2.3.1. Vật liệu nghiên cứu
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mẫu côn trùng nƣớc thu đƣợc trong đợt thu mẫu vào tháng 4 - 2011 tại các điểm thu mẫu thuộc một số suối của Vƣờn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai.
2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu ngoài tự nhiên
Trƣớc khi thu mẫu, chúng tôi tiến hành đo một số chỉ số thủy lý, hóa học của nƣớc tại khu vực nghiên cứu bằng máy đo 6 chỉ tiêu WQC - 22A, TOA, Japan.
Quá trình thu mẫu định tính bằng vợt ao (Pond net) và vợt cầm tay (Hand net). Thu mẫu định lƣợng bằng cách sử dụng lƣới Surber (50cm x 50cm, kích thƣớc mắt lƣới 0,2mm). Chúng tôi tiến hành thu mẫu bằng cách: đặt miệng vợt ngƣợc dòng nƣớc, dùng chân đạp phía trƣớc vợt trong vịng vài phút (thu mẫu đạp nƣớc). Ở nơi có nhiều bụi cây dùng vợt tay để thu mẫu. Ở những nơi đáy có đá lớn khơng thu mẫu đạp nƣớc đƣợc thì nhấc đá và thu mẫu bám ở dƣới bằng panh mềm để tránh làm nát mẫu. Thu mẫu định tính đƣợc thực hiện ở cả nơi nƣớc chảy và nƣớc đứng. Ở nhiều nơi có cây bụi thủy sinh dùng vợt sục vào các cây bụi đó và các rễ cây ven
bờ suối, ở những vùng nƣớc nhỏ hoặc dòng chảy hẹp việc thu mẫu đƣợc tiến hành bằng vợt cầm tay.
Đối với mẫu định lƣợng, sử dụng lƣới Surber lấy 2 mẫu: 1 mẫu ở nơi nƣớc đứng và 1 mẫu ở nơi nƣớc chảy. Mẫu sau khi thu đƣợc loại bỏ rác, làm sạch bùn đất. Do các cá thể cơn trùng nƣớc có cơ thể mềm, dễ nát nên thu mẫu phải nhẹ nhàng và nhặt qua mẫu ngay tại thực địa. Mẫu thu ngoài thực địa đƣợc bảo quản trong cồn 700, ghi etiket đầy đủ và đem về lƣu trữ, bảo quản, phân tích và định loại tại phịng thí nghiệm Đa dạng sinh học, Bộ môn Động vật Không xƣơng sống, Khoa Sinh học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
* Phương pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm:
Phƣơng pháp nhặt mẫu: mẫu đƣợc rửa sạch cho ra khay. Dùng panh nhặt các đại diện của ấu trùng và thiếu trùng côn trùng nƣớc ở trong đó, mẫu sau khi nhặt cho vào lọ và bảo quản trong cồn 700.
Phƣơng pháp phân tích:
- Dụng cụ phân tích gồm: kính hiển vi, kính lúp, đĩa petri, lam kính, lamen, kim nhọn, panh.
- Phân loại mẫu vật: mẫu vật đƣợc phân loại theo các khóa định loại đƣợc cơng bố trong và ngồi nƣớc của Nguyễn Văn Vịnh (2003) [44], Cao Thị Kim Thu (2002) [24], Hoàng Đức Huy (2005) [29], Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự (2001) [7], Meritt R. W. và Cummins K. W. (1996) [38], Morse J. C., Yang L. & Tian L. (1994) [39].
2.3.3. Một số chỉ số Đa dạng sinh học
Các chỉ số Đa dạng sinh học (ĐDSH) đƣợc sử dụng trong đề tài là: chỉ số Shannon - Weiner (chỉ số H’) và chỉ số Margalef (chỉ số d).
