ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------- Ngô Xuân Nam NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC ĐỘNG VẬT KHÔNG XƢƠNG SỐNG Ở NƢỚC TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VÀ DI TÍCH VĨNH CỬU, TỈNH ĐỒNG NAI LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------- Ngô Xuân Nam NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC ĐỘNG VẬT KHÔNG XƢƠNG SỐNG Ở NƢỚC TẠI KHU BẢO TỒN THIÊN NHIÊN VÀ DI TÍCH VĨNH CỬU, TỈNH ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Thủy sinh vật học Mã số: 62 42 01 08 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN QUÝNH PGS.TS. NGUYỄN VĂN VỊNH Hà Nội – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN ÁN Ngô Xuân Nam LỜI CẢM ƠN Bản luận án này đƣợc thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Thủy sinh học, Bộ môn Động vật Không xƣơng sống, khoa Sinh học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS. Nguyễn Xuân Quýnh, PGS.TS. Nguyễn Văn Vịnh cán bộ giảng dạy Bộ môn Động vật Không xƣơng sống, khoa Sinh học, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi vô cùng biết ơn và cảm tạ sự giúp đỡ quý báu của các thầy. Đồng thời, tôi cũng nhận đƣợc sự giúp đỡ quý báu của các thầy giáo, cô giáo, cán bộ công nhân viên và các bạn đồng nghiệp trong Bộ môn Động vật Không xƣơng sống, lãnh đạo khoa Sinh học, các phòng chức năng và lãnh đạo trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và làm việc tại đây. Tôi xin cảm ơn lãnh đạo Viện Sinh thái và Bảo vệ Công trình, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận án. Tôi xin cảm ơn Ban Giám đốc và các cán bộ công nhân viên Khu Bảo tồn thiên nhiên và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành khảo sát thực địa, thu thập vật mẫu tại địa bàn nghiên cứu. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đối với tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố, mẹ, vợ và gia đình đã luôn ủng hộ, động viên tôi trong quá trình thực hiện Luận án này. Hà Nội, ngày 28 tháng 7 năm 2014 Nghiên cứu sinh Ngô Xuân Nam MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................................. 4 DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................. 5 DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................... 6 MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 7 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................... 7 2. Mục đích của Luận án .................................................................................................... 9 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 9 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ..................................................................................... 10 5. Những đóng góp mới của Luận án............................................................................... 10 Chƣơng 1. TỔNG QUAN .................................................................................................... 11 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS NƢỚC NGỌT TRÊN THẾ GIỚI .................... 11 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS NƢỚC NGỌT Ở VIỆT NAM .................... 19 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS NƢỚC NGỌT TỈNH ĐỒNG NAI ................... 32 1.4. KHÁI QUÁT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ...................................................................................... 36 1.4.1. Khái quát về đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội.................................. 36 1.4.1.1. Vị trí địa lý .................................................................................................. 36 1.4.1.2. Địa hình....................................................................................................... 37 1.4.1.3. Khí hậu, thời tiết ......................................................................................... 37 1.4.1.4. Thuỷ văn ..................................................................................................... 38 1.4.1.5. Thổ nhƣỡng ................................................................................................. 39 1.4.1.6. Kinh tế-xã hội ............................................................................................. 40 1.4.2. Rừng và ĐDSH .................................................................................................. 41 1.4.2.1. Đặc điểm tài nguyên rừng ........................................................................... 41 1.4.2.2. Di tích lịch sử .............................................................................................. 44 Chƣơng 2. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 45 2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU .......................................................... 