Nghiên cứu đa dạng sinh học động vật không xương sống cỡ lớn ở hệ thống suối tại vườn quốc gia xuân sơn, tỉnh phú thọ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Thanh Sơn NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN Ở HỆ THỐNG SUỐI TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN SƠN, TỈNH PHÚ THỌ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thanh Sơn NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC ĐỘNG VẬT KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN Ở HỆ THỐNG SUỐI TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN SƠN, TỈNH PHÚ THỌ Chuyên ngành: Mã số: LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Thanh Sơn LỜI CẢM ƠN Luận án thực Bộ môn Động vật học ứng dụng, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trong thời gian học tập, nghiên cứu thực đề tài, nhận hướng dẫn, bảo tận tình PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh, cán giảng dạy Bộ môn Động vật học ứng dụng, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tôi vô biết ơn giúp đỡ quý báu thầy Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Anh Đức, Bộ môn Động vật học ứng dụng, Khoa Sinh học tạo điều kiện cho tham gia thực đề tài cho phép sử dụng số số liệu đề tài cấp ĐHQG mã số QG.12.11 Đồng thời, nhận giúp đỡ thầy giáo, cán Bộ môn Động vật học ứng dụng, lãnh đạo Khoa Sinh học, phòng chức Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên suốt thời gian học tập, nghiên cứu làm việc Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc cán công nhân viên Vườn Quốc gia Xuân Sơn, tỉnh Phú Thọ tạo điều kiện thuận lợi để tiến hành khảo sát thực địa, thu thập vật mẫu địa bàn nghiên cứu Nhân dịp tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tất giúp đỡ q báu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, vợ con, gia đình hai bên nội ngoại ủng hộ, tạo điều kiện hỗ trợ động viên tơi q trình thực Luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thanh Sơn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS CỠ LỚN NƯỚC NGỌT TRÊN THẾ GIỚI 11 1.1.1 Nghiên cứu đa dạng sinh học ĐVKXS cỡ lớn 11 1.1.2 Nghiên cứu phân bố ĐVKXS cỡ lớn 14 1.1.3 Nghiên cứu sử dụng ĐVKXS cỡ lớn làm SVCT đánh giá chất lượng nước 17 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS CỠ LỚN NƯỚC NGỌT Ở VIỆT NAM 20 1.2.1 Nghiên cứu đa dạng sinh học ĐVKXS cỡ lớn 20 1.2.2 Nghiên cứu phân bố ĐVKXS cỡ lớn 28 1.2.3 Nghiên cứu sử dụng ĐVKXS cỡ lớn nước làm SVCT đánh giá chất lượng nước 31 1.3 KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC Ở VQG XUÂN SƠN 34 1.3.1 Điều kiện tự nhiên 34 1.3.1.1 Vị trí địa lý 34 1.3.1.2 Địa hình, địa chất 34 1.3.1.3 Khí hậu, thủy văn 35 1.3.2 Điều kiện kinh tế, xã hội 35 1.3.2.1 Dân số, dân tộc 35 1.3.2.2 Tình hình phát triển kinh tế, xã hội 36 1.3.3 Tình hình nghiên cứu đa dạng sinh học 37 CHƯƠNG THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 40 2.1.1 Thời gian nghiên cứu 40 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 40 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.2.1 Phương pháp kế thừa 42 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu tự nhiên 42 2.2.2.1 Phương pháp xác định số tiêu thủy lý, hóa học nước 42 2.2.2.2 Phương pháp quan sát, mô tả đặc điểm sinh cảnh điểm thu mẫu 43 2.2.2.3 Phương pháp thu thập vật mẫu 43 2.2.3 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 44 2.2.4 Phương pháp đánh giá chất lượng nước sinh vật thị ĐVKXS cỡ lớn 45 2.2.5 Phương pháp phân tích số liệu 46 2.2.5.1 Tính so sánh giá trị trung bình 46 2.2.5.2 Tính số đa dạng sinh học Shannon-Wiener (H’) 48 2.2.5.3 Phân tích tính tương đồng Bray-Curtis 48 2.2.5.4 Phân tích BEST (Biota and/or