Tổng quan nghiên cứu
Quần thể Di tích Cố đô Huế là kho tàng di sản văn hóa thế giới được UNESCO công nhận từ năm 1993, bao gồm gần 30 cụm công trình kiến trúc cung đình quy mô lớn trên tổng diện tích hơn 5.000.000 m². Tọa lạc trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm với lượng mưa trung bình hàng năm vượt mức 2.700 mm và độ ẩm không khí đạt tới 84%, các công trình kiến trúc gỗ tại đây phải chịu áp lực phá hoại nghiêm trọng từ các loài côn trùng ăn gỗ, đặc biệt là bộ Cánh đều (Isoptera).
Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng phần lớn hệ thống cột, kèo, xà và cấu kiện chịu lực bằng gỗ lim, kiền kiền, mít của các cung điện, lăng tẩm bị mối xâm lấn âm thầm từ lòng đất và thân cây cổ thụ. Các biện pháp phòng trừ trước đây chủ yếu sử dụng hóa chất phun ngâm cục bộ sau khi cấu kiện đã bị rỗng ruột, vừa không xử lý được tận gốc tổ mối ngầm, vừa gây nguy cơ ô nhiễm môi trường di tích nghiêm trọng.
Mục tiêu cụ thể của đề tài là điều tra toàn diện thành phần loài mối, xác định đặc trưng phân bố sinh thái theo không gian, đánh giá mức độ gây hại của từng loài và nhận diện loài gây hại then chốt đối với công trình kiến trúc. Trên cơ sở đó, nghiên cứu làm sáng tỏ các đặc tính sinh học, tập tính lan truyền thức ăn và cấu trúc tổ của loài mối nguy hiểm nhất nhằm đề xuất giải pháp phòng trừ sinh thái, an toàn và bền vững.
Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại 5 cụm di tích đại diện gồm khu vực Đại Nội và 4 lăng tẩm ngoài Kinh thành (lăng Minh Mạng, lăng Tự Đức, lăng Thiệu Trị, lăng Khải Định) trong giai đoạn 20 tháng, từ tháng 3/2012 đến tháng 11/2013. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng giúp bảo tồn nguyên trạng hơn 1.000 cấu kiện gỗ quý, hỗ trợ cắt giảm trên 85% lượng hóa chất bảo quản độc hại và tối ưu hóa 60% chi phí duy tu định kỳ cho các công trình di sản quốc gia.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái học côn trùng xã hội (Eusociality Theory) và quy luật phân hóa đẳng cấp chức năng trong quần thể mối. Quần tộc mối duy trì sự cân bằng sinh học thông qua cơ chế phân công lao động nghiêm ngặt giữa các đẳng cấp: mối vua - mối chúa đảm nhiệm chức năng sinh sản; mối thợ chiếm số lượng áp đảo gánh vác việc tìm kiếm thức ăn, xây đắp tổ và nuôi dưỡng đàn; mối lính bảo vệ tổ; mối non và mối cánh dự bị cho quá trình bay phân đàn giao hoan.
Cơ sở sinh lý học dựa trên khả năng phân giải phức hợp xenlulose thành đường đơn nhờ hệ enzyme nội sinh kết hợp với vi sinh vật hoặc nấm cộng sinh thuộc chi Termitomyces. Đặc biệt, lý thuyết trao đổi thức ăn mớm mồi (Trophallaxis) giữa các cá thể qua đường miệng - miệng và miệng - hậu môn là tiền đề khoa học then chốt để giải thích tốc độ lan truyền các hợp chất sinh hóa trong toàn tổ.
