Nghiên cứu đa dạng sinh học và đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã ngọc thanh, thành phố phúc yên, tỉnh vĩnh phúc

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ ĐẶC ĐIỂM NHÓM DINH DƯỠNG CHỨC NĂNG CỦA CÔN TRÙNG NƯỚC TẠI SUỐI CHẢY QUA KHU ĐỒNG RUỘNG THUỘC XÃ NGỌC THANH, THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC KHÓA LUẬN T

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC

VÀ ĐẶC ĐIỂM NHÓM DINH DƯỠNG CHỨC NĂNG CỦA CÔN TRÙNG NƯỚC TẠI SUỐI CHẢY QUA KHU ĐỒNG RUỘNG THUỘC XÃ NGỌC THANH, THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Động vật học

Hà Nội, 5/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH – KTNN

======

LÊ THỊ NGỌC ÁNH

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC

VÀ ĐẶC ĐIỂM NHÓM DINH DƯỠNG CHỨC NĂNG CỦA CÔN TRÙNG NƯỚC TẠI SUỐI CHẢY QUA KHU ĐỒNG RUỘNG THUỘC XÃ NGỌC THANH, THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Động vật học

Người hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN HIẾU

Hà Nội, 5/2019

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến TS.Nguyễn Văn Hiếu, người thầy tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu khoa học

và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Đồng thời, qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa cùng toàn thể các thầy, cô giáo Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học

Sư Phạm Hà Nội 2, những người đã đem tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong trong suốt 4 năm học tập tại trường và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, tới các anh chị và các bạn đồng môn trong tổ Động vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp đã luôn động viên,

là chỗ dựa vững chắc cho trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 17 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Lê Thị Ngọc Ánh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Văn Hiếu Các kết quả nghiên cứu, các số liệu trình bày trong khóa luận là do nghiên cứu, thực tiễn đảm bảo tính trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình khoa học, trong các tạp chí chuyên ngành và các hội thảo khoa học, sách chuyên khảo, … nào khác

Hà Nội, ngày 17 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Lê Thị Ngọc Ánh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng 7

1.2 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước ở Việt Nam 7

1.2.1.Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài 7

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng 10

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

2.1 Đối tượng nghiên cứu 11

2.2 Phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu 11

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu 11

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 11

2.2.3 Địa điểm nghiên cứu 11

2.3 Phương pháp nghiên cứu 12

2.3.1 Phương pháp thu mẫu ngoài tự nhiên 12

2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm 13

2.3.3 Phương pháp đánh giá đa dạng sinh học 13

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 14

2.4 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ở xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 15

2.4.1 Điều kiên tự nhiên 15

2.4.2 Kinh tế - xã hội 15

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 Thành phần loài côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 17

3.1.1 Thành phần loài Phù du (Ephemeroptera) 21

3.1.2 Thành phần loài Chuồn chuồn (Odonata) 21

3.1.3 Thành phần loài Cánh úp (Plecoptera) 21

3.1.4 Thành phần loài Cánh nửa (Hemiptera) 22

3.1.5 Thành phần loài Cánh cứng (Coleoptera) 22

3.1.6 Thành phần loài Cánh rộng (Megaloptera) 22

3.1.7 Thành phần loài bộ Hai cánh (Diptera) 22

3.1.8 Thành phần loài bộ Cánh vảy (Lepidoptera) 22

3.1.9 Thành phần loài bộ Cánh lông (Trichoptera) 23

3.1.10 Thành phần loài bộ Bọ nhảy (Collembola) 23

3.2 Một số đặc điểm của quần xã côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 23

3.2.1 Mật độ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 23

3.2.2 Loài ưu thế và chỉ số đa dạng 25

3.3 Cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước ở khu vực nghiên cứu 26

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Số lượng và tỷ lệ (%) các taxon thuộc các bậc phân loại của côn

trùng nước tại khu vực nghiên cứu 17 Bảng 3.2 Thành phần loài côn trùng nước ở khu vực nghiên cứu 19 Bảng 3.3 Số lượng cá thể của các bộ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu

trên đơn vị thu mẫu 2,5m2 24 Bảng 3.4 Chỉ số Shannon - Weiner (H’) của các điểm tại khu vực nghiên cứu 26 Bảng 3.5 Số lượng và tỷ lệ (%) các nhóm dinh dưỡng chức năng tại khu vực

nghiên cứu 27

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Tỷ lệ (%) số lượng loài theo từng bộ côn trùng nước tại khu vực

nghiên cứu 18 Hình 3.2 Số cá thể thu được ở mỗi bộ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu

trên đơn vị 2,5m2 25 Hình 3.3 Tỷ lệ (%) về số lượng cá thể theo nhóm dinh dưỡng chức năng ở khu

vực nghiên cứu 27

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Côn trùng là nhóm chiếm số lượng đông đảo nhất trong giới động vật Cho đến nay, có hơn 1 triệu loài côn trùng đã được xác định, chúng sống trong những môi trường khác nhau từ núi lửa, sa mạc, đầm lầy cho tới những dòng sông băng giá Trong đó côn trùng nước góp một phần đáng kể tạo nên sự đa dạng của nhóm này Khác với nhóm côn trùng trên cạn, phần lớn các loài thuộc côn trùng nước tồn tại cả trong môi trường nước và môi trường trên cạn Chúng rất đa dạng về thành phần loài, hình thái, cấu tạo do vậy chúng thích nghi được với nhiều loại môi trường thủy vực khác nhau Nhiều loài côn trùng nước có mối quan hệ mật thiết với con người, chúng là tác nhân truyền bệnh cho người và động vật như ruồi, muỗi Bên cạnh những loài gây hại, một số loài côn trùng nước khác có vai trò quan trọng trong việc cân bằng mối quan hệ dinh dưỡng ở hệ sinh thái thủy vực: chúng vừa là sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc 2 vừa là nguồn thức ăn của cá và nhiều loài động vật có xương sống khác Một số nhóm côn trùng nước như Phù du, Cánh úp, cánh lông rất nhạy cảm với biến đổi của môi trường được sử dụng làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường Vì vậy, côn trùng nước là đối tượng lý tưởng luôn được quan tâm nghiên cứu

Xã Ngọc Thanh là một trong những xã có hệ thống thủy vực nước đứng cũng như nước chảy đa dạng, phong phú, có tiềm ẩn về đa dạng côn trùng nước cao của thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Tuy nhiên, cho đến nay các nghiên cứu về nhóm côn trùng nước ở khu vực này mới chỉ tập trung nghiên cứu về đa dạng hay nghiên cứu về ứng dụng ở các suối thuộc Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh mà chưa

có nhiều nghiên cứu về côn trùng nước ở các suối chảy qua khu đồng ruộng, đặc biệt các nghiên cứu về đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng ở khu vực này còn rất

ít Bên cạnh đó, với sự phát triển của ngành nông nghiệp và việc sử dụng nhiều hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp đã ít nhiều tác động đến những đoạn suối chảy qua khu đồng ruộng làm cho các loài côn trùng nước sống ở đây có những biến đổi nhất định Chính vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề

tài:" Nghiên cứu đa dạng sinh học và đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc"

2 Mục đích nghiên cứu

Đánh giá mức độ đa dạng sinh học về loài Côn trùng nước và đặc điểm cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc yên, tỉnh Vĩnh Phúc

3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu đa dạng sinh học về loài của nhóm côn trùng nước tại các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc yên, tỉnh Vĩnh Phúc

Nghiên cứu một số đặc điểm của quần xã côn trùng nước ở khu vực nghiên cứu

Nghiên cứu về đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước ở khu vực nghiên cứu

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài cung cấp những dẫn liệu đa dạng sinh học về loài của nhóm côn trùng nước và đặc điểm cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của chúng ở các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của đề tài góp phần cung cấp tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu sau này về côn trùng nước ở các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới

Côn trùng nước đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới, đặc biệt ở những nước phát triển Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến từng bộ của nhóm côn trùng này, từ những nghiên cứu về phân loại học đến những nghiên cứu về ứng dụng Từ những năm 1970, 1980 côn trùng nước trở thành vấn

