, tuần hoàn vật chất và duy trì cân bằng hệ sinh thái nông lâm nghiệp. Tuy nhiên, hoạt động khai thác tài nguyên quá mức và thói quen lạm dụng hóa chất bảo vệ thực vật đang làm suy thoái nghiêm trọng đa dạng sinh học của nhóm sinh vật này tại nhiều vùng sinh thái trọng điểm.

Xã Xuất Lễ, huyện Cao Lộc, tỉnh Lạng Sơn là địa bàn miền núi biên giới có tổng diện tích tự nhiên 7.045,69 ha, trong đó đất lâm nghiệp chiếm tới 6.197,22 ha với độ che phủ rừng đạt 87,96%. Dù sở hữu thảm thực vật đa dạng, khu vực này trước đây chưa từng có công trình nghiên cứu hệ thống nào về bộ Cánh thẳng. Nhằm lấp đầy khoảng trống dữ liệu khoa học, đề tài tập trung điều tra thành phần loài, cấu trúc phân loại, tần suất bắt gặp và sự phân bố sinh thái của bộ Cánh thẳng tại địa phương.

Nghiên cứu được triển khai thực địa từ tháng 9 năm 2016 đến tháng 4 năm 2017 trên phạm vi 15 thôn bản, phục vụ trực tiếp công tác quản lý tài nguyên sinh vật cho cộng đồng 5.528 nhân khẩu. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu gốc về 35 loài côn trùng thuộc 8 họ, tạo nền tảng vững chắc để xây dựng phương án kiểm soát sâu hại cây trồng và bảo tồn nguồn gen bản địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng định nghĩa toàn diện về đa dạng sinh học của Quỹ Quốc tế về Bảo vệ Thiên nhiên (WWF) năm 1989 và hệ thống thuật ngữ từ Từ điển Đa dạng sinh học và phát triển bền vững năm 2001. Khung lý thuyết này phân tích đa dạng sinh học trên ba cấp độ chính: đa dạng di truyền, đa dạng loài và đa dạng hệ sinh thái. Trong đó, đa dạng cấp độ loài trong quần xã được chọn làm trọng tâm đánh giá sinh thái học.

Hệ thống phân loại côn trùng trong đề tài kế thừa bảng phân loại 31 bộ của giáo trình Côn trùng học đại cương do Nguyễn Viết Tùng xuất bản năm 2006, kết hợp hệ thống phân loại hiện đại của nhà khoa học M. Rowell. Theo đó, bộ Cánh thẳng (Orthoptera) được chia thành hai bộ phụ rõ rệt: bộ phụ Cánh thẳng râu dài (Ensifera) và bộ phụ Cánh thẳng râu ngắn (Caelifera). Các khái niệm cốt lõi như sinh cảnh sống, ổ sinh thái, độ phong phú loài và chỉ số cân bằng quần xã được tích hợp để làm rõ mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường tự nhiên.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập thông qua khảo sát thực địa kết hợp điều tra phỏng vấn người dân và kế thừa tư liệu phân loại học của các chuyên gia trong và ngoài nước. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết lập trên 6 tuyến điều tra đại diện với tổng chiều dài 18 km (mỗi tuyến dài 3 km) và 18 điểm lấy mẫu cố định (mỗi tuyến bố trí 3 điểm) trải đều trên 6 dạng sinh cảnh đặc trưng.

Phương pháp chọn mẫu điển hình được áp dụng nhằm bao quát mọi dạng lập địa: rừng trồng (cây Hồi, Thông), rừng ven suối, rừng tự nhiên, khu dân cư, đất canh tác nông nghiệp trên nương rẫy và đất đồng ruộng. Tại mỗi điểm điều tra, tác giả lập một ô tiêu chuẩn dạng hình tròn có diện tích 314 m2 (bán kính 10 m), tiến hành quét vợt định lượng trong 30 phút, đồng thời bố trí 4 ô dạng bản mặt đất (kích thước 1 m x 1 m) và 2 bẫy hố (kích thước 60 x 40 x 40 cm) chìm dưới đất để thu thập triệt để các loài sống dưới thảm mục. Toàn bộ mẫu vật được xử lý bằng lọ độc, cố định trong dung dịch cồn 90 độ và đối chiếu với tiêu bản chuẩn của Trường Đại học Lâm nghiệp.

