Luận Văn Giáo Dục Sư Phạm Nghiên cứu đa dạng sinh học và đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại suối chảy qua khu dân cư thuộc

Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ tập trung nghiên cứu đa dạng sinh học về loài ở các suối thuộc Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh [27] hoặc đa dạng sinh học về loài Phù du [6] mà chưa nghiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Động vật học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Động vật học

Người hướng dẫn khoa học:

TS Nguyễn Văn Hiếu

HÀ NỘI, 2019

Trong thời gian thực hiện khóa luận này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ tận tình của nhiều đơn vị và cá nhân

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Hiếu, cán bộ giảng dạy tổ Động vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm

Hà Nội 2, đã tận tình hướng dẫn và đưa ra những ý kiến quý báu trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài này

Đồng thời qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban chủ nhiệm Khoa cùng các thầy, cô giáo Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, chị Hoàng Thị Thúy - K20 cao học, những người đã truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình

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

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 17 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Đào Thị Lan

Tôi xin cam đoan những nội dung mà tôi trình bày trong khóa luận này là

kết quả nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Văn Hiếu

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong khóa luận này

Hà Nội, ngày 17 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Đào Thị Lan

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 8

1.2.1 Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài 8

1.2.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng 13

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 Đối tượng nghiên cứu 14

2.2 Địa điểm nghiên cứu 14

2.3 Thời gian nghiên cứu 15

2.4 Phương pháp nghiên cứu 15

2.4.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài tự nhiên 15

2.4.2 Phương pháp phân tích mẫu 16

2.4.3 Chỉ số đa dạng sinh học 16

2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 17

2.5 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Ngọc Thanh 17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 19

3.1 Thành phần loài côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 19

3.1.1 Thành phần loài Phù du (Ephemeroptera) 22

3.1.2 Thành phần loài Chuồn chuồn (Odonata) 23

3.1.4 Thành phần loài Cánh cứng (Coleoptera) 23

3.1.5 Thành phần loài Cánh rộng (Megaloptera) 23

3.1.6 Thành phần loài Hai cánh (Diptera) 23

3.1.7 Thành phần loài Cánh lông (Trichoptera) 24

3.1.8 Thành phần loài Cánh vảy (Lepidoptera) 24

3.2 Một số đặc điểm quần xã côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 25

3.2.1 Mật độ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 25

3.2.2 Loài ưu thế và chỉ số đa dạng sinh học 26

3.3 Cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 27

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC 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 19 Bảng 3.2 Thành phần các loài côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 21 Bảng 3.3.Số lượng cá thể của các bộ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu trên đơn

vị thu mẫu 2,5 m 2 25

Bảng 3.4 Chỉ số đa dạng sinh học Shannon – Weiner (H’) 27

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Tỷ lệ (%) số loài theo từng bộ côn trùng nước tại khu vực nghiên cứu 20 Hình 3.2 Số lượng cá thể thu được của mỗi bộ côn trùng nước tại điểm nghiên cứu trên đơn vị 2,5 m 2

26

Hình 3.3 Tỷ lệ % số lượng cá thể theo nhóm dinh dưỡng chức năng tại khu vực nghiên cứu 28

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Côn trùng nước giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của hệ sinh thái các thủy vực Chúng có mặt hầu hết ở các thủy vực nước ngọt, đặc biệt là thủy vực dạng suối mỗi một dạng môi trường sống chúng lại có những biến đổi riêng để thích nghi với điều kiện sống khác nhau Côn trùng nước có các đặc tính nổi trội như số lượng loài, số lượng cá thể lớn, thích nghi tốt với điều kiện môi trường so với các nhóm động vật khác Đặc biệt chúng là những mắt xích không thể thiếu trong chuỗi và lưới thức ăn Chúng vừa là những sinh vật tiêu thụ tiếp nhận các mùn bã hữu cơ, các vật chất rơi rụng làm nguồn thức ăn nhưng đồng thời lại trở thành nguồn thức ăn cho nhóm sinh vật tiêu thụ của nhiều loài động vật có xương sống khác Sự phát triển đa dạng của quần thể côn trùng nước đóng góp lượng sinh khối đáng kể vào hệ thống dòng chảy Côn trùng nước tùy vào từng loài mà có thể

