tiểu luận môn hệ thống học và phân loại côn trùng

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT TIỂU LUẬN HỆ THỐNG HỌC VÀ TIẾN HÓA CÔN TRÙNG Tên tiểu luận: “SỰ KHÁC NHAU GIỮA

BỘ GIÁO DỤC VÀ

ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

TIỂU LUẬN

HỆ THỐNG HỌC VÀ TIẾN HÓA CÔN TRÙNG

Tên tiểu luận:

“SỰ KHÁC NHAU GIỮA HỆ THỐNG HỌC VÀ PHÂN LOẠI HỌC- HỆ THỐNG HỌC CỦA CÁC BỘ CÔN

MỤC LỤC

I Hệ thống học……… 3

1.1 Khái niệm……….3

II Phân loại học………3

2.1 Khái niệm………3

2.2 Lịch sử của sử phân chia sinh giới……….6

2.3 Định nghĩa và nhiệm vụ môn phân loại côn trùng………7

2.4 Hệ thống và phương pháp phân loại côn trùng……….8

III Hệ thống phân loại các bộ họ côn trùng………10

I HỆ THỐNG HỌC

1.1 KHÁI NIỆM

Khoa học nghiên cứu sự đa dạng của thế giới sinh vật và sắp xếp chúng theo một hệ thống phù hợp với phát triển tiến hoá (chủng loại) gọi là hệ thống học (systematics) hay phép phân loại (taxonomy).

Hệ thống học sử dụng các thành tựu của tất cả các môn học của sinh học để xâydựng nên hệ thống tiến hoá của thế giới sinh vật [1]

II PHÂN LOẠI HỌC

2.1 KHÁI NIỆM

Phân loại học (classification), là sự xắp xếp các sinh vật hoá thách cũng như đang sống hiện nay theo các bậc phân loại (taxa, số ít là taxon) dựa trên các đặc điểm giống nhau của chúng Quá trình phân loại dựa trên hàng loạt các biến dị của cơ thể với mục đích thành lập các bậc phân loại mà các thành viên của nó có sự giống nhau nhất.

Các thứ bậc phân loại được tổ chức theo nguyên tắc của tính loại trừ tăng (hay tínhbao hàm giảm) Nói cách khác là bao gồm các thứ bậc giảm dần như sau: Giới(Kingdom) Ngành (Phyla), Lớp (Classes), Bộ (Orders), Họ (Families), Giống/Chi(Genera), Loài (species) Nói một cách khái quát thì các loài giống nhau nhất tạo thànhmột giống; các giống giống nhau nhất tại thành một họ,… Nhiều khi các thứ bậc này cònđược chia thành các bậc trung gian trên (super-, superclass) hay dưới (sub-, subfamily).Trong các thang bậc này, Giới là bậc bao hàm cao nhất và loài là bậc loại trừ thấp nhất.Mỗi taxon phải là đơn phát sinh, có nghĩa là các thành viên trong bậc phải có nguồn gốc

từ một tổ tiên chung Nếu các nhóm trong cùng một taxon có nguồn gốc từ các tổ tiêncùng bậc thì phải tách ra

Các thứ bậc phân loại cần phải được đặt tên theo luật danh pháp tế quốc tế gồm:Luật danh pháp quốc tế động vật, Luật danh pháp quốc tế thực vật và Luật danh pháp

quốc tế vi sinh vật Mỗi bậc phân loại được đặt tên theo những luật danh pháp này Riêngbậc loài, tên gồm hai từ (và được viết nghiêng hay gạch dưới): từ đầu là tên giống (viếthoa), tiếp theo là tên loài (viết thường) Ví dụ, ruồi nhà: Musca domestica, chó sói: Canislupus, chim chích đen: Dendroica fusca.

Trong các bậc phân loại thì loài là bậc phân loại khách quan và quan trọng nhất

Có một số định nghĩa về loài khác nhau Một cách khái quát nhất, mỗi loài có thể đượcđịnh nghĩa như một nhóm các cá thể có các đặc tính hình thái, sinh lý hoặc hoá sinh đặctrưng khác biệt với các nhóm cá thể khác Quan điểm được nhiều người chấp nhận nhấtđược trình bày trong cuốn sách “Tính đa dạng của sự sống” (The diversity of life) củaE.O.Wilson, định nghĩa loài là tập hợp các sinh vật có thể giao phối tự nhiên để sinh rathế hệ hữu thụ Một loài là một nhóm sinh vật có những đặc điểm di truyền riêng biệt vàchiếm một khu vực địa lý nhất định Các cá thể trong một loài thường không tự do giaophối với các cá thể của loài khác Điều này được quy định bởi nhiều yếu tố, bao gồm sựkhác biệt về gen, các tập tính, nhu cầu sinh học cũng như khu vực địa lý sinh sống

