Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học với đề tài "Nghiên cứu thành phần loài, phân bố và hiện trạng của bộ bọ cạp (Scorpiones) ở khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Trần Thị Hằng, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Phạm Đình Sắc (Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam) và GS. Wilson Lourenço (Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Paris). Luận án được bảo vệ năm 2020 tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, thuộc chuyên ngành Động vật học, mã số 9 42 01 03. Toàn bộ công trình có độ dài 143 trang (không kể phần phụ lục), bao gồm 9 phần với 3 chương nội dung chính, 14 bảng số liệu và 39 hình minh họa.

Tính cấp thiết của luận án bắt nguồn từ vị trí sinh học và giá trị thực tiễn của bộ bọ cạp. Bọ cạp là một trong những nhóm sinh vật cổ xưa nhất trên Trái Đất cả về nguồn gốc phát sinh và hình thái cơ thể, xuất hiện từ kỷ Silur. Trên thế giới đã ghi nhận hơn 2.000 loài bọ cạp, đóng vai trò là động vật ăn thịt kiểm soát các quần thể côn trùng và động vật không xương sống, thiết lập sự cân bằng sinh học trong hệ sinh thái, đồng thời mang giá trị quan trọng trong y dược, kinh tế và môi trường. Tuy nhiên, trong tự nhiên, bọ cạp có tỷ lệ sống sót ở các thế hệ con cháu không cao, chu kỳ phát triển kéo dài. Môi trường sống của bọ cạp ngày càng bị thu hẹp do tác động nhân sinh, ô nhiễm và tình trạng khai thác quá mức làm dược liệu hoặc thực phẩm, khiến nhiều quần thể đứng trước nguy cơ suy giảm nghiêm trọng.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định rõ: tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu về bọ cạp còn ít và tản mạn. Tính đến năm 2016, toàn quốc ghi nhận 34 loài bọ cạp thuộc 11 giống và 6 họ. Riêng khu vực Bắc Trung Bộ – nơi sở hữu hệ thống núi đá vôi karst cổ và diện tích rừng tự nhiên rộng lớn – trước thời điểm thực hiện luận án chỉ mới có một vài khảo sát sơ bộ tại môi trường hang động, chưa từng có nghiên cứu điều tra toàn diện và hệ thống nào về khu hệ bọ cạp trên cả sinh cảnh rừng lẫn hang động. Do đó, việc thực hiện đề tài điều tra đầy đủ về thành phần loài, phân bố và hiện trạng của bộ bọ cạp tại khu vực này là yêu cầu khoa học cấp thiết.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Xác định thành phần loài, phân bố và hiện trạng của các loài bọ cạp ở khu vực Bắc Trung Bộ nhằm góp phần tạo cơ sở khoa học cho các hoạt động khai thác, sử dụng, phát triển một cách hiệu quả, an toàn và bền vững.

Nội dung nghiên cứu của luận án được xác định gồm ba nội dung chính:

  1. Nghiên cứu thành phần loài bọ cạp ở khu vực nghiên cứu.
  2. Nghiên cứu đặc trưng phân bố của bọ cạp ở khu vực nghiên cứu theo sinh cảnh, theo mùa, theo độ cao.
  3. Nghiên cứu hiện trạng các loài bọ cạp ghi nhận được ở khu vực nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu: Các loài bọ cạp thuộc bộ bọ cạp (Scorpiones), lớp Hình nhện (Arachnida), ngành Chân khớp (Arthropoda), giới Động vật (Animalia) phân bố tại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam.

Phạm vi nghiên cứu:

  • Không gian: Địa bàn 6 tỉnh Bắc Trung Bộ gồm Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế (tọa độ từ 16°10' đến 20°15' vĩ độ Bắc; 103°10' đến 106°05' kinh độ Đông, tổng diện tích khoảng 51.000 km²). Phạm vi thu mẫu tập trung tại 8 khu rừng đặc dụng và hệ thống hang động trọng điểm: Khu bảo tồn thiên nhiên (KBTTN) Pù Luông, KBTTN Xuân Liên, Vườn quốc gia (VQG) Pù Mát, VQG Vũ Quang, KBTTN Hồ Kẻ Gỗ, VQG Phong Nha – Kẻ Bàng (gồm động Tiên Sơn và động Thiên Đường), KBTTN Đakrông và VQG Bạch Mã.
  • Thời gian: Các đợt điều tra thực địa được triển khai từ tháng 5 năm 2016 đến tháng 10 năm 2019, bao gồm cả mùa mưa và mùa khô, đồng thời kế thừa các bộ mẫu vật và dẫn liệu khoa học thu thập trước đó tại địa bàn.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong phần tổng quan, tác giả đã điểm lại lịch sử nghiên cứu bộ bọ cạp trên thế giới và tại Việt Nam qua các giai đoạn:

Về tình hình nghiên cứu trên thế giới:

  • Nguồn gốc và phân loại học: Hóa thạch bọ cạp xuất hiện từ kỷ Silur, có nguồn gốc từ bọ cạp biển (Eurypterida), chuyển hoàn toàn lên cạn vào cuối kỷ Devon và đầu kỷ Carbon cách đây 345 triệu năm. Công trình của Linnaeus (1758) mô tả 5 loài bọ cạp đầu tiên. C. L. Koch (1837) chia bọ cạp thành 4 họ, 19 giống; Kraepelin (1899) sắp xếp thành 6 họ, 64 giống. Pocock thực hiện nghiên cứu phân loại có hệ thống tại Ấn Độ, xếp bọ cạp vào 5 họ (Buthidae, Chaerilidae, Vejovidae, Ischnuridae, Scorpionidae). Tiếp theo là các công trình của Peters, Thorell, Simon, Millot, Vachon, Keegan, Couzijn. Gần đây, Victor Fet phân chia bọ cạp thành 16 họ, Lorenzo Prendini chia thành 18 họ, Wilson Lourenço chia thành 23 họ. Tính đến năm 2011, thế giới đã công bố khoảng 2.068 loài thuộc 180 giống.
  • Đặc điểm sinh học và sinh thái: Tuổi thọ bọ cạp từ 2 đến 6 năm, khả năng nhìn kém, cơ quan xúc giác lược sinh dục (pectines) rất phát triển. Vỏ cutin của bọ cạp có tầng hyalin chứa beta-carboline phát huỳnh quang dưới ánh sáng tia cực tím (UV) bước sóng dài. Vachon, Junqua, Millot, Alexander, Williams và Polis nghiên cứu tập tính giao phối; Deoras, Whittemore, Bücherl, Keegan, Cloudsley-Thompson nghiên cứu chế độ dinh dưỡng; Boonchan nghiên cứu hiện tượng lưỡng hình giới tính ở loài Heterometrus laoticus; Warburg (2011) nghiên cứu chiến lược sinh sản.
  • Phân bố sinh thái: Bọ cạp đa dạng nhất ở vùng cận nhiệt đới Bắc bán cầu (23° đến 38° vĩ Bắc). Nghiên cứu của Araújo và cộng sự (2010) tại Brazil cho thấy 84% mẫu bọ cạp thu được vào mùa mưa; Chowell và cộng sự (2005) tại Mexico chỉ ra mối tương quan giữa số lượng bọ cạp với nhiệt độ và lượng mưa. Foord và cộng sự (2015) tại Nam Phi ghi nhận bọ cạp tập trung chủ yếu ở độ cao dưới 1.500 m. Bọ cạp hang động chuyên biệt lần đầu được Mitchell phát hiện năm 1968 tại Mexico (Typhlochactas rhodesi); sau đó Lourenço, Francke, Volschenk, Prendini tiếp tục nghiên cứu bọ cạp hang động ở nhiều châu lục.
  • Dược lý và nọc độc: Nọc bọ cạp chứa protein trọng lượng phân tử thấp chặn kênh ion Na⁺ và K⁺. Nhiều tác giả như Balozet, Mundle, Christiane, Gueron, Ilia, Levy, Rowan, Sanpieri, Wright, cùng các nhà khoa học Nga (Orlov, Kamenxkaia, Xutanov, Varlamov, Ovtrinnhicov) đã nghiên cứu độc tố và kháng độc. Hãng dược Merck đăng ký bản quyền margatoxin từ Centruroides margaritatus; Cuba sản xuất chế phẩm Vidatox từ nọc Rhopalurus junceus; độc tố chlorotoxin từ Leiurus quinquestriatus liên kết đặc hiệu với tế bào ung thư não; tamapin từ Mesobuthus tamulus ức chế kênh K⁺ hoạt hóa bởi Ca²⁺.
  • Hiện trạng bảo tồn: Đến tháng 7 năm 2019, Sách đỏ IUCN mới chỉ đánh giá được 325 loài hình nhện (chiếm 0,32% số loài đã biết), trong đó 183 loài xếp ở các mức CR, EN, VU. Bọ cạp hoàng đế Pandinus imperator bị săn bắt hàng chục nghìn cá thể làm thú cưng và đã được đưa vào Phụ lục CITES.

Về tình hình nghiên cứu tại Việt Nam:

  • Giai đoạn trước năm 2000: Fage (1933) mô tả loài Hormiops davidovi thu thập từ Côn Đảo bởi nhà động vật học Dawydoff (Viện Hải dương học Nha Trang). Lê Xuân Huệ và cộng sự (1998) ghi nhận 8 loài thuộc 3 giống, 2 họ ở miền Nam. Vũ Hồng Quang (1996) nghiên cứu đặc điểm sinh thái, vòng đời qua 5 lần lột xác của Heterometrus spinifer và Lychas mucronatus.
  • Nghiên cứu nọc độc: Đỗ Tất Lợi (1977) ghi nhận vị thuốc toàn yết và yết vĩ trong y học cổ truyền; Lê Xuân Huệ và cộng sự (1998) xác định sản lượng khai thác nọc bọ cạp; Hoàng Ngọc Anh và cộng sự nghiên cứu nọc bọ cạp đen Heterometrus laoticus có tác dụng giảm đau trung ương ở liều 8,5 mg/kg và 17 mg/kg tương đương morphine 2,5 mg/kg, giảm đau ngoại biên tương đương aspirin 50 mg/kg và có hoạt tính kháng viêm.
  • Giai đoạn từ năm 2000 đến 2016: Hợp tác giữa Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Paris và Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam ghi nhận các phát hiện mới. Wilson Lourenço và Phạm Đình Sắc (2010, 2012, 2013, 2014, 2015) đã công bố 1 giống mới (Vietbocap), 1 phân họ mới (Vietbocapinae thuộc họ Pseudochactidae) và 7 loài mới cho khoa học. Đến năm 2016, Phạm Đình Sắc và cộng sự tổng kết cả nước có 34 loài thuộc 11 giống, 6 họ. Về hiện trạng, Phạm Đình Sắc (2016) đề xuất loài bọ cạp hang động Euscorpiops cavernicola ở mức Cực kỳ nguy cấp (CR); Bedos (2016) đánh giá loài Isometrus deharvengi ở mức Nguy cấp (EN).
  • Tại khu vực Bắc Trung Bộ: Từ năm 2010 đến 2014 mới chỉ ghi nhận 3 loài hang động gồm Vietbocap canhi (2010), Vietbocap thienduongensis (2012) tại Quảng Bình và Euscorpiops dakrong (2014) tại Quảng Trị. Hệ sinh thái rừng chưa từng được điều tra bài bản. Năm 2018, Trần Thị Hằng và Phạm Đình Sắc công bố thêm 2 loài mới trong hang Thiên Đường (Vietbocap quinquemilia, Vietbocap aurantiacus) và ghi nhận mới loài Liocheles australasiae.

