Chương 1: Tổng quan tải liệu - Chương 2: Thời gian, địa điểm và phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả và thảo luận ~ Kết luận và kiến nghị CHUONG 1 TONG QUAN TAI LIEU 1. MOT SO KHAI NIEM VE VAT HAU HOC Theo tir dién Oxfort Dictionary va Wikipedia, vat hau hoc (phenology) được định nghĩa là khoa học nghiên cứu về các sự kiện có tính chu kỳ diễn ra trong đời sống của thực vật, động vật và sự tác động của các yếu tố khí hậu thay đổi theo năm và các nhân tố môi trường sống như thế nào. Nhiệm vụ của vật hậu học không chỉ làm sáng tỏ nguồn gốc các pha thực vật, mà còn phải làm sáng tỏ quan hệ của nó với các nhịp điệu biến động của các hiện tượng tự nhiên. Theo Baydoman - 1960 : "Vật hậu học là khoa học nghiên cứu về mối quan hệ các hiện tượng mang tính chu kì trong tự nhiên của thế giới động vật, thực vật với môi trường (khí hậu, đất, chế độ thủy văn)”.
“Theo Thuật ngữ lâm nghiệp, vật hậu học là khoa học nghiên cứu các giai đoạn sinh trưởng, phát triển, các hiện tượng sống của thực vật và động vật trong mối liên quan với diễn biến về khí hậu và thời tiết hằng năm [19]. Nhìn chung, khoa học nghiên cứu vật hậu học có lich sử lâu đời và có rất nhiều khái niệm khác nhau theo quan điểm của các nhà khoa học khắp nơi trên thế giới. Tuy nhiên, có lẽ đầy đủ và thích hợp nhất là định nghĩa được đề bởi ủy ban nghiên cứu vật hậu học của Mỹ “Vật hậu học là khoa học nghiên cứu. thời gian xuất hiện các sự kiện sinh học diễn ra theo chu kỳ, nguyên nhân của sự biến động thời gian với các nhân tổ sinh học và phi sinh học, và sự tương tác qua lại giữa các loài khác nhau hoặc giữa các cá thể cùng loài” [29].
Những hiểu biết về sự phát triển theo mùa của thực vật gọi là vật hậu - nó là nội dung quan trọng nghiên cứu hệ thực vật và thảm thực vật. Những nghiên cứu vật hậu có thê được tiến hành theo loài hay cả quần xã, và nó luôn luôn quan hệ mật thiết với điều kiện môi trường. Tắt cả các yếu tố thuộc môi trường (khí hậu, đất, động vật) ảnh hưởng đến thực vật một cách đồng bộ. Sự phát triển của thực vật phải chịu sự chỉ phối bởi các yếu tố môi trường ngoài và cả các quá trình bên trong mà nó đã tích luỹ được trong quá trình sống của mình.
Để nắm được một cách đầy đủ những quy luật phát triển của thực vật cần nghiên cứu tắt cả các giai đoạn của quá trình phát triển của thực vật, sự biến đổi của các yếu môi trường xung quanh. Để làm tốt điều này đòi hỏi nhiều kiến thức trong nhiều lĩnh vực khác nhau [41]. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẬT HẬU HỌC TRÊN THÊ GIỚI. Về lịch sử, vật hậu học có nguồn gốc từ tiếng la tỉnh gồm 2 từ ghép lại là “phaino” và “logos”.
Trong đó “phaino” có nghĩa là sự hiển thị hoặc xuất hiện và “logos” nghĩa là nghiên cứu. Vật hậu học được xem một ngành khoa học lâu đời nhất trong các ngành khoa học môi trường [19,43]. Cũng theo các ghi chép về lịch sử nghiên cứu vật hậu học trong dự án “Budburst and USA. national phenology network” những người Trung quốc đã lưu trừ những bản ghi chép đầu tiên về vật hậu học từ những năm 940 trước công nguyên, và trong suốt khoảng 1200 năm qua, người Nhật đã ghi lại những quan sát về thời điểm hoa anh đào ra hoa nhiều nhất qua từng năm [32,41].
