Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học chuyên ngành Động vật học (mã số: 9.03) của tác giả Nguyễn Văn Giang, thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Hữu Dực và TS. Nguyễn Kiêm Sơn, tập trung vào đề tài "Nghiên cứu khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng thuộc địa phận Việt Nam".

                      HỆ THỐNG PHÂN LOẠI & DỮ LIỆU LUẬN ÁN

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Hệ thống sông Bằng Giang – Kỳ Cùng thuộc khu vực Đông Bắc Việt Nam, nằm trên địa bàn hai tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn. Đây là hệ thống thủy văn đặc thù với hai dòng sông chính chảy ngược hướng nhau nhưng hợp lưu tại Quảng Tây (Trung Quốc) để tạo thành sông Tả Giang – một phụ lưu lớn của sông Tây Giang thuộc lưu vực sông Châu Giang. Từ lâu, nguồn lợi thủy sản tại lưu vực này cung cấp thực phẩm và protein động vật cho người dân địa phương. Tuy nhiên, trước thời điểm nghiên cứu, khu hệ cá tại đây chưa được điều tra và tổng kết toàn diện, có hệ thống theo các quy chuẩn phân loại hiện đại.

Bên cạnh đó, trong các thập niên gần đây, hệ sinh thái thủy vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng chịu tác động lớn từ hoạt động kinh tế – xã hội như khai thác khoáng sản, rác thải sinh hoạt, hoạt động công nghiệp, gia tăng sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, cùng với các phương thức đánh bắt mang tính hủy diệt. Tình trạng này làm suy giảm nghiêm trọng số lượng cá thể của các chủng quần cá bản địa, cá có giá trị kinh tế và các loài quý hiếm. Do đó, việc nghiên cứu đầy đủ thành phần loài cá, cấu trúc khu hệ, đặc điểm phân bố sinh thái, nguồn gốc địa động vật học và đánh giá hiện trạng khai thác là yêu cầu cấp thiết nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững nguồn lợi thủy sản.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định thành phần loài, mức độ đa dạng thành phần loài cá trong các đơn vị phân loại của cá ở khu vực nghiên cứu.
  2. Xác định đặc điểm phân bố theo địa điểm, nhóm sinh thái của các loài cá thuộc khu vực nghiên cứu; xác định vị trí phân bố địa lý của khu hệ cá Bằng Giang – Kỳ Cùng trong phân vùng địa lý động vật cá nước ngọt Việt Nam.
  3. Điều tra, đánh giá hiện trạng nguồn lợi và nghề cá tại khu vực nghiên cứu.
  4. Đề xuất một số biện pháp bảo vệ, khai thác hợp lý nguồn lợi cá khu hệ sông Bằng Giang – Kỳ Cùng, từ đó xây dựng cơ sở khoa học cho việc sử dụng và phát triển bền vững nguồn lợi cá.

Nội dung nghiên cứu

  1. Nghiên cứu đa dạng sinh học thành phần loài cá hệ thống sông Bằng Giang – Kỳ Cùng.
  2. Phân tích đặc điểm phân bố địa lý, phân bố theo sinh thái thủy vực của các loài cá ở khu vực nghiên cứu.
  3. Phân tích đặc điểm, tính chất địa động vật của khu hệ cá Cao Lạng đối với khu hệ cá nước ngọt Việt Nam.
  4. Đánh giá hiện trạng nguồn lợi, nhu cầu sử dụng, tình hình khai thác của người dân tại khu vực nghiên cứu phục vụ công tác quản lý, bảo vệ và đề xuất biện pháp bảo tồn nguồn lợi cá.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Tất cả các loài cá phân bố tự nhiên và nuôi thả tại các thủy vực thuộc lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng.
  • Phạm vi không gian: Hệ thống dòng chính, các phụ lưu cấp 1 đến cấp 3, suối đầu nguồn, ao hồ tự nhiên, hồ chứa nhân tạo và ruộng lúa nước thuộc lưu vực sông Bằng Giang và sông Kỳ Cùng trên địa bàn 2 tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn (tổng diện tích lưu vực khoảng 11.220 km²).
    • Sông Bằng Giang: Bắt nguồn từ Quảng Tây (Trung Quốc), chảy vào Việt Nam tại cửa khẩu Sóc Giang (xã Sóc Hà, huyện Hà Quảng, Cao Bằng) ở độ cao 600 m, chảy qua các huyện Hà Quảng, Hòa An, thành phố Cao Bằng, huyện Phục Hòa và trở lại Trung Quốc tại cửa khẩu Tà Lùng. Chiều dài sông là 108 km (đoạn qua Việt Nam dài 90 km), diện tích lưu vực 4.560 km², có 26 phụ lưu với tổng chiều dài 633 km (các sông nhánh chính: sông Hiến, sông Chi Lao, sông Trà Lĩnh, sông Nậm Tá, sông Bắc Vọng).
    • Sông Kỳ Cùng: Bắt nguồn từ núi Bắc Xa (độ cao 1.166 m, huyện Đình Lập, Lạng Sơn), chảy theo hướng Đông Nam – Tây Bắc qua Lộc Bình, Cao Lộc, thành phố Lạng Sơn, Văn Lãng, Tràng Định và chuyển hướng sang Trung Quốc tại mốc Bì Nhi. Chiều dài sông là 243 km, diện tích lưu vực 6.660 km², có 79 phụ lưu với tổng chiều dài 1.583 km (các sông nhánh chính: sông Bắc Giang dài 114 km, sông Bắc Khê dài 54 km, sông Ba Thìn dài 52 km).
  • Phạm vi thời gian: Thu thập dữ liệu thực địa từ tháng 3/2012 đến tháng 12/2016, tổng cộng 188 ngày thực địa tại 17 huyện và 40 xã thuộc 2 tỉnh.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Lược sử nghiên cứu khu hệ cá nước ngọt Việt Nam

