Tin Khoa học - Công nghệ quốc tế

Đa dạng sinh học trên mô hình

.

Trước thực trạng đa dạng sinh học đang giảm xuống tỷ lệ chưa từng có như hiện nay, các nhà sinh thái học đã kết hợp với các nhà toán học sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp toán học để nghiên cứu và khắc phục tình trạng trên. Đặc biệt, vận dụng lý thuyết xác suất và các quá trình ngẫu nhiên, các nhà sinh thái học đã nghiên cứu và ứng dụng thành công việc tích hợp hầu hết các cơ chế tiến hóa vào trong mô hình đa dạng sinh học. Điều này sẽ giúp các nhà sinh thái học xác định được số lượng cũng như quá trình tiến hóa của nguồn tài nguyên sinh vật trên hành tinh chúng ta, đồng thời có thể tìm ra các phương pháp bảo tồn nguồn tài nguyên sinh vật.

Áp dụng công cụ toán học để mô hình hóa quá trình tiến hóa của giống chim hoa mai thông qua sự phát triển kích thước mỏ chim

Trước hết, chúng ta cần xác định đa dạng sinh học thật sự là gì. Bằng trực giác, thông thường người ta thấy rằng, càng có nhiều loại sinh vật thì tính đa dạng sinh học càng phong phú. Nhưng với nghiên cứu cụ thể ở loài kiến và loài nhím Âu, nhà khoa học Vincent Bansaye (CMAP1) lại đặt ra câu hỏi: “Điều gì tác động đến đa dạng sinh học của hai giống kiến trong cùng một loài (kiến) và hai loài khác nhau (kiến và nhím Âu)?”

Việc tìm ra câu trả lời cho câu hỏi trên hoàn toàn không đơn giản. Vì thực chất nội dung câu hỏi là đa dạng sinh học bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi nhân tố nào, do sự biến mất của các loài động vật có vú hay do sự biến mất của các loài bọ cánh cứng, mà chính hai nhân tố này đóng vai trò then chốt trong hệ sinh thái. Bằng cách áp dụng những công cụ chính xác của toán học phức hợp vào khoa học thực nghiệm mới có thể trả lời được những câu hỏi trên.

Toán học giúp các nhà sinh thái học tính toán được số lượng

Bà Sylvie Méléard, Trưởng Nhóm Mô hình và Đa dạng sinh học Toán học2của CMAP tin tưởng rằng, mặc dù “có thể là hơi quá khi nói rằng toán học đang thay đổi hoàn toàn quá trình nghiên cứu đa dạng sinh học, nhưng trên thực tế nó đã mang đến một phương pháp tiếp cận mới.” Ví dụ, gần đây, bà đã xây dựng mô hình phản ánh quá trình dẫn đến sự xuất hiện của các loài sinh vật mới3. Bà cho biết thêm: “Để đạt được kết quả này, chúng tôi đã tích hợp rất nhiều các hiện tượng khác nhau, từ sự đột biến gen phát sinh trong suốt quá trình sinh sản của một cá thể, cho đến sự ảnh hưởng của môi trường lên toàn bộ quần thể. Và thông qua sử dụng luận chứng lý thuyết chặt chẽ, chúng tôi đã thành công trong nghiên cứu thiết lập những điều kiện dẫn tới các bước tiến hóa, hoặc dẫn tới sự xuất hiện các loài sinh vật mới.”
Cải thiện kho dự trữ các loài sinh vật

Bà Méléard quyết định tiến hành nghiên cứu sâu hơn bằng cách cố gắng xác định ngưỡng dưới thể hiện sự biến mất của một loài sinh vật. Theo bà: “Các mô hình thông thường không thể trả lời được câu hỏi trên vì chúng không phù hợp với các quần thể nhỏ. Nhưng thông qua việc tính toán sự biến đổi gen của các cá thể trong một nhóm nhỏ, chúng tôi bắt đầu thấy được cách thức xuất hiện của đột biến gen không gây ảnh hưởng lên một nhóm lớn, mà chỉ làm tăng tốc độ biến mất của một nhóm nhỏ.”

Một ví dụ khác là, sự phát triển của các công cụ toán học có thể xác định quy mô của một quần thể với thông tin cục bộ duy nhất. Ông Bansaye tóm lược vấn đề này: “Cùng nói đến việc tôi đang đi bộ trong rừng và tôi nhìn thấy một con hươu trứng. Sau đó hai mươi phút, tôi đi tiếp khoảng 1 kilomet nữa và nhìn thấy một con hươu trứng thứ hai. Từ việc thu thập loại dữ liệu này, tôi có thể suy ra được những thông tin quan trọng gì về toàn bộ quần thể hươu trứng ở trong rừng?” Tiến hành hoạt động nghiên cứu như vậy sẽ mang lại tác động to lớn đối với kho lưu trữ các loài sinh vật khác nhau. Ông Bansaye cùng với đồng nghiệp Amaury Lambert (LPMA4 ở Paris) cũng đang nghiên cứu tác động của môi trường sống phân mảnh trên cơ chế tiến hóa của quần thể. Nghiên cứu này cho kết quả trong việc xây dựng các phương thức bảo tồn tốt hơn trong bối cảnh tài nguyên đất đai vô cùng khan hiếm đối với cuộc sống hoang dã.

Về vấn đề này, ông Denis Couvet, Giám đốc Đơn vị nghiên cứu bảo tồn sinh học CERSP5, kết luận: “Đa dạng sinh học không thể bị giảm xuống mức cân bằng đơn. Nhưng thực sự mô hình toán học có đóng góp to lớn cho các phương thức tiếp cận cân bằng và khách quan đối với hệ sinh thái.”

1. Trung tâm Ứng dụng Toán học, Cao đẳng Bách Khoa (CNRS/Cao đẳng Bách Khoa)
2. Bảo tàng lịch sử tự nhiên quốc gia
3. Hợp tác với Régis Ferrière (Phòng thí nghiệm sinh thái và tiến hóa, Trường Cao đẳng Pháp tuyến, Pari) và Nicolas Champagnat (INRIA, Sophia-Antipolis)
4. Phòng thí nghiệm về xác suất và mô hình ngẫu nhiên (CNRS/Đại học Pari VI và VII)
5. Bảo tồn sinh vật, phục hồi và giám sát quần thể (CNRS/MNHN)

(Theo CNRS)
Tuyết Lan


 

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".