Nghiên cứu thành phần loài và cấu trúc khu hệ tảo và vi khuẩn lam tại một số thủy vực thuộc vùng Mã Đà, tỉnh Đồng Nai : Luận án TS. Sinh học: 62 42 20 01

đại học quốc gia hà nội Trường đại học khoa häc tù nhiªn NguyÔn Thùy Liên Nghiên cứu thành phần loài cấu trúc khu hệ tảo vi khuẩn lam số thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai Luận án tiến sĩ ngành sinh học Hà Nội, 2009 đại học quốc gia hà nội Trường đại học khoa học tù nhiªn NguyÔn Thïy Liên Nghiên cứu thành phần loài cấu trúc khu hệ tảo vi khuẩn lam số thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai Chuyên ngành: Thùc vËt häc M· sè: 62 42 20 01 LuËn ¸n tiÕn sÜ ngµnh sinh häc Ng­êi h­íng dÉn khoa học TS Đặng Thị Sy TS Trần Văn Thụy Hà Nội, 2009 Mục lục Lời cám ơn i Lêi cam ®oan ii Môc lôc iii Danh mơc c¸c b¶ng v Danh mục biểu đồ, đồ, sơ đồ vi Danh mục hình ảnh vi Mở đầu .1 chương Tổng quan tài liệu 1.1 Lịch sử nghiên cứu tảo Vi khuẩn lam giới 1.2 Lịch sử nghiên cứu tảo Vi khuẩn lam Việt Nam 12 1.3 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu .21 1.3.1 Vị trí diện tÝch khu vùc nghiªn cøu 21 1.3.2 Đặc điểm khí hậu 21 1.3.3 Địa hình .24 1.3.4 Đất đai 24 1.3.5 Th¶m thùc vËt .25 1.3.6 ảnh hưởng dân cư lên môi trường nước 25 1.3.7 Các dạng thủy vực 26 1.3.8 Chất lượng nước số điểm thu mẫu Mà Đà 29 chương Đối tượng phương pháp nghiên cứu 32 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu .32 2.2.1 Khảo sát thực địa thu thập mẫu vật 32 2.2.2 Xử lý, phân tích định loại mÉu vËt 36 iii ch­¬ng Kết nghiên cứu 42 3.1 Thành phần loài hệ tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà 42 3.1.1 Cấu trúc thành phần loài nơi sống 42 3.1.2 Các loài thứ bổ sung cho hệ tảo Vi khuẩn lam ViÖt Nam 58 3.1.3 Các loài chưa xác định tên gọi .77 3.1.4 Các loài đáng ý hệ tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà .87 3.2 Đa dạng sinh học hệ tảo v Vi khuẩn lam vùng Mà Đà 89 3.2.1 Tính đa dạng bậc taxon 90 3.2.2 So s¸nh hệ tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà với hệ tảo toàn Việt Nam số khu vực l©n cËn 99 3.3 Sự phân bố loài tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà theo loại hình thủy vực .105 3.4 BiÕn động mùa hệ tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà 112 3.5 Mối liên hệ thành phần cấu trúc hệ tảo Vi khuẩn lam víi chÊt l­ỵng n­íc 116 KÕt luËn .…………………………………………………………………… 120 danh môc công trình đà công bố tác giả liên quan đến luận án 122 Tài liệu tham khảo 123 Phô lôc 141 I Khóa định loại loài tảo vi khuẩn lam số thủy vực vùng Mà Đà II Bảng tính số đa dạng Shannon-Weiner (H) số điểm nghiên cứu thuộc vùng Mà Đà III Hình ảnh loài tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà iv Danh mục bảng Bảng Tổng hợp tiêu chất lượng nước thủy vực thuộc khu vực Mà Đà mùa khô .30 Bảng Tổng hợp tiêu chất lượng nước thủy vực thuộc khu vực Mà Đà mïa m­a 30 Bảng Các đợt thu mẫu 32 Bảng Danh lục tảo Vi khuẩn lam thủy vực thuộc khu vực Mà Đà .43 Bảng Sự phân bố taxon bậc loài loài ngành tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà .90 Bảng Đa dạng loài họ chi 91 Bảng Sự phân bố taxon c¸c líp, bé, hä, chi 92 