Nghiên cứu thành phần loài và vai trò chỉ thị môi trường của côn trùng nước (bộ phù du, bộ cánh úp, bộ cánh lông) ở vùng hải vân, thành phố đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

BÙI HỮU BÌNH

NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI VÀ VAI TRÒ CHỈ THỊ

MÔI TRƯỜNG CỦA CÔN TRÙNG NƯỚC (BỘ PHÙ DU,

BỘ CÁNH ÚP, BỘ CÁNH LÔNG) Ở VÙNG HẢI VÂN,

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành : Sinh thái học

Mã số: 8420120

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨNH THÁI HỌC

Đà Nẵng - 2018

Công trình được hoàn thành tại

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. Hoàng Đình Trung

Phản biện 1: PGS. TS. Lê Trọng Sơn

Phản biện 2: TS. Vũ Thị Phương Anh

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn

tốt nghiệp thạc sĩ Sinh thái học, họp tại Đại học Đà Nẵng

vào ngày 25 tháng 03 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Côn trùng ở nước giữ vai trò quan trọng trong hệ sinh thái

nước ngọt. Chúng có mặt hầu hết trong các thủy vực nội địa, đặc biệt

rất phổ biến ở các hệ thống khe, suối, sông thuộc vùng trung du, núi

cao. Hầu hết côn trùng có giai đoạn ấu trùng sống bắt buộc trong môi

trường nước, còn giai đoạn trưởng thành sống trên cạn. Một số loài,

con trưởng thành có thời gian sống trên cạn khá ngắn, thậm chí chỉ

trong một vài giờ để giao phối, đẻ trứng nhằm duy trì nòi giống, còn

pha ấu trùng kéo dài trong nước có thể hàng tháng hoặc tới hàng năm.

Côn trùng nước hiện là đối tượng được nghiên cứu sâu rộng trên Thế

giới, đặc biệt về sự đa dạng sinh học, vai trò làm sinh vật chỉ thị đánh

giá chất lượng môi trường nước, về sự ô nhiễm môi trường cũng như

phục hồi các hệ sinh thái.

Vùng rừng Hải Vân được biết đến là vùng ranh giới địa sinh

vật giữa Bắc và Nam Việt Nam, chứa đựng nhiều kiểu sinh cảnh

khác nhau, từ đầm phá ven biển đến rừng núi cao hiểm trở. Các suối

ở phía Bắc chảy theo hướng Bắc đổ vào đầm phá vùng bờ biển phía

Nam của tỉnh Thừa Thiên Huế. Các suối ở phía Nam chảy về phía

Nam của đèo Hải Vân thuộc TP Đà Nẵng. Do đó, Hải Vân đã tạo

thành một đơn vị địa lý sinh học đặc biệt nằm ở miền Trung Trung Bộ.

Đặc biệt, mạng lưới các khe, suối dày đặc phân bố theo nhiều kiểu địa

hình khác nhau ở vùng Bạch Mã, Hải Vân tạo điều kiện cho một số ít

loài côn trùng thích nghi phân bố ở vùng này. Cho đến nay, việc

nghiên cứu thành phần loài côn trùng ở nước thuộc các thủy vực

vùng Hải Vân, thành phố Đà Nẵng chưa được điều tra nghiên cứu.

Chính vì vậy, đặt vấn đề nghiên cứu về côn trùng nước ở vùng Hải

2

Vân thuộc địa phận thành phố Đà Nẵng là rất cần thiết, nhằm góp

phần cung cấp những dẫn liệu bước đầu về tính đa dạng về thành

phần loài, đặc điểm phân bố và vai trò chỉ thị môi trường nước của

chúng tại vùng này.

Căn cứ trên cơ sở khoa học và tính cấp thiết của vấn đề,

chúng tôi chọn lựa đề tài: “Nghiên cứu thành phần loài và vai trò

chỉ thị môi trường của côn trùng nước (bộ Phù du, bộ Cánh úp, bộ

Cánh lông) ở vùng Hải Vân, thành phố Đà Nẵng”

2. Mục đích của đề tài

- Thiết lập thành phần loài côn trùng nước ở vùng Hải Vân, TP Đà

Nẵng.

