Tổng quan nghiên cứu

Bộ Cánh giống (Homoptera), đặc biệt là phân bộ ve - rầy (Auchenorrhyncha), giữ vai trò then chốt trong mạng lưới dinh dưỡng của hệ sinh thái rừng mưa nhiệt đới và là chỉ thị sinh thái nhạy bén trước các biến đổi môi trường. Trên thế giới, phân bộ này đã ghi nhận hơn 42.000 loài thuộc 4 liên họ, trong khi tại Việt Nam số lượng thống kê mới đạt khoảng 500 loài trên tổng số ước tính hơn 2.000 loài tồn tại trong tự nhiên. Tại Vườn quốc gia Cúc Phương – khu bảo tồn thiên nhiên đầu tiên của Việt Nam với diện tích 22.200 ha nằm trên địa bàn ba tỉnh Ninh Bình, Hòa Bình và Thanh Hóa – các công trình nghiên cứu toàn diện về toàn bộ 14 họ ve - rầy còn rất phân tán và thiếu tính hệ thống. Nhóm côn trùng này không chỉ là đối tượng chích hút nhựa cây ảnh hưởng trực tiếp đến tái sinh rừng, là véc-tơ truyền bệnh thực vật, mà vỏ xác của một số loài như Cryptotympana pustulata còn là dược liệu "thuyền thoái" quý giá trong y học cổ truyền.

Đề tài được thực hiện nhằm xác định cấu trúc thành phần loài, đánh giá mức độ phong phú và tính đa dạng sinh thái của phân bộ ve - rầy theo sinh cảnh và độ cao, từ đó đề xuất hệ thống giải pháp quản lý bảo tồn hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao quát 3 phân khu chức năng đại diện gồm khu bảo vệ nghiêm ngặt, khu phục hồi sinh thái và khu dịch vụ hành chính trong giai đoạn từ tháng 10 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016. Kết quả ghi nhận 899 mẫu vật thuộc 110 loài và dạng loài, cung cấp bộ dẫn liệu hình thái và cơ sở dữ liệu định lượng chuẩn xác phục vụ trực tiếp cho công tác giám sát đa dạng sinh học và quản lý tài nguyên rừng đặc dụng theo Quyết định 72-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng của Thuyết sinh thái học quần xã côn trùng (Insect Community Ecology) và Mô hình phân bố loài theo đai cao và sinh cảnh (Altitudinal and Habitat Zonation Model). Khung phân loại học hiện đại tiếp cận theo hệ thống phân loại của Metcalf, Distant và các nhà phân loại học côn trùng quốc tế, kết hợp với các nghiên cứu chỉnh lý của Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật cùng Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam.

Nghiên cứu vận dụng 5 khái niệm chuyên ngành cốt lõi:

  • Tính đa dạng thành phần loài (Species Diversity): Đánh giá qua số lượng giống, loài và tỷ lệ phân bố giữa các họ trong phân bộ Auchenorrhyncha.
  • Cấu trúc quần xã (Community Structure): Phản ánh mối tương quan về số lượng cá thể, ưu thế sinh thái và độ phong phú tương đối giữa các bậc phân loại.
  • Tần suất xuất hiện (Occurrence Frequency - P%): Tỷ lệ phần trăm số điểm điều tra bắt gặp loài nhằm phân hạng mức độ thường gặp, ít gặp hoặc ngẫu nhiên.
  • Chỉ số đa dạng Margalef (d) và Simpson (D): Các thước đo toán học định lượng độ phong phú loài và độ đồng đều của quần xã sinh vật.
  • Hệ số tương đồng sinh học Stugren-Radulescu (R): Công cụ lượng hóa mức độ gắn kết hoặc sai khác thành phần loài giữa các kiểu thảm thực vật.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập từ 899 mẫu cá thể thông qua thiết kế 9 tuyến điều tra cố định (chiều dài mỗi tuyến từ 3.000 m đến 4.000 m) cùng 1 tuyến bổ sung dài 20 km xuyên tâm Vườn. Trên 9 tuyến này, nghiên cứu thiết lập 27 điểm điều tra tiêu chuẩn (mỗi điểm có bán kính 10 m) phân bố đều tại 3 trạng thái sinh cảnh: rừng nguyên sinh núi đá vôi ở độ cao trên 300 m (17.000 ha), rừng thứ sinh phục hồi ở độ cao dưới 300 m (4.000 ha) và trảng cỏ cây bụi sau nương rẫy (949 ha). Cỡ mẫu 27 điểm điều tra đại diện được chọn theo phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên, đảm bảo tính đại diện cao cho cấu trúc địa hình karst chia cắt mạnh.

