Tổng quan nghiên cứu
Việt Nam nằm trọn trong vùng sinh thái Indo-Burma, một trong những điểm nóng đa dạng sinh học hàng đầu thế giới với tốc độ phát hiện các loài sinh vật mới tăng trưởng vượt bậc trong ba thập kỷ qua. Riêng đối với lớp Lưỡng cư, số lượng loài được ghi nhận tại Việt Nam đã tăng từ 82 loài năm 1996 lên 176 loài năm 2009 và hiện đạt khoảng 244 loài trên phạm vi cả nước. Mặc dù vậy, theo các đánh giá sinh thái học toàn cầu, hơn 30% số loài ếch nhái đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng và ít nhất 168 loài đã biến mất hoàn toàn trong hai thập kỷ gần đây do suy thoái môi trường sống.
Hệ sinh thái rừng trên núi đá vôi được ví như các đảo sinh thái biệt lập trên cạn, nơi lưu giữ tính đặc hữu sinh học cao nhưng lại cực kỳ nhạy cảm trước tác động tiêu cực từ con người. Khu bảo tồn các loài hạt trần quý hiếm Nam Động thuộc tỉnh Thanh Hóa có tổng diện tích tự nhiên 646,95 ha với độ che phủ rừng đạt 96,56%, trong đó diện tích rừng trên núi đá vôi chiếm tới 502,84 ha (tương đương 77,72%). Tuy nhiên, các hoạt động canh tác nương rẫy, khai thác lâm sản trái phép và áp lực sinh kế của 947 hộ dân sinh sống tại vùng đệm rộng 3.315,53 ha đang đe dọa trực tiếp đến quần thể động vật biến nhiệt tại đây.
Nghiên cứu được triển khai nhằm đánh giá toàn diện tính đa dạng thành phần loài, xác định quy luật phân bố không gian theo 3 đai độ cao và 3 dạng sinh cảnh chính, đồng thời nhận diện các yếu tố đe dọa để xây dựng giải pháp quản lý bền vững. Thực hiện trong 75 ngày điều tra thực địa qua 5 đợt khảo sát từ tháng 5 năm 2017 đến tháng 7 năm 2019, luận văn đã nâng danh lục loài của khu bảo tồn từ 23 loài lên 46 loài (tăng 100%), ghi nhận 6 loài mới cho tỉnh Thanh Hóa và công bố 1 loài mới cho khoa học, tạo lập cơ sở dữ liệu khoa học nền tảng phục vụ quy hoạch bảo tồn thiên nhiên cấp quốc gia.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu vận dụng Thuyết sinh địa lý đảo của MacArthur và Wilson nhằm lý giải cơ chế duy trì độ đa dạng và tính đặc hữu của các loài ếch nhái trong sinh cảnh núi đá vôi chia cắt hiểm trở. Đồng thời, Thuyết sinh thái học động vật biến nhiệt được kết hợp chặt chẽ để đánh giá sự phụ thuộc mật thiết của các loài lưỡng cư vào độ ẩm không khí, nhiệt độ nền và mạng lưới thủy văn cục bộ.
Mô hình nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự liên kết giữa điều tra hình thái học so sánh, phân tích cấu trúc quần xã theo không gian sinh cảnh và định lượng mức độ tương đồng sinh thái học quần thể. Trong mô hình này, 5 khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa bao gồm: tính đa dạng thành phần loài, sinh cảnh vi mô, đai độ cao phân bố, chỉ số tương đồng sinh học và giá trị bảo tồn nguồn gen. Luận văn lấy mốc dữ liệu 244 loài ếch nhái đã biết tại Việt Nam làm hệ quy chiếu phân loại, kết hợp đánh giá sự biến thiên phân bố trên 3 dạng sinh cảnh và 3 đai cao địa hình tại khu vực Tây Bắc tỉnh Thanh Hóa.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập từ 128 mẫu vật thực địa kết hợp đối chiếu với kho mẫu chuẩn lưu trữ tại Bảo tàng Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam và Hạt Kiểm lâm huyện Quan Hóa. Phương pháp chọn mẫu áp dụng kỹ thuật điều tra theo tuyến kết hợp điểm khảo sát cố định (Visual Encounter Survey). Tổng cộng 12 tuyến điều tra với chiều dài dao động từ 3,0 km đến 12,0 km được thiết lập bao phủ toàn diện các sinh cảnh rừng núi đá, rừng núi đất và khu vực sản xuất nông nghiệp ven suối.