Mô hình quản lý dịch hại tổng hợp (Integrated Pest Management - IPM) trong bảo tồn kiến trúc cổ được áp dụng nhằm duy trì mật độ quần thể dịch hại dưới ngưỡng gây hại kinh tế mà không phá vỡ cân bằng môi trường. Các khái niệm cốt lõi bao gồm: chỉ số mức độ gây hại (MH) xác định dựa trên tần suất bắt gặp và khả năng phá hoại cấu kiện chịu lực; hàng rào phòng ngừa sinh học; và cơ chế ức chế tổng hợp kitin (Chitin Synthesis Inhibitor) làm gián đoạn chu kỳ lột xác của côn trùng.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tiến hành khảo sát và thu thập tổng cộng 292 mẫu tiêu bản mối tại 3 sinh cảnh đặc thù: công trình kiến trúc di tích (71 mẫu), thảm cỏ và đất trống xung quanh (74 mẫu), cây xanh thân gỗ và rừng trồng (147 mẫu). Phương pháp điều tra thực địa tuân thủ quy chuẩn định loại côn trùng học, kết hợp khảo sát theo tuyến và đặt hộp nhử thu mẫu định kỳ tại 5 điểm nghiên cứu qua 4 đợt khảo sát trọng điểm (tháng 4/2012, 8/2012, 2/2013, 10/2013) trong khung giờ từ 7h00 đến 19h00 hàng ngày.
Phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích được áp dụng tại các vị trí nhạy cảm như chân cột gỗ tiếp giáp nền đất, góc tường ẩm ướt, khuôn viên sân vườn và các hốc cây cổ thụ chết. Việc lựa chọn phương pháp phân tích hình thái vi học kết hợp khóa phân loại quốc tế hiện đại là giải pháp tối ưu nhằm giải quyết triệt để sự nhầm lẫn hình thái kéo dài nhiều thập kỷ giữa các loài mối ngầm nhiệt đới.
Quá trình định loại hình thái sử dụng kính hiển vi quang học và kính lúp soi nổi có độ phóng đại từ 10x đến 100x. Mức độ gây hại được lượng hóa theo công thức điểm số tích hợp giữa độ bắt gặp thực tế và trọng số tác hại lên cấu kiện chịu lực. Thí nghiệm lan truyền thức ăn được thiết kế nuôi cấy trên đĩa petri đường kính 10 cm, sử dụng chất chỉ thị màu Xanh methylen nồng độ 0,3 g/l hòa tan trong cồn 90° để đánh dấu thức ăn trên 200 cá thể, lặp lại 3 lần tại các tỷ lệ lây nhiễm 6%, 12% và 18% nhằm theo dõi chính xác biến thiên tỷ lệ cá thể nhuộm màu trong ruột sau mỗi 24 giờ.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Khảo sát toàn diện tại 5 cụm di tích đã xác định được 25 loài mối thuộc 12 giống, 7 phân họ và 3 họ chính. Họ Termitidae thể hiện độ đa dạng cao nhất với 16 loài (chiếm 64,0% tổng số loài) và 144 mẫu thu thập (chiếm 49,4% tổng số mẫu). Tiếp theo là họ Rhinotermitidae với 7 loài (chiếm 28,0%) nhưng chiếm tới 128 mẫu (tỷ lệ 43,8%). Họ Kalotermitidae có độ đa dạng thấp nhất với 2 loài (chiếm 8,0%) tương ứng 20 mẫu (chiếm 6,8%).
Xét theo bậc phân loại giống, giống Coptotermes chiếm ưu thế tuyệt đối về mật độ xuất hiện với 109 mẫu (tương ứng 37,3% tổng số mẫu), xếp thứ hai là giống Odontotermes với 79 mẫu (chiếm 27,1%). Về từng loài cụ thể, Coptotermes gestroi là loài chiếm tỷ lệ bắt gặp cao nhất trong toàn bộ 25 loài với 54 mẫu (đạt 18,5%), theo sau là Odontotermes hainanensis với 34 mẫu (chiếm 11,6%), Coptotermes emersoni và Coptotermes ceylonicus cùng đạt tỷ lệ 8,2%.
Phân bố không gian ghi nhận sự khác biệt rõ nét giữa các điểm khảo sát: Lăng Minh Mạng sở hữu thành phần loài phong phú nhất với 14 loài (chiếm 56,0% tổng số loài), Lăng Tự Đức ghi nhận 13 loài (đạt 52,0%), khu vực Đại Nội phát hiện 8 loài (chiếm 32,0%), Lăng Thiệu Trị có 3 loài (đạt 12,0%) và Lăng Khải Định có số lượng loài thấp nhất với 2 loài (chỉ chiếm 8,0%).
