Tổng quan nghiên cứu
Họ Bọ hung (Scarabaeidae Latreille, 1802) thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera) là một trong những họ côn trùng đa dạng bậc nhất trên thế giới với khoảng 1.900 giống và hơn 27.000 loài đã được định danh. Tại Việt Nam, các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận khoảng 700 loài thuộc 7 phân họ khác nhau, giữ vai trò sinh thái thiết yếu trong việc phân hủy chất hữu cơ, thụ phấn cho thực vật và duy trì chuỗi thức ăn tự nhiên. Tuy nhiên, các hệ sinh thái rừng nhiệt đới tại miền núi phía Bắc đang đối mặt với nhiều sức ép nghiêm trọng từ tình trạng khai thác tài nguyên và biến đổi khí hậu. Điển hình vào năm 2016, huyện Thuận Châu thuộc tỉnh Sơn La đã ghi nhận tới 130 điểm có nguy cơ cháy rừng, trong đó Khu bảo tồn thiên nhiên Copia là điểm nóng đáng báo động với 84 điểm cháy sau các đợt rét hại băng giá và hiện tượng khô hạn kéo dài.
Đứng trước thực trạng suy giảm sinh cảnh sống của các loài côn trùng, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Động vật học của tác giả Phạm Văn Phú đã tiến hành đề tài nghiên cứu nhằm xác định toàn diện thành phần loài côn trùng họ Bọ hung tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia, đồng thời đánh giá sự thay đổi cấu trúc quần xã bọ hung giữa các trạng thái rừng chịu mức độ tác động khác nhau. Nghiên cứu được triển khai trên phạm vi 3 xã Co Mạ, Long Hẹ và Chiềng Bôm ở độ cao biến thiên từ 550 mét đến trên 1.800 mét trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2017. Kết quả đạt được mang ý nghĩa khoa học sâu sắc khi bổ sung 53 loài và 23 giống cho danh lục địa phương, nâng tổng số loài bọ hung được biết đến tại khu bảo tồn từ 41 loài lên 115 loài (tăng 180,49%), đồng thời ghi nhận 10 loài mới bổ sung cho toàn bộ khu hệ côn trùng Việt Nam.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hệ thống phân loại học hiện đại của Smith (2006) đối với liên họ Scarabaeoidea, trong đó họ Scarabaeidae được chia thành 19 phân họ trên toàn cầu và 7 phân họ được ghi nhận tại Việt Nam gồm: Aphodiinae, Cetoniinae, Dynastinae, Melolonthinae, Orphninae, Rutelinae và Scarabaeinae. Luận văn đồng thời vận dụng lý thuyết tiến hóa hình thái và sinh thái học quần xã côn trùng để phân tích quá trình biến thái hoàn toàn trải qua 4 giai đoạn phát triển sinh học gồm trứng, ấu trùng, nhộng và cá thể trưởng thành.
Về mặt chẩn loại học, khung lý thuyết tập trung vào mối quan hệ phát sinh chủng loại dựa trên đặc điểm giải phẫu cấu trúc cơ quan sinh dục đực (aedeagus và paramere), kết hợp với các đặc trưng hình thái ngoài như đốt ăng-ten dạng phiến lamellate, cấu trúc tấm lưng ngực (pronotum), đốt ống chân trước (protibia) và vân cánh cứng (elytra). Bên cạnh đó, lý thuyết hồi phục sinh thái sau biến loạn môi trường được ứng dụng nhằm phân tích phản ứng của các nhóm bọ hung ăn lá, ăn mùn bã và ăn phân trước sự thay đổi của thảm thực vật rừng sau các vụ cháy.
