Tổng quan luận án
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Bộ Cánh cứng (Coleoptera) là bộ có số lượng loài lớn nhất trong lớp Côn trùng (Insecta), chiếm khoảng 35,8% đến 40% tổng số loài côn trùng đã được mô tả trên thế giới (Groombridge, 1992; Bouchard et al., 2009; Ślipiński et al., 2011). Cánh cứng giữ vai trò sinh thái quan trọng trong việc phân hủy mùn bã hữu cơ, tuần hoàn vật chất và năng lượng, thụ phấn, phát tán hạt giống, kiểm soát sinh học các loài dịch hại và đóng vai trò sinh vật chỉ thị cho các biến đổi môi trường, diễn thế rừng (Davis et al., 2001). Nhiều loài cánh cứng thuộc họ Kẹp kìm (Lucanidae) và họ Bọ hung (Scarabaeidae) có giá trị thẩm mỹ, thương mại và thực phẩm cao, đang chịu áp lực khai thác quá mức, suy giảm môi trường sống do phân mảnh rừng.
Khu Bảo tồn thiên nhiên (BTTN) Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa có tổng diện tích 17.171,03 ha (theo Quyết định số 2463/QĐ-UBND ngày 16/7/2013 của UBND tỉnh Thanh Hóa), gồm phân khu bảo vệ nghiêm ngặt (12.561,6 ha), phân khu phục hồi sinh thái (4.300,04 ha) và phân khu hành chính, dịch vụ. Trước thời điểm nghiên cứu, dữ liệu về khu hệ cánh cứng tại đây rất hạn chế: Dự án điều tra lập danh lục năm 2013 mới chỉ ghi nhận 49 loài cánh cứng thuộc 41 giống, 16 họ; chưa phát hiện loài đặc hữu hay loài có tên trong Sách Đỏ Việt Nam (2007) và Danh lục Đỏ IUCN. Các điều tra trước đó chỉ mang tính khái quát, thời gian thu mẫu ngắn, chưa phản ánh đầy đủ chu kỳ vòng đời dài của nhiều loài cánh cứng và chưa xây dựng được cơ sở khoa học cùng biện pháp bảo tồn, phát triển cụ thể. Do đó, luận án "Nghiên cứu đa dạng sinh học và biện pháp bảo tồn côn trùng thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera) tại Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa" được thực hiện nhằm giải quyết các khoảng trống trên.
Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu tổng quát: Cung cấp dẫn liệu khoa học về thành phần, tính đa dạng và đặc điểm sinh học, sinh thái học một số loài cánh cứng làm cơ sở cho công tác bảo tồn, phát triển tài nguyên côn trùng rừng ở Khu BTTN Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa.
- Mục tiêu cụ thể:
- Xác định được thành phần loài và đặc điểm cấu trúc thành phần loài của một số họ cánh cứng ở Khu BTTN Pù Luông.
- Đánh giá được tính đa dạng loài một số họ thuộc bộ Cánh cứng ở Khu BTTN Pù Luông.
- Xác định một số đặc điểm sinh học, sinh thái học phân loài Serrognathus platymelus sika Krieshe, 1920 và loài Aceraius grandis Burmeister, 1847.
- Căn cứ hiện trạng công tác bảo tồn và kết quả nghiên cứu cánh cứng đề xuất biện pháp bảo tồn và phát triển cánh cứng tại khu vực nghiên cứu.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các loài côn trùng thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera) tại Khu BTTN Pù Luông. Trong đó, nghiên cứu thành phần và tính đa dạng thực hiện ở pha trưởng thành; nghiên cứu hình thái, sinh học và sinh thái học thực hiện trên toàn bộ các pha phát triển của phân loài Serrognathus platymelus sika (họ Lucanidae) và loài Aceraius grandis (họ Passalidae).
- Phạm vi không gian: Vùng quy hoạch bảo tồn và phát triển Khu BTTN Pù Luông thuộc địa giới hành chính 5 xã huyện Quan Hóa (Phú Lệ, Phú Xuân, Thanh Xuân, Hồi Xuân, Phú Nghiêm) và 4 xã huyện Bá Thước (Thành Sơn, Thành Lâm, Cổ Lũng, Lũng Cao), tỉnh Thanh Hóa. Tọa độ địa lý: 20°21'–20°34' vĩ độ Bắc, 105°02'–105°20' kinh độ Đông; độ cao từ 60 m đến 1.667 m so với mực nước biển.
- Phạm vi thời gian: Từ tháng 9/2015 đến tháng 11/2018.