Luận án tổng thuật lịch sử nghiên cứu cá nước ngọt Việt Nam qua 4 giai đoạn phát triển chính:

Giai đoạn Đặc điểm nghiên cứu chính Các tác giả và công trình tiêu biểu
Trước 1954 Khảo sát ban đầu do các tác giả người Pháp tiến hành; mẫu vật chuẩn lưu trữ tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Paris; dừng ở mức mô tả hình thái và lập danh lục. Sauvage H. (1878, 1880: mô tả cá Đông Dương và Hà Nội); Tirant G. (1883, 1885: 70 loài ở sông Hương); Vaillant L. (1891–1904: cá Lai Châu, 1905: 5 loài ở sông Kỳ Cùng); Chevey P. (1930–1937: công bố Góp phần nghiên cứu các loài cá nước ngọt miền Bắc Việt Nam với 98 loài thuộc 71 giống, 17 họ, 10 bộ); Pellegrin (1942–1943); Chevey & Chaur (1949).
1955 – 1975 Các nhà khoa học Việt Nam trực tiếp thực hiện; mở rộng địa bàn nghiên cứu ở miền Bắc và bắt đầu khảo sát sinh học, sinh thái, nguồn lợi nghề cá. Đào Văn Tiến & Mai Đình Yên (1958: sông Bôi 44 loài; 1959: Ngòi Thia 54 loài; 1961: Hồ Tây); Mai Đình Yên (1963: sông Hồng 150 loài; 1964, 1966: sinh học cá sông Hồng, cá ruộng); Đoàn Lệ Hoa & Phạm Văn Doãn (1971: sông Mã 114 loài); nghiên cứu sinh học của Nguyễn Dương (1963), Phan Trọng Hậu & cs (1963), Hoàng Đức Đạt (1964); nghiên cứu nguồn lợi của Trần Công Tam (1959), Nguyễn Văn Hảo (1964: Hồ Ba Bể).
1975 – 1999 Mở rộng điều tra toàn diện trên phạm vi cả nước (miền Trung, Tây Nguyên, Nam Bộ, ĐBSCL); xuất bản các công trình định loại và chuyên khảo tổng hợp lớn. Mai Đình Yên (1978: Định loại cá nước ngọt các tỉnh phía Bắc Việt Nam với 201 loài, 27 họ, 11 bộ); Mai Đình Yên & cs (1992: Định loại các loài cá nước ngọt Nam Bộ 255 loài); Trương Thu Khoa & Trần Thu Hương (1993: ĐBSCL 173 loài); Bộ Thủy sản (1996: Nguồn lợi thủy sản Việt Nam tổng kết 544 loài/phân loài); các nghiên cứu lưu vực của Nguyễn Hữu Dực (1982: sông Hương), Nguyễn Thái Tự (1983: sông Lam), Mai Đình Yên & cs (1991), Nguyễn Văn Hảo & cs (1994, 1999: sông Lô – Gâm, Ba Bể).
2000 đến 2017 Ứng dụng hệ thống phân loại hiện đại (Eschmeyer); chuẩn hóa danh pháp quốc tế; kết hợp nghiên cứu hình thái, sinh thái và sinh học phân tử; công bố nhiều taxon mới. Maurice Kottelat (2001: Freshwater fishes of Northern Viet Nam ghi nhận 268 loài); Nguyễn Văn Hảo & Ngô Sĩ Vân (2001), Nguyễn Văn Hảo (2005: bộ sách Cá nước ngọt Việt Nam 3 tập với 1.027 loài/phân loài, 427 giống, 98 họ, 22 bộ); các công trình nghiên cứu hệ thống sông của Dương Quang Ngọc (2007: sông Mã), Tạ Thị Thủy (2008, 2012), Nguyễn Thị Hoa (2012: sông Đà), Nguyễn Xuân Khoa (2011: Pù Mát), Ngô Thị Mai Hương (2015: sông Đáy – Bôi), Hồ Anh Tuấn (2016: sông Gianh).

Số liệu tổng kết của luận án về các loài cá mới và ghi nhận mới được công bố tại Việt Nam qua các thời kỳ:

  • Giai đoạn 1954 – 1978: 63 loài mới (59 loài do tác giả Việt Nam công bố, 4 loài do tác giả nước ngoài công bố).
  • Giai đoạn 1979 – 1996: 18 loài mới (16 loài do tác giả Việt Nam, 2 loài do tác giả nước ngoài).
  • Giai đoạn 1997 – 2017: 154 loài mới (115 loài do tác giả Việt Nam, 39 loài do tác giả nước ngoài).
  • Tổng cộng từ năm 1954 đến năm 2017 có 235 loài mới được công bố (190 loài do tác giả Việt Nam, 45 loài do tác giả nước ngoài).

