Tổng quan nghiên cứu

Theo Báo cáo Triển vọng Môi trường Toàn cầu của Liên Hợp Quốc và Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC), Việt Nam đứng thứ 5 trong danh sách các quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất bởi biến đổi khí hậu toàn cầu. Dự báo đến năm 2100, nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất sẽ tăng từ 1,8°C đến 6,4°C và lượng mưa biến động tăng từ 5% đến 10%, đe dọa trực tiếp đến cấu trúc các hệ sinh thái rừng nhiệt đới. Trong bối cảnh đó, Chà vá chân đen (Pygathrix nigripes) – loài linh trưởng đặc hữu quý hiếm của Việt Nam và Campuchia – đang đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng nghiêm trọng. Loài này được xếp hạng Nguy cấp (EN) trong Sách Đỏ IUCN (2016) và Sách Đỏ Việt Nam (2007), đồng thời được pháp luật bảo vệ nghiêm ngặt ở cấp độ cao nhất theo nhóm IB của Nghị định 32/2006/NĐ-CP và Nghị định 160/2013/NĐ-CP.

Vấn đề nghiên cứu cốt lõi xuất phát từ thực trạng Chà vá chân đen có tập tính hoạt động hoàn toàn trên cây, thức ăn phụ thuộc vào lá non và chồi cây rừng thường xanh, dẫn đến biên độ thích ứng sinh thái rất hẹp. Mục tiêu cụ thể của luận văn là thu thập dữ liệu phân bố thực tế, ứng dụng mô hình toán sinh thái để mô phỏng vùng sinh cảnh thích hợp hiện tại, dự đoán xu hướng biến động diện tích phân bố đến các năm 2050 và 2070 theo các kịch bản phát thải khí nhà kính khác nhau, từ đó xác định mức độ ưu tiên bảo tồn cho hệ thống các khu rừng đặc dụng.

Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát toàn bộ vùng phân bố tự nhiên của loài tại Việt Nam (thuộc các vùng Tây Nguyên, Duyên hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ) và Vương quốc Campuchia. Phạm vi thời gian thực hiện đề tài diễn ra từ tháng 3/2015 đến tháng 9/2016. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa chính xác sự suy giảm sinh cảnh từ quy mô 68.445,66 km² ở hiện tại xuống dưới 28.000 km² trong tương lai, cung cấp cơ sở dữ liệu không gian ở độ phân giải lưới 0,83 x 0,83 km phục vụ hoạch định chính sách bảo tồn lâm nghiệp quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn xây dựng trên nền tảng tích hợp của các lý thuyết sinh thái học hiện đại và mô hình toán học ứng dụng:

  1. Lý thuyết Ổ sinh thái (Ecological Niche Theory) và Mô hình hóa vùng phân bố (ENMs): Dựa trên nguyên lý ổ sinh thái đa chiều của Hutchinson, mô hình hóa vùng phân bố sử dụng mối quan hệ hàm số giữa các điểm quan trắc thực địa của loài và các biến số môi trường sinh - khí hậu để xác định không gian địa lý mà loài có thể tồn tại và phát triển ổn định.
  2. Nguyên lý Entropy cực đại (Maximum Entropy Principle): Được xây dựng từ lý thuyết thông tin của Shannon (1948) và phát triển bởi Phillips và cộng sự (2006). Nguyên lý này ước tính phân bố xác suất của loài trên toàn bộ không gian nghiên cứu bằng cách tìm phân bố có độ bất định (entropy) lớn nhất thỏa mãn các ràng buộc thống kê từ các điểm dữ liệu đã ghi nhận, đảm bảo kết quả ước lượng không bị thiên lệch.
  3. Khung kịch bản phát thải khí nhà kính (RCPs): Kế thừa Báo cáo đánh giá lần thứ 5 (AR5-WG1) của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC, 2013), nghiên cứu sử dụng hai kịch bản phát triển đại diện: Kịch bản trung bình RCP 4.5 (bức xạ nhiệt ổn định ở mức 4,5 W/m², nồng độ CO2 tích lũy quy đổi đạt khoảng 650 ppm vào năm 2100) và Kịch bản phát thải cao RCP 8.5 (bức xạ nhiệt vượt mức 8,5 W/m², nồng độ CO2 tích lũy quy đổi đạt 1313 ppm vào năm 2100).

