Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến biến động khu hệ bướm ngày tại vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ HẢI SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN BIẾN ĐỘNG KHU HỆ BƯỚM NGÀY (LEPIDOPTERA : RHOPALOCERA) TẠI VƯỜN QUỐC GIA BIDOUP – NÚI BÀ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh, Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÊ HẢI SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN BIẾN ĐỘNG KHU HỆ BƯỚM NGÀY (LEPIDOPTERA : RHOPALOCERA) TẠI VƯỜN QUỐC GIA BIDOUP – NÚI BÀ Chuyên ngành: SINH THÁI HỌC Mã số: 9.42.01.20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Hoàng Đức Huy 2. PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Thảo Thành phố Hồ Chí Minh, Năm 2018 i MỤC LỤC Nội dung Trang MỤC LỤC .................................................................................................................... i DANH LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. v DANH LỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... vi DANH LỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... vii TÓM TẮT .................................................................................................................. ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án .............................................................................. 1 2.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 2 2.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 2 3. Mục đích và yêu cầu của luận án ................................................................... 2 3.1. Mục đích của luận án .............................................................................. 2 3.2. Yêu cầu của luận án ................................................................................ 2 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 3 4.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 3 4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ............................................................. 4 1.1. Tình hình nghiên cứu bướm trên thế giới và trong khu vực ......................... 4 1.1.1. Nghiên cứu đa dạng loài ......................................................................... 4 1.1.2. Nghiên cứu sinh học, sinh thái bướm ..................................................... 4 1.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ............................................................... 8 1.2.1. Nghiên cứu đa dạng loài ......................................................................... 8 1.2.2. Nghiên cứu sinh học, sinh thái bướm ................................................... 11 1.3. Tình hình nghiên cứu bướm tại Bidoup ...................................................... 15 ii 1.4. Địa điểm nghiên cứu .................................................................................... 16 1.4.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 16 1.4.2. Lịch sử phát triển và sự phân hóa điều kiện địa lý tự nhiên ................ 17 1.4.3. Đặc điểm địa hình ................................................................................. 18 1.4.4. Đặc điểm khí hậu .................................................................................. 21 1.4.5. Thảm thực vật rừng ............................................................................... 22 1.4.6. Đặc điểm thủy văn ................................................................................ 22 1.5. Nhận xét ....................................................................................................... 24 CHƯƠNG 2. VẬT LỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 26 2.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 26 2.1.1. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 26 2.1.2. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................... 26 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 27 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu sinh thái chung ............................................ 27 2.2.2. Xử lý số liệu .......................................................................................... 27 2.2.3. Thiết lập tuyến điều tra khảo sát .......................................................... 28 2.2.4. Nghiên cứu đa dạng thành phần loài và tần số bắt gặp ....................... 30 2.2.5. Nghiên cứu sinh học bướm ................................................................... 31 2.2.6. Nghiên cứu sinh thái bướm ................................................................... 32 2.2.7. Xử lý, bảo quản và định loại mẫu ......................................................... 