Nghiên cứu đa dạng côn trùng cánh cứng ở nước (insecta coleoptera) tại một số thuỷ vực miền núi phía bắc việt nam

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương -TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu Cánh cứng nước giới 1.2 Tình hình nghiên cứu Cánh cứng nước Đông Nam Á 1.3 Tình hình nghiên cứu Cánh cứng nước Việt Nam 1.4 Khái quát đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu 15 Chương – ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Đối tượng, thời gian địa điểm nghiên cứu 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tự nhiên 20 2.2.2 Phương pháp phân tích mẫu vật phòng thí nghiệm 20 2.2.3 Phương pháp hồi cứu 25 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 25 Chương – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28 3.1 Thành phần loài Cánh cứng nước vùng núi phía Bắc Việt Nam 28 3.1.1 Cấu trúc thành phần loài Cánh cứng nước khu vực nghiên cứu 28 3.1.2 Tổng hợp dẫn liệu thành phần loài Cánh cứng nước miền Bắc Việt Nam 31 3.2 Đánh giá mức độ đa dạng tương đồng thành phần loài Cánh cứng nước khu vực thu mẫu 39 3.2.1 Ước lượng số loài Cánh cứng nước vùng núi phía Bắc Việt Nam 40 3.2.2 Đa dạng thành phần loài Cánh cứng nước khu vực thu mẫu .42 3.2.3 Đánh giá mức độ tương đồng thành phần loài Cánh cứng nước khu vực thu mẫu 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Danh mục bảng biểu Bảng 2.1 Các khu vực thu mẫu 18 Bảng 3.1 Số lượng, tỷ lệ % số giống loài họ Cánh cứng nước thu khu vực nghiên cứu 28 Bảng 3.2 Danh lục Cánh cứng nước ghi nhận khu vực phía Bắc Việt Nam 32 Bảng 3.3 Giá trị số đa dạng sinh học khu vực thu mẫu 43 Bảng 3.4 Chỉ số tương đồng Sørensen khu vực thu mẫu 46 Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Sơ đồ địa điểm thu mẫu 19 Hình 2.2 Hình dáng phần đầu số họ Cánh cứng nước 21 Hình 2.3 Hình dáng ngồi mặt bụng số họ Cánh cứng nước 22 Hình 2.4 Ăng-ten số họ Cánh cứng nước 23 Hình 2.5 Cơ quan sinh sản số lồi Cánh cứng nước 24 Hình 3.1 Tỷ lệ % số giống loài họ Cánh cứng nước thu khu vực nghiên cứu 30 Hình 3.2 Giá trị độ lệch chuẩn số ước lượng số loài lũy tiến theo số điểm thu mẫu 41 Hình 3.3 Giá trị số đa dạng sinh học khu vực thu mẫu 44 Hình 3.4 Sơ đồ thể mối quan hệ thành phần loài khu vực thu mẫu 47 Bảng ký hiệu chữ viết tắt BTTN Bảo tồn thiên nhiên Cs Cộng Nnk Những người khác TP Thành phố VQG Vườn quốc gia LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện Luận văn, xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Trần Anh Đức, Bộ môn Động vật học ứng dụng, Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên Trong q trình học tập nghiên cứu, thầy ln người truyền cảm hứng, định hướng giúp giải vướng mắc gặp phải Tôi xin gửi lời cảm ơn tới cô giáo, thầy giáo công tác Bộ môn