Các khái niệm chính được vận hành xuyên suốt bao gồm: Vùng phân bố tiềm năng (Potential Distribution), Ổ sinh thái thực tế (Realized Niche), Biến sinh khí hậu (Bioclimatic Variables), và Chỉ số mức độ thích hợp sinh cảnh (Habitat Suitability Index).

Phương pháp nghiên cứu

  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Nghiên cứu thu thập tổng cộng 472 vị trí tọa độ địa lý ghi nhận sự có mặt của loài Chà vá chân đen từ năm 1875 đến năm 2016. Phương pháp chọn mẫu là kế thừa có chọn lọc từ các công trình điều tra thực địa, báo cáo khoa học của các chuyên gia và hệ thống tọa độ kiểm lâm. Trong đó, lãnh thổ Việt Nam ghi nhận 350 vị trí (tập trung 143 điểm tại Vườn quốc gia Cát Tiên và 56 điểm tại Vườn quốc gia Núi Chúa), Vương quốc Campuchia ghi nhận 122 vị trí (tập trung chủ yếu tại tỉnh Mondolkiri).
  • Nguồn dữ liệu môi trường: Sử dụng bộ dữ liệu 19 biến sinh thái - khí hậu (BIO1 đến BIO19) dạng liên tục được tải từ hệ thống WorldClim toàn cầu. Dữ liệu bao gồm các chỉ số nhiệt độ trung bình, biên độ nhiệt, lượng mưa theo quý và theo mùa với kích thước ô lưới pixel chuẩn hóa là 0,83 x 0,83 km.
  • Phương pháp phân tích số liệu và lý do lựa chọn: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm MaxEnt kết hợp hệ thống thông tin địa lý ArcGIS. Dữ liệu điểm xuất hiện được chuyển đổi định dạng CSV và các lớp biến khí hậu được chuyển đổi từ Raster sang ASCII qua công cụ Raster to ASCII. Lý do lựa chọn MaxEnt vì đây là thuật toán máy học có khả năng xử lý xuất sắc dữ liệu chỉ có sự xuất hiện (presence-only), không yêu cầu dữ liệu vắng mặt (absence data) vốn rất khó ghi nhận đầy đủ ngoài tự nhiên, đồng thời có cơ chế kiểm soát overfitting hiệu quả hơn các mô hình truyền thống như BIOCLIM hay GARP.
  • Quy trình đánh giá mức độ ưu tiên bảo tồn: Xây dựng ma trận 4 tiêu chí đánh giá cho từng khu rừng đặc dụng gồm: Số lượng cá thể hiện tại (hệ số 2: trên 10 cá thể = 3 điểm, dưới 10 cá thể = 2 điểm, từng ghi nhận = 1 điểm); Mức độ suy giảm diện tích theo kịch bản RCP 4.5 (giảm dưới 30% = 3 điểm, 30-60% = 2 điểm, trên 60% = 1 điểm); Mức độ suy giảm diện tích theo kịch bản RCP 8.5 (tương tự 3 mức điểm); và Mức độ đa dạng sinh học (Vườn quốc gia = 3 điểm, Khu bảo tồn giàu = 2 điểm, Khu bảo tồn ít = 1 điểm). Thang điểm tổng hợp dao động từ 6 đến 15 điểm, phân thành 3 cấp: Ưu tiên thấp (6-9 điểm), Ưu tiên trung bình (10-12 điểm) và Ưu tiên cao (13-15 điểm).
  • Timeline nghiên cứu: Tiến trình phân tích dữ liệu, chạy mô hình và biên tập bản đồ GIS được thực hiện liên tục trong 18 tháng (từ tháng 3/2015 đến tháng 9/2016).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng vùng phân bố thích hợp ở thời điểm hiện tại: Mô hình MaxEnt chỉ ra tổng diện tích sinh cảnh thích hợp cho loài Chà vá chân đen hiện nay đạt 68.445,66 km². Không gian cư trú tập trung mật độ cao tại dải rừng giáp ranh biên giới Việt Nam – Campuchia, vùng sinh thái chuyển tiếp giữa Duyên hải Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, cùng một số khu vực thuộc miền Đông Nam Bộ.
  2. Mức độ suy thoái diện tích sinh cảnh theo kịch bản RCP 4.5: Đến năm 2050, tổng diện tích phân bố thích hợp của loài sụt giảm mạnh xuống còn 30.440,42 km² (giảm 38.005,24 km², tương đương mức mất mát 55,53% diện tích). Đến năm 2070, diện tích sinh cảnh tiếp tục thu hẹp xuống mức 27.555,20 km², tương ứng mức sụt giảm 59,74% so với hiện tại.
  3. Sự dịch chuyển không gian và nguy cơ tuyệt chủng cục bộ: Tại tỉnh Đồng Nai (nơi hiện ghi nhận tới 143 điểm phân bố tại Vườn quốc gia Cát Tiên), đến năm 2070 theo kịch bản RCP 4.5, toàn bộ sinh cảnh sẽ chuyển sang trạng thái "Không thích hợp" (Ma < 0,1). Ngược lại, diện tích vùng rất thích hợp (Ma >= 0,7) và thích hợp cao (0,5 <= Ma < 0,7) có xu hướng co cụm, dịch chuyển cục bộ lên các đai núi cao thuộc ranh giới giữa tỉnh Ninh Thuận và tỉnh Lâm Đồng, cũng như khu vực giáp ranh giữa Đắk Nông và tỉnh Mondolkiri (Campuchia).
  4. Phân hạng ưu tiên bảo tồn hệ thống rừng đặc dụng: Kết quả đánh giá 4 tiêu chí xác định các đơn vị đạt mức ưu tiên bảo tồn cao nhất (13-15 điểm) bao gồm Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà (Lâm Đồng), Vườn quốc gia Núi Chúa (Ninh Thuận), Vườn quốc gia Chư Yang Sin (Đắk Lắk) và Vườn quốc gia Phước Bình (Ninh Thuận).