- Điều tra tự nhiên, kinh tế - xã hội: Tháng 9/2015 – 10/2015.
- Điều tra thực địa thu mẫu: 16 tháng (tổng số 96 ngày thực địa, mỗi tháng 6 ngày từ ngày 25 đến 30 âm lịch) từ tháng 11/2015 đến tháng 9/2017, chia thành mùa khô (tháng 11, 12/2015; tháng 3, 4, 11, 12/2016; tháng 3, 4/2017) và mùa mưa (tháng 6, 7, 8, 9/2016; tháng 6, 7, 8, 9/2017).
- Nuôi sinh học, sinh thái học S. platymelus sika và A. grandis: Tháng 9/2015 – 4/2017 (tổng số 456 ngày).
- Phân loại, giám định mẫu vật: Tháng 5, 6, 11, 12 năm 2017.
- Xử lý số liệu, hoàn thiện luận án: Năm 2017 đến tháng 8/2019.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trên thế giới
- Thành phần loài và phân bố: Lawrence (1995), Nielsen & Mound (1999), Bouchard et al. (2009, 2011) và Ślipiński et al. (2011) đã thống kê cấu trúc phân loại của bộ Cánh cứng với 165–167 họ, trên 380.000 loài mô tả (phân bộ Polyphaga chiếm đa số với 79,3% số họ và 98,2% số loài). Nghiên cứu tại các sinh cảnh khác nhau của Chung et al. (2000) tại Sabah (Malaysia), Lassau et al. (2005) về 6 chỉ tiêu môi trường sống liên quan đến họ Carabidae, Scarabaeidae, Curculionidae; Andrés & Francisco (2008) tại Vườn quốc gia Fragas del Eume (Tây Ban Nha); Manoj et al. (2016) tại Khu bảo tồn Binsar (Ấn Độ) phân tích sự phân hóa loài cánh cứng theo đai cao từ 1.191 m đến 2.409 m; Meng et al. (2013) nghiên cứu họ Xén tóc (Cerambycidae) theo sinh cảnh ở miền Nam Trung Quốc.
- Đa dạng sinh học, sinh thái học và vai trò chỉ thị: Joyded et al. (2013) nghiên cứu chỉ số Shannon, Simpson, Pielou ở họ Coccinellidae; Shahabuddin (2010) tại Vườn quốc gia Lore Lindu (Indonesia); Vanesca et al. (2013) tại rừng mưa Amazon; Chandra & Gupta (2012) tại Singhori (Ấn Độ); Fauziah et al. (2012) tại Malaysia. Các nghiên cứu tập tính sinh học, giao phối, dinh dưỡng và khả năng chịu nhiệt của Crowson (2013), McHugh & Liebherr (2009), Brussaard (1983), Hodek (2012), Dollin et al. (2008), Sformo et al. (2010). Ứng dụng chỉ số giá trị chỉ thị (IndiVal) của Dufrêne & Legendre (1997) được McGeoch et al. (2002) và Bhargava (2009) áp dụng cho cánh cứng.
- Cơ sở bảo tồn: Kitching (1996), Martin et al. (2000), Connor et al. (2002), Andresen (2003), Mittal (2005), Maleque et al. (2006), New (2010), Cheong (2013), Hawksworth (2011), Jain & Mittal (2012) và thống kê của Bouchard et al. (2017) về 791 loài cánh cứng trong Danh lục Đỏ IUCN (2015).
Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam
- Khu hệ và phân loại cánh cứng: Trần Công Loanh và Nguyễn Thế Nhã (1997) phân chia các nhóm cánh cứng hại rừng; Krajcik (1999) nghiên cứu phân họ Scarabaeinae; Đặng Thị Đáp và Trần Thiếu Dư (2003), Vũ Văn Liên (2014) nghiên cứu họ Lucanidae ghi nhận 180 loài thuộc 25 giống ở Việt Nam; Phạm Thị Nhị và cs. (2015) ghi nhận 181 loài cánh cứng tại VQG Ba Bể; Trần Thiếu Dư và cs. (2011) ghi nhận 232 loài cánh cứng tại Trạm ĐDSH Mê Linh; Cao Thị Quỳnh Nga và cs. (2014, 2015, 2016, 2017) công bố danh sách phân họ Cerambycinae, các giống Chlorophorus, Demonax, Xylotrechus; Lê Bảo Thanh (2017) ghi nhận 129 loài cánh cứng tại Khu BTTN Xuân Nha; Hoàng Vũ Trụ và cs. (2011) nghiên cứu dọc đường Hồ Chí Minh qua Tây Nguyên; Jürgen (2013) xây dựng khóa phân loại phân họ Cicindelinae; Lê Thị Diên và cs. (2012) tại VQG Bạch Mã; Lê Trọng Sơn và cs. (2017) tại Cao Muôn và Cà Đam (Quảng Ngãi); Đỗ Cường và Drumont (2014, 2015, 2017) mô tả các loài mới thuộc giống Aegosoma, Aegolipton.
