Tổng quan nghiên cứu

Lớp Côn trùng là nhóm sinh vật đa dạng nhất hành tinh với hơn 1.000.000 loài đã được mô tả, chiếm trên 50% tổng số loài sinh vật trên Trái Đất. Trong tự nhiên, chỉ có khoảng 0,1% số loài côn trùng gây hại, trong khi hơn 80% loài tiêu thụ thực vật đóng vai trò mắt xích sinh thái trọng yếu và cung cấp tới 96% nguồn thức ăn cho các loài chim. Nhóm côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày (Rhopalocera) giữ chức năng thụ phấn thiết yếu cho thảm thực vật, đồng thời là sinh vật chỉ thị nhạy bén để đánh giá độ suy thoái hoặc phục hồi của các hệ sinh thái rừng. Hàng năm, giá trị thương mại toàn cầu từ các hoạt động nuôi nhân tạo, triển lãm và nghiên cứu bướm đạt trên 100 triệu USD.

Tại xã Yên Phúc, huyện Văn Quan, tỉnh Lạng Sơn, tổng diện tích tự nhiên đạt 2.763,41 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 2.086,92 ha và đất lâm nghiệp chiếm 562 ha. Đời sống của đồng bào dân tộc Tày, Nùng tại địa phương phụ thuộc chủ yếu vào canh tác cây công nghiệp như hồi, ngô, sắn và các loại cây ăn quả. Sự chuyển đổi phương thức sử dụng đất cùng tác động khai thác tài nguyên rừng đang đe dọa trực tiếp đến tính đa dạng sinh học của khu hệ côn trùng. Trước thời điểm nghiên cứu, khu vực này hoàn toàn thiếu vắng các công trình điều tra bài bản về thành phần và cấu trúc quần xã bướm ngày.

Nghiên cứu được triển khai nhằm xác định chính xác thành phần loài, quy luật phân bố và các chỉ số đa dạng sinh thái của côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày trên địa bàn xã Yên Phúc. Dữ liệu thực địa thu thập từ tháng 9/2015 đến tháng 3/2016 cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn để xây dựng chiến lược quản lý tài nguyên, bảo vệ rừng tự nhiên và cân bằng sinh thái nông - lâm nghiệp tại vùng núi Đông Bắc Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng Thuyết Ngách sinh thái (Ecological Niche Theory) và Thuyết Rối loạn trung gian (Intermediate Disturbance Hypothesis) của Brown để giải thích sự phân bố và độ phong phú của quần xã bướm ngày theo các dạng thảm thực vật. Các mô hình sinh thái học khẳng định độ phong phú của côn trùng bộ Cánh vảy tỷ lệ thuận với tính đa dạng của thực vật có hoa và mức độ khép tán của rừng.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi trong luận văn bao gồm:

  • Côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày (Rhopalocera): Nhóm côn trùng cánh vảy có cơ quan miệng kiểu hút, hoạt động ban ngày, sử dụng mật hoa và khoáng chất ở pha trưởng thành.
  • Sinh vật chỉ thị (Bioindicator): Các loài có ngưỡng phản ứng nhạy cảm với biến động môi trường sống và cấu trúc rừng.
  • Tính đa dạng sinh thái quần xã: Đo lường qua chỉ số Shannon - Weiner ($H'$), chỉ số phong phú Margalef ($d$), và chỉ số đồng đều Pielou ($J'$).
  • Phổ thức ăn sâu non (Host plant specialization): Mối quan hệ gắn kết giữa pha sâu non với các loài thực vật chủ thuộc các họ Rutaceae, Fabaceae, Annonaceae, Magnoliaceae.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phương pháp điều tra định lượng chuẩn quốc tế theo tuyến Pollard Walk trên 4 tuyến điều tra cố định với tổng chiều dài 15 km (tuyến 1 dài 3 km, tuyến 2 dài 5 km, tuyến 3 dài 3 km, tuyến 4 dài 4 km).