Trong phân loại học, trước đây người ta dựa chủ yếu vào các đặc điểm hình tháingoài (phenotype) của cơ thể (phenotic classification) Nhưng ngày nay, người ta đã dựavào rất nhiều loại đặc điểm khác nhau bao gồm: sinh hoá, sinh lý, tế bào, siêu cấu trúc,sinh thái, tập tính…và đã mang lại rất nhiều thành tựu mới cho phân loại học hiện đại

Cây phân nhánh là phương pháp phân loại dựa trên các nhóm thiết kế, các nhánh,gồm những cơ thể có chung duy nhất một đặc điểm tương đồng Ví dụ, chim tạo thànhmột nhánh cùng có một đặc tính tương đồng duy nhất là lông vũ, thú tạo thành một nhánhbởi vì chúng có tuyến sữa và cho con bú Cả chim và thú thuộc cùng một nhánh lớn hơn

là động vật có xương sống Điều lạ là cá không tạo nên một nhánh rõ ràng của nó dùchúng có nhiều đặc tính chung như mang, vảy, vây và đuôi Những đặc điểm đó khôngphải là duy nhất cho cá

Mối liên hệ của các nhánh với nhau có thể biểu thị trong một sơ đồ phân nhánhđược gọi là cây phân nhánh (Cladogram) Hình 1.4 là một sơ đồ cây phân nhánh đơn giản

được xây dựng trên một bảng thống kê các đặc điểm ghi trong bảng 1.2 Chỗ ngã ba haymấu của hệ thống nhánh thể hiện tính tương đồng chung Nếu chúng ta xem từ trái sangphải, các nhánh nhỏ dần thì đặc tính tương đồng chúng có chung nhau cũng nhiều hơn.

Rõ ràng có thể xây dựng nhiều hơn một sơ đồ cây phân nhánh cho một nhóm sinhvật như thế, nhưng tiêu chuẩn cho sự lựa chọn một trong tất cả những cái đó là đơn giản:

sơ đồ tốt nhất là sơ đồ đưa ra được một số lượng tối đa các đặc điểm tương đồng chung.Giai đoạn đầu trong phân loại phân nhánh là xây dựng một danh mục các đặc tính (đặcđiểm bền ngoài, các đặc điểm tương đồng…) Để có được hiệu quả, mọi mức độ tiếp cậnphải được sử dụng: so sánh các đặc điểm cấu tạo, sinh lý, hóa sinh của các cơ thể

Giá trị của phương pháp phân loại này phụ thuộc vào sự thừa nhận rằng nếu có haisinh vật có chung một đặc tính tương đồng thì chúng phải có liên hệ họ hàng với nhau

Về mặt lý thuyết rõ ràng là nếu hai nhóm càng có chung nhiều đặc tính tương đồng thìcàng có nhiều liên quan với nhau Các mấu của một sơ đồ phân nhánh do vậy phải thểhiện tổ tiên chung hay là lịch sử của các sinh vật và toàn bộ hệ thống nhánh phải phảnánh được lịch sử tiến hóa phân ly của chúng

Nhà phân loại học thường cố gắng thể hiện sự phát triển lịch sử trong sơ đồ phânloại nhưng mọi sự nỗ lực của họ đôi khi phạm sai lầm do chỗ họ tập trung vào tìm cácdạng tổ tiên chung trong di tích hóa thạch Do thiếu dẫn chứng đó mà người ta quá tinvào cách giải thích chủ quan Điểm ưu việt của phương pháp này là tạo ra được những sơ

đồ từ thông tin đã có Những sơ đồ đó có thể giúp đánh giá các sơ đồ truyền thống Bằngcách đó mọi phương pháp phân loại sẽ trở nên khách quan và khoa học hơn Tuy nhiên,nếu có quá ít các đặc điểm được dùng trong việc xây dựng sơ đồ cây phân nhánh thì kếtquả có thể bị sai cho nên sự thận trọng ở đây là cần thiết

Có rất nhiều cách để đánh giá sự đa dạng loài Ví dụ như sự phong phú của loàiđược đánh giá bằng số lần xuất hiện đếm được của loài đó trong một số lượng mẫu nhấtđịnh Ngoại trừ tác dụng dùng để so sánh sự ĐDSH ở quy mô lớn, chỉ số về đa dạng loàihầu như có giá trị rất hạn chế đối với các nhà sinh vật học Các kết quả đánh giá sự phong

phú của loài là cơ sở để kết luận là tính đa dạng tăng lên theo chiều vĩ độ giảm đi trên tráiđất.