Ở Châu Âu, nhà thực vật học Thụy Điển Carolus Linnaeus (1707-1778) được xem là người có đóng góp đầu tiên cho ngành khoa học nghiên cứu vật hậu học bởi những bản ghi chép một cách rất hệ thống của ông về thời gian ra hoa và những đặc điểm chỉ tiết về thời tiết tại 18 vùng khác nhau tại Thụy điển trong nhiều năm [36] Nghiên cứu vật hậu hiện đại được cho là đã được khởi xướng tại châu Âu vào giữa thế kỷ 18. Bắt đầu năm 1736, Robert Marsham đã giữ bản ghi chép một cách chỉ tiết “những thông số của mùa xuân” trong khu vườn của gia đình ông ở phía đông vùng Norfolk, nước Anh với mục đích cải thiện sản lượng sản xuất gỗ bằng cách tìm hiểu chu kỳ thời gian hoạt động của thực vật và động vật. Ông đã quan sát thời điểm xuất hiện đầu tiên của lá, hoa và côn trùng. Bản ghi dữ liệu của ông được lưu giữ cho đến năm 1947 và trở thành tài liệu theo đõi vật hậu học kéo dài lâu nhất ở Châu Âu.
Mặc dù ông chỉ lưu trữ dữ liệu với 1 cuốn số tay và các văn bản đánh máy, nhưng mô hình tiếp cận của Marsham có tính hệ thống từ nhiều loài hoang dã trong một hệ sinh thái (27 bản dữ liệu vật hậu học cho 20 loài thực vật va động vật) [21]. Thuật ngữ “vật hậu học” lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1853 bởi nhà thực vật học người Bi tên là Charles Morren. Đây là hệ thống kiến thức về các hiện tượng thiên nhiên thay đổi theo mùa trong năm, về thời hạn (kỳ hạn) mà chúng xảy ra cũng như là các nguyên nhân để xác định thời hạn này [34] “Phenology” ghi nhận và nghiên cứu các hiện tượng mang tính thời vụ của động, thực vật cũng như các mốc thời tiết như thời điểm tuyết rơi, băng đóng đầu mùa và tan cuối mùa, các thời điểm sông hồ đóng băng. Đối với thực vật, phenology ghi nhận các pha phát triển theo mùa như hiện tượng dam chdi, nay lộc, mọc lá, trỗ hoa (bắt đầu và kết thúc), thời gian kết quả và chín, mùa lá thay đổi màu và mùa rụng lá v.
Đối với động vật là thời gian dậy thì, lột xác, thời gian động đực, giao phối. Đối với chim là thời gian làm tổ, đẻ trứng, ấp trứng, di cư v. Côn trùng là thời gian tạo kén và phát triển thành sâu bọ, vòng đời [2]. Nghiên cứu vật hậu học ở thực vật là nghiên cứu các giai đoạn phát triển của thực vật trong mồi tương quan với các yếu tố thời tiết.
Các nghiên cứu về mối quan hệ giữa thực vật và các yếu tố thời tiết được nghiên cứu từ những năm 1990 trong các khu rừng mưa nhiệt đới [24. Ngoài ra các nghiên cứu về sự tác động của các yếu tố thời tiết theo mùa lên khả năng sinh trưởng của thực vật đã từng được đề cập trong nhiều nghiên cứu khác nhau tại khu vực Đông Nam Á [34] Tác động của sự biến đổi các chỉ số sinh trưởng ở thực vật đến sự phân bố của các loài động vật cũng đã được đề cập trong nhiều nghiên cứu. Van Sehaik (1993) cho rằng trong vùng nhiệt đới gió mùa, sự phong phú của các loài động vật ăn cỏ có thê thấp hơn vào mùa nóng, thức ăn chính của chúng là lá non. Như vậy, nếu thực vật sản xuất lá non trong mùa khô có thể làm giảm số lượng của động vật ăn cỏ.
