NGHIÊN cứu đa DẠNG côn TRÙNG nước ở một số SUỐI THUỘC lưu vực SÔNG mã, TỈNH THANH hóa

Với các đặc điểm đó nên trong môi trường nước tự nhiên chúng giữ một vai trò là các mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn, nhiều loài côn trùng nước nhạy cảm với các biến đổi của môi trườ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA SINH HỌC

Trưởng A Tài

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG CÔN TRÙNG NƯỚC Ở MỘT SỐ SUỐI THUỘC

LƯU VỰC SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA SINH HỌC

Trưởng A Tài

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG CÔN TRÙNG NƯỚC Ở MỘT SỐ SUỐI THUỘC

LƯU VỰC SÔNG MÃ, TỈNH THANH HÓA

Chuyên ngành: Động vật học

Mã số: 60420103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS NGUYỄN VĂN VỊNH

Hà Nội - Năm 2014

Hà Nội - Năm 2012

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Văn Vịnh, người thầy

đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn và định hướng cho tôi trong suốt quá trình học tập

và thực hiện đề tài này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo, cán bộ nghiên cứu đang công tác tại bộ môn Động vật Không xương sống, đã hết sức tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại bộ môn

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị và các bạn ở Viện Sinh thái và Bảo

vệ công trình – Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực địa và nghiên cứu đề tài

Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, thầy cô những người đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa học

Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn

Trưởng A Tài

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

1.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới 2

1.2 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước ở Việt Nam 15

1.3 Điều kiện tự nhiên, xã hội và đa dạng sinh học lưu vực sông Mã thuộc tỉnh Thanh Hóa 24

1.3.1 Điều kiện tự nhiên 24

1.3.2 Giá trị văn hóa - xã hội 28

1.3.3 Một số nghiên cứu về đa dạng sinh học lưu vực sông Mã 29

Chương 2 - THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined.

2.1 Thời gian nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Địa điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.3.3 Xử lý số liệu Error! Bookmark not defined Chương 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Error! Bookmark not defined 3.1 Thành phần loài côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

3.1.1 Thành phần loài của bộ Phù du (Ephemeroptera) Error! Bookmark not defined.

3.1.2 Thành phần loài của bộ Cánh lông (Trichoptera) Error! Bookmark not defined.

3.1.3 Thành phần loài của bộ Chuồn chuồn (Odonata) Error! Bookmark not defined.

3.1.4 Thành phần loài của bộ Cánh cứng (Coleoptera) Error! Bookmark not defined.

3.1.5 Thành phần loài của bộ Cánh nửa (Hemiptera) Error! Bookmark not defined.

3.1.6 Thành phần loài của bộ Hai cánh (Diptera) Error! Bookmark not defined 3.1.7 Thành phần loài của bộ Cánh vảy (Lepidoptera) Error! Bookmark not defined.

3.1.8 Thành phần loài của bộ Cánh úp (Plecoptera) Error! Bookmark not defined 3.1.9 Thành phần loài của bộ Cánh rộng (Megaloptera) Error! Bookmark not defined.

3.2 So sánh thành phần loài côn trùng nước giữa các điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

3.3 So sánh mật độ côn trùng nước giữa các điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

3.4 Đánh giá mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu

Error! Bookmark not defined 3.5 Loài ưu thế và các chỉ số đa dạng Error! Bookmark not defined 3.6 Các nhóm dinh dưỡng chức năng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 3.1 Cấu trúc thành phần loài côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.2 Danh sách thành phần loài côn trùng nước ở khu vực nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.3 Số loài của các bộ côn trùng nước tại các điểm thu mẫu Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.4 Chỉ số tương đồng Jaccard – Sorensen (%) giữa các điểm nghiên cứu

Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.5 Loài ưu thế, chỉ số loài ưu thế (DI), chỉ số Magalef (d) và chỉ số Đa dạng

sinh học Shannon – Weiner (H’) Error! Bookmark not defined Bảng 3.6 Các nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang Hình 2.1 Sơ đồ các điểm thu mẫu tại lưu vực sông Mã Error! Bookmark not defined.

Hình 3.1 Tỷ lệ % số loài theo từng bộ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu

Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Số loài của các bộ côn trùng nước tại các điểm thu mẫu Error! Bookmark not defined.

Hình 3.3 Số cá thể côn trùng nước tại các điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

(trên đơn vị diện tích 0,25m2) Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Sự tương đồng về thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

Hình 3.5 Tỷ lệ % các nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại khu vực

nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU

Côn trùng nước là những loài côn trùng sống trong nước hoặc có một giai đoạn sống trong nước trong vòng đời của chúng Chúng chiếm số lượng loài cũng như số lượng cá thể mỗi loài khá lớn trong môi trường nước, các loài côn trùng nước thích nghi với các dạng thủy vực nước chảy và nước đứng Với các đặc điểm

đó nên trong môi trường nước tự nhiên chúng giữ một vai trò là các mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn, nhiều loài côn trùng nước nhạy cảm với các biến đổi của môi trường nước, chúng sống trong môi trường nước sạch nên từ lâu côn trùng nước đã được các nhà nghiên cứu sử dụng như là những sinh vật chỉ thị cho môi trường nước