2.2 Lịch sử của sử phân chia sinh giới

Toàn bộ sinh vật có trên trái đất hợp thành thế giới sinh vật Sự phân chia thế giớisinh vật thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào sự phát triển của khoa học

Linnaeus (1753) Chia thế giới sinh vật thành hai giới (kingdom):

- Animalia (Giới Động vật): những sinh vật có khả năng chuyển động bao gồmnguyên sinh động vật và động vật đa bào và;

- Plantae (Giới Thực vật): bao gồm những sinh vật không có khả năng chuyểnđộng gồm vi khuẩn, nấm và thực vật

Sự phân chia này được chấp nhận trong một thời gian dài mặc dù các loài vi khuẩn

đã được phát hiện từ những năm 1670

Haeckel (1865) Chia thế giới sinh vật thành 3 giới:

- Plantae (Giới Thực vật): gồm tảo đa bào, thực vật;

- Animalia (Giới Động vật): động vật đa bào và

- Protista (Giới Nguyên sinh vật): vi sinh vật, vi khuẩn, nguyên sinh vật, tảo đơnbào, nấm mốc, nấm men

Whittaker (1969) Hệ thống 5 giới do nhà sinh học Hoa Kỳ R H Whittaker đề

xuất sau đó được L Margulis cải biên và K.V Schwartz tuân thủ trong phân loại cácnhóm sinh vật (hình 1.5) Tên gọi và đặc tính quan trọng của 5 giới như sau:

1 Monera (Giới Sinh vật tiền nhân) Tất cả các sinh vật nhân sơ đều thuộc giớiMonera Hầu hết chúng đều đơn bào và có cấu tạo tương đối đơn giản Tuy nhiên, nhiều

tế bào Monera được chuyên hóa bằng các phản ứng hóa sinh để có thể khai thác được cácnguồn năng lượng bất thường như hydro sunfua (H2S) hoặc metan (CH4) Giới này gồmnhiều dạng vi khuẩn và tảo lam

2 Protista (Giới Nguyên sinh vật) Giới này gồm những sinh vật có nhân chuẩn,đơn bào hoặc có cấu tạo đa bào đơn giản Nhóm quan trọng nhất là protozoa, những

Protista đơn bào dị dưỡng và tảo, các Protista quang hợp Giới này cũng bao gồm cả nấmnhày và nhiều dạng sinh vật ở nước và ký sinh

3 Plantae (Giới Thực vật) Các thành viên của giới Plantae là đa bào và tự dưỡng,

có lục lạp chứa chất diệp lục a và b và các sắc tố quang hợp khác Chúng khác biệt vớiProtista quang hợp khác bởi chu trình sống có giai đoạn phôi lưỡng bội

4 Fungi (Giới Nấm) Nấm là những sinh vật có nhân thực, chúng sinh sản bằngcách hình thành các bào tử không có lông và roi trong mọi giai đoạn của chu trình sống

Cơ thể của nấm gồm những sợi mảnh được gọi là hệ sợi, trong đó không có sự phânthành vách tế bào Nhiều loại nấm sống hoại sinh bằng cách tiết ra những enzym và hấpthụ các sản phẩm hòa tan của sự tiêu hóa, những nấm khác đều ký sinh

5 Animalia (Giới Động vật) Động vật là những sinh vật có nhân, đa bào, dịdưỡng Nhân trong tế bào cơ thể của chúng là lưỡng bội và chúng sinh sản bằng các giao

tử đực nhỏ chuyển động (tinh trùng) và các giao tử cái lớn không chuyển động (trứng) [1]

2.3 Định nghĩa và nhiệm vụ môn phân loại côn trùng

Theo lý thuyết tiến hóa của Darwins, sự đa dạng của các loài sinh vật ngày nay đềubắt nguồn từ một số tổ tiên đơn giản và là kết quả của quá trình tiến hóa lâu dài theonhiều hướng để thích nghi với các hoàn cảnh sống khác nhau Điều này có nghĩa trongthế giới côn trùng muôn hình muôn vẻ với khoảng 1 triệu loài mà con người biết đượccho đến nay tồn tại mối quan hệ huyết thống ở các cấp độ khác nhau Việc nghiên cứumối quan hệ họ hàng trong lớp côn trùng được xem là phần kiến thức cơ bản không thểthiếu trong mọi nghiên cứu về lớp động vật này và đó là nội dung của môn phân loại côntrùng

