Halle/Saale, Fort Lauderdale. Hơn 100 năm quan sát trong tự nhiên đã tiết lộ một mô hình chung về sự phong phú của các loài: Hầu hết các loài đều hiếm nhưng không quá hiếm và chỉ có một số loài là rất phổ biến. Cái gọi là sự phân bố phong phú loài toàn cầu này đã được tiết lộ đầy đủ đối với một số nhóm loài được giám sát tốt, chẳng hạn như chim. Tuy nhiên, đối với các nhóm loài khác, chẳng hạn như côn trùng, tấm màn che vẫn chưa được vén lên một phần. Đây là những phát hiện của một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng sinh học Tích hợp Đức (iDiv), Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) và Đại học Florida (UF) dẫn đầu, được công bố trên tạp chí. Sinh thái tự nhiên và tiến hóa. Nghiên cứu này chứng minh tầm quan trọng của việc giám sát đa dạng sinh học trong việc phát hiện sự phong phú của các loài trên hành tinh Trái đất và để hiểu chúng thay đổi như thế nào.

“Ai có thể giải thích tại sao một loài có phạm vi phân bố rộng và rất nhiều, còn một loài liên quan khác lại có phạm vi phân bố hẹp và hiếm?” Câu hỏi này đã được Charles Darwin đặt ra trong cuốn sách mang tính đột phá “Nguồn gốc các loài”, được xuất bản hơn 150 năm trước. Một thách thức liên quan là tìm hiểu có bao nhiêu loài phổ biến (rất nhiều) và bao nhiêu loài hiếm, cái gọi là sự phân bố phong phú loài toàn cầu (gSAD).

Hai mô hình gSAD chính đã được đề xuất trong thế kỷ trước: RA Fisher, một nhà thống kê và nhà sinh vật học, đề xuất rằng hầu hết các loài đều rất hiếm và số lượng loài giảm đối với các loài phổ biến hơn (được gọi là mô hình chuỗi log). Mặt khác, FW Preston, một kỹ sư và nhà sinh thái học, lập luận rằng chỉ có một số loài thực sự rất hiếm và hầu hết các loài đều có mức độ phổ biến trung gian (cái gọi là mô hình log-normal). Tuy nhiên, cho đến nay và dù đã trải qua nhiều thập kỷ nghiên cứu, các nhà khoa học vẫn không biết mô hình nào mô tả gSAD thực sự của hành tinh này. 

Giải quyết vấn đề này đòi hỏi lượng dữ liệu khổng lồ. Các tác giả nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ Cơ sở thông tin đa dạng sinh học toàn cầu (GBIF) và tải xuống dữ liệu đại diện cho hơn 1 tỷ quan sát loài trong tự nhiên từ năm 1900 đến năm 2019. 

Tiến sĩ Corey Callaghan, tác giả đầu tiên cho biết: “Cơ sở dữ liệu GBIF là một nguồn tài nguyên tuyệt vời cho tất cả các loại nghiên cứu liên quan đến đa dạng sinh học, đặc biệt vì nó tập hợp cả dữ liệu được thu thập từ các nhà khoa học chuyên nghiệp và công dân trên toàn thế giới”. Anh bắt đầu nghiên cứu khi đang làm việc tại iDiv và MLU và hiện đang làm việc tại UF. 

Callaghan và các nhà nghiên cứu đồng nghiệp của ông đã chia dữ liệu được tải xuống thành 39 nhóm loài, chẳng hạn như chim, côn trùng hoặc động vật có vú. Đối với mỗi loài, họ đã biên soạn bảng phân bổ độ phong phú loài toàn cầu (gSAD) tương ứng. 

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một mô hình phổ quát tiềm năng, xuất hiện sau khi sự phân bổ độ phong phú của loài được tiết lộ đầy đủ: Hầu hết các loài đều hiếm nhưng không hiếm lắm và chỉ một số loài rất phổ biến, như được dự đoán trong mô hình log-normal. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng bức màn chỉ được vén lên hoàn toàn đối với một số nhóm loài như mè và chim. Đối với tất cả các nhóm loài khác, dữ liệu vẫn chưa đầy đủ.

Giáo sư Henrique Pereira, người đứng đầu nhóm nghiên cứu tại iDiv và MLU, cho biết: “Nếu bạn không có đủ dữ liệu, có vẻ như hầu hết các loài đều rất hiếm”. “Nhưng bằng cách ngày càng thêm nhiều quan sát, bức tranh sẽ thay đổi. Bạn bắt đầu thấy rằng trên thực tế, có nhiều loài quý hiếm hơn những loài rất quý hiếm. Bạn có thể thấy sự thay đổi này đối với mè và chim khi so sánh các quan sát loài từ năm 1900, khi có ít dữ liệu hơn, với các quan sát loài toàn diện hơn mà chúng ta có ngày nay. Thật thú vị: chúng ta có thể thấy rõ hiện tượng tiết lộ đầy đủ sự phân bố phong phú của các loài, như Preston đã dự đoán cách đây vài thập kỷ, nhưng bây giờ chỉ được chứng minh ở quy mô toàn hành tinh.”

Callaghan cho biết: “Mặc dù chúng tôi đã ghi lại các quan sát trong nhiều thập kỷ nhưng chúng tôi mới chỉ vén bức màn về một số nhóm loài”. "Chúng ta vẫn còn một chặng đường dài để đi. Nhưng đối với tôi, GBIF và việc chia sẻ dữ liệu thực sự đại diện cho tương lai của nghiên cứu và giám sát đa dạng sinh học.”

Những phát hiện của nghiên cứu mới cho phép các nhà khoa học đánh giá mức độ gSAD đã được công bố đối với các nhóm loài khác nhau. Điều này cho phép trả lời một câu hỏi nghiên cứu lâu đời khác: Có bao nhiêu loài ngoài kia? Nghiên cứu này cho thấy rằng trong khi đối với một số nhóm như chim, gần như tất cả các loài đã được xác định thì điều này lại không xảy ra với các loài phân loại khác như côn trùng và động vật chân đầu.

Các nhà nghiên cứu tin rằng phát hiện của họ có thể giúp trả lời câu hỏi của Darwin về lý do tại sao một số loài lại hiếm còn những loài khác lại phổ biến. Mô hình phổ quát mà họ tìm thấy có thể chỉ ra các cơ chế tiến hóa hoặc sinh thái chung chi phối tính phổ biến và hiếm có của các loài. Trong khi nhiều nghiên cứu đang được thực hiện, con người vẫn tiếp tục làm thay đổi bề mặt hành tinh và sự phong phú của các loài, chẳng hạn như bằng cách làm cho các loài phổ biến trở nên ít phổ biến hơn. Điều này làm phức tạp thêm nhiệm vụ của các nhà nghiên cứu: Họ không chỉ cần hiểu sự phong phú của các loài tiến hóa tự nhiên như thế nào mà còn cần hiểu tác động của con người đang làm thay đổi các mô hình này cùng một lúc như thế nào. Có lẽ vẫn còn một chặng đường dài trước khi câu hỏi của Darwin cuối cùng cũng được trả lời.