Chỉ số Shannon - Weiner (chỉ số H’) nhằm xác định lƣợng thông tin hay
tổng lƣợng trật tự (hay bất trật tự) có trong một hệ thống. Chỉ số Shannon - Weiner đƣợc tính bằng cách lấy số lƣợng cá thể của một đơn vị phân loại chia cho tổng số cá thể trong mẫu, sau đó nhân với logarit của tỷ số đó. Tổng các đơn vị phân loại
s ' i i 2 i =1 n n H =- log N N
Với H’: chỉ số đa dạng loài
s: số lƣợng loài
N: số lƣợng cá thể trong toàn bộ mẫu ni: số lƣợng cá thể của loài i
Hai thành phần của sự đa dạng đƣợc kết hợp trong hàm Shannon - Weiner là số lƣợng lồi và tính bình qn của sự phân bố các cá thể giữa các loài. Do vậy, số lƣợng lồi càng cao thì chỉ số H’ càng lớn và sự phân bố các cá thể giữa các loài càng ngang bằng nhau thì cũng gia tăng chỉ số đa dạng lồi đƣợc xác định thơng qua hàm số Shannon - Weiner.
Từ kết quả tính tốn, có thể nhận xét về mức độ đa dạng theo các cấp sau đây:
- Nếu chỉ số đa dạng > 3: ĐDSH tốt và rất tốt - Nếu chỉ số đa dạng từ 1 - 3: ĐDSH khá
- Nếu chỉ số đa dạng < 1: ĐDSH kém và rất kém
Chỉ số Margalef (chỉ số d) là chỉ số đƣợc sử dụng rộng rãi để xác định tính
đa dạng hay độ phong phú về loài, chỉ số Margalef đƣợc xác định khi biết số loài và số lƣợng cá thể trong mẫu đại diện của quần xã. Chỉ số Margalef đƣợc tính bằng cách lấy số loài của đợt thu mẫu trừ đi 1 rồi chia cho logarit cơ số 10 của tổng số cá thể thu đƣợc. Cơng thức: 1 log S d N
Trong đó d: chỉ số đa dạng Margalef S: số loài trong mẫu N: tổng số cá thể
Ngoài ƣu điểm là dễ sử dụng để xác định tính đa dạng cho các nhóm sinh vật khác nhau của quần xã, chỉ số Margalef (chỉ số số d) còn đƣợc áp dụng để phân loại mức độ ô nhiểm của các thủy vực.
Chỉ số lồi ƣu thế n1 n2 DI N Trong đó:
n1: số lƣợng cá thể của loài ƣu thế thứ nhất n2: số lƣợng cá thể của loài ƣu thế thứ hai
N: tổng số cá thể trong điểm thu mẫu
Chỉ số tƣơng đồng (chỉ số Jacca - Sorensen) đƣợc chúng tôi sử dụng để
đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài của các điểm nghiên cứu. Chỉ số này đƣợc tính theo cơng thức:
2c
K
a b
Trong đó: a: số loài trong điểm thu mẫu thứ nhất b: số loài trong điểm thu mẫu thứ hai c: số loài chung cho cả hai điểm thu mẫu
K nhận giá trị từ 0 đến 1. Giá trị K càng gần 1 thì mức độ giống nhau về thành phần loài của các điểm nghiên cứu càng lớn. Các giá trị của K tƣơng ứng với mức tƣơng đồng nhƣ sau [4]: 0,00 - 0,20: gần nhau rất ít 0,21 - 0,40: gần nhau ít 0,41 - 0,60: gần nhau 0,61 - 0,80: gần nhau nhiều 0,81 - 1,00: rất gần nhau 2.3.4. Xử lý số liệu
Số liệu thu thập đƣợc xử lý qua bảng biểu, sơ đồ, đồ thị biểu diễn số lƣợng và biến động số lƣợng. Các số liệu đƣợc xử lý bằng phần mềm Microsoft office exel 2007 và phần mềm Primer 6.
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Một số chỉ số thủy lý, hóa học tại các điểm nghiên cứu
Trƣớc khi thu mẫu, chúng tôi tiến hành xác định một số chỉ số thủy lý, hóa học của nƣớc tại các điểm điều tra bằng máy WQC - 22A, TOA, Japan. Các số liệu đƣợc trình bày ở Bảng 1.