34 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 36 3.1. Đa dạng thành phần loài bướm tại VQG Bidoup – Núi Bà ......................... 36 3.1.1. Đa dạng thành phần loài và độ thường gặp ......................................... 36 3.1.2. Các loài đặc trưng ................................................................................ 47 3.1.3. Ước lượng độ giàu loài Jackknife ......................................................... 51 iii 3.1.4. Chỉ số tương đồng Bray-Curtis ............................................................ 53 3.2. Nghiên cứu sinh thái bướm ......................................................................... 57 3.2.1. Biến động quần thể bướm theo sinh cảnh ............................................. 57 3.2.2. Biến động quần thể bướm theo lượng mưa và mùa trong năm ............ 60 3.2.3. Thời gian hoạt động trong ngày đến tập tính sinh thái bướm .............. 65 3.2.4. Độ ẩm môi trường đến biến động quần thể bướm ................................ 68 3.3. Dẫn liệu sinh học và mô tả chu trình đời sống một số loài bướm tại VQG Bidoup – Núi Bà .................................................................................................... 70 3.3.1. Họ Papilionidae .................................................................................... 70 3.3.2. Họ Pieridae ........................................................................................... 77 3.3.3. Họ Nymphalidae ................................................................................... 81 3.4. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn bướm ở VQG Bidoup – Núi Bà ............. 93 3.4.1. Bảo vệ hệ thực vật rừng ........................................................................ 93 3.4.2. Ngăn chặn việc săn bắt các loài bướm.................................................. 94 3.4.3. Xây dựng vườn bướm để nhân nuôi và bảo tồn ................................... 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 98 1. Kết luận .............................................................................................................. 98 2. Kiến nghị............................................................................................................ 99 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ .............................................. 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 101 1. Tài liệu Tiếng Việt ........................................................................................... 101 2. Tài liệu tiếng Anh ............................................................................................ 107 SUMMARY ............................................................................................................ 112 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... i Phụ lục 1. Thành phần loài theo sinh cảnh tại VQG Bidoup – Núi Bà và Mã Đà i iv Phụ lục 2. Danh lục hình mẫu tại VQG Bidoup – Núi Bà ................................. xii Phụ lục 3. Thành phần loài tại VQG Bidoup – Núi Bà qua các năm ...............xliv Phụ lục 4. Tần số bắt gặp (loài/giờ) tại VQG Bidoup – Núi Bà........................... li Phụ lục 5. Tần số bắt gặp (loài/giờ) tại Mã Đà .................................................... li Phụ lục 6. Số loài tích lũy tại VQG Bidoup – Núi Bà ....................................... liii Phụ lục 7. Số loài tích lũy tại Mã Đà ................................................................... lv Phụ lục 8. Tần số xuất hiện theo thời gian hoạt động trong ngày tại VQG Bidoup – Núi Bà lvi Phụ lục 9. Tần số xuất hiện loài theo các tháng trong năm 2014 - 2015 ........ lviii Phụ lục 10. Số cá thể xuất hiện/giờ theo các tháng ............................................ lx Phụ lục 11. Tần số xuất hiện loài và cá thể theo sinh cảnh ............................. lxii Phụ lục 12. Chỉ số tương đồng theo họ giữa các khu vực ................................ lxv v DANH LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT B1,2,3 Ký hiệu các tuyến thu mẫu CITES Công ước về buôn bán Quốc tế những loài động thực vật hoang dã nguy cấp Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora cs. Cộng sự EN Loài đang nguy cấp Endangered IUCN Tổ chức bảo tồn thiên nhiên International Union for Conservation of Nature KBTTN Khu bảo tồn thiên nhiên LC Loài ít lo ngại hoặc sắp bị đe dọa Least concern NN Nông nghiệp RTĐ Rừng tác động RTN Rừng tự nhiên SĐVN Sách đỏ Việt Nam sp. Loài chưa xác định spp. Các loài thuộc giống TC Trảng cỏ VQG Vườn Quốc gia VU Loài sắp nguy cấp Vulnerable vi DANH LỤC BẢNG BIỂU Nội dung Trang Bảng 2.1. Phân bố các tuyến điều tra tại VQG Bidoup – Núi Bà ............................. 