Phương pháp thu mẫu ngoài thực địa kết hợp linh hoạt ba kỹ thuật chuyên dụng: sử dụng vợt côn trùng đường kính 60 cm với cán nối dài 1 - 7 m để thu bắt ve - rầy trên tán cây gỗ và thảm tươi; lắp đặt bẫy màn (Malaise trap) cố định trên đường bay; và vận hành bẫy đèn cao áp công suất 250W chạy máy phát điện từ 19h00 đến 22h00 vào các đêm tối trời không trăng (2 kỳ/tháng). Mẫu vật được xử lý gây mê bằng Ethyl acetate, định hình bằng kim côn trùng hoặc giấy mũi nhọn (Card Points), sấy khô ở nhiệt độ 50°C trong 48 giờ và bảo quản tiêu bản trong cồn 70% hoặc hộp chuyên dụng có chứa Thymol và băng phiến.

Phương pháp phân tích dữ liệu áp dụng công thức tần suất xuất hiện P%, chỉ số Margalef và Simpson, kết hợp hệ số Stugren-Radulescu. Lý do lựa chọn tổ hợp phương pháp này nhằm triệt tiêu sai số do kích thước mẫu không đồng đều, đồng thời phản ánh khách quan mối quan hệ tương hỗ giữa cấu trúc thực vật rừng và sự phân tầng không gian của côn trùng. Toàn bộ tiến trình thực hiện từ điều tra thực địa (tháng 10 - 12/2015), giám định hình thái tại phòng thí nghiệm (tháng 11/2015 - 03/2016) đến hoàn thiện luận văn vào tháng 4 năm 2016.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận và phân loại tổng cộng 110 loài và dạng loài ve - rầy thuộc 61 giống và 14 họ tại Vườn quốc gia Cúc Phương. Trong đó, 83 loài đã được định danh chính xác đến cấp độ loài (chiếm 75,5% tổng số loài), và 27 dạng loài được xác định đến cấp giống (chiếm 24,5%).

Về cấu trúc họ, họ Ve sầu (Cicadidae) chiếm ưu thế tuyệt đối về mặt số lượng với 28 loài thuộc 15 giống (chiếm 25,45% tổng số loài), tiếp theo là họ Rầy xanh (Cicadellidae) với 21 loài thuộc 10 giống (chiếm 19,09%) và họ Ve sầu bọt (Cercopidae) với 18 loài thuộc 4 giống (chiếm 16,36%). Đáng chú ý, nghiên cứu ghi nhận loài ve sầu đặc hữu Euterpnosia cucphuongensis cùng nhiều loài có tần suất xuất hiện rất cao như Eoscarta borealis (P = 70,37%), Bothrogonia addita (P = 62,96%), Cosmoscarta nagasana (P = 51,85%) và Cryptotympana mandarina (P = 44,44%).

Phân bố sinh cảnh chỉ ra sự phân hóa sâu sắc: Khu vực rừng nguyên sinh lưu giữ mức độ phong phú cao nhất với 82 loài (chiếm 74,55%), khu vực rừng thứ sinh ghi nhận 54 loài (chiếm 49,09%), trong khi khu vực trảng cỏ cây bụi chỉ có 38 loài (chiếm 34,55%). Đỉnh núi và sườn núi đá vôi nguyên sinh là nơi tập trung các loài ve sầu kích thước lớn thuộc các giống Pomponia, Dundubia, Tosena, trong khi các giống rầy nhỏ thuộc họ Delphacidae và Cicadellidae lại phân bố chủ yếu ở chân núi và các trảng cây bụi thứ sinh.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về thành phần loài tại rừng nguyên sinh bắt nguồn từ cấu trúc thảm thực vật đa tầng với hơn 2.234 loài thực vật bậc cao, độ tàn che đạt trên 0,8 cùng điều kiện vi khí hậu tối ưu (nhiệt độ trung bình 20,6°C, lượng mưa 2.138 mm/năm và độ ẩm không khí duy trì 90%). Thảm thực vật rừng nguyên sinh cung cấp nguồn dưỡng chất dồi dào và sinh cảnh trú ẩn an toàn, giảm thiểu tác động bất lợi từ thời tiết khắc nghiệt. Ngược lại, khu vực trảng cỏ và rừng thứ sinh chịu sự biến động nhiệt lớn và tán rừng thưa, dẫn đến sự suy giảm rõ rệt của các nhóm ve sầu thân lớn nhạy cảm sinh thái.