Lược sử nghiên cứu khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng

Trước luận án này, có 7 công trình và tài liệu chính khảo sát thành phần loài cá tại lưu vực Bằng Giang – Kỳ Cùng:

  1. Vaillant L. (1905): Ghi nhận 5 loài cá ở Lạng Sơn.
  2. Chevey P. (1930 – 1937): Khảo sát cá nước ngọt miền Bắc Việt Nam, có thu mẫu tại khu hệ này.
  3. Mai Đình Yên (1978): Ghi nhận khu hệ cá Cao Bằng – Lạng Sơn có 56 loài thuộc 47 giống, 13 họ, 5 bộ.
  4. Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân (2001), Nguyễn Văn Hảo (2005): Ghi nhận khu hệ cá Cao Bằng – Lạng Sơn có 101 loài thuộc 69 giống, 18 họ, 5 bộ.
  5. Nguyễn Kiêm Sơn (2005): Điều tra khu hệ cá thủy vực tỉnh Cao Bằng, phát hiện 54 loài thuộc 42 giống, 15 họ, 5 bộ.
  6. Ngô Sỹ Vân và Phạm Anh Tuấn (2005): Công bố khu hệ cá Cao Bằng – Lạng Sơn gồm 107 loài thuộc 74 giống, 22 họ, 7 bộ.
  7. Thien Quang Huynh & I-Shiung Chen (2013): Công bố loài cá Cháo mới Opsariichthys duchuunguyeni từ sông Bằng Giang – Kỳ Cùng. Ngoài ra, Nguyễn Văn Hảo và cs (2015) mô tả các loài cá trê/cá leo mới thuộc giống Silurus (Silurus caobangensis, Silurus langsonensis). Tổng hợp các công trình trước đây ghi nhận từ 170 đến 172 loài cá.

Tổng quan địa lý động vật học và vị trí phân vùng

Về địa lý sinh vật học, thủy sinh vật nước ngọt Việt Nam thuộc vùng Cổ Xứ Đông Phương (Oriental Region). Phân vùng này được các học giả quốc tế và trong nước chia thành:

  • Phân vùng Trung Hoa (phía Bắc Việt Nam và Nam Trung Quốc, mang tính chất cận nhiệt đới).
  • Phân vùng Ấn Độ – Mã Lai (phía Nam Việt Nam, hạ lưu sông Mê Kông, mang tính chất nhiệt đới điển hình).

Tại Việt Nam, Mai Đình Yên (1973) là người đầu tiên phân chia cá nước ngọt thành 10 khu địa lý động vật: I – Khu Cao Lạng; II – Khu Việt Bắc; III – Khu Tây Bắc; IV – Khu Miền núi Bắc Trung Bộ; V – Khu Đồng bằng Bắc Bộ - Bắc Trung Bộ; VI – Khu Tây Nguyên; VII – Khu Hạ lưu sông Mê Công; VIII – Khu Đồng bằng Nam Bộ; IX – Khu Đảo Phú Quốc; X – Khu Nam Trung Bộ (khu chuyển tiếp). Về cơ bản, Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sỹ Vân (2001) thống nhất phân chia này và bổ sung khu Điện Biên. Theo các phân chia trên, lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng cấu thành trọn vẹn Khu địa lý động vật cá nước ngọt Cao Lạng.

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

  • Các nghiên cứu trước đây được tiến hành đơn lẻ, rải rác, chưa có công trình nào điều tra toàn diện, đồng bộ trên toàn bộ mạng lưới thủy văn của cả 2 tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn.
  • Danh pháp khoa học và vị trí phân loại trong các tài liệu cũ chưa được tu chỉnh thống nhất theo hệ thống phát sinh chủng loại của Eschmeyer (1998) và cơ sở dữ liệu FishBase.
  • Thiếu các dữ liệu định lượng về đặc điểm phân bố sinh thái (theo đơn vị hành chính huyện, theo 5 kiểu hệ sinh thái thủy vực, theo địa hình và phân tầng cột nước).
  • Chưa có đánh giá toàn diện về hiện trạng nghề cá địa phương, cấu trúc ngư cụ khai thác, các áp lực nhân sinh gây suy thoái nguồn lợi và thiếu các giải pháp bảo tồn có cơ sở khoa học gắn liền với địa bàn thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân loại

  • Nguyên tắc phân loại động vật học: Tuân thủ nguyên tắc phân loại hình thái theo Ernst Mayr (1969).
  • Hệ thống phân loại: Sắp xếp vị trí các bậc phân loại từ bộ, họ, giống đến loài theo hệ thống phân loại cá xương của William N. Eschmeyer (1998).
  • Chuẩn hóa danh pháp: Tra cứu, đối chiếu và cập nhật tên chính danh, tên đồng vật (synonym) theo cơ sở dữ liệu FishBase (Froese & Pauly, phiên bản 06/2017).
  • Phương pháp phân tích hình thái: Thực hiện theo quy chuẩn của Pravdin I.F. (1961), Mai Đình Yên (1978) và Nguyễn Văn Hảo (2001). Đo đếm hình thái họ Cá chép (Cyprinidae) và họ Cá chạch (Cobitidae) theo Maurice Kottelat (2001); bộ Cá vược (Perciformes) theo Walter J. Rainboth (1996).