- Xác định được đặc điểm phân bố côn trùng nước ở vùng Hải Vân,

TP Đà Nẵng

- Đánh giá được vai trò chỉ thị môi trường nước của các họ thuộc ba

bộ côn trùng ở nước vùng Hải Vân, TP Đà Nẵng.

- Đưa ra các nhóm giải pháp nhằm bảo vệ các loài đặc hữu, quý hiếm.

3. Tính mới của đề tài

Cho đến nay chưa có nghiên cứu nào về thành phần loài côn

trùng nước ở vùng Hải Vân, TP Đà Nẵng. Kết quả của đề tài sẽ cung

cấp dẫn liệu về thành phần loài và đặc điểm phân bố côn trùng nước ở

vùng Hải Vân, TP Đà Nẵng, góp phần quan trọng vào công tác quản lí

bền vững tài nguyên đa dạng sinh học.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

4.1. Ý nghĩa về mặt lí luận

- Đánh giá được tính đa dạng về thành phần loài côn trùng

nước (bộ Phù du -Ephemeroptera, bộ Cánh úp - Plecoptera, bộ Cánh

lông - Trichoptera) ở vùng Hải Vân, thành phố Đà Nẵng.

3

- Có được hệ thống đánh giá sinh học bền vững, thân thiện với

môi trường thông qua việc sử dụng các loài côn trùng ở nước và chỉ số

sinh học EPT để quan trắc những biến động chất lượng nước vùng Hải

Vân, góp phần đa dạng hóa các chỉ số sinh học phục vụ quan trắc chất

lượng nước mặt trên phạm vi toàn quốc.

- Đánh giá được đặc điểm phân bố thành phần loài côn trùng

nước ở vùng Hải Vân, TP Đà Nẵng.

4.2. Ý nghĩa về mặt thực tiễn

- Kết quả của đề tài luận văn là những dẫn liệu sinh học quan

trọng đối với công tác nghiên cứu, bảo tồn giá trị đa dạng sinh học

vùng Hải Vân, làm cơ sở cho việc quản lý tổng hợp nguồn tài nguyên

sinh học của vùng.

- Kết quả quan trắc chất lượng nước các điểm nghiên cứu

thông qua chỉ thị sinh học EPT sẽ có ý nghĩa thực tiễn, phục vụ hoạt

động du lịch, tại vùng Hải Vân, TP Đà Nẵng.

Luận văn được trình bày theo cơ cấu ngoài chương mở đầu

nêu lên tính cấp thiết mục đích, nhiệm vụ, đối tượng và phạm vi

nghiên cứu cũng như những ý nghĩa về lý luận và thực tiễn của đề

tài, phần kết luận thì phần nội dung chính được thể hiện trong các

phần sau:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu côn trùng nước

Chương 2: Đối tượng, địa điểm, thời gian và phương pháp

nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu

Kết luận và kiến nghị

4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

CÔN TRÙNG NƯỚC

1. Trên thế giới

1.1. Nghiên cứu về đa dạng loài

Côn trùng nước đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu ở

những nước phát triển. Các nhà khảo cổ đã phát hiện và mô tả những

hình ảnh về côn trùng từ những bức ảnh phác họa lâu đời nhất trong

hang động và các dấu tích chôn lấp. Sự quan sát này còn được tìm

thấy trong những tác phẩm nổi tiếng của các học giả từ rất sớm, thậm

chí trước thời Aristoteles khoảng 1000 năm. Đặc biệt, các loài côn

trùng ở nước truyền bệnh nghiêm trọng cho loài người (muỗi, ruồi)

thì sự quan tâm nghiên cứu côn trùng ngày càng được đẩy mạnh.

Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến từng bộ

của nhóm côn trùng ở nước, từ những nghiên cứu về phân loại học

(McCafferty, 1991) đến những nghiên cứu về ứng dụng (Morse,

1997). Nhiều nhóm côn trùng ở nước gắn bó chặt chẽ với đời sống

con người như ruồi, muỗi... Chúng là tác nhân gây bệnh hoặc tác

nhân truyền bệnh cho người và động vật. Vì vậy mà từ rất sớm,

nhiều nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu đến các loài côn trùng

này như: Merritt và Cummins, 1996.