Khi so sánh với các khu bảo tồn lân cận ở miền Bắc như Vườn quốc gia Cát Bà hay Vườn quốc gia Ba Bể, khu hệ ve - rầy tại Cúc Phương phong phú hơn từ 25% đến 40% về số lượng giống và loài, đặc biệt là các họ Fulgoridae, Cicadidae và Cercopidae. Điều này chứng minh Cúc Phương là tâm điểm đa dạng sinh thái của hệ sinh thái núi đá vôi karst Đông Dương.

Toàn bộ các chỉ số đa dạng loài, chỉ số Margalef (d), chỉ số Simpson (D) và hệ số tương đồng sinh thái Stugren-Radulescu (R) được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ cột so sánh số lượng taxa giữa các họ, biểu đồ phân bố tần suất bắt gặp P%, và bảng ma trận tương quan giữa 3 trạng thái rừng, mang lại cái nhìn toàn diện và trực quan cho người đọc.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực địa và các nguy cơ đe dọa từ áp lực dân số 80.000 người ở vùng đệm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp quản lý cụ thể:

  • Tăng cường tuần tra và bảo vệ nguyên vẹn 17.000 ha rừng nguyên sinh: Ban Quản lý Vườn quốc gia Cúc Phương cùng lực lượng Kiểm lâm đẩy mạnh tần suất tuần tra định kỳ tối thiểu 4 lần/tháng tại các khu vực nhạy cảm như xóm Bống, xóm Mền và thung Vền; đặt mục tiêu ngăn chặn 100% các hành vi bẫy bắt côn trùng thương mại và khai thác gỗ trái phép giai đoạn 2016 - 2020.
  • Thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ đa dạng sinh học côn trùng: Phòng Khoa học và Hợp tác quốc tế chủ trì triển khai chương trình quan trắc sinh thái 2 đợt/năm (vào đầu và cuối mùa mưa) trên 9 tuyến điều tra cố định; thực hiện số hóa 100% dữ liệu hình thái của 899 mẫu tiêu bản đang lưu giữ tại Bảo tàng Vườn trong giai đoạn 2016 - 2022.
  • Xây dựng mô hình sinh kế nông lâm kết hợp bền vững cho cộng đồng vùng đệm: Ủy ban nhân dân các huyện Nho Quan, Yên Thủy, Lạc Sơn, Thạch Thành phối hợp với Ban Quản lý Vườn triển khai các dự án trồng cây bản địa dưới tán rừng và phát triển du lịch sinh thái cộng đồng, phấn đấu nâng thu nhập của người dân địa phương thêm 15% đến 20% vào năm 2025, nhằm giảm áp lực khai thác tài nguyên rừng.
  • Nâng cao năng lực giáo dục môi trường và tuyên truyền bảo tồn: Trung tâm Giáo dục Môi trường và Dịch vụ Cúc Phương tổ chức hàng năm từ 12 đến 15 chương trình ngoại khóa chuyên đề về vai trò sinh thái của côn trùng cho học sinh các trường phổ thông và cộng đồng dân tộc cư trú ven rừng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Cán bộ quản lý khu bảo tồn và kiểm lâm viên: Sử dụng danh lục 110 loài và bản đồ phân bố sinh cảnh làm tài liệu chuẩn để xây dựng kế hoạch phân vùng bảo tồn nghiêm ngặt và quản lý hệ sinh thái núi đá vôi.
  • Nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Côn trùng học (Entomology): Khai thác các mô tả hình thái chi tiết, khóa định loại và số liệu phân loại học của 14 họ ve - rầy phục vụ giảng dạy đại học và sau đại học.
  • Học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học: Tham khảo khung phương pháp luận kết hợp giữa điều tra tuyến, bẫy đèn ban đêm và các thuật toán thống kê sinh học (Margalef, Simpson, Stugren-Radulescu).
  • Chuyên gia các tổ chức bảo tồn thiên nhiên trong nước và quốc tế (IUCN, WWF): Ứng dụng số liệu nghiên cứu để đánh giá tính toàn vẹn sinh thái của dải rừng karst Tây Bắc - Bắc Trung Bộ, từ đó xây dựng các hồ sơ đề xuất tài trợ bảo tồn quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Phân bộ ve - rầy tại Vườn quốc gia Cúc Phương có những họ nào chiếm ưu thế nhất? Nghiên cứu ghi nhận 14 họ với 110 loài, trong đó 3 họ chiếm tỷ trọng lớn nhất về số lượng loài là họ Ve sầu Cicadidae với 28 loài, họ Rầy xanh Cicadellidae với 21 loài và họ Ve sầu bọt Cercopidae với 18 loài, chiếm gần 61% tổng số loài toàn Vườn.