Lý do lựa chọn các chỉ số sinh thái Shannon - Weiner (H'), chỉ số phong phú Margalef (d) và chỉ số đồng đều Pielou (J') là vì các công cụ toán học này cho phép lượng hóa chính xác cấu trúc quần xã, mức độ ưu thế của từng loài và tính ổn định sinh thái. Toàn bộ tiến trình thu thập và xử lý số liệu được thực hiện liên tục trong 7 tháng, từ tháng 9 năm 2016 đến tháng 4 năm 2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát thực địa đã định danh được 35 loài côn trùng bộ Cánh thẳng thuộc 30 giống và 8 họ phân loại khác nhau tại xã Xuất Lễ. Cấu trúc thành phần họ phản ánh sự chiếm ưu thế rõ rệt của một số nhóm phân loại chủ đạo:

Thứ nhất, họ Châu chấu lớn (Acrididae) chiếm tỷ trọng lớn nhất với 14 loài (tương đương 40,0% tổng số loài) và 11 giống (chiếm 36,7% tổng số giống). Họ Châu chấu lúa (Cetantopidae) đứng thứ hai với 6 loài (chiếm 17,1%) và 5 giống (16,7%). Họ Dế mèn (Gryllidae) ghi nhận 5 loài (chiếm 14,2%), họ Sát sành (Tettigoniidae) có 4 loài (chiếm 11,4%), họ Oedipodidae có 3 loài (chiếm 8,6%). Ba họ có mức độ đa dạng thấp nhất gồm Dế dũi (Gryllotalpidae), Dế vảy (Mogoplistidae) và Châu chấu lùn (Tetrigidae), mỗi họ chỉ ghi nhận 1 loài (chiếm 2,8% tổng số loài và 3,3% tổng số giống).

Thứ hai, tần suất bắt gặp của các loài có sự phân hóa mạnh mẽ. Nhóm loài thường gặp (tần suất P > 50%) gồm 12 loài, chiếm 34,28% tổng số loài. Nhóm ít gặp chiếm tỷ lệ cao nhất với 20 loài (tương đương 57,14%). Nhóm hiếm gặp hoặc chỉ xuất hiện ngẫu nhiên gồm 3 loài (chiếm 8,57%). Đặc biệt, có 5 loài đạt tần suất bắt gặp cao nhất (83,3%) tại các điểm điều tra là Chondracris rosea, Mermiria bivittata, Euchorthippus chopardi, Gryllus campestris và Teleogryllus sp.

Thứ ba, sự phân bố của bộ Cánh thẳng thay đổi rõ nét theo 6 dạng sinh cảnh. Khu dân cư (sinh cảnh 4) tập trung số lượng loài cao nhất với 25 loài (chiếm 71,42%). Đứng thứ hai là sinh cảnh rừng trồng (sinh cảnh 1) với 19 loài (chiếm 54,28%). Sinh cảnh đồng ruộng (sinh cảnh 6) ghi nhận 18 loài (chiếm 51,42%). Sinh cảnh rừng ven suối (sinh cảnh 2) đạt 17 loài (chiếm 48,57%). Đất canh tác nông nghiệp trên nương rẫy (sinh cảnh 5) có 16 loài (chiếm 45,71%). Thấp nhất là sinh cảnh rừng tự nhiên (sinh cảnh 3) chỉ ghi nhận 11 loài (chiếm 31,42%).

Thứ tư, nghiên cứu phát hiện 3 loài đặc hữu chỉ xuất hiện duy nhất ở một dạng sinh cảnh xác định, bao gồm Eupropacris coerulea (họ Cetantopidae) và Pseudomogoplistes vicentae (họ Mogoplistidae) tại rừng tự nhiên, cùng Eucriotettix oculatus (họ Tetrigidae) tại rừng ven suối.

Thảo luận kết quả

Sự chênh lệch về mật độ và thành phần loài giữa các sinh cảnh phản ánh mối quan hệ chặt chẽ giữa đặc tính sinh thái của côn trùng và lớp phủ thực vật. Khu dân cư và đất rừng trồng sở hữu tầng cây bụi phát triển xen lẫn thảm cỏ tươi, cung cấp nguồn thức ăn phong phú và vi khí hậu nhiều ánh sáng, tạo điều kiện thuận lợi cho các loài gặm nhai thực vật sinh sôi. Trái lại, rừng tự nhiên tại xã Xuất Lễ tuy có diện tích lớn nhưng độ khép tán cao làm hạn chế sự phát triển của thảm cỏ dưới tán. Đồng thời, tác động tỉa cành, khai thác củi của người dân cùng mật độ cao của các loài chim ăn sâu đã thu hẹp quần thể Cánh thẳng tại đây xuống mức thấp nhất (31,42%).

