Mục tiêu nghiên cứu
Để giám sát sự đa dạng sinh học của thực vật thân gỗ một cách hiệu quả, cần nắm bắt tình hình hiện tại trong phạm vi nghiên cứu Việc này sẽ tạo cơ sở vững chắc cho công tác giám sát theo không gian và thời gian, góp phần bảo tồn và phát triển bền vững hệ sinh thái.
Dựa trên kết quả nghiên cứu, chúng tôi đề xuất các biện pháp bảo tồn đa dạng sinh học tập trung vào các loài và quần xã thực vật thân gỗ trong khu vực nghiên cứu.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
Các phương pháp đánh giá đa dạng sinh học
Để bảo tồn đa dạng sinh học hiệu quả, việc đánh giá đa dạng sinh học là cần thiết nhằm đưa ra các biện pháp bảo tồn và hoạch định chính sách phù hợp Đa dạng sinh học không chỉ phản ánh số lượng loài và cá thể mà còn cho biết về các bộ, họ, ngành Đánh giá này được thể hiện qua danh sách các loài và số lượng cá thể hiện có, cùng với các loài quý hiếm đã biến mất Tuy nhiên, việc thu thập thông tin này gặp nhiều khó khăn và tốn kém, đòi hỏi phải lựa chọn phương pháp tiếp cận phù hợp Các yếu tố cần xem xét bao gồm diện tích khảo sát, thời gian thực hiện, nhóm sinh vật đại diện, tần suất quan sát và số lượng cán bộ khoa học tham gia.
Đánh giá đa dạng sinh học bao gồm hai hoạt động chính: phân tích định lượng các chỉ số đa dạng sinh học như IVI, chỉ số Shannon-Weiner và chỉ số Simpson, và đánh giá giá trị tài nguyên đa dạng sinh học Giá trị này được chia thành giá trị sử dụng trực tiếp, gián tiếp, giá trị không sử dụng, cùng với giá trị địa phương và toàn cầu (Vermeulen và Izabella, 2002; trích dẫn bởi Lê Quốc Huy, 2005).
Có bốn phương pháp ô đo đếm là liệt kê, đếm, đếm và phân tích, và ô cố định Kích thước ô đo đếm thường là 1 m x 1 m cho thực vật thân thảo, 5 m x 5 m cho cây bụi, và 10 m x 10 m cho cây gỗ lớn, nhưng có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thảm thực vật Việc bố trí ô đo đếm phải phù hợp với yêu cầu nghiên cứu cụ thể Trong mỗi ô, thông tin cần thu thập bao gồm loài, số lượng, đường kính cá thể, và độ tàn che Dữ liệu thu thập được dùng để tính toán các giá trị tương đối như tần suất, mật độ, và chỉ số giá trị quan trọng IVI Đánh giá dạng sinh học bao gồm đa dạng di truyền, loài và hệ sinh thái, trong đó đánh giá đa dạng di truyền sử dụng lý thuyết toán học và tiến bộ trong kỹ thuật ADN để hiểu mối quan hệ và sự khác biệt giữa các sinh vật.
Theo Trương Quang Học và nnk (2005), việc đánh giá đa dạng loài bao gồm động vật, thực vật và vi sinh vật cần lựa chọn phương pháp phù hợp dựa trên nguồn lực có sẵn Để xác định số lượng loài và cá thể, trước tiên cần quyết định điểm và cách lấy mẫu, có thể là thu mẫu vật hoặc quan sát thực địa Cường độ và tần suất lấy mẫu sẽ khác nhau cho từng nhóm loài do môi trường sống và ổ sinh thái riêng biệt Đánh giá đa dạng sinh học tại những khu vực khó tiếp cận như núi cao hay đáy biển gặp nhiều thách thức Dụng cụ quan sát và lấy mẫu cũng đa dạng từ đơn giản đến hiện đại, yêu cầu mô tả chi tiết phương pháp đánh giá Kết quả sẽ bao gồm danh sách loài với thông tin như tên địa phương, tên khoa học, số lượng và hiện trạng Để nâng cao độ chính xác, cần có bộ ảnh mẫu và có thể chỉ cần quan sát hoặc phỏng vấn người địa phương Điều tra kiến thức của cộng đồng về các loài có giá trị kinh tế, xã hội, y học là rất quan trọng Đánh giá đa dạng hệ sinh thái thường dựa vào sự phong phú của các loài, từ đó xác định độ đa dạng của vùng cư trú.