có lợi hoặc gây hại cho con người Một số loài côn trùng nước gây hại là tác nhân truyền bệnh, tác nhân gây bệnh, tác nhân phá hoại sản phẩm công nghiệp, nông nghiệp… Chính vì vậy, côn trùng nước là đối tượng lý tưởng cho các nhà khoa học trong nước và trên thế giới tiến hành các công trình nghiên cứu

Xã Ngọc Thanh là xã vùng núi duy nhất của thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc với tổng diện tích 7.732,68 ha Địa hình chủ yếu của xã là đồi núi thấp với độ cao so với mặt nước biển dưới 300m xen lẫn vùng đồng bằng phì nhiêu Khu vực nghiên cứu có nhiều dạng thủy vực khác nhau, trong đó thủy vực dạng suối tương đối đa dạng và phong phú Các suối này là điều kiện rất thuận lợi cho sự phát triển của các loài thủy sinh vật nói chung và các loài côn trùng nước nói riêng Trước đây cũng đã có một số nghiên cứu về nhóm côn trùng nước ở khu vực này Tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ tập trung nghiên cứu đa dạng sinh học về loài ở các suối thuộc Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh [27] hoặc đa dạng sinh học về loài Phù du [6] mà chưa nghiên cứu về nhóm côn trùng nước trong toàn bộ khu vực, đặc biệt các nghiên cứu về phân bố và cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của chúng ở khu vực này còn ít và tản mạn Bên cạnh đó, dưới tác động của con người các hệ thống suối đã có những biến đổi nhất định so với ban đầu Nhiều đoạn suối chảy qua các khu dân cư cũng ít nhiều chịu sự tác động trong sinh hoạt hàng ngày của người dân

Để góp phần tìm hiểu sâu hơn về nhóm sinh vật này 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 dân cư thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc”

3 Nội dung nghiên cứu

- Đa dạng về loài côn trùng nước tại suối chảy qua khu dân cư thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

- Mức độ đa dạng về thành phần loài giữa các điểm nghiên cứu

- Đặc điểm nhóm dinh dưỡng chức năng cuả côn trùng nước

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu sẽ cung cấp những dẫn liệu về thành phần côn trùng nước, cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng tại một số thủy vực dạng suối chảy qua khu dân cư thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh phúc

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu đề tài là cơ sở đưa ra các giải pháp nhằm bảo tồn, xây dựng quy hoạch, khai thác hợp lý, sử dụng bền vững tài nguyên

thiên nhiên tại khu vực nghiên cứu

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

1.1.1 Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học về loài

Côn trùng nước đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới, đặc biệt

là những nước phát triển Khác với các nhóm động vật khác, côn trùng nước tồn tại

cả trong môi trường nước và môi trường cạn Chúng có vai trò rất quan trọng trong việc duy sự ổn định mối quan hệ dinh dưỡng của thủy vực dạng suối cũng như đối với đời sống con người Do đó các nghiên cứu về 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 (Resh và Rosenberg, 1984; Cummins, 1994) [24]

Đến cuối thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI, nhiều nhà khoa học đã công bố hàng loạt các công trình nghiên cứu về côn trùng nước như: McCafferty, 1983; Kawai, 1985; John, Yang và Tian, 1994; Yoon, 1995; Merritt và Cummins, 1996; Wilhm,

1968 [36], Các nghiên cứu này đã bổ sung và cung cấp nhiều kiến thức về côn trùng nước bao gồm cả phân loại học, sinh thái học, tiến hóa, ứng dụng…

Qua các công trình nghiên cứu, đến nay có thể xác định 9 bộ 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)

Nghiên cứu về bộ Phù du (Ephemeroptera)