Phương pháp nghiên cứu
Nguồn dữ liệu thực nghiệm của luận văn được thu thập từ cỡ mẫu thực địa gồm 775 cá thể bọ hung trưởng thành thông qua 3 đợt điều tra chuyên sâu: Đợt 1 từ ngày 27/04 đến ngày 02/05/2016, Đợt 2 từ ngày 02/09 đến ngày 05/09/2016 và Đợt 3 từ ngày 13/05 đến ngày 16/05/2017. Địa bàn nghiên cứu được phân tầng thành 3 sinh cảnh rừng đặc trưng với diện tích khảo sát 10 ha mỗi sinh cảnh: Sinh cảnh 1 (SC1) là rừng kín thường xanh ít bị tác động có cây gỗ cao 25 - 40 mét; Sinh cảnh 2 (SC2) là rừng mới bị cháy khoảng 4 - 6 tuần; Sinh cảnh 3 (SC3) là rừng đang trong giai đoạn tái sinh phục hồi sau cháy 1 - 3 năm với chiều cao cây từ 10 - 20 mét.
Phương pháp thu mẫu ngoài tự nhiên kết hợp linh hoạt giữa vợt tay dọc các tuyến đường mòn, bẫy đèn công suất cao hoạt động trong khung giờ khống chế từ 19h00 đến 23h00 và bẫy tử ngoại UV treo qua đêm từ 18h30 đến 6h30 sáng ngày hôm sau. Trong phòng thí nghiệm, mẫu vật được phân tích hình thái dưới kính soi nổi Olympus SZ61. Kỹ thuật bóc tách cơ quan sinh dục đực được chuẩn hóa bằng cách ngâm mẫu trong nước ấm 40 - 50 độ C từ 4 - 8 giờ, sau đó xử lý bằng dung dịch KOH 10% trong 24 giờ để làm sạch mô cơ trước khi gắn cố định lên tiêu bản phục vụ chụp ảnh bằng kính hiển vi Leica M80 gắn camera Leica IC80HD. Dữ liệu định lượng được phân tích trên phần mềm chuyên dụng PAST 3.0 và Microsoft Excel để tính toán chỉ số phong phú loài Margalef d, chỉ số đa dạng Shannon-Wiener H' và chỉ số tương đồng thành phần loài Sorensen K nhằm đảm bảo tính khách quan và độ tin cậy khoa học cao nhất.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Thứ nhất, qua phân tích 775 mẫu vật thu thập được, nghiên cứu đã xác định được 80 loài thuộc 37 giống của 6 phân họ. Khi tổng hợp cùng công trình công bố năm 2009 của các tác giả tiền nhiệm, danh lục côn trùng họ Bọ hung tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia đã được xác lập với quy mô lên tới 115 loài thuộc 46 giống của 6 phân họ, trong đó nghiên cứu này đã bổ sung tới 53 loài và 23 giống chưa từng được ghi nhận tại địa phương.
Thứ hai, cấu trúc phân loại học cho thấy sự phân hóa rõ nét giữa các bậc taxon. Phân họ Rutelinae chiếm tỷ lệ áp đảo tuyệt đối về số lượng loài với 54 loài, tương đương 46,96% tổng số loài của khu hệ, trong đó riêng giống Anomala đã đóng góp 32 loài (chiếm 27,83%). Ngược lại, phân họ Melolonthinae lại dẫn đầu về độ phong phú taxon bậc giống khi sở hữu 18 giống (chiếm 39,13%) và 35 loài (chiếm 30,43%). Các phân họ còn lại chiếm tỷ lệ khiêm tốn hơn gồm Cetoniinae với 9 giống và 11 loài (chiếm 9,57%), Scarabaeinae với 4 giống và 8 loài (chiếm 6,96%), Dynastinae với 5 giống và 6 loài (chiếm 5,22%), cuối cùng là phân họ Aphodiinae chỉ có 1 giống và 1 loài (chiếm 0,87%).
