Đánh giá đa dạng sinh học của côn trùng nước ở khu bảo tồn Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đa Dạng Sinh Học Côn Trùng Nước Tại Khu Bảo Tồn Pù Luông, Thanh Hóa
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thanh Hóa

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới
• 1.2. Nghiên cứu về bộ Phù du (Ephemeroptera)
• 1.3. Nghiên cứu về bộ Chuồn chuồn (Odonata)
• 1.4. Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)
• 1.5. Nghiên cứu về bộ Cánh lông (Trichoptera)
• 1.6. Nghiên cứu về bộ Cánh nửa (Hemiptera)
• 1.7. Nghiên cứu về bộ Cánh cứng

I. Giới thiệu về côn trùng nước

Côn trùng nước là nhóm động vật có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái thủy vực. Chúng bao gồm những loài có ít nhất một giai đoạn phát triển trong nước, góp phần duy trì sự cân bằng sinh thái. Đa dạng sinh học của côn trùng nước rất phong phú, với nhiều loài có chức năng lọc nước và tạo nguồn ôxy. Nghiên cứu cho thấy, côn trùng nước không chỉ là mắt xích trong chuỗi thức ăn mà còn là sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường nước. Việc sử dụng côn trùng nước trong giám sát sinh học và làm thức ăn cho ngành thủy sản đang ngày càng được quan tâm. Tuy nhiên, nhiều loài vẫn chưa được biết đến, đặc biệt ở các vùng nhiệt đới như Việt Nam. Do đó, nghiên cứu về đa dạng sinh học côn trùng nước tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, Thanh Hóa là cần thiết để xác định thành phần loài và mật độ côn trùng nước, từ đó đánh giá mức độ đa dạng sinh học tại khu vực này.

II. Tình hình nghiên cứu côn trùng nước trên thế giới

Nghiên cứu về côn trùng nước đã được thực hiện từ rất sớm trên toàn cầu. Các nhà khoa học đã xác định được 9 bộ chính thuộc côn trùng nước, bao gồm Phù du, Chuồn chuồn, Cánh úp, và nhiều bộ khác. Những công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng côn trùng nước rất nhạy cảm với sự biến đổi của môi trường, do đó chúng được sử dụng làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước. Các nghiên cứu về phân loại và sinh thái học của côn trùng nước đã mở rộng ra nhiều lĩnh vực, từ biến động quần thể đến mối quan hệ dinh dưỡng trong hệ sinh thái. Đặc biệt, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự đa dạng về hình thái và vai trò của côn trùng nước trong hệ sinh thái thủy vực là rất lớn, thúc đẩy các nghiên cứu sâu hơn về sinh thái học và bảo tồn.

III. Nghiên cứu côn trùng nước tại Khu bảo tồn Pù Luông

Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, Thanh Hóa là một trong những khu vực có đa dạng sinh học cao, nơi sinh sống của nhiều loài côn trùng nước. Nghiên cứu tại đây nhằm xác định thành phần loài và mật độ côn trùng nước, từ đó đánh giá mức độ đa dạng sinh học dựa trên các chỉ số sinh học. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về hệ sinh thái tại Pù Luông mà còn có ý nghĩa trong việc bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững. Các kết quả từ nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quý giá cho các nhà quản lý môi trường và các nhà khoa học trong việc bảo vệ và phát triển các hệ sinh thái thủy vực.

IV. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về đa dạng sinh học côn trùng nước tại Khu bảo tồn Pù Luông không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn lớn. Các kết quả nghiên cứu sẽ giúp nâng cao nhận thức về vai trò của côn trùng nước trong hệ sinh thái, từ đó thúc đẩy các hoạt động bảo tồn và phát triển bền vững. Hơn nữa, việc sử dụng côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị chất lượng môi trường sẽ góp phần vào công tác giám sát và quản lý tài nguyên nước. Nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho việc phát triển ngành thủy sản, khi côn trùng nước có thể được sử dụng làm nguồn thức ăn cho các loài thủy sản. Tóm lại, nghiên cứu này không chỉ có giá trị trong việc bảo tồn đa dạng sinh học mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Tổng quan nghiên cứu

