Dưới đây là nội dung bài tập thảo luận đầu tiên môn Tiến hóa, các bạn xem và chuẩn bị thảo luận vào ngày thứ 5 tuần này nha.
SỰ CHIA CẮT RỪNG VÀ NHỮNG HẬU QUẢ CỦA NÓ ĐẾN SỰ ĐA DẠNG SINH HỌC: MỘT BÀI TẬP LẬP BẢN ĐỒ
James P. Gibbs
CÁC MỤC TIÊUBài tập này nhằm hai mục tiêu. Mục tiêu thứ nhất là thông qua một bài tập về cách lập bản đồ cho phép bạn khám phá xem điều gì xảy ra với một cảnh quan rừng khi nó trải qua quá trình chia cắt. Mục tiêu thứ hai là để cho bạn dự đoán xem điều gì sẽ xảy ra với khu hệ sinh vật sinh sống trong cảnh quan như một kết quả của những thay đổi đó. Vấn đề cơ bản mà chúng tôi đề cập là: Những cảnh quan có thể bị chia cắt theo một cách cho phép con người và đa dạng sinh học cùng tồn tại?
TỔNG QUANPhần thứ nhất của bài tập bao gồm việc xác định những thay đổi trong một cảnh quan rừng khi nó bị chia cắt. Bạn bắt đầu bằng một bảng kẻ ô vuông thể hiện một cảnh quan có rừng chiếm ưu thế và chưa bị xáo động. Phần lớn diện tích rừng nằm trên đất cao nhưng cũng có một số diện tích rừng có ở các vùng đất ngập nước được nối thông nhau bằng những con suối, bản thân những con suối này lại được bao quanh bởi rừng hành lang. Cả rừng ngập nước và rừng hành lang đều được xem là “rừng ngập lụt theo mùa” và cả hai cùng được biểu thị trên bản đồ bằng những ký hiệu đất ngập nước.
Bắt đầu bằng một bảng kẻ ô trắng, bạn sẽ đánh dấu các ô vuông theo một tiến trình bắt chước sự phân đoạn cảnh quan có liên quan tới sự chiếm đóng định cư của con người, đầu tiên thêm một con đường chính và các vùng đất bị phát quang liên quan đến nó, rồi sau đó thêm những con đường phụ thứ hai và thứ ba và những vùng đất bị phát quang có liên quan tới chúng. Những ô vuông “đã tô kín” sẽ thể hiện những vùng có rừng đã bị phát quang và được chuyển sang các mục đích nông nghiệp trong khi đó các ô vuông “kẻ chéo song song” sẽ thể hiện các vùng rừng còn lại nằm ở cạnh và liền kề trực tiếp các vùng bị phát quang. Sau đó, bạn sẽ lặp lại quá trình chia cẳt này trong khi dẫn chứng một số hướng dẫn sử dụng đất đơn giản để kiểm tra xem chúng có thể ảnh hưởng như thế nào đến kết quả xét trên phương diện cấu trúc cảnh quan và đa dạng sinh học nằm trong nó. Cuối cùng, bạn sử dụng ba cảnh quan để so sánh: (1) cảnh quan nguyên thủy, (2) cảnh quan chịu sự chia cắt không kiểm soát và (3) cảnh quan chịu sự chia cắt được hướng dẫn bằng một số quy định sử dụng đất đơn giản và những phương án sử dụng đất.
Phần thứ hai của bài tập giúp bạn dự đoán điều sẽ xảy đến với sinh cảnh tồn tại bên trong cảnh quan như một hậu quả của sự chia cắt nó. Đối với mỗi kịch bản lâp bản đồ của bạn cho cùng một cảnh quan, bạn sẽ tính toán một số tham số sinh học chính để đưa ra những dự đoán về tình trạng đa dạng sinh học và hoạt động của hệ sinh thái bên trong cảnh quan. Bạn sẽ kiểm tra xem những thay đổi trong cảnh quan ảnh hưởng như thế nào đến (1) sự đa dạng hệ sinh thái của cảnh quan, (2) sự đa dạng loài bên trong cảnh quan, và (3) chức năng của hệ sinh thái ở phương diện sự tách carbon bên trong những hệ sinh thái có mặt. Những bạn khá hơn có thể thử đi tiếp những bước còn lại, đề cập về: (4) sức sống quần thể của một loài thú lớn sống theo đàn, (5) năng lượng tìm kiếm thức ăn của những loài chim phân bố rộng, và (6) kích thước quần thể hữu hiệu và sự dịch chuyển hướng phát sinh ở trong một cây tán rừng. Bằng cách đổi chiếu những chỉ thị sinh học này với nhau trong ba cảnh quan bạn tạo ra, bạn sẽ có được một cảm nhận tốt về sự chia cắt ảnh hưởng như thế nào đến sự đa dạng sinh học và chúng ta có thể làm giảm bớt như thế nào đối với một số tác động tiêu cực của nó thông qua quy hoạch và những khuyến khích.