Cỡ mẫu khảo sát gồm 18 điểm điều tra cố định được bố trí đại diện trên 6 dạng sinh cảnh điển hình:

  1. Rừng tự nhiên (SC1)
  2. Khu dân cư và đất canh tác nông nghiệp (SC2)
  3. Rừng trồng Hồi (SC3)
  4. Rừng thứ sinh trên núi đá vôi (SC4)
  5. Rừng phục hồi sau nương rẫy (SC5)
  6. Rừng kín thường xanh ven suối (SC6)

Phương pháp chọn mẫu có chủ đích kết hợp hệ thống đường mòn tự nhiên giúp khảo sát đầy đủ các sinh cảnh mà không phá vỡ cảnh quan. Mẫu vật được thu bắt bằng vợt chuyên dụng (đường kính 35-60 cm, cán dài 1-6 m), lưu trữ trong bao giấy tam giác và sấy khô ở nhiệt độ 45-50°C trong 24-72 giờ tại phòng thí nghiệm Đại học Lâm nghiệp. Quá trình định danh sử dụng khóa phân loại của Chu Nghiêu (1994), Osada (1999) và đối chiếu chuyên gia. Việc lựa chọn phương pháp phân tích chỉ số đa dạng $H'$, $d$, $J'$ và tần suất bắt gặp $P(%)$ cho phép đánh giá khách quan cấu trúc quần xã bướm mà không phụ thuộc vào quy mô tuyệt đối của mẫu thu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình điều tra thực địa tại xã Yên Phúc đã ghi nhận 62 loài bướm ngày thuộc 41 giống và 8 họ phân loại:

  • Cấu trúc phân loại học: Họ Bướm giáp (Nymphalidae) chiếm ưu thế tuyệt đối với 22 loài (chiếm 35,48% tổng số loài) và 16 giống (chiếm 39,02% tổng số giống). Tiếp theo là họ Bướm phượng (Papilionidae) với 13 loài (20,97%), họ Bướm cải (Pieridae) có 8 loài (12,90%), họ Bướm mắt rắn (Satyridae) có 8 loài (12,90%), họ Bướm đốm (Danaidae) có 7 loài (11,29%). Các họ chiếm tỷ lệ thấp nhất là Lycaenidae (2 loài, 3,23%), Amathusiidae (1 loài, 1,61%) và Hesperiidae (1 loài, 1,61%).
  • Tần suất bắt gặp ($P%$): Nhóm loài hiếm gặp chiếm tỷ lệ cao nhất với 30 loài (48,39%). Nhóm loài phổ biến gồm 22 loài (35,48%). Nhóm thường gặp ($P > 50%$) có 10 loài (16,13%), trong đó các loài Danaus genutia, Hypolimnas bolina, Euploea mulciber, Eurema andersonii đạt tần suất bắt gặp cao nhất lên tới 61,11%.
  • Biến động đa dạng theo sinh cảnh: Sinh cảnh khu dân cư, đất canh tác nông nghiệp (SC2) đạt độ phong phú và đa dạng cao nhất với 45 loài (chiếm 72,58%), 131 cá thể, chỉ số phong phú $d = 20,78$, chỉ số đa dạng $H' = 7,64$ và chỉ số đồng đều $J' = 2,00$. Rừng kín thường xanh ven suối (SC6) xếp thứ hai với 40 loài (64,52%), 79 cá thể, $d = 20,55$, $H' = 5,75$. Ngược lại, sinh cảnh rừng trồng Hồi (SC3) nghèo nàn nhất với chỉ 25 loài (40,32%), 38 cá thể, $d = 15,19$, $H' = 4,15$.
  • Đặc trưng phân bố sinh thái: Có 11 loài phân bố rộng rãi trên cả 6 sinh cảnh khảo sát (Papilio polytes, Hebomoia glaucippe, Neptis hylas...). Đáng chú ý, loài bướm rừng Thaumantis diores chỉ xuất hiện duy nhất ở sinh cảnh rừng tự nhiên (SC1) với tần suất bắt gặp tối thiểu 5,56%.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa đa dạng giữa các sinh cảnh phản ánh rõ tác động của thảm thực vật và hoạt động của con người. Kết quả sinh cảnh nông nghiệp (SC2) có độ đa dạng cao nhất hoàn toàn phù hợp với lý thuyết sinh thái về hiệu ứng rìa (ecotone) và nguồn thức ăn phong phú. Khu vực vườn đồi, ruộng ngô xen kẽ cây ăn quả có múi (họ Rutaceae) cung cấp nguồn dinh dưỡng dồi dào cho sâu non và bướm trưởng thành.