Việt Nam nằm trong đới khí hậu nóng ẩm và có hệ thống sông suối dày đặc,

có số lượng côn trùng nước phong phú nên thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước, tuy nhiên các nghiên cứu hầu hết chỉ tập trung chủ yếu ở các khu bảo tồn và vườn quốc gia Sông Mã là một trong những con sông lớn ở Việt Nam lưu vực sông có nhiều suối, cùng với hệ động động vật và thực vật phong phú nên đã được các nhà khoa học quan tâm đến việc nghiên cứu và xây dựng thành khu bảo tồn thiên nhiên, tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về côn trùng nước ở khu

vực này Vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu đa dạng côn trùng nước ở một số suối thuộc lưu vực sông Mã, tỉnh Thanh Hóa”, nhằm mục

đích:

- Xác định thành phần loài côn trùng nước tại một số suối trên lưu vực sông

Mã thuộc tỉnh Thanh Hóa

- Đánh giá một số đặc điểm quần xã côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới

Từ những đặc điểm của côn trùng nước như: sự đa dạng về loài, hình thái cấu tạo, thích nghi với các điều kiện khác nhau của môi trường nước, nhạy cảm với

sự biến đổi của hệ sinh thái và có ảnh hưởng đến đời sống của con người nên côn trùng nước đã sớm được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các nước phát triển Đến nay côn trùng nước được xác định có 9 bộ thường gặp là Phù du (Ephemeroptera), Chuồn chuồn (Odonata), Cánh úp (Plecoptera), Cánh nửa (Hemiptera), Cánh lông (Tricoptera), Cánh cứng (Coleoptera), Hai cánh (Diptera), Cánh rộng (Megaloptera) và Cánh vảy (Lepidoptera)

Những nghiên cứu về côn trùng thường tập trung vào việc định loại, nhiều nhà khoa học đã công bố hàng loạt các công trình nghiên cứu về côn trùng nước như: McCafferty (1983) [47], Merritt và Cummins (1996) [48],…Các nghiên cứu này đã đưa ra khóa định loại tới giống, thậm chí tới loài côn trùng nước dựa vào đặc điểm hình thái giai đoạn trưởng thành và giai đoạn ấu trùng Bên cạnh đó các tác giả còn đề cập đến một số ứng dụng của chúng trong sinh thái học

Bên cạnh việc nghiên cứu về phân loại học, các nhà nghiên cứu cũng tập trung vào việc nghiên cứu sự biến động của quần thể côn trùng, các mối quan hệ dinh dưỡng, đáp ứng yêu cầu sinh thái học (Resh và Rosenberg, 1984) [68], (Cummins, 1996) [48] Từ việc nghiên cứu sự biến động quần thể côn trùng các ứng dụng mới được ra đời như việc sử dụng côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước được áp dụng trên khắp thế giới từ châu Âu đến châu Á, một số tác giả trong lĩnh vực này như: Wilhm và Dorris (1968) [87], Morse, Yang, và Tian (1994) [52], Subramanian và Sivaramakrishnan (2007) [78]

Ngoài các nghiên cứu riêng rẽ về từng bộ côn trùng nước các nghiên cứu về quần xã côn trùng nước tại các khu vực nghiên cứu hiện nay đặc biệt được chú ý, sự

có mặt của các nhóm côn trùng nước tại các địa điểm nghiên cứu có thể cung cấp nhiều thông tin về sinh cảnh ở khu vực nghiên cứu như đặc điểm nguồn dinh

dưỡng, đặc điểm về độ chiếu sáng cũng như môi trường nền đáy Ngoài ra ta còn xác định các chỉ số đa dạng sinh học như chỉ số Shannon – Weiner của quần xã côn trùng nước tại các khu vực nghiên cứu, so sánh sự đa dạng của chúng ở các vị trí nghiên cứu đầu nguồn, giữa nguồn, cuối nguồn, hoặc giữa các điểm khác nhau trong khu vực nghiên cứu, các chỉ số đa dạng này được ứng dụng trong việc chỉ thị chất lượng nước tại khu vực được nghiên cứu

Ở Pháp và một số khu vực ở Châu Âu, nghiên cứu của Mi - Young Song, Fabien Leprieur và cộng sự (2008) [49] bằng việc đánh giá các chỉ số liên quan đến

4 bộ côn trùng nước (Ephemeroptera, Plecoptera,Trichoptera, và Coleoptera (EPTC)) cho thấy rằng các suối ở khu nông nghiệp có độ đa dạng về loài cũng như mật độ thấp hơn so với các suối trong rừng

Các nghiên cứu về đa dạng côn trùng nước và ứng dụng trong chỉ thị chất lượng nước được nghiên cứu ở rất nhiều nước trên thế giới, các nghiên cứu này đều tập trung vào việc định loại côn trùng thuộc 9 bộ côn trùng nước qua đó xác định các chỉ số đa dạng sinh học tại các khu vực được nghiên cứu Ở Châu Á nghiên cứu được thực hiện rất nhiều ở Ấn Độ có thể kể đến các nghiên cứu của các tác giả Jenila, RadhaKrishnan Nair (2013) [40], Rajnish Kumar Sharma and Nirupma Agrawal (2012) [67], Sarmistha Jana và cộng sự (2009) [71] Các tác giả ở Trung Quốc như Chorng Bin Hsu, Ping - Shih Yang (2005) [27], Yang Lian Fang và cộng

sự (1992) [89], ở Malaysia có thể kể đến tác giả Mohd Rasdi và cộng sự (2010) [50], ở Việt Nam các nghiên cứu về đa dạng quần xã côn trùng nước được nghiên cứu chủ yếu bởi Nguyen và cộng sự [54, 62, 70, 70]