Phần I: Quá trình chia cắt rừngLàm quen với bản đồ cơ bảnĐầu tiên biết định hướng trên bản đồ bằng cách chú ý đến những hướng chính. Đâu là hướng Bắc? hướng Đông và Tây? Thứ hai, bạn hãy làm quen với tỷ lệ xích trên bản đồ. Mỗi ô vuông có độ dài một cạnh là 100m. diện tích cũa mỗi ô vuông là bao nhiêu? Chiều rộng và chiều dài của sinh cảnh nghiên cứu là bao nhiêu? (tính theo ha và km2). Nếu bạn dịch chuyển theo đường ngang từ một ô vuông sang ô bên cạnh, khoảng cách bạn vừa di chuyển là bao nhiêu? Nếu bạn dịch chuyển theo đường chéo, bạn đã di chuyển được bao xa? Bây giờ, hãy xem những kiểu che phủ khác nhau. Bạn có thể nhận ra đâu là rừng ngập lụt (ngập nước và hành lang)? Rừng đất cao? Các dòng suối và những dòng chảy khác?
Kịch bản I: Cảnh quan nguyên thủy với những xáo động tự nhiên nhỏ, rải rác và dân cư ở đó.Những xáo động nằm rải rác là thường thấy thậm chí bên trong cả những cảnh quan nguyên thủy, chưa bị chia cắt. Những xáo động này có thể do các tia chớp gây nên chúng tạo ra những khoảng trống nhỏ. Nhiều xáo động cũng có thể do con người tạo ra khi họ xây dựng các mảnh vườn nhỏ trồng cây luân canh tại những vùng đất nào đó hoặc đốt rừng ở những nơi khác để tạo nên sự sinh trưởng thứ sinh và hấp dẫn thú săn. Những mảng bị xáo động này thường không chiếm diện tích lớn của cảnh quan (có thể tới 2% diện tích) và nói chung nằm phân tán xa nhau. Để bắt chước tình huống này, hãy chọn ngẫu nhiên 2% số ô vuông và chuyển chúng thành những sinh cảnh mở (những ô vuông đã tô kín) và thay đổi những ô vuông bao quanh các sinh cảnh mở thành các sinh cảnh rìa ngoài (những ô vuông kẻ chéo song song).
Có bao nhiêu cư dân được cưu mang trong cảnh quan đó? Hãy giả sử rằng mỗi gia đình (trung bình mỗi gia đình có 5 người) cần được tiếp cận riêng với 3 ha đất đã phát quang để trồng trọt đáp ứng những nhu cầu của họ hoặc 50 ha đất rừng (đất cao hoặc ngập nước và không nhất thiết phải liền nhau) để khai thác các sản phẩm tự nhiên và săn bắn. Thường thì người dân kết hợp cả trồng trọt và thu lượm các sản phẩm hoang dã nhưng ở trường hợp này chúng ta sẽ xem xét một sự phân chia đơn giản về kế sinh nhai.
Kịch bản II: Cảnh quan bị chia cắt theo một cách thức không kiểm soát.Bắt đầu bằng một bản đồ trắng chỉ một cảnh quan nguyên thủy, hãy thêm một con đường cắt qua khu vực. Con đường này có thể là kết quả cuối cùng của việc thăm dò dầu hoặc khí tại một vùng xa xôi hoặc là kết quả của những lực của Chính phủ nhằm tiếp cận với một vùng biên giới. Để tạo ra con đường này, đơn giản hãy kẽ một đường đậm dọc theo trục đông - tây đi qua phần giữa của một trong những hàng trung tâm của bảng ô vuông. Độ rộng con đường không đáng quan tâm và có thể bỏ qua nhưng nó lại cung cấp sự tiếp cận trực tiếp với những ô vuông nằm ngang và những ô vuông kề ngay cạnh chúng (cách con đường 150 m). Những ô vuông này được chuyển sang nông nghiệp. Do vậy, hãy tô kín tất cả những ô vuông nằm ngang và lân cận – tổng cộng là 3 hàng.
Hãy chú ý là sự chia cắt rừng mở đầu này còn làm thay đổi phần rừng nằm cạnh các vùng đất đã chuyển đổi thành sinh cảnh rìa ngoài. Hãy lưu ý rằng những tác động rìa ngoài quan trọng về mặt sinh thái có thể trải rộng trong phạm vi ít nhất 100 m, vì vậy hãy kẻ chéo tất cả các ô vuông có rừng nằm cạnh vùng đất đã phát quang để biểu thị nơi vùng rừng rìa ngoài được tạo ra.
Bây giờ hãy thêm nhiều con đường hơn. Những con đường này là những loại đường do những người đi theo con đường chính đầu tiên tạo ra và bây giờ họ tìm kiếm những vùng đất định cư và sẽ chuyển nhiều diện tích rừng hơn sang nông nghiệp và những sử dụng khác. Hãy thêm 2 con đường như vậy bằng cách kẻ những đường đậm vuông góc với con đường mở đầu, cắt ngang nó ở khoảng 450 m và 1.450 m dọc theo chiều dài của nó. Kéo dài những con đường phụ thứ 2 này ở cả hai phía đi ngang qua hết cảnh quan. Hãy lập lại quá trình chia ranh giới cho những vùng đất đã chuyển đổi nằm cách cạnh của các con đường 150m và sau đó là với các sinh cảnh rìa ngoài nằm kề chúng.