đề trung tâm trong các nghiên cứu về sinh thái học ở các thủy vực nước ngọt Đã từ lâu, các nhà khoa học sớm nhận ra vai trò quan trọng của côn trùng nước trong các

hệ sinh thái, do đó phạm vi nghiên cứu côn trùng nước ngày càng được mở rộng, các hướng nghiên cứu không chỉ dừng lại ở việc mô tả, phân loại mà còn đi sâu vào các cơ chế bên trong như: biến động quần thể côn trùng, các mối quan hệ dinh dưỡng, đáp ứng yêu cầu của sinh thái học

Qua các công trình nghiên cứu, đến nay đã xác định được 9 bộ điển hình thuộc nhóm Côn trùng ở nước: Phù du (Ephemeroptera), Chuồn chuồn (Odonata), Cánh lông (Tricoptera), Cánh úp (Plecoptera), Cánh nửa (Hemiptera), Cánh cứng (Coleoptera), Hai cánh (Diptera), Cánh rộng (Megaloptera), Cánh vảy (Lepidoptera) Ngoài ra còn có các đại diện khác thuộc nhóm sinh vật này nhưng ít gặp như bộ Bọ nhảy (Collembola), bộ Cánh thẳng (Orthoptera),

1.1.1 Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài

* Nghiên cứu về bộ Phù du (Ephemeroptera):

Bộ Phù du là côn trùng có cánh cổ sinh được xem là một trong những tổ tiên của côn trùng (xuất hiện cách đây khoảng 250 triệu năm) Từ xa xưa bộ Phù du đã được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu như: Công trình nghiên cứu về phân loại học Phù du 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 [23] Tuy nhiên nghiên cứu về Phù du thực sự phát triển mạnh mẽ vào thế kỷ XX, điển hình là nghiên cứu của các nhà khoa học: Navás (1922) [26], Ulmer (1932-1933) [34], Edmunds (1962) [15]

Cho đến nay trên toàn thế giới đã có hơn 3000 loài được mô tả thuộc 42 họ

và hơn 400 giống của bộ Phù du Các nghiên cứu về Phù du, đặc biệt là phân loại

học vẫn đang phát triển, vẫn còn nhiều loài chưa được mô tả, nhất là ở các khu vực nhiệt đới Gần đây, các công trình nghiên cứu tập trung vào các vấn đề sinh thái, phục hồi và bảo tồn các loài cũng như các nghiên cứu ứng dụng Phù du làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước vì nhiều loài thuộc bộ Phù du rất nhạy cảm với

sự biến đổi của môi trường

* Nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn (Odonata)

Chuồn chuồn thuộc nhóm côn trùng ăn thịt ngay từ giai đoạn thiếu trùng sống trong nước cho đến giai đoạn trưởng thành Bộ Chuồn chuồn được chia thành

3 phân bộ là: phân bộ Anisozygoptera, phân bộ Zygoptera và phân bộ Anisoptera Các nghiên cứu về Chuồn chuồn được bắt đầu từ khoảng cuối thế kỉ IX, nhưng phải sang thế kỉ XX Chuồn chuồn mới ngày càng nhận được chú ý nhiều hơn của các nhà nghiên cứu Đến năm 2008 trên thế giới đã xác định được khoảng hơn 6000 loài thuộc hơn 600 giống của bộ Chuồn chuồn

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 sinh học của Corbet (1999) [14], Silsby (2001) [33] Các công trình nghiên cứu này chủ yếu dựa vào giai đoạn trưởng thành Đối với giai đoạn thiếu trùng, Ishida & Ishida (1985) đã xây dựng khóa định loại có kèm theo hình vẽ rõ ràng tới giống ở vùng châu Á [17]

* Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Hiện nay, trên thế giới bộ Cánh úp đã xác định được khoảng 3500 loài, trong đó: Châu Á là khu vực có số lượng loài phong phú nhất với 1527 loài trong đó: khu vực Đông Á và Nam Á có khoảng 784 loài; Tây Á có 114 loài và Bắc Á với 279 loài Khu vực Australia có 191 loài và New Zealand với 104 loài (dẫn theo Fochetti

& Tierno, 2008) [32] 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, 2004), khu vực Châu Phi 126 loài