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm diện tích phân bố hơn 55% ngay trong giai đoạn 2050 bắt nguồn từ đặc tính sinh thái chuyên biệt của phân họ khỉ ăn lá Colobinae. Khi nhiệt độ trung bình tăng từ 1,4°C đến 2,2°C kết hợp chế độ hạn hán kéo dài theo các kịch bản biến đổi khí hậu, cấu trúc tầng tán rừng thường xanh và rừng nửa rụng lá bị biến đổi sâu sắc. Sự suy giảm nguồn thức ăn thực vật (chồi non, quả và lá cây đặc hữu) buộc loài phải di cư lên các đai cao trên 1.000 m ở Tây Nguyên để tìm kiếm nền nhiệt độ và độ ẩm phù hợp.

So sánh với các nghiên cứu linh trưởng của Brandon và cộng sự (2004) cũng như Đặng Ngọc Cần (2008), phát hiện này hoàn toàn tương đồng về quy luật dịch chuyển sinh cảnh lên vĩ độ cao hơn hoặc đai cao hơn dưới áp lực nóng lên toàn cầu. Tại Campuchia, sự co hẹp sinh cảnh về phía đông tỉnh Mondolkiri khẳng định tính chất liên kết sinh thái sống còn giữa Tây Nguyên và Đông Bắc Campuchia.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan thông qua chuỗi bản đồ Raster trên ArcGIS, kết hợp bảng ma trận so sánh 5 cấp độ thích hợp sinh cảnh (từ không thích hợp đến rất thích hợp). Việc biểu diễn dữ liệu bằng các biểu đồ cột chồng tỷ lệ phần trăm suy giảm diện tích theo từng mốc thời gian (hiện tại, 2050, 2070) và bảng đối chiếu điểm số ưu tiên bảo tồn 4 tiêu chí giúp các nhà quản lý dễ dàng nhận diện ngay các điểm nóng suy thoái sinh thái.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thiết lập hành lang đa dạng sinh học liên vùng: Khẩn trương quy hoạch và xây dựng các tuyến hành lang sinh thái kết nối Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà, Vườn quốc gia Phước Bình và Vườn quốc gia Núi Chúa. Target metric: Bảo đảm khả năng dịch chuyển tự nhiên an toàn cho ít nhất 80% các đàn khỉ khi sinh cảnh vùng thấp bị suy thoái. Timeline: Hoàn thành phương án kỹ thuật giai đoạn 2026 - 2028, vận hành hành lang trước năm 2030. Chủ thể thực hiện: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn chủ trì phối hợp với Ủy ban Nhân dân các tỉnh Lâm Đồng, Ninh Thuận và Khánh Hòa.
  2. Nâng cấp phương án quản lý vùng lõi tại các khu bảo tồn ưu tiên cao: Tập trung 60% nguồn vốn đầu tư lâm nghiệp công và tuần tra bảo vệ vào nhóm 5 khu rừng đặc dụng đạt điểm ưu tiên từ 13 đến 15 điểm. Target metric: Giảm 100% các vụ bẫy bắt trái phép và giữ vững diện tích rừng thường xanh đai cao. Timeline: Triển khai liên tục giai đoạn 2026 - 2035. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý các Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà, Núi Chúa, Chư Yang Sin cùng lực lượng Kiểm lâm địa bàn.