Việc sử dụng các chỉ số sinh học trong đánh giá chất lượng nước ngày càng trở nên phổ biến, trong số hơn 50 chỉ số sinh học thì có 4 chỉ số liên quan đến côn trùng nước đó là: chỉ số phong phú loài (Taxa (Species) Richness), chỉ số phong phú EPT (EPT Richness (Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera)), chỉ số sinh học Hilsenhoff (Hilsenhoff Biotic Index), mô hình phần trăm tương đồng (Percent Model Affinity (PMA)) [45]

Nghiên cứu về bộ Phù du (Ephemeroptera)

Bộ Phù du (Ephemeroptera) là bộ côn trùng có cánh nguyên thủy và cổ xưa nhất trong số các nhóm côn trùng còn tồn tại đến giờ Dựa vào những bằng chứng hóa thạch, chúng có thể đã tồn tại vào giai đoạn cuối của kỷ Cacbon và đầu kỷ Pecmơ trong đại Cổ sinh, cách đây khoảng 290 triệu năm (Edmund, 1982) [31] Phù

du phân bố rộng khắp trên thế giới, giai đoạn ấu trùng của chúng có mặt ở hầu hết các thủy vực nước ngọt như: ao, sông, suối, đầm lầy đến những vùng nước nông của

hồ, chúng thường tập chung ở những chỗ nước chảy Giai đoạn trưởng thành của Phù du sống trên cạn từ 1-2 ngày Các loài thuộc bộ Phù du được mô tả từ rất sớm Công trình nghiên cứu đầu tiên về phân loại học Phù du là của nhà tự nhiên học nổi tiếng Lineaus (1758) Ông đã mô tả 6 loài Phù du tìm thấy ở châu Âu và xếp chúng

vào một nhóm là Ephemera (dẫn theo Nguyễn Văn Vịnh, 2003) [54] Đến năm

2008, trên thế giới đã phát hiện được hơn 3000 loài thuộc hơn 400 giống của 42 họ thuộc bộ Phù du [36]

Trong hai thế kỷ XIX, và XX các nghiên cứu về Phu du phát triển mạnh mẽ rất nhiều các công trình nghiên cứu được công bố hàng loạt điển hình như: Eaton (1871, 1881, 1883-1888, 1892), Ulmer (1920, 1924, 1925, 1932, 1933), Navás (1920, 1930), Lestage (1921, 1924, 1927, 1930), Needham và cộng sự (1935) Các nghiên cứu đã cung cấp những kiến thức cơ bản về Phù du như: mô tả các đặc điểm

về mặt hình thái của cả giai đoạn ấu trùng và trưởng thành, qua đó việc xây dựng khóa định loại đến các họ và giống của bộ Phù du trở nên dễ dàng (dẫn theo Nguyễn Văn Vịnh, 2003) [54] Edmunds (1963) đã xây dựng hệ thống phân loại đến họ thuộc bộ Phù du trên toàn thế giới, ông đã đưa ra một bức tranh tổng thể về khóa phân loại bậc cao cũng như nguồn gốc phát sinh của Phù du [30] Đến năm 1979 McCafferty và Edmunds tiếp tục hoàn thiện khóa phân loại và bổ sung những dẫn liệu về Phù du phù hợp với thực tiễn nghiên cứu

Trong một nghiên cứu gần đây Ogden và Whiting (2005) [63] đã tổng hợp những nghiên cứu về phân loại học của McCafferty và Edmunds đồng thời đưa ra

giả thuyết mới về nguồn gốc phát sinh của Phù du dựa trên những nghiên cứu về sinh học phân tử

Ở châu Á, những nghiên cứu đầu tiên về Phù du được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu đến từ châu Âu như: Navás (1922, 1925), Lestage (1921, 1924) (dẫn theo Nguyễn Văn Vịnh, 2003) [54] Tại Nhật Bản và Hàn Quốc, những báo cáo về Phù du chủ yếu quan tâm tới những vấn đề sinh thái học của ấu trùng Phù du trong

hệ sinh thái nước ngọt và các khóa phân loại (Gose, 1979-1980, 1985; Uesno, 1980; Yoon và Bae, 1988; Yoon, 1995) (dẫn theo Bae, 1997) [20] Tại khu vực Đông Nam Á, các nghiên cứu về Phù du đầu tiên là Ueno (1931, 1969) và Ulmer (1939) Các nhà nghiên cứu của Việt Nam và Thái Lan cũng đã công bố khá nhiều công trình nghiên cứu về Phù du trong thời gian gần đây (Nguyen, 2003, Nguyen và Bae,

2003, 2004; Tungpairojwong và Bae, 2006; Tungpairojwong, 2007; Braasch Boonsoong, 2009) [54, 56, 58, 59] Kết quả nghiên cứu đến năm 2003 cho thấy ở châu Á có khoảng 128 giống thuộc 18 họ của bộ Phù du (dẫn theo Nguyễn Văn Vịnh, 2003) [54]

Các nghiên cứu về Phù du đến nay khá đầy đủ cả về giai đoạn ấu trùng và trưởng thành, không chỉ dừng lại ở việc định loại các loài Phu dù mà các hướng nghiên cứu ứng dụng nhằm phục vụ cho lợi ích của con người và các vấn đề về sinh thái cũng như bảo tồn được quan tâm rất nhiều Các nghiên cứu điển hình trong các hướng này như: nghiên cứu về sự sinh sản và biến động theo mùa của Phù du bởi Neddham và cộng sự (1935), kết quả nghiên cứu của Lestage (1930) cho thấy những thủy vực nước chảy mà ở đó cấu trúc nền đáy là các khối đá với nhiều kích thước khác nhau và có chứa mùn bã hữu cơ thì thành phần loài Phù du rất đa da ̣ng [52] Sự ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với sự phân bố và đa dạng của bộ Phù

du gần đây cũng đã được nghiên cứu (Brittain, 2008) [43]

Nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn (Odonata)

Các nghiên cứu về hóa thạch cho thấy Chuồn chuồn có từ kỷ Trias Hiện nay, người ta chia ra 3 phân bộ: Anisoptera (Chuồn chuồn ngô), Zygoptera (Chuồn

chuồn kim), và phân bộ Anisozygoptera Các thống kê đến 2010 cho thấy Chuồn chuồn hiện nay có khoảng 5952 loài được mô tả trong đó 2941 loài thuộc phân bộ Zygoptera (18 họ, 308 giống), 3011 loài thuộc phân bộ Anisoptera (11 họ, 344

giống), và hai loài thuộc một giống Epiophlebia trong phân bộ Anisozygoptera Vẫn

còn khoảng 1000 đến 1500 loài chưa được mô tả (Kalkman et al., 2008) [86] Giống

Epiophlebia trong phân bộ Anisozygoptera chỉ phân bố ở độ cao khoảng 2.000m ở

những con suối thuộc Nhật Bản và vùng núi cao Himalaya (Tani & Miyatake, 1979; Kumar &Khanna, 1983) Hai phân bộ còn lại phân bố rộng cả ở nơi nước đứng cũng như nước chảy với số lượng loài phong phú [52]

Trong những năm gần đây, Chuồn chuồn trở thành mục tiêu của nỗ lực bảo tồn ở nhiều quốc gia như Bắc Mỹ, châu Âu và châu Á Chúng là những loài có kích thước cơ thể lớn, giai đoạn thiếu trùng sống trong môi trường nước trong khi giai đoạn trưởng thành sống hoàn toàn trên cạn

Các nghiên cứu về Chuồn chuồn được bắt đầu từ khoảng cuối thế kỉ XIX, nhưng phải sang thế kỉ XX Chuồn chuồn mới ngày càng nhận được chú ý nhiều hơn của các nhà nghiên cứu phân loại học và sinh thái học Ở giai đoạn đầu, các công trình nghiên cứu về Chuồn chuồn chủ yếu tập trung mô tả hình dạng và đặc điểm ngoài các loài Chuồn chuồn thu thập được ở châu Á và châu Âu nhằm xây dựng khóa định loại Điển hình cho các công trình nghiên cứu này là: Needham (1930), Fraser (1933, 1934, 1936), Askew (1988), Zhao (1990), Hisore và Itoh (1993), Wilson (1955) Merritt và Cummins (1996) [48], xây dựng khóa định loại tới giống

ở cả giai đoạn thiếu trùng và trưởng thành của bộ Chuồn chuồn thuộc khu vực Bắc

Mỹ

Khu hệ Chuồn chuồn Bắc Mỹ đã xác định được khoảng 462 loài Những nghiên cứu đầu tiên về phân loại học Chuồn chuồn Bắc Mỹ được thực hiện bởi Muttkowski (1910), Needham và Heywood (1929), phần lớn các loài gần đây được

mô tả đều thuộc họ Gomphidae là họ có số lượng loài lớn và đa dạng nhất trong bộ Chuồn chuồn (dẫn theo Merritt và Cummins, 1996) [48]

Ở khu vực châu Á, Chowdhury và Akhteruzzaman (1981) là những người đầu tiên công bố công trình nghiên cứu về Chuồn chuồn ở Bangladesh Hai ông đã

mô tả chi tiết các ấu trùng của 13 loài Chuồn chuồn thuộc bộ phụ Anisoptera Ngoài

ra còn một số công trình điển hình khác như: Nasiruddin và Begum (1985), Asahina (1993), Subramanian (2005) Ở Việt Nam phải kể đến các công trình nghiên cứu về Chuồn chuồn của Asahina (1969, 1996), Karube (1999, 2002) (dẫn theo Đặng Quốc Quân, 2008 và Đỗ Mạnh Cương, 2003) [1, 7]

Ngoài các công trình nghiên cứu về phân loại học còn có những công trình nghiên cứu về sinh học, sinh thái học và tập tính của Chuồn chuồn Một trong những nghiên cứu tiêu biểu là của Corbet (1999), Silsby (2001) nghiên cứu tập tính bắt cặp giao phối, bắt mồi…Ngoài việc nghiên cứu các tác giả này còn tổng hợp rất nhiều nghiên cứu trước đây để tạo nên một công trình khá hoàn chỉnh về các đặc điểm sinh học của Chuồn chuồn đặc biệt là về chu trình sống, tập tính sinh sản hay

sự di cư của loài (dẫn theo Đặng Quốc Quân, 2008) [7]

Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Bộ cánh úp thường phân bố ở nơi nước chảy và đa dạng nhất là ở những suối nhỏ và lạnh, nhiệt độ thường không quá 25oC, thiếu trùng ít khi xuất hiện ở những nơi nước ấm [22, 37] Các nghiên cứu về Cánh úp ngày càng nhiều, số loài được mô

tả ngày càng tăng, trong các nghiên cứu của Hynes (1976) và Zwick (1980) số loài được xác định là 2000 loài, đến năm 2007 trên thế giới đã xác định được khoảng

3500 loài Cánh úp, trong đó: khu vực Bắc Mỹ có khoảng 650 loài (Stark & Baumann, 2005), khu vực Trung Mỹ 95 loài, khu vực Nam Mỹ 378 loài (Heckman, 2003), khu vực Châu Âu 426 loài (Fochetti & Tierno de Figueroa, 2004), khu vực Châu phi 126 loài Châu Á là khu vực có số lượng loài phong phú nhất với số loài