Bộ Phù du là côn trùng có cánh cổ sinh tương đối nguyên thủy, thậm chí còn được xem như một trong những tổ tiên của côn trùng Dựa vào những bằng chứng hóa thạch, chúng có thể đã phát sinh vào giai đoạn cuối của kỷ Cacbon và đầu kỷ Pecmơ trong đại Cổ sinh, cách đây khoảng 290 triệu năm [15] 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 [28]

Nghiên cứu về Phù du thực sự phát triển mạnh mẽ vào thế kỷ XX, điển hình là các công trình nghiên cứu của Ulmer (1920, 1924, 1925, 1932, 1933), Navás (1920, 1930), Lestage (1921, 1924, 1927, 1930), Needham và cộng sự (1935) [10]

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 [19]

Đối với khu vực châu Á, những nghiên cứu đầu tiên về Phù du được thực hiện bởi các nhà côn trùng học đến từ châu Âu như: Navás (1922, 1925), Lestưa age (1921, 1924) [30] Gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu đến khả năng sử dụng phù du làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước rất nhiều vì nhiều loài thuộc

bộ Phù du rất nhạy cảm với sự biến đổi của môi trường 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 các khu vực nhiệt đới

Nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn (Odonata)

Ban đầu, các công trình nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn chủ yếu tập chung vào việc môt tả hình dạng, các đặc điển bên ngoài của các loài để xây dựng được khóa định loại Bộ Chuồn chuồn được chia thành 3 phân bộ là: phân bộ Anisozygoptera, phân bộ Zygoptera (Chuồn chuồn kim) và phân bộ Anisoptera (Chuồn chuồn ngô) Phân bộ Anisozygoptera chỉ có 1 giống là Epiophlebia, giống này có một số loài 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 vô cùng phong phú [25]

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), Silsby (2001) [8] 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 [1]

Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Trên thế giới đã xác định được khoảng 3500 loài Cánh úp, đây là một trong những nhóm côn trùng phát triển qua biến thái không hoàn toàn Hóa thạch của chúng được tìm thấy đầu tiên thuộc kỷ Pecmi, nó có những đặc điểm khác biệt với Cánh úp hiện đại về số đốt bàn và cánh ở phần ngực (Hynes, 1976) [19].Bộ Cánh úp phân bố rộng rãi trên thế giới và có vai trò quan trọng trong những nghiên cứu đánh giá chất

lượng môi trường nước do chúng có sự nhạy cảm cao đối với sự ô nhiễm môi trường nước

Để nhận dạng bộ Cánh úp, người ta dựa vào một số đặc điểm: chúng có 3 đốt bàn nhưng chân sau không biến đổi để thích hợp theo kiểu nhảy như một số loài thuộc bộ Cánh thẳng (như dế và châu chấu) Chúng có ăng ten dài dạng chỉ, tơ đuôi khá dài đặc biệt là các thiếu trùng ở nước Hầu hết, cánh của các loài thuộc bộ Cánh

úp rất phát triển nhưng đôi khi lại ngắn Các đặc điểm đó dùng để phân biệt chúng với bộ Cánh màng Ấu trùng bộ Cánh úp trải qua thời gian dài sống ở nước Các thiếu trùng Cánh úp giống con trưởng thành ở nhiều đặc điểm Thiếu trùng luôn có

tơ đuôi dài và không bao giờ có tơ đuôi ở giữa Mang nếu có, chỉ tìm thấy ở phần ngực và phần bụng được tạo thành giữa các tơ đuôi Thiếu trùng sống chủ yếu ở nước, có một vài loài sống trong đất ẩm (Harpers và Stewart, 1996) [19]

Morse J C., Yang Lianfang & Tian Lixin (1994); Merritt & Cummins (1996) 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 [25]

Nghiên cứu về bộ Cánh lông (Trichoptera)

Cánh lông là một trong những bộ có số lượng loài phong phú và đa dạng trong số các bộ côn trùng nước 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) [22]

Bộ cánh lông được nghiên cứu rất sớm tại khu vực Đông Nam Á điển hình là các nghiên cứu của Ulmer với hướng nghiên cứu dựa vào giai đoạn ấu trùng khác với các hướng nghiên cứu trước đây chủ yếu dựa vào gia đoạn trưởng thành [22]