Mục đích nghiên cứu ở đây không chỉ nhằm tái hiện con đường phát sinh, tiến hóa

để sắp xếp phả hệ của lớp động vật hết sức đa dạng này mà quan trọng hơn, những nhàcôn trùng học ứng dụng có thể căn cứ vào đó để xác định vị trí phân loại, tức chủng loại

của đối tượng nghiên cứu Hiểu biết này sẽ giúp người nghiên cứu nhanh chóng tìm kiếmđược nguồn thông tin tham khảo cần thiết đồng thời có được nhận định bước đầu về đốitượng quan tâm thông qua đặc điểm chung của đơn vị họ hàng mà đối tượng đó thuộcvào Ví dụ khi bắt gặp trên đồng ruộng một loại côn trùng cánh nửa cứng, có kiểu đầukéo dài về phía trước với chiếc vòi chắc khỏe 3 đốt, bằng kiến thức phân loại, người điềutra có thể xác định được đối tượng này thuộc họ bọ xít bắt mồi Reduviidae Với kết quảnày, dù chưa biết được tên loài, song thông qua đặc điểm sinh học của họ bọ xít bắt mồi,người điều tra cũng có thể hiểu được đây là một loài Bọ xít có ích cần được bảo vệ trongsinh quần đồng ruộng Rõ ràng hiểu biết về phân loại học là kiến thức cơ bản đầu tiên cầnphải có đối với những người nghiên cứu về côn trùng [2]

2.4 Hệ thống và phương pháp phân loại côn trùng

Tuân theo quy tắc chung về phân loại động vật, hệ thống phân loại côn trùng cũngđược phân thành các cấp cơ bản theo thứ tự từ lớn đến nhỏ: Giới (Kingdom) Ngành(Phyla), Lớp (Classes), Bộ (Orders), Họ (Families), Giống/Chi (Genera), Loài (species)

Tuy nhiên trong thực tiễn, để đáp ứng yêu cầu của công tác phân loại đầy đủ và chitiết hơn, đôi khi người ta còn them cấp phụ hàm ý hẹp hơn (với đầu tiếp ngữ: Sub) Chomột số cấp phân loại cơ bản như lớp phụ (Subclass), bộ phụ (Suborder), họ phụ(Subfamily), giống phụ (Subgenus) Hoặc gộp thành cấp tổng hàm ý rộng hơn (với tiếpđầu ngữ Super) cho một số cấp phân loại cơ bản như tổng bộ (Superorder), tổng họ(Superfamily)…

Trong phân loại động vật nói chung và côn trùng nói riêng, loài được xem là đơn vịphân loại cơ bản Tuy nhiên trong quá trình tiến hóa, để thích nghi với những điều kiệnsống chuyên biệt, bản thân côn trùng đã có một số biến đổi về di truyền, hình thành nênmột số đơn vị hẹp hơn như loài phụ (Subspecies) hoặc dạng sinh học (biotype)

Cũng giống như mọi loài sinh vật khác, mỗi loài côn trùng sau khi được định loạiđều mang một tên khoa học bằng tiếng Latinh theo nguyên tắc đặt tên kép do Linneaus đềxuất năm 1758 Gọi là tên kép vì mỗi tên khoa học bao giờ cũng gồm hai từ, từ trước chỉtên giống, từ sau chỉ tên loài và một thành tố thứ ba là tên của tác giả đã định loại, đặt tên

cho loài đó Ví dụ tên khoa học của loài sâu xanh bướm trắng hại cải là Pieris rapae

Linneaus Như đã thấy, tên khoa học của một loài côn trùng được trình bày bằng chữnghiêng và chỉ viết hoa chữ đầu tên giống, trong khi đó tên tác giả in chữ đứng và cũngviết hoa chữ đầu Với các loài phụ, tên khoa học của chúng còn them từ thứ ba là tên của

loài phụ, ví dụ tên loài phụ Nhật Bản của loài ong mật Ấn Độ là Apis indica sub sp.

