Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Nghiên cứu về thảm thực vật Thảm thực vật rừng hay lớp phủ cây cỏ trên mặt trái đất, gồm các quần thể thực vật thân gỗ, không những cung cấp lâm sản phục vụ cho đời sống con người, mà còn có tác dụng bảo vệ môi trường sinh thái, hạn chế tác hại của thiên tai như lũ lụt, hạn hán, bão lốc,. Phân loại thảm thực vật là một nội dung quan trọng được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.
Có thể nêu một số nghiên cứu đáng chú ý của các tác giả sau: Theo Schmitthusen (1959), ở châu Âu có 2 hệ thống phân loại thảm thực vật chủ yếu, đó là hệ thống phân loại các quần xã thực vật của Braun - Blanquet (1928), được thực hiện chủ yếu bởi các nhà thực vật học theo trường phái của Pháp và hệ thống phân loại các quần thể thực vật được thực hiện bởi những nhà địa thực vật của Đức (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004) [37]. Ở Phần Lan, Caiande A. chủ trương phân loại rừng dựa vào thực vật thảm tươi. Ông cho rằng, trong lâm phần thành thục, tổ thành thảm tươi không chỉ phụ thuộc vào hoàn cảnh sinh thái môi trường mà còn phụ thuộc vào cả tổ thành loài cây gỗ của lâm phần.
Theo đó, thảm tươi là chỉ tiêu tốt nhất để xem xét tính đồng nhất sinh học của môi trường, kể cả tính đồng nhất về hiệu quả của thực vật rừng. Tuy thế, điều này đã không hoàn toàn đúng vì thực tế thảm tươi có khả năng chỉ thị nhưng không có khả năng chỉ thị cho tất cả các điều kiện lập địa. Ngoài ra, các yếu tố bên ngoài như: lửa rừng, khai thác. cũng ảnh hưởng lên thảm tươi (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004) [37].
Ở Hoa Kỳ, phân loại rừng chủ yếu theo học thuyết cực đỉnh (Climax) của Clement. Phân loại theo Climax tạo cho quần xã thực vật ổn định trong quá trình phát triển lâu dài trên những vùng lãnh thổ rộng lớn với đất đai đã được hình thành từ lâu. Khí hậu là nhân tố để xác định Climax. Ngoài khái niệm Climax, các nhà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 4 lâm học Hoa Kỳ còn đưa ra khái niệm tiền đỉnh cực (á đỉnh cực), đơn đỉnh cực, đa đỉnh cực (dẫn theo Nguyễn Nghĩa Thìn, 2004) [37].
Ở vùng nhiệt đới, theo Thái Văn Trừng (1978) [45], có lẽ Schimper (1898) là người đầu tiên đưa ra hệ thống phân loại thảm thực vật rừng nhiệt đới. Trong hệ thống này, Schimper đã phân chia thảm thực vật thành quần hệ khí hậu, quần hệ thổ nhưỡng và quần hệ vùng núi. Trong quần hệ khí hậu lại được phân chia thành 4 kiểu: Rừng thưa, rừng gió mùa, rừng trảng, rừng gai, ngoài ra còn có thêm 2 kiểu là thảo nguyên nhiệt đới và hoang mạc nhiệt đới. Sau Schimper là các hệ thống của Rubel, Ilinski, Burt - Davy, Aubréville.
trong đó đáng chú ý nhất là hệ thống của Aubréville. Trong hệ thống này, ông đã căn cứ vào độ tàn che trên mặt đất của tầng ưu thế sinh thái để phân biệt các kiểu quần thể thưa thành: Rừng thưa và truông cỏ (dẫn theo Thái Văn Trừng, 1978) [45]. Champion (1936) đã phân biệt 4 đai thảm thực vật lớn theo nhiệt độ: Nhiệt đới, á nhiệt đới, ôn đới và núi cao. Bear (1944) đưa ra hệ thống 3 cấp đó là: Quần hợp, quần hệ và loạt quần hệ.