45 2.1.1. Thời gian nghiên cứu ......................................................................................... 45 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu .......................................................................................... 45 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 47 2.2.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu, tài liệu................................................................ 47 2.2.2. Thu thập vật mẫu ngoài tự nhiên ....................................................................... 47 2.2.2.1. Phƣơng pháp thu mẫu ĐVN (Zooplankton) ............................................... 47 2.2.2.2. Phƣơng pháp thu mẫu ĐVĐ (Zoobenthos) ................................................. 47 1 2.2.3. Phân tích vật mẫu trong phòng thí nghiệm ........................................................ 48 2.2.4. Xử lý số liệu ....................................................................................................... 49 2.2.4.1. Tính chỉ số ĐDSH....................................................................................... 49 2.2.4.2. Phân tích tính tƣơng đồng (Similarity) ....................................................... 50 2.2.4.3. Phân tích BEST (BIO-ENV)....................................................................... 51 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .................................................... 52 3.1. ĐẶC ĐIỂM SINH CẢNH VÀ THỦY LÝ, HÓA HỌC CÁC THỦY VỰC NGHIÊN CỨU ........................................................................................................... 52 3.1.1. Đặc điểm sinh cảnh các điểm nghiên cứu .......................................................... 52 3.1.2. Đặc điểm thủy lý, hóa học thủy vực nghiên cứu ............................................... 60 3.2. HIỆN TRẠNG ĐDSH ĐVKXS Ở NƢỚC TẠI CÁC THỦY VỰC NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 63 3.2.1. Thành phần loài và cấu trúc quần xã ĐVKXS ở nƣớc ...................................... 63 3.2.1.1. Động vật nổi................................................................................................ 66 3.2.1.2. Động vật đáy ............................................................................................... 69 3.2.2. Biến động thành phần loài và mật độ ĐVKXS ở nƣớc theo mùa ...................... 79 3.2.2.1. Biến động thành phần loài ĐVKXS ở nƣớc theo mùa ............................... 79 3.2.2.2. Biến động mật độ ĐVKXS ở nƣớc theo mùa ............................................. 88 3.2.3. Biến động thành phần loài và mật độ ĐVKXS ở nƣớc theo các dạng thủy vực ..... 90 3.2.3.1. Biến động thành phần loài ĐVKXS ở nƣớc theo các dạng thủy vực ......... 90 3.2.3.2. Biến động mật độ ĐVKXS ở nƣớc theo các dạng thủy vực ....................... 94 3.2.4. Đánh giá hiện trạng ĐDSH của ĐVKXS các thủy vực tại khu vực nghiên cứu ..... 96 3.2.4.1. Động vật nổi................................................................................................ 96 3.2.4.2. Động vật đáy ............................................................................................... 98 3.3. ĐÁNH GIÁ TÍNH TƢƠNG ĐỒNG CỦA ĐVKXS GIỮA CÁC ĐIỂM THU MẪU VÀ MỐI TƢƠNG QUAN GIỮA CÁC NHÓM ĐVKXS VỚI MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG NƢỚC ........................................................... 101 3.3.1. Động vật nổi..................................................................................................... 101 3.3.1.1. Mùa khô .................................................................................................... 101 3.3.1.2. Mùa mƣa ................................................................................................... 104 3.3.2. Động vật đáy .................................................................................................... 107 3.3.2.1. Mùa khô .................................................................................................... 107 3.3.2.2. Mùa mƣa ................................................................................................... 109 3.3.3. Nhận xét chung về tính tƣơng đồng giữa các điểm thu mẫu và mối tƣơng quan giữa ĐVKXS với một số yếu tố môi trƣờng nƣớc .................................. 112 2 3.4. ĐỀ XUẤT CÁC ĐỊNH HƢỚNG BẢO TỒN VÀ PHÁT TRIỂN ĐDSH ĐVKXS Ở NƢỚC ................................................................................................................. 113 3.4.1. Những tác động tiêu cực ảnh hƣởng đến môi trƣờng và ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc .............................................................................................................. 113 3.4.1.1. Chiến tranh hóa học của đế quốc Mỹ và tình trạng khai thác quá mức .... 