Thứ ba, nghiên cứu đã phát hiện và ghi nhận 10 loài lần đầu tiên có mặt trong khu hệ côn trùng Việt Nam gồm: Anomala collotra, Anomala iwasei, Anomala lignea, Anomala parallela, Anomala varicolor, Anomala zornella, Dedalopterus bezdekorum, Ectinohoplia suturalis, Hoplia cyanosignata và Mimela plicatulla. Đồng thời, tác giả đã tiến hành đính chính quan trọng về mặt danh pháp phân loại đối với loài Dedalopterus bezdekorum vốn từng bị định danh nhầm là Dedalopterus malyszi.
Thứ tư, nghiên cứu đã ghi nhận 2 loài quý hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 là bọ hung năm sừng Eupatorus gracilicornis (bậc VU - Sẽ nguy cấp) và bọ cánh kẹp Cheirotomus battareli (bậc EN - Nguy cấp), cùng 2 loài đặc hữu giá trị cao của Việt Nam là Anomala bidoupnensis và Kibakoganea opaca. Ngoài ra, còn có 25 taxon được ghi nhận đến cấp giống do hạn chế về số lượng mẫu cá thể đực hoặc thiếu tài liệu đối chiếu.
Thảo luận kết quả
Sự ưu thế vượt trội của hai phân họ Rutelinae và Melolonthinae tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia được giải thích bởi đặc điểm địa hình núi cao từ 550 mét đến trên 1.800 mét và thảm thực vật nguyên sinh phong phú gồm 609 loài thực vật bậc cao. Đây là nguồn cung cấp sinh khối dồi dào về chồi non, lá cây và rễ mục cho cả dạng trưởng thành và ấu trùng bọ hung ăn thực vật phát triển mạnh mẽ. Khi so sánh với các vùng bảo tồn lân cận như Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Mát tại Nghệ An (70 loài), khu hệ Scarabaeidae tại Copia thể hiện tính đa dạng sinh thái vượt bậc, mang tính chất giao thoa giữa các tiểu vùng địa lý động vật Đông Dương và Nam Trung Hoa.
Trên các biểu đồ so sánh cấu trúc phân loại và đồ thị phân tích cụm dendrogram, dữ liệu về số lượng loài và cá thể có sự phân hóa sâu sắc giữa 3 sinh cảnh nghiên cứu. Tại sinh cảnh rừng tốt chưa bị cháy (SC1), số lượng giống, loài và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener H' đạt giá trị cao nhất nhờ cấu trúc tán rừng nhiều tầng khép kín. Ngược lại, tại sinh cảnh rừng mới cháy (SC2), cả chỉ số phong phú Margalef d và mật độ cá thể đều sụt giảm nghiêm trọng do nhiệt độ mặt đất tăng cao và tầng thảm mục bị thiêu rụi hoàn toàn. Ma trận chỉ số tương đồng Sorensen K giữa sinh cảnh SC1 và SC3 cho thấy xu hướng tương đồng đang tăng dần, phản ánh quá trình hồi phục tự nhiên sau 1 - 3 năm của thảm thực vật cây bụi và cây keo tái sinh đã từng bước tái tạo lại môi trường sống cho quần xã côn trùng cánh cứng.
Đề xuất và khuyến nghị
Nhằm bảo tồn hiệu quả tính đa dạng sinh học của họ Bọ hung nói riêng và khu hệ động thực vật tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia nói chung, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp trọng tâm:
Thứ nhất, tăng cường công tác phòng cháy và chữa cháy rừng chuyên trách. Ban Quản lý Khu bảo tồn thiên nhiên Copia phối hợp cùng Hạt Kiểm lâm huyện Thuận Châu thiết lập các chốt tuần tra nghiêm ngặt 24/7 trong suốt mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, đặt mục tiêu triệt tiêu hoàn toàn 84 điểm nguy cơ cháy rừng trên địa bàn, ngăn chặn thảm họa suy thoái thảm thực vật sinh cảnh.