Côn trùng nước là nhóm sinh vật có ít nhất một giai đoạn phát triển sống trong môi trường nước, đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái thủy vực. Với sự đa dạng của các dạng thủy vực như nước đứng, nước chảy, thủy vực tạm thời và nhân tạo, quần xã côn trùng nước trở nên phong phú và đa dạng. Chúng không chỉ là mắt xích thiết yếu trong mạng lưới thức ăn mà còn góp phần lọc nước, duy trì chất lượng môi trường và tạo nguồn ôxy thông qua hoạt động ăn tảo. Ngoài ra, côn trùng nước còn được ứng dụng trong giám sát sinh học, làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước do tính nhạy cảm với biến đổi môi trường, đồng thời phục vụ ngành thủy sản và giải trí.

Tại Việt Nam, đặc biệt ở vùng nhiệt đới, nghiên cứu về côn trùng nước còn hạn chế và phân tán. Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa, với diện tích gần 17.000 ha, là khu vực núi đá vôi lớn duy nhất còn lại ở miền Bắc Việt Nam, có hệ sinh thái đa dạng với nhiều loài động thực vật quý hiếm. Nghiên cứu này tập trung khảo sát đa dạng sinh học côn trùng nước tại 18 điểm thu mẫu thuộc hệ thống suối trong khu bảo tồn, nhằm xác định thành phần loài, mật độ và đánh giá mức độ đa dạng sinh học dựa trên các chỉ số chuyên ngành như Shannon-Weiner và Margalef. Thời gian nghiên cứu diễn ra từ tháng 3 đến tháng 12 năm 2012, cung cấp dữ liệu quan trọng cho công tác bảo tồn và quản lý tài nguyên sinh vật tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sinh thái học về đa dạng sinh học và phân bố loài trong hệ sinh thái thủy vực. Hai chỉ số đa dạng sinh học chính được sử dụng là:

• Chỉ số Shannon-Weiner (H’): Đo lường sự đa dạng dựa trên số lượng loài và sự phân bố cá thể giữa các loài, phản ánh mức độ trật tự hoặc bất trật tự trong quần xã. Chỉ số này càng cao khi số loài và sự phân bố cá thể càng đồng đều.

• Chỉ số Margalef (d): Đánh giá độ phong phú về loài dựa trên số loài và tổng số cá thể trong mẫu, thường dùng để phân loại mức độ ô nhiễm của thủy vực.

Ngoài ra, chỉ số tương đồng Jaccard-Sorensen được áp dụng để đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài giữa các điểm thu mẫu, giúp phân tích sự phân bố và biến động quần xã côn trùng nước.

Các khái niệm chuyên ngành bao gồm: bộ côn trùng nước (Ephemeroptera, Odonata, Plecoptera, Hemiptera, Trichoptera, Coleoptera, Diptera, Megaloptera, Lepidoptera), nhóm dinh dưỡng chức năng (Functional Feeding Group), và các chỉ số đa dạng sinh học.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu côn trùng nước được thu thập tại 18 điểm thuộc Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa, phân chia thành ba khu vực: đầu nguồn (Đ1-Đ6), giữa nguồn (Đ7-Đ12) và cuối nguồn (Đ13-Đ18). Mẫu vật được bảo quản trong cồn 70% và lưu trữ tại phòng thí nghiệm Đa dạng sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

• Phương pháp thu mẫu: Thu mẫu định tính sử dụng vợt ao và vợt cầm tay, thu mẫu định lượng bằng lưới Surber (0,5m x 0,5m, mắt lưới 0,2mm) tại các vị trí nước đứng và nước chảy. Mẫu được xử lý nhẹ nhàng để tránh hư hại, nhặt sơ tại thực địa trước khi bảo quản.

• Phân tích mẫu: Sử dụng kính hiển vi, kính lúp để phân loại mẫu theo khóa định loại trong và ngoài nước. Xác định nhóm dinh dưỡng chức năng dựa trên tài liệu chuyên ngành. Các chỉ số đa dạng sinh học và tương đồng được tính toán bằng công thức chuẩn, xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel 2007 và Primer 6.