113 3.4.1.2. Hiện tƣợng bồi lắng tại các thủy vực ........................................................ 115 3.4.1.3. Công tác quản lý, bảo vệ rừng còn nhiều khó khăn bất cập ..................... 116 3.4.1.4. Sự xâm lấn của các loài ngoại lai xâm hại ................................................ 117 3.4.1.5. Tác động của BĐKH................................................................................. 118 3.4.2. Đề xuất các định hƣớng bảo tồn và phát triển ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc .......... 120 3.4.2.1. Tuyên truyền, giáo dục bảo vệ rừng, bảo tồn ĐDSH, thực hiện các biện pháp ứng phó với BĐKH .................................................................. 120 3.4.2.2. Hạn chế bồi lắng thủy vực ........................................................................ 121 3.4.2.3. Nâng cao hiệu quả công tác quản lý, bảo vệ rừng, bảo vệ ĐDSH các thủy vực .................................................................................................... 121 3.4.2.4. Phát triển du lịch sinh thái theo định hƣớng phát triển bền vững ............. 122 3.4.2.5. Tổ chức diệt tận gốc và xây dựng giải pháp hạn chế sự phát triển các loài ngoại lai xâm hại ......................................................................... 123 KẾT LUẬN........................................................................................................................ 124 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................................. 126 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.......................................................................................................................... 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 128 PHỤ LỤC ............................................................................ Error! Bookmark not defined. 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ADB: Ngân hàng phát triển châu Á (Asian Development Bank) ASPT: Điểm số trung bình cho các đơn vị phân loại (Average Score Per Taxon) BĐKH: Biến đổi khí hậu BMWP: Hệ thống quan trắc sinh học (Biological Monitoring Working Party) BTNMT: Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng BTTN: Bảo tồn thiên nhiên CCA: Phân tích hợp chuẩn (Canonical correspondence analysis) CĐHH: Chất độc hóa học DO: Nồng độ oxy hoà tan (Disssolved oxygen) ĐDSH: Đa dạng sinh học ĐHKHTN: Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN: Đại học Quốc gia Hà Nội ĐVĐ: Động vật đáy ĐVN: Động vật nổi ĐVKXS: Động vật không xƣơng sống IUCN: Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên (International Union for Conservation of Nature) FAO: Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp (Food and Agriculture Organization) KBT: Khu bảo tồn KHCN&MT: Khoa học Công nghệ và Môi trƣờng NXB: Nhà xuất bản QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QLBVR: Quản lý bảo vệ rừng TDS: Tổng chất rắn hòa tan TW: Trung ƣơng UBND: Ủy ban nhân dân UNESCO: Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) VQG: Vƣờn Quốc gia 4 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại đất tại Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu .............................................. 39 Bảng 1.2. Hiện trạng rừng và sử dụng đất KBT đến năm 2010 .......................................... 42 Bảng 2.1. Kế hoạch khảo sát thực địa, thu thập vật mẫu ..................................................... 45 Bảng 3.1. Đặc điểm sinh cảnh các điểm thu mẫu ................................................................ 53 Bảng 3.2. Tổng hợp kết quả đo một số chỉ tiêu thủy lý, hóa học các thủy vực nghiên cứu ...... 60 Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả đo một số chỉ tiêu nƣớc thủy lý, hóa học theo mùa các thủy vực nghiên cứu............................................................................................ 60 Bảng 3.4. Tổng hợp thành phần ĐVKXS ở nƣớc tại khu vực nghiên cứu .......................... 63 Bảng 3.5. Tổng hợp về thành phần ĐVN ở các thủy vực nghiên cứu ................................. 66 Bảng 3.6. Tổng hợp về thành phần ĐVĐ ở các thủy vực nghiên cứu ................................. 70 Bảng 3.7. So sánh số lƣợng loài ĐVĐ tại khu vực nghiên cứu với các thủy vực nƣớc ngọt Đồng bằng sông Cửu Long ................................................................ 74 Bảng 3.8. Danh sách loài ĐVĐ có giá trị bảo tồn đã gặp ở khu vực nghiên cứu ................ 75 Bảng 3.9. Số lƣợng các taxon thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại khu vực nghiên cứu vào mùa khô ........................................................................................................ 79 Bảng 3.10. Số lƣợng loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại 4 dạng thủy vực nghiên cứu vào mùa khô ....................................................................................................... 