Nghiên cứu đa dạng sinh học côn trùng nước tại xã nậm cang, huyện sa pa, tỉnh lào cai

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH – KTNN oOo TRẦN THỊ PHƯƠNG ANH NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC CÔN TRÙNG NƯỚC TẠI XÃ NẬM CANG, HUYỆN SA PA, TỈNH LÀO CAI KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Động vật học Người hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN VĂN HIẾU HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Hiếu, người thầy định hướng tận tình bảo, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu khoa học hồn thiện khóa luận tốt nghiệp Đồng thời, qua tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban chủ nhiệm Khoa thầy, cô giáo Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2, người truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi suốt q trình hồn thành khố luận tốt nghiệp Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè động viên chỗ dựa vững cho tơi q trình học tập nghiên cứu khoa học Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Trần Thị Phương Anh LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nghiên cứu, số liệu trình bày khóa luận nghiên cứu, thực tiễn đảm bảo tính trung thực chưa công bố cơng trình khoa học, tạp chí chun ngành hội thảo khoa học, sách chuyên khảo,… khác Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Trần Thị Phương Anh MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu tổng quan đối tượng, lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trùng nước Việt Nam CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tượng nghiên cứu 12 2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 12 2.2.1 Thời gian: 12 2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 12 2.3 Nội dung nghiên cứu 13 2.4 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 13 2.4.1 Vị trí địa lý 13 2.4.2 Địa hình 13 2.4.3 Địa chất thổ nhưỡng 14 2.4.4 Khí hậu 14 2.4.5 Thủy văn 14 2.5 Phương pháp nghiên cứu 15 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu tự nhiên 15 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm 16 2.6 Một số số Đa dạng sinh học 16 2.7 Xử lý số liệu 18 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19 3.1 Thành phần lồi trùng nước khu vực nghiên cứu 19 3.1.1 Thành phần loài Phù du (Ephemeroptera) 26 3.1.2 Thành phần loài Chuồn chuồn (Odonata) 27 3.1.3 Thành phần loài Cánh úp (Plecoptera) 27 3.1.4 Thành phần loài Cánh nửa (Hemiptera) 28 3.1.5 Thành phần loài Cánh cứng (Coleoptera) 28 3.1.6 Thành phần loài Cánh rộng (Megaloptera) 28 3.1.7 Thành phần loài Hai cánh (Diptera) 28 3.1.8 Thành phần lồi Cánh lơng (Trichoptera) 29 3.2 Tính tương đồng thành phần lồi điểm nghiên cứu 29 3.3 Một số đặc điểm quần xã côn trùng nước khu vực nghiên cứu 30 3.3.1 Mật độ côn trùng nước khu vực nghiên cứu 30 3.3.2 Loài ưu số số đa dạng 32 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH BẢNG Bảng 3.1 Số lượng taxon thuộc bậc phân loại côn trùng nước khu vực nghiên cứu 19 Bảng 3.2 Thành phần lồi trùng nước thu điểm nghiên cứu 21 Bảng 3.3 Chỉ số Jacca - Sorensen điểm nghiên cứu 29 Bảng 3.4 Số lượng cá