Tổng quan nghiên cứu
Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ tại tỉnh Hà Tĩnh là một trong những trung tâm đa dạng sinh học trọng điểm của vùng Bắc Trung Bộ với hệ sinh thái rừng nhiệt đới phong phú. Tại xã Nam Hương – địa bàn vùng đệm của khu bảo tồn với tổng diện tích tự nhiên 2.116,92 ha (trong đó đất lâm nghiệp chiếm 1.489,34 ha với 528,86 ha rừng tự nhiên), áp lực nhân sinh đang gia tăng mạnh mẽ khi 45,9% lực lượng lao động địa phương phụ thuộc trực tiếp vào sản xuất nông - lâm nghiệp. Tình trạng suy thoái sinh cảnh rừng tự nhiên nghèo kiệt và chuyển đổi đất canh tác đã gây tác động tiêu cực đến quần xã sinh vật bản địa, đặc biệt là nhóm côn trùng cánh vảy.
Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là điều tra, xác định cấu trúc thành phần loài, đặc điểm sinh thái học và quy luật phân bố của phân bộ bướm ngày (Rhopalocera) tại xã Nam Hương thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ. Nghiên cứu tập trung đánh giá mức độ phong phú loài, xác định các loài chỉ thị môi trường và ghi nhận hiện trạng các loài quý hiếm có giá trị bảo tồn cao. Phạm vi nghiên cứu được triển khai trên 5 tuyến khảo sát với tổng chiều dài 16,6 km, bao phủ 6 dạng sinh cảnh đặc trưng từ vùng rừng tự nhiên ven suối đến khu dân cư trong giai đoạn từ tháng 6/2015 đến tháng 9/2015.
Ý nghĩa của đề tài thể hiện ở việc cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chuẩn xác với 87 loài bướm ngày được ghi nhận, làm tiền đề khoa học để cơ quan quản lý thiết lập các giải pháp bảo tồn 528,86 ha rừng tự nhiên, phục hồi quần thể loài bướm phượng cánh sau vàng Troides helena (sải cánh đạt 140 - 190 mm) có tên trong Sách Đỏ Việt Nam, đồng thời mở ra hướng phát triển du lịch sinh thái nông nghiệp bền vững cho địa phương.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng Thuyết sinh thái cảnh quan (Landscape Ecology) kết hợp với Lý thuyết ổ sinh thái (Ecological Niche Theory) của Hutchinson. Các mô hình lý thuyết này giải thích sự phân hóa không gian sống, tính thích nghi của các bậc phân loại côn trùng theo mức độ che phủ thảm thực vật, cấu trúc phân tầng rừng và độ ẩm tiểu khí hậu.
Nghiên cứu vận dụng 4 khái niệm then chốt trong sinh học bảo tồn:
- Đa dạng sinh học côn trùng cánh vảy (Lepidoptera Diversity): Phản ánh số lượng và tỷ lệ các bậc phân loại trong quần xã.
- Tần suất bắt gặp ($P%$): Thước đo định lượng mức độ xuất hiện tương đối của loài trong các sinh cảnh khảo sát.
- Sinh vật chỉ thị môi trường (Bioindicator): Các loài côn trùng mẫn cảm với sự thay đổi chất lượng rừng, đặc biệt là nhóm bướm rừng họ Amathusiidae.
- Chỉ số phong phú Margalef ($d$): Đại lượng toán học phản ánh mối quan hệ tương quan giữa tổng số loài ($S$) và tổng số cá thể quan sát ($N$).
Mô hình nghiên cứu phân tích mối quan hệ giữa 6 dạng sinh cảnh đặc thù với độ phong phú loài, từ đó xác định mức độ tác động của các hoạt động nhân sinh đến sự suy giảm tài nguyên sinh vật.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tích hợp nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập trực tiếp tại thực địa và dữ liệu thứ cấp kế thừa từ các báo cáo đa dạng sinh học giai đoạn 2010 - 2011 của Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ.
Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu được thiết kế chuẩn hóa:
- Khảo sát trên 5 tuyến điều tra với tổng cộng 24 điểm khảo sát cố định (Tuyến 1 dài 4,3 km gồm 6 điểm; Tuyến 2 dài 2,2 km gồm 4 điểm; Tuyến 3 dài 3,4 km gồm 5 điểm; Tuyến 4 dài 4,0 km gồm 5 điểm; Tuyến 5 dài 2,7 km gồm 4 điểm).
- Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo 6 dạng sinh cảnh đại diện: khu dân cư - canh tác nông nghiệp (SC1), trảng cỏ cây bụi (SC2), rừng tự nhiên nghèo kiệt (SC3), rừng trồng thông - keo (SC4), rừng phục hồi sau nương rẫy (SC5), và rừng tự nhiên ven suối (SC6).
Phương pháp thu thập mẫu thực địa áp dụng theo quy chuẩn điều tra côn trùng rừng: sử dụng vợt bắt bướm tiêu chuẩn (đường kính vòng vợt 30 - 40 cm, cán dài 1,0 - 1,5 m), kết hợp bẫy bả chua ngọt lên men cho các loài bướm ăn dịch quả và bẫy ánh sáng ban đêm. Thời gian quan sát thực hiện từ 8h00 đến 16h30 hàng ngày. Việc giám định tên khoa học dựa trên các tài liệu chuyên khảo phân loại bướm ngày Đông Nam Á và Việt Nam.
Lý do lựa chọn phương pháp xử lý số liệu bằng công thức tần suất bắt gặp $P% = (n/N) \times 100$ và chỉ số Margalef $d = (S - 1) / \ln(N)$ nhằm chuẩn hóa dữ liệu định lượng, loại bỏ sai số do kích thước mẫu và phản ánh khách quan mức độ phân bố không gian của từng loài. Timeline nghiên cứu nội nghiệp và ngoại nghiệp diễn ra liên tục trong 4 tháng khảo sát thực địa mùa hè - thu năm 2015.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Quá trình điều tra thực địa đã ghi nhận được các phát hiện định lượng quan trọng về cấu trúc khu hệ bướm ngày tại xã Nam Hương:
- Đa dạng thành phần loài: Tổng cộng ghi nhận 87 loài bướm ngày thuộc 49 giống và 10 họ. Trong đó, họ Pieridae chiếm ưu thế lớn nhất với 24 loài (chiếm 27,59%), tiếp theo là họ Nymphalidae với 12 loài (13,79%), họ Papilionidae với 10 loài (11,49%), và các họ có số lượng loài thấp nhất là Acraeidae và Riodinidae (mỗi họ ghi nhận từ 1 đến 3 loài, chiếm 1,15% - 3,45%). So với danh lục năm 2011, nghiên cứu bổ sung thêm 4 loài mới cho khu vực Kẻ Gỗ gồm Appias lalage, Danaus chrysippus, Stichophthalma howqua và Lethe kansa.
- Phân hóa mức độ bắt gặp: Quần xã bướm ngày thể hiện tính phân hóa cao với 8 loài thường gặp có tần suất $P > 50%$ (chiếm 9,20% tổng số loài), tiêu biểu như Euploea core ($P = 62,50%$) và Danaus genutia ($P = 54,17%$). Nhóm loài ít gặp ($25% \le P \le 50%$) chiếm đa số với 46 loài (52,87%), và nhóm loài hiếm gặp ($P < 25%$) gồm 33 loài (37,93%).
- Phân bố theo sinh cảnh: Sinh cảnh khu dân cư, đất canh tác nông nghiệp (SC1) và sinh cảnh trảng cỏ cây bụi (SC2) có số lượng loài cao nhất, lần lượt đạt 72 loài (82,76%) và 70 loài (80,46%). Sinh cảnh rừng tự nhiên ven suối (SC6) ghi nhận 63 loài (72,41%), trong khi sinh cảnh rừng phục hồi sau nương rẫy (SC5) có số loài thấp nhất với 44 loài (50,57%).
- Giá trị bảo tồn và sinh vật chỉ thị: Phát hiện 1 loài quý hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 là Bướm phượng cánh sau vàng (Troides helena) ở phân hạng nguy cấp (VU/EN) tại độ cao trên 700 m thuộc trạng thái rừng tự nhiên nghèo kiệt, cùng 4 loài chỉ thị chất lượng rừng nguyên sinh thuộc họ Amathusiidae (Faunis eumeus, Discophora sondaica, Stichophthalma howqua, Thaumantis diores).
Thảo luận kết quả
Các dữ liệu về tỷ lệ thành phần loài và chỉ số phong phú Margalef ($d$) được mô hình hóa qua hệ thống bảng ma trận phân bố sinh cảnh và biểu đồ phân bố tần suất tích lũy, giúp làm sáng tỏ mối quan hệ giữa cấu trúc thảm thực vật với hành vi của bướm ngày.
