Tổng quan nghiên cứu

Lớp côn trùng chiếm hơn 50% tổng số loài sinh vật hiện diện trên Trái Đất với trên một triệu loài đã được định danh khoa học, trong đó hơn 80% loài tham gia trực tiếp vào chuỗi thức ăn và thụ phấn cho thực vật. Nhóm côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày (Rhopalocera) thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera) giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cân bằng hệ sinh thái, nâng cao năng suất cây trồng và đóng vai trò như những sinh vật chỉ thị nhạy cảm với biến đổi môi trường. Tại xã Yên Phúc, huyện Văn Quan, tỉnh Lạng Sơn, với tổng diện tích tự nhiên 2.763,41 ha (bao gồm 2.086,92 ha đất nông nghiệp và 562,46 ha đất lâm nghiệp), các hoạt động nhân sinh như phát dọn nương rẫy, trồng hồi độc canh và sử dụng đất canh tác đang tác động mạnh mẽ đến cảnh quan tự nhiên. Trước thời điểm nghiên cứu, khu vực này hoàn toàn thiếu vắng các công trình khảo sát hệ thống về khu hệ côn trùng cánh vảy.

Đề tài được triển khai nhằm xác định thành phần loài, đánh giá cấu trúc phân loại, phân bố sinh cảnh và xác định phổ cây thức ăn của các loài bướm ngày, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và bảo tồn phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội địa phương. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện từ tháng 09/2015 đến tháng 03/2016 tại 18 điểm điều tra trên địa bàn xã Yên Phúc. Về mặt giá trị khoa học và thực tiễn, luận văn đã xây dựng cơ sở dữ liệu định lượng gồm 62 loài thuộc 8 họ, ghi nhận chỉ số đa dạng Shannon-Wiener đạt mức cao nhất là 7,64 và chỉ số phong phú Margalef đạt 20,78, cung cấp căn cứ vững chắc cho công tác quản lý tài nguyên rừng và giám sát biến động đa dạng sinh học tại vùng Đông Bắc Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết chỉ thị sinh thái (Bioindicator Theory) để đánh giá sức khỏe rừng và chất lượng sinh cảnh thông qua mức độ nhạy cảm của các loài bướm ngày trước sự phân mảnh môi trường sống. Bên cạnh đó, luận văn áp dụng thuyết cân bằng sinh thái sinh cảnh của MacArthur và Wilson, kết hợp với mô hình đánh giá đa dạng sinh học của Price (1975) để phân tích cấu trúc quần xã sinh vật.

Khung lý thuyết của công trình tập trung vào bốn khái niệm học thuật cốt lõi:

  • Côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày (Rhopalocera): Nhóm côn trùng có kiểu miệng hút, cánh phủ vảy phấn mịn, hoạt động chủ yếu vào thời gian có ánh sáng mặt trời và phụ thuộc chặt chẽ vào nguồn mật hoa cùng chất khoáng.
  • Sinh cảnh đặc trưng (Habitat): Không gian sống sinh thái được phân chia dựa trên cấu trúc thảm thực vật, độ khép tán của tán rừng và mức độ tác động nhân thái.
  • Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H'): Thước đo phản ánh mức độ phong phú và tính cân bằng số lượng cá thể giữa các loài trong một quần xã sinh vật.
  • Chỉ số phong phú Margalef (d) và chỉ số đồng đều Pielou (J'): Bộ chỉ số bổ trợ dùng để lượng hóa tương quan giữa tổng số loài và tổng số cá thể thu thập được trên từng đơn vị sinh thái.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu sơ cấp thu thập ngoài thực địa thông qua phương pháp tuyến biến động Pollard Walk (Pollard, 1977). Cỡ mẫu điều tra bao gồm 4 tuyến chính với tổng chiều dài 15 km (Tuyến 1 dài 3 km với 4 điểm; Tuyến 2 dài 5 km với 6 điểm; Tuyến 3 dài 3 km với 3 điểm; Tuyến 4 dài 4 km với 5 điểm), thiết lập tổng cộng 18 điểm điều tra cố định đại diện cho 6 dạng sinh cảnh đặc thù. Phương pháp chọn mẫu theo tuyến cố định được lựa chọn vì tính ưu việt trong việc theo dõi liên tục mật độ cá thể mà không làm suy giảm quần thể tự nhiên.