Phương pháp nghiên cứu thực địa và thu thập mẫu vật

  • Tuyến và điểm thu mẫu: Thiết lập các điểm thu mẫu bao trùm mạng lưới sông suối trên địa bàn 17 huyện và 40 xã thuộc 2 tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn, đại diện cho đầy đủ các sinh cảnh: vùng núi cao, vùng thung lũng karst, thác ghềnh nước chảy xiết, vùng nước chảy chậm, hồ tự nhiên và nhân tạo, đầm ruộng.
  • Thời gian thực địa: 16 đợt khảo sát chính (mỗi năm 4 đợt từ 2012 đến 2015, mỗi đợt từ 5 đến 12 ngày) và 4 đợt thu mẫu bổ sung trong năm 2016; tổng cộng 188 ngày thực địa.
  • Kỹ thuật thu mẫu: Trực tiếp tham gia đánh bắt cùng ngư dân bằng các loại ngư cụ (lưới bén, chài, vó), thu mua tại các chợ địa phương và đặt bình thu mẫu cố định tại các gia đình chuyên làm nghề chài lưới.
  • Quy trình xử lý và bảo quản mẫu (5 bước):
    1. Bảo quản mẫu cá tươi tạm thời trong thùng đá lạnh khi di chuyển.
    2. Rửa sạch mẫu vật bằng nước sạch, đặt lên miếng xốp mềm để định hình.
    3. Dùng ghim cố định các vây xòe rộng, quét formalin đậm đặc lên gốc và tia vây từ 3 đến 5 phút để làm cứng vây.
    4. Thấm khô mẫu bằng bông/vải mềm, đặt trên phông nền đen tiêu chuẩn.
    5. Chụp ảnh chi tiết mẫu vật từ 5 đến 7 góc chụp (toàn thân, chi tiết đầu, miệng, vây, cơ quan cảm giác).
    6. Mẫu vật được định hình sơ bộ 5–10 phút, sau đó ngâm định hình trong dung dịch formalin 8–10% (đối với mẫu cá lớn, tiêm trực tiếp formalin 15% vào khoang bụng và khối cơ lưng). Sau 7–10 ngày, chuyển mẫu sang bảo quản lâu dài trong dung dịch formalin 5%, gắn thẻ ghi đầy đủ thông tin thu mẫu. Mẫu vật được lưu trữ tại Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam và Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I.
  • Điều tra xã hội học nghề cá: Sử dụng phiếu phỏng vấn đối với ngư dân và người dân sinh sống ven sông về tên gọi địa phương, tập tính sinh học, bãi đẻ, mùa vụ di cư, sản lượng đánh bắt, ngư cụ sử dụng, giá bán và sự biến động thành phần loài.

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

  • Chỉ tiêu đo đếm hình thái:
    • Chỉ tiêu đo kích thước (mm): Chiều dài toàn thân ($L$), chiều dài tiêu chuẩn ($L_o$), chiều dài trước vây lưng ($daD$), chiều dài sau vây lưng ($dpD$), chiều dài đầu ($T$), chiều dài mõm ($Ot$), đường kính mắt ($O$), chiều dài đầu sau mắt ($Op$), chiều dài vây lưng, vây ngực, vây bụng, vây hậu môn, khoảng cách trước vây bụng, khoảng cách trước vây hậu môn, chiều cao cán đuôi ($ccd$), chiều dài cán đuôi ($lcd$), khoảng cách hai mắt ($OO$), chiều dài lưng đầu, chiều cao đầu ở gáy ($hT$), chiều cao thân lớn nhất ($H$), chiều rộng đầu ở gáy.
    • Chỉ tiêu đếm: Số tia vây lưng ($D$), số tia vây ngực ($P$), số tia vây bụng ($V$), số tia vây hậu môn ($A$), số tia vây đuôi ($C$), số vảy đường bên ($LL$), số vảy trên đường bên, số vảy dưới đường bên.
    • Tỷ lệ phần trăm hình thái: Tính toán tỷ lệ $L_o/T$, $L_o/H$, $T/O$, $T/OO$, $OO/O$.
  • Hệ thống khóa định loại sử dụng: Tài liệu định loại của Mai Đình Yên (1978, 1979, 1992); Nguyễn Văn Hảo & Ngô Sĩ Vân (2001); Nguyễn Văn Hảo (2005); Maurice Kottelat (2001); Rainboth (1996); Chen Yong Gui & Lu Zhao Fa (2005); Yue Peiqi (2000); Seigo Kawase & Kazumi Hosoya (2015); E. Zhang (2005); George Sprague Myers (1930); Ding-Gui Zhu & Jia-Hu Lan (2012).

Phương pháp toán học và xử lý số liệu

  • Chỉ số tương đồng thành phần loài Sorensen (1948): $$S = \frac{2C}{A + B}$$ Trong đó:
    • $S$: Hệ số tương đồng giữa hai khu hệ (dao động từ 0 đến 1).
    • $A$: Số loài riêng của khu hệ A.
    • $B$: Số loài riêng của khu hệ B.
    • $C$: Số loài chung của cả hai khu hệ A và B.
    • Thang đánh giá: $S = 0 - 0{,}34$ (ít gần gũi); $S = 0{,}35 - 0{,}69$ (gần gũi); $S = 0{,}70 - 1{,}00$ (rất gần gũi).
  • Phần mềm xử lý: Microsoft Excel, Microsoft Access để quản lý cơ sở dữ liệu mẫu vật; phần mềm PAST 3.0 (PAST statistics 3.0) để phân tích quan hệ tương đồng và cấu trúc thành phần loài.
  • Xác định yếu tố địa lý động vật: Phân loại theo tiêu chuẩn của Mai Đình Yên (1973) và Nguyễn Hữu Dực (1995) thành 5 nhóm: Yếu tố Bắc Việt Nam – Hoa Nam; Yếu tố Mê Kông; Yếu tố phân bố rộng; Yếu tố có nguồn gốc từ biển; Yếu tố đặc hữu.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tình hình nghiên cứu cá nước ngọt và đặc điểm khu vực nghiên cứu

Chương 1 tổng kết có hệ thống các công trình nghiên cứu cá nước ngọt tại Việt Nam và khu vực nghiên cứu từ cuối thế kỷ XIX đến năm 2017, đồng thời cung cấp bức tranh toàn diện về điều kiện tự nhiên, khí tượng, thủy văn và kinh tế – xã hội của hai tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn.