Thời gian quan sát và thu mẫu được phân bổ nghiêm ngặt theo chu kỳ hoạt động của lớp Lưỡng cư, bao gồm khung giờ ban ngày từ 10h00 đến 13h00 và khung giờ ban đêm từ 19h00 đến 24h00. Định danh hình thái được thực hiện thông qua việc đo đạc chi tiết 37 chỉ số kích thước bằng thước kẹp điện tử kỹ thuật số với độ chính xác 0,01 mm, đối chiếu khóa định loại chuyên khảo của Bourret, Nguyen cùng hệ thống phân loại cập nhật của Frost.
Phương pháp phân tích tương đồng sinh thái sử dụng chỉ số Sorensen-Dice thông qua phần mềm thống kê PAST Statistic với thuật toán lặp lại nhánh 1.000 lần (bootstrap) để kiểm tra độ tin cậy. Lý do lựa chọn phương pháp này là nhằm phản ánh chính xác mối quan hệ gắn kết sinh địa lý giữa Khu bảo tồn Nam Động với các khu rừng đặc dụng lân cận. Toàn bộ tiến trình nghiên cứu được triển khai xuyên suốt qua 26 lượt chuyên gia thực hiện trong giai đoạn từ tháng 5 năm 2017 đến tháng 7 năm 2019.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Kết quả điều tra thực địa và phân tích 128 mẫu vật đã xác định Khu bảo tồn Nam Động hiện có 46 loài ếch nhái thuộc 23 giống, 8 họ và 2 bộ. Cấu trúc thành phần loài cho thấy sự áp đảo tuyệt đối của bộ Không đuôi (Anura) với 6 họ, 22 giống và 45 loài (chiếm 97,8% tổng số loài), trong khi bộ Có đuôi (Caudata) chỉ có 1 họ, 1 giống và 1 loài (chiếm 2,2%) là loài Cá cóc sần (Tylototriton asperrimus).
Họ Ếch cây (Rhacophoridae) có mức độ phong phú cao nhất với 6 giống (chiếm 26,1% tổng số giống) và 12 loài (chiếm 26,1% tổng số loài). Họ Ếch nhái chính thức (Ranidae) đứng thứ hai với 5 giống (chiếm 17,4% tổng số giống) và 10 loài (chiếm 21,7% tổng số loài). Tiếp theo là họ Ếch nhái chính thức (Dicroglossidae) với 8 loài (chiếm 17,4%), họ Cóc bùn (Megophryidae) với 7 loài (chiếm 15,2%) và họ Nhái bầu (Microhylidae) có 5 loài (chiếm 10,8%). Hai họ có mức độ đa dạng thấp nhất là họ Nhái bén (Hylidae) và họ Cá cóc (Salamandridae), mỗi họ chỉ ghi nhận 1 loài duy nhất.
Đóng góp nổi bật nhất của luận văn là phát hiện và mô tả thành công 1 loài mới cho khoa học là loài Cóc mày nam động (Leptobrachella namdongensis). Mô tả loài mới được xác lập dựa trên bộ 7 mẫu vật chuẩn gồm 1 cá thể đực trưởng thành thu tại độ cao 710 m và 6 cá thể cái trưởng thành thu ở độ cao từ 589 m đến 740 m so với mực nước biển. Bên cạnh đó, nghiên cứu đã ghi nhận bổ sung 6 loài mới cho danh lục bò sát - ếch nhái tỉnh Thanh Hóa, bao gồm: Cóc mày đá (Leptobrachella petrops), Cóc mày bụng đốm (Leptobrachella ventripunctatus), Ếch suối trường sơn (Sylvirana annamitica), Ếch cây sần bắc bộ (Theloderma corticale), Ếch cây sần go-don (Theloderma gordoni) và Ếch cây sần đỏ (Theloderma lateriticum). Đồng thời, danh lục của Khu bảo tồn Nam Động được bổ sung thêm 24 loài, đạt tỷ lệ tăng trưởng độ giàu thành phần loài lên tới 100% so với dữ liệu công bố năm 2017.
Thảo luận kết quả
Sự chiếm ưu thế của họ Ếch cây và họ Ếch nhái tại Khu bảo tồn Nam Động phản ánh tính thích nghi vượt trội của các nhóm sinh vật này với thảm thực vật rừng thường xanh mưa ẩm nhiệt đới trên núi đá vôi. Tầng tán rừng rậm rạp kết hợp với độ ẩm trung bình năm đạt 86% và nền nhiệt độ ổn định dao động 23 - 25°C đã tạo nên các vi sinh cảnh tối ưu dọc theo các vách đá dựng đứng và khe suối cạn.
