Bài giảng Đa dạng sinh học cây thuốc PGS.TS. Trần Văn Ơn

Mục tiêu của bài học: Trình bày được các khái niệm cơ bản về đa dạng sinh học, cấp độ của đa dạng sinh học, vai trògiá trị của đa dạng sinh học cây thuốc; trình bày được các nguyên nhân gây suy giảmyếu tố ảnh hưởng đến đa dạng sinh học cây thuốc, các khái niệm và phương pháp bảo tồn đa dạng sinh học cây thuốc; trình bày được các phương pháp nghiên cứu đ...

ĐA DẠNG SINH HỌC

CÂY THUỐC

PGS.TS Trần Văn Ơn

Bộ môn Thực vật - Trường ĐH Dược Hà Nội

Chủ tịch kiêm Giám đốc DKPharma

Tại sao cần biết về Đa dạng sinh học?

• N ghiên cứu cơ bản, khám phá cây thuốc

• Sàng lọc cây thuốc và phát triển thuốc mới

• Bảo tồn cây thuốc

• Khai thác cây thuốc

• Trồng cây thuốc

– G iống

– Điều kiện trồng

Rừng mưa nhiệt đới

Cấu trúc rừng mưa nhiệt đới

Giống Kim ngân Việt Nam

Giống Kim ngân Trung Quốc

Giống cây thuốc

Mục tiêu học tập

1 Trình bày được các khái niệm cơ bản về đa dạng sinh học, 3

cấp độ của đa dạng sinh học, vai trò/giá trị của đa dạng sinh học cây thuốc

2 Trình bày được các nguyên nhân gây suy giảm/yếu tố ảnh

hưởng đến đa dạng sinh học cây thuốc, các khái niệm và phương pháp bảo tồn đa dạng sinh học cây thuốc

3 Trình bày được các phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh

học cây thuốc

4 Trình bày được nội dung đa dạng sinh học cây thuốc, hiện

trạng bảo tồn đa dạng sinh học cây thuốc ở Việt Nam

Tài liệu tham khảo

• Nguyễn Nghĩa Thìn (2005), Đa dạng sinh học và tài nguyên di

truyền thực vật, Nhà xuất bản Đại học quốc gia, Hà Nội.

• Phạm Bình Quyền (chủ biên) (2002), Đa dạng sinh học, Nhà

xuất bản Đại học quốc gia, Hà Nội.

• WRI/IUCN/UNEP (1992), Global Biodiversity Strategy, WRI,

Washington DC.

• WRI/WCU/WB/WWF (1991), Conserving the World's

Biological Diversity, Washington D.C and Gland, Switzerland.

• Soejarto D D (1998), Studies on Biodiversity Strategy, WRI,

Washington DC.

PHẦN 1:

KHÁI NIỆM

VỀ ĐA DẠNG SINH HỌC

Các khái niệm đa dạng sinh học

1 Là toàn bộ tính đa dạng của sự sống trên trái đất

2 Là toàn bộ gen, các loài và các hệ sinh thái trong

một vùng hoặc trên toàn thế giới

3 Là tính đa dạng của sự sống và các quá trình hoạt

động của nó

4 Là tất cả các loài thực vật, động vật, vi sinh vật, các

hệ sinh thái và quá trình sinh thái học mà chúng

tham gia

Các cấp đa dạng sinh học

Đa dạng di truyền Đa dạng loài Đa dạng sinh thái

Quần thể (Population) Giới (Kingdom) Sinh đới (Biome)

Cá thể (Individual) Ngành (Phyla) Vùng sinh thái (Bioregion)Nhiễm sắc thể

(Chromosome)

Lớp (Class) Cảnh quan (Landscape)

Gene Bộ (Order) Hệ sinh thái (Ecosystem)Nucleotide Họ (Family) Nơi ở (Habitat)

Chi (Genera) Tổ sinh thái (Niche)Loài (Species)

1 Đa dạng hệ sinh thái

• Bao gồm các mức độ sinh thái khác nhau của quần thể, thông qua nơi ở và ổ sinh thái, đến sinh cảnh