Bảng Độ đa dạng sinh học số điểm thu mẫu 98 Bảng Số loài tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà so sánh với số loài tảo nước ngät cđa ViƯt Nam 100 Bảng 10 Số lượng bộ, họ, chi, loài loài tảo Vi khuÈn lam t¹i mét sè khu vùc .101 Bảng 11 So sánh số lượng loài loài chi giàu loài địa điểm nghiên cứu (có từ loài loài trở lên) với khu vực Nam Cát Tiên 104 Bảng 12 Số loài Tảo loại thủy vực khác 105 Bảng 13 Danh sách loài gặp hồ Trị An 106 Bảng 14 Danh sách loài gặp hồ, đầm 108 Bảng 15 Các chi tảo Vi khuẩn lam phổ biến suối khu vực Mà Đà 112 Bảng 16 Danh lục loài loài tảo Vi khuẩn lam tìm thấy vào mùa khô khu vực Mà Đà 113 Bảng 17 Độ phì nước khu vùc nghiªn cøu 117 v Danh mục biểu đồ, đồ, sơ đồ Bản đồ Vị trí khu vực nghiên cứu Mà Đà 23 Sơ đồ Các điểm thu mẫu khu vực Mà Đà 33 BiĨu ®å BiĨu ®å biểu diễn số loài loài lớp Tảo lục 93 Biểu đồ Tỷ lệ ngành tảo Vi khuẩn lam .100 Biểu đồ Tỷ lệ ngành tảo Vi khuẩn lam số khu vực 102 Biểu đồ So sánh chi giàu loài Mà Đà Nam Cát Tiên 103 Danh mục hình ảnh Hình Trachelomonas crispa Balech: 58 H×nh Gomphonema eriense Grun.: .58 H×nh Navicula elongata Poretzky: 59 H×nh Navicula lacustris Greg var Paulseniana (Boye P.) Zabelina: 60 H×nh Eunotia tauntoniensis Hust.: 60 H×nh Carteria klebsii (P.A Dangeard) FrancÐ: 61 H×nh Oedogonium stellatum Wittr.: 61 H×nh Oedogonium vesicatum (Lyngb.) Wittr.: 62 H×nh Bulbochaete mirabilis Wittr.: .63 H×nh 10 Actinotaenium curtum (BrÐb) Teiling: 63 H×nh 11 Arthrodesmus octocornis Ehrenb.: .64 H×nh 12 Cosmarium amoenum (BrÐb.) Ralfs: 64 H×nh 13 Cosmarium candianum Delponte: …… ………………………… 65 H×nh 14 Cosmarium connatum BrÐb.: 65 H×nh 15 Cosmarium crispatum Hirano: 66 H×nh 16 Cosmarium cuneatum Joshua: 66 H×nh 17 Cosmarium formosulum W.E Hoff: 67 vi H×nh 18 Cosmarium humile (Gay.) Nordst 67 H×nh 19 Cosmarium ocellatum Eichl & Gutw.: 68 H×nh 20 Cosmarium quadrifarium P Lundell f polysticha P Lundell: 68 H×nh 21 Cosmarium reniforme (Kalfs) W Archer var elevatum West & G.S West: 69 H×nh 22 Cosmarium subspeciosum Nordst var validius Nordst: 69 H×nh 23 Cosmarium trilobulatum Reinsch: .70 H×nh 24 Cosmarium tumidum Lund.: 70 H×nh 25 Desmidium coarctatum Nordst.: 71 H×nh 26 Desmidium pseudostreptonema W & G.S.West: .71 H×nh 27 Euastrum fissum W & G.S.West.: .72 H×nh 28 Pleurotaenium trabecula (Ehrenb.) Näg f maximum (Reinsch) Roll.: 72 H×nh 29 Spondilosium javanicum (Gutw.) Grönbl.: 73 H×nh 30 Staurastrum freemanii W G.S.West var triquetrum W G.S.West: 74 H×nh 31 Staurastrum o-meari Arch.: .74 H×nh 32 Spirogyra irregularis Nageli: .76 H×nh 33 Spirogyra gallica Petit: 76 H×nh 34 Spirogyra notabilis Taft: 77 H×nh 35 Batrachospermum sp 82 H×nh 36 Pleurotaenium sp .83 H×nh 37 Staurastrum sp 83 H×nh 38 Chara sp1 .85 H×nh 39 Chara sp2 .86 Hình 40 Đoạn suối có tảo đỏ phát triển 87 Hình 41 Nơi sinh trưởng tảo vòng Chara 87 Hình 42 Quần xà tảo hồ Trị An (ảnh chơp d­íi kÝnh hiĨn vi laze qt) ……88 H×nh 43 Coscinodiscus radiatus Ehr88 vii Mở đầu Tảo nhóm sinh vật có nguồn gốc khác nhau, hầu hết chúng có khả tự dưỡng nhờ quang hợp [80] Cấu tạo thể cách thức sinh sản chúng đơn giản, đơn bào đa bào chưa phân thành rễ, thân, thật Cơ quan sinh sản đơn bào đa bào chưa phân hóa chức tế bào Kích thước tảo đa dạng, loài hiển vi kích thước vài phần mười àm tảo lớn kích thước tới vài chục mét Tảo phân bố khắp nơi trái đất Khí hậu, địa hình môi trường dinh dưỡng ảnh hưởng lớn đến thành phần cấu trúc quần xà tảo, quần xà tảo đa dạng.