Khi trực quan hóa dữ liệu qua biểu đồ cột phân bố theo đai độ cao, kết quả phản ánh sự tập trung mật độ loài cao nhất ở đai cao từ 400 m đến 800 m với hơn 70% tổng số loài ghi nhận. Đây là khu vực có sự giao thoa mạnh mẽ giữa kiểu rừng kín thường xanh núi đất và rừng núi đá vôi, nơi cung cấp nguồn thức ăn dồi dào và nhiều vũng nước đọng tạm thời trong mùa mưa. Ngược lại, bảng ma trận phân bố sinh cảnh cho thấy số lượng loài giảm mạnh tại sinh cảnh đất nông nghiệp và khu dân cư, minh chứng cho sự nhạy cảm cao độ của khu hệ ếch nhái đối với các tác động nhân vi sinh.
Phân tích tập hợp nhóm qua chỉ số Sorensen-Dice cho thấy thành phần loài của Nam Động có độ tương đồng sinh thái cao nhất với Khu bảo tồn thiên nhiên Ngọc Sơn - Ngổ Luông và Vườn quốc gia Cúc Phương. Điều này khẳng định dải karst Nam Động là một mắt xích trọng yếu trong hành lang đa dạng sinh học đá vôi vùng Tây Bắc - Bắc Trung Bộ, giữ vai trò cầu nối di cư và phát tán nguồn gen cho các quần thể lưỡng cư đặc hữu.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, tăng cường tuần tra và giám sát nghiêm ngặt sinh cảnh vùng lõi. Ban Quản lý Khu bảo tồn Nam Động phối hợp với Hạt Kiểm lâm huyện Quan Hóa và Quan Sơn thiết lập lịch tuần tra định kỳ 100% diện tích phân khu bảo vệ nghiêm ngặt rộng 502,84 ha rừng núi đá vôi. Mục tiêu giảm thiểu 90% các vụ vi phạm khai thác gỗ nghiến và săn bắt ếch nhái làm thực phẩm thương mại trong giai đoạn 2020 - 2025.
Thứ hai, chuyển đổi mô hình sinh kế và hỗ trợ phát triển kinh tế vùng đệm. Ủy ban Nhân dân các huyện Quan Hóa và Quan Sơn chủ trì lồng ghép các chương trình mục tiêu quốc gia nhằm nâng mức thu nhập bình quân của 947 hộ dân tại 12 thôn giáp ranh từ mức 5,8 triệu đồng/người/năm hiện tại lên 12 triệu đồng/người/năm. Kế hoạch triển khai từ năm 2021 đến 2026, tập trung vào thâm canh ruộng lúa nước và phát triển trồng cây dược liệu dưới tán rừng nhằm giảm thiểu áp lực phá rừng làm nương rẫy.
Thứ ba, kiểm soát ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp. Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn hai huyện phối hợp các hội đoàn thể địa phương mở các lớp tập huấn kỹ thuật canh tác sinh thái, đặt mục tiêu cắt giảm 75% lượng thuốc diệt cỏ và trừ sâu hóa học trên 83,72 ha đất sản xuất nông nghiệp trước năm 2024, bảo vệ an toàn nguồn nước mặt tại các khe suối đầu nguồn.
Thứ tư, xây dựng cơ sở dữ liệu số và bảo tồn chuyển chỗ nguồn gen quý hiếm. Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam liên kết cùng Ban Quản lý Khu bảo tồn thực hiện số hóa 100% hồ sơ định danh của 46 loài ếch nhái, đồng thời thiết lập hệ thống quan trắc sinh thái dài hạn cho 7 mẫu vật chuẩn của loài Cóc mày nam động và các loài nguy cấp có tên trong Sách Đỏ Việt Nam trong giai đoạn 2020 - 2023.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nhóm 1: Các nhà quản lý tài nguyên rừng và cơ quan kiểm lâm chuyên trách (Ban Quản lý Khu bảo tồn Nam Động, Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thanh Hóa). Luận văn cung cấp bản đồ phân bố và danh lục 46 loài giúp hoạch định ranh giới các phân khu bảo vệ nghiêm ngặt 502,84 ha rừng núi đá và lập phương án tuần tra ngăn chặn săn bắt hiệu quả.
Nhóm 2: Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Lâm học, Sinh thái học và Quản lý tài nguyên rừng. Dữ liệu đo đếm 37 chỉ số hình thái học chuẩn xác đến 0,01 mm và quy trình xử lý 128 mẫu vật tiêu bản là tài liệu tham khảo mẫu mực cho công tác giảng dạy phân loại học động vật có xương sống.
Nhóm 3: Các tổ chức phi chính phủ và quỹ tài trợ bảo tồn đa dạng sinh học (như NAFOSTED, Quỹ IdeaWild, Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới IUCN). Hồ sơ chi tiết về 1 loài mới cho khoa học và 6 loài bổ sung cấp tỉnh là căn cứ xác thực để phê duyệt các gói tài trợ bảo tồn loài đặc hữu tại Việt Nam.