Nguyên nhân dẫn đến sự tập trung loài cao ở sinh cảnh SC1 và SC2 (chiếm trên 80% tổng số loài) là do khu vực này có thảm thực vật thứ sinh phong phú, nhiều loài cây hoa dại (như hoa xuyến chi, bèo lào) cung cấp nguồn mật dồi dào, đồng thời có cường độ chiếu sáng cao phù hợp với các loài bướm ưa sáng thuộc họ Pieridae và Papilionidae. Ngược lại, sinh cảnh rừng trồng keo, thông (SC4) và rừng phục hồi (SC5) có cấu trúc thực vật đơn tầng, cây thức ăn cho sâu non bị suy giảm nên chỉ ghi nhận từ 44 đến 46 loài (50,57% - 52,87%).
Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu sinh thái học côn trùng tại các vườn quốc gia lân cận vùng Bắc Trung Bộ, khẳng định rằng mức độ đa dạng sinh cảnh là nhân tố quyết định độ phong phú của quần xã bướm. Đồng thời, sự hiện diện hạn chế của các loài bướm rừng như Stichophthalma howqua (chỉ gặp tại 1 sinh cảnh duy nhất) là minh chứng cho thấy rừng tự nhiên tại Kẻ Gỗ đang bị tác động phân mảnh, đòi hỏi các biện pháp bảo vệ cấp bách.
Đề xuất và khuyến nghị
Nhằm bảo tồn bền vững đa dạng sinh học và phát huy giá trị tài nguyên côn trùng tại xã Nam Hương thuộc Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ, nghiên cứu đưa ra 4 nhóm giải pháp trọng tâm:
- Thiết lập phân khu bảo vệ nghiêm ngặt đối với 528,86 ha rừng tự nhiên trên độ cao từ 700 m trở lên nhằm bảo toàn sinh cảnh sống và nguồn cây thức ăn tự nhiên của loài Bướm phượng cánh sau vàng (Troides helena), hướng tới mục tiêu giảm 100% tình trạng khai thác cây thuốc và lâm sản phụ trái phép trong giai đoạn 2025 - 2026 (Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ phối hợp với Hạt Kiểm lâm Thạch Hà).
- Xây dựng mô hình trang trại nhân nuôi bán tự nhiên các loài bướm cảnh có giá trị thẩm mỹ cao như Papilio paris, Graphium sarpedon, Appias lyncida, Lamproptera curius để phục vụ du lịch sinh thái giáo dục, tạo nguồn thu nhập bổ sung cho 529 hộ dân trên địa bàn xã Nam Hương từ năm 2026 (Chủ thể thực hiện: UBND xã Nam Hương chủ trì cùng Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hà Tĩnh).
- Triển khai hệ thống quan trắc sinh thái định kỳ 6 tháng/lần sử dụng 4 loài bướm chỉ thị họ Amathusiidae (Faunis eumeus, Discophora sondaica, Stichophthalma howqua, Thaumantis diores) để theo dõi diễn thế phục hồi rừng tự nhiên và đánh giá hiệu quả quản lý bảo tồn (Chủ thể thực hiện: Phòng Khoa học & Hợp tác Quốc tế của Khu bảo tồn).
- Tổ chức chương trình tập huấn nâng cao nhận thức bảo vệ côn trùng thụ phấn cho hơn 500 hộ sản xuất nông nghiệp, kiểm soát việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trên 355,45 ha đất trồng trọt trước quý 4 năm 2026 (Chủ thể thực hiện: Hội Nông dân xã Nam Hương phối hợp với Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh).
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:
- Ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên và vườn quốc gia: Cung cấp quy trình chuẩn trong việc thiết lập tuyến điều tra và sử dụng côn trùng làm sinh vật chỉ thị chất lượng rừng; áp dụng trực tiếp vào việc xây dựng phương án quản lý rừng bền vững hàng năm.
- Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Sinh học, Sinh thái học, Lâm nghiệp: Tiếp cận bộ dữ liệu định lượng gồm 87 loài bướm ngày vùng Bắc Trung Bộ; sử dụng làm tài liệu tham khảo giảng dạy và phát triển các đề tài nghiên cứu phân loại học chuyên sâu.
- Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và nông nghiệp (Sở TN&MT, Sở NN&PTNT Hà Tĩnh): Nắm bắt hiện trạng sinh thái vùng đệm rộng 2.116,92 ha; ứng dụng số liệu thực chứng để thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường các dự án phát triển kinh tế - xã hội.