  3. Ký kết cơ chế hợp tác bảo tồn xuyên biên giới Việt Nam – Campuchia: Xây dựng hiệp định bảo vệ chung dải sinh cảnh tự nhiên giữa tỉnh Đắk Nông và tỉnh Mondolkiri. Target metric: Đồng bộ hóa 100% dữ liệu tuần tra GPS tại 122 điểm ghi nhận sinh cảnh giáp ranh. Timeline: Ký kết và triển khai quy chế phối hợp trong giai đoạn 2026 - 2029. Chủ thể thực hiện: Cục Bảo tồn Thiên nhiên và Đa dạng Sinh học Việt Nam phối hợp Tổng cục Quản lý Rừng và Bảo tồn Thiên nhiên Vương quốc Campuchia.
  4. Xây dựng trạm quan trắc vi khí hậu và giám sát cá thể tự động: Lắp đặt hệ thống camera trap cảm biến hồng ngoại và mạng lưới cảm biến nhiệt ẩm tự động tại các sinh cảnh trên 800 m. Target metric: Giám sát liên tục biến động cấu trúc đàn của trên 90% các đàn khỉ định vị. Timeline: Giai đoạn 2026 - 2030. Chủ thể thực hiện: Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật phối hợp Trường Đại học Lâm nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cơ quan quản lý nhà nước về Lâm nghiệp và Đa dạng sinh học: (Cục Lâm nghiệp, Cục Bảo tồn Thiên nhiên, Chi cục Kiểm lâm các tỉnh Tây Nguyên và Nam Bộ). Lợi ích: Tiếp cận bộ số liệu dự báo suy giảm 59,74% diện tích sinh cảnh để tích hợp vào Quy hoạch Lâm nghiệp quốc gia và điều chỉnh ranh giới các khu bảo tồn thiên nhiên thích ứng biến đổi khí hậu.
  • Ban Quản lý các Vườn quốc gia và Khu bảo tồn thiên nhiên: (VQG Núi Chúa, VQG Cát Tiên, VQG Bidoup – Núi Bà, VQG Chư Yang Sin, Khu BTTN Hòn Bà). Lợi ích: Áp dụng trực tiếp thang điểm đánh giá 4 tiêu chí để xây dựng phương án quản lý rừng bền vững, phân bổ nhân lực kiểm lâm và lập kế hoạch cứu hộ loài trước nguy cơ biến mất sinh cảnh cục bộ.
  • Các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Lâm nghiệp, Sinh thái học: Lợi ích: Kế thừa quy trình chuẩn hóa mô hình MaxEnt kết hợp 19 biến sinh thái WorldClim và kỹ thuật xử lý GIS không gian để mở rộng nghiên cứu mô phỏng vùng phân bố cho các loài động thực vật nguy cấp khác.
  • Các tổ chức phi chính phủ và quỹ bảo tồn quốc tế: (IUCN, WWF, WCS, FFI). Lợi ích: Sử dụng dữ liệu 472 tọa độ thực địa và phân tích sinh cảnh xuyên biên giới để thiết kế hồ sơ tài trợ dự án, thúc đẩy các sáng kiến bảo tồn đa dạng sinh học liên quốc gia giữa Việt Nam và Campuchia.

Câu hỏi thường gặp

Mô hình MaxEnt có ưu điểm gì vượt trội khi nghiên cứu phân bố của loài Chà vá chân đen? MaxEnt ứng dụng nguyên lý Entropy cực đại để xử lý dữ liệu chỉ có sự xuất hiện (presence-only), rất thích hợp với tập dữ liệu 472 tọa độ thực tế của Chà vá chân đen. Mô hình tích hợp 19 biến sinh khí hậu ở độ phân giải 0,83 x 0,83 km, giúp loại bỏ sự phụ thuộc vào dữ liệu vắng mặt (absence) vốn không thể thu thập đầy đủ trong rừng rậm nhiệt đới.