Ngoài các công trình nghiên cứu ở các nước Đông Nam Á, khu hệ Cánh lông cũng được quan tâm nghiên cứu ở các quốc gia khác như: Ấn Độ, Srilanka được nghiên cứu bởi Martynov (1935, 1936), Trung Quốc (Martynov, 1931; Wang, 1963), Nhật Bản (Iwata, 1927; Tanida, 1987) Trong giai đoạn hiện nay, hướng nghiên cứu đánh giá chất lượng nước dựa trên đối tượng là các loài thuộc nhóm côn trùng này được nhiều nhà khoa học quan tâm tìm hiểu Do đó, các công trình liên quan đến giai đoạn ấu trùng xuất hiện ngày càng đồ sộ như nghiên cứu của Wiggins (1996) [22] 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 bộ 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 Tuy nhiên, giai đoạn ấu trùng lại sống dưới nước và ăn thịt các loài động vật [25]

Các loài thuộc họ Sialidae có khu vực phân bố rất hẹp 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) [25]

Nghiên cứu về bộ Cánh cứng (Coleoptera)

Bộ Cánh cứng là bộ 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 10.000 thuộc nhóm côn trùng nước [25] Theo các kết quả nghiên cứu nhóm sống dưới nước được xem

là đa dạng nhất ở khu hệ suối vùng nhiệt đới 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, 2003) [26] 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 [27]

Tuy nhiên do có số lượng nhỏ hơn rất nhiều so với số loài của bộ Cánh cứng trên cạn nên việc nghiên cứu về bộ Cánh cứng ở dưới nước ít được quan tâm hơn

Nghiên cứu về bộ Hai cánh (Diptera)

Bộ Hai cánh là một trong số những bộ có số lượng loài nhiều nhất 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) [24] 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) [25]

Nghiên cứu về bộ Cánh nửa (Hemiptera)

Hiện 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, thậm chí có cả những phân họ đặc hữu ở khu vực này (Andersen, 1982; Spence & Andersen, 1994) [26] Các công trình nghiên cứu về bộ Cánh nửa ở châu Á được bắt đầu khá sớm bằng các nghiên cứu của Lundblad (1933), La Rivers (1970), Lansbury (1972, 1973) [25]

Bộ cánh nửa bao gồm ba phân bộ: Gerromorpha, Nepomorpha và Leptopodomorpha Phân bộ Gerromorpha gồm hầu hết những cơ thể côn trùng 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 cho chất lượng môi trường nước [24]

Nghiên cứu về bộ 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) [24] Trong các nghiên cứu này, các tác giả cũng đã thành lập khóa định loại cụ thể tới loài

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về nhóm dinh dưỡng chức năng

Hệ sinh thái thủy sinh của các dòng với quần xã sinh vật cư trú lưỡng cư, cá, động vật đáy, phiêu sinh vật và đặc biệt là nhóm côn trùng thuỷ sinh đã đóng góp nhiều giá trị về đa dạng sinh học cho toàn bộ hệ thống sông, suối Các quần thể này gắn kết chặt chẽ với nhau thông qua mạng lưới dinh dưỡng và được phân theo nhóm chức năng dinh dưỡng Phương pháp phân nhóm chức năng dinh dưỡng (Functional Feeding Groups – FFGs) được Merrit và Cummin (1980) phát triển dựa trên đặc điểm sinh cảnh sống, cấu tạo phần phụ miệng, cách thu nhận thức ăn của nhóm côn trùng thủy sinh, đây là nhóm sinh vật chiếm ưu thế trong các quần xã sinh vật thủy vực suối đầu nguồn [24]