- Các doanh nghiệp phát triển du lịch sinh thái và mô hình nông nghiệp trải nghiệm: Nắm rõ đặc điểm sinh học, cây chủ và mùa vụ xuất hiện của các loài bướm đẹp; vận dụng để thiết kế các vườn bướm bảo tồn phục vụ du khách và giáo dục môi trường.
Câu hỏi thường gặp
Nghiên cứu đã ghi nhận được bao nhiêu loài bướm ngày tại địa bàn xã Nam Hương?
Nghiên cứu đã điều tra và xác định được tổng cộng 87 loài bướm ngày thuộc 49 giống và 10 họ trên 5 tuyến khảo sát. Trong đó, họ Pieridae chiếm số lượng nhiều nhất với 24 loài, còn họ Acraeidae và Riodinidae có số lượng loài ít nhất.
Loài bướm nào có giá trị bảo tồn cao nhất được phát hiện trong đề tài?
Loài quý hiếm nhất được ghi nhận là Bướm phượng cánh sau vàng (Troides helena), loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 ở mức nguy cấp (VU/EN), sở hữu sải cánh lớn từ 140 đến 190 mm và chỉ xuất hiện 2 lần ở độ cao trên 700 m.
Tại sao sinh cảnh khu dân cư và đất nông nghiệp lại ghi nhận số loài bướm cao hơn rừng tự nhiên?
Sinh cảnh nông nghiệp và trảng cỏ (SC1 và SC2) có nguồn hoa màu, cây bụi thụ phấn phong phú và ánh sáng dồi dào, thu hút 70 đến 72 loài bướm ưa sáng (chiếm hơn 80% tổng số loài), trong khi rừng sâu chủ yếu là nơi cư trú của các loài chuyên biệt.
Những loài bướm nào được xác định có vai trò chỉ thị cho hệ sinh thái rừng?
Nghiên cứu xác định 4 loài thuộc họ Bướm rừng (Amathusiidae) gồm Faunis eumeus, Discophora sondaica, Stichophthalma howqua và Thaumantis diores làm sinh vật chỉ thị chất lượng rừng vì chúng chỉ sinh sống dưới tán rừng nguyên sinh ít bị xáo trộn.
Phương pháp thu thập mẫu thực địa chính của luận văn là gì?
Tác giả sử dụng phương pháp điều tra theo 5 tuyến với 24 điểm khảo sát, kết hợp dùng vợt bắt mẫu côn trùng chuyên dụng (cán dài 1,0 - 1,5 m), bẫy bả chua ngọt lên men và định vị tọa độ GPS trong khung giờ từ 8h00 đến 16h30.
Kết luận
- Xác lập danh mục khoa học chuẩn xác gồm 87 loài bướm ngày thuộc 49 giống và 10 họ tại vùng đệm Khu bảo tồn thiên nhiên Kẻ Gỗ.
- Bổ sung 4 loài mới cho danh lục khu hệ côn trùng của khu bảo tồn và ghi nhận loài Troides helena thuộc Sách Đỏ Việt Nam năm 2007.
- Định lượng cấu trúc bắt gặp với 8 loài thường gặp ($P > 50%$), 46 loài ít gặp ($25% \le P \le 50%$) và 33 loài hiếm gặp ($P < 25%$).
- Xác định hệ thống 4 loài chỉ thị thuộc họ Amathusiidae và chứng minh tính phụ thuộc của phân bố loài vào 6 dạng sinh cảnh thảm thực vật.
- Đề xuất 4 giải pháp kết hợp giữa bảo vệ nghiêm ngặt 528,86 ha rừng tự nhiên với mô hình nhân nuôi trang trại bướm phục vụ du lịch sinh thái.
Đóng góp chính của luận văn là hoàn thiện cơ sở dữ liệu sinh học định lượng cho vùng đệm Kẻ Gỗ, mở ra hướng đi mới trong việc ứng dụng côn trùng làm chỉ thị đánh giá sức khỏe rừng. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung nghiên cứu sâu vòng đời nhân nuôi các loài bướm quý trong giai đoạn 2025 - 2027. Hãy kết nối với tác giả hoặc liên hệ cơ quan nghiên cứu lâm nghiệp để trao đổi và ứng dụng kết quả đề tài vào các dự án bảo tồn thiên nhiên thực tế.