Phân tích cấu trúc quần thể đi kiếm ăn của Coptotermes gestroi cho thấy đẳng cấp mối thợ chiếm tỷ lệ áp đảo từ 84,3% đến 86,0%, mối lính duy trì ở mức 10,8% và mối non chiếm khoảng 3,0%. Thí nghiệm đánh dấu đường tiêu hóa chứng minh thức ăn lan truyền với tốc độ rất nhanh: chỉ sau 3 đến 4 ngày lây nhiễm, tỷ lệ cá thể mang chất chỉ thị màu trong ruột đã đạt trên 90%, khẳng định hiệu lực lan truyền bả độc qua cơ chế tiếp xúc và mớm mồi.
Thảo luận kết quả
Sự chênh lệch về độ phong phú loài giữa các điểm nghiên cứu phản ánh mối tương quan chặt chẽ với điều kiện vi khí hậu và thảm phủ thực vật. Lăng Minh Mạng và Lăng Tự Đức tọa lạc trên vùng đồi núi thấp, bao bọc bởi hệ thống hồ nước, rừng thông và cây ăn quả rậm rạp, cung cấp nguồn mùn bã xenlulose dồi dào cho các nhóm mối đất thuộc họ Termitidae phát triển. Ngược lại, khu vực Đại Nội mang đặc trưng sinh cảnh nhân tạo nội thành với mật độ nền lát gạch đá cao, song lại là nơi tích tụ khối lượng gỗ xây dựng khổng lồ, tạo điều kiện thuận lợi cho loài mối ngầm gỗ ẩm Coptotermes gestroi trở thành loài xâm hại chủ chốt.
So sánh với các công bố khoa học trước đây tại Cố đô Huế từng ghi nhận 20 loài với sự hiện diện phổ biến của Coptotermes formosanus, công trình này đã bổ sung 18 loài mới cho danh lục di tích và đính chính loài gây hại nguy hiểm nhất là Coptotermes gestroi. Sự khác biệt cốt lõi này bắt nguồn từ việc ứng dụng các tiêu chí vi hình thái chuẩn xác quốc tế, đặc biệt là đặc điểm số lượng lông quanh thóp đầu và độ vát góc trán của mối lính.
Dữ liệu phân bố và cấu trúc quần thể có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ tròn biểu diễn tỷ lệ 3 họ mối, kết hợp biểu đồ cột kép so sánh mức độ phong phú loài giữa các lăng tẩm và bảng ma trận đánh giá điểm nguy hại MH. Kết quả phân tích khẳng định Coptotermes gestroi đạt điểm MH cao nhất tại tất cả các công trình kiến trúc gỗ, đóng vai trò là đối tượng ưu tiên số một trong mọi kế hoạch xử lý sinh học.
Đề xuất và khuyến nghị
Dựa trên các bằng chứng khoa học về tập tính sinh học và cấu trúc tổ của loài mối gây hại chính, hệ thống 4 giải pháp kiểm soát dịch hại tổng hợp được đề xuất áp dụng đồng bộ:
-
Thiết lập mạng lưới trạm bả giám sát thông minh (Monitoring and Baiting System): Lắp đặt hệ thống 150 đến 200 trạm bả plastic chôn ngầm dưới đất cách chân tường 1,0-1,5 m và các trạm bả gắn tường tại các điểm xung yếu trong Đại Nội và các lăng tẩm. Khi phát hiện mối, nạp hoạt chất ức chế tổng hợp kitin Hexaflumuron nồng độ 0,5% (bả BDM10) nhằm triệt tiêu hoàn toàn 100% tổ mối ngầm trong thời gian từ 45 đến 60 ngày. Chủ thể thực hiện là Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế phối hợp cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành, tiến hành kiểm tra định kỳ mỗi quý một lần.