Hãy tính lại số cư dân được cưu mang bên trong cảnh quan đó.
Kịch bản III: Cảnh quan bị chia cắt theo một số hướng dẫn sử dụng đất đơn giản.Bắt đầu bằng một bản đồ trắng, thêm các con đường và những vùng đất phát quang như bạn đã làm ở kịch bản II, với mục đích tạo ra đủ tài nguyên cho một lượng người tương đối, nhưng hãy đặt các con đường theo bất kỳ sơ đồ nào mà bạn muốn để thỏa mãn những hướng dẫn sử dụng đất đơn giản này và những phương án sử dụng đất (phỏng theo một phần của Laurance and Gascon, 1997)
• Tăng tốc độ sản xuất trên đất trồng trọt lên ba lần nhờ dùng phân bón và có thể là những cây trồng luân canh để bây giờ người dân địa phương chỉ cần phát quang nhiều nhất là một phần ba diện tích rừng cho việc đáp ứng những nhu cầu của họ. Tuy nhiên, hãy chú ý theo là theo kịch bản những phương án sử dụng đất thì mỗi gia đình chỉ với một ha đất canh tác đã có thể đáp ứng được các nhu cầu của mình bởi vì năng suất đã tăng lên ba lần. Nói cách khác, bây giờ bạn chỉ cần chuyển các vùng đất nằm cách cạnh các con đường tới 50 m, vì vậy hãy tô kín vào chỉ những lô đất cắt trực tiếp con đường.
• Cấm việc phát quang bất kỳ một khối sinh cảnh rừng nào mà có chứa một dòng chảy. Hãy chú ý các con đường có thể chạy ngang qua các dòng chảy nhưng những khối rừng chứa các dòng chảy không được phát quang.
• Bảo vệ tất cả những hệ sinh thái hiếm – không chuyển đổi các rừng ngập lụt.
• Phân chia một nữa cảnh quan cho những mục đích sản xuất và sử dụng của con người trong khi đó xếp nửa còn lại vào tình trạng bảo vệ.
• Hãy tính lại số cư dân được cưu mang bên trong cảnh quan.
Phần II: Những ý đồ sinh học của các kịch bản chia cắt
Bước 1: Phân tích cảnh quan và sự đa dạng hệ sinh tháiĐối với mỗi bản đồ mà bạn tạo ra từ ba kịch bản chia cắt ở trên, hãy kiểm kê phần diện tích cảnh quan là rừng đất cao bên trong, rừng đất cao ở rìa ngoài, rừng ngập lụt bên trong, rừng ngập lụt ở rìa ngoài, và đất chuyển từ rừng sang nông nghiệp. Hãy chú ý là các vùng ven bờ các dòng chảy là “những vùng rìa ngoài” tự nhiên hay là các hệ đệm, nhưng ở đây chúng ta quan tâm đến các vùng rìa ngoài của rừng nằm kề với các sinh cảnh mở. Hãy tính phần cảnh quan mà mỗi sinh cảnh chiếm. Cuối cùng, hãy ước tính sự đa dạng về hệ sinh thái bên trong mỗi một cảnh quan trong những cảnh quan này nhờ sử dụng chỉ số đa dạng Shannon-Weiner, có công thứ là – ∑pi*log(pi),
Trong đó, pi là phần cảnh quan do hệ sinh thái I chiếm. Ví dụ như, nếu rừng bên trong chiếm 900 trong tổng 1000 ô vuông và rừng ngập lụt chiếm phần còn lại của cảnh quan, thì chỉ số đa dạng Simpson sẽ = (0.9*log(0.9))+(0.1*log(0.1)). Các phép tính của bạn sẽ tương tự như vậy nhưng được thực hiện qua tất cả các kiểu hệ sinh thái.
Tài liệu dẫnChase, MR; Moller, C; Kessell, R; Bawa, KS., 1996. Distant gene flow in tropical trees. Nature 383: 398 – 399.
Fragoso, JMV., 1998. Home range and movement Patterns of White-lipped Peccary (Tayassu pecari) Herds in the Northern Brazilian Amazon. Biotropica 30: 458-469.
Gasco, C; Lovejoy, TE; Bierregaard, RO Jr; Malcolm JR; Stouffer, PC; Vasconcelos, HL; Laurance, WF; Zimmerman, B; Tocher, M; Borges, S., 1999. Matrix habitat and species richness in tropical forest remnants. Biological Conservation 91: 223-229.
Hall, P; Chase, MR; Bawa, KS., 1994. Low genetic variation but high population differentiation in a common tropical forest tree species. Biological Conservation 8: 471-482.
Laurance, WF; Gascon, C., 1997. How to creatively fragment a landscape. Biological Conservation 11: 577-579.
Tue Nov 09, 2010 8:41 pm