thể côn trùng nước khu vực nghiên cứu .30 Bảng 3.5 Loài ưu thế, số loài ưu (DI) số Đa dạng sinh học Shannon – Weiner (H’) 32 HÌNH Hình 3.1 Tỷ lệ % số lồi theo côn trùng nước khu vực nghiên cứu 20 Hình 3.2 Sơ đồ Jacca - Sorensen thể mối liên quan điểm nghiên cứu 29 Hình 3 Số cá thể thu côn trùng nước khu vực nghiên cứu .31 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Cơn trùng nước giữ vai trò quan trọng hệ sinh thái thủy vực nước đứng nước chảy Mỗi môi trường thủy vực, nhóm sinh vật có đặc tính thích nghi phù hợp So với nhiều nhóm sinh vật khác, trùng nước có nhiều đặc tính trội số lượng loài, số lượng cá thể lớn…đặc biệt chúng mắt xích khơng thể thiếu chuỗi lưới thức ăn Các lồi trùng nước sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc đồng thời lại nguồn thức ăn nhiều loài động vật có xương sống Nhiều lồi trùng nước có quan hệ mật thiết người Một số lồi trùng nước gây hại tác nhân truyền bệnh, tác nhân gây bệnh, tác nhân phá hoại sản phẩm công nghiệp, nông nghiệp… Giai đoạn trưởng thành lồi trùng vector truyền bệnh sốt rét, sốt vàng da cho người Khác với nhóm trùng cạn, lồi thuộc trùng nước tồn môi trường nước môi trường cạn Do vậy, chúng đối tượng lý tưởng dùng nghiên cứu sinh thái học sinh học tiến hóa Trong giai đoạn nay, hướng nghiên cứu nhóm trùng nước dùng đối tượng để thị chất lượng môi trường có nhiều lồi nhạy cảm với biến đổi mơi trường nước Trên giới có nhiều thành tựu to lớn nghiên cứu đối tượng côn trùng nước, từ việc phân loại nghiên cứu tập tính, sinh thái, sinh sản, di truyền, tiến hóa… Ở Việt Nam, năm gần côn trùng nước quan tâm nghiên cứu Ở Vườn quốc gia Khu bảo tồn thiên nhiên Việt Nam có hệ thống sơng, suối phong phú, tiềm ẩn tính đa dạng trùng nước Xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai nơi có hệ thống suối phong phú, tiềm ẩn tính đa dạng trùng nước, nhiên việc nghiên cứu nhóm sinh vật chưa quan tâm, chúng tơi tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu đa dạng sinh học côn trùng nước xã Nậm Cang, huyện Sa pa, tỉnh Lào Cai” Mục đích nghiên cứu - Xác định thành phần lồi trùng nước số suối thuộc xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai - Nghiên cứu số đặc điểm quần xã côn trùng nước khu vực nghiên cứu xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai Phạm vi nghiên cứu - Thủy vực dạng suối xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học - Đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học thành phần lồi thuộc nhóm trùng nước xã Nậm Cang sở khoa học cho việc nghiên cứu chuyên sâu nhóm sinh vật khu vực nghiên cứu 4.2 Ý nghĩa thực tiễn - Kết đề tài góp phần cung cấp tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu, giảng dạy côn trùng nước xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu tổng quan đối tượng, lĩnh vực nghiên cứu Côn trùng nước mắt xích khơng thể thiếu chuỗi lưới thức ăn: vừa sinh vật tiêu thụ bậc 1, bậc vừa nguồn thức ăn của cá nhiều lồi động vật có xương sống khác Khác với nhóm trùng cạn, lồi thuộc trùng nước tồn môi trường nước mơi trường cạn 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu côn trùng nước