Bảng 1. Một số chỉ số thủy lý, hóa học tại các điểm nghiên cứu
Điểm thu mẫu Độ cao (m) Chiều rộng suối (m) Chiều rộng mặt nƣớc (m) Nhiệt độ nƣớc (0 C) pH DO (mg/l) S1 1901 10 - 15 2 - 3 11,9 7,55 15,76 S2 1894 2 - 2,5 1,5 - 2 13, 2 7,72 14,36 S3 1894 15 - 20 8 - 10 12,1 8,83 15,14 S4 1884 5 - 6 4 - 5 12,9 7,44 14,62 S5 1879 6 - 7 4 - 5 12,9 7,16 15,07 S6 1878 10 - 20 6 - 7 12,1 8,83 15,14 S7 1689 15 - 20 3 - 3,5 13,7 7,53 14,05 S8 1362 30 - 40 3 - 5 18,3 7,7 10,75 S9 1314 40 - 50 12 - 13 17,9 7,69 11,23 S10 1228 15 - 17 4 - 7 16,5 9,66 12 S11 1213 20 - 30 15 - 20 17,9 7,69 11,23 S12 1207 45 - 50 5 - 8 19,4 8,09 10,34 S13 1199 50 - 70 3 - 7 19,2 9,24 10,46 S14 991 40 - 50 30 - 35 17,2 8,82 11,65 S15 957 25 - 35 10 - 25 16,7 9,1 12,07 S16 734 20 - 22 8 - 13 18,2 8,77 11,06
Kết quả ở Bảng 1 cho thấy: các điểm thu mẫu đƣợc ký hiệu từ S1 đến S16 với độ cao giảm dần. Điểm S1 cao nhất (1901m) và điểm S16 thấp nhất (734m so với mặt nƣớc biển). Độ rộng của mặt nƣớc chỉ bằng khoảng 51 - 82% độ rộng của suối. Nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc (DO) dao động từ 10, 34 – 15,76 mg/l. Độ pH có xu hƣớng giảm dần khi độ cao của suối tăng lên, dao động từ 7,16 – 9,66, pH thấp nhất ở S3 với giá trị là 7,16 và cao nhất ở S10 với giá trị là 9,66. Kết quả còn cho thấy, khi càng lên cao nhiệt độ nƣớc càng giảm rõ rệt. Ở độ cao 734 m so với mặt nƣớc biển nhiệt độ nƣớc chỉ là 18,2°C nhƣng khi đến độ cao 1901 m nhiệt độ giảm xuống chỉ cịn là 11,9°C Có thể thấy rằng, khoảng dao động của nhiệt độ nƣớc của các điểm thu mẫu là khá lớn, lên tới gần 8°C. Nhƣ vậy, nhiệt độ của nƣớc tỷ lệ nghịch với độ cao của suối, bởi khi các suối có độ cao giảm dần thì nhiệt độ của nƣớc lại tăng lên.
3.2. Thành phần lồi cơn trùng nƣớc tại khu vực nghiên cứu
Kết quả phân tích mẫu vật thu đƣợc tại khu vực nghiên cứu đã xác định đƣợc 186 loài của 145 giống thuộc 56 họ của 9 bộ côn trùng nƣớc (Bảng 3).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, số lƣợng loài thu đƣợc tại khu vực nghiên cứu giữa các bộ khác nhau rõ rệt. Trong 9 bộ côn trùng nƣớc thu đƣợc, bộ Phù du thu đƣợc số lƣợng loài nhiều nhất với 57 lồi (30,6%), tiếp theo là bộ Cánh lơng thu đƣợc 36 loài (19,4%), bộ Chuồn chuồn và bộ Cánh cứng cùng thu đƣợc 20 loài (10,8%), bộ Cánh nửa với 18 loài (9,7%), bộ Hai cánh có 17 lồi (9,1%), bộ Cánh úp với 16 loài (8,6%), cuối cùng là bộ Cánh rộng và bộ Cánh vẩy đều chỉ thu đƣợc duy nhất 1 loài (0,5%).
Chi tiết về cấu trúc thành phần lồi cơn trùng nƣớc tại khu vực nghiên cứu thể hiện ở Bảng 2 và Hình 2.