28 Bảng 3.1. Đa dạng thành phần loài bướm và độ thường gặp .................................... 36 Bảng 3.2. Thành phần và các loài đơn độc tại VQG Bidoup và Mã Đà ................... 43 Bảng 3.3. So sánh kết quả tại VQG Bidoup – Núi Bà ............................................. 45 Bảng 3.4. Danh sách loài đơn độc trên các tuyến và sinh cảnh tại .......................... 48 Bảng 3.5. Ước lượng độ giàu loài theo họ ................................................................ 52 Bảng 3.6. Số loài bướm giữa các khu vực ................................................................ 54 Bảng 3.7. Chỉ số tương đồng Bray – Curtis giữa các khu vực.................................. 55 Bảng 3.8. Phân bố số loài xuất hiện theo sinh cảnh .................................................. 57 Bảng 3.9. Tần số loài bướm và kết quả ANOVA tại VQG Bidoup – Núi Bà .......... 58 Bảng 3.10. Chỉ số tương đồng Bray-Curtis giữa các sinh cảnh ................................ 59 Bảng 3.11. Biến động quần thể bướm theo lượng mưa ............................................ 60 Bảng 3.12. Phân bố thành phần loài theo các tháng trong năm ................................ 63 Bảng 3.13. Tần số xuất hiện loài bướm theo mùa và kết quả ANOVA ................... 64 Bảng 3.14. Phân bố thành phần loài theo thời gian hoạt động trong ngày ............... 65 Bảng 3.15. Tần số xuất hiện và số cá thể theo giờ trong ngày ................................. 66 Bảng 3.16. Kết quả ANOVA về biến thiên loài bướm theo thời gian ...................... 67 Bảng 3.17. Phân bố thành phần loài theo độ ẩm môi trường .................................... 68 Bảng 3.18. Tần số xuất hiện loài theo độ ẩm môi trường ......................................... 69 Bảng 3.19. Kết quả ANOVA về tần số xuất hiện theo thời gian .............................. 70 Bảng 3.20. Số loài cây chủ ghi nhận mới tại Việt Nam ............................................ 92 vii DANH LỤC HÌNH ẢNH Nội dung Trang Hình 1.1. Hệ thống phân loại bướm ngày theo Pisuth EK-Amnuay ........................ 11 Hình 1.2. Sinh cảnh Hòn Giao .................................................................................. 18 Hình 1.3. Sinh cảnh Cổng trời................................................................................... 19 Hình 1.4. Sinh cảnh Bidoup ...................................................................................... 20 Hình 1.5. Nhánh sông Krông Knô (tại Đưng K’Nớ) ................................................ 23 Hình 1.6. Nhánh sông Đa Nhim (trạm Giang Ly) .................................................... 24 Hình 3.1. Tỷ lệ các họ bướm tại VQG Bidoup ......................................................... 44 Hình 3.2. Tỷ lệ các họ bướm tại ............................................................................... 44 Hình 3.3. Các loài bướm trong danh lục đỏ Việt Nam năm 2000 và 2007 .............. 48 Hình 3.4. Loài ít phổ biến tại VQG Bidoup – Núi Bà .............................................. 50 Hình 3.5. Đường cong phát hiện loài tại VQG Bidoup – Núi Bà ............................. 51 Hình 3.6. Chỉ số tương đồng Bray-Curtis giữa các khu vực ..................................... 55 Hình 3.7. Chỉ số tương đồng Bray-Curtis theo sinh cảnh ......................................... 60 Hình 3.8. Tương quan tổng số loài với lượng mưa ................................................... 61 Hình 3.9. Tương quan tần số xuất hiện với lượng mưa ............................................ 62 Hình 3.10. Tương quan số loài và cá thể trung bình với tổng lượng mưa ................ 63 Hình 3.11. Tương quan số loài bướm xuất hiện theo thời gian ................................ 67 Hình 3.12. Thành phần và tần số xuất hiện loài theo độ ẩm ..................................... 69 Hình 3.13. Dẫn liệu sinh học của Graphium agamemnon ........................................ 71 Hình 3.14. Dẫn liệu sinh học của Graphium antiphates ........................................... 72 Hình 3.15. Dẫn liệu sinh học của Graphium doson .................................................. 73 Hình 3.16. Dẫn liệu sinh học của Pachliopta aristolochiae ..................................... 74 Hình 3.17. Dẫn liệu sinh học của Papilio clytia ....................................................... 75 viii Hình 3.18. Dẫn liệu sinh học của Troides aeacus ..................................................... 77 Hình 3.19. Dẫn liệu sinh học của Appias libythea .................................................... 78 Hình 3.20. Dẫn liệu sinh học của Artogeia canidia .................................................. 