Tài liệu Nghiên cứu đa dạng hệ sinh thái tại khu di tích mỹ sơn tỉnh quảng nam và đề xuất một số giải pháp bảo tồn gắn với phát triển bền vững

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đặng Ngọc Bích NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI TẠI KHU DI TÍCH MỸ SƠN, TỈNH QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP BẢO TỒN GẮN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Đặng Ngọc Bích NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG HỆ SINH THÁI TẠI KHU DI TÍCH MỸ SƠN, TỈNH QUẢNG NAM VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP BẢO TỒN GẮN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 8420101.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Đoàn Hƣơng Mai TS. Ngô Xuân Nam XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG Giáo viên hướng dẫn Chủ tịch hội đồng chấm luận văn thạc sĩ khoa học PGS. TS. Đoàn Hương Mai Hà Nội - 2018 PGS.TS. Lê Thu Hà LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của Luận văn, học viên xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới hai thầy (cô) hướng dẫn là PGS.TS. Đoàn Hương Mai (Trưởng Bộ môn Sinh thái học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội) và TS. Ngô Xuân Nam (Phó Viện trưởng Viện Sinh thái và Bảo vệ công trình, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam), những người đã truyền cảm hứng, niềm đam mê nghiên cứu khoa học cho học viên. Học viên xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo, các cán bộ của Viện Sinh thái và Bảo vệ công trình, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam; các thầy cô giáo, các học viên, sinh viên trong Bộ môn Sinh thái học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội trong thời gian qua đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho học viên thực hiện tốt Luận văn. Luận văn được thực hiện bởi sự hỗ trợ của đề tài nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cấp Quốc gia: “Nghiên cứu, đề xuất và xây dựng mô hình ứng dụng giải pháp sinh thái, thủy lợi nhằm bảo tồn gắn với phát triển bền vững Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam” (mã số: ĐTĐL.CN-11/16) và Quỹ học bổng thiên nhiên Nagao. Học viên xin được chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và bạn bè đã động viên giúp đỡ và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa học. Một lần nữa, học viên xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu đó! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 Tác giả luận văn Đặng Ngọc Bích MỤC LỤC MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 3 1.1. Một số vấn đề cơ bản trong nghiên cứu hệ sinh thái ....................................... 3 1.1.1. Một số khái niệm về hệ sinh thái................................................................ 3 1.1.2. Cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái ...................................................... 4 1.1.3. Các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái và vai trò của chúng ............... 6 1.1.4. Dịch vụ sinh thái (Ecosystem services) ..................................................... 9 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng hệ sinh thái trên thế giới và ở Việt Nam ............................................................................................................... 11 1.3. Bảo tồn và phát triển bền vững ...................................................................... 17 Chƣơng 2. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................................................... 21 2.1. Thời gian, địa điểm và đối tƣợng nghiên cứu ................................................ 21 2.1.1. Thời gian nghiên cứu................................................................................ 21 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................ 21 2.1.3. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 21 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 21 2.2.1. Phƣơng pháp hồi cứu................................................................................ 21 2.2.2. Phƣơng pháp khảo sát thực địa ................................................................ 21 2.2.3. Phƣơng pháp phỏng vấn ........................................................................... 22 2.2.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu ........................................................................ 22 2.2.5. Phƣơng pháp phân loại hệ sinh thái ......................................................... 22 2.2.6. Phƣơng pháp thành lập bản đồ ................................................................. 22 2.2.7. Phƣơng pháp đánh giá dịch vụ sinh thái của các HST ............................. 23 2.2.8. Phƣơng pháp chuyên gia .......................................................................... 23 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 24 3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ............... 24 3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 24 3.1.2. Đặc điểm điều kiện tự nhiên .................................................................... 25 3.1.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội ......................................................................... 27 3.2. Hiện trạng đa dạng sinh học tại Khu di tích Mỹ Sơn ...................................... 31 3.2.1. Hiện trạng đa dạng loài ............................................................................ 31 3.2.2. Hiện trạng đa dạng hệ sinh thái ................................................................ 34 3.2.3. Bản đồ phân bố các hệ sinh thái ............................................................... 47 3.3. Đánh giá các dịch vụ sinh thái của các hệ sinh thái ở Khu di tích Mỹ Sơn ..... 49 3.4. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn Khu di tích Mỹ Sơn gắn với phát triển bền vững ................................................................................................................ 52 3.4.1. Giải pháp bảo tồn chung........................................................................... 52 3.4.2. Giải pháp đối với từng hệ sinh thái .......................................................... 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 65 PHỤ LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BQL Ban quản lý DVST Dịch vụ sinh thái HST Hệ sinh thái PTBV Phát triển bền vững PTNT Phát triển nông thôn UNESCO Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại dịch vụ sinh thái ....................................................................... 10 Bảng 1.2. Các kiểu HST trên thế giới ....................................................................... 12 Bảng 1.3. Phân loại các kiểu hệ sinh thái (ecosystem types) ở Việt Nam ................ 14 Bảng 3.1. Tổng hợp thành phần động thực vật tại Khu di tích Mỹ Sơn ................... 31 Bảng 3.2. Diện tích các hệ sinh thái tại Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam ......... 34 Bảng 3.3. Hiện trạng các công trình xây dựng ở Khu di tích Mỹ Sơn ..................... 41 Bảng 3.4. Đánh giá các dịch vụ sinh thái của các hệ sinh thái ở Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam ........................................................................................................ 49 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mô hình phát triển bền vững của Ngân hàng thế giới WB ....................... 20 Hình 3.1. Sơ đồ vị trí Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam ................................... 24 Hình 3.2. Thu nhập của các ngành nghề trong xã Duy Phú từ năm 2012 đến năm 2017 ............................................................................................................ 28 Hình 3.3. Cơ cấu các ngành kinh tế của xã Duy Phú từ năm 2012 đến năm 2017... 29 Hình 3.4. Số lƣợng ý kiến của ngƣời dân về việc bảo tồn di sản ............................. 30 Hình 3.5. Rừng phục hồi thƣờng xanh ở khu di tích ................................................ 