giới Côn trùng nước quan tâm nghiên cứu từ lâu giới, đặc biệt nước phát triển Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến nhóm này, từ nghiên cứu phân loại học, tiến hóa đến nghiên cứu ứng dụng Trong có nhiều cơng trình liên quan đến phân loại học côn trùng nước cơng bố Đặc biệt có nhiều nghiên cứu nhóm trùng nước gắn bó chặt chẽ với đời sống người mà đa phần tác nhân gây bệnh tác nhân truyền bệnh cho người động vật như: ruồi, muỗi,… Điển hình nghiên cứu Resh Rosenberg, 1979; Merritt Cummins, 1984; Merritt Newson, 1978, Wilhm, 1968, Tran, 2008 [32, 20, 35, 34] Việc nghiên cứu sử dụng côn trùng nước làm sinh vật thị chất lượng nước năm 60 kỷ XX qua cơng trình nghiên cứu Kuehne (1962), Bartsch Ingram (1966), Wilhm Dorris (1968) [35] Đã từ lâu, nhà khoa học sớm nhận vai trò quan trọng trùng nước hệ sinh thái, phạm vi nghiên cứu trùng nước ngày mở rộng, hướng nghiên cứu không dừng lại việc mô tả, phân loại mà sâu vào chế bên như: biến động quần thể côn trùng, mối quan hệ dinh dưỡng, đáp ứng yêu cầu sinh thái học (Resh Rosenberg, 1984; Cummins, 1996) [32, 20] Đến cuối kỷ XX đầu kỷ XXI, nhiều nhà khoa học công bố hàng loạt công trình nghiên cứu trùng nước như: McCafferty, 1983; Kawai, 1985; Morse et al, 1994; Yoon, 1995; Merritt Cummins, 1996; … Các nghiên cứu bổ sung cung cấp nhiều kiến thức côn trùng nước bao gồm phân loại học, sinh thái học, tiến hóa, ứng dụng Qua cơng trình nghiên cứu, đến xác định thuộc nhóm Cơn trùng 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 Phù du (Ephemeroptera) Bộ Phù du trùng có cánh cổ sinh tương đối ngun thủy, chí xem tổ tiên côn trùng Dựa vào chứng hóa thạch, chúng phát sinh vào giai đoạn cuối kỷ Cacbon đầu kỷ Pecmơ đại Cổ sinh, cách khoảng 290 triệu năm (Edmund, 1982) [13] Các loài thuộc Phù du mơ tả từ sớm Cơng trình nghiên cứu phân loại học Phù du nhà tự nhiên học tiếng Lineaus (1758) Ông mơ tả lồi Phù du tìm thấy châu Âu xếp chúng vào nhóm Ephemera [14] Nghiên cứu Phù du thực phát triển mạnh mẽ vào kỷ XX, điển hình cơng trình nghiên cứu Ulmer (1920, 1924, 1925, 1932, 1933), Navás (1920, 1930), Lestage (1921, 1924, 1927, 1930), Needham cộng (1935) Edmunds (1963) xây dựng hệ thống phân loại tới họ thuộc Phù du tồn giới Ơng đưa tranh tổng thể khóa phân loại bậc cao nguồn gốc phát sinh phù du [12] Odgen and Michael (2005) tổng hợp nghiên cứu phân loại học McCafferty Edmunds đồng thời đưa giả thuyết nguồn gốc phát sinh Phù du dựa nghiên cứu sinh học phân tử [32] Đến năm 2008, toàn giới xác định khoảng 3000 loài Phù du thuộc 375 giống 37 họ Châu Âu có khoảng 350 loài Bắc Mỹ 670 loài (Hubbard, 2008) [17] Các nghiên cứu Phù du, đặc biệt phân loại học phát triển, nhiều lồi chưa mơ tả, khu vực nhiệt đới 30 Nguyen V V., Nguyen T A N., Tran A D., Nguyen X Q (2012), “The diversity of aquatic insects in Ba Vi national park, Hanoi”, VNU Journal of Science: Natural Sciences and Technology 28(2), pp 55-61 31 Ogden T H and Michael F W (2005), "Phylogeny of Ephemeroptera (Mayflies) based on molecular evidence", Molecular Phylogenetics and Evolution 37, pp 625-643 32 Resh V H and Rosenberg D M (1984), The Ecology