-
Thi công hàng rào cách ly sinh học bảo vệ nền móng: Triển khai khoan tạo rãnh hàng rào bảo vệ xung quanh chu vi các cung điện với khoảng cách 20-30 cm mỗi lỗ khoan, bơm bổ sung chế phẩm vi nấm ngoại ký sinh Metarhizium anisopliae (chế phẩm sinh học Metavina 10DP/90DP) nhằm lây nhiễm và tiêu diệt trên 95% cá thể mối xâm nhập qua đường đất trong vòng 11 ngày. Hoạt động này được lên lịch hoàn tất trước mùa mưa bão vào tháng 8 hàng năm.
-
Gia cố và bảo quản sinh hóa cho các cấu kiện gỗ nguyên vẹn: Tiến hành quét tẩm các hợp chất bảo quản gỗ thế hệ mới không chứa gốc kim loại nặng arsenic, tập trung vào 100% chân cột gỗ, ngưỡng cửa và chân tường tiếp giáp nền ẩm. Kế hoạch triển khai định kỳ 6 tháng một lần do đội ngũ kỹ thuật viên tu sửa di tích đảm trách.
-
Kiểm soát và thanh thải nguồn thức ăn xenlulose phụ trợ: Tổ chức thu dọn toàn bộ cành cây mục gãy, xử lý triệt để các gốc cây khô chết trong bán kính 50 mét xung quanh các công trình di tích. Mục tiêu giảm thiểu 90% nơi trú ngụ ban đầu của các đàn mối cánh trong vòng 30 ngày trước các đợt bay phân đàn vào tháng 4 và tháng 8 hàng năm.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Công trình nghiên cứu mang giá trị tham khảo chuyên sâu và cung cấp công cụ thực hành cụ thể cho 4 nhóm đối tượng chính:
-
Ban quản lý di tích và cán bộ phụ trách bảo tồn di sản: Sử dụng thang đo mức độ gây hại MH và quy trình bố trí trạm bả sinh học để xây dựng kế hoạch bảo vệ hơn 1.000 cấu kiện gỗ cung đình, chuyển đổi từ thế bị động ứng phó sang chủ động giám sát phòng ngừa rủi ro.
-
Các nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu sinh chuyên ngành Động vật học: Tiếp cận nguồn dữ liệu chuẩn xác về 25 loài mối, khai thác các chỉ số vi hình thái phân biệt Coptotermes gestroi và ứng dụng mô hình thí nghiệm lan truyền thức ăn phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu sinh thái học côn trùng.
-
Doanh nghiệp và chuyên gia kiểm soát côn trùng công trình: Ứng dụng quy trình diệt mối bằng bả ức chế sinh trưởng Hexaflumuron và chế phẩm vi nấm Metarhizium anisopliae với hiệu suất triệt tổ đạt trên 98%, thay thế cho các biện pháp khoan tẩm hóa chất độc hại truyền thống.
-
Cơ quan quản lý nhà nước về văn hóa, du lịch và tài nguyên môi trường: Tham khảo khung chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp IPM để ban hành quy chuẩn kỹ thuật bảo vệ di tích gỗ quốc gia, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hàng vạn lượt khách du lịch và giữ gìn cảnh quan sinh thái bền vững.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao Coptotermes gestroi lại được xác định là loài gây hại nguy hiểm nhất cho Cố đô Huế?
Loài này chiếm tỷ lệ bắt gặp cao nhất với 18,5% tổng số mẫu và hiện diện tại hầu hết các công trình gỗ trọng điểm. Chúng có khả năng tạo tổ phụ rỗng phức tạp ngay trong cấu kiện chịu lực, tốc độ tiêu thụ xenlulose cực nhanh và khả năng phá hủy kết cấu gỗ lim cổ từ bên trong, gây nguy cơ sụp đổ công trình nếu không được phát hiện sớm.
Quá trình lan truyền thức ăn trong quần thể mối Coptotermes gestroi diễn ra với tốc độ như thế nào?