                  ĐẶC TRƯNG MẠNG LƯỚI THỦY VĂN LƯU VỰC NGHIÊN CỨU

Về điều kiện tự nhiên:

  • Địa hình và hình thái lưu vực: Khu vực nghiên cứu nằm trong máng trũng Cao – Lạng, bao bọc bởi các cánh cung núi Ngân Sơn, Yên Lạc, Bắc Sơn và đỉnh Pia Oắc (1.930 m), Mẫu Sơn (1.541 m). Sông Bằng Giang có độ dốc lớn, lưu vực có 40,6% diện tích là núi đá vôi (cao nguyên đá vôi Pác Bó, Bình Lạng, Quảng Uyên – Đông Khê). Sông Kỳ Cùng có lòng sông chảy qua vùng đá riolit hiểm trở từ thành phố Lạng Sơn đến Na Sầm với mật độ thác ghềnh dày đặc.
  • Khí hậu và thủy văn: Mang tính chất nhiệt đới gió mùa núi cao xen lẫn á nhiệt đới, mùa đông lạnh kéo dài và mùa mưa ngắn. Năm 2016, lượng mưa trung bình tại trạm quan trắc Lạng Sơn là 90,2 mm/tháng (tổng 1.043 mm/năm) và trạm Cao Bằng là 88,9 mm/tháng. Mùa lũ kéo dài từ tháng 5/6 đến tháng 9 (chiếm 66–80% tổng lượng dòng chảy năm), mùa cạn kéo dài 8 tháng (chiếm 20–34% lượng dòng chảy). Mực nước sông Bằng Giang năm 2016 dao động từ cực đại 18.047 cm đến cực tiểu 17.514 cm.
  • Đặc điểm kinh tế – xã hội: Dân số tỉnh Cao Bằng (năm 2016) là 522,4 nghìn người, mật độ 79,08 người/km² (76,86% nông thôn, 28 dân tộc, Tày chiếm 42,54%, Nùng 32,86%). Tỉnh Lạng Sơn có 768,7 nghìn người, mật độ 92,5 người/km² (80,37% nông thôn, Nùng chiếm 43,9%, Tày 35,3%, Kinh 15,3%). Đời sống người dân phụ thuộc lớn vào sản xuất nông nghiệp và khai thác thủy sản tự nhiên.

Chương 2. Địa điểm, thời gian, tư liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết toàn bộ địa điểm, quy trình thu mẫu, bộ tư liệu nghiên cứu và hệ thống phương pháp phân tích:

  • Danh mục 188 ngày điều tra tại 40 xã/thị trấn thuộc 17 huyện (gồm Hà Quảng, Thông Nông, Hòa An, TP. Cao Bằng, Phục Hòa, Quảng Uyên, Hạ Lang, Trùng Khánh, Nguyên Bình, Thạch An thuộc tỉnh Cao Bằng; Đình Lập, Lộc Bình, TP. Lạng Sơn, Văn Quan, Văn Lãng, Tràng Định, Bình Gia thuộc tỉnh Lạng Sơn).
  • Tổng hợp 1.270 mẫu vật cá thu được trong quá trình thực địa.
  • Thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu so sánh liên lưu vực với 8 hệ thống sông chính tại miền Bắc Việt Nam và sông Zuo (Quảng Tây, Trung Quốc).
  • Mô tả chi tiết các bước định loại hình thái học, hệ thống đo đếm các chỉ tiêu giải phẫu cá, công thức tính toán chỉ số tương đồng Sorensen và quy trình sử dụng phần mềm PAST 3.0.

Chương 3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 là phần nội dung thực nghiệm trọng tâm của luận án, được cấu trúc thành 9 tiểu mục với các kết quả cụ thể:

1. Thành phần loài và cấu trúc khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng

Luận án xác định danh lục khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng gồm 202 loài, thuộc 99 giống, 24 họ và 8 bộ.

                   CƠ CẤU PHÂN LOẠI KHU HỆ CÁ NGHIÊN CỨU

Trong tổng số 202 loài được xác lập:

  • Số loài thu được mẫu vật thực tế trong nghiên cứu: 124 loài thuộc 71 giống, 18 họ và 5 bộ.
  • Số loài tổng hợp từ các tài liệu trước đây nhưng không thu lại được mẫu trong các đợt khảo sát 2012–2016: 78 loài thuộc 52 giống, 15 họ và 7 bộ.
  • Phát hiện và mô tả 01 giống mới và 01 loài mới cho khoa học: Giống Vietnamia và loài cá Rèm tua Vietnamia remtua.
  • Bổ sung cho danh lục khu hệ cá nước ngọt Việt Nam 03 giống và 04 loài: Giống Vietnamia, giống cá Miệng cuộn Ptychidio, giống cá Tựa Lòng tong Pseudorasbora; các loài Vietnamia remtua, cá Miệng cuộn (Ptychidio jordani), cá Anh râu dài (Rectoris longibarbus) và cá Chát ma la (Acrossocheilus malacopterus).
  • Ghi nhận mới cho khu vực nghiên cứu 32 loài, trong đó có 10 taxon chưa định loại được đến loài (Vietnamia sp., Pseudorasbora sp., Opsariichthys sp., Abbottina sp., Spinibarbus sp., Acrossocheilus sp., Ptychidio sp., Schistura sp1., Schistura sp2., Clarias sp.).

