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...
Trang 1ĐA DẠNG SINH HỌC CÂY THUỐC
PGS.TS Trần Văn Ơn
Trang 2Tại sao cần biết về Đa dạng sinh học?
•Nghiên 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
–Giống
Trang 5Giống Kim ngân Việt Nam
Giống Kim ngân Trung Quốc
Trang 6Mục 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 trị/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
Trang 7Tài 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,
Trang 8PHẦN 1:
KHÁI NIỆM
Trang 9Các khái niệm đa dạng sinh học
1 Là tồn bộ tính đa dạng của sự sống trên trái đất2 Là tồn bộ gen, các lồi và các hệ sinh thái trong
một vùng hoặc trên tồn thế giới
3 Là tính đa dạng của sự sống và các quá trình hoạt động của nĩ
4 Là tất cả các lồi thực vật, động vật, vi sinh vật, các hệ sinh thái và quá trình sinh thái học mà chúng
Trang 10Các cấp đa dạng sinh học
Đa dạng di truyền Đa dạng lồiĐa 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)
Trang 111 Đa dạng hệ sinh thái
• Bao gồm các mức độ sinh thái khác nhau của quần thể, thơng qua nơi ở và ổ sinh thái, đến sinh cảnh
• Hệ sinh thái:
–Hệ thống gồm (1) quần xã sinh vật và (2) sinh cảnh của nĩ– Là hệ thống gồm sinh vật và mơi trường tác động lẫn nhau
mà ở đĩ thực hiện vịng tuần hồn vật chất và dịng năng lượng
•Cấu trúc của hệ sinh thái:
– Quần xã sinh vật: gồm sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ
Trang 16Đa dạng hệ sinh thái
• Cấu trúc của quần xã:
– Đa dạng về lồi, nguồn gen–Cấu trúc khơng gian:• Theo mặt phẳng• Theo chiều thẳng đứng– Cấu trúc dinh dưỡng:•Chuỗi thức ăn•Lưới thức ăn
•Tháp sinh thái (số lượng, sinh khối, năng lượng)
Trang 25Rừng mưa nhiệt đới (Tropical rain forests)
• Vùng gần xích đạo Khí hậu luơn ấm (từ 20 đến 250C) lượng mưa dồi dào (ít nhất 1.900
mm/năm)
• Là biome cĩ độ giàu cĩ nhất, cả về độ đa dạng và tổng sinh khối.
• Cĩ 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 cĩ đời sống trên các cây gỗ, trải qua tồn bộ đời sống trên tán rừng Các loại cơn trùng rất phong phú.
Trang 26Rừng ơn đới (Temperate forests)
• Phân bố ở miền đơng của Bắc Mỹ, Đơng Á, và nhiều nước Châu Âu
• Lượng mưa nhiều (750-1500 mm)
• Các lồi 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 cơn trùng và chim
Trang 27Sa mạc (Deserts)
• Đặc trưng bởi điều kiện khơ và biên độ nhiệt lớn Khơng khí khơ dẫn đến nhiệt độ hàng ngày dao động từ lạnh vào ban đêm đến hơn 500C vào ban ngày
• Các lồi cây cĩ hàng loạt các thích nghi để chống chịu với điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt
Trang 28Rừng 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 lồi cây thẳng như Vân sam, Lãnh sam, Thiết sam và Thơng
– Cĩ lá và vỏ bảo vệ dày, như lá cĩ dạng kim cĩ thể chịu đựng trọng lượng của tuyết tích tụ lại
• Các khu rừng lá kim hạn chế các lồi cây tầng thấp, bề mặt đất được bao phủ bởi một lớp Rêu và Địa y
• Động vật cĩ: Chĩ sĩi, Gấu Bắc Mỹ và Tuần lộc
Trang 29Đồng cỏ (Grasslands)
• Xuất hiện trong vùng nhiệt đới và ơn đới với lượng mưa thấp hay mùa khơ kéo dài, bao phủ hơn 40% bề mặt trái đất Hầu hết hồn tồn khơng cĩ cây gỗ
• Các lồi cỏ là thực vật chiếm ưu thế Động vật an cỏ và các lồi đào hang (cầy, thỏ) là động vật chiếm ưu thế
• Đồng cỏ ơn đới: Các thảo nguyên ở Nga (Russian steppes), Các đồng hoang
(pampas) ở Nam Mỹ, và các đồng cỏ (prairies) ở Bắc Mỹ
Trang 30Cây 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 cĩ
màu xanh đậm thường cĩ màng dày, biểu bì cĩ sáp, và thân dưới đất dày vì vậy cĩ thể chống chịu vào mùa hè khơ và hay cháy Một số lồi cây lá tiêu giảm và phát triển thành gai
• Hạt của nhiều lồi cĩ địi hỏi về sức nĩng và hoạt động tạo sẹo do lửa để kích thích sự nảy mầm • Khu hệ động vật rất khác nhau
Trang 31Đồng rêu (Tundra)
• Phân bố hạn chế trong các vùng vĩ độ cao của Bắc bán cầu trong vịng đai Bắc Băng Dương
• Mùa sinh trưởng ngắn, chỉ kéo dài từ 6 đến 10 tuần Mùa đơng lạnh kéo dài, lượng mưa thấp.