of aquatic insects, Praeger Publishers, New York 33 Romolo Fochetti & José Manuel Tierno de Figueroa (2008), “Global diversity of stoneflies (Plecoptera; Insecta) in Feshwater” Hydrobiologia 595, pp 265 – 377 34 Tran A D (2008), Taxonomy of the water strider family Gerridae (Heteroptera: Gerromorpha) of Vietnam, with a phylogenetic study of the subfamily Eotrechinae, Ph.D Thesis, National University of Singapore 35 Wilhm, J L and T C Doris (1968), “Biological parameters for water quality criteria”, Bioscience 18, pp 477 – 481 36 Yang C M., Kovac D & Cheng L (2004), Insecta: Hemiptera: Heteroptera, Feshwater Invertebrates of the Malaysia Reigion Tài liệu từ internet http://repository.vnu.edu.vn/ViewOnline?bitstid=91710&type=1 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Phụ lục Hình ảnh địa điểm thu mẫu khu vực nghiên cứu xã Nậm Cang, huyện Sapa, tỉnh Lào Cai Hình ảnh điểm thu mẫu P1 có độ cao 870m ( n g u n : Hình ảnh điểm thu mẫu P2 có độ cao 712m ( n g u n : N g u y ễ n N g u y ễ n V ă n V ă n H i ế u ) H i ế u ) Hình ảnh điểm thu mẫu P3 có độ cao 580m (nguồn: Nguyễn Văn Hiếu) Phụ lục Hình ảnh phân tích mẫu phòng thí nghiệm Ảnh Nhặt mẫu phòng thí nghiệm Ảnh Phân tích mẫu kính hiển vi ( n g u n : ( n g u n : N g u y ễ n N g u y ễ n T h ị T h ị N g ọ c ) N g ọ c ) Phụ lục Số lượng loài số lượng cá thể mẫu định tính định lượng côn trùng nước xã Nậm Cang, huyện Sa pa, tỉnh Lào Cai Tên khoa học P1 P2 P3 Tổng ĐT ĐL ĐT ĐL ĐT ĐL Acentrella sp P P P Baetiella bispinosa Tong & Dudgeon, 2000 P Bộ Phù du (Ephemeroptera) Họ Baetidae Baetiella sp Baetis sp.1 P P 11 P 11 Baetis sp.2 P P 14 P 39 86 40 P 10 14 P 21 42 Baetis sp.3 P 25 P 22 Baetis sp.4 P 31 P Baetis sp.5 P P Baetis sp.6 P 21 Labiobaetis sp.1 P Nigrobaetissp.1 P Nigrobaetis sp.2 P 1 P Procloeon spinosum Tungpairojwong, Nguyen & Bae, 2006 P 2 Họ Caenidae Caenis cornigera Kang & Yang, 1994 P 1 Caenis sp P P Họ Ephemerellidae Cincicostella boja Allen, 1975 P 5 Cincicostella fermorata (Tshernova, 1972) P 1 Cincicostella gosei (Allen, 1975) P Cincicostella magnusa Nguyen & Bae, 2013 P Cincicostella notata Nguyen & Bae, 2013 P 14 Notacanthella commodema (Allen, 1971) P Notacanthella perculta (Allen, 1971) P P Teloganopsis jinghongensis (Xu, You & Hsu, 1984) P P P Teloganopsis oriensJacobus & McCafferty, 2006 S sp Torleya nepalica (Allen & Edmunds, 1963) P P P 13 28 2 P P 1 P 5 Afronurus meo Nguyen & Bae, 2003 P P 39 P 29 71 Afronurus mnong Nguyen & Bae, 2003 P P 38 P 21 60 Asionurus primus Braasch & Soldán, 1986 P P Ecdyonurus cervina Braasch & Soldán, 1984 P P 13 Ecdyonurus landai Braasch & Soldán, 1984 P P Họ Ephemeridae Ephemerasp Họ Heptageniidae Epeorus aculaetus Braasch & Soldán, 1990 P P Epeorus bifurcatus Braasch & Soldán, 1979 P P 20 Epeorus hieroglyphicus Braasch & Soldán, 1984 P P 17 Epeorus soldani Braasch & Soldán, 1984 P P Epeorus tiberius Braasch & Soldán, 1984 P P 15 16 Iron longitibius Nguyen & Bae, 2004 P Iron martinus Braasch & Soldán, 1984 P Rhithrogena parva Ulmer, 1912 24 P 14 36 P P P P 2 P Họ Isonychiidae Isonychia formosana Ulmer, 1912 P P Họ Leptophlebiidae