35 Hình 3.6. Rừng phục hồi bằng cây tiên phong ƣa sáng ............................................ 36 Hình 3.7. Rừng keo phát triển ở phía nam Hòn Đền ................................................ 39 Hình 3.8. Khu vực trảng cỏ, cây bụi tái sinh ở phía Đông Bắc của Khu di tích ...... 40 Hình 3.9. Cỏ tranh trong hệ sinh thái trảng cỏ, cây bụi ............................................ 40 Hình 3.10. Đƣờng đi vào khu di tích Mỹ Sơn .......................................................... 42 Hình 3.11. Khu đền tháp Mỹ Sơn ............................................................................. 42 Hình 3.12. Nền đáy suối Khe Thẻ khu vực I ............................................................ 44 Hình 3.13. Thực vật ven suối Khe Thẻ tại khu vực I................................................ 45 Hình 3.14. Suối Khe Thẻ khu vực II ......................................................................... 45 Hình 3.15. Suối Khe Thẻ khu vực III ....................................................................... 46 Hình 3.16. Bản đồ hiện trạng các hệ sinh thái ở Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam ........................................................................................................ 48 MỞ ĐẦU Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam đƣợc UNESCO công nhận là di sản văn hóa thế giới năm 1999 với những giá trị nổi bật về kiến trúc, văn hóa đặc trƣng và chiều dày lịch sử. Mỹ Sơn nằm trong một thung lũng hẹp có núi rừng bao quanh, phía Nam là núi Hòn Đền hay Núi Chùa là ngọn núi thiêng của ngƣời dân Champa cổ. Từ ngọn núi này, khởi nguồn của dòng suối Khe Thẻ chảy qua giữa thung lũng rồi theo hƣớng Bắc đổ ra sông Thu Bồn. Giá trị Khu di tích Mỹ Sơn không chỉ nằm ở khu vực trung tâm với khoảng 70 ngôi đền tháp mà giá trị đó còn gắn liền với một không gian văn hóa và tự nhiên xung quanh. Những cánh rừng tự nhiên và những dòng suối đã tạo nên cảnh quan đặc biệt cho Khu di tích Mỹ Sơn. Theo Quyết định số 1915/QĐ-TTg của Thủ tƣớng Chính phủ ngày 30/12/2008 về Phê duyệt dự án quy hoạch bảo tồn và phát huy giá trị Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam giai đoạn 2008 - 2020, quy hoạch bảo tồn và phát huy giá trị Khu di tích Mỹ Sơn bao gồm toàn bộ thung lũng Mỹ Sơn giới hạn bằng các đỉnh núi bao quanh thung lũng nhƣ đỉnh núi Văn Chỉ, đỉnh núi Hòn Ngang, đỉnh núi Đá Bèo, đỉnh núi Kỳ Vĩ, đỉnh núi Mật Mã. Trong đó, phạm vi nghiên cứu quy hoạch là toàn bộ Khu di tích Mỹ Sơn, các cánh rừng trên sƣờn núi phía trong thung lũng Mỹ Sơn, khu vực xây dựng các công trình quản lý và dịch vụ thuộc khu Mỹ Sơn Thạch Bàn, có tổng diện tích phạm vi nghiên cứu quy hoạch là 11.580.000 m2 18. Hiện nay, các nghiên cứu về bảo tồn chủ yếu tập trung vào khu vực đền tháp nhằm tôn tạo, ngăn chặn quá trình hủy hoại của toàn bộ các di tích hiện còn ở Mỹ Sơn, đặc biệt là các di tích gốc; các công trình nghiên cứu chƣa chú trọng đến bảo tồn cảnh quan thiên nhiên tại thung lũng Mỹ Sơn. Ngoài bảo tồn khu vực đền tháp, việc bảo tồn khu vực quanh khu di tích cũng rất quan trọng. Tuy nhiên, cho đến nay, tại khu di tích này vẫn chƣa có công trình nghiên cứu tổng hợp nào liên quan đến cảnh quan thiên nhiên và hệ sinh thái quanh khu di tích. Vì vậy, rất cần những nghiên cứu về hệ sinh thái ở Khu di tích Mỹ Sơn, từ đó giúp cho địa phƣơng và các nhà nghiên cứu có biện pháp bảo tồn phù hợp góp phần duy trì và phát huy giá trị di sản nhƣng vẫn đảm bảo hài hòa giữa phát triển và gìn giữ nét văn hóa, lịch sử của ngƣời Champa. 