- Sinh học, sinh thái và chỉ thị: Hoàng Đức Nhuận (2007), Nguyễn Thị Việt và Trần Ngọc Lân (2011), Nguyễn Quang Cường và Trương Xuân Lam (2014) nghiên cứu sinh học, tập tính bọ rùa; Lê Anh Sơn (2016) nghiên cứu họ Bọ chân chạy tại Nghệ An; Nguyễn Đình Lưu và Lê Bảo Thanh (2015) nghiên cứu xén tóc hại phi lao; Vũ Văn Liên (2007) ứng dụng chỉ số IndiVal đánh giá loài chỉ thị tại VQG Tam Đảo.
- Chính sách và cơ sở bảo tồn: Sách Đỏ Việt Nam (2007) phân hạng mức độ đe dọa cho 10 loài cánh cứng (thuộc họ Lucanidae và Scarabaeidae); Nghị định 160/2013/NĐ-CP, Thông tư 04/2017/TT-BNNPTNT và Nghị định 06/2019/NĐ-CP (thay thế Nghị định 32/2006/NĐ-CP) bảo vệ 2 loài cánh cứng (Cheirotonus battareli và Cheirotonus jansoni); Thái Văn Trừng (2000) về phân loại thảm thực vật; Phạm Bình Quyền (2005) về 7 dạng sống và khái niệm ổ sinh thái của côn trùng.
- Nghiên cứu tại Khu BTTN Pù Luông: Dự án điều tra lập danh lục năm 2013 ghi nhận 49 loài cánh cứng; Monastyrskii (2004) điều tra khu hệ bướm; Furey & Infield (2005) và Cao Văn Cường (2018) nghiên cứu hệ thực vật (ghi nhận 199 họ, 701 chi, 1.515 loài thực vật bậc cao có mạch).
Khoảng trống luận án giải quyết
Luận án lấp đầy khoảng trống dữ liệu về danh lục thành phần loài cánh cứng đầy đủ và có hệ thống tại Khu BTTN Pù Luông; phân tích định lượng cấu trúc phân loại, biến động đa dạng sinh học theo 6 dạng sinh cảnh, 2 đai cao và 2 mùa; xác định loài chỉ thị sinh cảnh; cung cấp dữ liệu thực nghiệm nuôi dưỡng về vòng đời, pha phát dục, tập tính sinh học của S. platymelus sika và A. grandis; đồng thời đề xuất danh sách 37 loài ưu tiên bảo tồn cùng các biện pháp lâm sinh, giám sát và nhân nuôi cụ thể.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và khái niệm tiếp cận
- Lý thuyết ổ sinh thái và dạng sống: Tiếp cận theo quan điểm sinh thái học của Phạm Bình Quyền (2005) về không gian đa chiều của ổ sinh thái và 7 dạng sống của côn trùng rừng (dưới đất, trên mặt đất, thảm mục, thảm cỏ, trên cây gỗ/cây bụi, trong gỗ khô, dưới nước).
- Phân loại thảm thực vật: Dựa trên quan điểm sinh thái phát sinh quần xã của Thái Văn Trừng (2000) và kết quả phân chia thảm thực vật Pù Luông của Cao Văn Cường (2018) thành 2 đai cao: đai nhiệt đới ẩm (<700 m) và đai á nhiệt đới núi thấp ẩm (≥700 m).
- Tiếp cận bảo tồn: Dựa trên các tiêu chí Sách Đỏ Việt Nam (2007), Danh lục Đỏ IUCN, Nghị định 160/2013/NĐ-CP, Nghị định 06/2019/NĐ-CP và nguyên tắc phòng ngừa (Hawksworth, 2011).
Phương pháp thực tế
1. Xác định 6 dạng sinh cảnh (SC) điều tra
- SC 1 (Rừng nguyên sinh): Rừng hỗn giao cây lá rộng - lá kim và rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới ít bị tác động, thuộc phân khu bảo vệ nghiêm ngặt.