Khoảng trống luận án giải quyết: Luận án là công trình chuyên khảo đầu tiên thực hiện điều tra toàn diện, đồng bộ trên cả hệ sinh thái rừng và hệ thống hang động đá vôi tại toàn bộ 6 tỉnh Bắc Trung Bộ; giải quyết khoảng trống về danh mục thành phần loài, quy luật phân bố không gian - thời gian (sinh cảnh, độ cao, mùa) và định lượng hiện trạng quần thể bọ cạp hang động theo tiêu chí Sách đỏ IUCN.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết phân loại học hình thái động vật học kinh điển của bộ bọ cạp (Scorpiones) kết hợp phương pháp sinh thái học thực địa và khung tiêu chí đánh giá tình trạng bảo tồn của Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN Red List Categories and Criteria).

Khung khái niệm và chỉ tiêu hình thái phân loại: Cơ thể bọ cạp gồm 18 đốt, chia làm phần đầu ngực (prosoma/cephalothorax) gồm 6 đốt dính liền che bởi giáp đầu ngực, mang chân kìm (chelicerae), chân xúc giác (pedipalps dạng càng kẹp) và 4 đôi chân bò; phần bụng trước (mesosoma) gồm 7 đốt; phần bụng sau (metasoma) gồm 5 đốt hẹp kéo dài, tận cùng là đốt telson mang túi nọc và ngòi độc. Mặt bụng mang đôi lược sinh dục (pectines) có chức năng cảm giác cơ học và hóa học. Hệ thống lông cảm giác (trichobothria loại A) trên chân xúc giác là đặc trưng phân loại quan trọng ở cấp họ và giống. Khóa định loại dựa trên tài liệu chuyên ngành của Couzijn (1981), Stahnke (1970), Tikader (1983) và các mô tả của Lourenço.

Phương pháp thực tế ngoài thực địa:

  • Khảo sát thực địa trên 3 dạng sinh cảnh: sinh cảnh rừng tự nhiên, sinh cảnh rừng trồng (xác định theo Luật Lâm nghiệp 2017) và sinh cảnh hang động (theo tiêu chuẩn của Hiệp hội Hang động Quốc tế).
  • Kỹ thuật phát hiện và thu mẫu:
    • Thu mẫu ban đêm: Dựa trên đặc tính phát quang của lớp hyalin trong tầng cutin bọ cạp khi chiếu tia cực tím, sử dụng đèn UV quét mặt đất, vách đá, gốc cây để phát hiện và bắt sống bằng panh chuyên dụng.
    • Thu mẫu ban ngày ngoài rừng: Dùng dao phát lật các tảng đá, bóc vỏ cây gỗ mục, dùng panh gắp mẫu.
    • Thu mẫu trong hang động: Thực hiện ban ngày bằng đèn pin đội đầu và đèn UV rà soát trần hang, vách đá và nền hang khô.
  • Dụng cụ và thiết bị: Máy định vị GPS Garmin 62 xác định tọa độ và độ cao; máy ảnh kỹ thuật số ghi nhận sinh cảnh; đèn UV bước sóng dài, đèn pin; cồn 75% bảo quản mẫu; lọ nhựa đựng mẫu 50 ml và 300 ml; panh kẹp, dao phát; trang bị bảo hộ lao động.

Phương pháp xử lý mẫu và định loại trong phòng thí nghiệm: Mẫu vật sau khi thu thập được cố định và lưu giữ trong cồn 75%. Đo đạc kích thước và phân tích các cấu trúc giải phẫu dưới kính lúp soi nổi Nikon và kính hiển vi soi nổi Leica M80 tại phòng thí nghiệm Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam và Trung tâm Kiểm soát bệnh tật Hà Nội. Kết quả định loại được giám định độc lập bởi PGS.TS. Phạm Đình Sắc và GS. Wilson Lourenço.