1 Trƣớc những thực tế nhƣ trên, đề tài: “Nghiên cứu đa dạng hệ sinh thái tại Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam và đề xuất một số giải pháp bảo tồn gắn với phát triển bền vững” đƣợc thực hiện với mục tiêu: - Đánh giá đa dạng HST tại Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam; - Đánh giá tầm quan trọng của DVST mà các HST mang lại; - Đề xuất một số giải pháp bảo tồn Khu di tích Mỹ Sơn gắn với phát triển bền vững. Để thực hiện đƣợc những mục tiêu trên, đề tài đƣợc hỗ trợ và sử dụng số liệu của đề tài độc lập cấp Quốc gia: “Nghiên cứu, đề xuất và xây dựng mô hình ứng dụng giải pháp sinh thái, thủy lợi nhằm bảo tồn gắn với phát triển bền vững Khu di tích Mỹ Sơn, tỉnh Quảng Nam” (mã số: ĐTĐL.CN-11/16), cụ thể là kế thừa số liệu về hiện trạng đa dạng sinh học, số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội; ngoài ra, học viên đã tham gia khảo sát thực địa, thực hiện một số chuyên đề của đề tài cấp Quốc gia. 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Một số vấn đề cơ bản trong nghiên cứu hệ sinh thái 1.1.1. Một số khái niệm về hệ sinh thái Khái niệm HST đƣợc ra đời ở cuối thế kỷ thứ XIX dƣới các tên gọi khác nhau nhƣ “Sinh vật quần lạc” (Dakuchaev, 1846, 1903; Mobius, 1877). Sukatsev (1944) mở rộng khái niệm “Sinh vật quần lạc” thành khái niệm “Sinh vật địa quần lạc” hay “Sinh địa quần lạc” (Biogeocenose). Thuật ngữ “Hệ sinh thái” (Ecosystem) đƣợc A. Tansley nêu ra vào năm 1935 và trở thành phổ biến, đƣợc sử dụng rộng rãi nhất vì nó không chỉ bao hàm các HST tự nhiên mà cả các HST nhân tạo, kể cả con tàu vũ trụ. Thuật ngữ hệ sinh thái của A. Tansley còn chỉ ra những hệ cực bé (Microecosystem), đến các hệ lớn nhƣ một khu rừng, cánh đồng rêu (Tundra), biển, đại dƣơng và hệ cực lớn nhƣ sinh quyển 41. Theo Odum (1971), sinh vật và thế giới vô sinh ở xung quanh có quan hệ khăng khít với nhau và thƣờng xuyên có tác động qua lại. Đơn vị bất kỳ nào bao gồm tất cả các sinh vật (có nghĩa là quần xã) của một khu vực nhất định đều tác động qua lại với môi trƣờng vật lý bằng các dòng năng lƣợng tạo nên cấu trúc dinh dƣỡng xác định, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất (tức là trao đổi giữa các phần tử vô sinh và hữu sinh) trong mạng lƣới đƣợc gọi là hệ thống sinh thái hoặc HST 44. Năm 1990, Mai Đình Yên định nghĩa ngắn gọn về HST, đó là hệ thống bao gồm sinh vật và môi trƣờng tác động lên nhau mà ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất và dòng năng lƣợng 32. Theo Dƣơng Hữu Thời (1998), HST là một đơn vị chức năng và cấu trúc cơ sở. Nó gồm 2 thành phần chính: sinh vật và môi trƣờng mà trong đó sinh vật hoạt động sống 24. Năm 2000, Vũ Trung Tạng đã đƣa ra khái niệm HST là tổ hợp của một quần xã sinh vật với môi trƣờng vật lý mà quần xã đó tồn tại, trong đó các sinh vật tƣơng tác với nhau và với môi trƣờng để tại nên chu trình vật chất và sự chuyển hóa của năng lƣợng. HST lại trở lại thành một bộ phận cấu trúc của một HST duy nhất toàn cầu hay còn gọi là sinh quyển (biosphere) 20. 3 Khái niệm HST đã phát triển từ quần lạc sinh vật đến tổ hợp của quần xã sinh vật với môi trƣờng sống và bao gồm cả mối quan hệ giữa chúng. Theo Lê Vũ Khôi (2017), HST có thể có quy mô khác nhau: HST nhỏ (ví dụ nhƣ một chậu hoa cảnh), HST vừa (ví dụ nhƣ một hồ chứa nƣớc, một thảm rừng), HST lớn (ví dụ nhƣ một đại dƣơng, một khu rừng) 9. 1.1.2. Cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái Mỗi HST gồm các thành phần cấu trúc là thành phần vô sinh và thành phần hữu sinh. Thành phần vô sinh (sinh cảnh) bao gồm các yếu tố nhƣ ánh sáng, khí hậu, đất, nƣớc… Thành phần hữu sinh là các quần xã sinh vật. Thành phần cấu trúc của HST rất đa dạng, đƣợc tổ chức theo thứ bậc chặt chẽ, cùng với các mối quan hệ và thông tin, trên cơ sở đó, hệ thực hiện trọn vẹn chu kỳ sinh học của mình. Bởi vậy, HST đƣợc xem là một đơn vị cấu trúc rất hoàn chỉnh của tự nhiên. Không những thế, HST còn có những thuộc tính rất cơ bản khác quyết định đến thành phần cấu trúc và hoạt động, chức năng của nó nhƣ không gian, thời gian và các mối quan hệ tƣơng tác với các HST khác 20. Nếu xét theo cấu trúc thành phần thì một HST điển hình đƣợc cấu trúc bởi các thành phần sau đây 20: - Sinh vật sản xuất; - Sinh vật tiêu thụ; - Sinh vật phân hủy; - Các chất hữu cơ; - Các chất vô cơ; - Các yếu tố khí hậu. Thực chất ba thành phần đầu chính là quần xã sinh vật, còn ba thành phần sau là môi trƣờng vật lý và hóa học mà quần xã đó sử dụng để tồn tại và phát triển. Sinh vật sản xuất (Producer - P) là những sinh vật tự dƣỡng (autotrophy), gồm các loài thực vật có màu xanh và một số nấm, vi khuẩn có khả năng quang hợp hoặc hóa tổng hợp. Chúng là thành phần không thể thiếu đƣợc trong bất kỳ HST hoàn chỉnh nào. Nhờ hoạt động quang hợp và hóa tổng hợp của chúng mà nguồn thức ăn ban đầu đƣợc tạo thành để nuôi sống, trƣớc tiên chính những sinh vật sản xuất sau đó, nuôi sống cả thế giới sinh vật còn lại, trong đó kể cả con ngƣời. 