Ngược lại, sinh cảnh rừng trồng Hồi (SC3) có cấu trúc độc canh, độ khép tán đồng nhất và thực bì nghèo nàn do bị phát dọn thường xuyên, tạo nên rào cản sinh thái khiến số lượng cá thể giảm tới 71% so với sinh cảnh nông nghiệp. Rừng ven suối (SC6) duy trì độ phong phú cao nhờ cung cấp các bãi bùn ẩm giàu muối khoáng, nơi các loài bướm phượng tập trung hút khoáng thành từng đàn lớn.

Để trực quan hóa các mối tương quan sinh thái này, dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn thông qua biểu đồ cột đa trục kết hợp đường xu hướng, so sánh đồng thời số lượng loài ($S$), số lượng cá thể ($N$) và chỉ số Shannon ($H'$) qua 6 sinh cảnh, song song với biểu đồ tròn minh họa cơ cấu phần trăm các họ phân loại.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thiết lập mạng lưới quan trắc sinh thái định kỳ: UBND huyện Văn Quan phối hợp cùng Chi cục Kiểm lâm Lạng Sơn duy trì hệ thống quan trắc tại 18 điểm điều tra cố định với tần suất 2 đợt/năm (tháng 4-5 và tháng 9-10). Target định lượng: theo dõi biến động quần thể 62 loài bướm ngày, hoàn thành báo cáo giám sát chất lượng rừng định kỳ giai đoạn 2026-2030.
  2. Cải tạo cấu trúc thực bì rừng trồng độc canh: Hạt Kiểm lâm Văn Quan và các hộ chủ rừng tiến hành trồng xen dải cây bản địa (cây họ Rutaceae, họ Fabaceae, họ Annonaceae) vào 562 ha rừng trồng Hồi tại các thôn Bắc, thôn Trung, thôn Tây. Target định lượng: giảm 35% tình trạng độc canh, nâng chỉ số đa dạng loài ở sinh cảnh SC3 từ $H' = 4,15$ lên mức trên $H' = 5,20$ trong vòng 36 tháng.
  3. Bảo vệ nghiêm ngặt hành lang sinh cảnh ven suối và núi đá vôi: Ban quản lý rừng cộng đồng xã Yên Phúc ban hành quy chế cấm phát quang thảm tươi ven suối (SC6) và cấm khai thác các loài gỗ quý (Nghiến, Cẩm chỉ) tại 100% diện tích rừng núi đá vôi (SC4). Target định lượng: bảo tồn nguyên vẹn sinh cảnh đặc hữu cho loài quý hiếm Thaumantis diores và các loài thuộc chi Troides.
  4. Áp dụng mô hình nông nghiệp sinh thái IPM: Trạm Khuyến nông huyện tổ chức 12 lớp tập huấn quản lý dịch hại tổng hợp cho 1.117 hộ dân xã Yên Phúc trên 2.086,92 ha đất canh tác. Target định lượng: cắt giảm 50% khối lượng thuốc trừ sâu hóa học trong vòng 24 tháng, bảo vệ nguồn thiên địch và các loài bướm thụ phấn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước và Chi cục Kiểm lâm: Cung cấp cơ sở dữ liệu nền về 62 loài côn trùng Cánh vảy và bộ chỉ số sinh thái, phục vụ công tác quy hoạch phân khu bảo tồn thiên nhiên và đánh giá tác động môi trường cấp huyện, tỉnh.
  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Lâm sinh, Quản lý tài nguyên rừng: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về quy trình điều tra tuyến Pollard Walk, kỹ thuật làm tiêu bản côn trùng và phương pháp toán sinh thái ứng dụng trong phân tích chỉ số đa dạng sinh học.
  • Cán bộ khuyến nông và chuyên gia bảo vệ thực vật: Tra cứu danh mục cây thức ăn chủ thuộc 12 họ thực vật để nhận diện chính xác các loài sâu non có khả năng phát sinh thành dịch hại trên ngô, sắn, cây ăn quả và thiết lập hàng rào phòng trừ sinh học.
  • Các tổ chức phi chính phủ (NGO) và đơn vị phát triển du lịch sinh thái: Khai thác dữ liệu phân bố của các loài bướm có màu sắc sặc sỡ để xây dựng mô hình giáo dục môi trường cộng đồng và tour du lịch sinh thái ngắm bướm tại Lạng Sơn.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao sinh cảnh khu dân cư và canh tác nông nghiệp lại ghi nhận độ đa dạng loài cao nhất?
Sinh cảnh này đạt 45 loài (72,58%) và 131 cá thể nhờ tính đa dạng của cây trồng nông nghiệp (ngô, sắn, cam, quýt, bưởi) kết hợp các dải cây bụi có hoa. Nguồn mật hoa và lá non phong phú tạo điều kiện sống lý tưởng cho cả sâu non và bướm trưởng thành hơn các sinh cảnh rừng thuần loại.