Morse et al (1994) [25]; Merritt & Cummins (1996) [24] khi nghiên cứu

khu hệ Cánh úp ở Trung Quốc và Bắc Mỹ, các tác giả đã xây dựng khóa định loại tới giống thiếu 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

*Nghiên cứu về Cánh lông (Trichoptera)

Cánh lông là một trong những bộ có số lượng loài phong phú 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) Theo Ito et

al (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 [18]

Trong giai đoạn hiện nay, các nhà khoa học đang phát triển nghiên cứu theo hướng đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên đối tượng là các loài thuộc nhóm này Do đó, các công trình liên quan đến giai đoạn ấu trùng xuất hiện ngày càng đồ sộ như nghiên cứu của Wiggins (dẫn theo Hoang, 2005) (1996) [16] Ở khu vực Bắc Mỹ, Merritt & Cummins (1996), đã xây dựng khóa định loại tới giống của

bộ Cánh lông ở cả giai đoạn ấu trùng và trưởng thành [24]

*Nghiên cứu về Cánh rộng (Megaloptera)

Bộ Cánh rộng được xem là nhóm côn trùng nguyên thủy trong nhóm côn trùng biến thái hoàn toàn Hiện nay, bộ Cánh rộng có khoảng 300 loài được biết trên thế giới và chia thành hai họ là: Corydalidae và Sialidae Giai đoạn trưởng thành ở cạn và ăn thịt, thường hoạt động vào ban đêm còn khi giai đoạn ấu trùng lại sống dưới nước và ăn thịt các loài động vật [25]

Họ Corydalidae có khu phân bố tương đối rộng Họ Sialidae có sự phân bố hẹp hơn nhưng số lượng loài lại rất phong phú Ở châu Á, họ này mới chỉ phân bố ở vùng ôn đới thuộc Hàn Quốc, Nhật Bản và một số nơi ở Trung Quốc (Bank, 1940) (dẫn theo Merritt & Cummins, 1996) [24]

*Nghiên cứu về Cánh cứng (Coleoptera)

Bộ Cánh cứng 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 đến 350.000 loài và khoảng 18.000 loài trong số đó thuộc nhóm côn trùng nước 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 Fernando (1962, 1969), Nertrand (1973), Jach (1984) Gentuli (1995), Heinrich & Balke (1997), Jach & Ji (2003) đã cung cấp khá đầy đủ những dẫn liệu về phân loại học của bộ Cánh cứng ở châu Á Wu và cộng sự đã xác định ở Trung Quốc có 601 loài, Sato (1988) đã định loại được 311 loài ở Nhật Bản,

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 & Cummins, 1996) [24]

*Nghiên cứu về Hai cánh (Diptera)

Các nghiên cứu về bộ Hai cánh đã được rất nhiều các nhà khoa học công bố, đặc biệt là các công trình nghiên cứu của Alexander (1931), Mayer (1934), Zwich

& Hortle (1989) Đối với khu vực châu Á, Delfinado & 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)

Trong những năm gần đây, ấu trùng bộ Hai cánh đặc biệt là ấu trùng thuộc

họ Chironomidae xuất hiện nhiều trong các công trình nghiên cứu liên quan đến việc sử dụng chúng như là sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước [25]

*Nghiên cứu về Cánh nửa (Hemiptera)

Cho đến nay, trên thế giới đã xác định được trên 4.000 loài thuộc bộ Cánh nửa sống ở nước (Dudgeon, 1999) Trong đó, khu vực châu Á có số lượng loài chiếm ưu thế, đặc biệt có rất nhiều giống đặc hữu

Bộ Cánh nửa chia thành 3 phân bộ: Gerromorpha, Nepomorpha và Leptopodomorpha Phân bộ Gerromorpha hầu hết sống trên bề mặt của nước Trong phân bộ này, có hai họ lớn là Velliidae (trên thế giới có khoảng 850 loài) và họ Gerridae (khoảng 700 loài) (Chen và cộng sự, 2005) Theo Bendell (1988), Damgaard & Andersen (1996) các loài trong họ Gerridae được xem như những sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước (dẫn theo Merritt & Cummins, 1996) [24]