Hệ sinh thái chỉ có vài loài thực vật sẽ có tính đa dạng kém hơn so với vùng có cùng số lượng loài nhưng bao gồm cả động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt Sự quan trọng của các yếu tố này khác nhau khi đánh giá tính đa dạng của các khu vực, dẫn đến việc không có một chỉ số cụ thể nào có thể làm căn cứ chính xác cho việc đánh giá tính đa dạng hệ sinh thái Điều này ảnh hưởng đến việc xếp hạng các khu vực khác nhau.
Tổng quan nghiên cứu
2.3.1 Nghiên cứu đa dạng sinh học trên thế giới Đề tài về đa dạng sinh học đã được các nhà khoa học quan tâm đến từ lâu, ở Nga từ năm 1928 – 1932 được xem là giai đoạn mở đầu cho thời kì nghiên cứu hệ thực vật cụ thể Tolmachop (1974) cho rằng: chỉ cần điều tra trên một diện tích đủ lớn để có thể bao trùm được sự phong phú của nơi sống nhưng không có sự phân hóa về mặt địa lý, ông gọi đó là hệ thực vật cụ thể (Trích dẫn bởi Thái Văn Trừng,
Nghiên cứu của Currie (1990) chỉ ra rằng sự phân bố và độ phong phú của một số loài động, thực vật chịu ảnh hưởng mạnh mẽ từ các yếu tố địa hình, khí hậu và môi trường.
Bảo tồn đa dạng sinh học hiện nay là một vấn đề cấp bách, đòi hỏi phải làm rõ các quan điểm về quản lý tài nguyên truyền thống và số lượng loài thực vật hiện có Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, đồng thời giúp lý giải các vấn đề liên quan đến sự suy giảm đa dạng sinh học và đưa ra các giải pháp hiệu quả để bảo vệ chúng (Brian A Maurer, 1994).
Cuốn sách "Công cụ đánh giá đa dạng sinh học cho rừng ở Châu Âu" của Tor Bjorn Lasson (2001) tổng hợp kinh nghiệm từ 27 tổ chức nghiên cứu về đánh giá đa dạng sinh học Quyển sách giới thiệu một hệ thống công cụ hữu ích cho việc đánh giá mức độ đa dạng sinh học ở các khu rừng, đặc biệt phù hợp với các hệ sinh thái rừng ôn đới và rừng ẩm nhiệt đới.
Cuốn “Tổng quan về quản lý và bảo tồn đa dạng sinh học rừng ngập mặn” của Macintosh và Ashton (2002) cung cấp cái nhìn tổng quát về đa dạng sinh học và bảo tồn rừng ngập mặn, bao gồm phân bố, quá trình tàn phá và hậu quả, cũng như các giá trị và dịch vụ từ rừng ngập mặn Tác giả nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý và bảo tồn rừng ngập mặn, đồng thời đề xuất các phương pháp tiếp cận và sự tham gia cần thiết trong quản lý Cuốn sách cũng hướng dẫn cách thực hiện hiệu quả việc bảo tồn đa dạng sinh học trong hệ sinh thái rừng ngập mặn.
Nghiên cứu về sự đa dạng, độ phong phú và cấu trúc quần xã động vật giáp xác và thân mềm ở rừng ngập mặn Ranong, Thái Lan, được thực hiện bởi Macintosh, Ashton và Havanon (2002), nhằm so sánh mối liên hệ giữa tuổi, thành phần loài và lịch sử quản lý với hệ động vật lớn Các rừng trồng với lịch sử quản lý khác nhau được so sánh với rừng tự nhiên hỗn giao, thành thục, đã được bảo tồn khoảng 40 năm Kết quả cho thấy, sự đa dạng động vật giáp xác và thân mềm thấp nhất ở lâm phần đã tỉa thưa trước đây, trong khi lâm phần trồng trong rừng hỗn giao tự nhiên có tính đa dạng cao nhất Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng cấu trúc quần xã thực vật không có mối quan hệ với các biến môi trường và cấu trúc quần xã động vật Các chỉ số đa dạng như tổng số loài, độ phong phú loài của Margalef, chỉ số đa dạng Shannon, độ tương đồng Pielou và chỉ số ưu thế Simpson được sử dụng để đánh giá tính đa dạng Những phương pháp này có ý nghĩa thực tiễn lớn trong nghiên cứu rừng ngập mặn tại Việt Nam.