• Timeline nghiên cứu: Thu mẫu trong 10 ngày (21-31/03/2012), phân tích và xử lý số liệu từ tháng 4 đến tháng 12 năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đa dạng loài và thành phần côn trùng nước: Tổng cộng xác định được 173 loài thuộc 144 giống, 70 họ của 9 bộ côn trùng nước. Bộ Phù du chiếm ưu thế với 40 loài (23,1%), tiếp theo là bộ Cánh lông 39 loài (22,5%), bộ Cánh nửa 26 loài (15%), bộ Cánh cứng 20 loài (11,6%), bộ Chuồn chuồn 19 loài (11%), bộ Hai cánh 17 loài (9,8%), bộ Cánh úp 7 loài (4%), bộ Cánh vảy 4 loài (2,3%) và bộ Cánh rộng chỉ 1 loài (0,7%).

2. Phân bố theo độ cao và khu vực: Nhiệt độ nước giảm từ 27,8°C ở độ cao 63m xuống còn 17,4°C tại 627m. Các loài bộ Phù du và Cánh lông phân bố rộng, xuất hiện ở hầu hết các điểm thu mẫu, trong khi bộ Cánh úp và Cánh vảy có phân bố hạn chế, chủ yếu ở vùng nước trong sạch đầu nguồn.

3. Chỉ số đa dạng sinh học: Chỉ số Shannon-Weiner (H’) dao động từ mức khá đến tốt (>1 đến >3) tại các điểm thu mẫu, phản ánh quần xã côn trùng nước đa dạng và phân bố tương đối đồng đều. Chỉ số Margalef cũng cho thấy độ phong phú loài cao, phù hợp với môi trường tự nhiên ít bị ô nhiễm.

4. Chỉ số tương đồng: Mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các điểm thu mẫu dao động từ 0,41 đến 0,80, cho thấy sự gần nhau nhiều về thành phần loài giữa các khu vực đầu nguồn, giữa nguồn và cuối nguồn, tuy có sự khác biệt do điều kiện môi trường và tác động sinh thái.

Thảo luận kết quả

Sự đa dạng cao của bộ Phù du và Cánh lông phù hợp với các nghiên cứu trước đây tại các vườn quốc gia khác ở Việt Nam, cho thấy các thủy vực dạng suối tại Pù Luông có môi trường thuận lợi cho các loài này phát triển. Bộ Cánh úp và Cánh vảy ít gặp hơn do đặc tính sinh thái ưa nước sạch và nhạy cảm với ô nhiễm, phù hợp với quan sát về phân bố hạn chế ở các điểm có nước trong và ít bị tác động.

Nhiệt độ nước giảm theo độ cao ảnh hưởng đến sự phân bố loài, với các loài ưa lạnh tập trung ở vùng đầu nguồn. Chỉ số đa dạng sinh học và tương đồng phản ánh sự ổn định và tính đa dạng của quần xã côn trùng nước, đồng thời cho thấy tác động của các hoạt động sinh hoạt và canh tác của người dân địa phương đến môi trường thủy vực.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ phân bố tỷ lệ loài theo bộ, bảng thống kê chỉ số đa dạng sinh học và biểu đồ nhiệt độ nước theo độ cao, giúp minh họa rõ nét mối quan hệ giữa điều kiện môi trường và đa dạng sinh học.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường bảo vệ nguồn nước: Thực hiện các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm từ hoạt động sinh hoạt và chăn nuôi tại vùng đệm, nhằm duy trì chất lượng nước sạch, bảo vệ các loài côn trùng nước nhạy cảm. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý Khu Bảo tồn và chính quyền địa phương, trong vòng 1-2 năm.

2. Phát triển chương trình giám sát sinh học: Sử dụng côn trùng nước làm chỉ thị sinh học để theo dõi chất lượng môi trường nước định kỳ, giúp phát hiện sớm các biến đổi môi trường. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu sinh thái và trường đại học, triển khai hàng năm.

3. Nâng cao nhận thức cộng đồng: Tổ chức các hoạt động tuyên truyền, giáo dục về vai trò của côn trùng nước và bảo vệ môi trường thủy vực cho người dân địa phương, giảm thiểu tác động tiêu cực. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý Khu Bảo tồn, các tổ chức phi chính phủ, trong 6-12 tháng.