*Nghiên cứu về Cánh vảy (Lepidoptera)

Trong bộ Cánh vảy chỉ có một số loài thuộc họ Pyralidae, Pyraustidae và Crambidae sống ở nước Ở châu Á, các nghiên cứu về Lepidoptera chủ yếu là về phân loại học trong đó có các nghiên cứu của Rose & Pajni (1987), Habeck & Solis (1994) và Munroe (1995) (dẫn theo Merritt & Cummins, 1996) [24] Trong các nghiên cứu này, các tác giả cũng đã thành lập khóa định loại tới loài

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng

Phương pháp phân nhóm dinh dưỡng chức năng (Functional Feeding Groups

- FFGs) được Merrit & Cummins (1996) phát triển dựa trên đặc điểm sinh cảnh sống, cấu tạo phần phụ miệng, cách thu nhận thức ăn và loại thức ăn của nhóm côn trùng thủy sinh Ông chia côn trùng nước thành 5 nhóm dinh dưỡng chức năng cơ bản: nhóm cắn xé (sh) lấy thức ăn từ các vật chất thô, vật chất rơi rụng như lá, mảnh thân thực vật; nhóm cào nạo (sc): thức ăn là các loại tảo bảm đá; nhóm thu lọc (c-f): thức ăn là các hạt vật chất mịn, lơ lửng trong môi trường nước; nhóm thu gom (c-g) thu thập các vật chất ở nền đáy; nhóm ăn thịt (p) ăn các sinh vật khác như các nhóm côn trùng thủy sinh [24]

Trước đó, nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng của Cummins & Klug (1979) [20] đã công bố những kết quả bước đầu về các nhóm dinh dưỡng chức năng

của côn trùng nước Sau đó, Cummins et al (2005) đã công bố các nghiên cứu về

lĩnh vực này ở Brazil [21]

Hướng tiếp cận côn trùng thuỷ sinh theo nhóm chức năng dinh dưỡng (FFGs) cung cấp nhiều thông tin về quá trình chuyển hoá vật chất hữu cơ, mối quan

hệ dinh dưỡng, các dòng năng lượng có trong dòng chảy Trong nhiều nghiên cứu

gần đây, hướng tiếp cận này được sử dụng như một công cụ đánh giá chất lượng môi trường dòng chảy [10]

1.2 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước ở Việt Nam

1.2.1.Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài

* Nghiên cứu về Phù du (Ephemeroptera)

Ở Việt nam, Phù du là một trong những bộ được nghiên cứu một cách có hệ thống với nhiều công trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước, đồng thời đây cũng là bộ có khóa định loại ở giai đoạn ấu trùng tương đối hoàn thiện Dưới đây là một số công trình nghiên cứu:

Mở đầu của nhà côn trùng học Lestage (1921, 1924), ông đã công bố 3 loài mới của bộ Phù du dựa vào mẫu vật được lưu giữ ở bảo tàng Paris Sau 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 Nguyen, 2003) [27]

Đặng Ngọc Thanh (1980), xác định khu hệ Phù du ở Bắc Việt Nam bao gồm

54 loài, 29 giống thuộc 13 họ khác nhau Đặc biệt trong nghiên cứu này, tác giả đã

mô tả hai loài mới cho khoa học đó là Thalerosphyrus vietnamensis và

Neoephemeropsis cuaraoensis [7]

Nguyễn Văn Vịnh (2003), đã xác định được 102 loài thuộc 50 giống và 14

họ Phù du ở Việt Nam Trong nghiên cứu này, tác giả đã xây dựng khóa định loại

và mô tả đặc điểm hình dạng ngoài của các loài thuộc bộ Phù du ở Việt Nam [27]

Nguyen Van Vinh and Yeon Jae Bae (2004a, 2004b, 2004c) nghiên cứu ở một số khu vực khác nhau đã bổ sung danh sách thành phần loài, mô tả các loài mới, cũng như xây dựng các khóa định loại Phù du tới loài [28-30]

Gần đây, Nguyễn Văn Hiếu (2016) đã xác định được 78 loài, 43 giống, 13 họ thuộc bộ Phù du của hệ thống suối thuộc VQG Hoàng Liên, trong đó đã ghi nhận mới cho khu hệ động vật Việt Nam 20 loài và 24 loài ghi nhận mới cho VQG Hoàng Liên [2]