Vùng phân bố của loài Chà vá chân đen thay đổi như thế nào dưới kịch bản biến đổi khí hậu đến năm 2070? Theo kịch bản RCP 4.5, tổng diện tích sinh cảnh thích hợp suy giảm mạnh từ 68.445,66 km² ở hiện tại xuống còn 27.555,20 km² vào năm 2070 (giảm gần 60%). Đáng chú ý, toàn bộ sinh cảnh tại tỉnh Đồng Nai bị mất hoàn toàn, buộc loài phải dịch chuyển và co cụm về vùng đồi núi cao thuộc Lâm Đồng, Ninh Thuận và biên giới Mondolkiri.

Vì sao luận văn lại lựa chọn hai kịch bản RCP 4.5 và RCP 8.5 để mô phỏng? Theo báo cáo IPCC (2013), RCP 4.5 đại diện cho kịch bản phát thải trung bình với bức xạ nhiệt ổn định ở 4,5 W/m² (CO2 đạt 475 ppm), trong khi RCP 8.5 đại diện cho kịch bản phát thải cao nhất với bức xạ nhiệt lớn hơn 8,5 W/m² (CO2 đạt 1313 ppm). Việc so sánh hai kịch bản giúp nhà quản lý lượng hóa cả mức rủi ro trung bình và tình huống cực đoan nhất.

Những khu rừng đặc dụng nào tại Việt Nam cần được ưu tiên bảo tồn Chà vá chân đen cao nhất? Dựa trên ma trận đánh giá 4 tiêu chí đạt thang điểm cao từ 13 đến 15 điểm, Vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà, Vườn quốc gia Núi Chúa và Vườn quốc gia Chư Yang Sin là những đơn vị ưu tiên hàng đầu. Đây là những khu vực có quần thể ghi nhận trên 10 cá thể và duy trì được diện tích thích hợp ổn định ở đai cao.

Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn như thế nào đối với công tác bảo tồn xuyên biên giới Việt Nam – Campuchia? Nghiên cứu chỉ ra 122 điểm ghi nhận tại Campuchia và xu hướng co cụm sinh cảnh về dải ranh giới Đắk Nông – Mondolkiri. Điều này chứng minh rằng việc bảo tồn loài Chà vá chân đen bắt buộc phải có sự phối hợp quốc tế thông qua các hành lang di cư xuyên biên giới, không thể chia cắt theo địa giới hành chính đơn thuần.

Kết luận

  • Tổng diện tích phân bố thích hợp của loài Chà vá chân đen hiện nay đạt 68.445,66 km², phân bố chủ yếu tại Tây Nguyên, Duyên hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và Campuchia.
  • Biến đổi khí hậu làm suy giảm nghiêm trọng 55,53% diện tích sinh cảnh vào năm 2050 và giảm 59,74% vào năm 2070 theo kịch bản RCP 4.5.
  • Sinh cảnh có xu hướng dịch chuyển rõ rệt từ vùng đồng bằng thấp lên các đai núi cao thuộc ranh giới Lâm Đồng, Ninh Thuận và dải biên giới Đắk Nông – Mondolkiri.
  • Mô hình MaxEnt kết hợp 19 biến sinh thái WorldClim và 472 điểm tọa độ cung cấp công cụ dự báo có độ tin cậy và độ chính xác không gian cao.
  • Khung đánh giá 4 tiêu chí đã phân hạng chuẩn xác các khu rừng đặc dụng ưu tiên cao (13-15 điểm) để tối ưu hóa nguồn lực bảo tồn thực địa.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là công trình khoa học tiên phong định lượng hóa tác động của biến đổi khí hậu lên loài Chà vá chân đen, cung cấp cơ sở dữ liệu số chuẩn xác cho quy hoạch lâm nghiệp tại Đông Dương. Bước đi tiếp theo trong giai đoạn 2026 - 2030 là các cơ quan kiểm lâm và tổ chức bảo tồn cần khẩn trương đưa bản đồ dự báo này vào đề án bảo tồn loài quốc gia, thiết lập hành lang sinh thái liên tỉnh và liên quốc gia nhằm ngăn chặn triệt để nguy cơ tuyệt chủng của loài linh trưởng quý hiếm này.