Chúng tôi tiến hành thu mẫu tại 18 điểm thuộc Khu BTTN Pù Luông, kí hiệu từ Đ1 đến Đ18 (Hình 1, Phụ lục 1). Dựa vào đặc điểm sinh cảnh suối trong toàn khu vực nghiên cứu, chúng tôi đã phân chia thành 3 khu vực chính là khu vực đầu nguồn (Đ1 - Đ6), giữa nguồn (Đ7 - Đ12) và cuối nguồn (Đ13 - Đ18).
Đ1 (Suối Ngài)
- Tọa độ: 20o19’70’’ vĩ độ Bắc, 105o06’51’’ kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 627m, suối có chiều rộng 2 - 7m, độ rộng mặt nước 1 - 5m. Mẫu được thu tại vị trí chân thác nước, nơi tạo thành một vũng nước nhỏ sâu khoảng 30 - 50cm. Nền đáy chủ yếu là đá tảng lớn cùng với cát, mùn và nhiều lá mục. Hai bên bờ suối là núi đất cao khoảng 30 - 80m, có nhiều cây bụi nhỏ và trung bình. Nước rất trong và sạch, không mùi.
Đ2 (Khe Suối Ngài)
- Tọa độ: 20o28’16” vĩ độ Bắc, 105o07’01’’ kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 600m, suối có chiều rộng 3 - 5m, độ rộng mặt nước 1- 2m. Suối cạn, nước chảy chậm, lòng suối nhỏ và nông. Nền đáy có đá tảng lớn và trung bình chiếm ưu thế, ngoài ra có nhiều rêu và bèo tấm. Suối đôi chỗ tạo thành những vũng nhỏ, nước đục. Hai bên bờ suối là đồi nương cao 50 - 80m.
Đ3 (Suối Ngài)
Độ cao so với mặt nước biển là 460m, suối có chiều rộng từ 5 - 7m, độ rộng mặt nước 2 - 3. Nền đáy chủ yếu là đá tảng, nhiều mùn và lá khô mục. Nước suối bẩn, chảy chậm và đục, tạo thành nhiều vũng nước nhỏ. Suối chảy qua vị trí đi lại của người và gia súc. Hai bên suối phía trên là vách đá có nhiều cây bụi trung bình và nhỏ.
Đ4 (Suối Báng)
- Tọa độ: 20o28’13’ vĩ độ Bắc, 105o07’32’’kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 405m, độ rộng suối từ 10 - 20m, độ rộng mặt nước 1 - 2m. Nền đáy chủ yếu là đá nhỏ, bùn nhão, có rất nhiều mùn, rêu và lá khô. Nước suối chảy chậm, đục và bẩn. Sinh cảnh hai bên ven bờ là ruộng bậc thang. Đây là nơi đi lại của người và gia súc.
Đ5 (Suối Mỏ)
- Tọa độ: 20o28’18” vĩ độ Bắc, 105o08’04” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 257m, suối có chiều rộng từ 7 - 10m, độ rộng mặt nước từ 3 - 5m. Nước suối trong, có tốc độ dòng chảy khá mạnh và tạo thành các vũng lớn (chủ yếu là cát và đất ở nền đáy). Nền đáy là đá tảng lớn chiếm ưu thế xen lẫn đá nhỏ và sỏi, rất ít mùn thực vật và không có rác thải. Sinh cảnh hai bên chủ yếu là tre nứa và cây bụi.
Đ6 (Thác Hiêu)
- Tọa độ: 20o 28’00’’ vĩ độ Bắc, 105o13’23” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 172m, suối có chiều rộng 7- 15m, độ rộng mặt nước 3 - 5m, độ sâu của nước từ 10 - 30cm. Nền đáy suối chủ yếu là đá tảng lớn, ngoài ra còn có mùn, cát và nhiều lá rụng. Nước suối trong có tốc độ dòng chảy trung bình. Suối tạo thành các vũng nước nhỏ. Sinh cảnh hai bên bờ là tre nứa và cây bụi, gần khu dân cư.
Đ7 (Suối trong rừng)
Độ cao so với mặt nước biển là 160m, suối có chiều rộng 5 - 7m, độ rộng mặt nước 3 -5m. Nền đáy suối chủ yếu là sỏi nhỏ, cát và mùn thực vật. Nước suối trong, tốc độ dòng chảy chậm. Hai bên bờ suối có nhiều loại cây rừng.