[61] Trước Vi khuẩn lam coi nhóm tảo có nhân thật (và gọi Tảo lam) Ngày nay, nhờ nghiên cứu sâu mặt tế bào học nhóm sinh vật đà xếp vào giới tiền nhân Monera Vai trò Vi khuẩn lam thủy vực tương tự tảo vị trí chúng mối tương tác với thành phần quần xà Tảo quan trọng nên nghiên cứu hệ tảo cần thiết nghiên cứu đồng thời Vi khuẩn lam Tảo Vi khuẩn lam thành phần sinh vật quan trọng hệ sinh thái thuỷ vực, chúng giữ vai trò sinh vật sản xuất, cung cấp nguồn chất hữu cơ, dưỡng khí nơi ẩn nấp, sinh đẻ cho c¸c sinh vËt kh¸c cđa hƯ sinh th¸i n­íc Trên giới nước ta, nhiều loại tảo khai thác tự nhiên nuôi trồng làm thức ăn cho người gia súc, nguồn bổ sung calo, vitamin nguyên tố vi lượng Nhiều loài tảo hàm lượng protein tổng số cao (40-60% trọng lượng khô Chlorella, 50% Scenedesmus) chứa nhiều axit amin, nguyên tố vi lượng vitamin quan trọng Tảo nguyên liệu điều chế số chất đặc biệt cho sản xuất thuốc, nghiên cứu khoa học công nghệ thực phẩm hay sản xuất sơn, vecni thuốc nhuộm chất Alginate (chiết xuất từ Sargassum) có 300 công dơng kh¸c hay agar- agar chiÕt xt tõ c¸c loài agarophyte (Gelidium, Laurencia, Gracilaria) chất thay nghiên cứu vi sinh vật [26] Trong năm gần đây, tảo ý với vai trò nguồn nhiên liệu sinh học tiềm [150] Tảo Vi khuẩn lam đóng vai trò quan trọng việc gìn giữ cân cho hầu hết hệ sinh thái nước, đặc biệt hệ thống xử lý nước thải biện pháp sinh học tầm quan trọng chúng thể rõ rƯt Chóng cung cÊp oxy cho vi sinh vËt, ®éng vật phản ứng hóa học cần oxy, sau lấy chất khoáng trình phân giải Tảo Vi khuẩn lam có cấu tạo thể đơn giản, phát triển sinh trưởng nhanh, không cần diện tích lớn nên thuận lợi nuôi trồng công nghiệp Tảo mẫn cảm với thành phần môi trường sống, chúng đà dùng làm thị sinh học cho đặc điểm mức độ ô nhiễm thủy vực Tuy nhiên số tảo Vi khuẩn lam có độc tố gây hại cho người sinh vật Riêng chi ngành Vi khuẩn lam đà sinh nhóm độc tố ảnh hưởng tới sức khỏe người [88, 119] Một số loài độc tố phát triển mức gây tượng nước nở hoa, gây hại lên sinh vật khác sống thủy vực người động vËt sư dơng ngn n­íc TÝnh cÊp thiÕt cđa ln án: Toàn giới đà phát khoảng 40.000 loài tảo [Đặng Thị Sy, Tảo học, 2005] Tuy nhiên, so với số loài ước tính số loài đà định loại nhỏ bé Việt Nam, Danh lục loài thực vật Việt Nam (2001) ghi nhận 2.191 loài tảo thuộc ngành 368 loài Vi khuẩn lam [55] Như vậy, nghiên cứu tảo nước ta so với nghiên cứu nhóm sinh vật khác hạn chế Vùng Mà Đà thuộc tỉnh Đồng Nai khu vực gồm lâm trường: Mà Đà, Hiếu Liêm Vĩnh An Khu vực trước năm 1975 không hiểm trở rộng lớn rậm rạp nên đà lựa chọn Trung ương cục Chiến khu D Cũng nhiều phần khu vực đà bị tàn phá nặng bị rải chất diệt cỏ Sau năm 1975, ba lâm trường khai thác thành lập Việc khai thác không khoa học đà làm rừng gỗ cạn kiệt, nhiều nơi rừng trồng điều xoài