* Nghiên cứu về Chuồn chuồn (Odonata)

Asahina (1996) khi nghiên cứu về Chuồn chuồn ở miền nam Việt Nam đã công bố cho nơi đây 84 loài thuộc 12 họ Chuồn chuồn Trong đó, tác giả đã công bố

một loài mới: Chlogomphus vietnamensis Asahina, thuộc họ Cordulegasteridae [11]

Karube (1999) đã công bố một loài mới là Planaeschna cucphuongensis

thuộc họ Aeshidae cho VQG Cúc Phương, tỉnh Ninh Bình [22]

Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự (2001), khi xây dựng khóa định loại các nhóm động vật không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam đã xây dựng khóa định loại tới họ của bộ Chuồn chuồn [6]

Bùi Minh Hồng và cộng sự (2011) đã xác định được 17 loài chuồn chuồn kim thuộc 14 giống, 4 họ khi nghiên cứu khu hệ côn trùng nước ở VQG Tam Đảo [5]

* Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về bộ Cánh úp đã được quan tâm nghiên cứu trong thời gian gần đây Cao Thị Kim Thu (2002), đã xây dựng khóa định loại tới loài Cánh úp ở Việt Nam Công trình là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu về bộ Cánh úp ở nước ta [12]

Năm 2009, trong nghiên cứu thành phần loài họ Perlidae thuộc bộ Cánh úp ở khu vực miền Trung Việt Nam, Cao Thị kim Thu đã xác định được 22 loài thuộc 10

giống, trong đó có 4 loài mới là Neoperla tamdao, Tyloperla trui, Acroneuria

bachma, Chinoperla rhododendrona và 4 loài lần đầu ghi nhận cho khu hệ Việt

Nam Cũng trong năm này đã mô tả thêm hai loài nữa thuộc giống Acroneuria (Perlidae) và 1 loài thuộc giống Phanoperla [9]

Nguyễn Văn Hiếu et al (2015) đã ghi nhận được 58 loài, 21 giống, 5 họ

thuộc bộ Cánh úp cho VQG Hoàng liên, tỉnh Lào Cai Đây có thể coi là dẫn liệu đầy

đủ và cập nhật nhất về thành phần loài bộ Cánh úp tại VQG Hoàng Liên [4]

* Nghiên cứu về bộ Cánh lông (Trichoptera)

Ở Việt Nam, bộ Cánh lông được nghiên cứu từ rất sớm Những tài liệu về Cánh lông đã được xuất bản bởi các nhà phân loại học đến từ các nước châu Âu như : May (1995-1998) và Malicky (1994, 1995, 1998), mô tả các loài thuộc các họ khác nhau từ các mẫu vật thu được ở một số vùng của Việt Nam Nguyễn Văn Vịnh

và cộng sự (2001) định loại được 23 loài thuộc 16 họ của bộ Cánh lông ở Vườn Quốc gia Tam Đảo khi nghiên cứu về nhóm côn trùng nước tại khu vực này [31] Hoàng Đức Huy (2005) đã đưa ra những mô tả chi tiết đến hình thái của ấu trùng Cánh lông ở Việt Nam [16]

Năm 2016, Nguyễn Văn Hiếu đã ghi nhận được 36 loài, 35 giống, 17 họ

thuộc bộ Cánh lông, trong đó có 1 loài ghi nhận mới cho VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai [2]

* Nghiên cứu về bộ Cánh cứng, bộ Hai cánh, bộ Cánh nửa, bộ Cánh vảy

và bộ Cánh rộng

Ở nước ta, các công trình nghiên cứu về bộ Cánh cứng (Coleoptera), Hai cánh (Diptera), bộ Cánh nửa (Hemiptera), bộ Cánh vảy (Lepidoptera) và bộ Cánh rộng (Megaloptera) còn tản mạn Các nghiên cứu thường không tập trung vào một

bộ cụ thể mà thường đi cùng với các công trình nghiên cứu về khu hệ côn trùng

nước nói chung như: Nguyễn Văn Vịnh et al (2001) nghiên cứu ở Vườn Quốc gia

Tam Đảo [31]; Cao Thị Kim Thu et al (2008) nghiên cứu ở Vườn Quốc gia Bạch

Mã [13], Nguyễn Xuân Quý và cộng sự (2001) khi định loại các nhóm động vật

không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam [6]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng

Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu về nhóm chức năng dinh dưỡng của côn trùng thủy sinh đã được một số nhà nghiên cứu tiến hành Tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉ được thực hiện tại các dòng chảy đầu nguồn và hầu hết đều tập trung khảo sát sự đa dạng của côn trùng thủy sinh và khái quát về đánh giá chất lượng nước sạch [8]

Tại khu vực xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc chưa có nhiều nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước, đặc biệt là các nghiên cứu ở các suối chảy qua khu đồng ruộng còn ít và tản mạn

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Ấu trùng và thiếu trùng của các loài côn trùng nước (Lớp Côn trùng, Ngành Chân khớp) thu được tại một số suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

2.2 Phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Phạm vi nghiên cứu

Các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc 5 thôn: Lập Đinh, Đồng Đầm, Miếu

Gỗ, T80, Gốc Duối thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 9/2017 đến tháng 5/2019 Mẫu vật sử dụng trong nghiên cứu được thu ngoài thực địa từ ngày 12/10/2017 đến 16/10/2017 Mẫu vật thu ngoài thực địa được bảo quản và lưu trữ tại Phòng thí nghiệm Động vật, Khoa Sinh- kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

2.2.3 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại 5 điểm thu mẫu (kí hiệu từ ĐR1 đến ĐR5) tương ứng với 5 thôn: Lập Đinh, Đồng Đầm, Miếu Gỗ, T80, Gốc Duối với độ cao giảm dần so với mực nước biển Đây là các suối chảy qua khu đồng ruộng thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Hai bên suối là ruộng canh tác hoặc một bên là đường đi một bên là ruộng canh tác, độ che phủ của suối rất thấp, nền đáy của suối chủ yếu là sỏi nhỏ, cát và bùn và bị xáo trộn do tác động của người dân địa phương trong sản xuất nông nghiệp

Trước khi tiến hành thu mẫu, tiến hành ghi lại đặc điểm sinh cảnh chính của các điểm thu mẫu:

ĐR1: Tọa độ N: 21018’17,8”; E: 105044’53,0”; độ cao: 25m Chiều rộng của suối là 80- 150 cm, độ sâu 40-100cm Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi Suối nhiều mùn bã thực vật Hai bên suối có cây bụi, cây cỏ che phủ Độ che phủ 10-30% Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu

ĐR2: Tọa độ N: 21019’03,1”; E: 105044’18,0”; độ cao: 23m Chiều rộng của suối là 80- 100cm, độ sâu 20-50cm Nền đáy chủ yếu là đá sỏi Hai bên suối có cây

cỏ che phủ Độ che phủ 10-30% Hai bên bờ được bê tông hóa Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu

ĐR3: Tọa độ N: 21018’13,9”; E: 105044’11,8”; độ cao: 19m Chiều rộng của suối là 80- 100cm, độ sâu 20-50cm Nền đáy chủ yếu là đá sỏi Hai bên suối có cây

cỏ che phủ Độ che phủ 10-30% Hai bên bờ được bê tông hóa Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu

ĐR4: Tọa độ N: 21017’51,4”; E: 105043’43,6”; độ cao:18m Chiều rộng của suối là 2m- 3m, độ sâu - 130cm Nền đáy chủ yếu là đá sỏi, bùn, cát Hai bên suối

có cây cỏ che phủ Độ che phủ 5-10% Hai bên bờ được bê tông hóa, có rong rêu và cây thủy sinh bao phủ Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu phục vụ cây trồng

ĐR5: Tọa độ N: 21022’18,1”; E: 105042’4, 0”; độ cao: 17m Chiều rộng của suối là 70- 100cm, độ sâu 20-50cm Nền đáy chủ yếu là đá sỏi, bùn, cát Hai bên suối có cây cỏ che phủ Độ che phủ 5-10% Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu phục vụ cây trồng