- SC 2 (Rừng thứ sinh): Rừng lá rộng thường xanh trên đất feralit đá vôi đã qua tác động nhưng có lớp thảm mục và cành khô phong phú.
- SC 3 (Trảng cỏ thứ sinh): Đất feralit phát triển trên đá vôi/bazan, thực vật chủ yếu là cỏ tranh, lau, lách, cỏ lào, cấu trúc đơn giản.
- SC 4 (Trảng cây bụi xen cây gỗ thứ sinh): Thảm cây bụi xen sau sau, ba soi, bục bạc, thành ngạnh, sim, mua.
- SC 5 (Rừng tre luồng): Rừng vầu đắng, trúc cần câu, mạy lay và rừng trồng luồng, cấu trúc đơn giản, ít cành mục.
- SC 6 (Quanh bản làng và nương rẫy): Vùng dân cư canh tác nông lâm kết hợp, trồng cây ăn quả, cây gỗ, bãi chăn thả gia súc.
2. Lập tuyến và điểm điều tra
Thiết lập 5 tuyến điều tra đại diện chạy từ chân núi lên đỉnh núi (tổng chiều dài 28,8 km) với 30 điểm điều tra (ô tiêu chuẩn 500 m², kích thước 25 m × 20 m; mỗi tuyến 6 điểm đại diện cho 6 sinh cảnh):
| Tuyến |
Tên tuyến điều tra |
Chiều dài |
Tọa độ điểm đầu (A) |
Tọa độ điểm cuối (B) |
| I |
Bản Hiêu – Khuyn – Eo Điếu – Đỉnh Thông Pà Cò |
5,3 km |
20°28'52.84"N, 105°E |
20°26'24.60"N, 105°E |
| II |
Bản Cao – Son – Bá – Mười |
4,1 km |
20°29'02.29"N, 105°E |
20°30'37.85"N, 105°E |
| III |
Bản Kho Mường – Thành Công – Kịt – Dốc Quýt |
6,2 km |
20°29'12.79"N, 105°E |
20°33'04.80"N, 105°E |
| IV |
Bản Đông Điểng – Đỉnh Pù Luông |
5,7 km |
20°29'16.26"N, 105°E |
20°31'52.17"N, 105°E |
| V |
Bản Báng – Đỉnh Sân Bay – Bản Tôm |
7,5 km |
20°28'36.39"N, 105°E |
20°25'55.18"N, 105°E |
3. Phương pháp thu mẫu thực địa
- Vợt bắt: Dùng vợt côn trùng quét đường zíc-zắc trên thảm cây bụi, tán thấp và thu bắt trực tiếp khi di chuyển trên tuyến.
- Bẫy hố (Pitfall trap): Bố trí 150 bẫy (5 bẫy/điểm điều tra: 1 tâm, 4 góc). Sử dụng cốc nhựa/vỏ hộp sữa (cao 25 cm, đường kính 15 cm) chôn sát mặt đất, mồi nhử là phân trâu bò và hoa quả chín, che lá hạn chế mưa nắng; kiểm tra thu mẫu 2 ngày/lần.
- Bẫy đèn (Light trap): Bố trí 12 bẫy đèn vải trắng 4 m² tại các sinh cảnh, dùng bóng đèn LED Bulb Rạng Đông 50W (TR140N1/50W) cấp điện từ ắc quy Đồng Nai 12V-70Ah N70, vận hành 3 đêm/đợt điều tra; kết hợp thu bắt tại hệ thống ánh sáng công cộng.
- Thu bắt trực tiếp theo ô dạng bản:
- Cây gỗ đổ: Điều tra 9 ô dạng bản (kích thước 50 cm × 20 cm = 0,1 m²; 3 ô gốc, 3 ô thân, 3 ô ngọn).
- Gốc cây chết: Dùng dao bóc vỏ, đẽo sâu vào thân gỗ theo đường đục.
- Cư trú trong đất: Lập 5 ô dạng bản (1 m × 1 m = 1 m²) trong mỗi ô tiêu chuẩn, đào bới, rây đất theo từng lớp sâu 10 cm từ 8 giờ đến 17 giờ.
4. Phương pháp xử lý, bảo quản và định loại
Mẫu lớn để đói 1–2 ngày bài tiết ruột, làm chết bằng hơi ethyl acetate, xếp vào đệm bông có băng phiến. Tại phòng thí nghiệm Khoa Nông Lâm Ngư nghiệp (Đại học Hồng Đức), mẫu được làm mềm bằng tủ lạnh, cắm kim côn trùng, chỉnh thế, sấy khô và lưu trữ hộp tiêu bản. Định loại, giám định hình thái đối chiếu mẫu chuẩn tại Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Đại học Florence (Ý).