UNESCO (1973) [57] đưa ra một khung phân loại chung cho thảm thực vật thế giới mà có thể thể hiện trên bản đồ 1:1. Khung phân loại này không dựa hẳn vào một nguyên tắc hay hệ thống đã có mà nó kết hợp các nguyên tắc lại với nhau ở những mức độ khác nhau. Tuy nhiên, tiêu chuẩn cơ bản của hệ thống phân loại này là cấu trúc, ngoại mạo. Bậc phân loại cao nhất của hệ thống này là lớp quần hệ, bậc thấp nhất ở dưới phân quần hệ (dưới quần hệ phụ).
Trong hệ thống phân loại này các bậc phân loại khác nhau được phân biệt bởi chữ cái và các con số như sau: I, II, v. = Lớp quần hệ (Formation Class) A, B, v. = Phân lớp quần hệ hay lớp phụ quần hệ (Formation Subclass). = Nhóm quần hệ (Formation group).
= Quần hệ (Formation) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. = Phân quần hệ, quần hệ phụ (Subformation) (a), (b), v. = Các bậc nhỏ khác (Further Subdicsions) Các nghiên cứu về thảm thực vật ở trên đều hướng vào việc xây dựng khung phân loại để trên cơ sở đó xác định các kiểu thảm thực vật phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo: kinh doanh rừng, đánh giá hiện trạng, phân bố của thực vật. Đối với lĩnh vực nghiên cứu về đa dạng sinh học thì đây là một nội dung cần thiết nhằm xác định đối tượng, môi trường, cảnh quan và các yếu tố sinh thái liên quan đến nơi sống, điều kiện sinh trưởng phát triển của thực vật làm cơ sở cho việc xây dựng chiến lược bảo tồn loài, bảo tồn sinh cảnh.
Nghiên cứu về đa dạng thực vật Trên thế giới, nghiên cứu về thực vật đã có từ rất lâu. Theophraste (370- 285 trước Công nguyên), người đầu tiên đề xuất ra một phương pháp phân loại thực vật, trong các tác phẩm “Lịch sử thực vật” và “Cơ sở thực vật” đã mô tả được gần 500 loài cây, phân thành cây to, cây nhỡ, cây nhỏ, cây cỏ, cây sống trên cạn, cây sống dưới nước, cây thường xanh hay rụng lá, cây có hoa hay không có hoa, cây trồng hay cây dại. Plinus (79-23 trước Công nguyên), trong tác phẩm “Lịch sử tự nhiên” đã mô tả đến gần 1000 loài cây và đặc biệt chú ý nhiều đến cây dùng làm thuốc và cây ăn quả. Ray (1628- 1705), đã mô tả tới 18.000 loài thực vật.
Linne’ (1707-1778), người đầu tiên khởi xướng ra khái niệm loài và đặt tên loài bằng danh pháp lưỡng nôm, đã mô tả hơn 8. Từ nửa sau thế kỷ XIX đến nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, những nghiên cứu về thực vật nói chung đạt được những thành tựu đáng kể. Theo hướng nghiên cứu về phân loại thực vật phải kể tới các tác giả như: Bessey (1845- 1915); Hutchinson (1884-1972); Takhtajan (1910-2009); Engler (1844-1930). Theo hướng nghiên cứu thống kê và mô tả thực vật phải kể tới các công trình như: Thực vật chí đại cương Đông Dương của Lecomte và cộng sự (1907-1952), Thực vật chí Malaixia (1948-1972), Thực vật chí Vân Nam (1979-1997), Thực vật chí Trung Hoa (1994-2010) (Dẫn theo Phùng Văn Phê, 2006) [26].