Bảng 2. Cấu trúc thành phần lồi cơn trùng nƣớc tại khu vực nghiên cứu STT Bộ STT Bộ Họ Giống Loài Số lƣợng Tỷ lệ % Số lƣợng Tỷ lệ % Số lƣợng Tỷ lệ % 1 Phù du 7 12,5 28 19,3 57 30,6 2 Chuồn chuồn 9 16,1 19 13,1 20 10,8 3 Cánh úp 4 7,1 14 9,7 16 8,6 4 Cánh nửa 8 14,3 18 12,4 18 9,7 5 Cánh cứng 8 14,3 20 13,8 20 10,8 6 Cánh rộng 1 1,8 1 0,7 1 0,5 7 Hai cánh 6 10,7 17 11,7 17 9,1 8 Cánh lông 12 21,4 27 18,6 36 19,4 9 Cánh vẩy 1 1,8 1 0,7 1 0,5 Tổng 56 100 145 100 186 100
Hình 2. Tỷ lệ % số lồi theo bộ tại khu vực nghiên cứu
Để làm rõ hơn tính đa dạng lồi của cơn trùng nƣớc tại khu vực nghiên cứu, chúng tơi phân tích kết quả thành phần lồi của từng bộ.
3.2.1. Thành phần loài của bộ Phù du (Ephemeroptera)
Bộ Phù du là một trong số các bộ có thành phần lồi phong phú nhất tại khu vực nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu đã xác định đƣợc 57 loài thuộc 28 giống của 7 họ. Xét về số lƣợng và thành phần lồi có độ tƣơng đồng với nghiên cứu của và Nhâm Thị Phƣơng Lan (2007) [4], nhƣng lại ít hơn so với số loài và giống đƣợc xác định trong nghiên cứu của Phạm Thị Thúy Hồng (2010) [3]. Khi so sánh với nghiên cứu của Jung S.W (2006) [32], có hai họ khơng thu đƣợc mẫu là họ Potamanthidae và họ Isonychiidae, nhƣng lại bổ sung một số loài nhƣ Ephemera longiventris,
Baetiella trispinata, Baetiella bispinosa. Những khác biết này có thể là do khu vực
nghiên cứu của Phạm Thị Thúy Hồng và Jung S.W bao gồm cả những điểm suối có độ cao thấp hơn thuộc vùng cuối nguồn.
Ở mức độ giống, nhận thấy ho ̣ Heptageniidae và h ọ Baetidae là hai họ chiếm ƣu thế nhất khi lần lƣợt có 9 giống và 8 giống. Riêng hai họ này đã chiếm 60,7% trong tổng số giống thu đƣợc tại khu vực nghiên cứu. Tiếp theo là h ọ Ephemerellidae có 5 giống chiếm 17,9%, họ Leptophlebiidae có 3 giống (10,7%). Các họ Ephemeridae, Austremerellidae và Caenidae đều có 1 giống duy nhất chiếm (3,2%).
Sự khác nhau giữa các họ cũng thể hiện rất rõ ở mức độ lồi. Họ Baetidae có số lƣợng lồi nhiều nhất với 20 loài chiếm (35,1%) trên tổng số loài thu đƣợc tại khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên chỉ có ba lồi Baetiella trispinata, Platybaetis edmundsi và Baetiella bispinosa là đƣợc mô tả đầy đủ.
Cũng có số lƣợng lồi rất phong phú là họ Heptageniidae với 18 loài chiếm 31,6%, trong đó giống Epeorus là giống chiếm ƣu thế nhất với 6 lồi. Một số lồi có mặt ở hầu hết các điểm thu mẫu, ví dụ nhƣ lồi Epeorus bifurcatus hay loài
Afronurus mnong. Ngƣợc lại, một số loài khác phân bố hẹp hơn: loài Thalerosphyrus vietnamensis chỉ gặp ở một điểm khảo sát duy nhất.
Tại khu vực nghiên cứu, họ Ephemerellidae v ới 10 loài chiếm 17,5% và họ Leptophlebiidae với 5 loài chi ếm 8,7%. Tiếp theo là , họ Ephemeridae v ới 2 loài
chiếm (3,5%). Cuối cùng là 2 họ Caenidae và Austremerellidae có số lƣợng lồi ít nhất chỉ với 1 loài cùng chiếm tỉ lệ 1,8%.
3.2.2. Thành phần lồi của bộ Chuồn chuồn (Odonata)
Kết quả phân tích mẫu thu đƣợc tại Vƣờn Quốc gia Hồng Liên, Lào Cai đã xác định 20 loài thuộc 19 giống và 9 họ. Giữa các họ khác nhau của bộ Chuồn chuồn có sự khác nhau rõ rệt về số lƣợng giống cũng nhƣ số lƣợng loài.