5. Phương pháp nghiên cứu sinh học, sinh thái học
Tiến hành nuôi cá thể Serrognathus platymelus sika và Aceraius grandis tại 3 trạm thực địa (xã Cổ Lũng, Lũng Cao, Thành Lâm) trong 456 ngày bằng chuồng nuôi và giá thể mùn gỗ tự nhiên. Theo dõi và ghi nhận: sự lựa chọn thức ăn (sâu non và trưởng thành), thời điểm lột xác, thời điểm ăn trong ngày, thời điểm giao phối, tỷ lệ đẻ trứng, thời gian phát triển từng pha (trứng, sâu non các tuổi, tiền nhộng, nhộng, trưởng thành), vòng đời, tỷ lệ vũ hóa và tỷ lệ giới tính.
6. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
- Chỉ số đa dạng Alpha:
- Chỉ số phong phú Margalef: $d = \frac{S - 1}{\ln(N)}$
- Chỉ số Shannon-Wiener: $H' = -\sum p_i \ln(p_i)$
- Chỉ số ưu thế Simpson: $D = 1 - \sum p_i^2$ (hoặc $D = \sum p_i^2$)
- Chỉ số đồng đều Pielou: $J' = \frac{H'}{\ln(S)}$
- Chỉ số tương đồng Beta: Chỉ số tương đồng Sørensen: $SI = \frac{2C}{A + B}$
- Giá trị chỉ thị loài (IndiVal): Tính toán theo công thức của Dufrêne & Legendre (1997): $IndiVal_{ij} = A_{ij} \times B_{ij} \times 100$. Loài có $IndiVal \ge 70%$ là loài chỉ thị; $50% \le IndiVal < 70%$ là loài phát hiện.
Nội dung chính theo từng chương
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Chương 1 tổng hợp có hệ thống các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về bộ Cánh cứng:
- Tình hình thế giới: Tổng thuật lịch sử nghiên cứu phân loại học (Bouchard et al., Ślipiński et al.); các quy luật phân bố cánh cứng theo kiểu thảm thực vật, cấu trúc rừng, lượng rơi rụng thảm mục (Chung et al., Lassau et al.); biến động theo đai cao (Manoj et al.); các nghiên cứu về chu kỳ sinh học, dinh dưỡng, tập tính giao phối và đình dục (Crowson, McHugh & Liebherr, Hodek); các đánh giá hiện trạng đe dọa với 791 loài cánh cứng trong Danh lục Đỏ IUCN (2015).
- Tình hình trong nước: Điểm lại các công trình điều tra phân loại họ Xén tóc (Cao Thị Quỳnh Nga), họ Bọ hung (Krajcik), họ Kẹp kìm (Đặng Thị Đáp, Trần Thiếu Dư, Vũ Văn Liên), họ Bọ rùa (Hoàng Đức Nhuận), họ Bọ chân chạy (Lê Anh Sơn); các nghiên cứu tại các vườn quốc gia Ba Bể, Bạch Mã, Tam Đảo, khu bảo tồn Xuân Nha; rà soát khung pháp lý bảo tồn (Sách Đỏ Việt Nam 2007, Nghị định 160/2013/NĐ-CP, Nghị định 06/2019/NĐ-CP).
- Tổng quan tại Pù Luông: Phân tích dữ liệu nền năm 2013 (ghi nhận 49 loài cánh cứng thuộc 16 họ) và các nghiên cứu thảm thực vật (Cao Văn Cường, 2018), chỉ rõ các hạn chế về thời gian điều tra, thiếu sót dữ liệu sinh học cá thể và chưa có giải pháp bảo tồn đồng bộ.
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 2 trình bày chi tiết toàn bộ thiết kế nghiên cứu:
- Thiết lập 4 nội dung nghiên cứu trọng tâm;
- Xác định đặc trưng sinh thái của 6 dạng sinh cảnh điều tra (SC1 đến SC6);
- Bố trí hệ thống 5 tuyến điều tra thực địa với tổng số 30 điểm điều tra (ô tiêu chuẩn 500 m²);
- Quy trình kỹ thuật thu mẫu phối hợp: vợt bắt di động, 150 bẫy hố có mồi nhử, 12 bẫy đèn LED 50W, khảo sát ô dạng bản trên 9 vị trí thân cây đổ, bóc vỏ gốc cây chết và đào rây đất 5 ô (1 m²) theo từng lớp 10 cm;
- Quy trình xử lý mẫu vật, kỹ thuật làm mềm mẫu, cắm kim, lưu giữ tiêu bản và định danh chuyên sâu;
- Phương pháp bố trí chuồng nuôi và theo dõi thực nghiệm 456 ngày đối với 2 loài mục tiêu (S. platymelus sika và A. grandis);
- Hệ thống công thức toán học tính toán các chỉ số đa dạng sinh học ($d, H', D, J', SI$) và chỉ số giá trị chỉ thị ($IndiVal$).