• C ấu trúc của hệ sinh thái:

– Quần xã sinh vật: gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ

và sinh vật phân huỷ

– Môi trường vật l{: Các yếu tố vô cơ, hữu cơ và khí hậu

Khái niệm hệ sinh thái

Cấu trúc hệ sinh thái

Đa dạng hệ sinh thái

• Cấu trúc của quần xã:

– Đa dạng về loài, nguồn gen

– C ấu trúc không gian:

• T háp sinh thái (số lượng, sinh khối, năng lượng)

– Mối quan hệ giữa các loài

Cấu trúc không gian

Chuỗi thức ăn

Lưới thức ăn

Tháp sinh thái

Các quần xã lớn (Biom) trên trái đất

Các quần xã trên cạn

Rừng mưa nhiệt đới (Tropical rain forests)

• Vùng gần xích đạo Khí hậu luôn ấm (từ 20 đến

250C) lượng mưa dồi dào (ít nhất 1.900

mm/năm)

• Là biome có độ giàu có nhất, cả về độ đa dạng

và tổng sinh khối

• Có cấu trúc phức tạp, với nhiều cấp độ của

dạng sống Hơn một nửa các dạng sống trên

cạn xuất hiện trong biom này

• Hầu hết các động vật có đời sống trên các cây

gỗ, trải qua toàn bộ đời sống trên tán rừng

Các loại côn trùng rất phong phú

• Mối là đặc trưng cho sự phân hủy của chu trình

dinh dưỡng của gỗ Chim có xu hướng màu sắc

sáng Bò sát và lưỡng thê xuất hiện nhiều Khỉ

hầu (Lemurs), Cu li (sloths), và khỉ (monkeys)

ăn các loài trái cây Nhóm loài ăn thịt lớn nhất

là nhóm mèo

Rừng ôn đới (Temperate forests)

• Phân bố ở miền đông của Bắc Mỹ, Đông Á,

và nhiều nước Châu Âu

• Lượng mưa nhiều (750-1500 mm)

• Các loài thực vật ưu thế bao gồm Sồi (Oak), Thích (Maple), các cây gỗ lớn lá rụng khác Tán lá rộng, rụng đi vào mùa Thu và mọc trở lại vào mùa Xuân

• Mật độ tán lá cho phép các tầng cây bụi ở bên dưới phát triển tốt, một tầng cây thảo,

và thường được bao phủ bởi rêu và dương xỉ: Cung cấp nhiều nơi ở cho nhiều loại côn trùng và chim

• Chứa nhiều thành phần của họ gậm nhấm,

là thức ăn cho Linh miêu (Bobcat), Chó sói (wolve), và cáo (Fox) Ngoài còn có Nai và Gấu đen

Sa mạc (Deserts)

• Đặc trưng bởi điều kiện khô và biên độ nhiệt lớn Không khí khô dẫn đến nhiệt độ hàng ngày dao động từ lạnh vào ban đêm đến hơn 500C vào ban ngày

• Các loài cây có hàng loạt các thích nghi để chống chịu với điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt

• Động vật bao gồm: Chân khớp (đặc biệt là côn trùng và nhện), bò sát (rắn và thằn lằn), các loài chim chạy, các loài gậm

nhấm (Chuột túi và Chuột đàn), một vài loài chim thú lớn (Chim cắt (hawks), Cú (owls) và Chó sói châu Mỹ (coyotes)

Rừng lá kim (Taiga, Boreal Forest)

• Phân bố rộng ở hầu hết các vùng phía Bắc của Bắc Âu và Bắc Mỹ

• Đặc trưng bởi các loài cây thẳng như Vân sam, Lãnh sam, Thiết sam và Thông

– Có lá và vỏ bảo vệ dày, như lá có dạng kim

có thể chịu đựng trọng lượng của tuyết tích

tụ lại

• Các khu rừng lá kim hạn chế các loài cây

tầng thấp, bề mặt đất được bao phủ bởi

một lớp Rêu và Địa y

• Động vật có: Chó sói, Gấu Bắc Mỹ và Tuần lộc

• Tính ưu thế của một số loài được thể hiện

rõ ràng, nhưng tính đa dạng thấp khi so với các khu sinh quyển ôn đới và nhiệt đới