Động vật học ứng dụng thầy cô Khoa Sinh học, thầy cô truyền đạt cho kiến thức chuyên môn quý báu suốt thời gian học tập nghiên cứu Cũng trình học tập nghiên cứu, nhận quan tâm, ủng hộ lời động viên từ anh chị em, bạn tham gia nghiên cứu Bộ môn Động vật học ứng dụng Cuối cùng, tơi xin bày tỏ tình cảm chân thành đến gia đình mình, điểm tựa vững cho tơi trình học tập trưởng thành Nghiên cứu nhận tài trợ từ Quỹ Môi trường thiên nhiên Nagao Hà Nội, tháng 01 năm 2020 Học viên Vũ Thị Hoa Dừa MỞ ĐẦU Côn trùng nước Cánh cứng (Insecta: Coleoptera) thuộc nhóm trùng phát triển qua biến thái hoàn toàn (phát triển qua bốn giai đoạn trứng-ấu trùng-nhộng-trưởng thành), tính đến năm 2008 ghi nhận 12.602 loài nước [48] Các loài Cánh cứng phân thành bốn phân gồm có Archostemata, Mixophaga, Adephaga Polyphaga, ngoại trừ phân Archostemata, ba phân cịn lại có đại diện Cánh cứng nước Bên cạnh số lượng lớn, lồi Cánh cứng nước có đặc điểm sinh thái học đa dạng phân chia thành nhóm chính [43]: nhóm thứ gồm lồi Cánh cứng có phần lớn thời gian giai đoạn trưởng thành sống bề mặt nước (Dytiscidae, Gyrinidae…); nhóm thứ hai lồi Cánh cứng có phần lớn giai đoạn ấu trùng sống nước, giai đoạn trưởng thành hồn tồn lên cạn (Scirtidae, Psephenidae…); nhóm thứ ba gồm loài Cánh cứng sống kiếm ăn thủy sinh (Chrysomelidae, Curculionidae…); nhóm thứ tư gồm loài Cánh cứng sống kiếm ăn động vật thủy sinh (một số giống thuộc họ Leiodidae); nhóm thứ năm gồm lồi có khả xuống nước cách chủ động thực hoạt động sống săn mồi, trú ẩn (Staphylinidae, Lampyridae…); nhóm thứ sáu gồm loài Cánh cứng sống ven bờ không chủ động xuống nước (Limnichidae, Heteroceridae, Histeridae…) [43] Tất loài Cánh cứng nước biết có giai đoạn nhộng diễn cạn [48] Bên cạnh đó, lồi có giai đoạn trưởng thành sống nước có khả rời môi trường nước ít vài (mục đích thay đổi nơi sống, sinh sản…) [43] Các đặc điểm hình thái cấu tạo thích nghi với môi trường nước cho đặc điểm thứ sinh [48] Phân bố rộng khắp châu lục (trừ Châu Nam Cực) với độ đa dạng cao, Cánh cứng nước có vai trị quan trọng lưới thức ăn thủy vực, đặc biệt thủy vực nước Đây nguồn thức ăn phong phú cho nhóm động vật có xương sống cá, chim nhóm động vật khơng xương sống ăn thịt khác Cánh cứng nước bao gồm loài ăn thịt (họ Dytiscidae), ăn thực vật ăn mùn bã hữu (Hydrophilidae, Elmidae) Các loài kích thước lớn thuộc họ Dytiscidae Hydrophilidae sử dụng làm thực phẩm từ lâu đời quốc gia Đông Nam Á phổ biến Thái Lan, Lào… Các loài ăn thịt, giai đoạn ấu trùng trưởng thành nghiên cứu sử dụng thiên địch dự án kiểm soát muỗi [48] Với hoa văn màu sắc đẹp, số loài Cánh cứng (giống Eretes, Cybister họ Dytiscidae) nuôi làm cảnh bể nuôi thủy sinh, mang đến giá trị kinh tế cho người nhân nuôi Cũng nhiều nhóm Cơn trùng nước khác, số