81 Bảng 3.11. Số lƣợng các taxon thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại khu vực nghiên cứu vào mùa mƣa ...................................................................................................... 83 Bảng 3.12. Số lƣợng loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại 4 dạng thủy vực nghiên cứu vào mùa mƣa ...................................................................................................... 85 Bảng 3.13. So sánh số lƣợng loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại khu vực nghiên cứu giữa hai mùa....................................................................................................... 87 Bảng 3.14. Số lƣợng các taxon thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc theo các dạng thủy vực ở khu vực nghiên cứu......................................................................................... 91 Bảng 3.15. Hệ số tƣơng quan BIO-ENV giữa ĐVN và các yếu tố môi trƣờng vào mùa khô ..................................................................................................... 103 Bảng 3.16. Hệ số tƣơng quan BIO-ENV giữa ĐVN và các yếu tố môi trƣờng vào mùa mƣa .................................................................................................... 106 Bảng 3.17. Hệ số tƣơng quan BIO-ENV giữa ĐVĐ và các yếu tố môi trƣờng vào mùa khô ..................................................................................................... 109 Bảng 3.18. Hệ số tƣơng quan BIO-ENV giữa ĐVĐ và các yếu tố môi trƣờng vào mùa mƣa .................................................................................................... 112 Bảng 3.19. Diễn biến rừng lâm trƣờng Mã Đà qua các thời kỳ ......................................... 113 5 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ các điểm thu mẫu ....................................................................................... 46 Hình 3.1. Tỷ lệ thành phần loài ĐVKXS ở các thủy vực nghiên cứu ................................. 64 Hình 3.2. Số lƣợng các taxon ĐVN ở các thủy vực nghiên cứu .......................................... 67 Hình 3.3. Tỷ lệ % các taxon theo các bậc phân loại của các lớp ĐVĐ ở các thủy vực nghiên cứu ............................................................................................................ 72 Hình 3.4. Tỉ lệ % số loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại các thủy vực nghiên cứu vào mùa khô ........................................................................................................ 80 Hình 3.5. Tỷ lệ % số lƣợng loài ĐVN và ĐVĐ tại 4 dạng thủy vực nghiên cứu vào mùa khô ............................................................................................................... 82 Hình 3.6. Tỉ lệ % số loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại các thủy vực nghiên cứu vào mùa mƣa ........................................................................................................ 84 Hình 3.7. Tỷ lệ % số lƣợng loài ĐVN và ĐVĐ tại 4 dạng thủy vực nghiên cứu vào mùa mƣa .............................................................................................................. 86 Hình 3.8. Biến động mật độ trung bình ĐVN theo mùa ...................................................... 89 Hình 3.9. Biến động mật độ trung bình ĐVĐ theo mùa ...................................................... 90 Hình 3.10. Tỉ lệ % số loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại các thủy vực nƣớc đứng ..... 92 Hình 3.11. Tỉ lệ % số loài thuộc các lớp ĐVKXS ở nƣớc tại các thủy vực nƣớc chảy ...... 93 Hình 3.12. Biến động mật độ trung bình ĐVN theo các dạng thủy vực .............................. 94 Hình 3.13. Biến động mật độ trung bình ĐVĐ theo các dạng thủy vực .............................. 95 Hình 3.14. Chỉ số H’ của ĐVN theo các điểm nghiên cứu .................................................. 96 Hình 3.15. Chỉ số H’ của ĐVN theo các đợt nghiên cứu .................................................... 97 Hình 3.16. Chỉ số H’ của ĐVN theo các dạng thủy vực và các đợt nghiên cứu ................. 98 Hình 3.17. Chỉ số H’ của ĐVĐ theo các điểm nghiên cứu .................................................. 99 Hình 3.18. Chỉ số H’ của ĐVĐ theo các đợt nghiên cứu .................................................... 99 Hình 3.19. Chỉ số H’ của ĐVĐ theo các dạng thủy vực và các đợt nghiên cứu ............... 100 Hình 3.20. Kết quả tính chỉ số tƣơng đồng của ĐVN giữa các điểm nghiên cứu vào mùa khô ..................................................................................................... 101 Hình 3.21. Không gian 2 chiều MDS của ĐVN giữa các điểm nghiên cứu vào mùa khô ..... 