Luận án Nghiên cứu thành phần loài và đặc trưng phân bố của giáp xác nước ngọt ở khu vực vườn quốc gia Phong nha - Kẻ Bàng

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- LÊ DANH MINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI VÀ ĐẶC TRƢNG PHÂN BỐ CỦA GIÁP XÁC NƢỚC NGỌT (CRUSTACEA) Ở KHU VỰC VƢỜN QUỐC GIA PHONG NHA - KẺ BÀNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI – 2018 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- LÊ DANH MINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN LOÀI VÀ ĐẶC TRƢNG PHÂN BỐ CỦA GIÁP XÁC NƢỚC NGỌT (CRUSTACEA) Ở KHU VỰC VƢỜN QUỐC GIA PHONG NHA - KẺ BÀNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HOC Chuyên ngành: Động vật học Mã số: 9 42 01 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. PGS.TS. Hồ Thanh Hải 2. TS. Trần Đức Lƣơng HÀ NỘI – 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Công trình này là kết quả nghiên cứu của tác giả đã trực tiếp tham gia thực hiện với sự cộng tác của các đồng nghiệp và được sự đồng ý cho phép sử dụng trong luận án. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận án tại cơ sở đào tạo, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc của mình tới hai thầy hướng dẫn, PGS.TS. Hồ Thanh Hải và TS. Trần Đức Lương đã tận tình chỉ bảo và giúp tôi có được những kết quả nghiên cứu để hoàn thành luận án. Tác giả luận án xin gửi tới TS. Lê Hùng Anh, TS. Cao Thị Kim Thu, TS. Đỗ Văn Tứ, ThS. Nguyễn Tống Cường và ThS. Đặng Văn Đông lời cảm ơn sâu sắc vì những giúp đỡ tận tình trong các hoạt động nghiên cứu. Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến lãnh đạo cơ sở đào tạo là Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã quan tâm, tạo điều kiện để NCS hoàn tất các chương trình học tập và thực hiện luận án. Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn đến Trường Đại học Hà Tĩnh, Khoa Sư phạm đã tạo thuận lợi cho NCS trong suốt thời gian làm luận án. NCS xin cảm ơn sự hỗ trợ của Đề tài Độc lập trẻ, mã số VAST.ĐLT.02_14-15 do Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam tài trợ. NCS xin gửi lời cám ơn đến các cán bộ phòng Sinh Thái và môi trường nước - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đã tạo điều kiện, cung cấp cho NCS các tài liệu liên quan trong suốt quá trình làm luận án. Trong quá trình thực hiện luận án, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho luận án. Đặc biệt, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân suốt thời gian qua đã luôn quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện tốt nhất để NCS có nhiều thời gian tập trung hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh Lê Danh Minh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT........................................................................ vii DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................................ ix MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................. 4 1.1. Các nghiên cứu v giáp xác nƣớc ngọt ở trên th giới................................... 4 1.1.1. Các nghiên cứu về phân loại các nhóm giáp xác nước ngọt........................ 4 1.1.1.1. Giáp xác chân chèo nước ngọt Copepoda ......................................... 4 1.1.1.2. Giáp xác râu chẻ râu ngành (Cladocera)............................................. 5 1.1.1.3. Giáp xác có vỏ Ostracoda ................................................................. 6 1.1.1.4. Tôm, cua (Decapoda).......................................................................... 7 1.1.2. Các nghiên cứu về môi trường sống và sự phân chia các nhóm loài sinh thái sống trong thủy vực vùng núi đá vôi................................................................... 9 1.1.2.1. Các thủy vực vùng núi đá vôi............................................................. 9 1.1.2.2. Sự phân chia các nhóm loài sinh thái sống trong thủy vực ngầm....... 12 1.1.3. Thành phần loài giáp xác các thủy vực nước ngọt vùng núi đá vôi............. 13 1.2. Các nghiên cứu v giáp xác nƣớc ngọt ở Việt Nam................................................ 15 1.2.1. Các nghiên cứu về thành phần phân loại học............................................... 15 1.2.1.1. Giáp xác chân chèo Copepoda và râu chẻ Cladocera .................... 15 1.2.1.2. Giáp xác có vỏ (Ostracoda)................................................................. 16 1.2.1.3. Tôm, cua (Decapoda).......................................................................... 16 1.2.2. Các nghiên cứu về giáp xác nước ngọt ở vùng núi đá vôi Việt Nam.......... 18 1.3. Các nghiên cứu v v ng n i á v i Phong Nha - Kẻ Bàng ........................... 