Các nhóm côn trùng được chia thành 8 nhóm chức năng cơ bản: nhóm cắt xé (shredders: shr) sẽ lấy thức ăn từ các vật chất thô, vật chất rơi rụng (lá, mảnh thân thực vật); nhóm cào nạo (scrappers: scr) lấy thức ăn là nhóm tảo bảm đá; nhóm thu lọc (collector - filterer: c-f) lấy thức ăn là các hạt vật chất mịn, lơ lửng trong môi trường nước; nhóm thu gom (collector – gatherers: c-g) thu thập các vật chất ở nền đáy; nhóm ăn thịt (predators –p) ăn các sinh vật khác như các nhóm côn trùng thủy sinh, …; nhóm ký sinh (parasite: par) thường ký sinh trên các nhóm động vật khác, nhóm đục thân (piercer: pir) thường sống ở các cây thủy sinh và đục lỗ trong thân cây thủy sinh và nhóm ăn tạp (omnivore:omn)

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 bộ Phù du (Ephemeroptera)

Ở Việt Nam, mở đầu cho những nghiên cứu về phemeroptera ở Việt Nam, nhà côn trùng học Lestage (1921, 1924), đã công bố một loài mới của bộ Phù du cho khoa học, dựa vào mẫu vật được lưu giữ ở bảo tàng Paris Ông đặt tên loài là

Ephemera duporti 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 [30]

Nguyễn Xuân Quýnh và cs (2001), khi xây dựng khoá định loại các nhóm động vật không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam đã đưa ra khoá định loại tới họ ấu trùng Phù du [9]

Nguyen Van Vinh and eon ae Bae (2001, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008) ở một số Vườn Quốc gia của Việt Nam Những nghiên cứu này, đã công bố hàng loạt các kết quả về các loài Ephemeroptera ở Việt Nam, và đã bổ sung danh sách thành phần loài, mô tả các loài mới, cũng như xây dựng các khóa định loại tới loài [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34]

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, nghiên cứu này là cơ sở để phục vụ cho các hướng nghiên cứu tiếp theo về bộ Phù

du ở nước ta [29]

Nguyễn Văn Vịnh (2004), khi nghiên cứu về Phù du ở Vườn Quốc gia Tam Đảo đã xác định được 32 loài thuộc 24 giống và 8 họ Trong đó, có 10 loài lần đầu

tiên ghi nhận cho Vườn Quốc gia Tam Đảo, Vĩnh Phúc, đó là: Platybaetis edmundsi Muller - Liebenau, 1980; Baetiella trispinata Tong and Dudgeon, 2000; Serratella

albostriata Tong and Dudgeon, 2000; Torleya arenosa Tong and Dudgeon, 2000; Cincticostella boja Allen, 1975; Ephemera serica Eaton, 1871; Choroterpes trifrucata Ulmer, 1939; Habrophlebiodes prominens Ulmer, 1939; Caenis cornigera Kang and Yang, 1994; Isonychia formosana Ulmer, 1912 [13]

Nguyễn Văn Vịnh (2005), khi nghiên cứu về Phù du ở Vườn Quốc gia Ba

Vì, Hà Tây đã thu được 27 loài thuộc 22 giống và 9 họ Trong đó có một loài ghi

nhận lần đầu tiên cho khu vực là Teloganodes tristis (Hagen, 1858) [15] Trong

khoảng thời gian này, tác giả cũng tiến hành điều tra thành phần loài Phù du ở một

số Vườn Quốc gia khác ở Việt Nam [17]

Ở Vườn Quốc Gia Hoàng Liên được tiến hành với nhiều nghiên cứu khác nhau, Nguyễn Văn Vịnh (2005) đã xác định được 53 loài thuộc 31 giống và 11 họ Kết quả đã công bố được 4 loài mới cho khoa học dựa vào các mẫu chuẩn thu được tại Sapa, đó là: Isca fasica Nguyen and Bae, 2003; Rhoenanthus sapa Nguyen and Bae, 2004; Afronurus meo, Nguyen and Bae, 2003; Iron longintibius, Nguyen and Bae, 2004 Đồng thời, xác định được 10 loài lần đầu tiên ghi nhận cho khu hệ động vật của Việt Nam [14] Jung và cs (2008) đã xác định được 53 loài, 30 giống,