Báo cáo của Richard King và cộng sự (2006) về quần xã rừng ngập mặn tại đảo Danjugan, Cauayan, Negros Occidental, Philippines đã áp dụng phương pháp điều tra chi tiết để nghiên cứu đa dạng loài cây ngập mặn và mối liên hệ với cộng đồng sinh vật Nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng về tài nguyên rừng ngập mặn trong khu vực, khảo sát hệ thực vật và động vật trên cạn, với mục tiêu định lượng sự phong phú của các cá thể và đánh giá tính đa dạng bằng chỉ số đa dạng Shannon-Weiner (H’ loge) và độ tương đồng Pielou (J) Phần mềm PRIMER của Clarke và Warwick (2001) đã được sử dụng để phân tích dữ liệu, nhấn mạnh vào phương pháp định lượng nghiên cứu đa dạng sinh học mà không đi sâu vào phân tích loài, họ và các thành phần khác (trích dẫn bởi Nguyễn Thị Nữ Trinh, 2007).
2.3.2 Nghiên cứu đa dạng sinh học ở Việt Nam
Nghiên cứu về thực vật ở Việt Nam có quy mô và giá trị lớn, đặc biệt là công trình của Lecomte (1907 – 1951) về hệ thực vật Đông Dương Tác giả đã thu thập, định danh và lập khóa mô tả cho các loài thực vật có mạch trên toàn lãnh thổ Đông Dương, trong đó hệ thực vật Việt Nam được thống kê với 7.004 loài, 1.850 chi và 289 họ Cụ thể, ngành Hạt kín chiếm ưu thế với 3.366 loài (90,9%), 1.727 chi (93,4%) và 239 họ (82,7%); ngành Dương xỉ có 599 loài (8,6%) và 42 chi (14,5%); trong khi ngành Hạt trần chỉ có 39 loài (0,5%).
Trong công trình “Thảm thực vật rừng Việt Nam” của Thái Văn Trừng (1963 – 1978), tác giả đã tổng hợp và công bố 7.004 loài thực vật bậc cao có mạch thuộc 1.850 chi và 189 họ, khẳng định ưu thế của ngành Hạt kín (Angiospermae) trong hệ thực vật Việt Nam Dựa trên quan điểm sinh thái phát sinh quần thể, ông phân chia thảm thực vật Việt Nam thành các kiểu, kiểu phụ, kiểu trái và ưu hợp, trong đó khí hậu là yếu tố chính hình thành kiểu thực vật, còn địa lý, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, khu hệ thực vật và con người là các yếu tố ảnh hưởng đến kiểu trái và ưu hợp.
Nguyễn Thị Ngọc Ẩn (2004) chỉ ra rằng sự suy giảm đa dạng sinh học trong tài nguyên rừng chủ yếu là do tác động của con người Bài viết khái quát các vấn đề liên quan đến đa dạng sinh học, những mối đe dọa hiện hữu và các biện pháp bảo tồn cần thiết để bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này.
Trần Ngũ Phương (1970) trong tác phẩm “Bước đầu nghiên cứu rừng miền Bắc” đã phân loại rừng miền Bắc Việt Nam thành 3 đai và 8 kiểu, đồng thời cũng xác định các kiểu phụ Đặc biệt, trong đai rừng Á nhiệt đới núi cao, ông không sử dụng thuật ngữ "kiểu" mà thay vào đó là "loại hình", sau đó là các kiểu phụ.
Việc phân loại và nhận biết thực vật tại Việt Nam được hỗ trợ bởi nhiều tài liệu quan trọng, như “Cây gỗ rừng Việt Nam” (Viện Điều tra quy hoạch rừng, 1986) và bộ “Cây cỏ Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ (1993), được coi là nguồn tài liệu đầy đủ và dễ sử dụng nhất Để đáp ứng nhu cầu về giáo trình tin cậy cho sinh viên về đa dạng sinh học, “Bài giảng đa dạng sinh học” của Cao Thị Lý và các cộng sự (2002) đã được biên soạn, cung cấp kiến thức tổng quan về đa dạng sinh học, giá trị và sự suy thoái của nó, cùng với phương pháp giám sát và đánh giá Tài liệu này đề cập đến việc điều tra, giám sát đa dạng loài thực vật thân gỗ thông qua các phương pháp lập ô tiêu chuẩn, thu thập số liệu như tên loài, chiều cao, đường kính ngang ngực và đường kính tán, từ đó đánh giá quan hệ loài và đưa ra các biện pháp bảo tồn phù hợp cho từng loại cây và sinh cảnh khác nhau.