4 Sinh vật tiêu thụ (Consumer - C) là những sinh vật dị dƣỡng (heterotrophy) bao gồm tất cả các loài động vật và những vi sinh vật không có khả năng quang hợp và hóa tổng hợp, nói một cách khác, chúng tồn tại đƣợc là dựa vào nguồn thức ăn ban đầu do các sinh vật tự dƣỡng tạo ra. Tuỳ theo đặc điểm tiêu thụ của chúng, đƣợc chia ra: - Sinh vật tiêu thụ bậc 1 (C1): bao gồm những loài động vật ăn thực vật. - Sinh vật tiêu thụ bậc 2 (C2): Bao gồm sinh vật ăn thịt, sử dụng sinh vật tiêu thụ bậc 1 làm thức ăn. - Sinh vật tiêu thụ bậc 3 và bậc 4 (C3 và C4) có thể là sinh vật ăn thịt, sử dụng sinh vật tiêu thụ bậc 2 làm thức ăn. Cũng có thể là ký sinh trùng sống ký sinh trên sinh vật tiêu thụ bậc 1 hoặc bậc 2 hoặc động vật ăn xác chết. Sinh vật phân hủy (Decomposer - D) là tất cả các vi sinh vật dị dƣỡng, sống hoại sinh (saprophy). Trong quá trình phân hủy các chất, chúng tiếp nhận nguồn lƣợng hóa học để tồn tại và phát triển, đồng thời giải phóng các chất từ các hợp chất hữu cơ phức tạp ra môi trƣờng dƣới dạng những khoáng chất đơn giản hoặc các nguyên tố hóa học ban đầu tham gia vào chu trình (nhƣ CO2, O2, N2...). Trong tự nhiên, HST không tồn tại độc lập mà còn liên hệ mật thiết với các hệ khác bằng các hệ chuyển tiếp. HST là một hệ động lực mở và có khả năng tự điều chỉnh. Theo Odum (1971), Ngoài cấu trúc theo kiểu thành phần, HST còn có kiểu cấu trúc theo chức năng 44, cấu trúc của HST bao gồm: - Quá trình chuyển hóa năng lƣợng của hệ; - Xích thức ăn trong hệ; - Các chu trình sinh địa hóa diễn ra trong hệ; - Sự phân hóa trong không gian và theo thời gian; - Các quá trình phát triển và tiến hóa của hệ; - Các quá trình tự điều chỉnh. Một HST cân bằng là một hệ trong đó 4 quá trình đầu tiên đạt đƣợc trạng thái cân bằng động tƣơng đối với nhau. Sự cân bằng của tự nhiên, nghĩa là mối quan hệ của quần xã sinh vật với môi trƣờng vật lý mà quần xã đó tồn tại đƣợc xác lập và 5 ít thay đổi từ năm này đến năm khác, chính là kết quả cân bằng của 4 chức năng nêu trên trong các HST lớn 46. Một hệ thống mới trong quá trình phát triển sẽ đạt đến trạng thái cân bằng ổn định, phải sau một thời gian dài tiến hoá thích nghi, trong đó bao gồm sự phát triển tƣơng hỗ của các thành phần cấu trúc. Mỗi một chức năng của hoạt động chức năng lại chứa đựng các phần cấu trúc riêng 44. Do tính cấu trúc đa dạng, HST ngày càng hƣớng đến trạng thái cân bằng ổn định và tồn tại vô hạn khi không chịu những tác động mạnh, vƣợt quá ngƣỡng chịu đựng của mình.Cấu trúc và chức năng của HST thay đổi theo không gian và thời gian, vì vậy, cần thay đổi theo không gian và thời gian khi đánh giá, lập bản đồ và quản lý HST 20. Trong một khu vực nghiên cứu có thể tốt hoặc kém hơn so với các khu vực khác do sự khác nhau về thành phần đất và chế độ thủy văn. Mỗi điều kiện này quy định sự hình thành những loài động vật hay thực vật nhất định. Ở khu vực không gian rộng hơn, nhiệt độ và gradient độ ẩm thay đổi theo vĩ độ, độ cao. Sự thay đổi theo không gian rộng lớn thể hiện sự phong phú của môi trƣờng mà sự thay đổi này ảnh hƣởng đến cảnh quan của vùng, cấu trúc chức năng của HST 20. 