2. Giá trị bảo tồn của khu hệ cá

Khu vực nghiên cứu ghi nhận 25 loài cá có giá trị bảo tồn cao, nằm trong các danh lục bảo vệ:

  • Sách Đỏ Việt Nam (2007): Ghi nhận các loài nguy cấp như cá Anh vũ (Semilabeo notabilis), cá Chiên (Bagarius rutilus), cá Lăng chấm (Hemibagrus guttatus), cá Bỗng (Spinibarbus denticulatus), cá Cóc (Acrossocheilus spp.)...
  • Quyết định 82/2008/QĐ-BNN: Danh mục các loài thủy sinh quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng cần được bảo tồn và phát triển.
  • Danh lục Đỏ IUCN (2017): Ghi nhận các loài bị đe dọa ở cấp độ toàn cầu và khu vực.

3. Đặc điểm phân bố của các loài cá

  • Phân bố theo địa bàn hành chính: Huyện Tràng Định, Văn Lãng (Lạng Sơn) và Hòa An, TP. Cao Bằng (Cao Bằng) có thành phần loài phong phú nhất do tập trung nhiều mạng lưới phụ lưu lớn và địa hình thủy vực đa dạng.
  • Phân bố theo hệ sinh thái thủy vực:
    1. Hệ sinh thái suối: Ưu thế bởi các loài cá thích nghi dòng chảy xiết, thân dẹp bên hoặc tròn thuôn, miệng có đĩa hút thuộc họ Cá bám đá (Balitoridae), cá Chạch suối (Nemacheilidae), giống Schistura, Acrossocheilus.
    2. Hệ sinh thái sông chính: Đa dạng nhất, gồm các loài cá kinh tế cỡ lớn thuộc họ Cá chép (Cyprinidae), họ Cá lăng (Bagridae), họ Cá chiên (Sisoridae).
    3. Hệ sinh thái hồ tự nhiên và nhân tạo (hồ Thang Hen, Thang Luông...): Tập trung các loài cá ăn nổi, cá ăn mùn bã hữu cơ (Hemiculter, Carassius, Cyprinus).
    4. Hệ sinh thái ao đầm: Các loài cá nuôi và cá bản địa thích nghi nước tĩnh.
    5. Hệ sinh thái ruộng lúa nước: Các loài cá có kích thước nhỏ, hô hấp phụ khí trời (Channa, Monopterus, Anabas, Clarias).
  • Phân bố theo chiều thẳng đứng: Phân hóa rõ rệt thành nhóm cá tầng mặt (cá Mương, cá Cháo, cá Trôi dạt), cá tầng giữa (cá Chép, cá Mè, cá Bỗng) và cá tầng đáy/đáy hang karst (cá Trê, cá Chạch, cá Lăng, cá Chiên).

4. So sánh mức độ gần gũi giữa khu hệ nghiên cứu với các khu hệ cá khác

Kết quả tính toán chỉ số tương đồng Sorensen ($S$) giữa khu hệ cá Bằng Giang – Kỳ Cùng với các lưu vực sông lân cận:

  • Sông Zuo (Tây Giang – Trung Quốc): Đạt chỉ số tương đồng cao nhất ($S > 0{,}70$), thuộc mức rất gần gũi, do có cùng nguồn gốc lưu vực phát sinh chủng loại Tả Giang.
  • Hệ thống sông Lô – Gâm, sông Hồng, sông Thái Bình: Đạt mức gần gũi ($S = 0{,}35 - 0{,}69$).
  • Các hệ thống sông miền Trung (sông Mã, sông Lam, sông Gianh): Mức độ tương đồng giảm dần theo vĩ độ địa lý.

5. Đặc điểm địa động vật học của khu hệ cá

Thành phần loài của khu hệ cá Bằng Giang – Kỳ Cùng mang đặc trưng vượt trội của Yếu tố Bắc Việt Nam – Hoa Nam (chiếm tỷ lệ áp đảo trên 70%), chung nhiều giống loài đặc hữu của hệ thống sông Châu Giang (Tây Giang). Yếu tố Mê Kông và yếu tố có nguồn gốc từ biển chiếm tỷ lệ không đáng kể (<2%). Điều này khẳng định tính chất độc lập và đặc thù của Khu địa lý động vật học cá nước ngọt Cao Lạng.

6. Các loài cá kinh tế và giá trị sử dụng

  • Cá có giá trị thực phẩm/kinh tế cao: Cá Chiên, cá Lăng chấm, cá Bỗng Cao Bằng, cá Chày đất, cá Sỉnh gai (Onychostoma laticeps), cá Chuối hoa (Channa maculata), cá Ngựa bắc (Folifer brevifilis).
  • Cá có giá trị làm thuốc: Nhiều loài được ghi nhận trong y học dân gian để bồi bổ sức khỏe (cá Chép, cá Trê, cá Lươn, cá Quả).
  • Cá cảnh và cá phòng bệnh: Các loài cá nhỏ có màu sắc đẹp (Macropodus, Puntius, cá Bám đá) dùng làm cá cảnh; các loài cá ăn bọ gậy/ấu trùng muỗi (Gambusia, Aplocheilus) giúp kiểm soát côn trùng truyền bệnh; cá ruộng diệt trừ sâu hại lúa.

7. Hiện trạng nghề cá và ngư cụ khai thác

  • Ngư cụ khai thác chính: Lưới bén (lưới rê), chài quăng, vó, đăng đó.
  • Tình trạng khai thác hủy diệt: Luận án ghi nhận tình trạng sử dụng kích điện (xung điện), chất độc xyanua và chất nổ diễn ra phổ biến ở các vùng sâu, vùng xa, gây suy kiệt nghiêm trọng các bãi đẻ tự nhiên và làm suy giảm nhanh số lượng cá thể của các loài cá kinh tế.