Đ8 (Suối Bản Nủa)
- Tọa độ: 20o 30’09’’ vĩ độ Bắc, 105o
09’42’’ kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 141m, suối có chiều rộng 7 - 10m, độ rộng mặt nước 5 - 7m. Suối khá cạn nước, tốc độ dòng chảy chậm. Nền đáy suối chủ yếu là đá cuội nhỏ, cát, nhiều mùn và rác thải. Sinh cảnh ven bờ là ruộng lúa và nhà dân. Điểm thu mẫu nằm trong khu dân cư, người dân dùng suối là nơi chăn nuôi gia cầm.
Đ9 (Suối Nậm Khanh)
- Tọa độ: 20o27’44’’ vĩ độ Bắc, 105 o12’59’’ kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 123m. Độ rộng suối là 7 - 8m, độ rộng mặt nước từ 5 - 7 m. Nước suối tương đối trong, tốc độ dòng chảy nhanh. Nền đáy chủ yếu là đá trung bình và nhỏ, ngoài ra có đá cuội, cát. Sinh cảnh hai bên bờ gần như không có cây thủy sinh với 1 bên là ruộng lúa và một bên là đường đi. Suối chịu tác động nhiều do chăn thả vịt và nước thải sinh hoạt từ khu dân cư.
Đ10 (Suối Nậm Khanh)
- Tọa độ: 22 o27’41” vĩ độ Bắc, 105o12’46” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 120m, chiều rộng của suối từ 12 - 15m, độ rộng mặt nước 7 - 10m. Nền đáy suối chủ yếu là đá cuội nhỏ và trung bình. Ngoài ra có cát, nhiều rêu và mùn thực vật, đồng thời xuất hiện nhiều rác. Nước suối đục và bẩn, sâu khoảng 10 - 30cm. Tốc độ dòng chảy trung bình. Sinh cảnh hai bên bờ là núi đất cao khoảng 50 - 80m, cách đường đi và khu canh tác của dân địa phương khoảng 100m. Suối chịu nhiều tác động do hoạt động chăn thả gia cầm ở bờ suối và nước thải sinh hoạt của người dân địa phương.
Đ11 (Suối Nậm Khanh)
- Tọa độ: 20 o27’42” vĩ độ Bắc, 105o12’44” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 111m, chiều rộng của suối là 7 - 10m, độ rộng mặt nước 5 - 7m, độ sâu của nước 15 - 30cm. Nước suối chảy chậm, một bên suối là rừng tre, nứa, gỗ nhỏ và trung bình, một bên là ruộng lúa. Nền đáy chủ yếu là đá tảng trung bình, nhiều cát, mùn và rêu. Suối phân nhánh chảy sâu vào rừng. Nước suối đục do người dân địa phương chăn nuôi gia cầm và thải nước sinh hoạt.
Đ12 (Suối Tả Phài)
- Tọa độ: 20o27’32” vĩ độ Bắc, 105o 11’01” kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 99m, chiều rộng của suối từ 12 - 15m, độ rộng mặt nước từ 7 - 10m. Tốc độ dòng chảy nhanh. Nền đáy nhiều đá tảng lớn, sỏi cuội và ít mùn, xen kẽ những vũng nước nhỏ và sâu. Ngoài ra, có nhiều cây bụi nhỏ mọc giữa lòng suối, có nhiều mùn bã thực vật và cành cây khô mục. Nước suối đục và nhiều rêu. Đầu nguồn bị ngăn đập, một bên là đường đi, một bên là ruộng lúa, cách 2m là khu dân cư sinh sống. Do đó suối có rất nhiều rác thải sinh hoạt của dân địa phương.
Đ13 (Sông Mã)
- Tọa độ: 20o21’47” vĩ độ Bắc, 105o12’40” kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 85m, suối có chiều rộng 20 - 30m, độ rộng mặt nước là 7- 10m. Nền đáy có nhiều đá nhỏ xen lẫn cát sỏi, mùn và nhiều rong rêu. Nước suối hơi đục, tốc độ dòng chảy trung bình, có nơi nước chảy siết và mạnh. Lòng suối có nhiều cây thủy sinh và mùn bã thực vật. Sinh cảnh ven bờ là núi đất gồm nhiều tre nứa và khu dân cư. Nước suối được dân địa phương sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày.