Japonica Riêng với những đối tượng côn trùng chưa xác định được tên loài thì tên khoa

học của chúng chỉ có tên giống còn tên loài tạm thời thay bằng chữ sp (viết tắt của từloài - species), và đương nhiên trong trường hợp này chưa có tên tác giả định loại Ví dụ

giống bọ xít muỗi Helopelthis hại chè ở miền Bắc nước ta, trước đây do chưa xác định được tên loài nên đối tượng này có tên khoa học là Helopelthis sp Thông thường mỗi

loại côn trùng chỉ có một tên khoa học, song cũng có trường hợp mang nhiều tên do một

số tác giả cùng đặt tên Trong trường hợp này người ta ưu tiên tên được đặt sớm nhất vàđúng nhất còn các tên còn lại được gọi là tên khác hay tên trùng (Synonym) Những têntrùng này tuy được ghi nhận về mặt khoa học và có thể được nêu sau tên chính thức đểtham khảo song không được dùng thay thế tên chính thức của loài côn trùng Tên một sốloài côn trùng có thể được hiệu đính hoặc sửa đổi về sau bởi chính tác giả đặt tên trước

đó Để ghi nhận công việc này, tác giả định loại được đặt trong dấu ngoặc đơn ()

Trong công việc định loại côn trùng, tùy theo từng nhóm đối tượng, người tathường căn cứ vào một số đặc điểm hình thái như kích thước, hình dạng, màu sắc cơ thể,

vị trí, số lượng các lông, lỗ thở, tuyến sáp trên cơ thể, kiểu râu đầu, cấu tạo miệng, đặcdiểm của chân, mạch cánh, cấu tạo ngoài của cơ quan sinh dục v.v… Bên cạnh đó cácđặc diểm sinh học và sinh thái học như kiểu biến thái, phương thức sinh sản, phổ thức ăn,

nơi sinh sống v.v… cũng được dùng làm tiêu chí quan trọng để phân loại côn trùng Đặcbiệt trong những năm gần đây, con người đã ứng dụng một số thành tựu về sinh học phân

tử như dùng PCR để nhận diện và phân biệt những sai khác nhỏ nhất về cấu trúc ditruyền trong cơ thể côn trùng Điều này đã cho phép con người có thể phân loại dễ dàngchính xác các loại côn trùng và gnay cả các loài phụ hay chủng chủng sinh học trongcùng một loài Từ những mô tả đầy đủ và chi tiết các đặc điểm nêu trên, các chuyên gia

về phân loại côn trùng đã sắp xếp thành các khoa phân loại được in sẵn như một công cụkhông thể thiếu để tra cứu, định loại các đối tượng nghiên cứu Đây là công việc tỉ mỉ vàđòi hỏi nhiều thời gian của người làm nghiên cứu Ngày nay với sự giúp sức của côngnghệ thông tin, các khóa phân loại côn trùng đã được trình bày dưới dạng phần mềm máytính, có kèm theo hình ảnh minh họa sống động Điều này đã giúp công tác phân loại côntrùng được thực hiện một cách thuận lợi, nhanh chóng và chính xác hơn [2]

III HỆ THỐNG PHÂN LOẠI CÁC BỘ, HỌ CÔN TRÙNG

Theo lịch sử cổ đại, nhà triết học và tự nhiên học vĩ đại người Hy Lạp Aristotle(382-322 trước CN) là người đầu tiên dùng thuật ngữ Entoms (tức động vật phân đốt) để

mô tả và nhận diện côn trùng Có thể xem đây là thời điểm mở đầu cho công tác khámphá và phân loại côn trùng của con người Từ đó đến nay đã hơn 2000 năm trôi qua, côngviệc này vẫn không ngừng thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các thế hệ nhà côn trùnghọc trên toàn thế giới Theo bước tiến của khoa học kĩ thuật qua mỗi thời đại, công việcphân loại côn trùng cũng không ngừng phát triển và hoàn thiện Tuy nhiên do quan điểmkhoa học của mỗi người không hoàn toàn giống nhau nên hiện nay trong nghành côntrùng học vẫn tồn tại một số hệ thống phân loại côn trùng của một số tác giả có sự phânchia, sắp xếp số bộ khác nhau Ví dụ:

- Linneaus 1758 7 bộ

- Fabricius 1775 13 bộ

là chất màng 24

3(2) Chỉ có một đôi cánh 4 3' Hai cặp cánh 10 4(3).Thân hình giống cào cào, châu chấu, ngực trước kéo dài về phía bụng và nhọn ở cuốingực, chân sau phát triển … ORTHOPTERA

4': Cơ thể không có dạng cào cào, ngực trước không giống như trên, chân sau không pháttriển 5