nhóm Cánh cứng sử dụng sinh vật thị nhằm đánh giá chất lượng môi trường nước [48] Khí hậu nhiệt đới gió mùa với địa hình đa dạng hệ thống thủy vực nội địa phong phú điều kiện tiền đề cho khu hệ Cánh cứng nước đa dạng phong phú Việt Nam Tuy nhiên, nghiên cứu đa dạng thành phần loài ứng dụng thực tiễn Cánh cứng nước Việt Nam ít thực Từ lý nêu trên, học viên thực đề tài: Nghiên cứu đa dạng Côn trùng Cánh cứng nước (Insecta: Coleoptera) số thuỷ vực miền núi phía Bắc Việt Nam nhằm: • Điều tra thành phần loài Cánh cứng nước vùng núi phía Bắc Việt Nam; • Đánh giá mức độ đa dạng tương đồng thành phần loài khu vực thu mẫu Chương -TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu Cánh cứng nước giới Bộ Cánh cứng (Coleoptera) có số lượng lồi lớn giới Động vật Ước đốn, số lồi thuộc trùng đạt mức 400.000 lồi có 12.602 lồi số thuộc nhóm trùng nước [48] Các nghiên cứu Cánh cứng nước tập trung vào đa dạng sinh học, phân bố nghiên cứu ứng dụng thực tế Trên giới, nghiên cứu khu hệ hệ thống phân loại thực từ lâu gần hoàn thiện nước phát triển Năm 1988, Friday mô tả đặc điểm hình thái ngồi đưa khóa định loại đến loài cho 250 loài thuộc 14 họ Cánh cứng nước Anh [28] Năm 2008, Jӓch Balke thống kê 12.602 loài Cánh cứng nước tồn giới, đạt 70% số dự đốn nhà khoa học (18.000 loài) Trong số 30 họ định loại, họ có số lượng lồi lớn Dytiscidae (3.908 loài biết), Hydrophilidae (1.800 loài biết), Hydraenidae (1.380 loài biết), Elmidae (1.330 loài biết) Scirtidae (900 loài biết), Gyrinidae (750 loài biết) [48] Một số họ Cánh cứng nước có khả thích nghi với mơi trường sống ven biển, chủ yếu môi trường nước lợ Cho đến chưa có nghiên cứu hay thống kê tổng thể giới loài Cánh cứng Một số họ có đại diện thuộc nhóm như: Elateridae, Limnichidae, Heteroceridae [43] Với số lượng loài lớn phân bố rộng toàn cầu, hệ thống phân loại đa dạng thành phần loài Cánh cứng nước vẫn giai đoạn xây dựng hoàn thiện Một số taxon bậc họ, giống có thống kê chi tiết hệ thống phân loại hay thành phần loài toàn giới vùng địa lý định Năm 2011, 258 loài Noteridae thuộc phân họ Nilsson thống kế World Catalogue of the Family Noteridae [64] Phân họ Noterinae có số lượng chiếm ưu với 240 loài, phân họ Notomicrinae có 11 lồi Phreatodytinae có lồi Mỗi lồi thống kê với thông tin chi tiết mẫu chuẩn, tài liệu, phân bố, loài đồng danh Một số lồi cơng bố từ kỷ XIX khơng cịn thơng tin cụ thể liệt kê [64] Nillson bắt đầu đưa thống kê họ Dytiscidae toàn giới vào năm 2001 với “World Catalogue of the Family Dytiscidae” [65] Năm 2013, “World Catalogue of the Family Dytiscidae” lần thứ Nillson cơng bố Theo đó, số lượng lồi họ Cánh cứng nước lớn giới 4.223 (tăng 315 loài so với thống kê năm 2008 Jӓch Balke [48]), thuộc 10 phân họ Phân họ Hydroporinae đa dạng với 2.236 