Quá trình diễn ra rất nhanh chóng thông qua tập tính mớm mồi trophallaxis giữa mối thợ và các đẳng cấp khác. Thí nghiệm nhuộm màu bằng Xanh methylen 0,3 g/l chứng minh rằng chỉ sau 3 đến 4 ngày đưa mối mang thức ăn đánh dấu vào tổ, đã có trên 90% tổng số cá thể trong đàn tiếp nhận thức ăn này.
Biện pháp sử dụng bả sinh học BDM10 có ưu điểm gì vượt trội so với phương pháp phun hóa chất?
Bả BDM10 sử dụng hoạt chất Hexaflumuron ức chế quá trình tổng hợp kitin, khiến mối không thể lột xác và chết dần, từ đó tiêu diệt tận gốc toàn bộ tổ mối ngầm bao gồm cả mối chúa. Giải pháp này loại bỏ 100% việc sử dụng các hóa chất cấm nhóm arsenic, bảo vệ nguyên vẹn cấu kiện gỗ và không gây ô nhiễm môi trường di sản.
Làm thế nào để phân biệt chính xác giữa Coptotermes gestroi và Coptotermes formosanus?
Hai loài có hình thái rất tương đồng nhưng được phân biệt chuẩn xác nhờ số lượng lông tơ phân bố quanh thóp đầu của mối lính và độ vát cong của phần chẩm đầu khi quan sát dưới kính hiển vi soi nổi theo khóa phân loại quốc tế, giúp loại bỏ các nhầm lẫn phân loại trước đây.
Sinh cảnh nào tại Cố đô Huế có tính đa dạng thành phần loài mối cao nhất và nguyên nhân do đâu?
Lăng Minh Mạng có độ phong phú loài cao nhất với 14 loài (chiếm 56,0%), theo sát là Lăng Tự Đức với 13 loài (52,0%). Nguyên nhân chính do hai khu vực này sở hữu diện tích rừng cây tự nhiên rộng lớn, thảm thực vật che phủ dày và độ ẩm đất cao, cung cấp nguồn thức ăn tự nhiên phong phú cho nhiều nhóm mối đất sinh sống.
Kết luận
- Luận văn đã phân loại và định danh thành công 25 loài mối thuộc 12 giống, 7 phân họ và 3 họ tại 5 cụm di tích đại diện của Cố đô Huế, bổ sung 18 loài mới cho khu hệ di sản.
- Nhận diện chính xác Coptotermes gestroi là loài gây hại nguy hiểm nhất đối với các công trình kiến trúc gỗ, chiếm 18,5% tổng số mẫu thu thập và chiếm điểm số phá hoại cao nhất.
- Làm sáng tỏ cấu trúc đàn kiếm ăn với tỷ lệ mối thợ chiếm 84,3% - 86,0% và tốc độ lan truyền thức ăn qua đường mớm mồi đạt trên 90% cá thể chỉ sau 3-4 ngày.
- Đánh giá quy luật phân bố không gian, xác định Lăng Minh Mạng có độ đa dạng loài cao nhất (56,0%) trong khi khu vực Đại Nội chịu áp lực phá hoại công trình nặng nề nhất.
- Đề xuất hoàn chỉnh hệ thống kiểm soát dịch hại tổng hợp IPM ứng dụng trạm bả ức chế sinh trưởng BDM10 và chế phẩm vi nấm Metarhizium anisopliae giúp xử lý triệt để tổ mối mà không xâm hại di tích.
Đóng góp lớn nhất của công trình là cung cấp cơ sở dữ liệu côn trùng học chuẩn xác và chuyển đổi căn bản phương thức bảo tồn cấu kiện gỗ từ bị động sang kiểm soát sinh thái chủ động. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung lắp đặt mạng lưới trạm bả giám sát định kỳ tại 100% điểm di tích trọng điểm trong giai đoạn 2024-2026. Các nhà quản lý di sản và đơn vị kỹ thuật hãy áp dụng ngay quy trình IPM tiên tiến này để bảo vệ vẹn nguyên giá trị kiến trúc cung đình Cố đô Huế cho các thế hệ tương lai.