Thứ hai, thực hiện chương trình phục hồi sinh thái rừng sau hỏa hoạn giai đoạn 2018 - 2025. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Sơn La chủ trì triển khai kế hoạch khoanh nuôi xúc tiến tái sinh tự nhiên và trồng bổ sung các loài cây gỗ bản địa trên diện tích rừng bị cháy, hướng tới mục tiêu nâng tỷ lệ che phủ thảm thực vật tái sinh tại sinh cảnh phục hồi lên trên 75%, tạo nền tảng phục hồi nguồn thức ăn và nơi cư trú cho các loài ấu trùng trong đất.
Thứ ba, thiết lập hành lang bảo vệ nghiêm ngặt đối với các loài quý hiếm và đặc hữu. Ban Quản lý Khu bảo tồn cần ban hành quy chế giám sát định kỳ hàng quý đối với 2 loài Sách Đỏ gồm Cheirotomus battareli và Eupatorus gracilicornis cùng 2 loài đặc hữu Anomala bidoupnensis và Kibakoganea opaca; nghiêm cấm 100% các hành vi săn bắt, thu mua côn trùng thương mại trái phép trong tầm nhìn 2018 - 2030.
Thứ tư, đẩy mạnh truyền thông và chuyển đổi sinh kế cộng đồng bền vững. Chính quyền địa phương 3 xã Co Mạ, Chiềng Bôm, Long Hẹ phối hợp cùng các tổ chức bảo tồn tổ chức tối thiểu 12 khóa tập huấn mỗi năm cho đồng bào dân tộc thiểu số, đảm bảo 100% hộ dân ký cam kết không đốt nương làm rẫy bừa bãi và nâng cao ý thức bảo vệ tài nguyên rừng tự nhiên.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Công trình nghiên cứu này là nguồn tư liệu chuyên khảo giá trị, đặc biệt phù hợp cho 4 nhóm đối tượng sau:
Thứ nhất, các nhà phân loại học và nghiên cứu côn trùng học. Luận văn cung cấp bản mô tả hình thái chi tiết, hình ảnh giải phẫu cơ quan sinh dục đực sắc nét và khóa định loại chuẩn xác cho 10 loài mới ghi nhận tại Việt Nam cùng danh lục 115 loài thuộc họ Scarabaeidae, hỗ trợ đắc lực cho các công trình phân loại học chuyên sâu trong nước và quốc tế.
Thứ hai, lực lượng kiểm lâm và ban quản lý các khu bảo tồn thiên nhiên, vườn quốc gia. Cán bộ quản lý có thể ứng dụng trực tiếp các số liệu về cấu trúc quần xã bọ hung như một chỉ thị sinh học nhạy bén để đánh giá mức độ suy thoái môi trường và theo dõi diễn thế phục hồi sinh thái sau các biến loạn cháy rừng trên diện rộng.
Thứ ba, giảng viên, học viên cao học và sinh viên các ngành Sinh học, Bảo vệ thực vật, Quản lý tài nguyên rừng. Luận văn là tài liệu tham khảo mẫu mực về quy trình nghiên cứu thực địa kết hợp bẫy đèn, bẫy tử ngoại UV, kỹ thuật xử lý tiêu bản giải phẫu côn trùng bằng dung dịch KOH 10% và phương pháp phân tích thống kê đa dạng sinh học sinh thái.
Thứ tư, các cơ quan hoạch định chính sách bảo tồn thiên nhiên và tổ chức phi chính phủ. Dữ liệu kiểm kê về 2 loài thuộc Sách Đỏ Việt Nam và 2 loài đặc hữu cung cấp cơ sở khoa học xác đáng để xây dựng các chương trình bảo tồn nguồn gen động vật quý hiếm và phân bổ ngân sách bảo vệ rừng cấp tỉnh giai đoạn 2020 - 2030.
Câu hỏi thường gặp
Luận văn đã ghi nhận được bao nhiêu loài bọ hung tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia?
Nghiên cứu đã thu thập 775 mẫu vật và định danh được 80 loài thuộc 37 giống của 6 phân họ. Khi tổng hợp với các công trình trước đó, danh lục côn trùng họ Bọ hung tại khu bảo tồn đã đạt tổng số 115 loài thuộc 46 giống, bổ sung thêm 53 loài mới cho khu vực nghiên cứu.