Đ14 (Suối Nủa)
- Tọa độ: 20o 24’03” vĩ độ Bắc, 105o 11’57” kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 65m, suối rộng khoảng 17 - 20, độ rộng mặt nước 10 - 15m. Nền đáy có đá cuội trung bình và nhỏ chiếm ưu thế, lòng suối bằng phẳng, nhiều rong rêu. Nước trong, không mùi và chảy nhanh. Sinh cảnh hai bên là khu dân cư.
Đ15 (Suối Nủa)
- Tọa độ: 20o 24’ 00” vĩ độ Bắc, 1050 11’53” kinh độ Đông.
Độ cao so với mặt nước biển là 63m, độ rộng suối khoảng 15 - 20m, độ rộng mặt nước 7 - 10m. Suối có nền đáy chủ yếu là đá cuội nhỏ. Nước tương đối sạch và trong. Hai bên ven bờ là ruộng lúa và khu dân cư. Suối chịu nhiều tác động từ hoạt động sinh hoạt của người dân địa phương.
Đ16 (Suối Già)
- Tọa độ: 20o24’07” vĩ độ Bắc, 105o12’00” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 60m, suối rộng khoảng 15 - 25m, độ rộng mặt nước 12 - 15m. Nền đáy chủ yếu là đá tảng trung bình và nhỏ, nhiều rêu. Nước suối trong, tốc độ dòng chảy tương đối nhanh, nhiều chỗ tạo thành các vũng nhỏ, sâu khoảng 20 - 50cm do người dân xếp đá ngăn thành các dòng nhỏ sử dụng cho tưới tiêu. Có dấu hiệu chăn thả gia súc và gia cầm.
Đ17 (Suối Già)
- Tọa độ: 20o24’10” vĩ độ Bắc, 105o12’01” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 59m, suối rộng khoảng 10 - 12m, độ rộng mặt nước 5 - 7m, độ sâu khoảng 5 - 20cm. Nước suối trong, sạch, tốc độ dòng chảy nhanh. Hai bên bờ suối là cây bụi, cách 1,5m là khu vực canh tác của người dân địa phương. Lòng suối nông, bằng phẳng, chủ yếu là đá cuội nhỏ và trung bình. Suối là nguồn cung cấp nước tưới tiêu cho người dân ven bờ.
Đ18 (Suối Già)
- Tọa độ: 20o24’12” vĩ độ Bắc, 105o11’58” kinh độ Đông
Độ cao so với mặt nước biển là 57m. Độ rộng của suối là 20 - 25m, mặt nước rộng khoảng 10 - 15m, độ sâu khoảng 9 - 20cm. Nền đáy bằng phẳng, chủ yếu là đá cuội nhỏ. Tốc độ dòng chảy trung bình. Nước suối trong và sạch, có nhiều cây thủy sinh, bèo hoa dâu. Sinh cảnh hai bên suối là khu canh tác của người dân địa phương.
(Nguồn: puluong.org.vn)
2.3. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu 2.3.1. Vật liệu nghiên cứu
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng mẫu côn trùng nước thu được tại Khu BTTN Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa để phân tích và định loại. Đồng thời, chúng tôi cũng sử dụng bộ mẫu côn trùng nước được lưu trữ tại Bộ môn Động vật Không xương sống, Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội để so sánh và phân loại.
2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
a) Phương pháp nghiên cứu ngoài tự nhiên
Trước khi thu mẫu, chúng tôi tiến hành đo một số chỉ số thủy lý, hóa học của nước tại khu vực nghiên cứu bằng máy đo 6 chỉ tiêu WQC - 22A, TOA, Japan.
Quá trình thu mẫu, cần thu mẫu định tính và mẫu định lượng ở các điểm điều tra dọc theo hệ thống suối trong khu vực nghiên cứu. Chọn điểm có thể thu được mẫu định lượng để thu trước sau đó mới thu mẫu định tính để tránh làm ảnh hưởng đến chất lượng mẫu định lượng. Mẫu được thu theo phương pháp của Edmunds et al., (1976) và McCafferty (1983), Nguyễn Văn Vịnh (2003).
Thu mẫu định tính
- Dụng cụ thu mẫu định tính bao gồm vợt ao (Pond net) và vợt cầm tay (Hand net).