9 họ So với nghiên cứu trước đó của Nguyễn Văn Vịnh, nghiên cứu này không thu được 02 họ (Prosopistomatidae và Neoephemeridae) và 01 giống [23]

Như đã thấy, so với nhiều bộ côn trùng nước khác thì bộ Phù du ở Việt Nam

đã 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

Nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn (Odonata)

Nghiên cứu về khu hệ thiếu trùng Chuồn chuồn ở Việt Nam còn tản mạn và chưa thành hệ thống Chủ yếu các nghiên cứu tập trung vào giai đoạn trưởng thành

Bộ Chuồn chuồn ở Việt Nam được nghiên cứu lần đầu tiên vào những năm đầu thập niên 90 của thế kỷ XX dưới thời Pháp thuộc bởi một số nhà nghiên cứu người Pháp: Martin trong báo cáo được công bố năm 1902 khi điều tra khu hệ động vật Đông Dương Trong báo cáo này, ông công bố 139 loài thuộc 3 họ: Libellulidae,

Aeshnidae và Agrionidae Trong 139 loài, Martin đã mô tả 9 loài mới và một giống

mới là Merogomphus [1]

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 [9]

Nguyễn Thị Minh Huệ (2009) trong nghiên cứu khu hệ côn trùng nước VQG Bạch Mã tỉnh Thừa Thiên Huế xác định được 15 loài thuộc 11 họ Cũng trong năm đó, Nguyễn Văn Hiếu và cộng sự khi nghiên cứu đa dạng côn trùng nước tại VQG Tam Đảo đã xác định được 32 loài thuộc 12 họ tại khu vực này [3][7]

Bên cạnh các công trình nghiên cứu về phân loại học nghiên cứu về ứng dụng của bộ Chuồn chuồn đã được đề cập đến trong nghiên cứu của Đặng Ngọc Thanh và nhóm nghiên cứu (2002), nghiên cứu đã đưa ra những dữ liệu về ấu trùng Chuồn chuồn dùng để dánh giá chất lượng môi trường nước

Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về bộ Cánh úp đã được quan tâm nghiên cứu trong thơi gian gần đây Một vài loài đã được mô tả bởi Kawai (1968, 1969), Zwick (1988), Stark và cộng sự (1999) [19], nhưng tất cả các mẫu vật đều ở giai đoạn trưởng thành Mục đích của những nghiên cứu là nhằm xác định lại và mô tả một số loài mới thuộc bộ Cánh úp dựa trên những nghiên cứu trước đó và những điều tra về sau của cả giai đoạn trưởng thành và ấu trùng được thu thập ở Việt Nam Thêm vào

đó là việc xác định khóa định loại tới loài của bộ Cánh úp ở cả giai đoạn trưởng thành và ấu trùng ở Việt Nam cũng như sinh thái, nơi ở của chúng 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 [19]

Nguyễn Văn Vịnh và cộng sự (2001), khi nghiên cứu về nhóm côn trùng nước ở Vườn Quốc gia Tam Đảo đã tiến định loại các loài thuộc bộ Cánh úp Kết quả cho thấy số loài Cánh úp ở Vườn Quốc gia Tam Đảo là 12 loài thuộc 3 họ [13]

Đỗ Mạnh Cừơng (2004), Nghiên cứu Đa dạng sinh học khu hệ Odonata khu vực Mã Đà, Cát Tiên - Tỉnh Đồng Nai [2]

Cao Thị Kim Thu (2007) công bố hai loài mới thuộc họ Cánh úp lớn

(Perlidae) cho khu hệ Cánh úp Việt Nam là Agnetina den Cao & Bae, 2007 và

Chinoperla rhododendroma Cao & Bae, 2007 [20] Đến 2009, tác giả trong nghiên

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 [11]

Cao Thị Kim Thu (2011) từ các mẫu vật thu thập được và tham khảo các tài liệu

đã công bố, đã tổng hợp được danh lục gồm 70 loài Cánh úp lớn thuộc 13 giống ở Việt Nam Do đó, hiện nay đã có 48 loài mới cho khoa học được mô tả từ mẫu vật và có 55 loài mới chỉ thấy ở Việt Nam mà chưa ghi nhận ở một nơi nào trên thế giới [12] Nguyễn Văn Hiếu và cs (2015) đã công bố thành phần loài và phân bố của

bộ Cánh úp ở VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai dựa trên mẫu vật thu thập từ năm