Những loài bọ hung nào lần đầu tiên được ghi nhận xuất hiện tại Việt Nam?
Luận văn đã phát hiện và ghi nhận 10 loài mới cho khu hệ côn trùng Việt Nam gồm 6 loài thuộc giống Anomala (A. collotra, A. iwasei, A. lignea, A. parallela, A. varicolor, A. zornella) cùng 4 loài khác gồm Dedalopterus bezdekorum, Ectinohoplia suturalis, Hoplia cyanosignata và Mimela plicatulla.
Tại sao hai phân họ Rutelinae và Melolonthinae lại chiếm ưu thế áp đảo tại khu bảo tồn?
Phân họ Rutelinae chiếm tới 46,96% số loài (54 loài) và Melolonthinae chiếm 39,13% số giống (18 giống). Sự áp đảo này bắt nguồn từ điều kiện khí hậu á nhiệt đới núi cao và thảm thực vật đa dạng với 609 loài thực vật bậc cao tại Copia, cung cấp nguồn dinh dưỡng lá cây và thảm mục dồi dào cho quần thể phát triển.
Biến loạn cháy rừng ảnh hưởng như thế nào đến cấu trúc quần xã họ Bọ hung?
Cháy rừng thiêu rụi tầng thảm mục và phá hủy tán che, khiến số lượng loài và mật độ cá thể tại sinh cảnh mới cháy (SC2) giảm sút nghiêm trọng. Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener và chỉ số phong phú Margalef tại SC2 đều thấp hơn rõ rệt so với sinh cảnh rừng nguyên vẹn (SC1), chứng minh bọ hung là nhóm chỉ thị rất nhạy cảm với tác động nhiệt.
Phương pháp nào đóng vai trò quyết định trong việc định loại chính xác các loài bọ hung?
Bên cạnh quan sát hình thái ngoài bằng kính soi nổi Olympus SZ61, kỹ thuật bóc tách và ngâm rửa cơ quan sinh dục đực trong dung dịch KOH 10% trong 24 giờ giữ vai trò quyết định để phân biệt cấu trúc paramere giữa các loài gần gũi, tiêu biểu như việc minh định chính xác loài Dedalopterus bezdekorum.
Kết luận
- Xác lập danh lục phân loại học toàn diện với 115 loài thuộc 46 giống của 6 phân họ Scarabaeidae tại Khu bảo tồn thiên nhiên Copia, trong đó bổ sung 53 loài và 23 giống cho khu hệ địa phương.
- Ghi nhận 10 loài côn trùng lần đầu tiên xuất hiện tại Việt Nam, khẳng định tiềm năng đa dạng sinh học phong phú của vùng núi cao Tây Bắc.
- Kiểm kê và đề xuất chế độ bảo vệ đặc biệt đối với 2 loài thuộc Sách Đỏ Việt Nam năm 2007 (Eupatorus gracilicornis, Cheirotomus battareli) và 2 loài đặc hữu quốc gia.
- Đánh giá định lượng tác động suy thoái của biến loạn cháy rừng lên cấu trúc quần xã bọ hung qua các chỉ số sinh thái Margalef, Shannon-Wiener và Sorensen tại 3 sinh cảnh khảo sát.
- Đề xuất hệ thống 4 giải pháp khoa học và đồng bộ nhằm quản lý cháy rừng, phục hồi sinh thái và bảo tồn đa dạng sinh học trong giai đoạn 2018 - 2030.
Trong giai đoạn 2018 - 2025, các cơ quan nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng điều tra chuyên sâu đối với 25 taxon chưa được định danh đến loài và thiết lập mạng lưới giám sát côn trùng định kỳ. Hãy tải và tham khảo ngay toàn văn luận văn thạc sĩ để tiếp cận trọn vẹn bộ dữ liệu phân loại học và sinh thái học giá trị này!