Environment matching) 49 2.2.5.5 Phân tích ANOSIM (Analysis of Similarity) 50 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 ĐẶC ĐIỂM SINH CẢNH VÀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU THỦY LÝ, HÓA HỌC CỦA NƯỚC TẠI CÁC ĐIỂM THU MẪU 51 3.1.1 Đặc điểm sinh cảnh điểm thu mẫu 51 3.1.2 Một số tiêu thủy lý, hóa học nước 58 3.2 ĐA DẠNG SINH HỌC ĐVKXS CỠ LỚN Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 59 3.2.1 Thành phần loài 59 3.2.2 Cấu trúc thành phần loài 83 3.2.3 Đa dạng lồi nhóm ĐVKXS cỡ lớn 87 3.2.3.1 Đa dạng loài ngành Thân mềm (Mollusca) 87 3.2.3.2 Đa dạng loài ngành Chân khớp (Arthropoda) 89 3.2.3.3 Đa dạng loài ngành Giun đốt (Annelida) 95 3.3 ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ CỦA ĐVKXS CỠ LỚN Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 95 3.3.1 Đặc điểm phân bố theo mùa 95 3.3.2 Đặc điểm phân bố theo sinh cảnh 98 3.3.3 Chỉ số đa dạng sinh học Shannon - Wiener (H’) ĐVKXS cỡ lớn khu vực nghiên cứu 101 3.3.4 Mức độ tương đồng thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn điểm thu mẫu 103 3.3.5 Phân tích mối tương quan ĐVKXS cỡ lớn với yếu tố môi trường 105 3.3.5.1 Phân tích BEST (Biota and/or Environment matching) 108 3.3.5.2 Phân tích ANOSIM (Analysis of Similarity) 109 3.4 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU BẰNG SVCT LÀ ĐVKXS CỠ LỚN 110 3.5 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP BẢO TỒN ĐA DẠNG SINH HỌC ĐVKXS CỠ LỚN Ở NƯỚC TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 114 3.5.1 Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến môi trường, sinh thái thủy vực 115 3.5.1.1 Ảnh hưởng hoạt động sản xuất nông nghiệp sinh hoạt người dân địa phương 115 3.5.1.2 Ảnh hưởng xây dựng sở hạ tầng 116 3.5.1.3 Ảnh hưởng hoạt động du lịch 116 3.5.2 Đề xuất số giải pháp nhằm bảo vệ tài nguyên môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học ĐVKXS cỡ lớn nước 117 3.5.2.1 Tăng cường công tác tuyên truyền giáo dục, nâng cao nhận thức bảo vệ tài nguyên môi trường 117 3.5.2.2 Tăng cường công tác quản lý bảo vệ rừng, bảo vệ đa dạng sinh học ĐVKXS cỡ lớn nước 118 3.5.2.3 Phát triển du lịch sinh thái theo định hướng phát triển bền vững 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASPT Điểm số trung bình cho đơn vị phân loại (Average Score Per Taxon) BBI Chỉ số sinh học Bỉ (Belgian Biotic Index) BMWP Tổ chức nghiên cứu quan trắc sinh học (Biological Monitoring Working Party) BTTN Bảo tồn thiên nhiên DO Nồng độ oxy hoà tan (Disssolved oxygen) ĐDSH Đa dạng sinh học ĐHKHTN Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN Đại học Quốc gia Hà Nội ĐTM Điểm thu mẫu ĐVĐ Động vật đáy ĐVN Động vật ĐVKXS Động vật không xương sống EBI Chỉ số sinh học mở rộng (Extended Biotic Index) IUCN Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên (International Union for Conservation of Nature) MDS Thang đo đa hướng (Multi-Dimensional Scaling) MĐCT Mật độ cá thể NXB Nhà xuất SC1 Sinh cảnh SC2 Sinh cảnh SC3 Sinh cảnh SVCT Sinh vật thị TB Trung bình VQG Vườn Quốc gia DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thời gian khảo sát thực địa, thu thập vật mẫu 40 Bảng 2.2 Mối liên quan số sinh học (ASPT) mức độ ô nhiễm 46 Bảng 2.3 Quan hệ giá trị số Shannon-Wiener (H’) mức độ đa dạng 48 Bảng 3.1 Đặc điểm sinh cảnh điểm thu mẫu 51 Bảng 3.2 Tổng hợp số tiêu thủy lý, hóa học thủy vực nghiên cứu 58 Bảng 3.3 Thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn nước gặp khu vực nghiên cứu từ năm 2013-2016 60 Bảng 3.4 Những loài đặc hữu Việt Nam gặp VQG Xuân Sơn 80 Bảng 3.5 Số lượng tỉ lệ % taxon theo bậc phân loại nhóm ĐVKXS cỡ lớn khu vực nghiên cứu 83 Bảng 3.6 Số lượng tỉ lệ % taxon