Điều này đã được chứng minh bằng thực nghiệm bởi Aide (1992) khi tiến hành quan sát trên loài các loài cây bụi. Các yếu tố hậu vật học ảnh hưởng đến sự phân bố và tập tính của các loài chim di cư và côn trùng thụ phấn. Thời gian xuất hiện của chim ruồi trùng với thời điểm ra hoa của các loài cây thụ phấn và thời gian di cư của nó trùng với đỉnh vật hậu học. Tương tự như vậy, đối với các loài côn trùng thụ phắn, sự phong phú của của các loài này thay đổi theo mùa, số lượng côn trùng cao nhất vào mùa khô, đạt đỉnh vào đúng thời kỳ ra hoa của các loài thực vật.
Nhìn chung, có 2 xu hướng nghiên cứu liên quan đến vật hậu học trong mối tương quan chặt chẽ với yếu tố thời tiết (nhiệt độ, lượng mưa, mùa) và sự thích nghi của các loài động vật gồm: (1) các nghiên cứu độc lập và có phạm vi nghiên cứu hẹp như các nghiên cứu của Frank-M. Badeck et al (2003),Chapman (1990, 2002), Davies (1994), và (2) các mạng lưới nghiên cứu vật hậu học có quy mô rộng lớn và số lượng người tham gia thu thập số liệu trong mạng lưới lên đến hàng ngàn người và thời gian thu thập dữ liệu kèo đài qua nhiều năm như các mạng lưới The USA National Phenology Network (USA); Project BudBurst (USA); the USGS/PWRC North American Bird Phenology Program Transcription System (USA). SƠ LƯỢC CÁC NGHIÊN CỨU VẬT HẬU HỌC TẠI VIỆT NAM Tại Việt Nam, các nghiên cứu về vật hậu học chỉ được bắt đầu chủ yếu. từ đầu những năm 2000 trở lại đây.
Chủ yếu là các đề tài tập trung nghiên cứu vật hậu học của một số loài thực vật là thức ăn cho các loài động vật, đặc biệt là các loài linh trưởng. tiên phải kể đến nghiên cứu vật hậu học của Nguyễn Xuân Đặng (2008) tiến hành trên 285 cây thuộc 23 loài mà sóc sử dụng làm thức ăn trong 2 năm 2006 - 2007 đã cho thấy trong suốt 12 tháng liên tục, tháng nào cũng xuất hiện các quả của các loài cây là thức ăn của sóc mặc dù có sự biến động khá lớn, như độ phong phú cao nhất là các tháng II- 'VI và thấp nhất là tháng VII-IX. Nam 2009, trong nghiên cứu của Hà Thăng Long (2009) tại vườn quốc gia Kon Ka Kinh trên 1291 cây thuộc 344 loài, 144 chỉ, 49 họ (gồm 3 tuyến thực vật). Kết quả theo dõi các chỉ số sinh trưởng của thực vật gồm: lá non, hoa quả trong 2 mùa khác nhau (mùa khô và mùa mưa) cho thấy sự khác biệt rõ ràng về sự biến đổi vật hậu học theo mùa.
Theo đó chỉ số lá non đạt đỉnh cao nhất vào tháng 2 (1,93). Tương tự như vậy, chỉ số hoa trong mùa khô cao. hơn mùa mưa và cũng đạt đỉnh cao nhất vào tháng 2 (1,43). Ngược lại vào tháng 7 (mùa mưa) chỉ số hoa là thấp nhất (1,04).
Ngoài ra trong nghiên cứu này còn chỉ ra được sự khác nhau về chu kỳ sinh trưởng của thực vật ở các kiểu sinh cảnh rừng, ở sinh cảnh rừng thường xanh thì chỉ số quả được đánh giá là cao nhất vào tháng 10, ngược lại ở sinh cảnh rừng hỗn giao lá rộng và lá kim là tháng 12. Đặc biệt kết quả nghiên cứu này ghi nhận mối tương quan chặt chẽ giữa lượng mưa và chỉ số lá non.