Đồng cỏ (Grasslands)

• Xuất hiện trong vùng nhiệt đới và ôn đới với lượng mưa thấp hay mùa khô kéo dài, bao phủ hơn 40% bề mặt trái đất Hầu hết hoàn toàn không có cây gỗ

• Các loài cỏ là thực vật chiếm ưu thế Động vật an cỏ và các loài đào hang (cầy, thỏ) là động vật chiếm ưu thế

• Đồng cỏ ôn đới: Các thảo nguyên ở Nga

(Russian steppes), Các đồng hoang

(pampas) ở Nam Mỹ, và các đồng cỏ

(prairies) ở Bắc Mỹ

• Khu hệ động vật bao gồm: Chuột, Chó đồng, Thỏ, và các động vật khác sử dụng nhóm này làm thức ăn (Diều hâu và Rắn) Chứa một lượng cỏ lớn cho Trâu Bò và loài Linh dương sừng dài

Cây bụi (Shrubland)

• Xuất hiện một phần ở Nam Mỹ, phía Tây Úc, miền trung Chile, và xung quanh biển Địa Trung Hải

• Ưu thế là các cây bụi lá nhỏ có màu xanh đậm thường có màng dày, biểu bì có sáp, và thân dưới đất dày vì vậy có thể chống chịu vào mùa hè khô và hay cháy Một

số loài cây lá tiêu giảm và phát triển thành gai

• Hạt của nhiều loài có đòi hỏi về sức nóng và hoạt động tạo sẹo do lửa để kích thích sự nảy mầm

• Khu hệ động vật rất khác nhau giữa các vùng và thường có tính đặc hữu

Đồng rêu (Tundra)

• Phân bố hạn chế trong các vùng vĩ độ cao của Bắc bán cầu trong vòng đai Bắc Băng Dương

• Mùa sinh trưởng ngắn, chỉ kéo dài từ 6 đến

10 tuần Mùa đông lạnh kéo dài, lượng mưa thấp

• Là biome đơn giản nhất về mặt thành phần loài sinh vật và chuổi thức ăn

• Khu hệ thực vật: Địa y, Rêu, lau lách và các loại cây bụi

• Động vật bao gồm một số lượng nhỏ các loài chim và thú (Thỏ, Cáo, ) Ngoài ra còn

có một số loài di cư như các loài chim nước, Tuần lộc

Đỉnh núi cao

• Phân bố ở các đỉnh núi cao

• Điều kiện môi trường:

– Áp xuất và nhiệt độ giảm

– Dao động nhiệt ngày/đêm

– Thảm thực vật thay đổi theo đai độ cao – Gió, tuyết

• Động vật: Hiếm

Đa dạng hệ sinh thái ở Việt Nam

• Đ iều kiện tự nhiên:

– Thuộc biom: Rừng mưa nhiệt đới

– Địa hình: Đa dạng

– Khí hậu: Nhiệt đới gió mùa

8 o 30'

33 o 2'

Điều kiện tự nhiên

Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính

• Đai nhiệt đới (độ cao < 800m ở miền Bắc và 1.000m

Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính

• Đai nhiệt đới:

– Rừng rậm:

• Rừng ẩm thường xanh nhiệt đới:

1 Trên đất địa đới: Nhiều nơi, 5 tầng rõ rệt Cây thuốc đa

dạng

2 Trên đất đá vôi: Phong Nha - Kẻ Bàng trở ra 5-3 tầng theo

vị trí Cây thuốc đa dạng: Thấp: Vù hương, Kim giao; cao: Huyết giác, Hồi núi, Chân chim