Các dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh số lượng loài và giống giữa 8 họ, kết hợp biểu đồ hình quạt thể hiện cơ cấu tần suất bắt gặp và ma trận bảng thống kê phân bố loài. Kết quả phân bố này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu côn trùng học nhiệt đới, khẳng định rằng các sinh cảnh nhân tạo hoặc bán tự nhiên có thảm thực bì hỗn giao thường duy trì độ phong phú côn trùng ăn thực vật cao hơn các sinh cảnh rừng già khép tán. Nghiên cứu cũng chỉ ra nguy cơ tiềm ẩn từ các loài có khả năng phát dịch gây hại mùa màng như châu chấu tre lưng vàng (Ceracris kiangsu) hay cào cào lúa (Oxya chinensis), đòi hỏi cơ chế giám sát thường xuyên.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn đa dạng sinh thái và kiểm soát hiệu quả các loài sâu hại, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp cụ thể:

Thứ nhất, xây dựng mạng lưới dự tính dự báo dịch hại nông lâm nghiệp định kỳ. Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh Lạng Sơn phối hợp với Ban Nông nghiệp xã Xuất Lễ theo dõi chặt chẽ chu kỳ sinh trưởng của châu chấu tre lưng vàng (Ceracris kiangsu) và châu chấu lúa (Oxya chinensis). Hoàn thành việc thiết lập 6 trạm giám sát cố định tại các thôn Ba Sơn, Bản Lề và Co Chí trong giai đoạn 2018 - 2020, nhằm giảm thiểu trên 30% nguy cơ thiệt hại mùa màng khi có biến động mật độ cá thể.

Thứ hai, áp dụng đồng bộ quy trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và sinh học. Ủy ban nhân dân xã Xuất Lễ chỉ đạo các tổ chức đoàn thể vận động người dân giảm 50% lượng thuốc trừ sâu hóa học trên diện tích 353,64 ha đất canh tác nông nghiệp. Thay thế bằng các chế phẩm nấm ký sinh sinh học và bảo vệ các loài thiên địch tự nhiên như chim sâu, kiến vương và bọ ngựa, hoàn thành mục tiêu 80% hộ nông dân áp dụng kỹ thuật an toàn trước năm 2022.

Thứ ba, thực hiện khoanh nuôi bảo vệ nghiêm ngặt 6.197,22 ha đất lâm nghiệp. Hạt Kiểm lâm huyện Cao Lộc tăng cường tuần tra, ngăn chặn triệt để hành vi đốt nương làm rẫy và phát dọn thực bì trái phép. Duy trì ổn định độ che phủ rừng trên mức 87% và xúc tiến trồng bổ sung cây bản địa ven suối để bảo vệ nơi cư trú cho các loài hiếm gặp như Eucriotettix oculatus và Pseudomogoplistes vicentae từ nay đến năm 2025.

Thứ tư, triển khai các lớp tập huấn nâng cao nhận thức cộng đồng và thử nghiệm mô hình nuôi côn trùng hữu ích. Trạm Khuyến nông huyện Cao Lộc chủ trì tổ chức 4 khóa đào tạo hàng năm cho hơn 500 lượt hộ nông dân về vai trò sinh thái của côn trùng. Đồng thời, nghiên cứu chuyển giao quy trình nuôi thương phẩm các giống dế mèn (Gryllus campestris, Brachytrupes portentosus) làm nguồn thực phẩm giàu đạm, mở ra hướng phát triển sinh kế mới cho đồng bào vùng biên trong giai đoạn 2020 - 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý lâm nghiệp và bảo vệ thực vật tại tỉnh Lạng Sơn. Tài liệu cung cấp danh lục chuẩn xác 35 loài cùng bản đồ phân bố 6 dạng sinh cảnh, giúp cơ quan chức năng xây dựng phương án khoanh vùng nguy cơ và phòng trừ dịch hại nông lâm nghiệp hiệu quả.

Thứ hai, các nhà khoa học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Sinh học, Lâm sinh, Bảo vệ thực vật và Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn là nguồn tư liệu học thuật giá trị, cung cấp phương pháp luận thực địa bài bản từ thiết kế bẫy hố, điều tra ô tiêu chuẩn đến ứng dụng các chỉ số toán sinh thái học như Shannon - Weiner và Margalef.

Thứ ba, chính quyền địa phương và cán bộ khuyến nông xã Xuất Lễ, huyện Cao Lộc. Các số liệu thực trạng kinh tế, diện tích 7.045,69 ha đất tự nhiên và các khuyến nghị quản lý trong luận văn là cơ sở thực tiễn để xây dựng quy hoạch nông nghiệp bền vững, gắn bảo vệ môi trường với phát triển kinh tế thôn bản.