đà thay cho rừng tự nhiên Năm 2003, ba lâm trường đà có định giải thể chuyển thành Khu dự trữ thiên nhiên Vĩnh Cửu trực thuộc UBND tỉnh Đồng Nai Năm 2006, trung tâm Quản lý di tích chiến khu D sát nhập vào Khu dự trữ toàn khu vực đổi tên thành Khu Bảo tồn Thiên nhiên Di tích Vĩnh Cửu Dù đà xác định chức sản xuất, khai thác đà khu bảo tồn thiên nhiên di tích chưa có nghiên cứu kỹ lưỡng tảo Vi khuẩn lam Do vậy, việc điều tra thành phần loài phân bố tảo Vi khuẩn lam khu vực Mà Đà có tính cấp thiết khoa học định hướng quy hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên khu vực Luận án Nghiên cứu thành phần loài cấu trúc khu hệ tảo Vi khuẩn lam số thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai công trình nghiên cứu cách đầy đủ có hệ thống tảo Vi khuẩn lam toàn khu vực Mà Đà đáp ứng tính cấp thiết Mục đích luận án: Điều tra, xác định thành phần loài cấu trúc hệ tảo Vi khuẩn lam thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai Nghiên cứu phân bố thành phần loài tảo Vi khuẩn lam vùng Mà Đà theo thời gian loại hình thủy vực Đánh giá chất lượng môi trường nước khu vực nghiên cứu sở cấu trúc thành phần khu hệ tảo Vi khn lam ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn:  ý nghĩa khoa học: Kết luận án tài liệu cho phân loại tảo Vi khuẩn lam, bổ sung kiến thức chuyên ngành thực vật, góp phần cho 223 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 Arthrodesmus octocornis Ehrenb Cosmarium binum Nordst Cosmarium cuneatum Joshua Cosmarium formosulum Cosmarium lundelli Delp var circulare Krieg Cosmarium ocellatum Eichl & Gutw Cosmarium pachydemum Lund Cosmarium pardalis Cohn Cosmarium retusiforme (Wille) Gutw Cosmarium subspreciosum Nordst var validius Nordst Cosmarium trilobulatum Reinsch Cosmarium tumidum Lund Cosmarium vitiosum Scott & Grönblad var orientale Cosmarium botrytis (Menegh.) Ralfs var tumidum Wolle Cosmarium subspeciosum Nordst var validius Nordst Cosmarium quadrifarium P Lundell f polysticha P Lundell Cosmarium amoenum (Bréb.) Ralfs Cosmarium quinarium Nordst var circulare Nordst Cosmarium logiense Bissett f expansa Cosmarium reniforme (Kalfs) W Archer var elevatum West & G.S West Cosmarium subtumidum Nordst var.circulare Borce Cosmarium auriculatum Reinsch var verrucosum Turn Cosmarium globosum Bulnh 224 225 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 Desmidium baileyi Nordst Desmidium coarctatum Nordst Desmidium pseudostreptonema W & G.S.West Euastrum denticulatum (Kirchn.) Gay Euastrum fissum W & G.S.West Euastrum jenneri Arch Euastrum Luetkemuelleri Ducell Euastrum obesum Josh Euastrum platycerum Reinsch Euastrum spinulosum Delp var inermius Nordst Euastrum spinulosum Delp var spinulosum Euastrum turgidum Wall Euastrum bidentatum Näg Hyalotheca dissiliens (Sm.) Bréb Micrasterias alata Wall Micrasterias foliacea Bail Micrasterias mahabuleshwarensis Hob var mahabuleshwarensis Micrasterias pinnatifida (Kütz.) Ralfs Micrasterias radiata Hass Micrasterias tropica Nordst var polinica Eichl Et Racib Actinotaenium curtum (Bréb) Teiling 226 227 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 