Dụng cụ thu mẫu gồm vợt bướm chuyên dụng đường kính vòng 35 - 60 cm, cán vợt dài 100 - 600 cm. Mẫu vật sau khi thu bắt được xử lý bằng túi giấy tam giác, sấy khô ở nhiệt độ 45 - 50°C trong 24 - 72 giờ và định loại dựa trên các tài liệu phân loại kinh điển của Chu Nghiêu (1994), Osada (1999) cùng sự thẩm định của các chuyên gia bảo vệ thực vật. Dữ liệu sau đó được xử lý thống kê sinh học để tính toán tần suất bắt gặp P(%), phân loại thành ba mức độ: thường gặp (P > 50%), ít gặp (25% ≤ P ≤ 50%) và hiếm gặp (P < 25%). Timeline khảo sát thực địa được thực hiện định kỳ mỗi tháng từ 5 đến 7 ngày trong suốt giai đoạn từ tháng 09/2015 đến tháng 03/2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Công trình nghiên cứu đã ghi nhận tổng cộng 62 loài bướm ngày thuộc 41 giống và 8 họ phân bố tại xã Yên Phúc. Trong đó, họ Bướm giáp (Nymphalidae) chiếm ưu thế áp đảo về cả số lượng loài và giống với 22 loài (chiếm 35,48% tổng số loài) và 16 giống (chiếm 39,02% tổng số giống). Họ Bướm phượng (Papilionidae) đứng thứ hai với 13 loài (chiếm 20,97%) thuộc 5 giống. Họ Bướm cải (Pieridae) và họ Bướm mắt rắn (Satyridae) cùng có 8 loài (mỗi họ chiếm 12,90%). Họ Bướm đốm (Danaidae) có 7 loài (chiếm 11,29%), họ Bướm xanh (Lycaenidae) có 2 loài (chiếm 3,23%), trong khi họ Bướm rừng (Amathusiidae) và họ Bướm nhảy (Hesperiidae) có tỷ lệ thấp nhất, mỗi họ chỉ ghi nhận 1 loài (chiếm 1,61%).

Xét theo mức độ bắt gặp, nhóm loài hiếm gặp chiếm tỷ trọng cao nhất trong khu hệ với 30 loài (tương đương 48,39%), nhóm loài ít gặp có 22 loài (chiếm 35,48%), và nhóm loài thường gặp có số lượng ít nhất với 10 loài (chiếm 16,13%). Phân tích theo không gian sinh thái cho thấy sự biến động rõ rệt giữa 6 dạng sinh cảnh:

  • Khu dân cư và đất canh tác nông nghiệp (SC2) có độ đa dạng loài và mật độ cá thể cao nhất với 45 loài (chiếm 72,58%), 131 cá thể, chỉ số H' đạt 7,64 và chỉ số phong phú d đạt 20,78.
  • Rừng kín thường xanh ven suối (SC6) xếp thứ hai với 40 loài (chiếm 64,52%), 79 cá thể, chỉ số H' đạt 5,75 và d đạt 20,55.
  • Rừng tự nhiên (SC1) ghi nhận 37 loài (chiếm 59,68%), 71 cá thể, chỉ số H' đạt 5,50 và d đạt 19,45.
  • Rừng thứ sinh trên núi đá vôi (SC4) có 35 loài (chiếm 56,45%), 69 cá thể, chỉ số H' đạt 5,49.
  • Rừng phục hồi sau nương rẫy (SC5) ghi nhận 34 loài (chiếm 54,84%), 55 cá thể, chỉ số H' đạt 4,76.
  • Rừng trồng Hồi (SC3) có độ phong phú thấp nhất với chỉ 25 loài (chiếm 40,32%), 38 cá thể, chỉ số H' đạt 4,15 và d đạt 15,19.

Nghiên cứu cũng chỉ ra 11 loài có khả năng phân bố rộng rãi trên cả 6 dạng sinh cảnh như Papilio polytes, Hebomoia glaucippe, Danaus genutia, trong khi loài Thaumantis diores thuộc họ Amathusiidae chỉ xuất hiện duy nhất tại sinh cảnh rừng tự nhiên với tần suất bắt gặp thấp (5,56%).

Thảo luận kết quả

Sự phân bố vượt trội của các loài bướm tại sinh cảnh khu dân cư và canh tác nông nghiệp (SC2) bắt nguồn từ sự hiện diện phong phú của các vườn cây ăn quả họ Cam (Rutaceae) như Cam, Quýt, Bưởi, kết hợp cùng các loại cây hoa màu lương thực (Ngô, Sắn) và thảm cỏ nhiều hoa dại. Khu vực này có cấu trúc không gian mở, tạo điều kiện thuận lợi cho các loài ưa sáng thuộc họ Pieridae và Nymphalidae tìm kiếm thức ăn. Sinh cảnh rừng kín thường xanh ven suối (SC6) duy trì độ phong phú cao nhờ nguồn ẩm ổn định và các bãi bồi lắng đọng khoáng chất, nơi các loài bướm thường xuyên tập trung thành đàn lớn để hút khoáng.