102 Hình 3.22. Kết quả tính chỉ số tƣơng đồng của ĐVN giữa các điểm nghiên cứu vào mùa mƣa .................................................................................................... 104 Hình 3.23. Không gian 2 chiều MDS của ĐVN giữa các điểm nghiên cứu vào mùa mƣa ..... 105 Hình 3.24. Kết quả tính chỉ số tƣơng đồng của ĐVĐ giữa các điểm nghiên cứu vào mùa khô ..................................................................................................... 107 Hình 3.25. Không gian 2 chiều MDS của ĐVĐ giữa các điểm nghiên cứu vào mùa khô ...... 108 Hình 3.26. Kết quả tính chỉ số tƣơng đồng của ĐVĐ giữa các điểm nghiên cứu vào mùa mƣa .................................................................................................... 110 Hình 3.27. Không gian 2 chiều MDS của ĐVĐ giữa các điểm nghiên cứu vào mùa mƣa.......................................................................................................... 110 6 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sau khi Công ƣớc ĐDSH đƣợc 157 nƣớc ký kết tại Rio de Janeiro (1992), việc nghiên cứu, bảo tồn ĐDSH đã đƣợc đẩy mạnh ở nhiều góc độ khác nhau trên phạm vi toàn cầu. Ở Việt Nam, sau khi Luật ĐDSH đƣợc Quốc hội khóa XII thông qua, các nghiên cứu về ĐDSH phục vụ công tác bảo tồn và phát triển bền vững là một trong những định hƣớng quan trọng đƣợc quan tâm nghiên cứu. Các nghiên cứu này đã và đang thu hút đƣợc sự quan tâm của đông đảo các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc. ĐVKXS nƣớc ngọt là nhóm sinh vật rất phong phú và đóng vai trò rất quan trọng trong các hệ sinh thái nƣớc ngọt và trong đời sống của con ngƣời. Tại các thủy vực nƣớc ngọt, ĐVKXS tham gia vào các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lƣợng, là mắt xích quan trọng trong mạng lƣới thức ăn của thủy vực và tạo sự cân bằng cho các thủy vực. Ngoài ra, nhiều loài còn là sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lƣợng nƣớc ở các thủy vực. Trong đời sống sinh hoạt, từ xa xƣa, con ngƣời đã biết sử dụng ĐVKXS để làm thực phẩm, làm đồ trang trí... Ngày nay, nhờ có các nghiên cứu khoa học và kinh nghiệm của mình, con ngƣời đã thuần hoá và nuôi trồng đƣợc rất nhiều loài ĐVKXS nƣớc ngọt có giá trị kinh tế cao. Việc điều tra, nghiên cứu, khai thác và sử dụng hợp lý, phát triển bền vững nguồn lợi ĐVKXS ở các thủy vực là vấn đề có ý nghĩa chiến lƣợc đối với con ngƣời cho hôm nay cũng nhƣ trong tƣơng lai. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, nhiều nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu ĐVKXS ở nƣớc tại các VQG và khu BTTN. Thống kê của Cục Kiểm lâm, Việt Nam có 130 khu BTTN, với diện tích 2.409.288 ha. Trong đó, có 31 VQG, 48 khu dự trữ thiên nhiên, 12 KBT loài/sinh cảnh, 39 khu bảo vệ cảnh quan. 7 Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu thuộc địa phận tỉnh Đồng Nai. Đặc trƣng nổi bật về rừng tự nhiên trong khu vực, đó là hệ sinh thái rừng cây họ Dầu trên vùng địa hình đồi, bán bình nguyên. Đây còn là nơi cƣ trú của nhiều loài động vật rừng, trong đó có nhiều loài đƣợc xếp là quý hiếm, có nguy cơ tuyệt chủng đã đƣợc ghi vào Sách Đỏ Việt Nam và Sách Đỏ IUCN. Khu hệ động, thực vật ở đây có quan hệ mật thiết với khu hệ động, thực vật rừng của VQG Cát Tiên [52]. Khu rừng này trong thời kỳ chiến tranh còn là nơi chịu nhiều ảnh hƣởng của chất độc hoá học do quân đội Mỹ sử dụng nhằm huỷ diệt con ngƣời và thiên nhiên. Nơi đây là vùng căn cứ cách mạng nổi tiếng, với nhiều di tích lịch sử trong các thời kỳ kháng chiến chống ngoại xâm của miền Đông Nam bộ với địa danh nổi tiếng là Chiến khu Đ, với các Căn cứ Khu ủy miền Đông Nam bộ, TW Cục miền Nam và Khu Địa đạo Suối Linh, đã đƣợc Nhà nƣớc công nhận là di tích Lịch sử-Văn hoá cấp quốc gia [52]. Ngoài ra, rừng trong khu vực còn có chức năng rất quan trọng là phòng hộ trực tiếp cho hồ Trị An, góp phần tái tạo sự cân bằng sinh thái cho vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, đồng thời là nơi có tiềm năng rất lớn để phát triển du lịch sinh thái [52]. Trƣớc đây, tại khu vực này chỉ có các nghiên cứu về ĐDSH của các hệ sinh thái trên cạn, tập trung vào các sinh vật có kích thƣớc lớn nhƣ chim, thú, thực vật bậc cao... không có tài liệu nghiên cứu về ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc. Từ những lý do nêu trên, NCS. thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đa dạng sinh học động vật không xƣơng sống ở nƣớc tại Khu Bảo tồn thiên nhiên và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai”. Luận án đƣợc thực hiện trong khuôn khổ của 02 đề tài độc lập cấp nhà nƣớc: “Đánh giá ảnh hưởng của chất độc hóa học đối với ĐDSH và quá trình biến đổi các hệ sinh thái khu vực Mã Đà (Đồng Nai, Bình Phước, Bình Dương) và hồ Biên Hùng (thành phố Biên Hòa)”, mã số CT33.21 (từ năm 8 2002-2005) và "Nghiên cứu ảnh hưởng của chất độc da cam/dioxin lên quá trình diễn thế các hệ sinh thái và sự biến đổi cấu trúc gen, protein của một số loài sinh vật tại khu vực Mã Đà”, mã số ĐTĐL2007G/46 (từ năm 2007-2010) do PGS.TS. Nguyễn Xuân Quýnh làm chủ nhiệm mà NCS. là thành viên tham gia thực hiện đề tài. Đƣợc sự đồng ý của Chủ nhiệm đề tài, NCS. đƣợc phép sử dụng một phần số liệu, kết quả của đề tài, đi sâu nghiên cứu cấu trúc thành phần loài, biến động thành phần loài theo mùa, theo các dạng thủy vực và phân tích mối tƣơng quan giữa các nhóm ĐVKXS ở nƣớc với một số yếu tố môi trƣờng nƣớc ở khu vực nghiên cứu. Từ năm 2012-2013, NCS. còn đƣợc hỗ trợ bởi đề tài mã số 106.15- 2011.11 thuộc Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia (Nafosted). 