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Chương 3 là phần trọng tâm của luận án (87 trang, gồm hầu hết các bảng và biểu đồ số liệu):
- Cấu trúc thành phần loài: Luận án ghi nhận tổng số 171 loài cánh cứng thuộc 28 họ tại Khu BTTN Pù Luông (bổ sung 144 loài mới so với danh lục năm 2013). Xác định được 6 họ chính chiếm tỷ lệ áp đảo về số giống và số loài:
- Họ Bọ hung (Scarabaeidae)
- Họ Xén tóc (Cerambycidae)
- Họ Bọ chân chạy (Carabidae)
- Họ Vòi voi (Curculionidae)
- Họ Kẹp kìm (Lucanidae)
- Họ Giả kẹp kìm (Passalidae)
- So sánh taxon: So sánh khu hệ cánh cứng Pù Luông với các khu rừng đặc dụng lân cận như Pù Hu, Cúc Phương và Ba Bể.
- Phân bố theo sinh cảnh, mùa và độ cao:
- Theo sinh cảnh: Đa dạng loài cao nhất ở SC 1 (Rừng nguyên sinh) và SC 2 (Rừng thứ sinh) nhờ cấu trúc tầng tán phức tạp và thảm mục dày; thấp nhất ở SC 3 (Trảng cỏ) và SC 5 (Rừng tre luồng).
- Theo mùa: Số lượng giống, loài và cá thể cánh cứng hoạt động trong mùa mưa cao hơn rõ rệt so với mùa khô.
- Theo đai cao: Đai độ cao dưới 700 m có số lượng loài phong phú hơn đai trên 700 m.
- Chỉ số đa dạng và tính tương đồng: Tính toán chi tiết các chỉ số $d, H', D, J'$ cho 28 họ nói chung và 6 họ chính nói riêng; so sánh chỉ số đa dạng với khu hệ rừng Gunung Benom (Malaysia); tính ma trận chỉ số tương đồng Sørensen ($SI$) giữa các cặp sinh cảnh.
- Loài chỉ thị (IndiVal): Xác định danh sách các loài đạt tiêu chuẩn chỉ thị ($IndiVal \ge 70%$) và loài phát hiện ($50% \le IndiVal < 70%$) cho từng kiểu sinh cảnh rừng nguyên sinh, rừng thứ sinh và sinh cảnh nhân tác.
- Đặc điểm sinh học và sinh thái học thực nghiệm:
- Phân loài Serrognathus platymelus sika: Mô tả chi tiết hình thái trứng, sâu non các tuổi, buồng nhộng, trưởng thành đực/cái (cấu tạo sừng, râu đầu, gai giao cấu); tỷ lệ chọn thức ăn; thời điểm hoạt động lột xác, ăn, giao phối, đẻ trứng trong ngày; thời gian phát dục từng pha, tổng thời gian vòng đời, tỷ lệ vũ hóa thành công và tỷ lệ đực/cái.
- Loài Aceraius grandis: Mô tả hình thái, vị trí cư trú, đường đục trong thân gỗ mục; tập tính sống quần tụ; thời gian phát triển các pha, tỷ lệ nở trứng, vũ hóa và vòng đời hoàn chỉnh.
- Hiện trạng và giải pháp bảo tồn: Đánh giá các nhân tố tác động (khai thác gỗ củi, thu hái lâm sản phụ, săn bắt thương mại, chăn thả gia súc); đề xuất danh sách 37 loài ưu tiên bảo tồn; xây dựng chương trình giám sát định kỳ; đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh (làm giàu rừng theo băng, theo đám để phục hồi sinh cảnh) và quy trình kỹ thuật gây nuôi bảo tồn ngoại vi.
Kết quả và những đóng góp mới
Những đóng góp mới của luận án
- Bổ sung dẫn liệu khu hệ học: Ghi nhận 171 loài cánh cứng thuộc 28 họ tại Khu BTTN Pù Luông, trong đó bổ sung mới 144 loài cho khu hệ cánh cứng tại khu vực nghiên cứu so với danh lục năm 2013 (49 loài).