Những loài bướm nào chiếm ưu thế và phổ biến nhất tại khu vực nghiên cứu?
Nghiên cứu ghi nhận 10 loài thường gặp có tần suất $P > 50%$, tiêu biểu là Danaus genutia, Hypolimnas bolina, Euploea mulciber và Eurema andersonii (đạt $P = 61,11%$). Các loài này có phổ thích nghi sinh thái rộng, ấu trùng ăn được nhiều loại thực vật phổ biến như cây họ Đậu hay Thầu dầu.

Rừng trồng Hồi ảnh hưởng như thế nào đến khu hệ côn trùng cánh vảy?
Rừng trồng Hồi (SC3) có tính đa dạng thấp nhất với chỉ 25 loài (40,32%) và chỉ số Shannon $H' = 4,15$. Mật độ trồng dày, độ khép tán cao kết hợp hoạt động phát dọn thực bì định kỳ của con người làm triệt tiêu tầng cây bụi thảm tươi, cắt đứt nguồn thức ăn của bướm.

Phương pháp tuyến Pollard Walk mang lại lợi ích gì trong nghiên cứu côn trùng?
Phương pháp này giúp định lượng chính xác mật độ cá thể và thành phần loài theo thời gian trên các tuyến cố định mà không cần thu bắt hàng loạt. Kỹ thuật này giúp bảo tồn nguyên vẹn quần thể sinh vật thực địa và cung cấp số liệu chuẩn hóa để tính toán các chỉ số đa dạng sinh thái.

Luận văn đã ghi nhận những loài bướm quý hiếm nào có ý nghĩa bảo tồn cao?
Nghiên cứu ghi nhận loài Thaumantis diores (họ Amathusiidae) chỉ xuất hiện duy nhất ở rừng tự nhiên với tỷ lệ bắt gặp 5,56%, cùng loài bướm phượng Troides helena (họ Papilionidae) thuộc danh mục CITES cần được bảo vệ nghiêm ngặt khỏi các hoạt động săn bắt thương mại.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập danh lục 62 loài côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày thuộc 41 giống, 8 họ tại xã Yên Phúc, bổ sung dữ liệu sinh học quý giá cho tỉnh Lạng Sơn.
  • Phân tích cấu trúc phân loại cho thấy họ Bướm giáp (Nymphalidae) chiếm ưu thế lớn nhất với 22 loài (35,48%), trong khi 48,39% tổng số loài thuộc nhóm hiếm gặp cần được bảo vệ.
  • Đánh giá định lượng chứng minh sinh cảnh nông nghiệp (SC2) có độ đa dạng cao nhất ($d = 20,78$, $H' = 7,64$), còn rừng trồng Hồi (SC3) có độ đa dạng thấp nhất ($d = 15,19$, $H' = 4,15$).
  • Xác định rõ mối quan hệ dinh dưỡng giữa pha sâu non của các họ bướm với 12 nhóm thực vật chủ, làm rõ vai trò của bướm như sinh vật chỉ thị chất lượng rừng.
  • Đề xuất 4 nhóm giải pháp quản lý lâm nghiệp sinh thái và kiểm soát sâu hại tích hợp khả thi cho giai đoạn 2026-2030.

Công trình là tài liệu khoa học nền tảng cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học tại vùng núi Đông Bắc. Các nhà quản lý rừng, viện nghiên cứu và chính quyền địa phương hãy ứng dụng ngay bộ chỉ số và các khuyến nghị kỹ thuật từ luận văn này vào chiến lược quản lý rừng bền vững tại địa phương.