20 1.3.1. Vị trí địa lý................................................................................................... 21 1.3.2. Địa hình, địa mạo......................................................................................... 21 iv 1.3.3. Đặc điểm về địa chất.................................................................................... 22 1.3.4. Đặc điểm khí hậu.......................................................................................... 22 1.3.4.1. Chế độ nhiệt......................................................................................... 22 1.3.4.2. Chế độ mưa ẩm.................................................................................... 23 1.3.5. Chế độ thủy văn........................................................................................... 23 1.3.6. Hệ thống hang động vùng núi đá vôi Phong Nha-Kẻ Bàng......................... 23 1.3.7. Các loại hình thủy vực ở vùng núi đá vôi Phong Nha-Kẻ Bàng.................. 26 1.3.7.1. Hệ thống sông ngòi............................................................................. 26 1.3.7.2. Hồ chứa............................................................................................... 27 1.3.7.3. Thủy vực ngầm trong hang động........................................................ 27 CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................................................... 31 2.1. Đối tƣợng, ph m vi nghiên cứu....................................................................... 31 2.2. Địa iểm nghiên cứu......................................................................................... 31 2.3. Thời gian nghiên cứu........................................................................................ 35 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu................................................................................. 35 2.4.1. Cách tiếp cận............................................................................................... 35 2.4.1.1. Tiếp cận về hình thái học.................................................................... 35 2.4.1.2. Tiếp cận về sinh thái cảnh quan và phân bố................................................ 36 2.4.1.3. Tiếp cận hệ sinh thái........................................................................... 37 2.4.2. Phương pháp thu mẫu ngoài thực địa........................................................... 37 2.4.3. Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm.................................. 38 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................................ 45 3.1. Đặc iểm thành phần loài giáp xác nƣớc ngọt ở khu vực nghiên cứu......... 45 3.1.1. Giáp xác chân chèo (Copepoda).................................................................. 53 3.1.2. Giáp xác râu chẻ (Cladocera)....................................................................... 54 3.1.3. Giáp xác có vỏ Ostracoda............................................................................. 55 3.1.4. Bathynellacea và Themosbaenacea............................................................. 56 3.1.5. Amphipoda và Isopoda................................................................................ 57 v 3.1.6. Tôm, cua (Decapoda)................................................................................... 58 3.2. Đặc iểm phân bố của các loài giáp xác ở khu vực nghiên cứu................... 60 3.2.1. Phân bố theo loại hình thủy vực................................................................... 60 3.2.1.1. Các thủy vực ngầm trong hang động.................................................. 62 3.2.1.2. Các thủy vực trên mặt đất (lộ thiên).................................................... 66 3.2.2. Phân bố giữa nhóm giáp xác sống ở tầng nổi và tầng đáy........................... 69 3.2.3. Phân bố theo mùa........................................................................................ 71 3.3. Phân bố v mật ộ giáp xác nƣớc ngọt........................................................... 74 3.3.1. Nhóm giáp xác sống nổi............................................................................... 74 3.3.2. Nhóm giáp xác sống đáy.............................................................................. 85 3.4. Mức ộ a d ng sinh học quần xã giáp xác nƣớc ngọt................................. 91 3.4.1. Nhóm giáp xác sống nổi.............................................................................. 91 3.4.1.1. Chỉ số phong phú Margalef (d)........................................................... 91 3.4.1.2. Chỉ số đa dạng Shannon-Weiner H’ ................................................. 94 3.4.2. Nhóm giáp xác sống đáy............................................................................. 97 3.4.2.1. Chỉ số phong phú Margalef (d)........................................................... 97 3.4.2.2. Chỉ số đa dạng Shannon-Weiner H’ ................................................ 98 3.5. Mối tƣơng quan giữa quần xã giáp xác nƣớc ngọt và các y u tố m i trƣờng........... 101 3.5.1. Chất lượng môi trường nước ở các thủy vực vùng núi đá vôi khu vực VQG Phong Nha – Kẻ Bàng...................................................................................... 101 3.5.1.1. Ánh sáng............................................................................................. 101 3.5.1.2. Nhiệt độ.............................................................................................. 101 3.5.1.3. Độ pH................................................................................................. 103 3.5.1.4. Độ cứng của nước................................................................................ 103 3.5.1.5. Độ muối.............................................................................................. 104 3.5.1.6. Hàm lượng oxy hòa tan (DO)............................................................. 104 3.5.1.7. Muối dinh dưỡng nitơ và phốt pho..................................................... 105 vi 3.5.2. Mối tương quan giữa các yếu tố môi trường và các chỉ số sinh học của quần xã giáp xác ...................................................................................................... 108 3.6. Đ xu t các giải pháp bảo tồn và sử dụng b n vững tài nguyên giáp xác nƣớc ngọt t i khu vực nghiên cứu.......................................................................... 114 3.6.1. Các áp lực tới hệ sinh thái thủy vực và quần xã giáp xác ở PN- KB.......... 114 3.6.1.1. Phát triển du lịch quá nhanh ở VQG Phong Nha - Kẻ Bàng ............... 114 3.6.1.2. Khai thác quá mức và bất hợp pháp thủy sản....................................... 115 3.6.1.3. Hệ sinh thái thủy vực ngầm và quần xã sinh vật trong hang động chưa được chú ý bảo tồn................................................................................. 116 3.6.2. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học hệ sinh thái và quần xã giáp xác trong hang động ở Phong Nha - Kẻ Bàng.................................................... 116 3.6.2.1. Quy hoạch phát triển du lịch bền vững ở VQG Phong Nha – Kẻ Bàng........... 117 3.6.2.2. Tuyên truyền giáo dục nâng cao nhận thức của cộng đồng trong bảo tồn ĐDSH .................................................................................................................................... 118 3.6.2.3. Xây dựng ý thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng địa phương và du khách ......................................................................................................... 118 3.6.2.4. Xây dựng các đề án nghiên cứu khoa học và quan trắc ĐDSH ở VQG Phong Nha – Kẻ Bàng..................................................................................... 118 3.6.2.5. Kiểm soát và phòng trừ các loài sinh vật ngoại lai xâm hại................ 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 120 KẾT LUẬN............................................................................................................... 120 KIẾN NGHỊ.............................................................................................................. 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 124 PHỤ LỤC.................................................................................................................. i vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BVMT: Bảo vệ môi trường HV: Hang Va BVTV: Bảo vệ thực vật HYH: Hang Yên Hợp ĐPN: Động Phong Nha KD: Khe Dát ĐDSH: Đa dạng sinh học KR: Khe Rinh ĐNN: Đất ngập nước RC: Rào Con GXN: Giáp xác nhỏ SC: Sông Chày GXSN: Giáp xác sống nổi SCN: Suối Chà Nòi GXSĐ: Giáp xác sống đáy SKV: Suối khe Ván HST: Hệ sinh thái SPN: Suối Phú Nhiêu HĐS: Hồ Đồng Suôn SS: Sông Son HE: Hang E STĐ: Suối Thiên Đường HKN: Hồ Khe Ngang STH: Suối Tân Hóa HSĐ: Hang Sơn Đoòng SYH: Suối Yên Hợp HT: Hang Tối TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam HTĐ: Hang Thiên Đường QCVN: Quy chuẩn Việt Nam HTL: Hang Tú Làn NCS Nghiên cứu sinh H35: Hang 35 VQG: Vườn Quốc gia PN - KB Phong Nha – Kẻ Bàng viii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Số lượng loài Giáp xác nước ngọt ở các thủy vực nước ngầm các nước Đông Nam Á ..... 14 Bảng 2.1. Vị trí các thủy vực khảo sát thu thập mẫu vật thủy sinh vật ở vùng núi đá vôi tỉnh Quảng Bình. ..... 32 Bảng 2.2. Thông tin về trang thiết bị, phương pháp phân tích ..... 41 Bảng 2.3. Quan hệ giữa giá trị chỉ số Margalef d và mức độ đa dạng................. 42 Bảng 2.4. Quan hệ giữa giá trị chỉ số Shannon – Weiner H’ và mức độ đa dạng ........ 42 Bảng 2.5. Mức độ quan hệ theo hệ số tương quan .............................................. 43 Bảng 3.1. Cấu trúc thành phần loài của các taxon trong nhóm giáp xác các thủy vực vùng núi đá vôi VQG PN - KB ... 45 Bảng 3.2. Danh lục thành phần loài giáp xác nước ngọt các thủy vực vùng núi đá vôi VQG PN - KB ......... 47 Bảng 3.3. Cấu trúc thành phần loài của các taxon trong nhóm giáp xác các thủy vực ngầm trong hang động . 62 Bảng 3.4. Cấu trúc thành phần loài của các taxon trong nhóm giáp xác sống điển hình trong thủy vực ngầm trong hang động ....... 63 Bảng 3.5. Cấu trúc thành phần loài của các taxon sống trong hang động không chính thức ....... 64 Bảng 3.6. Cấu trúc thành phần loài của các taxon trong nhóm giáp xác ở các thủy vực trên mặt đất ..... 67 Bảng 3.7. Cấu trúc thành phần loài của các taxon sống điển hình ở các thủy vực trên mặt đất .... 68 Bảng 3.8. Phân bố số lượng loài giáp xác các thủy vực trên mặt đất vùng núi đá vôi VQG PN - KB ...... 69 Bảng 3.9. Phân bố số lượng loài giáp xác theo tầng nước ở các thủy vực núi đá vôi VQG PN - KB ...... 70 Bảng 3.10. Phân bố số lượng loài giáp xác theo mùa ở các thủy vực núi đá vôi VQG PN - KB ........ 73 ix Bảng 3.11. Mật độ trung bình các nhóm giáp xác sống nổi ở các thủy vực vùng núi đá vôi VQG PN - KB ....... 74 Bảng 3.12. Mật độ trung bình các nhóm giáp xác sống đáy ở các thủy vực vùng núi đá vôi VQG PN - KB ... 85 Bảng 3.13. Mối tương quan giữa các chỉ số đặc trưng của quần xã Giáp xác nước ngọt với các yếu tố môi trường nước ở các thủy vực lộ thiên ................. 108 Bảng 3.14. Mối tương quan giữa các chỉ số đặc trưng của quần xã Giáp xác nước ngọt với các yếu tố môi trường nước ở các thủy vực trong hang động........................ 110 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Mô hình địa hình và các thủy vực ở vùng núi đá vôi ....................... 10 Hình 1.2. Mô hình phân chia các vùng của môi trường nước ngầm vùng núi đá vôi ........................................................... 11 Hình 1.3. Bản đồ hệ thống hang động khu vực núi đá vôi Phong Nha-Kẻ Bàng 25 Hình 2.1. Vị trí các thủy vực khảo sát thu thập mẫu vật thủy sinh vật ở vùng núi đá vôi VQG Phong Nha – Kẻ Bàng ...................... 34 Hình 3.1. Sự phân chia các nhóm loài giáp xác theo loại hình thủy vực ở VQG Phong Nha – Kẻ Bàng.................. 61 Hình 3.2. Sơ đồ minh họa sự phân chia các nhóm loài giáp xác theo đặc trưng phân bố ở các thủy vực vùng núi đá vôi khu vực VQG PN – KB ................. 62 Hình 3.3. Số lượng loài hang động điển hình A và loài hang động không chính thức B ở thủy vực các hang vùng núi đá vôi VQG PN – KB ......... 65 Hình 3.4. Phân bố số lượng loài giáp xác sống tầng nổi và tầng đáy....... 71 Hình 3.5. Phân bố số lượng loài giáp xác theo mùa khảo sát... 72 Hình 3.6. Mật độ trung bình nhóm giáp xác sống nổi các thủy vực trong hang động 77 Hình 3.7. Biến động mật độ giáp xác sống nổi ở động Phong Nha...... 78 Hình 3.8. Biến động mật độ giáp xác sống nổi ở hang E..... 79 Hình 3.9. Mật độ trung bình nhóm giáp xác sống nổi ở các thủy vực trên mặt đất 80 Hình 3.10. Biến động mật độ giáp xác sống nổi ở sông Chày và sông Son......... 81 Hình 3.11. Biến động mật độ giáp xác sống nổi ở hồ Đồng Suôn và hồ KN...... 82 x Hình 3.12. Biến động mật độ trung bình theo mùa nhóm giáp xác sống nổi ở sông suối............................................................................................................ 83 Hình 3.13. Biến động mật độ trung bình theo mùa nhóm giáp xác sống nổi ở các hồ chứa............... 83 Hình 3.14. Biến động mật độ trung bình theo mùa nhóm giáp xác sống nổi ở các thủy vực trong hang động........... 85 Hình 3.15. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy ở các thủy vực trên mặt đất..... 87 Hình 3.16. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy ở các thủy vực trong hang động...... 88 Hình 3.17. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy ở sông.......... 88 Hình 3.18. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy ở hồ chứa...... 89 Hình 3.19. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy theo mùa ở các thủy vực trên mặt đất ...... 89 Hình 3.20. Biến động mật độ trung bình nhóm giáp xác sống đáy theo mùa ở các thủy vực trong hang động 90 Hình 3.21. Biến động chỉ số phong phú nhóm giáp xác sống nổi các thủy vực vùng núi đá vôi VQG PN - KB 93 Hình 3.22. Biến động giá trị trung bình theo mùa chỉ số phong phú nhóm giáp xác sống nổi ở