Đến cuối thế kỷ XX và đầu thế kỷ XXI, nhiều nhà khoa học đã

công bố hàng loạt các công trình nghiên cứu về côn trùng ở nước

như: McCafferty W.P. (1999), Morse, Yang Lianfang & Tian Lixin

(1994), Merritt R.W. & Cummins K.W. (1996),... Các nghiên cứu

này đã đưa ra khóa định loại tới giống, thậm chỉ tới loài côn trùng

nước dựa vào hình thái con trưởng thành và ấu trùng. Bên cạnh đó

5

các tác giả còn đề cập đến một số ứng dụng của chúng trong sinh thái

học.

1.2. Nghiên cứu về vai trò chỉ thị sinh học của côn trùng ở nước

Năm 1993, Resh đưa ra chỉ số EPT (độ phong phú của các bộ

Ephemeroptera, Plecoptera và Trichoptera trong quần xã). Chỉ số

này được sử dụng khá rộng rãi vì đây là những nhóm nhạy cảm với

sự ô nhiễm và dễ dàng định loại hơn những nhóm côn trùng khác. Hệ

thống này sử dụng số liệu ở mức độ họ, mỗi họ được quy cho một

điểm số phù hợp với tính nhạy cảm của nó với sự ô nhiễm hữu cơ.

Những điểm số riêng của mỗi họ được cộng lại để cho điểm chống

chịu tổng của mẫu. Điểm tổng cộng này có thể chia cho tổng số cá

thể trong mẫu tạo thành điểm số trung bình của mỗi đơn vị phân loại

EPT. Chỉ số EPT đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước châu Âu,

Bắc Mỹ cũng như Ấn Độ, Úc, Thái Lan.

Chỉ số EPT nằm trong khoảng từ 0 - 10,0. Chỉ số càng thấp

nước càng sạch và ngược lại nước có độ ô nhiễm càng cao. Dựa vào

chỉ số EPT để đánh giá chất lượng môi trường nước của từng điểm

nghiên cứu theo bảng phân loại.

Trong đó: [EPT Biotic Index = (TVx d) + D]

TV: giá trị chịu đựng của họ d: số lượng cá thể của mỗi họ

D: tổng số cá thể có trong mẫu.

Chỉ số EPT dựa trên mức chống chịu với mức độ ô nhiễm thủy

vực của các họ côn trùng nước và sự có mặt hoặc vắng mặt của các

họ côn trùng ở nước thuộc các bộ Phù du (Ephemeroptera), Cảnh

lông (Trichoptera) và Cánh úp (Plecoptcra). Việc phân tích các điểm

số môi trường và giá trị EPT (Schmidt et al. 1998) được xây dụng

theo hai bước: (i) sự hiện diện của các cá thể cho phép đánh giá các

6

đặc điểm về môi trường sống của chúng, tính toán chỉ số sinh học và

xác định chất lượng nước tại các điểm lựa chọn; (ii) kiểm tra sự khác

nhau về chất lượng nước trong cùng một khu vực hoặc giữa các khu

vực với nhau dựa vào các nhóm đại điện. Các số liệu được phân tích

dựa vào mức độ phong phú của thành phần côn trùng nước EPT (E -

Ephemeroptera, P - Plecoptera, T - Trichoptera) (Wallace et al.,

1996; Voelz et al., 2000) Số lượng cá thể thuộc các họ côn trùng Phù

du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lông

(Trichoptera) là những thông số quan trọng cho độ phong phú EPT

và chỉ số sinh học EPT. Mức độ chống chịu, mẫn cảm với ô nhiễm

môi trường nước khác nhau theo hệ thống tính điểm chống chịu của

các họ côn trùng ở nước của Hilsenhoff (1988): từ 0 (rất nhạy cảm)

lên đến 10 (ít nhạy cảm với ô nhiễm). Mối liên hệ giữa chất lượng

nước và chỉ số EPT khá chặt chẽ, theo đó mức độ tăng của tác động

sinh học đã làm giảm dần các loài nhạy cảm, dẫn đến làm giảm sự đa

dạng về thành phần loài. Kết quả này xảy ra do số lượng giống, loài

có sức chịu đựng kém chỉ sinh sống ở những vùng nước sạch, trong

khi đó các loài chịu đựng tốt ngày càng xuất hiện nhiều ở vùng nước

ô nhiễm.