Nhóm 4: Cơ quan hoạch định chính sách kinh tế - xã hội địa phương (Ủy ban Nhân dân cấp huyện, xã tại Quan Hóa và Quan Sơn). Các số liệu điều tra dân sinh về 4.333 nhân khẩu vùng đệm giúp xây dựng chính sách giao khoán bảo vệ rừng và giải quyết bài toán mâu thuẫn giữa sinh kế và bảo tồn thiên nhiên.
Câu hỏi thường gặp
Luận văn đã phát hiện loài ếch nhái mới nào cho khoa học tại Khu bảo tồn Nam Động?
Nghiên cứu đã phát hiện và mô tả loài Cóc mày nam động (Leptobrachella namdongensis). Phát hiện khoa học quan trọng này được xác lập dựa trên bộ 7 mẫu vật chuẩn thu thập ở đai độ cao từ 589 m đến 740 m tại xã Nam Động và xã Trung Thượng, khẳng định giá trị đặc hữu của vùng karst Thanh Hóa.
Những loài nào lần đầu tiên được ghi nhận bổ sung cho khu hệ lưỡng cư tỉnh Thanh Hóa?
Nghiên cứu đã ghi nhận bổ sung 6 loài mới cho tỉnh Thanh Hóa, bao gồm: Cóc mày đá, Cóc mày bụng đốm, Ếch suối trường sơn, Ếch cây sần bắc bộ, Ếch cây sần go-don và Ếch cây sần đỏ. Các ghi nhận này mở rộng đáng kể vùng phân bố địa lý sinh học của các loài quý hiếm.
Họ ếch nhái nào có số lượng loài phong phú nhất tại khu vực nghiên cứu?
Họ Ếch cây (Rhacophoridae) chiếm ưu thế tuyệt đối với 12 loài (chiếm 26,1% tổng số loài), tiếp theo là họ Ếch nhái chính thức (Ranidae) với 10 loài (chiếm 21,7%). Cấu trúc này phù hợp hoàn hảo với đặc trưng sinh cảnh rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới có độ ẩm không khí đạt 86%.
Hoạt động dân sinh vùng đệm tác động tiêu cực như thế nào đến khu hệ ếch nhái?
Áp lực từ 4.333 nhân khẩu với thu nhập bình quân chỉ 5,8 triệu đồng/người/năm dẫn đến việc phá rừng làm nương rẫy, phun thuốc diệt cỏ tràn lan và săn bắt ếch thương phẩm. Các hoạt động này làm suy thoái nghiêm trọng sinh cảnh khe suối và làm suy giảm nhanh chóng số lượng cá thể ngoài tự nhiên.
Phương pháp nào được ứng dụng để định danh chính xác các loài có hình thái tương đồng?
Nghiên cứu kết hợp đo đếm 37 chỉ số hình thái chi tiết bằng thước kẹp điện tử độ chính xác 0,01 mm với các khóa định loại chuyên khảo khu vực. Đối với các loài mới, nghiên cứu phân tích bổ sung mô cơ lưu giữ trong cồn 95% phục vụ phân tích sinh học phân tử ADN.
Kết luận
- Đã xác định toàn diện cấu trúc khu hệ ếch nhái tại Khu bảo tồn Nam Động gồm 46 loài, 23 giống, 8 họ thuộc 2 bộ, trong đó bộ Không đuôi chiếm ưu thế vượt trội với 45 loài (97,8%).
- Khám phá và công bố 1 loài mới cho khoa học là Cóc mày nam động (Leptobrachella namdongensis) cùng 6 ghi nhận loài mới cho tỉnh Thanh Hóa và 24 loài mới cho khu bảo tồn.
- Xác lập quy luật phân bố sinh thái học rõ nét với hơn 70% số loài tập trung tại đai độ cao 400 - 800 m và gắn liền với sinh cảnh rừng thường xanh trên núi đá vôi diện tích 502,84 ha.
- Đóng góp bộ dữ liệu đo đạc 37 chỉ số hình thái học trên 128 mẫu vật chuẩn, phục vụ trực tiếp cho công tác đào tạo học thuật tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam.
- Lộ trình giai đoạn 2025 - 2030 cần ưu tiên triển khai ngay đề án giám sát đa dạng sinh học và chuyển đổi mô hình kinh tế nông - lâm kết hợp cho 947 hộ dân vùng đệm; các cơ quan quản lý và nhà khoa học hãy liên kết bảo vệ mắt xích sinh thái karst vô giá này.