Ngược lại, sinh cảnh rừng trồng Hồi (SC3) ghi nhận số loài và cá thể thấp nhất do tính chất độc canh thuần loài, tán rừng khép kín dày đặc cùng hoạt động phát dọn thực bì định kỳ của người dân địa phương. Điều này làm triệt tiêu tầng cây bụi và thảm tươi, khiến nguồn thức ăn của ấu trùng và mật hoa cho bướm trưởng thành bị suy giảm nghiêm trọng. Kết quả này hoàn toàn nhất quán với các nghiên cứu sinh thái học của Spitzer và Schulze, khẳng định mức độ đa dạng của côn trùng cánh vảy đạt đỉnh ở các vùng sinh cảnh có sự xáo trộn vừa phải và suy giảm mạnh ở các hệ sinh thái rừng trồng đơn loài. Về mặt trình bày trực quan, các tương quan sinh thái này được thể hiện rõ ràng qua biểu đồ cột so sánh tỷ lệ phần trăm số loài theo 6 sinh cảnh và biểu đồ phân tán minh họa mối liên hệ đồng biến giữa chỉ số phong phú Margalef với chỉ số đa dạng Shannon-Wiener.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý hiệu quả khu hệ côn trùng cánh vảy tại xã Yên Phúc, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:

  1. Thiết lập quy chế bảo vệ nghiêm ngặt đối với 562,46 ha đất lâm nghiệp, đặc biệt là các vạt rừng tự nhiên và rừng kín thường xanh ven suối. Mục tiêu đặt ra là duy trì nguyên vẹn 100% diện tích rừng giàu bản địa nhằm bảo vệ môi trường sống của loài bướm rừng hiếm Thaumantis diores. Cơ quan chủ trì thực hiện là Hạt Kiểm lâm huyện Văn Quan phối hợp cùng Ban Lâm nghiệp xã Yên Phúc trong giai đoạn 2016 - 2020.
  2. Cải tạo cấu trúc sinh thái tại các vùng rừng trồng Hồi thông qua việc áp dụng mô hình nông lâm kết hợp. Người dân được khuyến khích giữ lại các dải cây bụi bản địa và trồng xen các loài thực vật có hoa họ Đậu (Fabaceae) ven đường lô nhằm tăng tính đa dạng loài tại sinh cảnh rừng trồng thêm ít nhất 20% trong giai đoạn 2017 - 2022 dưới sự điều phối của Trạm Khuyến nông huyện.
  3. Kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trên 2.086,92 ha đất sản xuất nông nghiệp. Thay thế tối thiểu 40% lượng thuốc trừ sâu hóa học bằng các chế phẩm sinh học và áp dụng chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) để hạn chế tổn hại đến ấu trùng có ích và côn trùng thụ phấn. Đơn vị thực hiện là Trạm Trồng trọt và Bảo vệ thực vật huyện Văn Quan phối hợp với Hội Nông dân xã.
  4. Xây dựng mạng lưới quan trắc định kỳ 4 lần mỗi năm dựa trên 18 điểm điều tra đã thiết lập, kết hợp tổ chức các khóa tập huấn cộng đồng cho 4.983 nhân khẩu trong xã nhằm nâng cao ý thức bảo vệ tài nguyên sinh thái và ngăn chặn hành vi săn bắt bướm thương mại trái phép từ năm 2017 trở đi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Cơ quan quản lý lâm nghiệp và bảo tồn thiên nhiên: Sử dụng bộ chỉ số đa dạng sinh học (H' = 7,64; d = 20,78) và danh lục 62 loài làm hệ quy chiếu đánh giá chất lượng rừng và giám sát các tác động môi trường dài hạn.
  2. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên ngành Sinh thái học, Bảo vệ thực vật, Quản lý tài nguyên rừng: Khai thác phương pháp luận điều tra tuyến Pollard Walk 18 điểm, quy trình xử lý tiêu bản mẫu khô ở nhiệt độ 45 - 50°C và cơ sở dữ liệu về phổ cây thức ăn của các họ bướm ngày.
  3. Chính quyền địa phương cấp xã và huyện: Ứng dụng các phân tích phân bố trên 6 dạng sinh cảnh để tích hợp mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học vào quy hoạch sử dụng 2.763,41 ha đất tổng thể tại huyện Văn Quan.
  4. Kỹ sư nông nghiệp và cán bộ khuyến nông: Ứng dụng dữ liệu sinh thái về mối quan hệ giữa ấu trùng bướm với các cây trồng nông lâm nghiệp (như cây ăn quả họ Rutaceae, cây lương thực) để xây dựng giải pháp phòng trừ sâu hại an toàn sinh học.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã ghi nhận được bao nhiêu loài côn trùng bộ Cánh vảy hoạt động ban ngày tại xã Yên Phúc? Nghiên cứu đã ghi nhận tổng cộng 62 loài thuộc 41 giống và 8 họ trong giai đoạn từ tháng 09/2015 đến tháng 03/2016. Họ Nymphalidae chiếm số lượng lớn nhất với 22 loài (35,48%), trong khi họ Amathusiidae và Hesperiidae ghi nhận ít nhất với chỉ 1 loài cho mỗi họ (1,61%).

Vì sao sinh cảnh đất canh tác nông nghiệp và khu dân cư lại có độ đa dạng loài bướm cao nhất? Sinh cảnh nông nghiệp và khu dân cư ghi nhận tới 45 loài (72,58%) và 131 cá thể nhờ sự hiện diện của nhiều cây ăn quả họ Cam, cây nông nghiệp cùng thảm hoa dại phong phú. Cấu trúc không gian thoáng đãng, nhiều ánh sáng đã tạo điều kiện thu hút số lượng lớn bướm đến kiếm ăn.

Phương pháp điều tra tuyến Pollard Walk được triển khai cụ thể như thế nào? Phương pháp Pollard Walk được thực hiện trên 4 tuyến điều tra cố định với tổng chiều dài 15 km, chia thành 18 điểm quan sát trên 6 sinh cảnh. Người điều tra di chuyển dọc tuyến để ghi nhận thành phần loài, mật độ cá thể và mức độ bắt gặp ngoài thực địa mà không làm ảnh hưởng đến quần thể sinh vật.

Nguyên nhân nào khiến sinh cảnh rừng trồng Hồi có chỉ số đa dạng sinh học thấp nhất? Rừng trồng Hồi chỉ có 25 loài (40,32%) và 38 cá thể, đạt chỉ số đa dạng Shannon-Wiener thấp nhất (H' = 4,15). Nguyên nhân là do cấu trúc rừng thuần loài, độ tàn che lớn và hoạt động phát dọn thực bì định kỳ của người dân làm mất đi thảm thực vật tầng dưới vốn là nguồn thức ăn của ấu trùng.

Những loài bướm nào trong nghiên cứu có thể sử dụng làm sinh vật chỉ thị môi trường? Loài Thaumantis diores chỉ xuất hiện tại sinh cảnh rừng tự nhiên với tần suất bắt gặp 5,56%, đóng vai trò là sinh vật chỉ thị cho các khu rừng nguyên sinh ẩm ít bị xáo trộn. Ngược lại, 11 loài phân bố rộng trên cả 6 sinh cảnh là chỉ thị cho môi trường có mức độ xáo trộn sinh thái cao.

Kết luận

  • Luận văn đã định danh và xây dựng danh lục hoàn chỉnh gồm 62 loài côn trùng cánh vảy ban ngày thuộc 41 giống, 8 họ tại xã Yên Phúc, huyện Văn Quan, tỉnh Lạng Sơn.
  • Đánh giá định lượng cấu trúc quần xã trên 6 dạng sinh cảnh, xác định sinh cảnh nông nghiệp (SC2) có độ đa dạng cao nhất (45 loài, H' = 7,64) và rừng trồng Hồi (SC3) nghèo nàn nhất (25 loài, H' = 4,15).
  • Phân loại khu hệ thành 3 nhóm tần suất bắt gặp, trong đó nhóm hiếm gặp chiếm 48,39% (30 loài) và nhóm thường gặp chiếm 16,13% (10 loài).
  • Hệ thống hóa mối quan hệ sinh thái giữa các nhóm bướm ngày với các họ cây thức ăn chính như Rutaceae, Annonaceae, Fabaceae và Capparidaceae.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp quản lý đồng bộ từ khoanh nuôi bảo vệ rừng tự nhiên, cải tạo sinh thái rừng trồng Hồi đến kiểm soát hóa chất nông nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp bộ dữ liệu thực địa và các chỉ số sinh thái định lượng đầu tiên về bộ Cánh vảy tại địa bàn nghiên cứu, tạo tiền đề khoa học cho việc theo dõi biến động môi trường rừng. Lộ trình triển khai các giải pháp giám sát và bảo tồn được định hướng thực hiện liên tục trong giai đoạn 2016 - 2022. Các cơ quan quản lý tài nguyên, viện nghiên cứu và chính quyền địa phương được khuyến nghị phối hợp chặt chẽ để đưa các giải pháp sinh thái này vào thực tiễn quản lý rừng bền vững.