1.1.3. Các thành phần sinh vật trong hệ sinh thái và vai trò của chúng Quần thể sinh vật là dạng tồn tại của loài trong HST, tất cả các sinh vật về bản chất không thể sống biệt lập mà ít nhiều có mối quan hệ tƣơng tác với các cá thể khác của cùng một loài. Quần thể là một nhóm cá thể của một loài, khác nhau về kích thƣớc, về tuổi và giới tính, nhƣng có khả năng giao phối tự do với nhau để tái xuất số lƣợng và phân bố trong vùng phân bố của loài. Quần xã sinh vật là một tổ hợp bất kỳ của các quần thể phân bố trong lãnh thổ hoặc sinh cảnh xác định 6. Các mối quan hệ tƣơng tác giữa sinh vật với sinh vật, giữa sinh vật với môi trƣờng làm cho HST trở nên phong phú, đa dạng nhƣng vẫn có khả năng tự điều chỉnh bằng các mối quan hệ cùng loài và khác loài. Cấu trúc khu hệ sinh vật của quần xã sinh vật trong một HST đƣợc phân loại theo dạng dinh dƣỡng và sinh vật dị dƣỡng. Các nhóm sinh vật này thiết lập nên các 6 mối quan hệ, trƣớc hết là quan hệ dinh dƣỡng, trong đó vật chất và năng lƣợng theo đó biến đổi và vận động theo những con đƣờng khác nhau, tạo ra mối quan hệ gắn bó giữa các sinh vật với sinh vật, giữa sinh vật với môi trƣờng vô sinh mà quần xã sinh tồn 45. Sinh vật tự dưỡng hay sinh vật sản xuất: Những sinh vật này bao gồm tất cả các sinh vật quang tự dƣỡng: cây xanh, tảo nhân chuẩn, tảo lục, vi khuẩn tía, vi khuẩn lƣu huỳnh xanh; và các sinh vật hóa tự dƣỡng tạo ra các vật liệu hữu cơ bằng cách oxy hóa các hợp chất hữu cơ mà không cần thiết đến ánh sang. Sinh vật quang tự dƣỡng có khả năng tiếp nhận lƣợng ánh sáng mặt trời để tổng hợp các chất hữu cơ đầu tiên - nguồn thức ăn sơ cấp từ những chất vô cơ đơn giản của môi trƣờng. Do vậy, sinh vật tự dƣỡng là sinh vật sản xuất 1. Đặc điểm chính của các quần xã trên cạn là sự hiện diện và chiếm ƣu thế của thực vật xanh có mạch lớn. Trong khi đó ở môi trƣờng nƣớc, sinh vật sản xuất chính là tảo. Thực vật xanh là nguồn cung cấp thức ăn chính, là nơi ở, nơi trú ẩn cho nhiều sinh vật khác, chủ yếu là động vật và đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố, bảo vệ và thay đổi tính chất của đất và ảnh hƣởng đến các nhân tố vật lý của môi trƣờng 34, 9. Thực vật trên cạn bao phủ mặt đất hình thành thảm thực vật. Thảm thực vật là thuật ngữ dùng để chỉ toàn bộ tổ hợp thực vật của một vùng nào đó với những tính chất đặc trƣng mà thƣờng là cơ sở cho việc phân loại và đặt tên cho các quần xã trên cạn. Thảm thực vật đƣợc đặc trƣng không phải chỉ bằng thành phần loài và số lƣợng cá thể của các loài mà đặc biệt là bằng cấu trúc tổ hợp các loài cùng với các đặc trƣng của nó nhƣ những bộ phận trên mặt đất và dƣới mặt đất… Thảm thực vật biểu thị một cách rõ nét đặc trƣng của môi trƣờng trên cạn. Ví dụ nhƣ thảm thực vật đƣợc gọi tên rừng cây lá kim, rừng lá rộng rụng lá, savan, cây bụi… Những tên gọi này đặc trƣng cho quần xã sinh vật điển hình của HST. Thảm thực vật trong HST trên cạn có vai trò quan trọng. Ngoài chức năng là sinh vật sản xuất, thảm thực vật còn giữ vai trò quan trọng trong các chu trình vật chất. Nhiều tác giả dựa vào đặc điểm thảm thực vật để phân chia các HST 8. 7 Sinh vật dị dưỡng hay sinh vật tiêu thụ: Đây là những sinh vật thu nhận thức ăn và năng lƣợng từ các sinh vật khác, hoặc là của động vật, hoặc là thực vật hoặc là cả hai, bao gồm: động vật ăn thực vật, động vật ăn thịt, động vật ăn tạp và những động vật ăn thịt bậc cao. Sinh vật dị dƣỡng không tự sản sinh ra chất hữu cơ cho bản thân nó mà tiêu thụ các chất hữu cơ từ nguồn gốc có sẵn nên đƣợc gọi là sinh vật tiêu thụ. Các sinh vật tiêu thụ chiếm giữ một số bậc dinh dƣỡng. Những sinh vật tiêu thụ ăn thực vật sống là những sinh vật tiêu thụ sơ cấp hay động vật ăn thực vật. Những sinh vật tiêu thụ động vật ăn thực vật là những sinh vật tiêu thụ bậc 2 hay động vật ăn thịt. Trong một số HST, có những động vật ăn động vật ăn thịt, đây là những sinh vật tiêu thụ bậc 3 hay những động vật ăn thịt bậc cao. Có cả những động vật ăn cả động vật, ăn cả thực vật, đó là động vật ăn tạp. Sinh vật ăn chất hữu cơ chết là sinh vật ăn phế liệu. Những thành phần này có quan hệ sinh học chặt chẽ với nhau và trong quan hệ dinh dƣỡng, chúng là các mắt xích trong chuỗi thức ăn và lƣới thức ăn trong quần xã 1. Sinh vật phân hủy hay sinh vật ăn mùn bã: Những sinh vật sống hoại sinh các chất hữu cơ chết gọi là sinh vật phân hủy, trong khi sinh vật ăn mùn bã phá vỡ chúng thành những mảnh nhỏ hơn và tiêu thụ từng phần 1. Trong các quần xã sinh vật trong HST bất kỳ đều có sinh vật phân hủy. Quá trình phân giải đƣợc phân ra làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Giai đoạn phá vụn các xác chết động vật, thực vật, các chất hữu cơ thành dạng hạt vụn nát. Giai đoạn 2: Giai đoạn mùn hóa. Giai đoạn 3: Giai đoạn vô cơ hóa chất mùn. Nhƣ vậy, sinh vật tự dƣỡng tạo ra vật liệu hữu cơ, các sinh vật tiêu thụ ăn chúng, các sinh vật phân hủy và sinh vật ăn mùn bã phân hủy các chất hữu cơ chết, các sản phẩm bài tiết nhƣ phân và những tàn tích hữu cơ khác. Theo Lê Vũ Khôi và cộng sự (2017) 9, đánh giá đa dạng HST có thể dựa trên bản chất của quần xã: Mức độ đa dạng về thành phần loài; 8 Mức độ phong phú hay mức giàu tƣơng đối (%) số lƣợng cá thể của quần thể so với tổng số lƣợng cá thể chung trong quần xã; Mức độ cấu trúc dinh dƣỡng; Các dạng tăng trƣởng của các loài trong quần xã. 1.1.4. Dịch vụ sinh thái (Ecosystem services) HST có vai trò hết sức quan trọng đối với đời sống con ngƣời thông qua việc cung cấp các dịch vụ. Các nhà sinh thái học đã xác định 4 nhóm dịch vụ sinh thái mà các HST cung cấp 54, bao gồm: - Dịch vụ cung cấp (Provisioning services): tài nguyên rừng, tài nguyên nƣớc, thực phẩm, nƣớc sạch, nguyên liệu, nguồn gen… - Dịch vụ điều tiết (Regulating services): phòng hộ đầu nguồn, hạn chế lũ lụt, điều hoà khí hậu, điều tiết nƣớc, lọc nƣớc, thụ phấn, phòng chống dịch bệnh… - Dịch vụ hỗ trợ (Supporting services): cấu tạo đất, điều hoà dinh dƣỡng, năng suất sinh học sơ cấp… - Dịch vụ văn hoá - xã hội (Culture services): giá trị thẩm mỹ, quan hệ xã hội, giải trí và du lịch sinh thái, lịch sử, khoa học và giáo dục… HST cung cấp cho xã hội dịch vụ đa dạng và phong phú - từ nguồn nƣớc sạch ổn định cho đến đất sản xuất và hấp thụ cacbon. Con ngƣời, các công ty và xã hội đều dựa vào những dịch vụ này - khai thác nguồn nguyên liệu đầu vào, quá trình sản xuất và điều tiết khí hậu. Tuy nhiên hiện nay nhiều HST chƣa đƣợc định giá đúng mức hoặc không có giá trị kinh tế nào cả. Do quyết định hàng ngày đƣợc đƣa ra chỉ ƣu tiên làm sao để thu đƣợc lợi nhuận tài chính ngay lập tức, hàng loạt cấu trúc và chức năng của HST đều bị định giá thấp hơn giá trị thực của nó. Thuật ngữ DVST: “DVST là các lợi ích trực tiếp hoặc gián tiếp mà con ngƣời hƣởng thụ từ các chức năng của HST” đƣợc mô tả trong tài liệu Đánh giá HST thiên niên kỷ (2005) 54. Bản báo cáo đã xác định danh mục các loại hình DVST cung cấp nhƣ: sản phẩm lƣơng thực, thực phẩm (nhƣ lúa gạo, vật nuôi, thủy hải sản...); các cây công nghiệp (nhƣ bông, gỗ, gai dầu...); các nguồn dƣợc liệu; cung cấp nguồn nƣớc; điều hòa không khí; điều tiết nguồn nƣớc; hạn chế xói mòn; các dịch vụ văn hóa (bao gồm cả tinh thần và tôn giáo, các giá trị thẩm mỹ, giải trí, 9 du lịch sinh thái...). Cũng theo báo cáo, khoảng 60% DVST trên thế giới đang bị suy thoái hoặc khai thác, sử dụng không bền vững. Các DVST - việc cung cấp tài nguyên thiên nhiên và các chức năng của HST nhằm tạo ra các hàng hoá và dịch vụ có giá trị về kinh tế và môi trƣờng. Dựa vào vai trò, chức năng khác nhau của HST, các nhà sinh thái học đã phân thành 4 nhóm chức năng hay 4 loại dịch vụ của HST với mục đích khác nhau về kinh tế - xã hội, bao gồm: Bảng 1.1. Phân loại dịch vụ sinh thái Rừng 1. Dịch vụ - Lƣơng thực cung cấp - Nƣớc - Nhiên liệu - Sợi - Nguồn gen 2. Dịch vụ - Điều hòa/Ổn định khí hậu điều tiết - Điều tiết lũ lụt/thoát dòng chảy - Điều tiết dịch bệnh - Phòng hộ đầu nguồn - Bảo trì chất lƣợng/Lọc nƣớc - Chống gió/bão/sóng - Hấp thụ CO2 - Thụ phấn - Ổn định bờ biển, sông 3. Dịch vụ - Tái tạo chất dinh dƣỡng hỗ trợ - Kiến tạo đất - Năng suất sinh học 4. Dịch vụ - Đa dạng sinh học văn hóa - xã - Thẩm mỹ hội - Đạo đức - Tinh thần - Giáo dục - Giải trí - Du lịch Đất canh tác/ nông nghiệp - Thực phẩm - Lƣơng thực - Giao thông đƣờng - Nhiên liệu thủy - Sợi - Nguồn gen - Nguồn gen Biển - Điều hòa/Ổn định khí hậu - Điều tiết dịch bệnh. - Giữ trầm tích - Điều hòa/Ổn định khí hậu - Bảo trì chất lƣợng/Lọc nƣớc - Hấp thụ CO2 - Thụ phấn - Tái tạo chất dinh dƣỡng - Sản xuất cơ bản - Năng suất sinh học - Tái tạo chất dinh dƣỡng - Kiến tạo đất - Năng suất sinh học -Đa dạng sinh học - Đa dạng sinh học - Thẩm mỹ - Thẩm mỹ - Đạo đức - Đạo đức - Tinh thần - Tinh thần - Giáo dục - Giáo dục - Giải trí - Du lịch Nguồn: Đánh giá Hệ sinh thái Thiên niên kỷ, 2005 54 10 Một số thống kê của Đánh giá HST thiên niên kỷ (2005) 54 về sự giảm của các dịch vụ mà HST cung cấp: - Trong vòng 50 năm (1955 - 2005), con ngƣời đã làm thay đổi HST một cách nhanh chóng và rộng rãi hơn bất kỳ thời kỳ trƣớc đó trong lịch sử loài ngƣời. - 20% các rạn san hô trên thế giới đã đƣợc biến mất và 20% bị suy thoái trong vài thập kỷ qua. - 35% rừng ngập mặn đã bị biến mất. - Lƣợng nƣớc trong hồ chứa đã tăng lên 4 lần kể từ năm 1960 đến năm 2000. - Các dòng tuần hoàn vật chất của nitơ và phốt pho sinh học đã đƣợc tăng lên 2-3 lần. - Tốc độ gia tăng những loài đang đứng trƣớc nguy cơ tuyệt chủng tăng ở mức gấp 1000 lần so với tốc độ cơ bản trong lịch sử. - 10-30% của động vật, chim và động vật lƣỡng cƣ đang bị đe dọa tuyệt chủng. Chính vì vậy, cần có những nhận thức, đánh giá đúng đắn về những giá trị mà DVST của các HST mang lại để khai thác một cách hợp lý, hiệu quả, bền vững. 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đa dạng hệ sinh thái trên thế giới và ở Việt Nam Năm 1980, hai nhà sinh thái học Norse và McManus đã viết một chƣơng trong Báo cáo hàng năm của Ủy ban về Chất lƣợng môi trƣờng, đề cập tới đa dạng sinh học toàn cầu và đƣa ra hai khái niệm đa dạng hệ sinh thái (ecological diversity). Sau đó, IUCN đã thúc đẩy ý tƣởng xây dựng một công ƣớc toàn cầu về đa dạng sinh học. Theo Công ƣớc Đa dạng sinh học (1992) 50: “Đa dạng sinh học là sự phong phú của mọi cơ thể sống có từ tất cả các nguồn trong các HST trên cạn, ở biển và các HST dƣới nƣớc khác và mọi tổ hợp sinh thái mà chúng tạo nên; đa dạng sinh học bao gồm sự đa dạng trong loài (đa dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen), giữa các loài (đa dạng loài) và các HST (đa dạng HST)”. Nhƣ vậy, đa dạng HST là một trong 3 dạng của đa dạng sinh học. Đặc trƣng của đa dạng HST: - Đa dạng HST có quan hệ chặt chẽ với đa dạng loài và đa dạng gen bởi đa dạng HST liên quan đến quần xã sinh vật trong khi đó đa dạng loài liên quan đến quần thể sinh vật và đa dạng di truyền liên quan đến cá thể; 11 - Đa dạng HST bao gồm đa dạng các yếu tố môi trƣờng; - Bảo tồn đa dạng HST với đối tƣợng chính là quần xã sinh vật với môi trƣờng còn bảo tồn đa dạng loài chỉ với đối tƣợng là loài hay quần thể; - Đa dạng HST dẫn đến đa dạng cảnh quan, các sinh cảnh, các ổ sinh thái, các nơi ở của sinh vật; - Nghiên cứu đánh giá và giám sát đa dạng HST, cảnh quan cần đánh giá nhiều yếu tố, nhƣng nếu chỉ xét trên hai thành phần chính là môi trƣờng và sinh vật sẽ thuận tiện hơn. - Cách đánh giá và thể hiện mức độ đa dạng HST, cảnh quan thông thƣờng hiện nay là sử dụng các bản đồ, các ảnh; đối với đánh giá đa dạng loài là danh lục, còn đa dạng gen là các sơ đồ phân tích điện di. Năm 1973, Ellenberg phân loại các HST trên thế giới thành 15 dạng ở Bảng 1.2. Tác giả đã đƣa ra một số HST điển hình ở Ấn Độ để làm ví dụ minh họa. Tuy nhiên, có nhiều loại HST ở những nơi khác nhau trên thế giới. Nếu phân tích vi mô có thể phân loại thành nhiều HST hơn nữa. Bảng 1.2. Các kiểu HST trên thế giới STT Loại HST Địa điểm ví dụ 1 2 3 4 5 6 HST núi (Mountain ecosystem) HST chân núi (Foot-hill ecosystem) HST nông nghiệp HST nông thôn HST đô thị HST mỏ 7 8 9 10 11 12 13 14 15 HST rừng HST sa mạc HST đồng cỏ HST sông HST nƣớc nội địa HST biển HST ven biển HST đảo HST rừng ngập mặn 12 Khu vực núi Himalayan Vùng Terai và Dooars ở Ấn Độ Vùng sản xuất lƣơng thực, thực phẩm Cộng đồng làng xã Thị trấn, thành phố Khu vực khai thác vàng ở cao nguyên Chota Nagpur ở Ấn Độ Rừng tự nhiên, rừng trồng Sa mạc Thar ở Ấn Độ Đồng cỏ Prairies ở Ấn Độ Sông Ganges ở Ấn Độ Ao, hồ, đất ngập nƣớc Biển Ấn Độ Dƣơng Ven biển Konkan, Malabar ở Ấn Độ Đảo Andaman, Nicobar ở Ấn Độ Sunderbans ở Ấn Độ và Bangladesh Nguồn: Ellenberg, 1973 36