loài, xếp thứ hai phân họ Copelatinae 648 loài, số phân họ có số lượng khiêm tốn Hydrodytinae (4 loài), Coptotominae (5 loài) hay Matinae (9 lồi) [65] Bản cập nhật cơng bố vào năm 2015 (version 3), nâng tổng số loài Dytiscidae lên số 4.279, bao gồm 11 phân họ Phân họ Dytiscinae cũ (376 loài) tách thành hai phân họ Cybistrinae (128 loài) Dytiscinae (244 loài), khơng có lồi cập nhật cho phân họ Một số phân họ có bổ sung loài Agabinae bổ sung loài, Copelatinae bổ sung 21 loài, Hydroporinae bổ sung 37 loài, Matinae bổ sung lồi Phân họ Colymbetinae có điều chỉnh triber, xác định loài đồng danh, số lượng giảm từ 140 xuống 137 lồi [66] Kể từ cơng bố Hansen năm 1999 liên họ Hydrophiloidea, có hai bổ sung điều chỉnh vào năm 2006 (Short Hebauer) [73] 2011 (Short Fikacek) [74] Liên họ Hydrophiloidea trước xác định có họ Hydrophlidae, nhiên đây, phân họ thuộc Hydrophilidae tách nâng hạng thành họ Liên họ Hydrophiloidea có họ, bao gồm 3335 lồi, 176 giống Số lượng loài giống họ xác định sau: Helophoridae (1 giống / 192 loài) – Helophorus (192 loài); Epimetopidae (3 giống / 29 loài) – Epimetopus (19 loài), Eumetopus (8 loài), Eupotemus (2 loài); Georissidae (1 giống / 80 loài) – Georissus (80 loài); Hydrochidae (1 giống / 181 loài) – Hydrochus (181 loài); Spercheidae (1 giống / 18 loài) – Spercheus (18 loài); Hydrophilidae (169 giống / 2835 lồi) [73, 74] Các cơng bố danh sách loài họ toàn giới khơng trực tiếp mơ tả lồi địa tra cứu quan trọng cho nghiên cứu họ Từ danh sách này, người quan tâm thu thập thông tin quan trọng bước đầu vị trí phân loại, phân bố, tài liệu/nghiên cứu mơ tả lồi, địa lưu trữ mẫu chuẩn… Đồng thời, hệ thống phân loại cấp độ lồi thể rõ ràng có tính cập nhật Mối quan hệ phát sinh taxon cấp thường hiện, phần nghiên cứu quan hệ phát sinh chưa nhiều cịn nhiều ý kiến khác nhau, phần mục đích dễ dàng tra cứu cho người sử dụng, taxon bậc thường xếp theo thứ tự bảng chữ Hệ thống phân loại đặc điểm hình thái lồi số giống tổng hợp lại đầy đủ, cung cấp thông tin mẫu chuẩn, phân bố, đặc điểm hình thái, so sánh lồi Năm 1983, Brancucci tổng hợp 59 loài thuộc giống Laccophilus (họ Dytiscidae) lục địa Á-Âu châu Úc [82] Bên cạnh mơ tả 17 lồi cho khoa học, lồi cơng bố chưa có mơ tả hay cần mô tả lại (bổ sung mô tả đặc điểm công nhận đặc điểm phân loại) Nghiên cứu đưa khóa định loại đến lồi phân loài cho loài thuộc giống Laccophilus Một giống có kích thước nhỏ thuộc họ Dytiscidae Laccosternus Brancucci tổng hợp lại năm 2003 phát loài L krausi Lào [7] Hai loài thuộc giống phát Việt Nam vào năm 2004 [8] Giống Graphelmis (họ Elmidae) Čiampor tổng hợp lại chuỗi tám báo công bố từ năm 2001 đến năm 2006 (bài báo số 5, công bố năm 2004 đồng tác giả với Kodada) Trước năm 2001, có 19 lồi Graphelmis mơ tả Cho