- Dữ liệu định lượng đa dạng sinh thái: Cung cấp bộ dữ liệu có hệ thống về cấu trúc taxon, các chỉ số đa dạng sinh học ($d, H', D, J'$), mức độ tương đồng ($SI$) của 28 họ và 6 họ chính theo 6 dạng sinh cảnh, 2 đai cao (<700 m và ≥700 m) và 2 mùa (mùa khô và mùa mưa); xác định được các loài chỉ thị sinh cảnh thông qua chỉ số $IndiVal$.
- Dẫn liệu thực nghiệm sinh học - sinh thái học: Lần đầu tiên cung cấp dẫn liệu chi tiết về đặc điểm hình thái các pha, tập tính dinh dưỡng, hoạt động ngày đêm, thời gian phát triển các pha phát dục, tỷ lệ vũ hóa, tỷ lệ giới tính và vòng đời của phân loài Serrognathus platymelus sika Krieshe, 1920 (họ Lucanidae) và loài Aceraius grandis Burmeister, 1847 (họ Passalidae) trong điều kiện nuôi tại thực địa Pù Luông.
- Cơ sở thực tiễn bảo tồn: Đề xuất danh mục 37 loài cánh cứng có giá trị ưu tiên bảo tồn và phát triển tại Khu BTTN Pù Luông.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất
- Xây dựng chương trình giám sát: Thiết lập hệ thống giám sát định kỳ dựa trên các chỉ số quần thể của các loài chỉ thị và 37 loài cánh cứng ưu tiên bảo tồn tại 30 điểm điều tra cố định.
- Biện pháp kỹ thuật lâm sinh: Áp dụng các biện pháp làm giàu rừng theo băng và làm giàu rừng theo đám tại các diện tích rừng thứ sinh nghèo kiệt và trảng cây bụi; bảo vệ nghiêm ngặt tầng tán rừng nguyên sinh, duy trì lớp thảm mục và hạn chế tối đa việc dọn sạch cây gỗ mục, cành khô đổ gãy trong rừng – vốn là giá thể sống và nguồn thức ăn thiết yếu của sâu non cánh cứng hoại sinh.
- Biện pháp gây nuôi nhân tạo: Triển khai mô hình gây nuôi bán tự nhiên đối với các loài cánh cứng có giá trị kinh tế, thẩm mỹ cao (như họ Kẹp kìm Lucanidae) nhằm giảm áp lực khai thác săn bắt trái phép ngoài tự nhiên.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của nghiên cứu
- Phạm vi điều tra thành phần loài và đánh giá tính đa dạng sinh học mới chỉ thực hiện đối với pha trưởng thành của bộ Cánh cứng; các pha sâu non ngoài tự nhiên của phần lớn các họ chưa được định danh đầy đủ do tập tính sống ẩn sinh trong đất và thân gỗ mục.
- Nghiên cứu thực nghiệm sinh học, sinh thái học chuyên sâu mới chỉ tập trung vào 2 đại diện (Serrognathus platymelus sika và Aceraius grandis), chưa mở rộng thực nghiệm trên các loài quý hiếm khác thuộc họ Bọ hung hay Bọ chân chạy.
Hướng nghiên cứu tiếp theo
- Tiếp tục mở rộng phạm vi điều tra ấu trùng cánh cứng trong các giá thể đất và gỗ mục chuyên biệt;
- Nghiên cứu sâu hơn về đặc điểm sinh học phân tử (DNA barcoding) để giám định chính xác các loài khó phân biệt về hình thái;
- Mở rộng quy trình nhân nuôi thử nghiệm cho các loài cánh cứng nguy cấp khác trong Sách Đỏ Việt Nam có phân bố tại khu vực.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng cụ thể:
- Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về điều tra côn trùng học rừng (kết hợp bẫy hố, bẫy đèn, ô dạng bản gỗ mục, rây đất) và quy trình xử lý số liệu đa dạng sinh học ($d, H', D, J', SI, IndiVal$);
- Đối với giảng viên và nhà nghiên cứu lâm sinh, sinh thái: Là nguồn tài liệu tham khảo chi tiết về đặc tính sinh học, vòng đời của phân họ Kẹp kìm và Giả kẹp kìm tại vùng núi đá vôi Bắc Trung Bộ;
- Đối với Ban quản lý Khu BTTN Pù Luông và các cơ quan quản lý lâm nghiệp: Cung cấp danh lục 171 loài, danh sách 37 loài ưu tiên bảo tồn và hướng dẫn kỹ thuật lâm sinh (giữ lại gỗ mục, làm giàu rừng) phục vụ trực tiếp công tác quản lý tài nguyên và quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học.