• Là biome đơn giản nhất về mặt thành phần lồi sinh vật và chuổi thức ăn
• Khu hệ thực vật: Địa y, Rêu, lau lách và các loại cây bụi
Trang 32Đỉnh núi cao
• Phân bố ở các đỉnh núi cao• Điều kiện mơi trường:
– Áp xuất và nhiệt độ giảm– Dao động nhiệt ngày/đêm
– Thảm thực vật thay đổi theo đai độ cao– Giĩ, tuyết
Trang 33Đa dạng hệ sinh thái ở Việt Nam
•Điều kiện tự nhiên:
– Thuộc biom: Rừng mưa nhiệt đới– Địa hình: Đa dạng
Trang 348o30' 33o2'
Trang 35Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính
Trang 36Việt 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 vơi: 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 sơng Mêkơng: Phay4 Rừng trên đất phèn: Đơng bằng Nam bộ: Tràm
5 Rừng trên đất ngập mặn: Sú, Vẹt, Bần, Đước
• Rừng mưa mùa rụng lá nhiệt đới: Tây Nam Trung bộ, Nam bộ Bằng lăng, Dầu
Trang 37Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính
• Đai nhiệt đới:– Rừng thưa:
1 Cây lá kim thường xanh: Quảng Ninh, Thanh Hố - Quảng Binh: Thơng, Chổi xuể
2 Cây lá rộng rụng lá mùa khơ: Tây Nguyên, miền Nam Dầu, Bằng lăng
3 Rừng gai thưa khơ: Nam Trung bộ khơ hạn.
Trang 38Việt 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 vơi: Đơng Bắc: Trai lý, Nghiến, Pơ mu, Hồng đàn
– Trảng khơ hạn vùng cao:
Trang 39Việt Nam: Các hệ quần xã rừng chính
•Các trung tâm đa dạng sinh học chính:
Trang 58Các sinh đới/Biome trên trái đất
2) Các quần xã nước:
– Vùng nội địa:
•Nước đứng: hồ, ao, đầm•Nước chảy: Suối, sơng
– Biển và đại dương:
•Cửa sơng•Vùng ven bờ
Trang 60Các thuỷ vực vùng lục địa• Nước chảy: Sơng, suối– Mơi trường:• Nước chảy• Dinh dưỡng thay đổi theo mùa– Thực vật: • Vùng thượng lưu: Khĩ tồn tại do nước chảy mạnh: Thạch xương bồ, Tảo, Cải xoong,…• Vùng hạ lưu: Rong, tảo các loại• Ven bờ: Đa dạng
– Động vật:
Trang 61Biển và đại dương
• Đặc điểm mơi trường:
Trang 63Biển 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 sơng
Trang 64Cửa sơng
• Độ muối dao động từ 1 đến 300/00
• Là vùng nuơi dưỡng cho các lồi giáp xác, thân mềm và cá
Trang 66Biển và đại dương
• Vùng khơi:
– Đặc điểm mơi 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 trơi nổi
Trang 68Ý 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 lồi cây thuốc
Trang 722 Đa dạng lồi• Bao gồm tất cả lồi trên trái đất• Bao gồm các bậc phân loại và các thành phần của nĩ, từ các cá thể đến các lồi, chi và cao hơn
Đa dạng về loài
Đa dạng về loài trong 1 khu vực
Độ phong phú về loàiSố loài trong khu vực
Độ phong phúvề phân loạiSố lượng loài vàmối quan hệ hổtương giữa chúng
trong khu vực
Đa dạng về loài
Đa dạng về loài trong 1 khu vực
Độ phong phú về loàiSố loài trong khu vực
Độ phong phúvề phân loạiSố lượng loài vàmối quan hệ hổtương giữa chúng
Trang 73Một số khái niệm về lồi
• Lồi hình thái:
– Là một nhĩm sinh vật giống nhau nhưng khác biệt với các nhĩm khác
– Làm sao để chúng ta cĩ thể thấy rõ những sai khác nhỏ nhưng lại cĩ { nghĩa?