2. Mục đích của Luận án - Nghiên cứu hiện trạng ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc tại Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai, sự biến động của chúng theo mùa, theo các dạng thủy vực. - Tìm hiểu mối liên quan giữa các nhóm ĐVKXS ở nƣớc với một số yếu tố môi trƣờng nƣớc. - Đề xuất định hƣớng bảo tồn và phát triển bền vững ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc khu vực nghiên cứu. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: ĐVKXS ở nƣớc, bao gồm ĐVN và ĐVĐ, thủy vực nƣớc đứng và thủy vực nƣớc chảy tại Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. - Phạm vi nghiên cứu: Công tác khảo sát thực địa, thu thập vật mẫu đƣợc tiến hành trong 8 đợt thu mẫu, mỗi đợt từ 15-20 ngày, đại diện cho 2 mùa: mùa mƣa và mùa khô, tại 12 thủy vực với 20 điểm thu mẫu thuộc Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai (không bao gồm hồ Trị An). 9 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Cung cấp một cách có hệ thống và đầy đủ nhất về thành phần loài, phân bố, đặc điểm cấu trúc thành phần loài, mức độ ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc khu vực nghiên cứu và mối tƣơng quan giữa ĐVKXS ở nƣớc với các yếu tố môi trƣờng nƣớc. - Là cơ sở khoa học cho việc lập quy hoạch, kế hoạch bảo tồn và sử dụng hợp lý tài nguyên sinh vật; Khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản; Phát triển kinh tế xã hội theo hƣớng bền vững. 5. Những đóng góp mới của Luận án - Lần đầu tiên cung cấp một cách có hệ thống và đầy đủ nhất về thành phần loài ĐVKXS ở nƣớc, hiện trạng ĐDSH ĐVKXS ở nƣớc tại Khu BTTN và Di tích Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. - Cung cấp các dẫn liệu về biến động thành phần loài ĐVKXS theo mùa, theo các dạng thủy vực. - Cung cấp các dẫn liệu về mối tƣơng quan giữa ĐVKXS ở nƣớc với các yếu tố môi trƣờng nƣớc khu vực nghiên cứu. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhƣng chắc chắn luận án không tránh khỏi khiếm khuyết, NCS. mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp. 10 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐVKXS NƢỚC NGỌT TRÊN THẾ GIỚI Thủy sinh học bao gồm thủy sinh học biển và thủy sinh học nƣớc ngọt. Trong các tài liệu để lại của thời cổ Ai Cập, cổ Trung Quốc cũng nhƣ cổ La Mã, Hy Lạp để lại, đã thấy có những tƣ liệu về đời sống thủy sinh vật đƣợc con ngƣời sử dụng. Tuy nhiên, thủy sinh học chỉ thực sự trở thành khoa học từ giữa thế kỷ XIX [41]. Giai đoạn đầu của hoạt động nghiên cứu thủy sinh học nƣớc ngọt thực sự chỉ bắt đầu từ đầu thế kỷ XIX với những nghiên cứu về động vật giáp xác nhỏ trong nƣớc hồ ở Đức của Muller (1845) và của Eransmus ở Thụy Sỹ với thuật ngữ “plankton” lần đầu tiên đƣợc đề xuất. Cùng với các hoạt động nghiên cứu chế độ nƣớc của hồ Leman ở Thụy Sỹ của Forel (1892-1895), có thể coi đây là những cơ sở đầu tiên của Hồ ao học (Limnology) cũng nhƣ của thủy sinh học nƣớc ngọt thế giới. Thủy sinh học nƣớc ngọt cũng phát triển từ giữa thế kỷ XIX ở Bắc Mỹ với những nghiên cứu về cá ở hồ Superior của Agassiz, về ĐVN của Birge, Juday ở hồ Mendota (1950) và đặc biệt là lần đầu tiên có sự mô tả hồ với thủy sinh vật nhƣ một hệ sinh thái (Forbes, 1887) [41]. Sự phát triển của thủy sinh học nƣớc ngọt còn đƣợc thúc đẩy bởi sự chế tạo ra các thiết bị nghiên cứu nhƣ đĩa Secchi, lƣới vớt sinh vật phù du ở hồ, gầu thu mẫu sinh vật đáy đã tạo điều kiện để chuyển sang nghiên cứu định lƣợng. Cũng trong thời gian cuối thế kỷ XIX này, đã có sự thành lập một số trạm nghiên cứu thủy sinh học nƣớc ngọt đầu tiên nhƣ trạm Plon ở Đức (1891), Glubokoe ở Nga (1894) Illinois ở Mỹ (1894) và tiếp theo là các trạm ở Thụy Điển và Đan Mạch. Nhìn chung, trong giai đoạn đầu tiên này, tới cuối thế kỷ XIX, thủy sinh học nƣớc ngọt chủ yếu còn mang tính chất điều tra. Nghiên cứu thủy sinh vật nhƣ một bộ phận của Hồ ao học địa phƣơng, góp phần nghiên cứu đặc tính các thủy vực nƣớc ngọt (hồ, sông) của từng địa phƣơng ở các nƣớc [41]. 