Phương pháp đánh giá hiện trạng: Áp dụng hệ thống tiêu chí của Danh lục đỏ IUCN phiên bản hiện hành nhằm đánh giá quy mô quần thể, diện tích phân bố, mức độ suy thoái nơi cư trú của các loài bọ cạp hang động đặc hữu hẹp tại động Tiên Sơn và động Thiên Đường. Số liệu được thống kê mô tả, so sánh tỷ lệ phần trăm giữa các mùa, các sinh cảnh và đai độ cao.

TT Địa điểm nghiên cứu Thời gian thu mẫu mùa mưa Thời gian thu mẫu mùa khô
1 KBTTN Pù Luông (Thanh Hóa) 10/09/2016 – 17/09/2016 05/04/2017 – 12/04/2017
2 KBTTN Xuân Liên (Thanh Hóa) 18/09/2016 – 25/09/2016 13/04/2017 – 20/04/2017
3 VQG Pù Mát (Nghệ An) 07/07/2017 – 14/07/2017 05/03/2018 – 12/03/2018
4 VQG Vũ Quang (Hà Tĩnh) 15/07/2017 – 23/07/2017 13/03/2018 – 20/03/2018
5 KBTTN Hồ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) 23/07/2017 – 29/07/2017 21/03/2018 – 27/03/2018
6 VQG Phong Nha – Kẻ Bàng (Quảng Bình) 15/09/2017 – 26/09/2017 01/03/2017 – 10/03/2017; 03/06/2018 – 07/06/2018
7 KBTTN Đakrông (Quảng Trị) 27/09/2017 – 05/10/2017 05/01/2019 – 12/01/2019
8 VQG Bạch Mã (Thừa Thiên Huế) 08/06/2018 – 18/06/2018 13/01/2019 – 20/01/2019

Nội dung chính theo từng chương

Chương I. Tổng quan

Chương I hệ thống hóa toàn diện các nghiên cứu về bộ bọ cạp trên phạm vi toàn cầu và tại Việt Nam:

  • Phân tích nguồn gốc cổ sinh vật học từ kỷ Silur, quá trình tiến hóa từ môi trường biển lên cạn qua các mốc địa chất kỷ Devon và Carbon, cùng các hệ thống phân loại bọ cạp từ Linnaeus (1758), Koch (1837), Kraepelin (1899), Pocock (1900) đến các quan điểm hiện đại của Victor Fet, Prendini và Lourenço.
  • Làm rõ các đặc điểm hình thái thích nghi đặc thù: cơ quan lược sinh dục (pectines), cơ chế phát huỳnh quang dưới bức xạ UV của tầng hyalin trong vỏ cutin do chất chuyển hóa beta-carboline; tập tính bắt mồi ăn thịt, khả năng nhịn ăn từ 6 đến 12 tháng nhờ tốc độ trao đổi chất thấp và cơ quan dự trữ năng lượng hiệu quả; đặc điểm bài tiết axit uric, guanine qua ống Malpighi giúp tiết kiệm nước.
  • Tổng kết giá trị y dược học của nọc bọ cạp: cấu trúc các độc tố peptide phân tử lượng thấp phong bế kênh ion, các nghiên cứu dược lý ứng dụng trong điều trị ung thư (chlorotoxin, peptide từ Buthus martensii), bệnh tự miễn (margatoxin của hãng Merck), giảm đau và kháng viêm; lịch sử sử dụng bọ cạp làm thuốc đông y (toàn yết, yết vĩ) tại Trung Quốc và Việt Nam.
  • Đánh giá hiện trạng bảo tồn toàn cầu: lớp Hình nhện chiếm tỷ lệ đánh giá rất thấp trong Sách đỏ IUCN (chỉ khoảng 0,3% tổng số loài), cảnh báo nguy cơ tuyệt chủng của các loài phân bố hẹp do suy thoái sinh cảnh và khai thác thương mại.
  • Tổng thuật chi tiết tình hình nghiên cứu tại Việt Nam qua các công trình của Dawydoff, Fage, Couzijn, Kovařík, Lê Xuân Huệ, Vũ Hồng Quang, Hoàng Ngọc Anh, Lourenço và Phạm Đình Sắc. Khẳng định khu vực Bắc Trung Bộ trước khi luận án triển khai mới chỉ có các công bố lẻ tẻ về bọ cạp hang động, hoàn toàn thiếu vắng các khảo sát sinh thái rừng có hệ thống.

Chương II. Đối tượng, thời gian, địa điểm và phương pháp nghiên cứu

Chương II trình bày cụ thể cơ sở thực nghiệm, điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu và quy trình thao tác chuẩn:

  • Đặc điểm địa lý và sinh thái Bắc Trung Bộ: Trải dài trên 6 tỉnh với bờ biển 700 km, phía Tây tựa vào dãy Trường Sơn (biên giới với Lào dài 1.294 km). Địa hình phân hóa thành 3 tiểu vùng: vùng Bắc sông Cả (núi cao, trung du, mùa đông lạnh có sương muối), vùng từ sông Cả đến đèo Ngang (địa hình hẹp dốc, rừng nguyên sinh lớn) và vùng từ đèo Ngang đến đèo Hải Vân (dải đất hẹp sát biển, không có mùa đông lạnh). Chế độ mưa chịu tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc, phân thành mưa tiểu mãn (tháng 5–6) và mưa chính vụ (tháng 8–12), lượng mưa tập trung nhiều ngày mưa lớn trên 50–100 mm/ngày. Độ che phủ rừng đạt từ 47% đến 67% (diện tích rừng tự nhiên năm 2011 đạt 3.233 nghìn ha).
  • Hệ thống hang động đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng: Địa hình carxtơ cổ niên đại Đại Cổ Sinh (400 triệu năm trước), chứa hơn 300 hang động lớn nhỏ, sở hữu các hang động khô có độ sâu hàng nghìn mét, cung cấp môi trường sống chuyên biệt cho các loài bọ cạp nội hang.
  • Thiết kế nghiên cứu và quy trình khảo sát: Thiết lập tuyến khảo sát tại 8 khu rừng đặc dụng thuộc 6 tỉnh (bảng 1). Quy chuẩn hóa kỹ thuật rà soát ban đêm bằng đèn UV bước sóng dài, kỹ thuật lật đá, bóc vỏ cây mục ban ngày bằng panh và dao phát; quy trình thu mẫu hang động ban ngày tại động Tiên Sơn và động Thiên Đường.
  • Phương pháp giám định phòng thí nghiệm: Sử dụng cồn 75%, phân tích chi tiết cấu trúc 18 đốt, giáp đầu ngực, chân kìm, chân xúc giác, tấm bụng, lược sinh dục, ngòi nọc đốt telson và hệ thống lông cảm giác trichobothria loại A dưới kính hiển vi Leica M80 và kính lúp Nikon; quy trình đối chiếu khóa định loại của Couzijn, Tikader, Stahnke và chuyên khảo của Lourenço.
  • Phương pháp xử lý dữ liệu và tiêu chí IUCN: Thống kê số lượng cá thể thu được theo sinh cảnh, độ cao và mùa; áp dụng các tiêu chí diện tích phân bố (AOO, EOO) và mức độ suy thoái môi trường sống để đánh giá tình trạng đe dọa của các loài bọ cạp hang động.

Chương III. Kết quả và thảo luận

Chương III là phần nội dung trọng tâm của luận án, công bố các dẫn liệu nguyên gốc thu được qua quá trình nghiên cứu:

  1. Thành phần loài bọ cạp ở khu vực Bắc Trung Bộ: Luận án xác định khu hệ bọ cạp tại khu vực Bắc Trung Bộ gồm 9 loài thuộc 5 giống và 4 họ.
  • Họ Pseudochactidae Gromov, 1998:
    • Vietbocap aurantiacus Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 (mô tả loài mới cho khoa học, phát hiện tại động Thiên Đường, VQG Phong Nha – Kẻ Bàng).
    • Vietbocap quinquemilia Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 (mô tả loài mới cho khoa học, phát hiện tại vị trí cách cửa động Thiên Đường 5.000 m).
    • Vietbocap thienduongensis Lourenço & Pham, 2012 (thu thập tại động Thiên Đường).
    • Vietbocap canhi Lourenço & Pham, 2010 (thu thập tại động Tiên Sơn).
  • Họ Euscorpiidae Laurie, 1896 (hoặc Scorpiopidae):
    • Euscorpiops sejnai Kovařík, 2000 (ghi nhận tại VQG Bạch Mã, Thừa Thiên Huế và các điểm lân cận).
    • Euscorpiops dakrong Lourenço & Pham, 2014 (thu thập tại KBTTN Đakrông, Quảng Trị).
  • Họ Hormuridae Laurie, 1896 (hoặc Liochelidae):
    • Liocheles australasiae (Fabricius, 1775) (ghi nhận mới cho khu vực Bắc Trung Bộ tại VQG Pù Mát và VQG Phong Nha – Kẻ Bàng).
  • Họ Buthidae C. L. Koch, 1837:
    • Lychas mucronatus (Fabricius, 1798) (thu thập tại nhiều điểm rừng tự nhiên và rừng trồng).
  • Họ Scorpionidae Latreille, 1802:
    • Heterometrus laoticus Couzijn, 1981 (ghi nhận mới cho khu vực Bắc Trung Bộ).
STT Tên khoa học của loài Tác giả và năm công bố Họ phân loại Sinh cảnh ghi nhận
1 Vietbocap aurantiacus Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 Pseudochactidae Hang động khô (động Thiên Đường)
2 Vietbocap quinquemilia Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 Pseudochactidae Hang động khô (động Thiên Đường)
3 Vietbocap thienduongensis Lourenço & Pham, 2012 Pseudochactidae Hang động khô (động Thiên Đường)
4 Vietbocap canhi Lourenço & Pham, 2010 Pseudochactidae Hang động khô (động Tiên Sơn)
5 Euscorpiops sejnai Kovařík, 2000 Euscorpiidae Rừng tự nhiên
6 Euscorpiops dakrong Lourenço & Pham, 2014 Euscorpiidae Rừng tự nhiên
7 Liocheles australasiae (Fabricius, 1775) Hormuridae Rừng tự nhiên
8 Lychas mucronatus (Fabricius, 1798) Buthidae Rừng tự nhiên, rừng trồng
9 Heterometrus laoticus Couzijn, 1981 Scorpionidae Rừng tự nhiên
  1. Đặc điểm phân bố của bộ bọ cạp tại khu vực Bắc Trung Bộ:
  • Phân bố theo sinh cảnh:
    • Sinh cảnh hang động: Là sinh cảnh sống chuyên biệt, cô lập của cả 4 loài thuộc giống Vietbocap (V. aurantiacus, V. quinquemilia, V. thienduongensis, V. canhi). Nhóm này mang các đặc điểm hình thái thích nghi với đời sống thiếu ánh sáng (màu sắc cơ thể nhạt, vàng cam hoặc trắng ngà, thoái hóa mắt hoặc thị giác kém phát triển).
    • Sinh cảnh rừng tự nhiên: Tập trung đa dạng loài nhất, gồm Euscorpiops sejnai, Euscorpiops dakrong, Liocheles australasiae, Heterometrus laoticus và Lychas mucronatus. Bọ cạp thường trú ẩn dưới lớp vỏ cây mục, hốc đá, thảm mục thực vật.
    • Sinh cảnh rừng trồng: Độ phong phú nghèo nàn nhất, chủ yếu ghi nhận loài Lychas mucronatus do loài này có biên độ sinh thái rộng, khả năng thích ứng cao.
  • Phân bố theo độ cao: Toàn bộ các loài bọ cạp thu thập được đều phân bố tập trung ở đai độ cao thấp dưới 1.000 m so với mực nước biển; mật độ cá thể và số lượng loài suy giảm rõ rệt ở các đai độ cao lớn hơn.
  • Phân bố theo mùa: Số lượng cá thể bọ cạp thu được trong mùa mưa cao hơn mùa khô ở hầu hết các điểm nghiên cứu rừng tự nhiên (phù hợp với sự gia tăng độ ẩm và độ phong phú của con mồi là côn trùng). Đối với các hang động khô, số lượng cá thể ghi nhận tương đối ổn định giữa các mùa nhờ vi khí hậu trong hang ít biến động hơn ngoài tự nhiên.
  • Tính chất địa động vật: Khu hệ bọ cạp Bắc Trung Bộ thể hiện tính đặc hữu cao, đặc biệt là hệ thống hang động núi đá vôi Phong Nha – Kẻ Bàng thuộc tỉnh Quảng Bình, nơi đóng vai trò là trung tâm phát sinh và lưu trữ nguồn gen cổ của họ bọ cạp Pseudochactidae tại Đông Nam Á.
  1. Hiện trạng của bộ bọ cạp ở khu vực Bắc Trung Bộ:
  • Hiện trạng chung: Các loài phân bố rộng trong rừng tự nhiên (Lychas mucronatus, Heterometrus laoticus) chịu áp lực từ nạn chặt phá rừng và săn bắt cục bộ làm thuốc hoặc ngâm rượu.
  • Hiện trạng của Vietbocap canhi tại động Tiên Sơn: Số lượng cá thể quan sát được rất thấp. Nơi sống của loài bị thu hẹp và ô nhiễm nghiêm trọng bởi rác thải sinh hoạt, rác thải nhựa do khách du lịch xả lại trong hang, làm suy thoái môi trường vi khí hậu và nguồn thức ăn tự nhiên.
  • Hiện trạng của các loài Vietbocap trong động Thiên Đường: Các hoạt động khai thác du lịch quy mô lớn, việc xây dựng cầu thang gỗ nhân tạo kéo dài hàng nghìn mét, việc lắp đặt hệ thống dây dẫn và đèn chiếu sáng công suất cao làm thay đổi nhiệt độ, độ ẩm cục bộ, gây xáo trộn sâu sắc sinh cảnh sống của Vietbocap thienduongensis, Vietbocap aurantiacus và Vietbocap quinquemilia.
  • Đánh giá theo tiêu chí Sách đỏ IUCN: Luận án đã tổng hợp các tiêu chí định lượng (diện tích phân bố hẹp, kích thước quần thể nhỏ, môi trường sống bị suy giảm liên tục về chất lượng) và đề xuất xếp hạng các loài bọ cạp hang động thuộc giống Vietbocap vào tình trạng bị đe dọa ở mức Nguy cấp (EN) hoặc Cực kỳ nguy cấp (CR).

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt lý luận và khoa học:

  • Luận án đã phát hiện, mô tả và công bố 2 loài bọ cạp hoàn toàn mới cho khoa học thuộc giống bọ cạp hang động Vietbocap, họ Pseudochactidae là: Vietbocap quinquemilia Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 và Vietbocap aurantiacus Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018.
  • Ghi nhận mới vùng phân bố của 2 loài bọ cạp cho khu vực Bắc Trung Bộ là: Liocheles australasiae (Fabricius, 1775) và Heterometrus laoticus Couzijn, 1981.
  • Xây dựng hệ thống dẫn liệu khoa học cơ bản đầu tiên một cách đồng bộ và toàn diện về thành phần loài (9 loài, 5 giống, 4 họ), đặc trưng phân bố theo 3 sinh cảnh, phân bố theo đai độ cao và biến động theo mùa của bộ bọ cạp tại khu vực Bắc Trung Bộ.
  • Làm sáng tỏ giá trị địa động vật học của khu hệ bọ cạp hang động đá vôi Bắc Trung Bộ, củng cố bằng chứng khoa học khẳng định khu vực carxtơ Phong Nha – Kẻ Bàng là trung tâm đặc hữu quan trọng của họ bọ cạp cổ Pseudochactidae trên thế giới.