Nguyễn Nghĩa Thìn và Nguyễn Thanh Nhàn (2004) đã thực hiện nghiên cứu đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Pù Mát, áp dụng phương pháp điều tra theo tuyến và lập ô tiêu chuẩn 2.000 m² để thu thập dữ liệu Nghiên cứu đánh giá đa dạng sinh học thực vật qua thành phần loài, quần xã thực vật, giá trị tài nguyên, mức độ đe dọa, dạng sống và yếu tố địa lý thực vật Kết quả bao gồm bảng danh lục thực vật, đánh giá số lượng họ, chi, loài, và số cá thể trong mỗi ô, cùng với chỉ số diện tích tán và độ tàn che Nghiên cứu cũng xác định các loài ưu thế trong cấu trúc phân tầng của thảm thực vật, đánh giá đa dạng loài của các chi và xây dựng phổ yếu tố địa lý thực vật Mặc dù nghiên cứu đã phân loại chi, họ, ngành của hệ thực vật, nhưng chỉ dừng lại ở mức độ điều tra và không thực hiện định lượng các chỉ số đa dạng sinh học, chỉ sử dụng công thức của Sonrenson để đánh giá mối quan hệ với các hệ thực vật lân cận.
Nghiên cứu về tính đa dạng của khu hệ thực vật tại Vườn quốc gia Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ đã được thực hiện thông qua phương pháp lập ô tiêu chuẩn và khảo sát theo tuyến Các tác giả đã xác định tên khoa học của các mẫu vật bằng phương pháp hình thái so sánh và đánh giá các loài quý hiếm dựa trên sách Đỏ Việt Nam (2004), danh lục đỏ IUCN (2001) và Nghị định 32/2006/CP Kết quả nghiên cứu đã ghi nhận được 180 họ thực vật.
680 chi, 1.217 loài thuộc 6 ngành thực vật bậc cao có mạch, có 40 loài thực vật quý hiếm và nguồn tài nguyên cây có ích
Nghiên cứu về tính đa dạng của thảm thực vật ở lưu vực hồ chứa Phú Ninh, tỉnh Quảng Nam, nhằm định hướng sử dụng hợp lý, đã được thực hiện bởi Trần Văn Thụy và cộng sự (2006) Phương pháp nghiên cứu bao gồm phân tích thảm thực vật theo cấu trúc hình thái của UNESCO, thành phần loài của Whittaker, viễn thám, và quan sát thực địa Kết quả cho thấy thảm thực vật tại đây gồm hai quần hệ chính: rừng rậm thường xanh nhiệt đới ưa mưa và rừng rậm thường xanh nhiệt đới gió mùa, với tổng cộng 290 loài thuộc 4 ngành thực vật bậc cao Nghiên cứu cũng xác định được 8 loài quý hiếm và nhiều loài cây có giá trị kinh tế cao, góp phần vào việc bảo tồn và sử dụng hợp lý tài nguyên thực vật.
NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ ĐẶC ĐIỂM
Nội dung
- Định vị các ô đo đếm trong khu vựcnghiên cứu phục vụ cho việc quản lý, theo dõi và cập nhật dữ liệu trong tương lai
- Lập danh lục các loài thực vật, họ bao gồm thành phần, số lượng, hình ảnh…
Để đánh giá đa dạng sinh học của các loài cây và quần xã thực vật, cần xác định các chỉ số quan trọng như thành phần loài, số lượng cá thể và độ phong phú của loài Các chỉ số tương đồng, chỉ số ưu thế và các chỉ số đa dạng sinh học như Shannon và Simpson cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và hiểu rõ hơn về cấu trúc và sự phong phú của hệ sinh thái.
- So sánh tính đa dạng thực vật giữa các dạng địa hình theo độ cao
- Đề xuất biện pháp bảo tồn.
Phương pháp nghiên cứu
3.2.1 Thu thập tài liệu liên quan
Thu thập tài liệu thứ cấp là một bước quan trọng trong nghiên cứu, bao gồm các luận chứng, báo cáo khoa học, bài báo, tranh ảnh và bản đồ liên quan đến đề tài Những tài liệu này có thể được tìm thấy từ thư viện hoặc trên Internet, giúp cung cấp thông tin phong phú và đa dạng cho quá trình nghiên cứu.