2. Ở Việt Nam

2.1. Nghiên cứu về đa dạng loài

Những nguyên cứu năm 2011, Nguyễn Văn Hiếu và nnc đã

tiến hành nghiên cứu thành phần loài và sự phân bố của Phù du tại

suối Mường Hoa, vườn Quốc gia Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai. Kết quả

đã công bố 71 loài thuộc 35 giống và 12 họ Phù du; trong đó họ

Baetidae có số lượng loài và giống nhiều nhất. Về phân bố theo độ

cao, số lượng loài ở khu vực giữa nguồn chiếm ưu thế hơn so với

7

vùng đầu nguồn và cuối nguồn. Danh lục các loài thuộc họ Cánh úp

lớn (Perlidae) ở Việt Nam được Cao Thị Kim Thu (2011) công bố

gần đây nhất gồm 70 loài thuộc 13 giống, trong đó có 55 loài đặc

hữu của Việt Nam. Hay của Hoàng Đức Huy và cộng sự, 2009, tiến

hành điều tra tính đa dạng côn trùng ở nước theo cấp suối tại vườn

Quốc gia Bỉ Doup Núi Bà, tỉnh Lâm Đồng. Nội dung của nghiên cứu

là khảo sát thành phần loài côn trùng thủy sinh ở các cấp suối tại

vườn Quốc gia Bi Doup - Núi Bà và tìm hiểu sự phân bố của các loài

côn trùng nước theo từng cấp suối phụ thuộc vào nhóm chức năng

mà chúng tham gia. Từ đó đánh giá sự đa dạng của côn trùng thuỷ

sinh theo cấp suối tại vườn Quốc gia. Kết quả đã xác định được 9 bộ

côn trùng ở nước (Coleoptera, Diptera, Ephemeroptera, Hemiptera,

Lepidoptera, Megaloptera, Odonata, Plecoptera, Trichoptera) với 45

họ tại các cấp suối l, 3 và 5.

2.2. Những nghiên cứu về vài trò chỉ thị môi trường nước.

Nguyễn Xuân Quýnh (2001), đã xây dụng quy trình quan trắc

và đánh giá chất lượng nước ngọt bằng ĐVKXS ở Việt Nam thông

qua quá trình nghiên cứu ở hai miền Bắc Nam. Hoàng Đình Trung

với những nghiên cứu sử dụng chỉ số EPT để đánh giá chất lượng

môi trường nước mặt của suối Ta Lu (2017), VQG Bạch Mã (2012),

vùng Hải Vân – TT Huế (2013), suối Năm Cống, Bạch Xà và Đồn

Nhất tại vùng Hải Vân, tỉnh Thừa Thiên Huế đã cho những kết quả

chứng tỏ thấy sử dụng chỉ số EPT là tương đưng với những đánh giá

môi trường nước bằng phương pháp hóa học.

8

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1. Đối tượng

- Thành phần loài côn trùng nước ở vùng Hải Vân, TP Đà

Nẵng, tập trung nghiên cứu ba bộ: bộ Phù du (Ephemeroptera), Cánh

úp (Plecoptera) và bộ Cánh lông (Trichoptera).

2. Thời gian

- Đề tài được tiến hành từ tháng IV năm 2017 đến tháng 12

năm 2017 tại các thủy vực vùng Nam Hải Vân, thành phố Đà Nẵng.

3. Địa điểm

- Tiến hành điều tra, khảo sát, thu thập và phân tích mẫu trên

các hệ thống suối chính theo đai độ cao ở vùng Hải Vân, thành phố

Đà Nẵng.

Bảng 2.1. Điểm thu mẫu theo đai độ cao và đặc điểm thủy vực

STT Địa điểm

thu mẫu

Đai độ

cao

Đặc điểm thủy vực

1 M1 15m

Nền suối dạng cát, cuội sỏi vừa và lớn, tốc

độ dòng chảy thấp, nhiều vùng nước đứng.

2 M2 100m

Nền suối dạng cuội lớn và đá tảng nhỏ, tốc

độ dòng chảy thấp.

3 M3 200m

Nền suối dạng cuội lớn và đá tảng vừa, tốc

độ dòng chảy tương đối nhanh.

4 M4 300m

Nền suối dạng cuội lớn và đá tảng vừa đến

lớn, tốc độ dòng chảy nhanh.

5 M5 400m

Nền suối dạng cuội lớn và đá tảng lớn, tốc

độ dòng chảy nhanh, có sự hình thành các

thác với độ cao khoảng 1m.

9

4. Phương pháp nghiên cứu

4.1. Nghiên cứu thực địa

* Phương pháp thu mẫu côn trùng ở nước

Dụng cụ thu mẫu:

+ Vợt tay (hand net): gồm một lưới và một tay cầm bằng gỗ sử

dụng để thu mẫu định tính tại những nơi nước nông (hình 2.2).

+ Vợt Surber: Vợt có cấu tạo là hai khung sắt vuông kích

thước bằng nhau gắn với nhau ở một cạnh như bản lề giúp hai khung

sắt có thể mở ra gập lại. Một khung sắt được gắn với một túi lưới,

khung sắt còn lại tự do. Kích thước mắt lưới 1000m và có dùng

thay đổi linh động tùy chất nền để giữ côn trùng bên trong và lọc

nước. Khi thu mẫu, khung tự do được gắn vào nền suối để xác định

diện tích thu mẫu, khung có lưới dựng vuông góc 900 với khung tự

do để thu thập côn trùng.

* Phương pháp tiến hành thu mẫu định lượng

Mẫu được thu định lượng bằng lưới Surber (50cm x 50cm,

kích thước mắt lưới 0,2mm). Sau khi lưới được đặt chắc chắn, dùng

tay rửa nhẹ các hòn đá lớn, nhỏ có trong khung lưới để mẫu rơi vào

túi lưới, sau đó dùng chân sục lớp nền đáy để thu các côn trùng sống

chui rúc bên dưới. Dòng nước sẽ cuốn các sinh vật này trôi vào phía

trong và bị giữ lại bởi lưới.

* Phương pháp thu mẫu định tính

Mẫu vật ngoài tự nhiên được thu thập theo phương pháp điều

tra côn trùng nước của G. F. Jr. Edmunds et al. (1976). Ở nơi có

nhiều bụi cây thủy sinh dùng vợt sục vào các bụi cây và rễ cây ven

bờ suối, ở nơi mức nước cạn thì nhấc đá lên và bắt mẫu bám phía

dưới bằng panh mềm để tránh nát mẫu. Mẫu vật sau khi thu được

10

ngoài tự nhiên được bảo quản bằng formalin 4% hoặc cồn 900

, sau

khi phân tách mẫu thành các phenon, đánh mã số. Đối với dòng chảy

hẹp hoặc vũng nước nhỏ thì việc thu mẫu được thực hiện bằng vợt

cầm tay (kích thước mắt lưới 1mm).

4.2. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

4.2.1. Phương pháp phân tích mẫu côn trùng nước

- Dụng cụ phân tích mẫu bao gồm: Cồn, kính lúp, kính hiển vi,

đĩa petri, khay, panh mềm, kim nhọn, lam kính, lamen, …

- Quan sát dưới kính lúp, kính hiển vi nhằm xác định các đặc

điểm hình thái dùng để định loại, các phần của cơ thể dùng để xác

định như đầu, mắt, bụng, mang, phần phụ miệng, ... Sử dụng kính để

đếm số lượng các chỉ tiêu hình thái, số loài và số cá thể thu bằng

phương pháp định lượng tại các điểm thu mẫu.

- Phương pháp định loại dựa vào các đặc điểm hình thái là

phương pháp cổ điển đang được nhiều nhà khoa học sử dụng phổ

biến hiện nay trong nghiên cứu côn trùng học thủy sinh ở nước ta và

nhiều nước khác trên thế giới. Cụ thể:

+ Đối với Bộ Phù du, sử dụng các tài liệu định loại của các tác

giả trong và ngoài nước đã được công bố: J. V Ward (1992); M. J.

Quigley (1993); R. W. Merritt & K. W. Cummins (1996); Nguyễn

Văn Vịnh (2003), Hoàng Đình Trung (2012).

+ Đối với bộ Cánh úp mẫu vật được định loại dựa trên các tài liệu: Cao

Thị Kim Thu (2002, 2008); R. W. Merritt & K. W. Cummins (1996);

+ Đối với bộ Cánh lông dựa trên các tài liệu: R. W. Merritt &

K. W. Cummins (1996).