• Lồi sinh học:
– Là nhĩm các quần thể tự nhiên cĩ khả năng giao phối với nhau và cách ly sinh sản với các nhĩm khác
– Làm thế nào để đánh giá khả năng giao phối đối với những quần thể cách ly địa l{?
– Các sinh vật hĩa thạch?
Trang 74Một số khái niệm về lồi
• Lồi tiến hĩa:
– Là một dịng sinh vật riêng lẻ, duy trì được tính đồng nhất của mình so với các dịng khác và cĩ xu hướng tiến hĩa và lịch sử diệt vong của riêng nĩ
– 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 hĩa của một quần thể là gì?
• Lồi phả hệ:
– Là một dịng nhỏ nhất từ một tổ tiên chung
• Lồi sinh thái:
Trang 75Đa dạng lồi
Trang 76Số lồi đã được mơ tả
Trang 78Cịn bao nhiêu lồi nữa?
• Kiến thức của chúng ta về số lượng lồi là chưa chính xác:
– Chưa khám phá hết:
• Đại dương cĩ lẽ là nơi cĩ tính đa dạng lớn nhất•Rừng 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 lồi thú mới cho khoa học
– Mỗi năm các nhà phân loại trên thế giới mơ tả được
Trang 79Đa dạng về dạng sống - 1
• Cây chồi trên: Chồi cách mặt đất > 25cm
– To (Mg): > 25m (gỗ): Chị chỉ, Sâng, Lim– Nhỡ (Me): 8-25m (gỗ): Sung, Máu chĩ, Gội
– Nhỏ (Mi): 2-8m (bụi, hố gỗ, cỏ): Mận, Dâu gia, Chịi mịi
– Lùn (Na): 0.25-2m (bụi thấp, nửa bụi, cỏ hố 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, Hồng 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,
Trang 81Đa dạng thời gian sống
• Cây theo mùa, hằng năm:
– Ích mẫu, Nhân trần, Ý dĩ, Actiso,…
• Cây lâu năm:
Trang 82Đa dạng lồi ở Việt Nam
Trang 83Đa dạng lồi ở Việt Nam
Trang 84Đa dạng sinh vật biển Việt Nam
• Biển Việt Nam:– Thực vật nổi: 537 lồi– Tảo lớn: 650 lồi– Động vật nổi: 470 lồi– Động vật đáy: 6.400 lồi (thân mềm, giáp xác)– Cá: 2.000 lồi
– Rùa biển: 5 lồi
– Rắn biến: trên 10 lồi– Thú biến: trên 10 lồi
• Nguồn lợi hải sản tập trung ở các hệ sinh thái đặc trưng như cửa sơng, rừng ngập mặng, rạn san hơ, các bãi cỏ ngầm, rong tảo
Trang 85Đa dạng thực vật ở Việt Nam• Theo các ngành:– Vi khuẩn lam: 368– Nấm: 2.200– Tảo: 2.176– Rêu: 481– Các ngành Quyết: 547– Hạt trần: 69– Hạt kín: 13.000
•Cây hoang dại:
– Tập trung ở các trung tâm đa dạng sinh học
• Cây trồng:
Trang 86Số lượng các lồi cây trồng phổ biến ở Việt Nam
Số TTNhĩm câySố lồi
1Cây lương thực chính412Cây lương thực bổ sung95
3Cây ăn quả105
4Cây làm rau55
5Cây gia vị46
6Cây làm nước uống14
7Cây lấy sợi 16
8Cây thức ăn gia súc14
9Cây lấy dầu béo45
10Cây lấy tinh dầu20
Trang 87Đa dạng lồi cây thuốc Việt Nam
• Số lồi cây thuốc: – Viện DL: • 3.948 lồi• 1.572 chi• 307 họ– Võ Văn Chi (2012): • 4.700 lồi