Thứ tư, các hợp tác xã nông nghiệp và hộ nông dân địa phương. Người sản xuất có thể nhận diện đúng các loài gây hại mùa màng, biết cách sử dụng thuốc bảo vệ thực vật hợp lý và tham khảo tiềm năng nuôi sinh sản các loài dế thương phẩm để gia tăng giá trị kinh tế hộ gia đình.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã ghi nhận bao nhiêu loài côn trùng bộ Cánh thẳng tại xã Xuất Lễ? Nghiên cứu đã ghi nhận tổng cộng 35 loài thuộc 30 giống và 8 họ phân loại khác nhau. Trong đó, họ Châu chấu lớn (Acrididae) chiếm ưu thế lớn nhất với 14 loài (tương đương 40% tổng số loài), trong khi ba họ Dế dũi, Dế vảy và Châu chấu lùn mỗi họ chỉ ghi nhận 1 loài (chiếm 2,8%).

Tại sao sinh cảnh khu dân cư lại có số loài côn trùng Cánh thẳng nhiều nhất? Sinh cảnh khu dân cư ghi nhận tới 25 loài (chiếm 71,42%) do sở hữu hệ sinh thái vườn nhà đan xen, thảm cỏ bờ rào tươi tốt và tầng cây bụi thấp. Không gian mở nhiều ánh sáng cùng nguồn thức ăn đa dạng đã tạo điều kiện sống tối ưu cho các loài châu chấu, dế và muỗm.

Những loài côn trùng nào có tần suất xuất hiện cao nhất tại địa phương? Có 12 loài thuộc nhóm thường gặp với tỷ lệ bắt gặp trên 50%, tiêu biểu là Chondracris rosea, Mermiria bivittata, Euchorthippus chopardi, Gryllus campestris và Teleogryllus sp. với tần suất xuất hiện đạt 83,3% tại các điểm khảo sát nhờ khả năng thích nghi sinh thái rộng và nguồn thức ăn dồi dào.

Quy trình thu thập mẫu thực địa trong luận văn được tiến hành như thế nào? Tác giả thiết lập 6 tuyến điều tra dài 3 km với 18 điểm khảo sát (diện tích 314 m2 mỗi điểm). Phương pháp lấy mẫu kết hợp vợt bắt định lượng trong 30 phút, đào 4 ô dạng bản mặt đất kích thước 1x1 m và đặt 2 bẫy hố kích thước 60x40x40 cm để thu thập triệt để cả côn trùng bay và côn trùng đất.

Luận văn đề xuất giải pháp trọng tâm nào để bảo vệ hệ sinh thái côn trùng? Tác giả đề xuất 4 giải pháp cốt lõi gồm: thiết lập hệ thống cảnh báo sớm sâu hại, áp dụng quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) nhằm cắt giảm hóa chất độc hại, bảo vệ nghiêm ngặt 6.197,22 ha đất rừng tự nhiên và tổ chức tập huấn kỹ thuật nuôi dế thương phẩm cho người dân địa phương.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công danh lục khoa học gồm 35 loài côn trùng bộ Cánh thẳng thuộc 30 giống và 8 họ phân loại tại xã Xuất Lễ, huyện Cao Lộc.
  • Họ Châu chấu lớn (Acrididae) giữ vị trí ưu thế tuyệt đối với 14 loài (40%), tiếp theo là họ Châu chấu lúa (Cetantopidae) với 6 loài (17,1%) và họ Dế mèn (Gryllidae) với 5 loài (14,2%).
  • Xác định rõ sự phân hóa sinh thái trên 6 dạng sinh cảnh, trong đó khu dân cư đạt độ phong phú cao nhất với 25 loài (71,42%) và rừng tự nhiên thấp nhất với 11 loài (31,42%).
  • Đánh giá toàn diện 12 loài thường gặp và ghi nhận 3 loài quý hiếm chỉ phân bố độc bản tại một sinh cảnh sống duy nhất.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp gắn liền với công tác bảo tồn 6.197,22 ha đất rừng đầu nguồn và phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững.

Công trình là đóng góp học thuật quan trọng cho ngành côn trùng học và lâm sinh học nhiệt đới tại vùng biên giới phía Bắc. Kế hoạch tiếp theo cần mở rộng điều tra định kỳ 12 tháng liên tục và thử nghiệm các mô hình nuôi sinh thái trong giai đoạn 2020 - 2025. Các nhà khoa học, nhà quản lý và bạn đọc quan tâm có thể khai thác toàn văn luận văn tại Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp để ứng dụng vào công tác bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển nông lâm nghiệp địa phương.