3 Rừng trên đất ngập nước ngọt: Dọc sông Mêkông: Phay

4 Rừng trên đất phèn: Đông bằng Nam bộ: Tràm

Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính

• Đai nhiệt đới:

– Rừng thưa:

1 Cây lá kim thường xanh: Quảng Ninh, Thanh Hoá - Quảng

Binh: Thông, Chổi xuể

2 Cây lá rộng rụng lá mùa khô: Tây Nguyên, miền Nam Dầu,

Bằng lăng

3 Rừng gai thưa khô: Nam Trung bộ khô hạn

4 Trảng cây bụi: Nhiều nơi Hậu quả của khai thác rừng

5 Trảng cỏ: Nhiều nơi Hậu quả của khai thác rừng

Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính

• Đai á nhiệt đới:

– Rừng kín:

• Rừng trên đất địa đới: Núi cao miền Bắc và Trường Sơn

Mù Các họ: Dẻ, Ngọc lan, Long não, Tùng Thảo quả

• Rừng trên đất đá vôi: Đông Bắc: Trai lý, Nghiến, Pơ mu, Hoàng đàn

– Trảng khô hạn vùng cao:

• Fancipan, Tây Côn Lĩnh, Chư Giang Sinh: Du sam, Thiết sam, Hoàng liên gai, Ô đầu, Sì to

Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính

• C ác trung tâm đa dạng sinh học chính:

1 Hoàng Liên Sơn

Trung tâm Hoàng Liên Sơn

Nóc nhà Đông Dương

Hoàng lên chân gà

Liên hương thảo

Sâm vũ diệp

Trung tâm Phia Oắc – Ba Bể

Trung tâm Cúc Phương – Pù Luông

Trung tâm Bạch Mã – Ngọc Linh

Váng đắng

Sâm Ngọc Linh

Trung tâm Lâm Viên – Di Linh

Hoàng liên dây

Các sinh đới/Biome trên trái đất

2) Các quần xã nước:

– Vùng nội địa:

• Nước đứng: hồ, ao, đầm

• Nước chảy: Suối, sông

– Biển và đại dương:

• Cửa sông

• Vùng ven bờ

• Vùng khơi và đại dương

• Vùng sâu: Thực vật nổi

– Động vật:

• Động vật nổi, động vật đáy, động vật tự bơi

• Vùng hạ lưu: Rong, tảo các loại

• Ven bờ: Đa dạng

– Động vật:

• Tự bơi

Biển và đại dương

• Đặc điểm môi trường:

– Áp xuất: Tăng theo độ sâu (10m – 1at) – Chiếu sáng giảm theo độ sâu: 200m – Phân tầng nhiệt độ:

Phân loại các vùng biển và đại dương

Biển và đại dương

• Vùng ven bờ:

– Độ sâu: 0-200 m

– Dao động độ mặn, dinh dưỡng, nhiệt độ lớn – Dinh dưỡng dồi dào

– Cây thuốc quan trọng: Các loại Tảo biển

• Tảo nâu, Tảo đỏ, Tảo màu

– 2 hệ sinh thái quan trọng:

• Cửa sông

• Rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn

Biển và đại dương

• Vùng khơi:

– Đặc điểm môi trường:

• Ánh sáng giảm theo độ sâu: vùng tối vĩnh viễn

• Nhiệt độ giảm

• Áp xuất tăng

– Sinh vật sản xuất: Tảo đơn bào sống trôi nổi

– Sinh vật tiêu thụ: Giảm dần theo độ sâu: Cá, tôm, cua, mực,…

Rạn san hô

• Phân bố ở những vùng biển nông, ấm nhiệt đới và cận nhiệt đới

• Là nơi đa dạng các loài động vật không xương sống và cá.