11 Giai đoạn thứ hai của sự phát triển thủy sinh học nƣớc ngọt bắt đầu từ đầu thế kỷ XX. Cùng với sự phát triển của Hồ ao học nói chung và sự phát triển của kỹ thuật khảo sát, đặc biệt là kỹ thuật, thiết bị định lƣợng, thủy sinh học nƣớc ngọt bắt đầu đi vào nghiên cứu các vấn đề lý luận về chu trình vật chất trong thủy vực với sự tham gia của thủy sinh vật, năng suất sinh học của thủy vực, cơ chế, mối quan hệ và hệ quả của các quá trình chuyển hóa vật chất và năng lƣợng trong thủy vực - đƣợc coi nhƣ một hệ sinh thái ở nƣớc. Trong số các tác giả đi đầu cho hƣớng phát triển này của thủy sinh học nƣớc ngọt có thể kể đến: Welch (1935), Rutter (1940), Hutchison (1957), Thiennman (1925, 1934), Vinberg (1966). Vào cuối thế kỷ XX, trong khi tiếp tục nghiên cứu ở trình độ cao các vấn đề cân bằng vật chất và năng lƣợng trong thủy vực, năng suất sinh học sơ cấp và thứ cấp, mô hình toán học hệ sinh thái thủy vực nƣớc ngọt nội địa, trƣớc hết là các thủy vực dạng hồ, loại hình học thủy vực, thủy sinh học nƣớc ngọt và cả thủy sinh học biển lại tiếp cận với các vấn đề ô nhiễm thủy vực do các tác động tiêu cực của sự phát triển công nghiệp, dân cƣ trên thế giới, gây nên tình trạng suy thoái tài nguyên và môi trƣờng nƣớc ngày càng nặng nề. Các vấn đề lớn đặt ra là: đánh giá, dự báo tình trạng ô nhiễm, hệ quả sinh thái và các giải pháp tái tạo, phục hồi các hệ sinh thái bị suy thoái của môi trƣờng nƣớc, sử dụng các tác nhân sinh học bên cạnh các tác nhân khác [41]. Các nghiên cứu về ĐDSH ĐVKXS ở nước giai đoạn này có thể kể đến công trình về Trùng bánh xe (Rotatoria), theo tổng hợp của Yule và Yong (2004) số lƣợng loài Trùng bánh xe trên thế giới khoảng 1.800 loài, 125 giống và 33 họ [139]. Một nghiên cứu khác của Segers từ năm 1994 đến 2001 cho thấy thành phần các taxon ở một số nƣớc Brunei, Campuchia và Lào là nghèo, chỉ có ở Thái Lan là phong phú nhất với 310 loài Rotatoria đƣợc ghi nhận. Ngoài ra, tác giả còn nhấn mạnh, các loài thuộc hai giống Lecane và 12 Brachionus là đặc trƣng cho vùng nhiệt đới... [121,122]. Năm 2008, Segers đã xác định trên thế giới có khoảng 2.031 loài Trùng bánh xe thuộc hai nhóm chính Monogononta và Bdelloidea. Trong nghiên cứu này, tác giả đi sâu phân tích về ĐDSH ở bậc giống, loài; cung cấp dẫn liệu về phân bố và một số đặc điểm sinh học và sinh thái học [122]. Đến năm 2010, Segers và cộng sự tiếp tục ghi nhận mới về Trùng bánh xe ở Campuchia: xác định đƣợc 23 đơn vị phân loại, trong đó có 3 mẫu chƣa đƣợc mô tả đến loài. Các tác giả cũng nhận định cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về nhóm sinh vật này [123]. Về Giáp xác (Crustacea), nghiên cứu của Forró và cộng sự (2008) về Cladocera đã xác định khoảng 620 loài. Các tác giả cũng ƣớc tính số lƣợng loài thực tế cao hơn 2-4 lần. Trong nghiên cứu này, tác giả đi sâu phân tích về ĐDSH ở bậc giống, loài; cung cấp dẫn liệu về phân bố và một số đặc điểm sinh học và sinh thái học, đồng thời đƣa ra nhận định về khả năng nhân nuôi [74]. Đối với tôm, cua, có các công trình mô tả nhiều giống và loài mới nhƣ: Yeo và Naiyanetr (1999) mô tả 3 giống cua mới ở bắc Lào cùng với những lƣu ý về loài Potamiscus (Ranguna) pealianoides Bott, 1966 (Crustacea, Decapoda, Brachyura, Potamidae) [133], Yeo và cộng sự mô tả 1 giống cua mới thuộc họ Potamidae ở Thái Lan vào năm 2000, 1 loài cua mới thuộc giống Esanthelphusa tại Lào vào năm 2004 và 3 loài cua mới thuộc giống Hainanpotamon tại Trung Quốc, Việt Nam và Lào vào năm 2007 [135, 136, 137], Naiyanetr (2001) mô tả 1 loài cua mới thuộc họ Potamidae tại Thái Lan [100], Hanamura và cộng sự (2011) nghiên cứu về giống Macrobrachium Bate, 1868 thu đƣợc từ hệ thống sông của Lào ghi nhận đƣợc 4 loài mới cho khoa học và 11 loài mới cho Lào, các tác giả cũng chứng minh mối liên hệ giữa các loài thuộc giống này có quan hệ gần với khu hệ tôm nƣớc ngọt Bắc Việt Nam [77]. Nguyễn Văn Xuân (2012) mô tả loài tôm mới thuộc giống Macrobrachium thu đƣợc từ hồ Tonle Sap của Campuchia, tác giả cũng ghi nhận tầm quan trọng về giá trị kinh tế và nơi sống của loài này [108]... 13 Về Thân mềm (Mollusca) có thể kể đến các công trình của Yule và Yong (2004) đã thống kê đƣợc hơn 150 loài Chân bụng (Gastropoda) và Hai mảnh vỏ (Bivalvia), trong đó có 6 bộ và 20 giống Gastropoda; 5 bộ và 12 giống Bivalvia. Riêng lớp Bivalvia trên thế giới, Bogan (2008) đã xác định có ít nhất 19 họ thuộc 3 phân lớp Bivalvia sống ở nƣớc ngọt. Riêng Bộ Unioniformes có 6 họ, 180 giống và 800 loài sống trong môi trƣờng nƣớc ngọt. [61, 139]. Về Côn trùng (Insecta) có công trình của McCafferty (1983) nghiên cứu về 10 bộ côn trùng thủy sinh. Tác giả đã xây dựng khoá định loại côn trùng thủy sinh đến họ, xác định đƣợc 10 bộ côn trùng thủy sinh với tổng cộng 139 họ. Trong đó, Ephemeroptera: 17 họ, Odonata: 11 họ, Plecoptera: 9 họ, Hemiptera: 17 họ, Megaloptera: 2 họ, Lepidoptera: 4 họ, Coleoptera: 24 họ, Trichoptera: 18 họ, Diptera: 36 họ và ít nhất là Neuroptera chỉ có 1 họ. Thêm vào đó, tác giả cũng dự đoán số lƣợng loài thuộc côn trùng thủy sinh tại Bắc Mỹ nhƣ sau: Ephemeroptera có 700 loài, Odonata: 450 loài, Plecoptera: 500 