Tại sao phương pháp bẫy đèn lại đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập mẫu ve - rầy? Hầu hết các loài ve - rầy có tập tính hướng sáng mạnh vào ban đêm. Việc sử dụng bẫy đèn công suất 250W vào các đêm không trăng từ 19h00 đến 22h00 cho phép thu thập hiệu quả các loài sống ở tầng tán cao hoặc ẩn náu kỹ trong khe đá mà mắt thường không thể quan sát ban ngày.

Chỉ số Margalef và Simpson phản ánh điều gì về các trạng thái rừng ở Cúc Phương? Chỉ số Margalef cao nhất ở rừng nguyên sinh phản ánh sự phong phú vượt trội về số lượng loài nhờ cấu trúc thảm thực vật đa tầng. Chỉ số Simpson cao tại đây khẳng định tính ổn định sinh thái và độ đồng đều cao của quần xã côn trùng so với rừng thứ sinh và trảng cỏ.

Loài ve sầu nào tại Cúc Phương có giá trị đặc hữu hoặc ý nghĩa sinh học đặc biệt? Luận văn ghi nhận loài ve sầu đặc hữu Euterpnosia cucphuongensis được phát hiện tại Cúc Phương, bên cạnh các loài có giá trị dược liệu như ve sầu Cryptotympana mandarina và các loài chỉ thị sinh thái phổ biến như Pomponia linearisHuechys sanguinea.

Cần lưu ý những yếu tố kỹ thuật nào khi bảo quản tiêu bản côn trùng phân bộ ve - rầy? Mẫu sau khi gây mê cần được cắm kim hoặc dán giấy mũi nhọn Card Points tùy theo kích thước, sấy khô ở nhiệt độ 50°C trong 48 giờ. Hộp mẫu tiêu bản phải được bảo quản ở độ ẩm 40% - 50%, nhiệt độ phòng 20°C - 22°C, có bổ sung Thymol chống mốc và băng phiến ngăn ngừa côn trùng phá hoại.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định toàn diện cấu trúc thành phần loài phân bộ ve - rầy (Homoptera: Auchenorrhyncha) tại Vườn quốc gia Cúc Phương với 110 loài và dạng loài thuộc 61 giống và 14 họ.
  • Chứng minh sinh cảnh rừng nguyên sinh trên núi đá vôi là môi trường sống then chốt, lưu giữ đến 74,55% tổng số loài ve - rầy ghi nhận trên toàn bộ diện tích Vườn.
  • Bổ sung bộ sưu tập chuẩn hóa gồm 899 mẫu vật tiêu bản hình thái vào cơ sở dữ liệu khoa học của Bảo tàng Vườn quốc gia Cúc Phương.
  • Thiết lập mối tương quan sinh thái định lượng giữa các chỉ số đa dạng Margalef, Simpson với điều kiện vi khí hậu và trạng thái tầng tán rừng nhiệt đới.
  • Đề xuất hệ thống 4 giải pháp quản lý khả thi kết hợp chặt chẽ giữa bảo vệ lõi nghiêm ngặt, quan trắc định kỳ và phát triển sinh kế cho 80.000 dân cư vùng đệm.

Công trình là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị học thuật cao, đặt nền móng vững chắc cho các chương trình nghiên cứu sâu hơn về phân loại học phân tử và sinh thái học côn trùng rừng karst. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và cơ quan bảo tồn hãy khai thác tối đa bộ tư liệu này nhằm thúc đẩy mạnh mẽ công tác bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững tài nguyên rừng Việt Nam.