Đóng góp về mặt thực tiễn và quản lý:

  • Cung cấp dẫn liệu thực tế về mức độ suy thoái môi trường sống và nguy cơ đe dọa tuyệt chủng đối với các loài bọ cạp hang động chuyên biệt (Vietbocap canhi, Vietbocap thienduongensis) dưới tác động của các công trình du lịch và rác thải.
  • Cung cấp cơ sở khoa học tin cậy phục vụ công tác xây dựng kế hoạch bảo tồn các loài động vật không xương sống quý hiếm; đề xuất đưa các loài bọ cạp hang động đặc hữu vào Danh lục đỏ IUCN và Sách đỏ Việt Nam.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất từ luận án:

  • Đối với Ban quản lý VQG Phong Nha – Kẻ Bàng: Cần thiết lập phân khu bảo vệ nghiêm ngặt tại các nhánh hang sâu trong động Tiên Sơn và động Thiên Đường nơi các loài bọ cạp giống Vietbocap cư trú; hạn chế mở rộng các tuyến du lịch sâu vào vùng lõi; giảm thiểu cường độ và thời gian chiếu sáng của hệ thống đèn nhân tạo; tổ chức thu gom triệt để rác thải nhựa và chất thải du khách trong hang.
  • Đối với các cơ quan quản lý lâm nghiệp và bảo tồn thiên nhiên: Tăng cường tuần tra, ngăn chặn các hành vi săn bắt bọ cạp tự nhiên quá mức làm dược liệu; kiểm soát việc chuyển đổi sinh cảnh rừng tự nhiên tại các vùng đệm; tiến hành quan trắc định kỳ diễn biến quần thể bọ cạp định kỳ hàng năm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Luận án thực hiện định loại và phân tích quan hệ phát sinh chủ yếu dựa trên các đặc điểm hình thái so sánh và siêu cấu trúc ngoài, chưa triển khai các kỹ thuật sinh học phân tử (giải trình tự gen, DNA barcoding) để kiểm chứng bổ sung mối quan hệ di truyền quần thể.
  • Do điều kiện địa hình chia cắt hiểm trở của dãy Trường Sơn và tính chất nguy hiểm, phức tạp của các hệ thống hang động ngầm sâu, việc khảo sát chưa thể bao quát toàn bộ các hang động karst thuộc vùng sâu, vùng xa dọc đường biên giới Việt – Lào.
  • Các dẫn liệu sinh học về tuổi thọ, sức sinh sản, tập tính dinh dưỡng chi tiết ngoài tự nhiên của các loài bọ cạp hang động còn hạn chế do đặc tính sống ẩn nấp trong bóng tối vĩnh viễn và mật độ quần thể rất thấp.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Ứng dụng phương pháp sinh học phân tử kết hợp hình thái học để nghiên cứu sâu về phát sinh chủng loại học và cấu trúc di truyền của các quần thể bọ cạp họ Pseudochactidae và Euscorpiidae tại Việt Nam và khu vực lân cận.
  • Mở rộng phạm vi khảo sát sang các hệ thống hang động chưa được nghiên cứu tại vùng karst Quảng Bình, Quảng Trị và khu vực tiếp giáp Hin Namno (Lào).
  • Nghiên cứu thành phần hóa sinh nọc độc, độc tính và hoạt tính sinh học từ nọc của các loài bọ cạp ghi nhận tại Bắc Trung Bộ nhằm đánh giá tiềm năng ứng dụng trong y dược học.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng cụ thể cho nhiều đối tượng:

  • Đối với các nhà nghiên cứu, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Động vật học, Phân loại học, Sinh thái học động vật: Luận án cung cấp hệ thống mô tả hình thái học chi tiết, hình ảnh giải phẫu các phần phụ, tấm bụng, lược sinh dục, lông cảm giác trichobothria loại A và khóa định loại các loài bọ cạp tại Việt Nam.
  • Đối với các nhà quản lý bảo tồn thiên nhiên: Ban quản lý VQG Phong Nha – Kẻ Bàng, VQG Pù Mát, VQG Bạch Mã, VQG Vũ Quang và các khu bảo tồn thiên nhiên có thể sử dụng trực tiếp các số liệu điều tra phân bố và hiện trạng để xây dựng phương án quản lý rừng bền vững, quy hoạch các tuyến du lịch sinh thái không xâm phạm nơi cư trú của động vật đặc hữu.
  • Đối với các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Cục Bảo tồn Thiên nhiên và Đa dạng Sinh học, Ban biên soạn Sách đỏ Việt Nam có đủ căn cứ khoa học định lượng để xem xét đưa các loài bọ cạp hang động mới phát hiện (Vietbocap canhi, Vietbocap thienduongensis, Vietbocap aurantiacus, Vietbocap quinquemilia) vào danh mục các loài động vật hoang dã nguy cấp cần ưu tiên bảo vệ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án đã công bố những loài bọ cạp mới nào cho khoa học và ghi nhận mới những loài nào tại Bắc Trung Bộ? Trả lời: Luận án đã mô tả và công bố 2 loài bọ cạp hoàn toàn mới cho khoa học là Vietbocap aurantiacus Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 và Vietbocap quinquemilia Lourenço, Pham, Tran & Tran, 2018 (cả hai đều thuộc họ bọ cạp cổ Pseudochactidae, phát hiện trong hang Thiên Đường, VQG Phong Nha – Kẻ Bàng). Đồng thời, luận án ghi nhận mới vùng phân bố cho 2 loài tại Bắc Trung Bộ là Liocheles australasiae (Fabricius, 1775) và Heterometrus laoticus Couzijn, 1981.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để phát hiện và thu thập bọ cạp trong tự nhiên vào ban đêm? Cơ sở sinh học của phương pháp đó là gì? Trả lời: Phương pháp chính được sử dụng là rà soát bằng đèn phát tia cực tím (UV) vào ban đêm và bắt mẫu bằng panh y tế. Cơ sở sinh học là do lớp cutin bao bọc cơ thể bọ cạp có một màng mỏng gọi là tầng hyalin chứa các hợp chất huỳnh quang (chủ yếu là chất chuyển hóa beta-carboline từ tryptophan). Khi chiếu tia UV bước sóng dài, hợp chất này phát ra ánh sáng huỳnh quang màu xanh sáng rõ rệt trong bóng tối, giúp người điều tra dễ dàng phát hiện bọ cạp trên mặt đất, vách đá hoặc thân cây.