8. Nguồn lợi cá nuôi và cá tự nhiên

  • Thống kê diện tích mặt nước nuôi trồng và sản lượng khai thác tại Cao Bằng và Lạng Sơn qua các năm cho thấy tỷ trọng sản lượng cá tự nhiên sụt giảm mạnh, trong khi diện tích và sản lượng cá nuôi gia tăng chậm.
  • Danh sách 78 loài không thu lại được mẫu thực tế phản ánh tình trạng suy giảm nghiêm trọng của các chủng quần cá tự nhiên trong lưu vực.
  • Nguyên nhân suy giảm: (1) Khai thác quá mức và sử dụng ngư cụ hủy diệt; (2) Ô nhiễm nguồn nước do khai khoáng, hóa chất nông nghiệp; (3) Mất sinh cảnh rừng đầu nguồn; (4) Xây dựng đập thủy điện làm ngăn cản đường di cư sinh sản của cá.

9. Giải pháp bảo tồn và phát triển bền vững

Luận án đề xuất 2 nhóm giải pháp đồng bộ:

  1. Nhóm giải pháp phục hồi, tái tạo và phát triển nguồn lợi thủy sản: Xây dựng quy chế mùa cấm và vùng cấm khai thác (đặc biệt tại các bãi đẻ ở thượng nguồn sông Hiến, sông Bắc Giang, sông Bắc Khê); quy định kích thước mắt lưới tối thiểu; đẩy mạnh nghiên cứu sản xuất giống nhân tạo và thả cá tái tạo nguồn lợi cho các loài cá quý hiếm bản địa.
  2. Nhóm giải pháp bảo vệ, bảo tồn đa dạng sinh học cá: Thiết lập các khu bảo tồn thủy sản nội địa tại các đoạn sông có mức độ đa dạng cao; tăng cường kiểm tra, xử lý nghiêm hành vi đánh bắt bằng xung điện; kiểm soát nước thải công nghiệp và nông nghiệp; tuyên truyền giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng cư dân lưu vực.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận

  1. Xác lập bộ dữ liệu phân loại học đầy đủ nhất: Tổng hợp và cập nhật danh lục khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng gồm 202 loài thuộc 99 giống, 24 họ và 8 bộ theo hệ thống phân loại của Eschmeyer (1998) và cơ sở dữ liệu FishBase (2017).
  2. Phát hiện taxon mới cho khoa học: Mô tả 01 giống mới (Vietnamia) và 01 loài mới (Vietnamia remtua).
  3. Bổ sung cho khu hệ cá nước ngọt Việt Nam: Ghi nhận và mô tả 03 giống (Vietnamia, Ptychidio, Pseudorasbora) và 04 loài mới phân bố tại Việt Nam (Vietnamia remtua, Ptychidio jordani, Rectoris longibarbus, Acrossocheilus malacopterus).
  4. Bổ sung cho vùng nghiên cứu: Ghi nhận 32 loài mới cho khu hệ cá Cao Bằng – Lạng Sơn (trong đó có 10 taxon chưa định danh loài).
  5. Làm sáng tỏ đặc trưng địa lý động vật học: Cung cấp dẫn liệu khoa học định lượng (chỉ số Sorensen, phân tích nguồn gốc phát sinh) chứng minh mối liên hệ địa động vật học chặt chẽ giữa khu hệ cá Cao Lạng với khu hệ cá sông Tây Giang (Trung Quốc), khẳng định vị trí phân loại độc lập của khu Cao Lạng trong phân vùng cá nước ngọt Việt Nam.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  1. Cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ bảo tồn: Xác định danh sách và tình trạng cụ thể của 25 loài cá nguy cấp, quý hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam, Quyết định 82/2008/QĐ-BNN và Danh lục Đỏ IUCN.
  2. Đánh giá hiện trạng nghề cá: Cung cấp số liệu thực tế về các loại ngư cụ, cường lực khai thác, sản lượng cá tự nhiên và cá nuôi tại hai tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn.
  3. Đề xuất giải pháp quản lý: Xây dựng 2 hệ thống giải pháp cụ thể về bảo vệ môi trường sống, bảo tồn nguồn gen, quy hoạch bãi đẻ và phát triển nghề nuôi thủy sản bền vững cho chính quyền địa phương hai tỉnh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Có 78 loài được ghi nhận trong các tài liệu lịch sử trước đây nhưng không thu lại được mẫu vật trong suốt quá trình điều tra thực địa 2012–2016.
  • Có 10 đơn vị phân loại mới chỉ dừng lại ở việc định loại đến cấp giống (sp.) do hạn chế về số lượng mẫu thu được hoặc sai khác hình thái phức tạp cần nghiên cứu sâu hơn.
  • Luận án chủ yếu sử dụng phương pháp hình thái so sánh truyền thống; việc ứng dụng công nghệ sinh học phân tử (giải trình tự gen, mã vạch DNA) còn ở mức độ hạn chế.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Tiếp tục khảo sát thực địa bổ sung tại các sinh cảnh đặc thù (hang động ngầm karst, vùng suối sâu đầu nguồn) để thu mẫu tái khẳng định sự tồn tại của 78 loài cá chưa bắt gặp lại.
  • Ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử (DNA barcoding, phân tích gen ty thể COI, 16S rRNA) kết hợp với giải phẫu hình thái chi tiết để định danh chính xác 10 taxon chưa định loại đến loài (Vietnamia sp., Pseudorasbora sp., Opsariichthys sp., Abbottina sp., Spinibarbus sp., Acrossocheilus sp., Ptychidio sp., Schistura sp1., Schistura sp2., Clarias sp.).
  • Nghiên cứu sâu về đặc điểm sinh học sinh sản, dinh dưỡng và thử nghiệm sản xuất giống nhân tạo đối với các loài cá kinh tế quý hiếm bản địa (Ptychidio jordani, Rectoris longibarbus, Silurus caobangensis, Spinibarbus denticulatus) phục vụ công tác bảo tồn chuyển vị và phát triển kinh tế thủy sản.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu khoa học và giảng dạy: Luận án là tài liệu chuyên khảo tham khảo cho các nhà nghiên cứu ngư loại học, sinh thái học thủy vực, giảng viên và sinh viên các chuyên ngành Sinh học, Động vật học, Quản lý tài nguyên thủy sản. Cung cấp dữ liệu phục vụ biên soạn bộ Động vật chí Việt Nam (phần Cá nước ngọt).
  • Đối với công tác quản lý và hoạch định chính sách: Cung cấp luận cứ thực tiễn trực tiếp cho Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Thủy sản, Sở Tài nguyên và Môi trường hai tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn trong việc quy hoạch khu bảo tồn loài – sinh cảnh thủy sinh, ban hành danh mục cấm khai thác theo mùa và thẩm định các dự án phát triển kinh tế trên lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng.