2012 đến năm 2013, kết hợp với các mẫu vật đã thu thập từ trước đến nay đang được lưu giữ tại Phòng Sinh thái môi trường nước, Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật và tại Bộ môn Động vật Không xương sống, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Ngoài ra, tác giả còn kết hợp với các tài liệu có liên quan đến khu vực nghiên cứu để đưa ra dẫn liệu về thành phần loài Cánh úp Kết quả đã ghi nhận được 58 loài, 21 giống, 5 họ thuộc bộ Cánh úp Đây có thể coi là dẫn liệu đầy đủ và cập nhật nhất về thành phần loài bộ Cánh úp tại VQG Hoàng Liên [6] Năm 2016, tác giả cũng đã công bố về thành phần loài Cánh úp tại VQG Hoàng Liên, đã có 27 loài thuộc 14 giống và 4 họ được ghi nhận [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: Đức (Ulmer, 1907), Tây Ban Nha (Navás, 1913) Sau những nghiên cứu đầu

tiên của Ulmer về 2 loài Hydromanicus buenningi và Paraphlegopteryx tonkinensis,

ông đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu về Cánh lông ở Việt Nam Tiếp theo, Navás (1913, 1917, 1921, 1922, 1930, 1932, 1933) đã mô tả một số loài thuộc các tổng họ của Hydropsychoidae, Philopotamoidae (Stenopsychidae), Leptoceroidae, Limnephiloidae và Rhyacophiloidae Banks (1931) và Mosely(1934)[16] nghiên cứu về Hydropsychoidae, Limnephiloidae và Rhyacopphiloidae Oláh(1987-1989)

mô tả các loài thuộc Glossosomatoidae, Hydroptiloidae và Rhyacophiloidae [22]

May (1995-1998) và Malicky (1994, 1995, 1998), mô tả các loài thuộc các

họ Hydropsychoidae, Glossosomatoidae, Rhyacopphiloidae, Phiolopotamoidae, Limnephiloidae, Hydroptiloidae, Sericostomatoidae và Leptoceroidae từ các mẫu vật thu được ở một số vùng của Việt Nam Malicky và Mey (2001), mô tả 2 loài

mới thuộc giống Ceratopsyche ở miền Bắc Việt Nam Schefter và Johanson (2001),

mô tả 3 loài thuộc giống Helicopsyche 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 [3]

Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling (2001), đã xây dựng khóa định loại tới họ của bộ Cánh lông thường gặp ở nước ta Hoàng Đức Huy (2005) mô tả đặc điểm hình dạng, cấu tạo ngoài của các loài Cánh lông ở Việt Nam dựa vào giai đoạn ấu trùng [9]

Năm 2016, Nguyễn Văn Hiếu và cs 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 [4]

Nghiên cứu về các 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 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 (2001) nghiên cứu ở Vườn Quốc gia Tam Đảo [28]; Cao Thị Kim Thu, Nguyễn Văn Vịnh và Yeon Jae Bae (2008) nghiên cứu ở Vườn Quốc gia Bạch Mã [21], Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự (2001) khi định loại các nhóm động vật không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam [9]

Những nghiên cứu đầu tiên về khu hệ Cánh nửa ở Việt Nam được bắt đầu vào những năm đầu của thế kỷ XX Loài đầu tiên thuộc họ Gerridae (Hemiptera)

được mô tả ở Việt Nam là Ptilomera hylactor Breddin, 1903 thuộc Bắc Việt Nam

Tiếp theo, khu hệ Gerridae ở Việt Nam tiếp tục được mô tả bởi Andersen (1975,

1980, 1993); Andersen & Cheng (2004); Polhemus (2001); Chen & Zettel (1999), Polhemus & Andersen (1994); Polhemus & Karunaratne (1993) [35]