4. Khuyến khích nghiên cứu chuyên sâu: Hỗ trợ các đề tài nghiên cứu về phân loại, sinh thái và ứng dụng côn trùng nước tại khu vực, đặc biệt các loài chưa được xác định tên, nhằm bổ sung kiến thức và phục vụ công tác bảo tồn. Chủ thể thực hiện: Các cơ quan khoa học và giáo dục, liên tục trong 3-5 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu sinh thái và côn trùng học: Cung cấp dữ liệu chi tiết về đa dạng sinh học côn trùng nước, phương pháp thu mẫu và phân tích, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và phát triển khoa học.

2. Quản lý bảo tồn và môi trường: Là cơ sở khoa học để xây dựng chính sách bảo vệ môi trường nước, quản lý khu bảo tồn và phát triển bền vững tài nguyên sinh vật.

3. Người làm công tác giám sát chất lượng nước: Cung cấp thông tin về các loài côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị, giúp thiết kế chương trình giám sát hiệu quả.

4. Người dân địa phương và tổ chức phi chính phủ: Nâng cao nhận thức về vai trò của côn trùng nước trong hệ sinh thái, thúc đẩy các hoạt động bảo vệ môi trường và phát triển cộng đồng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Côn trùng nước có vai trò gì trong hệ sinh thái thủy vực?
   Côn trùng nước là mắt xích quan trọng trong mạng lưới thức ăn, góp phần lọc nước, duy trì chất lượng môi trường và tạo nguồn ôxy thông qua hoạt động ăn tảo, giúp hệ sinh thái phát triển ổn định.

2. Tại sao chỉ số Shannon-Weiner được sử dụng để đánh giá đa dạng sinh học?
   Chỉ số này kết hợp số lượng loài và sự phân bố cá thể, phản ánh mức độ đa dạng và trật tự trong quần xã, giúp đánh giá sức khỏe và sự ổn định của hệ sinh thái.

3. Phương pháp thu mẫu côn trùng nước như thế nào?
   Sử dụng vợt ao, vợt cầm tay để thu mẫu định tính và lưới Surber để thu mẫu định lượng tại các vị trí nước đứng và nước chảy, đảm bảo thu thập đầy đủ và chính xác thành phần loài.

4. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phân bố côn trùng nước ra sao?
   Nhiệt độ, độ pH, tốc độ dòng chảy và mức độ ô nhiễm là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phân bố và đa dạng loài, với nhiều loài ưa nước sạch và nhiệt độ thấp tập trung ở vùng đầu nguồn.

5. Làm thế nào để sử dụng côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước?
   Do tính nhạy cảm với biến đổi môi trường, sự xuất hiện hoặc vắng mặt của các loài côn trùng nước đặc trưng phản ánh mức độ ô nhiễm, giúp đánh giá và giám sát chất lượng nước hiệu quả.

Kết luận

• Xác định được 173 loài côn trùng nước thuộc 9 bộ, với bộ Phù du và Cánh lông chiếm ưu thế về số lượng loài và cá thể.
• Nhiệt độ nước giảm theo độ cao ảnh hưởng rõ rệt đến phân bố loài, đặc biệt các loài ưa nước sạch tập trung ở vùng đầu nguồn.
• Chỉ số đa dạng sinh học Shannon-Weiner và Margalef cho thấy quần xã côn trùng nước tại Pù Luông có mức độ đa dạng và phong phú cao, phù hợp với môi trường tự nhiên ít bị ô nhiễm.
• Mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các điểm thu mẫu phản ánh sự phân bố đồng đều nhưng có sự khác biệt do điều kiện sinh thái và tác động môi trường.
• Đề xuất các giải pháp bảo vệ nguồn nước, giám sát sinh học, nâng cao nhận thức cộng đồng và thúc đẩy nghiên cứu chuyên sâu nhằm bảo tồn đa dạng sinh học côn trùng nước tại khu vực.

Tiếp theo, cần triển khai các chương trình giám sát định kỳ và nghiên cứu bổ sung nhằm cập nhật dữ liệu đa dạng sinh học, đồng thời phối hợp với cộng đồng địa phương để bảo vệ môi trường thủy vực bền vững. Đề nghị các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng cùng hành động để duy trì giá trị sinh thái quý giá của Khu Bảo tồn thiên nhiên Pù Luông.