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 Brummitt (1992) [51], đã thống kê tiêu bản thực vật bậc cao có mạch trên thế giới vào 511 họ, 13.884 chi, 6 ngành là Psilotophyta, Lycopodiophyta, Equisetophyta, Polypodiophyta, Gymnospermae và Angiospermae.477 chi, 454 họ và được chia ra 2 lớp là Dicotyledoneae bao gồm 10.715 chi, 357 họ và Monocotyledoneae bao gồm 2. Takhtajan (1997) [55], đã thống kê và phân chia toàn bộ thực vật hạt kín trên thế giới khoảng 260.000 loài vào khoảng 13.500 chi, 591 họ, 232 bộ, thuộc 16 phân lớp và 2 lớp. Trong đó lớp Hai lá mầm (Dicotyledoneae) bao gồm 11 phân lớp, 175 bộ, 458 họ, 10.500 chi không dưới 195.000 loài và lớp Một lá mầm (Monocotyledoneae) gồm 6 phân lớp, 57 bộ, 133 họ, trên 3000 chi, khoảng 65. Ứng dụng các chỉ số đa dạng sinh học trong nghiên cứu đa dạng thực vật Xác định các chỉ số tính đa dạng loài sinh vật có thể phân thành các loại chỉ số sau: chỉ số độ phong phú loài, chỉ số tính đa dạng loài, chỉ số độ đồng đều Chỉ số độ phong phú loài chủ yếu là xác định mức độ phong phú về loài sinh vật được hiển thị về mặt số lượng loài vật trong một phạm vi không gian nhất định.
Thường sử dụng các chỉ số như: Chỉ số Patrick, chỉ số Margalef và chỉ số Menhinick. Chỉ số tính đa dạng loài sẽ là hàm số của sự kết hợp giữa độ nhiều loài và độ phong phú loài sinh vật mà thành. Trong đó, thường sử dụng chỉ số Simpson, chỉ số Shannon – Weiner và chỉ số Pie. Chỉ số độ đồng đều loài là sự kết hợp giữa độ phong phú và độ đồng đều mà thành.
Chỉ số độ đồng đều thường được dùng là: Chỉ số Pielou E1, chỉ số Seldon E2, chỉ số Heip E3. Từ năm 1943, Wilianms đã đề xuất khái niệm về “tính đa dạng loài thực vật” và Fisher đề xuất khái niệm về chỉ số đa dạng loài, cho đến nay cũng đã không ngừng được hoàn thiện thêm về phương pháp xác định tính đa dạng loài của quần xã (dẫn theo Nguyễn Quốc Cường, 2012) [11]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đa dạng sinh học alpha liên quan đến thông tin thành phần số lượng loài của một khu vực, hiện trường nghiên cứu cụ thể, chẳng hạn như một ô tiêu chuẩn là 20m x50m (quadrat).
Đa dạng sinh học beta mô tả cho biết sự khác nhau về thành phần loài giữa 2 hiện trường nghiên cứu gần kề dọc theo một lát cắt; chỉ số beta thấp khi thành phần loài của 2 hiện truờng nghiên cứu có tính tương đồng cao và ngược lại. Giá trị này đạt tối đa khi giữa 2 hiện trường nghiên cứu không hề có chung một loài xuất hiện (tương đồng là zero). Đa dạng sinh học gamma được định nghĩa là mức độ gặp một loài bổ xung khi thay đổi địa lý trong các khu vực khác nhau của một kiểu cư trú. Đa dạng này cho biết sự khác nhau về thành phần loài và các chỉ số đa dạng sinh học của 2 khu hệ sinh sống/cư trú lớn cách xa/ gần kề nhau.
Hầu hết các nghiên cứu phân tích đánh giá về thảm thực vật đều áp dụng phương pháp Quadrat (Mishra, 1968; Rastogi, 1999 và Sharma, 2003). Quadrat là một ô mẫu hay đơn vị lấy mẫu có kích thước xác định và có thể có nhiều hình dạng khác nhau. Có 4 phương pháp Quadrat có thể được áp dụng đó là: phương pháp liệt kê, phương pháp đếm, phương pháp đếm và phân tích, và phương pháp ô cố định (dẫn theo Lê Quốc Huy, 2005) [15]. Độ phong phú được tính theo công thức của Curtis và Mclntosh (1950) (dẫn theo Lê Quốc Huy, 2005) [15].
Diện tích tiết diện thân là đặc điểm quan trọng để xác định ưu thế loài, Honson và Churchbill (1961), Rastogi (1999), Sharma (2003) đã đưa ra công thức LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 tính diện tích tiết diện thân và diện tích tiết diện thân tương đối (dẫn theo Lê Quốc Huy, 2005) [15].