• Các rạn san hô rất dễ bị hủy hoại:

– Ô nhiễm

– Các hoạt động của con người

Ý nghĩa của đa dạng hệ sinh thái

• Phân bố của cây thuốc theo hệ sinh thái

– Vùng phân bố của cây thuốc: Vùng trồng

• Đai nhiệt đới: Theo các vùng sinh thái

• Đai á nhiệt đới: Giới hạn độ cao (800-900m)

• Điều kiện sinh thái của các loài cây thuốc

– Ứ ng dụng trong trồng trọt: Đáp ứng điều kiện sinh thái:

Khôi tía: Cây dưới tán rừng

Actiso: Cây đồng ruộng

Tảo biển: Cây nước mặn

Đa dạng về loài

Đa dạng về loài trong 1 khu vực

 Độ phong phú về loài Số loài trong khu vực

 Độ phong phú về phân loại Số lượng loài và mối quan hệ hổ tương giữa chúng trong khu vực

Đa dạng về loài

Đa dạng về loài trong 1 khu vực

 Độ phong phú về loài Số loài trong khu vực

 Độ phong phú về phân loại Số lượng loài và mối quan hệ hổ tương giữa chúng trong khu vực

Một số khái niệm về loài

• Loài hình thái:

– Là một nhóm sinh vật giống nhau nhưng khác biệt với các nhóm khác

– Làm sao để chúng ta có thể thấy rõ những sai khác nhỏ

nhưng lại có { nghĩa?

Một số khái niệm về loài

• Loài tiến hóa:

– Là một dòng sinh vật riêng lẻ, duy trì được tính đồng nhất của mình so với các dòng khác và có xu hướng tiến hóa và lịch sử diệt vong của

riêng nó

– Đồng nhất bao nhiêu thì đủ?

– Làm sao để xác định được lịch sử diệt vong của một quần thể?

– Các tiêu chí để xác định xu hướng tiến hóa của một quần thể là gì?

• Loài phả hệ:

– Là một dòng nhỏ nhất từ một tổ tiên chung

• Loài sinh thái:

– Là một nhóm sinh vật chiếm cứ một tổ sinh thái nhỏ nhất khác biệt với

tổ sinh thái của các nhóm khác trong vùng phân bố

Đa dạng loài

• Có khoảng 1,7 triệu loài đã được mô tả

Số loài đã được mô tả

Bậc phân loại Tên thường gọi Số loài mô tả % số loài đã được mô tả

Số loài đã được mô tả

Còn bao nhiêu loài nữa?

• Kiến thức của chúng ta về số lượng loài là chưa chính xác:

– Chưa khám phá hết:

• Đại dương có lẽ là nơi có tính đa dạng lớn nhất

• R ừng mưa nhiệt đới – Một vùng rừng mưa miền núi hẻo lánh nằm giữa Việt Nam

và Lào vừa mới được các nhà sinh học khảo sát trong thời gian gần đây Tại đây họ đã phát hiện được 5 loài thú mới cho khoa học

– Mỗi năm các nhà phân loại trên thế giới mô tả được

khoảng 11.000 loài, và như vậy, để có thể mô tả hết các loài trên thế giới (ước tính 10 đến 30 triệu loài) dự kiến

phải tốn từ 750 năm đến 2.570 năm, trong khi đó có nhiều loài đã bị tuyệt chủng trước khi chúng được mô tả và đặt tên

Đa dạng về dạng sống - 1

• Cây chồi trên: Chồi cách mặt đất > 25cm

– To (Mg): > 25m (gỗ): Chò chỉ, Sâng, Lim

– Nhỡ (Me): 8-25m (gỗ): Sung, Máu chó, Gội

– Nhỏ (Mi): 2-8m (bụi, hoá gỗ, cỏ): Mận, Dâu gia, Chòi mòi

– Lùn (Na): 0.25-2m (bụi thấp, nửa bụi, cỏ hoá gỗ, cỏ): Nhài, Hoa hồng, Dứa mỹ,

– Bì sinh (Ep): Dương xỉ, Phong lan

– K{ sinh, bán k{ sinh trên cây gỗ (Hp): Tầm gửi, Tơ xanh

– Cây mọng nước (Succ): Xương rồng, Bỏng

– Dây leo (Lp): Vằng, Kim ngân, Hoàng nàn

• Cây chồi sát đất (Ch): Chồi cách mặt đất 25cm: Cao cẳng

• Cây chồi nửa ẩn (Hm): Chồi nằm sát mặt đất: Ráy, Náng

• Cây chồi ẩn (Cr): Chồi nằm dưới đất: Cỏ tranh, Gừng, Củ gầu

• Cây thuỷ sinh (Hy): Chồi năm trong nước hoặc đất dưới nước

• Cây 1 năm (Th): Chu kz từ 1 năm trở xuống: Nhọ nồi, Tàu bay,

Bồ công Anh

Đa dạng thời gian sống

• Cây theo mùa, hằng năm:

– Ích mẫu, Nhân trần, Ý dĩ, Actiso,…

• Cây lâu năm:

– Hà thủ ô đỏ, Quế, Hồi, Dây thìa canh,…

Đa dạng loài ở Việt Nam

TT Nhóm sinh vật Số loài đã xác định được

Đa dạng loài ở Việt Nam

TT Nhóm sinh vật Số loài đã xác định được

5 Động vật không xương sống ở đất khoảng 1.000

Đa dạng sinh vật biển Việt Nam

• Biển Việt Nam:

– Rùa biển: 5 loài

– Rắn biến: trên 10 loài

– Thú biến: trên 10 loài

• Nguồn lợi hải sản tập trung ở các hệ sinh thái đặc trưng như cửa sông, rừng ngập mặng, rạn san hô, các bãi cỏ ngầm, rong tảo

• Vấn đề: Khai thác huỷ diệt

Đa dạng thực vật ở Việt Nam

• C ây hoang dại:

– Tập trung ở các trung tâm đa dạng sinh học

• Cây trồng:

– Đã thống kê được 802 loài cây trồng phổ biến thuộc 79 họ

Số lượng các loài cây trồng phổ biến ở Việt Nam

1 Cây lương thực chính 41

2 Cây lương thực bổ sung 95

Đa dạng loài cây thuốc Việt Nam

• Số loài cây thuốc:

• C ây thuốc ở đảo

– T rường Sa, Hoàng Sa

C ác loài cây thuốc dùng trong công nghiệp Dược được

trồng ở Việt Nam

TT Tên khoa học Họ Tên cây thuốc Số sản

phẩm

1 Rehmannia glutinosa (Gaertn.)

Libosch Scrophulariaceae Sinh địa 95

2 Angelica sinensis (Oliv.) Diels Apiaceae Đương quy 69

3 Codonopsis javanica (Blume) Hook.f. Campanulaceae Đẳng sâm 52

4 Dioscorea persimilis Prain et Burkill Dioscoreaceae Hoài sơn 51

5 Mentha arvensis L Lamiaceae Bạc hà 45

6 Citrus reticulata Blanco Rutaceae Trần bì 39

7 Artemisia vulgaris L. Asteraceae Ngải cứu 34

8 Leonurus japonicus Houtt Lamiaceae Ich mẫu 33

9 Ligusticum wallichii Franch Apiaceae Xuyên khung 33

10 Nelumbo nucifera Gaertn Nelumbonaceae Sen 33

11 Achyranthes bidentata Blume Amaranthaceae Ngưu tất 31

12 Fallopia multiflora (thunb.) Haraldson Polygonaceae Hà thủ ô đỏ 31

13 Curcuma longa L Zingiberaceae Nghệ 30

14 Eucommia ulmoides Oliv. Eucommiaceae Đỗ trọng 30

15 Ophiopogon japonicus (L.F.) Ker-Gawl Convallariaceae Mạch môn 28

Ý nghĩa của đa dạng loài

• Chọn cây thuốc phát triển:

– Dạng sống: Điều kiện canh tác (cỏ, l eo, bụi, gỗ,…)

– Thời gian trồng – thu hoạch: Đầu tư vốn

• Cây ngắn hạn: Dưới 1 năm (Ích mẫu)

• Cây trung hạn: 1-3 năm (Hà thủ ô đỏ)

• Cây dài hạn: Trên 3 năm (Tam thất)