đến nghiên cứu năm 2006 (bản số 8), loạt báo bổ sung 16 loài Tổng số 35 lồi Graphelmis xắp xếp nhóm lồi [15-21, 23] Nghiên cứu công bố năm 2007 Freytag Jäch [25] Palawan Busuanga (Phillipines) mô tả 11 loài cho khoa học, tổng số 15 loài Hydraenopsis (Hydraenidae) thu Chỉ loài H scabra H boettcheri ghi nhận Phillipine trước đó, nhiên H boettcheri khơng tìm thấy nghiên cứu Cịn lại lồi chưa thể định danh mẫu vật cá thể [26] Nghiên cứu (và nghiên cứu trên) chứng minh phần mức độ đa dạng Cánh cứng, cịn số lượng lớn lồi cịn chưa khoa học biết tới Tại Trung Quốc, dự án nghiên cứu Cánh cứng nước triển khai từ năm 1992 đưa nhiều dẫn liệu Cánh cứng nước Trung Quốc khu vực lân cận Các tác giả công bố kết nghiên cứu tuyển tập “Cánh cứng nước Trung Quốc”, xuất năm 1993, 1998 2003 Jӓch Ji biên tập Các nghiên cứu tập trung vào hình thái học phân bố loài Cánh cứng nước Trung Quốc quốc gia lân cận Năm 1998, Jӓch thống kê Trung Quốc có 792 lồi, 43 họ, thuộc phân cánh cứng Mixophaga, Adephaga Polyphaga [43] Trong đó, họ Dytiscidae có số loài lớn với 233 loài họ Hydrophilidae đứng thứ với 131 loài Các nghiên cứu khu hệ Cánh cứng Trung Quốc hạn chế vào thời điểm nên số lượng lồi ghi nhận ít Dựa theo thống kê với hàng loạt công bố dự án, năm 2003, Jӓch Balke đưa khóa định loại đến họ cho lồi Cánh cứng trưởng thành Trung Quốc khu vực lân cận [48] Trong vòng 10 năm, nghiên cứu đưa miêu tả nhiều taxon cho khoa học Cụ thể có họ mới, giống khoảng 200 lồi Kèm theo khóa định loại bậc phân loại khác cho nhóm Cánh cứng nước Trung Quốc Bên cạnh đó, ước đốn ít 200 lồi cịn chưa mô tả từ mẫu vật lưu trữ Bảo tàng lịch sử tự nhiên Viên, 90% số thuộc họ Elmidae, Hydraenidae Hydrophilidae [47] Cũng khuôn khổ dự án trên, Jӓch Easton cơng bố danh sách lồi Cánh cứng nước Macao Tại ghi nhận 25 loài, thuộc họ Trong đó, có lồi định danh ghi nhận cho khu hệ Cánh cứng Trung Quốc [46] Bên cạnh đó, nhà khoa học tiến hành nghiên cứu vai trò ứng dụng Cánh cứng nước Ngồi vai trị làm thực phẩm số quốc gia Phương Đông, nghiên cứu thêm nhiều vai trò ứng dụng khác sử dụng làm thiên địch ấu trùng muỗi (họ Dytiscidae, Hydrophilidae); loài thuộc họ Elmidae, Hydraenidae (Hydraena) sử dụng làm thị chất lượng nước [48] 308 m Suối Tân Ong 3Xã Kim Thượng 21°04’288N; 104°57’271E Độ cao so với mực nước biển: 268 m Địa điểm thu mẫu Suối Hạ BằngXã Kim Thượng 21° 04’343N 104°59’182E Độ cao so với mực nước biển: 211 m Suối Xoan - Xã Kim Thượng 21°5’270N; E:104°57’591E Độ cao so với mực nước biển: 211 m Suối ChiềngTrạm Kim Thượng-Xã Kim Thượng 21°06’072N; 104°59’433E Độ cao so với mực nước biển: 115m Thác Ngọc – xóm Nấp – xã Xuân Sơn 21°07’793N; 104°55’516E Độ cao so với mực nước biển: 306m Cầu chân Thác Ngọc – xã Xuân Sơn Tọa đô: Địa điểm thu mẫu 21°07’951N; 