đã xác định được lên tới 1527 loài trong đó: khu vực Đông Á và Nam Á có khoảng

784 loài, Trung Quốc đứng đầu với 350 loài (Yuzhou & Junhua, 2001), tiếp đó là Nhật Bản với 306 loài (Sivec & Yang 2001); Tây Á có 114 loài và Bắc Á với 279

loài Khu vực Australia có 191 loài (Michaelis và Yule, 1988) và New Zealand với

104 loài (dẫn theo Romolo Fochetti và José Manuel Tierno de Figueroa, 2008) [69]

Khu vực Bắc Mỹ và Châu Âu là hai khu vực đã được nghiên cứu nhiều hơn

cả Tuy nhiên tỷ lệ loài mới được mô tả ở 2 khu vực này vẫn khá cao: trung bình mỗi năm có 2,6 loài Cánh úp mới được mô tả ở khu vực Châu Âu (Fochetti và Tierno de Figueroa, 2005) Ngoài ra khu hệ Cánh úp ở Australia và New Zealand cũng đã được nghiên cứu khá đầy đủ, trong khi đó những dẫn liệu về Cánh úp ở Trung và Nam Mỹ còn rất nghèo nàn và chưa đủ để đại diện cho mức độ đa dạng thật sự ở các khu vực này Châu Á được đánh giá là có mức độ phong phú của bộ Cánh úp cao hơn nhiều so với khu vực Bắc Mỹ và Châu Âu Tuy nhiên trên thực tế ngoại trừ Nhật Bản và Nga, những dẫn liệu về Cánh úp ở khu vực này còn rất sơ sài, thậm chí có những nước chưa hề có bất cứ một nghiên cứu nào về bộ này (dẫn theo Romolo Fochetti và José Manuel Tierno de Figueroa, 2008) [69]

Khu hệ Cánh úp ở châu Á được nghiên cứu bởi những nhà khoa học châu Á

và châu Âu Trong suốt những thập niên 30 của thế kỷ XX, Wu và Claassen (1934,

1935, 1937, 1938) đã mô tả khóa định loại Cánh úp ở miền Nam Trung Quốc Kawai (1961-1975) nghiên cứu một vài loài ở Ấn Độ, Bangladesh đến phía Nam châu Á Zwick và Sivec (1980) mô tả một số loài Cánh úp ở Himalaya Vào thập niên 80 của thế kỷ XX, Zwick (1980, 1983, 1985, 1988) cũng đưa ra những nghiên cứu về khu hệ Cánh úp ở Đông Nam Á Uchida và cộng sự (1988, 1989) mô tả một vài loài thuộc Perlinae (Perlidae) ở Malaysia, Thái Lan và mô tả 2 giống thuộc

Peltoperlidae (Cryptoperla và Yoraperla) ở Nhật Bản và Đài Loan Stark (1979,

1987, 1983, 1991, 1999) đã ghi nhận nhiều loài mới trong họ Peltoperlidae và Perlidae ở châu Á Gần đây, Du (1998, 1999, 2000) đã công bố những tài liệu liên quan đến Perlidae ở miền Nam Trung Quốc (dẫn theo Cao Thị Kim Thu, 2002) [23]

Morse, Yang Lianfang và Tian Lixin (1994) [52]; Merritt và Cummins (1996) [48] khi nghiên cứu khu hệ Cánh úp ở Trung Quốc và Bắc Mỹ, các tác giả

đã xây dựng khóa định loại tới giống ấu trùng của bộ này, đó là cơ sở cho việc định loại các loài thuộc bộ Cánh úp ở Trung Quốc và Bắc Mỹ sau này

Cánh úp đóng vai trò quan trọng đối với hệ sinh thái suối, chúng đóng vai trò

là sinh vật tiêu thụ bậc 1, 2 đồng thời cũng là thức ăn của nhiều loài động vật không xương sống và cá; thiếu trùng bộ Cánh úp còn được sử dụng như là những chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước Tuy nhiên, do sự suy giảm chất lượng nguồn nước và sự thay đổi về mặt vật lý của sông suối đặc biệt là ở các nước công nghiệp phát triển hay các nước có mật độ dân số cao đã và đang làm giảm số lượng loài Cánh úp (dẫn theo Romolo Fochetti và José Manuel Tierno de Figueroa, 2008) [69]

Nghiên cứu về bộ Cánh nửa (Hemiptera)

Côn trùng nước bộ Cánh nửa phân bố rộng rãi ở hầu hết các lục địa trừ Nam Cực, chúng bao gồm 2 nhóm chính là: Gerromorpha (nhóm sống trên màng nước)

và Nepomorpha (nhóm sống dưới nước) Ngoài ra, còn có một nhóm nữa là Leptopodomorpha, tuy không sống ở môi trường nước nhưng kiếm ăn, bắt mồi ở gần bờ nước Một số tác giả cũng tính nhóm này vào nhóm sống ở nước Năm 2008, trên thế giới xác định được 4.810 loài, 343 giống và 23 họ thuộc bộ Cánh nửa trong

đó bao gồm 4.656 loài, 326 giống, 20 họ sống ở nước ngọt Bộ Cánh nửa ở nước

có thành phần loài đa dạng nhất tại khu vực Trung và Nam Mỹ (trên 1289 loài), khu vực Đông và Nam Á (trên 1100), Á - Úc trên 654 loài, Châu Mỹ trên 400 loài (dẫn theo Polhemus và Polhemus, 2008) [65]