theo bậc phân loại thuộc lớp Côn trùng 91 Bảng 3.7 So sánh số lượng lồi Cơn trùng nước VQG Xuân Sơn với số khu vực khác 94 Bảng 3.8 Số lượng loài thuộc lớp ĐVKXS cỡ lớn gặp theo mùa 95 Bảng 3.9 Số lượng loài thuộc lớp ĐVKXS cỡ lớn gặp theo sinh cảnh 98 Bảng 3.10 Mật độ cá thể TB theo sinh cảnh khu vực nghiên cứu từ 2013-2016 100 Bảng 3.11 Chỉ số H’ TB ĐVKXS cỡ lớn nước theo mùa điểm thu mẫu từ 2013-2016 102 Bảng 3.12 Chỉ số đa dạng sinh học Shannon - Wiener (H’) theo sinh cảnh .103 Bảng 3.13 Ma trận đặc điểm sinh cảnh điểm thu mẫu .107 Bảng 3.14 Kết phân tích ANOSIM so sánh thành phần lồi sinh cảnh 109 Bảng 3.15 Số họ ĐVKXS cỡ lớn nằm hệ thống tính điểm BMWP VIET 110 Bảng 3.16 Điểm ASPT mức độ ô nhiễm điểm thu mẫu từ 2013-2016 111 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ điểm thu mẫu VQG Xuân Sơn 41 Hình 3.1 Tỷ lệ % taxon theo bậc phân loại lớp ĐVKXS cỡ lớn thủy vực nghiên cứu 85 Hình 3.2 Số lượng loài, giống, họ thuộc ngành Thân mềm 87 Hình 3.3 Số lượng lồi, giống, họ thuộc lớp Côn trùng 92 Hình 3.4 Mật độ cá thể TB ĐVKXS cỡ lớn theo mùa 97 Hình 3.5 Mật độ cá thể TB ĐVKXS cỡ lớn theo sinh cảnh 100 Hình 3.6 Chỉ số H’ điểm thu mẫu 102 Hình 3.7 Sơ đồ thể mức độ tương đồng thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn nước điểm thu mẫu 104 Hình 3.8 Khơng gian hai chiều thể mức độ tương đồng thành phần loài ĐVKXS cỡ lớn nước điểm thu mẫu 104 STT Họ Simulidae 237 Simulium sp 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 Họ Culicidae Anopheles minimus Theobald, 1901 Culex quinquefasciatus Say, 1823 Họ Chaoboridae Chaoborus sp Họ Tabanidae Tabanus sp Họ Tipulidae Tipula maxima Poda, 1761 Limnophila sp Họ Ephydridae Ephydra ripana Fallen, 1813 Họ Chironomidae Chironomus plumosus (Linnaeus, 1758) Tanytarsus sp Họ Empiididae Hemerodromia sp Họ Ceratopogonidae Bezzia sp Họ Athericidae Atheris sp Họ Nemouridae 250 Amphinemura sp Họ Leuctridae STT 256 Rhopalopsole sp Họ Perlidae Etrocorema nigrogeniculatum (Enderline, 1909) Neoperla yentu Cao & Bae, 2007 Neoperla sp Togoperla sp Họ Peltoperlidae Cryptoperla bisaeta Kawai, 1968 257 Họ Corydalidae Neochauliodes sinensis (Walke, 1853) 258 259 Họ Crambidae Eoophyla sp Paracymoriza sp 251 252 253 254 255 NGÀ 260 Họ Naididae Pristina aequiseta Bourne, 1891 B 261 Ghi chú: + : Có gặp Họ Hirudinidae Hirudinaria manillensis (Lesson, 1842) Phụ lục MĐCT TB ĐVKXS cỡ lớn ĐTM theo mùa Đơn vị: cá thể/m Mùa mưa ĐTM 8/2013 8/2014 TS1 379 344 TS2 214 384 TS3 245 360 TS4 241 180 TS5 201 231 TS6 205 328 TS7 358 412 TS8 332 318 TS9 432 421 TS10 212 249 TS11 140 184 TS12 180 268 TS13 312 219 TS14 236 280 TS15 180 202 TS16 502 508 TS17 210 280 TS18 268 330 TS19 251 222 TB± 268,32 ± 94,40 301,05 ± 89,54 Phụ lục Chỉ số ĐDSH Shannon - Wiener (H’) ĐVKXS cỡ lớn ĐTM theo mùa Mùa mưa ĐTM 8/2013 TS1 3,08 TS2 2,90 TS3 3,15 TS4 3,11 TS5 3,15 TS6 3,03 TS7 3,06 TS8 3,15 TS9 2,99 TS10 2,75 TS11 3,06 TS12 3,10 TS13 3,07 TS14 3,01 TS15 2,93 TS16 3,23 TS17 2,95 TS18 2,92 TS19 3,04 TB ± 3,04± 0,11 Phụ lục Kết phân tích BEST mối tương quan yếu tố sinh cảnh thành phần loài Sử dụng số liệu định lượng thành phần lồi mùa khơ BEST Biota and/or Environment matching Data worksheet Name: Data4 Data type: Environmental Sample selection: All Variable selection: All Resemblance worksheet Name: Resem4 Data type: Similarity Selection: All Parameters Rank correlation method: Spearman Method: BVSTEP Termination criteria: rho > 0.95 delta rho < 0.001 Use fixed starting variables Starting selection: Resemblance: Analyse between: Samples Resemblance measure: D1 Euclidean distance Variables Độ rộng suối 10m Đá tảng (50%) Đá lớn (50%) 10 Đá nhỏ 1(50%) 13 Sỏi (50%) 16 Cát (