Luận án Nghiên cứu đặc điểm sinh thái học các loài sâm đất (sipuncula) ở vùng hạ lưu Sông Gianh, tỉnh Quảng Bình

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI HỌC CÁC LOÀI SÂM ĐẤT (SIPUNCULA) Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG GIANH, TỈNH QUẢNG BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HUẾ - NĂM 2017 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ MỸ HƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI HỌC CÁC LOÀI SÂM ĐẤT (SIPUNCULA) Ở VÙNG HẠ LƯU SÔNG GIANH, TỈNH QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Động vật học Mã số: 62.42.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH. LÊ HUY BÁ 2. GS.TS. NGÔ ĐẮC CHỨNG HUẾ - NĂM 2017 i LỜI CAM ĐOAN Xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Thị Mỹ Hường ii Tôi xin được bày tỏ lòng tri ân sâu sắc đến GS. TSKH. Lê Huy Bá, Trường Đại học Công nghiệp thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh; GS. TS. Ngô Đắc Chứng, Khoa Sinh học, Trường Đại học sư phạm - Đại học Huế, đã tận tình hướng dẫn khoa học để tôi hoàn thành luận án này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy giáo, Cô giáo đã tham gia giảng dạy lớp NCS Động vật học khóa 2014 - 2017 cùng với Phòng Đào tạo Sau đại học; quý Thầy Cô giáo trong Khoa Sinh học và các đơn vị khác của trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế; quý Thầy Cô giáo Bộ môn Tài Nguyên và Môi Trường, Khoa Sinh học, Trường Đại học khoa học - Đại học Huế; quý Thầy Cô giáo Khoa Chăn nuôi - Thú y, Khoa Nông hóa Thổ nhưỡng, Trường Đại Học Nông Lâm - Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt quá trình phân tích mẫu thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. Chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Quảng Bình, các hộ ngư dân ở hai bờ sông Gianh, tỉnh Quảng Bình cùng những người dân trong các đoàn khai thác Sâm đất đã hỗ trợ tôi trong quá trình thu thập thông tin và mẫu vật, giúp tôi thực hiện đề tài một cách thuận lợi. Xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban Giám đốc Sở Giáo dục và đào tạo tỉnh Quảng Bình, Ban Giám hiệu trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm, tỉnh Quảng Bình cùng các đồng nghiệp, bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân đã hết lòng quan tâm, động viên, giúp đỡ và đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt luận án này. Huế, tháng 11 năm 2017 Tác giả luận án iii Nguyễn Thị Mỹ Hường MỤC LỤC Lời cam đoan .............................................................................................................. i Lời cảm ơn ................................................................................................................. ii Mục lục ..................................................................................................................... iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .................................................................... vi Danh mục các bảng ................................................................................................. vii Danh mục các hình ................................................................................................... ix MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 2 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 3 3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................ 3 5. Đóng góp của luận án ......................................................................................... 4 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 5 1.1. Tình hình nghiên cứu ....................................................................................... 5 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................... 5 1.1.1.1. Các nghiên cứu về vị trí phân loại .................................................... 5 1.1.1.2. Các nghiên cứu về thành phần loài ................................................... 9 1.1.1.3. Các nghiên cứu về khu hệ và phân bố ............................................ 10 1.1.1.4. Các nghiên cứu về sinh thái học ..................................................... 10 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .......................................................... 11 1.1.3. Nhận xét chung ....................................................................................... 13 1.2. Khái quát về đặc điểm hình thái của sâm đất ................................................ 14 1.3. Khái quát về điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội của vùng nghiên cứu ........ 17 1.3.1. Điều kiện tự nhiên .................................................................................. 17 1.3.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................... 17 iv 1.3.1.2. Điều kiện tự nhiên ở khu vực nghiên cứu ....................................... 17 1.3.1.3. Chế độ thủy văn .............................................................................. 22 1.3.2. Những đặc trưng cơ bản của quần xã thủy sinh vật ............................... 23 1.3.2.1. Thực vật thủy sinh ........................................................................... 23 1.3.2.2. Động vật thủy sinh .......................................................................... 24 1.3.2.3. Thực trạng rừng ngập mặn ở sông Gianh ....................................... 24 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................................................... 26 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 26 2.2. Thời gian nghiên cứu ..................................................................................... 26 2.3. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................... 26 2.4. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................. 28 2.4.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................ 28 2.4.1.1. Mẫu vật ........................................................................................... 28 2.4.1.2. Dụng cụ và thiết bị .......................................................................... 28 2.4.1.3. Hóa chất .......................................................................................... 29 2.4.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 29 2.4.2.1. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa ......................................... 29 2.4.2.2. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm .......................... 30 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 37 3.1. Thành phần loài và đặc điểm hình thái .......................................................... 37 3.1.1. Thành phần loài và vị trí phân loại ......................................................... 37 3.1.2. Đặc điểm hình thái, cấu tạo .................................................................... 38 3.1.2.1. Sâm đất Siphonosoma australe australe (Keferstein, 1865) .......... 38 3.1.2.2. Sâm đất Sipunculus nudus Linnaeus, 1766 ..................................... 50 3.2. Môi trường sống, phân bố và nơi ở ............................................................... 55 3.2.1. Đặc điểm môi trường sống. .................................................................... 55 3.2.1.1. Môi trường nước. ............................................................................ 55 3.2.1.2. Môi trường đất. ............................................................................... 57 3.2.1.3. Sinh vật. .......................................................................................... 59 v 3.2.2. Nơi phân bố ............................................................................................ 61 3.2.2.1. Nơi phân bố của loài Siphonosoma australe australe .................... 61 3.2.2.2. Nơi phân bố của loài Sipunculus nudus .......................................... 63 3.2.3. Nơi ở và cấu tạo hang ............................................................................. 63 3.3. Số lượng, mật độ phân bố và sự biến động mật độ số lượng ........................ 66 3.3.1. Mật độ cá thể và mật độ hang................................................................. 66 3.3.2. Sinh khối ................................................................................................. 68 3.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng ................................................................................. 69 3.3.4. Sự biến động mật độ cá thể, mật độ hang, số lượng cá thể và sinh khối giữa các mùa ..................................................................................................... 76 3.4. Thành phần thức ăn ........................................................................................ 77 3.5. Giá trị dinh dưỡng thịt sâm đất ...................................................................... 82 3.6. Tình hình khai thác, vấn đề bảo tồn và phát triển sâm đất ............................ 88 3.6.1. Tình hình khai thác và sử dụng Sâm đất ................................................ 88 3.6.1.1. Tình hình khai thác ......................................................................... 88 3.6.1.2. Tình hình sử dụng ........................................................................... 94 3.6.2. Vấn đề bảo tồn và phát triển ................................................................... 97 3.6.2.1. Đề xuất công tác bảo tồn ................................................................. 97 3.6.2.2. Một số đề xuất đối với công tác nhân nuôi ..................................... 98 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 102 1. Kết luận ........................................................................................................... 102 2. Đề nghị ............................................................................................................ 103 DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................... 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 105 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT BĐ Ba Đồn CG Bắc Cầu Gianh CK Cồn Két ĐV Động vật ĐH Đại học HT Hồ Tôm HV Hồ Vịt KHCN Khoa học công nghệ KH và KT Khoa học và Kỹ thuật MĐCT Mật độ cá thể MĐH Mật độ hang Mtb Khối lượng trung bình P Mức ý nghĩa thống kê một yếu tố ANOVA PL Phụ lục QM Quảng Minh QV Quảng Văn RNM Rừng ngập mặn SĐ Sâm đất SE Sai số chuẩn SK Sinh khối SL Số lượng SLCT Số lượng cá thể SLH Số lượng hang TB Trung bình TM Tân Mỹ TV Thực vật THCS Trung học cơ sở UBND Ủy ban nhân dân XL1 Xuân Lộc 1 XL2 Xuân Lộc 2 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Nhiệt độ trung bình ngày các tháng từ năm 2010 - 2015 ở sông Gianh ... 19 Bảng 1.2. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm 2015 ở sông Gianh ..................... 20 Bảng 1.3. Lượng mưa trung bình các tháng từ năm 2010 - 2015 tại sông Gianh ..... 21 Bảng 1.4. Số giờ nắng trung bình các tháng trong năm 2015 tại sông Gianh .......... 22 Bảng 2.1. Tọa độ các điểm thu mẫu .......................................................................... 27 Bảng 2.2. Các đặc điểm hình thái dùng trong phân loại ........................................... 30 Bảng 2.3. Phương pháp phân tích thịt tại Khoa Chăn nuôi- Thú y, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Huế. .............................................................................. 34 Bảng 2.4. Phương pháp phân tích đất tại Khoa Nông học, Trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế .......................................................................................... 35 Bảng 3.1. Tương quan giữa chiều dài và khối lượng theo từng nhóm kích thước ... 43 Bảng 3.2. Mô tả chi tiết đặc điểm hình thái của Sâm đất Siphonosoma australe australe ........................................................... Error! Bookmark not defined. Bảng 3.3. So sánh đặc điểm hình thái của Siphonosoma australe australe và Sipunculus nudus ............................................................................................ 53 Bảng 3.4. Kết quả phân tích các yếu tố môi trường nước ......................................... 56 Bảng 3.5. Kết quả phân tích thành phần cát, bùn trong đất ...................................... 57 Bảng 3.6. Đánh giá kết quả phân tích đất ................................................................. 59 Bảng 3.7. Thành phần sinh vật tại các điểm nghiên cứu .......................................... 60 Bảng 3.8. Nơi phân bố của Siphonosoma australe australe ..................................... 62 Bảng 3.9. Nơi phân bố của Sipunculus nudus ........................................................... 63 Bảng 3.10. Trung bình (TB ± SE) của mật độ cá thể, mật độ hang và sinh khối của Sâm đất ở vùng hạ lưu sông Gianh - Quảng Bình .......................................... 67 Bảng 3.11. Các giá trị trung bình (TB ± SE) của nhiệt độ nước (oC), giá trị pH và độ mặn (‰) ở các điểm nghiên cứu thuộc vùng hạ lưu sông Gianh - Quảng Bình . 70 Bảng 3.12. Giá trị pH, độ mặn, MĐCT, MĐH, SLCT VÀ SK tại các điểm nghiên cứu ... 71 Bảng 3.13. Thành phần chất hữu cơ và khối lượng TB ............................................ 75 viii Bảng 3.14. Biến động về mật độ cá thể, mật độ hang, số lượng cá thể và sinh khối của Sâm đất theo mùa ở vùng hạ lưu sông Gianh - Quảng Bình .................... 76 Bảng 3.15. Thành phần thức ăn của Sâm đất ............................................................ 77 Bảng 3.16. Kết quả phân tích thành phần protein và các axit amin có trong Siphonosoma australe australe. ...................................................................... 83 Bảng 3.17. Kết quả phân tích thành phần protein và các axit amin có trong Sipunculus nudus ............................................................................................ 84 Bảng 3.18. So sánh hàm lượng các loại axit amin ở loài Siphonosoma australe australe và loài Sipunculus nudus .................................................................. 85 Bảng 3.19. So sánh các chỉ tiêu trong thịt của Siphonosoma australe australe và Sipunculus nudus ............................................................................................ 87 Bảng 3.20. Độ tuổi của người dân đào Sâm đất ở sông Gianh ................................. 90 Bảng 3.21. Sản lượng Sâm đất khai thác được bình quân của một người/ngày/điểm ..... 91 Bảng 3.22. Số ngày và sản lượng trung bình của Sâm đất theo tháng ...................... 92 Bảng 3.23. Sản lượng và năng suất bình quân khai thác Sâm đất tại sông Gianh năm 2015 ........................................................................................................ 93 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Hình thái đại cương của Sipuncula (Cutler, 1994) ................................... 16 Hình 2.1. Sơ đồ địa điểm thu mẫu (Các điểm thu mẫu đánh dấu màu đỏ) ............... 26 Hình 2.2. Cảnh quan các điểm thu mẫu .................................................................... 28 Hình 2.3. Phân tích mẫu ở phòng thí nghiệm ........................................................... 32 Hình 2.4. Máy đo độ mặn .......................................................................................... 36 Hình 3.1. Hình thái ngoài của Siphonosoma australe australe ................................ 38 Hình 3.2. Phần vòi ..................................................................................................... 39 Hình 3.3. Phần đuôi ................................................................................................... 39 Hình 3.4. Nhú (móc) xếp thành hàng ........................................................................ 40 Hình 3.5. Lỗ hậu môn ............................................................................................... 41 Hình 3.6. Nội quan của Siphonosoma australe australe........................................... 41 Hình 3.7. Xúc tu (a) và các hàng móc (b) ................................................................. 42 Hình 3.8. Dải cơ dọc cơ thể....................................................................................... 42 Hình 3.9. Tỷ lệ (%) cá thể Sâm đất Siphonosoma australe australe theo từng nhóm kích thước ....................................................................................................... 43 Hình 3.10. Khối lượng cơ thể và chiều dài thân của Siphonosoma australe australe ..... 44 Hình 3.11. Tỷ lệ giữa chiều dài vòi và chiều dài thân của Siphonosoma australe australe ........................................................................................................... 45 Hình 3.12. Kích thước và khối lượng cơ thể của Siphonosoma australe australe ... 46 Hình 3.13. Tương quan giữa kích thước cơ thể và khối lượng cơ thể của Siphonosoma australe australe ....................................................................... 46 Hình 3.14. Đoạn ruột của Siphonosoma australe australe ....................................... 48 Hình 3.15. Thận của Siphonosoma australe australe ............................................... 49 Hình 3.16. Cơ vòng của Siphonosoma australe australe.......................................... 49 Hình 3.17. Xúc tu và nhú móc của Siphonosoma australe australe ......................... 50 Hình 3.18. Hình dạng ngoài Sipunculus nudus ......................................................... 50 Hình 3.19. Nội quan của Sipunculus nudus .............................................................. 51 Hình 3.20. Dải cơ dọc của Sipunculus nudus ............................................................ 52 x Hình 3.21. Xúc tu của Sipunculus nudus .................................................................. 52 Hình 3.22. Lỗ hậu môn của Sipunculus nudus .......................................................... 53 Hình 3.23. Tương quan giữa độ mặn và độ pH trong môi trường nước ................... 56 Hình 3.24. Thành phần cát và bùn trong đất ............................................................. 58 Hình 3.25. Sinh vật tại các điểm nghiên cứu ............................................................ 61 Hình 3.26. Hang của Siphonosoma australe australe ............................................... 64 Hình 3.27. Bắt Sâm đất ở trong hang, đo kích thước hang ....................................... 64 Hình 3.28. Hang Sâm đất Siphonosoma australe australe và hang Còng ................ 65 Hình 3.29. Mật độ cá thể và mật độ hang (TB ± SE) của Sâm đất ở vùng hạ lưu sông Gianh - Quảng Bình ............................................................................... 67 Hình 3.30. Số lượng cá thể và sinh khối (TB ± SE) của Sâm đất ở vùng hạ lưu Sông Gianh - Quảng Bình ........................................................................................ 69 Hình 3.31. Ảnh hưởng của pH đến MĐCT, MĐH, SLCT và SK ............................. 72 Hình 3.32. Ảnh hưởng của độ mặn đến MĐCT và MĐ