Câu hỏi thường gặp
1. Luận án đã ghi nhận bao nhiêu loài cánh cứng tại Khu BTTN Pù Luông và có bao nhiêu ghi nhận mới?
Luận án đã ghi nhận tổng cộng 171 loài cánh cứng thuộc 28 họ. Trong đó, có 144 loài là ghi nhận mới bổ sung cho khu hệ côn trùng cánh cứng tại Khu BTTN Pù Luông so với kết quả dự án điều tra năm 2013 (khi đó chỉ ghi nhận 49 loài thuộc 16 họ).
2. Sáu họ cánh cứng chính (chiếm ưu thế) được luận án tập trung phân tích sâu là những họ nào?
Sáu họ chính được xác định gồm:
- Họ Bọ hung (Scarabaeidae)
- Họ Xén tóc (Cerambycidae)
- Họ Bọ chân chạy (Carabidae)
- Họ Vòi voi (Curculionidae)
- Họ Kẹp kìm (Lucanidae)
- Họ Giả kẹp kìm (Passalidae)
3. Phương pháp thu mẫu cánh cứng thực địa được thiết kế như thế nào?
Nghiên cứu sinh thiết lập 5 tuyến điều tra với 30 điểm điều tra (ô tiêu chuẩn 500 m² đại diện cho 6 dạng sinh cảnh). Phương pháp thu mẫu kết hợp gồm:
- Vợt bắt côn trùng di động trên tuyến;
- 150 bẫy hố dùng mồi phân trâu bò và hoa quả chín (5 bẫy/điểm, kiểm tra 2 ngày/lần);
- 12 bẫy đèn LED trắng 50W dùng ắc quy 12V-70Ah (treo màn vải 4 m², đặt 3 đêm/đợt);
- Điều tra 9 ô dạng bản (0,1 m²) trên thân cây gỗ đổ, bóc vỏ gốc cây chết và đào 5 ô dạng bản (1 m²) theo từng lớp đất sâu 10 cm.
4. Hai loài nào được chọn để nghiên cứu chi tiết về đặc điểm sinh học, vòng đời và thời gian nuôi thực nghiệm là bao lâu?
Hai đại diện được nuôi thực nghiệm là phân loài Serrognathus platymelus sika Krieshe, 1920 (họ Kẹp kìm - Lucanidae) và loài Aceraius grandis Burmeister, 1847 (họ Giả kẹp kìm - Passalidae). Thời gian theo dõi thực nghiệm diễn ra liên tục trong 456 ngày (từ tháng 9/2015 đến tháng 4/2017) tại 3 xã: Cổ Lũng, Lũng Cao và Thành Lâm thuộc huyện Bá Thước.
5. Luận án đề xuất bảo tồn bao nhiêu loài cánh cứng và đưa ra những giải pháp kỹ thuật chính nào?
Luận án đề xuất danh sách 37 loài cánh cứng có giá trị ưu tiên bảo tồn tại Pù Luông. Các giải pháp kỹ thuật chính bao gồm: xây dựng chương trình giám sát định kỳ theo dõi loài chỉ thị; áp dụng kỹ thuật lâm sinh làm giàu rừng theo băng và theo đám, duy trì thảm mục và cành cây khô mục tự nhiên trong rừng; đồng thời triển khai kỹ thuật gây nuôi nhân tạo nhằm bảo tồn và phát triển nguồn gen.
Kết luận
Luận án của nghiên cứu sinh Phạm Hữu Hùng đã khảo sát và đánh giá toàn diện về khu hệ cánh cứng (Coleoptera) tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa, nâng tổng số loài ghi nhận từ 49 lên 171 loài thuộc 28 họ. Công trình làm sáng tỏ quy luật phân bố sinh thái, cấu trúc đa dạng của 6 họ chính theo mùa, đai cao và 6 dạng sinh cảnh, đồng thời xác định các loài chỉ thị sinh thái có giá trị. Kết quả thực nghiệm 456 ngày cung cấp bộ dữ liệu sinh học và vòng đời của Serrognathus platymelus sika và Aceraius grandis, tạo cơ sở khoa học cho danh lục 37 loài ưu tiên bảo tồn cùng hệ thống giải pháp kỹ thuật lâm sinh và gây nuôi bền vững.