104°55’753E Độ cao so với mực nước biển: 245m Suối Lấp - Xã Xuân Sơn 21°08’322N; 104°56’256 E Độ cao so với mực nước biển: 263m Suối Cỏi 1-Bản Cỏi-Xã Xuân Sơn 21°01’190N; 21°56’624E Độ cao so với mực nước biển: 210m Suối Cỏi 2-Bản Cỏi-Xã Xuân Sơn 21°09’130N; 104°56’761E Độ cao so với mực nước biển: 211 m Địa điểm thu mẫu Suối Mít Địa điểm thu mẫu 21°01’539N; 105°21’186E Độ cao so với mực nước biển: 80 m Suối Mít đoạn ven đường 21°01’470N; 105°21’047E Độ cao so với mực nước biển: 40 m Suối Cái 21°03’404N; 105°19’521E Độ cao so với mực nước biển: 65 m Suối Bơn, xã Tản Lĩnh Hồ Tiên Sa – nằm chân núi Tản Viên Suối Bằng 21°01’522N; 105°21’327E Độ cao so với mực nước biển: 83m Hồ đập Tràn Mít Tọa độ 21°01’522N; 105°21’328E Độ cao so với mực nước biển: 80 m Địa điểm thu mẫu Suối Tiên 21°02’400N; 105°23’334E Độ cao so với mực nước biển: 95 m Suối Cốt 400 Độ cao so với mực nước biển: 550 m Suối ven đường vào Thác Bạc Độ cao so với mực nước biển: 560m Thanh Hóa – KBTTN Pù Hu, KBTTN Pù Luông, VQG Bến En Địa điểm thu mẫu Suối Chà Làn - Co Luông - Trung Lý Mường Lát 20°26'17.8N; 104°46'38.13E Suối Hạm - Bản Ph Hiền Chung - Quan Hóa 20°26'12.56N; 104°51'27.00E Địa điểm thu Suối Khuyn - Khuyn - Cổ Lũn Thước 20°27'35.53 105°13'12.0 Suối Ngòn Đức Như Xuân - Tha Khe Thông - Đứ - Như Xuân - T Hóa 19°38'12.14 105°28'50.8 Khe Cầu Đá Lương (Tọa độ: N: 19°34'53 E: 105°28'43 Ngược dòng k Manh từ chân khoảng 300 Nghệ An – VQG Địa điểm thu mẫu Con Cuông, sôn Địa điểm thu mẫu 18°56.412’N 104°56.251’E Độ cao so với mực nước biển: 64m VQG Pù Mát, Khe Kèm, điểm thu số 18°58.245’N 104°48.047’E Độ cao so với mực nước biển: 272m VQG Pù Mát, Khe Kèm, điểm thu số 18°58.008’N 104°48.123’E Độ cao so với mực nước biển: 260m VQG Pù Mát, Khe Kèm, điểm thu số 18°57.683’N 104°48.224’E Độ cao so với mực nước biển: 248m VQG Pù Mát, Khe Kèm, điểm thu số 18°58.656’N 104°50.162’E Độ cao so với mực nước biển: 154m Địa điểm thu mẫu Con Cuông, xã Liên Hương, suối Thơi 19°05.430’N 104°39.444’E Độ cao so với mực nước biển: 100m Phụ lục Một số hình ảnh sinh cảnh khu vực thu mẫu TD3 Suối gần Hồ Xanh (Vũ Thị Hoa Dừa, 2018) XS10 Suối Cỏi (Nguyễn Thị Ánh Nguyệt, 2013) ... đa dạng Côn trùng Cánh cứng nước (Insecta: Coleoptera) số thuỷ vực miền núi phía Bắc Việt Nam nhằm: • Điều tra thành phần loài Cánh cứng nước vùng núi phía Bắc Việt Nam; • Đánh giá mức độ đa dạng. .. hệ Cánh cứng nước đa dạng phong phú Việt Nam Tuy nhiên, nghiên cứu đa dạng thành phần loài ứng dụng thực tiễn Cánh cứng nước Việt Nam ít thực Từ lý nêu trên, học viên thực đề tài: Nghiên cứu đa. .. Danh lục số lượng cá thể loài Cánh cứng nước thu khu vực thu mẫu xem Phụ lục 3.1.2 Tổng hợp dẫn liệu thành phần loài Cánh cứng nước miền Bắc Việt Nam Các nghiên cứu Cánh cứng nước Việt Nam nói