Trần Anh Đức (2008), mô tả khá đầy đủ và chi tiết hình dạng ngoài của các loài thuộc họ Gerridae ở Việt Nam Đây là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu về bộ Cánh nửa ở nước ta [35]

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 khoa học tiến hành nghiên cứu 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 của côn trùng thủy sinh và khái quát về đánh giá chất lượng nước sạch Tại khu vực nghiên cứu có nhiều dạng thủy vực khác nhau, trong đó thủy vực dạng suối tương đối đa dạng và phong phú Các suối này là điều kiện rất tốt cho sự phát triển của các loài thủy sinh vật nói chung và các loài côn trùng nước nói riêng Tuy nhiên, cho đến nay các nghiên cứu về nhóm côn trùng nước ở khu vực này mới chỉ tập trung nghiên cứu đa dạng sinh học về loài ở các suối thuộc Trạm Đa dạng sinh học Mê Linh [27] hoặc đa dạng sinh học về loài Phù du [5] mà chưa nghiên cứu về nhóm côn trùng nước trong toàn bộ khu vực, đặc biệt các nghiên cứu về phân bố và cấu trúc nhóm dinh dưỡng chức năng của chúng ở khu

vực này còn ít và tản mạn

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các loài côn trùng nước thu được tại các suối chảy qua khu dân cư thuộc xã

Ngọc thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

2.2 Địa điểm nghiên cứu

- Tiến hành nghiên cứu thành phần loài và phân bố của côn trùng nước tại một số thủy vực dạng suối chảy qua khu dân cư thuộc xã Ngọc thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

- Tiến hành nghiên cứu trên 5 điểm thuộc xã Ngọc Thanh (kí hiệu 5 điểm nghiên cứu lần lượt là DC1, DC2, DC3, DC4, DC5) Trong quá trình thu mẫu các đặc điểm tự nhiên của khu vực nghiên cứu được ghi lại như sau:

+ Điểm 1 (DC1) Thôn Đồng Chằm: độ cao: 48m, Tọa độ: N: 21022’53,5”E: 105043’36,5” Chiều rộng của suối từ 3-7 m, độ sau 40- 150 cm Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi, mảnh đồ dùng sinh hoạt và xây dựng Suối ít bã mùn thực vật Hai bên suối

có cây bụi và cây cỏ che phủ Suối chảy qua hệ thống cầu và đường giao thông

+ Điểm 2 (DC2) Thôn Thanh Cao: Độ cao: 43m, Tọa độ: N: 21021’05,8” :105045’17,3” Chiều rộng suối là 3-5 m, độ sâu 80-100cm Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi, mảnh đồ dùng sinh hoạt và xây dựng Suối nhiều mùn bã thực vật Hai bên suối có cây bụi, cây cỏ che phủ Độ che phủ 20 - 40%

+ Điểm 3 (DC3) Thôn Ngọc Quang: Độ cao: 37m, Tọa độ: N: 21021’05,8”

:105045’17,3” Chiều rộng của suối là 2-3m, nền đáy chủ yếu là bùn, sỏi và đồ dùng sinh hoạt Suối có nhiều mùn bã thực vật Hai bên có cây bụi và cây cỏ che phủ Độ che phủ 10-25% Nước suối và đáy suối chịu ảnh hưởng nhiều của rác thải

và nước thải sinh hoạt của nười dân

+ Điểm 4 (DC4) Thôn Đồng Câu: Độ cao: 35m, Tọa độ:N: 21022’34,9” : 105043’14,4” Chiều rộng của suối 3-5m, độ sau 40-100cm Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi, mảnh đồ dùng sinh hoạt và xây dựng Suối nhiều mùn bã thực vật Hai bên có cây bụi và cây cỏ che phủ Độ che phủ là 30-50% Nước suối chịu ảnh hưởng nhiều của rác thải, nước sinh hoạt và chăn nuôi của người dân

+ Điểm 5 (DC5) Thôn T80: Độ cao: 22m, Tọa độ:N: 21018’21,1”