Bộ Cánh nửa được nghiên cứu từ thế kỷ XVIII, những nghiên cứu đầu tiên của Fabricus (1775) đã mô tả loài đầu tiên thuộc Côn trùng nước bộ Hemiptera đó

là “Cimex cursitans” (ngày nay gọi là Limnometra cursitans) cho khu vực

Australia Các nghiên cứu về Cánh nửa ở Australia được tiếp tục sang thế kỷ XIX

và XX bằng việc bổ sung dẫn liệu về Hemiptera và mô tả bởi Erichson (1842), Fieber (1951) Cho đến nay, ở Australia đã có trên 261 loài được mô tả, thuộc 54

giống (trong đó, 14 giống là đặc hữu của khu vực này) thuộc 15 họ (Andersen, Weir, 2004) [15]

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu bộ Hemiptera ở nước về hình thái, sinh học, sinh thái, phân loại và chủng loại phát sinh như: Cheng và Fernando (1969), Menke (1979), Andersen (1985), Schuh và Slater (1995), Hilsenwoff (1991), (Yang, Kovac, Cheng, 2004) [88]

Ở Châu Á, các công trình nghiên cứu về bộ Hemiptera được bắt đầu khá sớm bằng các nghiên cứu của Lundblad (1933), La Rivers (1970), Lansbury (1972, 1973) Bộ Hemiptera cũng được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước như Trung Quốc, Thái Lan, Malaysia, Singapore… Ở Trung Quốc, từ những năm 1920 - 1930, Hoffmann đã công bố nhiều nghiên cứu phân loại, sinh học của Hemiptera ở nước (dẫn theo Morse, Yang, Tian, 1994) [52]

Ở Đông Á và Đông Nam Á, Esaki (trong giai đoạn 1923-1930) đã mô tả nhiều loài thuộc bộ Hemiptera ở khu vực này và các vùng lân cận, đưa thêm vào bậc phân loại cao hơn mà ngày nay vẫn được tiếp tục nghiên cứu Lundblad (1933) đưa ra tổng quan chung về bộ Hemiptera ở nước, với danh lục những loài từ Ấn Độ đến New Guinea và Nhật Bản [65] Ở Malaysia, Fernando và Cheng (1974) đã lập một danh lục gồm 102 loài thuộc 12 họ Sau đó, nhiều loài khác vẫn được mô tả hoặc ghi nhận Hiện tại, bán đảo Malaysia và Singapore có 167 loài nước ngọt thuộc 64 giống, 18 họ được biết đến Bộ Cánh nửa ở Borneo bao gồm khoảng 80 loài đặc hữu [88] Gần đây Tran và Polhemus (2012) [81], đã mô tả 1 loài mới

thuộc giống Ranatra (Nepidae) ở khu vực Đông Nam Á

Cùng với việc nghiên cứu về phân loại học, nhiều nhà khoa học cũng quan tâm đến việc nghiên cứu các lĩnh vực sinh thái học, địa lý sinh vật, chủng loại phát sinh, tập tính hay sự thích nghi của Cánh nửa ở nước Có thể kể đến công trình nghiên cứu của Cobben (1968, 1978), Andersen (1982), Damgaard (2008) Cheng (1965, 1966, 1976) đã công bố một số bài báo về sinh thái và địa lý sinh vật của

giống Halobates Những nghiên cứu về vai trò của bộ Cánh nửa trong hệ sinh thái

cũng được quan tâm bởi các nhà khoa học như Keffer (2000), Spence và Andersen (2000), Sites (2000), Yang et al (2004), Chen et al (2005) [88] Sự tiến hóa và thích nghi của Hemiptera ở nước cũng đã được nghiên cứu ở cấp độ sinh học phân

tử, hoặc kết hợp giữa các đặc điểm hình thái với sinh học phân tử, ví dụ như các

nghiên cứu của Damgaard et al (2005) về Halovelia và Steinovelia, Damgaard

(2008) [29] về phân bộ Gerromorpha

Nghiên cứu về bộ Cánh lông (Trichoptera)

Cánh lông là một trong những bộ có số lượng loài phong phú Ấu trùng và nhộng của bộ này có thể sống cả ở những suối nước lạnh và nóng nhiệt độ lên tới

340C, rất hiếm khi thấy có ở biển Đến năm 2012 ước tính trên thế giới có khoảng 14.548 loài, 616 giống và 49 họ còn tồn tại và 685 loài thuộc 125 giống và 12 họ đã hóa thạch của bộ Cánh lông (dẫn theo Moor, Ivanov, 2008) [51]

Những nghiên cứu về Cánh lông được thực hiện rất sớm ở Đông Nam Á bởi Ulmer (1911, 1915, 1925, 1927, 1930, 1932) và Navás (1913, 1917, 1922, 1930, 1932) Những nghiên cứu về hệ thống phân loại bậc cao của bộ Cánh lông được thực hiện bởi Ross (1956, 1967) và sau đó tiếp tục được bổ sung và hoàn thiện bởi Morse (1997) (dẫn theo Hoang D H., 2005) [35] Trong khi các hướng nghiên cứu chủ yếu dựa vào giai đoạn trưởng thành thì Ulmer đã mở ra hướng nghiên cứu dựa vào giai đoạn ấu trùng vào những năm 1955 và 1957 (dẫn theo Hoang D H., 2005) [35] Trong giai đoạn này, việc nghiên cứu về Cánh lông ở các nước Châu Á cũng bắt đầu được chú trọng, Ulmer (1905-1951, 1955, 1957), Malicky (1955), Morse (2009) Banks (1937) là người đầu tiên nghiên cứu khu hệ Cánh lông Philippin Đặc biệt trong những năm gần đây, có hàng loạt các công trình nghiên cứu mới về Cánh lông được công bố: Malicky (2007) đã liệt kê 327 loài và chứng minh sự đa dạng của Cánh lông trên đảo Sumatra cao hơn so với các khu vực khác xung quanh đại lục Indonesia Johason và Oláh (2008) [41, 42] đã công bố 7 loài mới thuộc giống