79 Hình 3.21. Dẫn liệu sinh học của Pareronia anais ................................................... 81 Hình 3.22. Dẫn liệu sinh học của Acraea issoria ...................................................... 82 Hình 3.23. Dẫn liệu sinh học của Ariadne merione .................................................. 83 Hình 3.24. Dẫn liệu sinh học của Cethosia cyane .................................................... 84 Hình 3.25. Dẫn liệu sinh học của Junonia hierta ...................................................... 86 Hình 3.26. Dẫn liệu sinh học của Neptis hordonia ................................................... 87 Hình 3.27. Dẫn liệu sinh học của Parthenos sylvia .................................................. 88 Hình 3.28. Dẫn liệu sinh học của Polyura athamas.................................................. 89 Hình 3.29. Dẫn liệu sinh học của Danaus genutia .................................................... 91 Hình 3.30. Dẫn liệu sinh học của Coelites nothis ..................................................... 92 Hình 3.31. Sơ đồ bố trí vườn bướm .......................................................................... 96 Hình 3.32. Sơ đồ vườn bướm nhìn từ trên xuống ..................................................... 97 ix TÓM TẮT Nghiên cứu đa dạng bướm được tiến hành từ tháng 01/2014 đến tháng 11/2015 ở 04 sinh cảnh khác nhau từ rừng tự nhiên cho đến sinh cảnh nông nghiệp tại Vườn quốc gia (VQG) Bidoup – Núi Bà. Kết quả đã ghi nhận và định danh được 173 loài trong 10 họ bướm (Lepidoptera : Rhopalocera) bao gồm: 22 loài thuộc họ Papilionidae, 52 loài thuộc họ Nymphalidae, 31 loài thuộc họ Pieridae, 15 loài thuộc họ Danaidae, 21 loài thuộc họ Satyridae, 01 loài thuộc họ Libytheidae, 02 loài thuộc họ Riodinidae, 01 loài thuộc họ Amathusiidae, 25 loài thuộc họ Lycaenidae và 09 loài họ thuộc họ Hesperiidae; đã ước lượng có 192 – 216 loài bướm có thể xuất hiện tại VQG Bidoup – Núi Bà vào thời điểm nghiên cứu; đã bổ sung 108 loài nâng tổng số loài từ trước đến nay hiện diện tại VQG Bidoup – Núi Bà là 264 loài và ghi nhận 2 loài Troides helena cerberus và Troides aeacus aeacus nằm trong danh lục SĐVN 2007 (sẽ nguy cấp VU). Nghiên cứu đặc điểm sinh thái và sinh học bướm cho thấy phân bố thành phần loài và tần số xuất hiện của các loài bướm cao nhất ở rừng tự nhiên và thấp nhất tại sinh cảnh nông nghiệp. Nghiên cứu biến động quần thể bướm theo mùa cho thấy tại vùng núi có độ ẩm môi trường cao có tần số xuất hiện loài tăng vào mùa khô, giảm vào mùa mưa và thời điểm giao mùa không có sự gia tăng đột biến về tần số xuất hiện loài như tại các khu vực khác. Nghiên cứu biến động quần thể bướm theo thời gian hoạt động trong ngày cho thấy thời điểm sáng sớm và cuối buổi chiều có thành phần loài, tần suất hiện diện của các loại đều thấp. Thành phần loài, số cá thể trung bình của từng loài và tần suất hiện diện trong ngày cao nhất tại Bidoup vào khoảng từ 12 đến 14 giờ. Độ ẩm tối ưu cho sự xuất hiện từng loài và số cá thể trong cùng một loài là khoảng 50 đến 60%. Nghiên cứu một số dẫn liệu sinh học của 31 loài trong tổng họ bướm phượng (Rhopalocera: Papilionoidea) tại VQG Bidoup – Núi Bà đã được ghi nhận: họ Papilionidae (8 loài), họ Nymphalidae (13 loài), họ Pieridae (6 loài), họ họ Danaidae (3 loài) và họ Satyridae (1 loài). Ngoài ra, kết quả đã ghi nhận mới dẫn liệu sinh học và cây chủ của 13 loài tại Việt Nam. Việc nghiên cứu sinh học của bướm giúp ích x cho việc nhân nuôi chúng phục vụ cho công tác bảo tồn và du lịch sinh thái cũng như kiểm soát dịch hại trong nông-lâm nghiệp qua ghi nhận vòng đời và cây chủ của sâu. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Côn trùng là nhóm động vật không xương sống có số lượng loài phong phú nhất trên hành tinh. Chúng được bắt gặp ở hầu hết các hệ sinh thái trên cạn, dưới nước cho đến lòng đất. Cho đến nay có hơn một triệu loài côn trùng đã được mô tả, chiếm hơn nửa tổng số loài sinh vật sống mà con người biết đến, hàng năm số loài mới được công bố vẫn gia tăng [62][106][108]. Trong lớp côn trùng, bướm là nhóm được biết đến nhiều do có màu sắc và hình thái đẹp, sống gần gũi với con người. Nhiều loài trong đó có giá trị cho khoa học, kinh tế và bảo tồn. Việt Nam nằm trong vùng Đông Phương nơi chiếm 21,4% số loài bướm trên thế giới [21]. Bướm khá nhạy cảm với môi trường sống. Trong khi tác động của sự thay đổi của môi trường đến quần thể các loài động vật có xương sống thường rất lâu mới phát hiện được [98] và khó nhận thấy hơn so với các loài động vật không xương sống [83] thì bướm lại có phản ứng sớm đối với sự thay đổi về môi trường. Khi rừng tự nhiên bị tác động, thành phần và cấu trúc thảm thực vật thay đổi thì quần xã bướm cũng thay đổi [63][64][77]. S