  3. Khu hệ bọ cạp Bắc Trung Bộ có đặc điểm phân bố theo sinh cảnh và độ cao như thế nào? Trả lời: Về sinh cảnh, khu hệ phân chia thành 3 nhóm rõ rệt: nhóm nội hang chuyên biệt gồm 4 loài thuộc giống Vietbocap chỉ sống trong hang động đá vôi; nhóm rừng tự nhiên có độ đa dạng cao nhất với 5 loài (Euscorpiops sejnai, Euscorpiops dakrong, Liocheles australasiae, Heterometrus laoticus, Lychas mucronatus); nhóm rừng trồng nghèo nàn nhất, chủ yếu có Lychas mucronatus. Về độ cao, hầu hết các loài bọ cạp đều phân bố tập trung ở đai thấp dưới 1.000 m so với mực nước biển, số lượng loài và mật độ cá thể giảm mạnh khi lên đai cao.

  4. Môi trường sống của các loài bọ cạp thuộc giống Vietbocap trong hang động đá vôi đang đối mặt với những nguy cơ suy thoái cụ thể nào? Trả lời: Quần thể các loài Vietbocap đang chịu hai tác động nhân sinh tiêu cực: tại động Tiên Sơn, bọ cạp Vietbocap canhi bị suy giảm nơi cư trú do tình trạng rác thải sinh hoạt, rác thải nhựa của khách du lịch tích tụ làm ô nhiễm hang; tại động Thiên Đường, các loài Vietbocap thienduongensis, V. aurantiacus, V. quinquemilia bị xáo trộn nơi sống bởi hoạt động thi công cầu thang gỗ, sự gia tăng nhiệt độ và ánh sáng từ hệ thống đèn chiếu sáng công suất lớn phục vụ du lịch.

  5. Luận án đã sử dụng những tiêu chuẩn và công cụ nào để giám định mẫu vật bọ cạp trong phòng thí nghiệm? Trả lời: Luận án bảo quản mẫu trong cồn 75%, sử dụng kính hiển vi soi nổi Leica M80 và kính lúp soi nổi Nikon để phân tích các chỉ tiêu hình thái giải phẫu: giáp đầu ngực, chân kìm, chân xúc giác, tấm bụng, nắp sinh dục, lược sinh dục, đốt bụng, đốt telson và vị trí hệ thống lông cảm giác trichobothria loại A. Khóa định loại dựa trên các tài liệu chuyên ngành của Couzijn (1981), Tikader (1983), Stahnke (1970) và các công trình của Lourenço; mẫu vật được giám định độc lập bởi PGS.TS. Phạm Đình Sắc và GS. Wilson Lourenço.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Trần Thị Hằng là công trình chuyên khảo động vật học hệ thống đầu tiên về bộ bọ cạp tại khu vực Bắc Trung Bộ, Việt Nam. Luận án đã xác định được 9 loài bọ cạp thuộc 5 giống và 4 họ, trong đó xuất sắc mô tả 2 loài mới cho khoa học (Vietbocap quinquemilia, Vietbocap aurantiacus) và bổ sung 2 ghi nhận loài mới cho khu vực (Liocheles australasiae, Heterometrus laoticus). Bằng phương pháp thực địa chuẩn hóa kết hợp phân tích hình thái chuyên sâu, tác giả đã làm sáng tỏ quy luật phân bố của bọ cạp theo 3 sinh cảnh, đai độ cao dưới 1.000 m và biến động số lượng theo mùa, đồng thời chứng minh giá trị đặc hữu của hệ sinh thái carxtơ Phong Nha – Kẻ Bàng. Các kết quả đánh giá hiện trạng theo tiêu chí IUCN trong luận án đã cung cấp luận cứ khoa học thực tiễn vững chắc phục vụ việc quy hoạch bảo tồn đa dạng sinh học và quản lý du lịch sinh thái bền vững tại Việt Nam.