- Việc thu mẫu được tiến hành bằng cách đặt miệng vợt ngược dòng nước, dùng chân đạp nền đáy một lúc cho côn trùng nước theo dòng chảy đi vào trong lưới. Ở những nơi có cây bụi thủy sinh dùng vợt sục vào các cây bụi đó và các rễ cây ven bờ suối, với những nền đáy có đá lớn thì ta nhấc đá lên và bắt mẫu bằng panh một cách nhẹ nhàng để tránh làm nát mẫu, ở những vùng nước nhỏ hoặc dòng chảy hẹp thì việc thu mẫu được thực hiện bằng vợt cầm tay.
Thu mẫu định lượng
- Dụng cụ thu mẫu định lượng bao gồm lưới Surber (0,5m x 0,5m; kích thước mắt lưới 0,2mm).
- Sử dụng lưới Surber lấy 2 mẫu: một mẫu nơi nước đứng và một mẫu nơi nước chảy.
Mẫu vật sau khi lấy cần đãi bớt bùn đất và rác. Do côn trùng nước có cơ thể mềm, dễ nát nên phải nhẹ nhàng và nhặt sơ qua mẫu ngay tại thực địa. Mẫu vật sau khi được nhặt sạch sẽ được định hình trong cồn 700, ghi etiket đầy đủ và đem về phân tích, định loại và lưu trữ tại phòng Đa dạng sinh học, Bộ môn Động vật Không xương sống, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.
b) Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm
Phương pháp nhặt mẫu: mẫu được rửa sạch cho ra khay. Dùng panh nhỏ nhặt hết các ấu trùng và thiếu trùng côn trùng nước cần nghiên cứu cho vào lọ và bảo quản trong cồn 700.
- Dụng cụ phân tích gồm: kính hiển vi, kính lúp, đĩa Petri, lam kính, lamen, kim nhọn, panh…
- Phân loại mẫu vật: mẫu vật được phân loại theo các khóa định loại được công bố trong và ngoài nước của Nguyễn Văn Vịnh (2003), Cao Thị Kim Thu (2002), Hoàng Đức Huy (2005), Nguyễn Xuân Quýnh và cộng sự (2001), Meritt R. W. và Cummins K. W. (1996), Morse J. C., Yang L. & Tian L. (1994).
Phương pháp xác định nhóm dinh dưỡng chức năng (Functional Feeding Group) dựa vào tài liệu của Morse và cộng sự (1994), Merritt và Cummins (1996).
2.3.3. Các chỉ số đa dạng sinh học và chỉ số tƣơng đồng
Các chỉ số đa dạng sinh học (ĐDSH) được sử dụng trong nghiên cứu 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 lượng thông tin hay
tổng lượng trật tự (hay bất trật tự) có trong một hệ thống. Chỉ số này được tính bằng cách lấy số lượng 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 cho chỉ số đa dạng. Công thức để tính chỉ số này là: s ' i i 2 i =1 n n H =- log N N
Với : H’: chỉ số đa dạng loài s: số lượng loài
N: số lượng cá thể trong toàn bộ mẫu ni: số lượng cá thể của loài i
Hai thành phần của sự đa dạng được kết hợp trong hàm Shannon - Weiner là số lượng loài và tính bình quân của sự phân bố các cá thể giữa các loài. Do vậy, số lượng loài 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 loài được xác định thông qua hàm số Shannon – Weiner [3].
Từ kết quả tính toán, 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 được sử dụng rộng rãi để xác định
tính đa dạng hay độ phong phú về loài, chỉ số Margalef được xác định khi biết số loài và số lượng cá thể trong mẫu đại diện của quần xã. Chỉ số này được 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 được [3].
Chỉ số đa dạng được tính theo công 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 ưu 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 được áp dụng để phân loại mức độ ô nhiểm của các thủy vực.
+ Chỉ số loài ƣu thế 1 2 n n DI N
Trong đó:
n1: số lượng cá thể của loài ưu thế thứ nhất
n2: số lượng cá thể của loài ưu thế thứ hai N: tổng số cá thể trong điểm thu mẫu
+ Chỉ số tƣơng đồng (chỉ số Jacca - Sorensen) được chúng tôi sử dụng để
đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài của các điểm nghiên cứu. Chỉ số này được tính theo công thức [3]:
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 tương ứng với mức tương đồng như sau [3]:
0,00 - 0,20: gần nhau rất ít