Tinodes (Psychomyiidae) cho khu hệ Cánh lông Châu Á và 1 loài mới từ Hồng

Kông

Năm 2009, Sharma và Chandra đã cung cấp một danh sách gồm 1046 loài,

94 giống, 27 họ của khu hệ Cánh lông ở Ấn Độ Các nghiên cứu về Cánh lông cũng được quan tâm ở một số quốc gia khác như Nhật Bản với những nghiên cứu của Iwata (1927), Tanida (1986, 1987), Ito và Ohkawa (2012); Trung Quốc (Martynov,

1930, 1931; Wang, 1963), Thái Lan (Chantaramongkol và Malicky, 1989, 1991,

1992, 1993, 1995, 1997; Radomsuk, 1999; Sangpradub và cộng sự, 1999; Malicky

và cộng sự, 2001, 2002; Chaiyapa, 2001) (dẫn theo Hoang D H., 2005) [35] Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế về định loại ấu trùng tới giống và loài nên các nghiên cứu ở Đông Nam Á mới chỉ dừng lại ở giai đoạn trưởng thành Các khóa định loại của bộ Cánh lông ở Đông Dương (Lào, Campuchia và Việt Nam) dựa trên những nghiên cứu của tác giả Wallace và cộng sự (1990), Edington và Hildrew (1995) và Wiggins (1996) (dẫn theo Hoang D H., 2005) [35]

Olash và Johanson (2010) đã công bố 19 loài mới thuộc họ Dipseudopsidae cho khoa học từ các mẫu vật thu được tại Ấn Độ, Malaysia, Lào và Việt Nam Tại Nhật Bản, tác giả Ito và Ohakawa (2012) [38] đã ghi nhận sự xuất hiện lần đầu của

hai loài Cánh lông thuộc giống Ugandatrichia (Hydroptilidae) kèm theo những

miêu tả chi tiết cho giai đoạn ấu trùng, nhộng và trưởng thành của các loài thuộc giống này tại đây

Nghiên cứu về bộ Cánh cứng (Coleoptera)

Bộ Cánh cứng (Coleoptera) là bộ có số lượng loài lớn nhất trong giới Động vật Hiện nay, số loài thuộc bộ côn trùng này vào khoảng 277.000 - 350.000 loài và khoảng 18.000 loài trong số đó thuộc nhóm côn trùng nước, 12600 loài (70%) đã được mô tả (tính đến tháng 10 năm 2005) [39] Hiện nay, các công trình nghiên cứu

về bộ Cánh cứng tập trung vào phân loại học, sinh thái học, tiến hóa như: các nghiên cứu của Feng (1932, 1933), Gschwendtner (1932), Fernando (1962, 1969), Nertrand (1973), Jach (1984) Heinrich & Balke (1997), Gentuli (1995), Jach & Ji (1995, 1998) đã cung cấp khá đầy đủ những dẫn liệu về phân loại học của bộ Cánh cứng ở châu Á (dẫn theo Morse, Yang và Tian, 1994) [52]

Trung Quốc có 601 loài (Wu và cộng sự), ở Nhật Bản đã định loại được 311 loài (Sato, 1988), Britton (1970) xác định ở Úc có khoảng 510 loài và White (1984)

đã phân loại được 1.143 loài ở khu vực Bắc Mỹ thuộc bộ Cánh cứng (dẫn theo Merritt và Cummins, 1996) [48]

Những nghiên cứu mới đây có thể kể đến như Čiampor Jr và cộng sự (2012)

đã cung cấp những thông tin về các loài thuộc giống Dryopomorphus (Elmidae) ở khu vực Malaysia Short và Jia (2011) [72] đã bổ sung 2 loài mới của giống Oocyclus là Oocyclus fikaceki Short và Jia và O dinghu Short và Jia cho khu hệ

Cánh cứng Châu Á từ các mẫu vật thu được ở Đông Nam Trung Quốc

Nghiên cứu về bộ Hai cánh (Diptera)

Bộ Hai cánh cũng là một trong những bộ côn trùng có số lượng loài lớn trong giới Động vật với khoảng 120.000 loài sống ở nước được biết trên thế giới, chúng phân bố rộng rãi ở hầu hết các dạng thủy vực Đây là một trong những bộ côn trùng nước thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học do mối liên hệ chặt chẽ của chúng với con người

Trong bộ này, người ta đặc biệt quan tâm tới họ Culicidae từ rất sớm bởi những ảnh hưởng của chúng khá lớn đến các hoạt động sống của con người Họ này có khoảng 3.500 loài và dưới loài thuộc 42 giống trên thế giới, có nhiều giống phân bố toàn cầu và là các véc tơ truyền bệnh nguy hiểm cho người, động vật và cây trồng [46]

Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về bộ Hai cánh được công bố trên toàn thế giới, trong đó tiêu biểu là các công trình nghiên cứu của Alexander (1931), Mayer (1934), Zwich và Hortle (1989) Đối với khu vực châu Á, Delfinado và Hardy (1973, 1975, 1977) đã tổng hợp một danh lục khá đầy đủ về thành phần loài của bộ Hai cánh ở miền Ấn Độ - Mã Lai Khóa định loại tới họ và giống hiện nay chủ yếu thực hiện theo khóa định loại được xây dựng bởi Harris (1990) Do nhiều loài thuộc bộ này là vật chủ trung gian truyền bệnh cho người và gia súc nên những

đặc điểm về sinh thái học của bộ này đã được quan tâm nghiên cứu từ sớm (dẫn theo Merritt và Cummins, 1996) [48]

Nghiên cứu về bộ Cánh rộng (Megaloptera)

Bộ Cánh rộng thường được biết đến như một bộ khá nguyên thủy của côn trùng biến thái hoàn toàn Đây là một bộ nhỏ, số lượng loài không nhiều, chỉ khoảng 328 loài đã được mô tả, gồm hai họ: Corydalidae (247 loài) và Sialidae (81 loài) [28] Ấu trùng của bộ này sống trong nước trong khi giai đoạn nhộng, trưởng thành sống trên cạn và đều là các loài ăn thịt (Riek, 1970) (dẫn theo McCafferty, 1983) [47]

Có rất nhiều tài liệu phân loại về bộ này của các tác giả khác nhau: Contreras

và Ramos (1998), Liu và Yang ( 2006) Penny et al (1997) công bố một danh lục loài thuộc bộ Cánh rộng, sau đó là Oswald (2006) Bên cạnh đó, Bowles (2006) cũng cung cấp những nghiên cứu về sự phân bố của các loài trong bộ này (dẫn theo Cover và Resh, 2008) [28]

Ở châu Á, bộ này chỉ phân bố nhiều ở vùng ôn đới thuộc Hàn Quốc, Nhật Bản và một số nơi ở Trung Quốc (Bank, 1938) Trong một thế kỷ qua, số loài mới thuộc bộ Cánh rộng tăng lên nhanh chóng, đáng chú ý nhất là khu vực Trung Quốc

và khu vực châu Úc Số lượng loài ước tính sẽ tăng lên trong thời gian tới có thể lên đến hơn 400 loài, bởi những khu vực nhiệt đới và vùng Đông Nam Á đang tiếp tục được quan tâm nghiên cứu (dẫn theo Cover và Resh, 2008) [28]

Nghiên cứu về bộ Cánh vảy (Lepidoptera)

Bộ cánh vảy chỉ có một số loài thuộc họ Pyralidae, Pyraustidae và Crambidae sống ở nước Giai đoạn trưởng thành của bộ này đã được nghiên cứu từ lâu và rất nhiều công trình đã được công bố cùng với các khóa phân loại đến loài Nhưng ở giai đoạn ấu trùng, chỉ có một số công trình nghiên cứu, tiêu biểu là của Merrit và Cummins (1984); Morse, Yang và Tian (1994) [52] đã đưa ra khóa định loại đến giống của ấu trùng bộ Cánh vảy

Ở châu Á, những nghiên cứu về bộ Cánh vảy chủ yếu là về phân loại học trong đó có các nghiên cứu của Rose và Pajni (1987), Habeck và Solis (1994), Munroe (1995) Trong những nghiên cứu này, các tác giả cũng đã thành lập khóa định loại cụ thể tới loài (dẫn theo McCafferty, 1983) [47]

1.2 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước ở Việt Nam

Vấn đề nghiên cứu côn trùng nước ở Việt Nam đã được một số tác giả đề cập đến, các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung vào vào lĩnh vực phân loại học đối với các bộ côn trùng nước phổ biến, bên cạnh đó còn có các nghiên cứu về sử dụng côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước

Nghiên cứu về đa dạng sinh học côn trùng nước tại nhiều khu vực ở Việt Nam được thự hiện chủ yếu bởi Nguyễn Văn Vịnh và cộng sự [6, 11, 26, 70], các tác giả đã công bố nhiều công trình nghiên cứu về quần xã côn trùng nước tại các khu vực như: vùng núi cao Sapa phía bắc Việt Nam, Vườn Quốc gia Bạch Mã, Thừa Thiên - Huế, Vườn Quốc gia Ba Vì - Hà Nội, Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông - Thanh Hóa, trong các nghiên cứu này tác giả đã công bố về thành phần loài côn trùng nước và xác định các chỉ số đa dạng sinh học…ở các khu vực được nghiên cứu Các nghiên cứu về đa dạng sinh học côn trùng nước đã cung cấp những dẫn liệu cơ bản về côn trùng nước tại các khu vực được nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi cho các nghiên cứu tiếp theo có liên quan

Nghiên cứu về bộ Phù du (Ephemeroptera)

Những nghiên cứu đầu tiên về Phù du ở Việt Nam được thực hiện vào đầu thế kỉ XX với các nhà khoa học nước ngoài Mở đầu là nghiên c ứu của nhà côn trùng học Lestage (1921, 1924), ông đã mô tả một loài mới của bộ Phù du cho khoa học, dựa vào mẫu vật được lưu giữ ở bảo tàng Pari (mẫu vật thu được ở miền Bắc

Việt Nam) Tiếp đó, Navas (1922, 1925) đã công bố hai loài Ephemera longiventris

và Ephemera innotata, cũng dựa trên các mẫu vật thu được ở miền Bắc Việt Nam

(dẫn theo Nguyễn Văn Vịnh, 2003) [56]