loài, Hemiptera: 400 loài, Megaloptera: 50 loài, Lepidoptera: 50 loài, Coleoptera: 1.000 loài, Trichoptera: 1.200 loài, Diptera: 3.500 loài và Neuroptera: 6 loài. Tác giả cũng cung cấp thêm các dẫn liệu về tiến hóa, địa động vật, phân bố của một số nhóm côn trùng thủy sinh [98]. Merritt và Cummins (1996) cũng đã phân loại đến giống côn trùng thủy sinh và bán thủy sinh ở Bắc Mỹ. Công trình nghiên cứu này đã đƣa ra hệ thống phân loại rất rõ ràng, đặc biệt ở bộ Trichoptera, Diptera (các họ Chironomidae, Simuliidae, Culicidae và Tipulidae). Đồng thời, các tác giả đã đƣa ra hệ thống phân loại của bộ Collembola và Orthoptera sống ở nƣớc [99]. John và cộng sự (1994) đã xây dựng các khoá định loại các bộ côn trùng thủy sinh ở Trung Quốc đến giống và nghiên cứu sử dụng chúng để đánh giá chất lƣợng các thủy vực nƣớc ngọt dựa vào sự có mặt của từng nhóm. Trong 14 đó, bộ Ephemeroptera có 10 họ, Odonata: 17 họ, Plecoptera: 9 họ, Hemiptera: 16 họ, Megaloptera: 2 họ, Lepidoptera: 1 họ, Coleoptera: 40 họ, Trichoptera: 19 họ, Diptera: 30 họ và Neuroptera: 3 họ. Đồng thời, các tác giả đã xây dựng khoá định loại tới giống của các bộ, họ côn trùng thủy sinh với nhiều đặc điểm phân loại và hình minh họa rõ ràng [85]. Nisarat (2007) nghiên cứu về hệ thống học họ Baetidae (Insecta: Ephemeroptera) ở Đông Nam Á. Tác giả đã mô tả 26 loài mới của 8 giống, nâng tổng số loài lên 140 loài thuộc 19 giống của họ Baetidae ở châu Á... [115] Các lớp Hình nhện (Arachnida), Giun ít tơ (Oligochaeta), Đỉa (Hirudine) và Giun tròn (Nematoda) cũng đƣợc các tác giả quan tâm nghiên cứu không những về phân loại học mà cả về sinh thái học. Có thể kể đến các công trình của: Bartsch (2008) về nhện nƣớc ngọt [60], Healy và cộng sự (1999) về giun ít tơ ở nƣớc [78], Abebe và cộng sự (2006) về sinh thái học và phân loại giun tròn nƣớc ngọt [53]... Đặc biệt, từ năm 2002 đến năm 2008, dự án “Đánh giá ĐDSH động vật nƣớc ngọt” (FADA)” đƣợc thực hiện bởi 163 nhà khoa học trên thế giới nhƣ: Yeo và cộng sự (Crustacea: Decapoda: Brachyura) [138], De Grave và cộng sự (Crustacea: Decapoda: Caridea) [70], De Moor và Ivanov (Insecta: Trichoptera) [71], Wagner và cộng sự (Insecta: Diptera) [132], Kalkman và cộng sự (Insecta: Odonata) [88], Barber-James và cộng sự (Insecta: Ephemeroptera) [59], Polhemus và cộng sự (Insecta: Heteroptera) [120], Väinölä và cộng sự (Crustacea: Amphipoda) [129]... với sự tài trợ của nhiều tổ chức nhƣ: Tổ chức Bảo tồn ĐDSH (CBD), Trung tâm nghiên cứu Quốc gia Pháp (CNRS)... nhằm đánh giá tổng quan về mức độ ĐDSH ở bậc giống và loài động vật, thực vật trong các hệ sinh thái nƣớc ngọt trên thế giới [57]. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã mô tả 125.531 loài động vật nƣớc ngọt, chiếm 9,5% tổng số loài động vật đƣợc công nhận trên toàn cầu (1.324.000 loài). 15 Trong đó, Insecta chiếm ƣu thế với: 75.874 loài (chiếm 60,4%), động vật có xƣơng sống: 18.235 loài (14,5%), Crustacea: 11.990 loài (10%), Arachnida: 6.149 loài (5%), Mollusca: 4.998 loài (4%), tiếp đến là Rotifera: 1.948 loài (1,6%), Annelida: 1.761 loài (1,4%), Nematoda: 1.808 loài (1,4%), Platyhelminthes: Turbellaria: 1.297 loài (1%) và số ít là Collembola và các nhóm khác nhƣ Bryozoa, Tardigrada [58]. Ngoài ra, các kết quả đánh giá đa dạng động vật nƣớc ngọt toàn cầu còn công bố trên tạp chí Hydrobiologia (2008) với hơn 50 bài báo khoa học [57]. Các kết quả nghiên cứu này đã thống kê cơ bản hiện trạng ĐDSH động vật ở nƣớc ở các bậc phân loại khác nhau cùng với vùng phân bố của chúng. Đây là những công trình có giá trị, góp phần quan trọng vào công tác nghiên cứu phân loại học và địa động vật học về động vật ở nƣớc, đặc biệt là ĐVKXS. Một trong những hướng nghiên cứu về ĐVKXS nước ngọt là nghiên cứu tƣơng quan giữa các yếu tố môi trƣờng với quần xã ĐVKXS ở nƣớc. Ngƣời ta thƣờng sử dụng các phần mềm để xử lý số liệu nhằm xác định đặc tính cấu trúc, phân bố và mối quan hệ giữa quần xã sinh vật và yếu tố môi trƣờng nhƣ pH, nhiệt độ, độ cao và thành phần vật chất tầng đáy. Theo Braak và Verdonschot (1995), CCA là một trong những phƣơng pháp phổ biến đƣợc sử dụng trong các nghiên cứu thủy sinh vật học. Trong đó, ĐVKXS ở nƣớc là một trong những đối tƣợng đƣợc nghiên cứu. Phƣơng pháp CCA thƣờng đƣợc sử dụng nhằm xác định các thành phần môi trƣờng trong dữ liệu về hệ sinh thái, đặc biệt là các thành phần môi trƣờng là yếu tố giới hạn của hệ sinh thái [62]. Sử dụng phƣơng pháp CCA, Lonergan và cộng sự (1996) đã xác định mối tƣơng quan của 72 loài ĐVĐ với các yếu tố môi trƣờng nhƣ pH, nồng độ canxi, độ dẫn, màu sắc và đặc điểm về hình thái trong 45 hồ ở Canada. Kết quả đã xác định Hyallela azteca là loài có chỉ thị tốt nhất đối với pH [95]. Hunt và cộng sự (2003) dựa vào phƣơng pháp CCA để đánh giá tƣơng quan giữa các yếu tố môi trƣờng và ĐVKXS ở nƣớc của 16 suối tại Oklahoma (Mỹ). Kết quả cho thấy 3 16