Onychonema laeve Nordst var latum West & West Penium magaritaceum (Ehrenb.) Bréb Pleurotaenium ehrenbergii (Bréb.) De Bary var ehrenbergii Pleurotaenium nodosum Lund f Borgei Grönbl Pleurotaenium ovatum Nordst var laeve Bern Pleurotaenium subcoronulatum (Turner) W.West Pleurotaenium trabecula (Ehrenb.) Näg Pleurotaenium trabecula (Ehrenb.) Näg f maximum (Reinsch) Roll Pleurotaenium truncatum (Bréb.) Näg Spondylosium planum (Walle) West & West Spondylosium javanicum (Gutw.) Grönbl var javanicum Staurastrum acanthastrum W & G.S.West Staurastrum tetracerum (Kütz.) Ralfs forma trigona P.Lundell Staurastrum crenulatum (Näg.) Delp 228 229 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 Staurastrum dejectum Staurastrum freemanii W G.S.West var nudiceps Scott & Prescott Staurastrum freemanii W G.S.West var triquetrum W G.S.West Staurastrum curvatum W West Staurastrum excavatum W.&G.S.West Staurastrum o-meari Arch Staurastrum protectum W G.S.West var rangoonense (Skuja) Scott & Prescott Staurastrum sebaldi Reinsch Staurastrum setigerum Cleve Staurastrum sexangulare Lund Staurastrum tohopekaligense Wolle Staurodesmus convergens (Ehrg.) Florin 230 231 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 Streptonema trilobatum Wall Triploceras gracile Bailey Xanthidium antilopeum (Bréb.) Kütz Xanthidium burkillii West & West Xanthidium hastiferum Turner var javanicum (Nordst.) Turner Xanthidium sexmamillatum W&G.S.West Xanthidium superbum Elfv Groenbladia neglecta Teiling Chlorella vulgaris Beijerinck Actinotaenium curtum (Bréb) Pleurotaenium minutum (Rafls) Delp Scenedesmus arcuatus (Lemm.) Lemm var platydisca G.M.Smith Pediastrum duplex var danubiale (Hrtob.) Ergashev Pediastrum boryanum (Turp.) Menegh Ankistrodesmus acicularis (A.Br.) Korsch Ankistrodesmus longissimus (Lemm.) Wille Ankistrodesmus bibraianus (Reinsch.) Korsch Scenedesmus bicaudatus var skabitschevskit (Skabitsch.) Ergashev 232 233 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 Characium acuminatum Coelastrum reticulatum (Dang.) Senn Tetrallanthos lagerheimii Teiling Pleurotaenium kayei Closterium libellula Focke Closterium acerosum (Schr.) Ehrenb Spirogyra irregularis Spirogyra gallica Spirogyra hyalina Spirogyra corrugata Spirogyra notabilis Spirogyra rhizoides Spirogyra subsalina 234 235 235 236 237 238 239 Zygnema czurdae Zygnema gangeticum Mougeotia scalaris Chaetophora pisiformis (Roth) C Agardh Chaetophora elegans (Roth) Ag 236 237 ... định thành phần loài cấu trúc hệ tảo Vi khu? ??n lam thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai Nghiên cứu phân bố thành phần loài tảo Vi khu? ??n lam vùng Mà Đà theo thời gian loại hình thủy vực Đánh... Thùy Liên Nghiên cứu thành phần loài cấu trúc khu hệ tảo vi khu? ??n lam số thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai Chuyên ngµnh: Thùc vËt häc M· s? ?: 62 42 20 01 Luận án tiến sĩ ngành sinh học Người... trúc khu hệ tảo Vi khu? ??n lam số thuỷ vực thuộc vùng Mà Đà, tỉnh Đồng Nai công trình nghiên cứu cách đầy đủ có hệ thống tảo Vi khu? ??n lam toàn khu vực Mà Đà đáp ứng tính cấp thiết Mục đích luận án: