Luận án: Nghiên cứu sinh học còng Sesarmidae ở Rừng ngập mặn Cần Giờ

Nghiên cứu chi tiết về đặc điểm sinh học, phân bố và vai trò của loài còng Sesarmidae trong hệ sinh thái đặc trưng của rừng ngập mặn Cần Giờ.

• Tác giả: Nguyễn Tuấn Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Phú Hòa
• Trường học: Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học còng Sesarmidae trong rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Còng Sesarmidae tại Cần Giờ

Còng Sesarmidae là một họ crustacean quan trọng trong hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ. Nghiên cứu từ năm 2018 đến 2023 tại Đại học Nông Lâm TP.HCM đã xác định được 12 loài còng thuộc họ này, với tổng số mẫu thu thập là 2.157 cá thể. Những còng này đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy lá rụng và duy trì cân bằng sinh thái. Phân bố của còng Sesarmidae tập trung chủ yếu ở những vùng có tán cây che phủ, nơi có điều kiện sống lý tưởng. Các loài này có đặc điểm thích nghi cao với môi trường mặn và ngập triều, thể hiện qua hành vi và cấu trúc sinh lý. Việc nghiên cứu đặc điểm sinh học của còng giúp hiểu rõ hơn về những yếu tố ảnh hưởng đến sự sống sót và phát triển của chúng trong rừng ngập mặn.

1.1. Định danh loài và phương pháp nghiên cứu

Các loài còng Sesarmidae được định danh thông qua hai phương pháp: hình thái ngoài và giải trình tự DNA 16S rRNA. Với những loài khó phân biệt, công nghệ sinh học phân tử được áp dụng để xác định chính xác. Ví dụ, Parasesarma lanchesteri và Perisesarma eumolpe được xác nhận qua phân tích DNA. Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao trong việc phân loại và giúp phát hiện các loài mới chưa được mô tả rõ ràng.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm sinh học còng Sesarmidae tại Cần Giờ cung cấp dữ liệu quan trọng cho quản lý và phát triển bền vững rừng ngập mặn. Những kết quả này giúp các nhà quản lý hiểu rõ hơn về vai trò sinh thái của loài này và xây dựng chiến lược bảo vệ môi trường hiệu quả. Dữ liệu về phân bố mật độ và tập tính tiêu thụ của còng có ý nghĩa lớn cho bảo tồn sinh đa dạng.

II. Phân bố và Mật độ Còng Sesarmidae trong Các Sinh Cảnh

Phân bố của còng Sesarmidae ở Cần Giờ được chia thành ba sinh cảnh khác nhau (SC1, SC2, SC3) dựa trên mức ngập nước từ triều và thảm thực vật bao phủ. Tần số bắt gặp các loài này đạt 93,3% tổng số ô quan sát, với tỷ lệ 100% ở những vị trí có tán cây rừng che phủ. Mật độ populacional của còng tương đối cao ở SC2 và SC3, lần lượt là 7,6 và 7,3 cá thể/m², trong khi SC1 chỉ có 2,3 cá thể/m². Sự khác biệt này phản ánh mối quan hệ chặt chẽ giữa cấu trúc thực vật và sự phân bố của còng. Ba loài chính (Perisesarma eumolpe, P. semperi, P. bidens) phân bố rộng khắp, trong khi các loài khác tập trung ở sinh cảnh cụ thể.

2.1. Các sinh cảnh đặc trưng ở rừng ngập mặn Cần Giờ

Sinh cảnh 1 (SC1) có độ che phủ thấp và mật độ còng thấp (2,3 cá thể/m²). Sinh cảnh 2 (SC2) và Sinh cảnh 3 (SC3) có tán cây dày đặc, tạo môi trường lý tưởng với mật độ cao hơn đáng kể. Sự phân bố mật độ này phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng, độ ẩm, và khả năng tiếp cận thức ăn. Các loài như Parasesarma plicatum ưu thế ở SC3, còn Perisesarma eumolpe chiếm ưu thế ở SC1 và SC2.

2.2. Loài ưu thế và tính đa dạng sinh học

Chỉ số đa dạng (H') ở cả ba sinh cảnh đều thấp, nằm trong khoảng 1,39-1,49, cho thấy mức độ đa dạng sinh học hạn chế. Chỉ số đồng đều (J') ở SC1 cao nhất (0,86) và thấp nhất ở SC2 (0,62). Các loài như Parasesarma plicatum và Perisesarma semperi thể hiện sự thích nghi tốt với điều kiện ngập mặn, trở thành những loài ưu thế.

III. Tập Tính Tiêu Thụ Lá Rụng của Còng Sesarmidae

Tập tính tiêu thụ lá rụng của Parasesarma plicatum được nghiên cứu chi tiết thông qua các thí nghiệm trong 72 giờ. Nghiên cứu đánh giá tốc độ tiêu thụ lá Rhizophora apiculata dưới ba điều kiện khác nhau: lá màu vàng, lá màu nâu đỏ, và lá màu nâu đen. Tốc độ tiêu thụ thay đổi tùy thuộc vào kích thước của còng và màu sắc của lá. Các kết quả cho thấy còng có khả năng lựa chọn lá với độ phân hủy khác nhau, điều này phản ánh vai trò quan trọng của chúng trong chu trình dinh dưỡng của hệ sinh thái. Hành vi tiêu thụ này được xem là cơ chế thích nghi để tối ưu hóa lượng dinh dưỡng thu được.

3.1. Thí nghiệm đánh giá tốc độ tiêu thụ lá

Thí nghiệm 1 tập trung vào so sánh tốc độ tiêu thụ lá theo kích thước còng khi không có sự lựa chọn màu. Kết quả cho thấy các còng lớn hơn tiêu thụ lá nhanh hơn so với những cá thể nhỏ. Thí nghiệm 2 đánh giá tốc độ tiêu thụ khi có sự lựa chọn giữa ba màu lá. Những lá ở giai đoạn phân hủy sau (nâu đen) thường được ưa thích hơn, cho thấy còng tìm kiếm lá có giá trị dinh dưỡng cao.

3.2. Vai trò sinh thái trong phân hủy lá rụng

Còng Sesarmidae, đặc biệt Parasesarma plicatum, đóng vai trò phân hủy lá rụng quan trọng ở rừng ngập mặn. Tập tính tiêu thụ của chúng giúp tăng tốc độ chu trình dinh dưỡng và cung cấp năng lượng cho các mắt xích khác trong chuỗi thức ăn. Những con còng này cũng tạo ra các mảnh vụn hữu cơ nhỏ, tạo điều kiện cho các vi sinh vật phân hủy tiếp tục công việc.

IV. Xây Dựng Tiêu Chí Bảo Tồn và Quản Lý Bền Vững

Dựa trên dữ liệu sinh học còng Sesarmidae thu được, các nhà nghiên cứu đã xây dựng bộ tiêu chí về sinh cảnh đặc trưng phù hợp cho loài này ở rừng ngập mặn Cần Giờ. Tiêu chí bảo tồn bao gồm: duy trì độ che phủ tán cây tối thiểu, kiểm soát mức ngập nước theo chu kỳ triều tự nhiên, và bảo vệ các vùng có lá rụng dồi dào. Những tiêu chí này giúp quản lý bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn. Việc áp dụng những kết quả này vào chính sách bảo vệ môi trường sẽ giúp duy trì đa dạng sinh học và chức năng sinh thái của Cần Giờ. Giám sát định kỳ mật độ và phân bố còng có thể được sử dụng như chỉ số đánh giá sức khỏe của hệ sinh thái.

4.1. Tiêu chí sinh cảnh và độ che phủ thực vật

Tiêu chí sinh cảnh chỉ ra rằng độ che phủ tán cây là yếu tố quan trọng nhất. Các vùng rừng có tán cây dày đặc hỗ trợ mật độ cao của còng (7,3-7,6 cá thể/m²), so với những vùng ít che phủ (2,3 cá thể/m²). Duy trì hoặc tăng độ che phủ thông qua các chương trình trồng rừng sẽ cải thiện điều kiện sống cho còng và các loài khác trong hệ sinh thái.

4.2. Ứng dụng trong quản lý rừng ngập mặn

Quản lý bền vững rừng ngập mặn Cần Giờ cần dựa trên các kết quả nghiên cứu về sinh cảnh của còng. Chương trình giám sát định kỳ mật độ và phân bố của các loài còng có thể phục vụ như chỉ số sức khỏe hệ sinh thái. Chính sách bảo vệ nên tập trung vào việc tái tạo rừng, bảo tồn lá rụng, và điều chỉnh quản lý mực nước theo nhu cầu tự nhiên của loài.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đặc điểm sinh học của còng họ Sesarmidae 1. Phân loại Giới (Kingdom) Animalia Ngành (Phylum) Arthropoda Phân ngành (Subphylum) Crustacea Lớp (class) Malacostraca Bộ (order) Decapoda Phân bộ (subordo) Pleocyemata Phân thứ bộ (infraordo) Brachyura (L., 1758) Họ (family) Sesarmidae (Dana, 1851) Phân thứ bộ cua Brachyura bao gồm 93 họ, 6.793 loài, là phân thứ bộ có số lượng loài phong phú nhất trong bộ Decapoda (Peter, 2008). Một số đặc điểm sinh học của còng 1.

Tên gọi Danh pháp "Brachyura" có nghĩa là "đuôi ngắn", chỉ ra rằng các loài này có phần "đuôi" (thực ra là bụng) rất ngắn, nằm bên dưới và thường bị che đi bởi phần ngực (Ravichandran và cộng sự, 2011). Danh pháp Brachyura: Phân thứ bộ cua là nhóm bao gồm các loài động vật giáp xác, thân rộng hơn bề dài, mai mềm, mười chân có khớp, hai chân trước tiến hóa trở thành hai càng, vỏ xương bọc ngoài thịt, phần bụng nằm bẹp dưới hoàn toàn, được che bởi phần ngực. Phân thứ bộ cua có nhiều tại tất cả các vùng biển, đại dương. Có loài sống trong sông, suối, đồng ruộng, chẳng hạn như các loài trong họ Cua núi (Potamidae) hay họ Cua đồng (Parathelphusidae) và một số loài sống trên cạn (họ Gecarcinidae).

Đầu và thân cua được nối liền nhau vào một khối có lớp mai bọc bên ngoài (Sternberg và và cộng sự, 1999). Tên gọi phổ biến của các loài trong cận bộ này bằng tiếng Việt khá đa dạng 5 như cua, cáy, còng, đam, rạm, dã tràng, ghẹ, cà ra,. nhưng các tên gọi này dường như không phải là các nhóm đơn ngành theo quan điểm của phát sinh loài hiện đại mà chỉ đơn thuần dựa theo hình thái hoặc môi trường sống của chúng. Hình thái và tiến hóa Cua thường có một bộ xương ngoài dày, chủ yếu canxi carbonate và một cặp càng.

Kích thước cơ thể của chúng biến động rất lớn từ vài milimét đến vài mét như cua nhện Nhật Bản với sải chân dài 4 m (Sternberg và và cộng sự, 1999). Trước đây, Brachyura được xem là một nhóm đơn ngành, nhưng nay được cho rằng có ít nhất hai nhánh tách biệt, một ở Cựu Thế giới và một ở Tân Thế giới (Sternberg và cộng sự, 1999). Những hóa thạch cua cổ nhất có niên đại từ kỷ Jura, mặc dù giống Imocaris ở kỷ Cacbon có thể là cua nguyên thủy (Schram và Mapes, 1984; Schweitzer và Feldmann, 2010). Phân biệt giới tính Còng nói chung thể hiện sự biệt hóa giới tính.

Con đực thường có càng lớn hơn con cái điều này thể hiện đặc biệt rõ đối với nhóm còng trong giống Uca (Ocypodidae). Đối với còng nhỏ, con đực có càng lớn và được sử dụng để liên lạc và đặc biệt là để thu hút con cái (How, 2008). Nắp bụng của con còng đực (A) và cái (B). Tập tính di chuyển và thức ăn Còng thường di chuyển theo chiều ngang, bởi vì khớp nối của chân làm cho dáng đi xiên hiệu quả hơn (Sleinis và Silvey, 1980).

Tuy nhiên, một số còng có thể bò về phía trước hoặc phía sau như: các loài trong họ Raninidae, loài Libinia emarginata 6 và Mictyris platycheles (Sleinis và Silvey, 1980). Một số loài còng trong các họ Portunidae và Matutidae, cũng có khả năng bơi lội, đặc biệt họ Portunidae đôi chân bò cuối cùng của chúng được biệt hóa giống như dạng mái chèo (Weis, 2012). Còng là động vật ăn tạp thiên về thực vật (Chandra và Keith, 2008) và ăn bất kỳ loại thực phẩm nào khác, bao gồm động vật thân mềm, giun, động vật giáp xác khác, nấm, vi khuẩn và chất nhầy, tùy thuộc vào tính sẵn có của thức ăn. Đối với đa số các loài, chế độ ăn hỗn hợp bao gồm cả thực vật và động vật giúp chúng có sự tăng trưởng nhanh nhất và hoạt động tốt nhất (Tracy và cộng sự, 2003).

Tuy nhiên, một số loài chuyên biệt hơn trong chế độ ăn của chúng. Một số ăn sinh vật phù du, một số ăn chủ yếu là động vật có vỏ như trai, sò… và một số thậm chí bắt cá (Weis, 2012). Đặc điểm sinh sản và vòng đời Còng thu hút bạn đời thông qua kích thích tố (Pheromones), phương tiện thị giác, âm thanh hoặc rung. Pheromones được sử dụng bởi hầu hết các loài còng sống dưới nước, trong khi còng trên cạn và bán cạn thường sử dụng các tín hiệu thị giác, chẳng hạn như những con còng đực rung càng, cọ càng vào nhau để thu hút con cái.

Đa số các loài còng thuộc phân thứ bộ cua Brachyura có sự thụ tinh trong và giao phối giữa bụng với bụng. Đối với nhóm còng nói chung quá trình giao phối diễn ra ngay sau khi con cái đã lột xác và vỏ vẫn còn mềm. Con cái có thể lưu giữ tinh trùng trong một thời gian dài trước khi sử dụng nó để thụ tinh cho trứng. Sau khi trứng được thụ tinh, trứng rụng vào phần bụng được che bởi nắp bụng, con cái mang trứng cho tới khi trứng nở (Patterson và cộng sự, 2009).

Khi sự phát triển phôi đã hoàn tất, con cái giải phóng ấu trùng mới nở vào trong môi trường nước, ấu trùng mới nở như là một phần của sinh vật phù du. Các ấu trùng zoea nhỏ bơi tự do có thể nổi và trôi theo dòng nước. Ấu trùng zoea của hầu hết các loài còng phải tự tìm thức ăn nhưng với một số nhóm còng ấu trùng zoea có thể được cung cấp đủ dinh dưỡng để có thể tiếp tục sống sau khi được giải phóng ra khỏi bụng còng mẹ (Patterson và cộng sự, 2009). Mỗi loài có một số giai đoạn zoea cụ thể, được phân chia bằng các lần lột xác, trước khi chúng biến thái sang giai đoạn megalopa giống như một con còng trưởng thành, ngoại trừ có bụng (đuôi) nhô ra phía sau.

Sau một lần lột xác nữa, chúng trở 7 thành còng con và sống bám ở dưới đáy (Weis, 2012). Ấu trùng Hậu ấu trùng Trứng Vòng đời của còng Còng con Còng trưởng thành Hình 1. Vòng đời của còng (Josileen, 2015) Khi đã trở thành còng con, chúng vẫn sẽ phải tiếp tục lột xác nhiều lần nữa để trở thành còng trưởng thành (Hình 1. Bởi vì, cơ thể chúng được bao phủ bởi một lớp vỏ cứng, nếu không sẽ ngăn chặn sự phát triển.

Sau khi lột xác, lớp vỏ mới rất mềm chúng phải trú ẩn cho đến khi vỏ mới của chúng được cứng lại (Weis, 2012). Mối liên hệ của các loài còng với hệ sinh thái rừng ngập mặn 1. Hệ sinh thái cửa sông và rừng ngập mặn Nghiên cứu của Pariona (2017) rừng ngập mặn được tìm thấy ở các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới ven biển và đặc trưng với cây rừng ngập mặn đặc biệt thích nghi để phát triển trên vùng nước lợ của khu vực ven biển. Rừng ngập mặn là môi trường sống đặc biệt mà ở đó các loài thực vật tăng trưởng trong vùng nước ven biển, bờ sông và các cửa sông.

Hệ rễ các loài thực vật rừng ngập mặn có cấu tạo đặc biệt để sống và thích nghi trong điều kiện bán ngập của vùng triều. Cây rừng ngập mặn đã thích nghi với môi trường đất thiếu oxy và có thể hấp thu các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sống. Ngoài ra, chúng còn có thể tồn tại trong nước với hàm lượng muối cao và mực nước liên tục thay đổi. Theo định nghĩa của Pritchard (1967) cửa sông là một thủy vực ven bờ nửa khép kín, liên hệ trực tiếp với biển và ở đó nước biển hòa trộn có mức độ với nước ngọt đổ ra từ các dòng lục địa bởi hoạt động của thủy triều (Nguyễn Đình Mão và Vũ 8 Trung Tạng, 2016).

Vùng cửa sông rất đa dạng về sinh cảnh và nơi sống của các loài sinh vật gồm nấm, vi khuẩn, các loài thực vật và tảo, các loài động vật từ động vật không xương sống đến có xương sống, những sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy vật chất, khép kín một chu trình sinh học ở đới biển ven bờ. Thực vật rừng ngập mặn được coi là cây có nhiều khả năng sống sót trong vùng nước có độ mặn cao và ôxy trong đất thấp. Mặc dù với sự thích nghi cao đó nhưng rừng ngập mặn không thể chịu đựng được nhiệt độ thấp và chỉ có thể được tìm thấy ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Pariona, 2017). Khoảng 118 quốc gia trên thế giới có rừng ngập mặn với tỷ lệ lớn nhất ở châu Á (42%), thứ hai là Châu Mỹ gồm Bắc và Trung Mỹ (15%), Nam Mỹ (11%), tiếp theo là Châu Phi (2%), Châu Đại Dương (12%).

Trong đó, Indonesia có diện tích rừng ngập mặn lớn nhất trên thế giới với tổng diện tích rừng ngập mặn lớn hơn 9. Tầm quan trọng của hệ sinh thái rừng ngập mặn Một trong những vai trò quan trọng nhất mà rừng ngập mặn mang lại là chúng như một rào cản giữa đại lục và đại dương. Với vị trí độc đáo này, những khu rừng này thường nằm trên tuyến đầu của thời tiết cực đoan và các cơn bão. Hơn nữa, hệ thống rễ dày đặc của thực vật rừng ngập mặn hoạt động như “bẫy” trầm tích và ngăn chặn xói mòn (Pariona, 2017).

Rừng ngập mặn như là môi trường nuôi dưỡng của một số loài cá thương mại, giúp duy trì quần thể, hỗ trợ các hệ sinh thái lân cận và nghề thủy sản ven bờ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng một số lượng lớn các loài cá dựa vào rừng ngập mặn để sống như: 133 loài ở Queensland của Úc, 128 ở Philippines, 119 ở Malaysia, 83 ở Kenya và 59 ở Puerto Rico. Rừng ngập mặn cũng là điểm du lịch phổ biến, giúp các nền kinh tế địa phương phát triển bằng cách cung cấp thêm nguồn thu nhập. Theo nghiên cứu của Pariona (2017) rừng ngập mặn là một trong những vùng sinh thái nhiệt đới và cận nhiệt đới bị đe dọa nhất trên thế giới.

Trên thực tế, cho tới hiện nay khoảng 35% môi trường sống ngập mặn đã bị phá hủy. Ở Ấn Độ, Philippines và Việt Nam con số đó là 50%. Rừng ngập mặn đang bị suy giảm nhanh hơn so với rừng nhiệt đới ở châu Mỹ. 9 Biến đổi khí hậu và ô nhiễm cũng là mối đe dọa lớn đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn.

Ô nhiễm từ các khu vực đô thị và thuốc trừ sâu từ đất nông nghiệp rửa trôi theo sông và tập trung ở rừng ngập mặn, điều này có tác động tiêu cực đến cả hệ động, thực vật sống trong các hệ sinh thái này. Biến đổi khí hậu đã góp phần làm mực nước biển dâng cao trên toàn thế giới, điều này gây xáo trộn cho hệ sinh thái rừng ngập mặn. Các vùng sinh thái này cần mức nước tương đối ổn định để tồn tại (Pariona, 2017).