Câu hỏi thường gặp

1. Khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng có bao nhiêu loài và cấu trúc phân loại ra sao?

Luận án xác định tổng số 202 loài thuộc 99 giống, 24 họ và 8 bộ. Trong đó, bộ Cá chép (Cypriniformes) chiếm ưu thế tuyệt đối với 153 loài (75,74%), tiếp theo là bộ Cá da trơn (Siluriformes) với 24 loài (11,88%), bộ Cá vược (Perciformes) với 14 loài (6,93%), bộ Cá lươn (Synbranchiformes) với 4 loài (1,98%), các bộ còn lại chiếm tỷ lệ dưới 1%.

2. Luận án đã phát hiện và bổ sung những taxon mới nào cho khoa học và khu hệ cá Việt Nam?

Luận án bổ sung cho khoa học 01 giống mới (Vietnamia) và 01 loài mới (Vietnamia remtua). Bổ sung cho khu hệ cá nước ngọt Việt Nam 03 giống (Vietnamia, Ptychidio, Pseudorasbora) và 04 loài ghi nhận mới (Vietnamia remtua, Ptychidio jordani, Rectoris longibarbus, Acrossocheilus malacopterus). Đồng thời ghi nhận 32 loài phân bố mới cho khu vực nghiên cứu.

3. Có bao nhiêu mẫu vật cá được thu thập thực tế và tỷ lệ loài thu được mẫu đạt bao nhiêu?

Tác giả đã thu thập và phân tích 1.270 mẫu vật cá qua 188 ngày điều tra thực địa (2012–2016). Trong tổng số 202 loài được ghi nhận trong danh lục, số loài thu được mẫu vật thực tế là 124 loài (chiếm 61,39%), còn lại 78 loài (chiếm 38,61%) là các loài từ tài liệu nghiên cứu trước đây nhưng không thu lại được mẫu.

4. Mức độ gần gũi về địa động vật học của khu hệ cá Bằng Giang – Kỳ Cùng với các lưu vực khác như thế nào?

Theo chỉ số tương đồng Sorensen ($S$), khu hệ cá Bằng Giang – Kỳ Cùng có mức độ tương đồng cao nhất với lưu vực sông Zuo (sông Tây Giang, Quảng Tây, Trung Quốc) ở mức rất gần gũi ($S > 0{,}70$). Mức độ tương đồng với các hệ thống sông Hồng, sông Lô – Gâm, sông Thái Bình ở mức gần gũi ($S = 0{,}35 - 0{,}69$) và giảm dần đối với các sông ở miền Trung. Thành phần loài mang đặc trưng áp đảo của yếu tố Bắc Việt Nam – Hoa Nam.

5. Khu vực nghiên cứu có bao nhiêu loài cá thuộc diện ưu tiên bảo tồn?

Luận án phát hiện 25 loài cá có giá trị bảo tồn, được ghi nhận trong Sách Đỏ Việt Nam (2007), Quyết định 82/2008/QĐ-BNN và Danh lục Đỏ IUCN (2017), bao gồm nhiều loài nguy cấp như cá Anh vũ (Semilabeo notabilis), cá Chiên (Bagarius rutilus), cá Lăng chấm (Hemibagrus guttatus), cá Bỗng (Spinibarbus denticulatus).

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Giang là công trình nghiên cứu hệ thống và cập nhật nhất về khu hệ cá lưu vực sông Bằng Giang – Kỳ Cùng thuộc địa phận Việt Nam. Tác giả đã xác lập danh lục 202 loài thuộc 99 giống, 24 họ, 8 bộ, mô tả 1 giống mới và 1 loài mới cho khoa học, bổ sung 3 giống và 4 loài cho khu hệ cá Việt Nam. Các phân tích về phân bố sinh thái, chỉ số tương đồng Sorensen và nguồn gốc địa động vật học đã khẳng định vị trí độc lập của Khu địa lý động vật cá nước ngọt Cao Lạng thuộc phân vùng Bắc Việt Nam – Hoa Nam. Đồng thời, các phát hiện về 25 loài cá có giá trị bảo tồn và 2 nhóm giải pháp đề xuất là luận cứ khoa học quan trọng cho công tác bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý nghề cá bền vững tại hai tỉnh Cao Bằng và Lạng Sơn.