Chúng tôi thu thập bản đồ địa hình, bản đồ hành chính, ảnh viễn thám và các dữ liệu liên quan khác về khu vực nghiên cứu từ Vườn Quốc gia Kon Ka Kinh.
- Tổng hợp và phân tích các tài liệu thu thập được
Điều tra theo tuyến kết hợp với lập ô đo đếm bao gồm 3 tuyến chính, mỗi tuyến có 5 tuyến phụ kích thước 10 m × 100 m Sử dụng la bàn và thước dây để xác định kích cỡ và hướng ô đo đếm, đánh dấu bằng sơn 4 cây ở 4 góc dễ nhìn Ô được chia nhỏ thành các kích thước 10 m × 10 m để dễ kiểm soát, và các cây nghiên cứu được đánh số thứ tự bằng sơn Cuối cùng, tiến hành đo đếm, thống kê số loài và số cá thể, sau đó ghi vào phiếu đo đếm.
- Sử dụng máy GPS để xác định tọa độ các ô điều tra, các loài quý hiếm, nguy cơ tuyệt chủng
- Dùng máy ảnh chụp tổng thể ô đo đếm, chụp tiêu bản loài
- Định danh tên loài, họ từng cây thân gỗ trong ô nghiên cứu theo bộ sách
“Cây cỏ Việt Nam” của Phạm Hoàng Hộ, 1993 và sự trợ giúp của chuyên gia thực vật
Phiếu điều tra ngoài thực địa
- Định vị toàn bộ hệ thống ô đo đếm lên trên bản đồ số thông qua phần mềm MapSource Version 6.2 và MapInfo 8.0
- Hình chụp các loài cây để định danh dùng phần mềm Photoshop 6.0 và ACDsee 6.0 để xử lý
- Dùng phần mềm Excel 2003 để tổng hợp những số liệu điều tra ngoài thực địa
Sử dụng phần mềm PRIMER-V của Clarke và Warwick (2001) để xác định các chỉ số đa dạng sinh học và mối quan hệ giữa các loài trong khu vực nghiên cứu Các chỉ số đa dạng sinh học được tính toán theo phương pháp được trích dẫn bởi Viên Ngọc Nam (2005).
Họ Đường kính Ghi chú
Chỉ số phong phú loài Margalef (d)
Chỉ số này được sử dụng để xác định tính đa dạng về loài và được tính theo công thức:
Trong đó: d: Chỉ số đa dạng Margalef
S: Tổng số loài trong mẫu
N: Tổng số các thể trong mẫu
Chỉ số đa dạng loài của Fisher (S)
Trong đó: s: Tổng số loài trong mẫu
N: Tổng số cá thể trong mẫu α: Chỉ số đa dạng loài trong quần xã
Chỉ số đồng đều Pielou (J’)
Dùng để tính toán mức độ đồng đều của các loài trong quần xã và được tính theo công thức:
H’: Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner
J’ có giá trị từ 0 đến 1 (J’ = 1 khi tất cả các loài có số lượng cá thể bằng nhau)
Dùng để tính sự đa dạng loài của một quần xã và được tính theo công thức:
S: Số lượng loài, được gọi là độ giàu có của loài d = S - 1 log N
N: Tổng số cá thể trong toàn bộ mẫu pi = ni/N: Tỉ lệ cá thể của loài i so với lượng cá thể của toàn bộ mẫu n i : Số lượng cá thể của loài i
Chỉ số ưu thế và chỉ số đa dạng Simpson
Chỉ số ưu thế Simpson (D) là một chỉ số quan trọng để đại diện cho loài ưu thế và theo dõi sự thay đổi trong môi trường Khi chỉ số D tăng, điều này cho thấy sự giảm đa dạng sinh học, từ đó giúp đánh giá hiệu quả tác động của môi trường Công thức tính chỉ số này rất đơn giản và dễ áp dụng trong nghiên cứu sinh thái.
D: Chỉ số của loài ưu thế và có giá trị ( 0 ≤ D ≤ 1)
N: Tổng số lượng các loài trong quần xã n i : Số lượng cá thể của loài i
Dựa trên các dữ liệu hiện có và những thông tin đã thu thập, cần tiến hành phân tích và tổng hợp để đưa ra các biện pháp bảo tồn hợp lý.