•Cây thuốc ở đảo
Trang 88Các lồi cây thuốc dùng trong cơng nghiệp Dược được trồng ở Việt Nam
TTTên khoa họcHọTên cây thuốcSố sản phẩm
1 Rehmannia glutinosa (Gaertn.)
Trang 89Ý nghĩa của đa dạng lồi
• Chọn cây thuốc phát triển:
– Dạng sống: Điều kiện canh tác (cỏ, leo, bụi, gỗ,…)– Thời gian trồng – thu hoạch: Đầu tư vốn
Trang 913 Đa dạng di truyền• Những khác biệt trong cấu trúc di truyền của:– Các cá thể bên trong hoặc giữa các lồi
– Bên trong hoặc giữa các quần thể
Đa dạng di truyền
Đa dạng về gene trong cùng 1 loài
Những quần thể khácnhau
của cùng 1 loài
Những biến đổi di truyềntrong cùng 1 quần thể
Đa dạng di truyền
Đa dạng về gene trong cùng 1 loài
Những quần thể khácnhau
của cùng 1 loài
Trang 93Đa dạng về di truyền
• Một gen kiểm sốt sự biểu hiện và phát triển của một tính trạng nhất định (như màu tĩc)
Trang 95Đa dạng về di truyền
• Đa dạng di truyền cung cấp những sự khác nhau cốt lõi quyết định các dạng chính của sự sống
– Là nền tảng cho sự đa dạng của sinh giới
Trang 96Việt Nam
• Đa dạng di truyền cây thuốc:
– Bước đầu được nghiên cứu, áp dụng các kỹ thuật RAPD, SSA,…
– Ba kích (Morinda), Tam thất hoang, Sâm vũ diệp
(Panax), Hồi (Illicium), Ngũ gia bì (Acanthopanax), Hồi sơn (Dioscorea), Ýdĩ (Coix), Hồng liên ơ rơ (Mahonia), Hồng liên gai (Berberis), Dây thìa
Trang 98Ý nghĩa của đa dạng di truyền
• Xác định giống cây thuốc
– Xác định giống cĩ phẩm chất tốt (nơng học, hình thái học, dược học)
– Xây dựng tập đồn gốc (tất cả các giống)
– Xây dựng tập đồn lõi (cĩ đầy đủ các đặc tính di truyền)
• Cải tạo giống
Trang 99PHẦN 2:
Trang 100Giá trị của đa dạng sinh học
• Giá trị kinh tế trực tiếp:
– Cho tiêu thụ:
•Chất đốt: Bất kỳ cái gì đốt được•Gỗ, song mây, tre,
– Nguyên vật liệu xây dựng– Thủ cơng mỹ nghệ
Trang 101Giá trị của đa dạng sinh học
• Giá trị kinh tế trực tiếp:
– Cho tiêu thụ:
• Lương thực – thực phẩm: cĩ 3,000 lồi/250,000 lồi ăn được
– Tinh bột: Lúa, Lúa mì, Lúa mạch, Ngơ, khoai lang, Khoai tây, Sắn: Cung cấp 75% nguồn lương thực
» Cây khác?
– Nguồn protein: Đậu các loại
–Đường: Mía, Thốt nốt, Củ cải đường–Chất béo: Chủ yếu từ hạt
– Vitamin
Trang 102Giá trị của đa dạng sinh học
• Giá trị kinh tế trực tiếp:– Cho tiêu thụ:
• Ăn quả: Mít, Chuối, Xồi, Sầu riêng, Nhãn, Vải, • Rau ăn, chất xơ
• Thảo dược: Chữa bệnh, chăm sĩc sức khỏe, nâng cao thể trạng• Nhuộm màu• Hương liệu• Tinh dầu• Sợi
Trang 103Giá trị của đa dạng sinh học
• Giá trị kinh tế trực tiếp:
– Cho sản xuất:
• Cung cấp nguyên vật liệu cho cơng nghiệp, nơng nghiệp, dược phẩm,…
–Cơng nghiệp dược phẩm Việt Nam
• Cơ sở để cải tiến cho các giống cây trồng trong nơng nghiệp
Trang 104Giá trị của đa dạng sinh học
• Giá trị kinh tế gián tiếp:
– Khả năng sản xuất của hệ sinh thái: khoảng 40% sức sản xuất
của hệ sinh thái trên cạn phục vụ cho cuộc sống của con người.Thực vật thuỷ sinh, tảo: Là mắt xích đầu tiên của hàng loạt chuỗi thức ăn tạo thành các hải sản như trai, sị, tơm cua,
– Bảo vệ tài nguyên đất và nước: Bảo vệ rừng đầu nguồn, phịng chống lũ lụt và hạn hán, duy trì chất lượng nước.
– Điều hồ khí hậu: Điều hồ khí hậu địa phương, khí hậu vùng,khí hậu tồn cầu.
– Phân huỷ các chất thải: Phân huỷ các chất ơ nhiễm như kim loại nặng, thuốc trừ sâu và các chất thải sinh hoạt khác
– Nghỉ ngơi và du lịch sinh thái: Hưởng thụ mà khơng làm ảnh hưởng đến thiên nhiên thơng qua những hoạt động như đi thám hiểm, chụp ảnh, quan sát chim, thú, câu cá.