Choroterpes trifurcata Ulmer, 1939 Isca fascia Nguyen & Bae, 2003 P 17 20 P 1 P 35 P 1 Họ Vietnamellidae Vietnamella thani (Tshernova, 1972) P 31 P Bộ Cánh úp (Plecoptera) Họ Nemouridae Amphinemura sp Neumoura sp P P Họ Perlidae Brahmana flavomarginata Wu, 1962 P Entrocorema nigrogeniculatum (Enderlein, 1909) P 15 P 20 Neoperla sp Neoperlops vietnamellus Cao & Bae, 2008 P Togoperla sp P P P P P 11 P P 21 21 Bộ Cánh lông (Trichoptera) Họ Brachycentridae Họ Ecnomidae Ecnomus sp Họ Glossosomatidae Glossosoma sp P P 40 P 24 65 P P P 11 Amphipsyche sp P P 10 Arctopsyche sp P P 16 P 23 Ceratopsyche sp P P 127 P 138 Cheumatopsyche sp P 12 P 81 P 100 P P 30 Macrostemum sp P 7 Parapyche sp P 2 P 24 Họ Goeridae Goera sp Họ Hydropsychidae Hydatomanicus sp Hydropsyche sp Potamyia sp P P 19 15 P 33 Trichomacronema paniae Malicky & Chantaramongkol, 1991 P 12 P 47 P 11 70 P P Họ Hydroptilidae Hydroptila sp P Họ Philopotamidae Wormaldia sp Họ Polycentropodidae Neureclipsis sp P P Polycentropus sp P 13 P P 19 P 1 Họ Psychomyiidae Lype sp Psychomyia sp P Tinodes sp P P 13 17 Họ Rhyacophilidae Himalopsyche sp Rhyacophila sp P 1 P P Stenopsyche ulmeri Navás,1932 P 12 P 16 Stenopsyche angustata Martynov, 1930 P 23 P 13 36 P Họ Stenopsychidae Bộ Cánh nửa (Hemiptera) Họ Belostomatidae Diplonychus sp P Họ Naucoridae Heleocoris sp P Naucoris sp P P P P Rhyacobates sp P Bộ Cánh cứng (Coleoptera) Họ Gyrinidae Orectochilus sp P P 16 Gyrinus sp P P P 1 Ho Sciritidae Cyphon sp Họ Ptilodactylidae Stenocolus sp P P Eubrianax sp P Psephenoides sp P Psephelus sp P Cleptenmis sp P P 11 P Promoresia sp P 27 P 14 P 48 Zaitzevia sp P 20 P 23 P 13 56 Họ Psephenidae P 25 P P 33 Họ Elmidae Bộ Cánh rộng (Megaloptera) 12 Họ Corydalidae Protohermes sp P P P P Bộ Hai cánh (Diptera) Họ Athericidae Atherix sp Họ Crambidae Paracymoriza sp P 1 Họ Tipulidae Antocha sp P 26 P 94 P 40 160 Hexatoma sp P P P 12 20 P 3 P 42 57 Limnophila sp Tipula sp P P P P Họ Blephariceridae Blepharicera sp P Họ Simuliidae Simulium sp P 17 P 18 Họ Ceratopogonidae Bezzia sp P 1 P 35 95 Họ Chironomidae Chironumus sp Họ Tabanidae P 46 P 14 Tabanus sp P P Bộ Chuồn chuồn (Odonata) Họ Euphaeidae Euphaea sp P 1 Họ Aeshnidae Aeschonophlebia sp P 1 Họ Cordulegastridae Anotogaster sp P Họ Gomphidae Davidiussp P Ophiogomphus sp P P 22 P P 36 60 Họ Libellulidae Brachythemis sp P Chú thích: + P lồi có mặt + ĐT định tính + ĐL định lượng ... Nghiên cứu đa dạng sinh học côn trùng nước xã Nậm Cang, huyện Sa pa, tỉnh Lào Cai Mục đích nghiên cứu - Xác định thành phần lồi trùng nước số suối thuộc xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai. .. Cai - Nghiên cứu số đặc điểm quần xã côn trùng nước khu vực nghiên cứu xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai Phạm vi nghiên cứu - Thủy vực dạng suối xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai Ý... thủy vực dạng suối xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai - Một số đặc điểm quần xã côn trùng nước xã Nậm Cang, huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai 2.4 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 2.4.1 Vị trí