Ở mức độ giống, nhận thấy ho ̣ Gomphidae chi ếm ƣu thế với 5 giống. Tiếp theo là các ho ̣ g ồm: Macromiidae, Calopterygidae, Chlorocyphidae, Euphaeidae, Platystictidae có 2 giống. Các họ Aeshnidae, Cordulegastridae, Libellulidae đều có 1 giống duy nhất. Số loài trong họ Gomphidae cũng chiếm nhiều nhất với 5 loài, tiếp theo là họ Macromiidae với 3 loài, các họ Cholorocyphidae, họ Euphaeidae, họ Platystictidae cùng có 2 lồi, họ Aeshnidae, họ Liebellulidae, họ Cordulegastridae cùng có 1 lồi. Thành phần lồi xác định đƣợc tại các điểm nghiên cứu tập chung chủ yếu ở 2 họ Gomphidae và Macromiidae chiếm gần một nửa tổng số loài.
Về phân bố có sự khác nhau rõ rệt giữa các lồi cũng nhƣ các họ với nhau. Họ Gomphidae khơng chỉ chiếm ƣu thế về số lƣợng lồi mà các lồi trong họ này cũng có phân bố rộng nhất trong bộ Chuồn chuồn. Các họ Chlorocyphidae, họ Aeshnidae, họ Macromiidae và họ Cordulegastridae hầu nhƣ chỉ có mặt tại một số điểm ở những độ cao nhất định. Những loài phân bố rộng nhất là: Anotogaster sp. và Melligomphus sp. có mặt ở nhiều điểm thu mẫu. Trong khi đó, các lồi
Platycnemis sp., Epophthalmia sp., Brachythemis sp. 1, Neurobasis sp., Libellago
sp. và Rhinocypha sp. là những loài phân bố khá hẹp, chỉ thu đƣợc ít mẫu.
3.2.3. Thành phần loài của bộ Cánh úp (Plecoptera)
Từ kết quả phân tích cho thấy, tại khu vực nghiên cứu đã xác định đƣợc bộ Cánh úp gồm 16 loài thuộc 14 giống của 4 họ.
Trong đó, họ Perlidae là họ có số lƣợng lồi và giống lớn nhất với 7 giống và 7 loài thu đƣợc. Các loài của họ này phân bố khá rộng, trải đều theo các độ cao. Tiếp theo đó, họ Nemouridae xếp thứ 2 với 4 giống và 6 loài. Các loài của họ này hầu nhƣ chỉ tập trung tại các khu vực có độ cao trên 1300m. Họ Leuctridae có 2
lồi, trong đó có lồi Rhopalopsole sp. phân bố khá rộng và số lƣợng mẫu thu đƣợc nhiều. Trong khi họ Peltoperlidae chỉ có duy nhất 1 lồi Peltoperlopsis sp. chỉ tìm
thấy tại một điểm khảo sát S5 duy nhất.
3.2.4. Thành phần loài của bộ Cánh nửa (Hemiptera)
Kết quả điều tra về thành phần loài Cánh nửa tại khu vực nghiên cứu đã xác định đƣợc 18 loài thuộc 18 giống, 8 họ.Trong nghiên cứu này chúng tôi chƣa thể định tên đầy đủ. Họ Gerridae là chiếm ƣu thế hơn cả với 6 lồi. Tiếp sau đó là họ Veliidae (5 lồi), các họ cịn lại phổ biến chỉ có từ một đến hai lồi.
Về phân bố, các loài thuộc bộ Cánh nửa phân bố tƣơng đối đồng đều, xuất hiện đa phần ở nơi nƣớc chảy. Chiếm ƣu thế nhất vẫn là họ Gerridae có mặt ở hầu hết các điểm lấy mẫu. Trong họ này có lồi Metrocoris sp. có phân bố rộng nhất. Họ Veliidae phân bố chủ yếu ở những điểm cao. Trong khi đó họ Corixidae lại có phân bố rộng và có mặt ở nhiều độ cao khác nhau. Một số họ cịn lại có phân bố khá hẹp, nhƣ họ Naucoridae, họ Aphelocheiridae, họ Hydrometridae và họ Ochteridae.