Ghi chú: N: Vĩ độ Bắc

E: Kinh độ Đông

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu mẫu ngoài tự nhiên

Trước khi thu mẫu, tiến hành xác định tọa độ và độ cao của điểm thu mẫu bằng thiết bị định vị GPS MAP 78 của Đức

Quá trình thu mẫu ngoài tự nhiên được tiến hành theo phương pháp của Merritt Cummins (1996) [24], Morse và cộng sự [25] (1994), Nguyen (2003) [27]

Thu mẫu định tính bằng vợt cầm tay (Hand net) Thu mẫu định lượng bằng lưới Surber net

Tiến hành thu mẫu bằng cách: đặt miệng vợt ngược dòng nước, dùng chân đạp phía trước vợt trong vòng vài phút (thu mẫu đạp nước) Ở nơi có nhiều bụi cây dùng vợt tay để thu mẫu Ở những nơi đáy có đá lớn không thu mẫu đạp nước được thì nhấc đá và thu mẫu bám ở dưới bằng panh mềm để tránh làm nát mẫu Đối với

mẫu định lượng, sử dụng lưới Surber net (kích thước mắt lưới 250 μm với diện tích thu mẫu là 0,1m2), mỗi điểm nghiên cứu tiến hành thu 05 mẫu Như vậy tổng diện tích thu mẫu định lượng tại mỗi điểm là 0,5m2

Mẫu sau khi thu được loại bỏ rác, làm sạch bùn đất Do các cá thể côn trùng nước có cơ thể mềm, dễ nát nên thu mẫu phải nhẹ nhàng và nhặt qua mẫu ngay tại thực địa Mẫu thu ngoài thực địa được bảo quản trong cồn 800 , ghi etiket đầy đủ và đem về lưu trữ, bảo quản, phân tích và định loại tại phòng thí nghiệm Động vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm

Phương pháp nhặt mẫu: mẫu được rửa sạch cho ra khay thêm ít nước Dùng panh nhặt hết các ấu trùng và thiếu trùng côn trùng nước cần nghiên cứu cho vào lọ

và bảo quản trong cồn 800

Phương pháp phân tích: Dụng cụ phân tích gồm: kính hiển vi, kính lúp, đĩa Petri, lam kính, lamen, kim nhọn, panh…

Phân loại mẫu vật: mẫu vật được phân loại theo các khóa định loại được công bố trong và ngoài nước của Nguyễn Văn Vịnh (2003) [27], Cao Thị Kim Thu (2002) [12], Hoàng Đức Huy (2005) [16], Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự (2001) [6], Meritt và Cummins (1996) [24], Morse, Yang và Tian (1994) [25]

2.3.3 Phương pháp đánh giá đa dạng sinh học

Chỉ số đa dạng sinh học được sử dụng trong nghiên cứu là: chỉ số Shannon - Weiner (chỉ số H’)

Chỉ số Shannon - Weiner (H') được tính bằng cách lấy số lượng cá thể của

một đơn vị phân loại chia cho tổng số cá thể trong mẫu, sau đó nhân với logarit của

s: số lượng loài N: số lượng cá thể trong toàn bộ mẫu

ni: số lượng cá thể của loài i Hai thành phần của sự đa dạng được kết hợp trong hàm Shannon - Weiner là

số lượng loài và tính bình quân của sự phân bố các cá thể giữa các loài Do vậy, số lượng loài càng cao thì chỉ số H' càng lớn và sự phân bố các cá thể giữa các loài càng ngang bằng nhau thì cũng gia tăng chỉ số đa dạng loài được xác định thông qua hàm số Shannon - Weiner

Bảng 2.1 Quan hệ giữa giá trị chỉ số Shannon - Weiner (H’)

và mức độ đa dạng

Chỉ số đa dạng lớn hơn 3 Đa dạng sinh học tốt và rất tố Chỉ số đa dạng từ 1 đến 3 Đa dạng sinh học khá

Chỉ số đa dạng nhỏ hơn 1 Đa dạng sinh học kém và rất kém

Nguồn: Nguyễn Huy Chiến, 2007 [1]

Chỉ số loài ưu thế (DI)

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Ofice Excel 2010 và phần mềm Primer V.6