Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học còng Sesarmidae trong rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học còng Sesarmidae trong rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh" được hoàn thành với mục tiêu nhằm nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, phân bố và tốc độ tiêu thụ lá rụng của còng thuộc họ Sesarmidae trong các sinh cảnh đặc trưng của rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh để quản lý và phát triển bền vững sinh cảnh rừng ngập mặn Cần Giờ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học còng Sesarmidae trong rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CÒNG SESARMIDAE TRONG RỪNG NGẬP MẶN CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 9.42.02.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC TP. HCM - Năm 2024
Công trình được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Phú Hòa PGS.TS. Vũ Cẩm Lương Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh Vào hồi ……giờ …. ngày …… tháng ….. năm ……. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh - Thư viện Quốc gia Hà Nội
1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Rừng ngập mặn (RNM) là một trong những HST tự nhiên có năng suất sinh học cao nhất (Sandilyan và Kathiresan, 2012). Rừng ngập mặn ở Việt Nam có vai trò quan trọng trong việc đóng góp vào năng suất sinh học vùng cửa sông ven biển, thông qua cung cấp một lượng lớn sinh khối cơ bản để duy trì sự tồn tại của HST cả về ý nghĩa môi trường và kinh tế (Phan Nguyên Hồng và cộng sự, 1999). Bên cạnh đó, RNM còn có vai trò bảo vệ bờ biển, chống lại xói mòn, chống lại gió bão,... RNM còn là nơi cung cấp thức ăn và là nơi cư trú của nhiều loài thủy sản quan trọng có giá trị cao. Đến nay, hướng nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu mã vạch DNA đang được nhiều quốc gia, nhiều nhà khoa học trên thế giới rất quan tâm phát triển, đặc biệt trong những năm gần đây và sẽ là một xu thế nghiên cứu trong thời gian tới. Mã vạch DNA được xem là một công cụ mới, hỗ trợ có hiệu quả trong nghiên cứu về phân loại, phát hiện loài mới, giám định loài và các mẫu có nguồn gốc từ sinh vật sống hoặc đã chết thậm chí đã qua chế biến, vì vậy mã vạch DNA có rất nhiều ứng dụng trong nghiên cứu cũng như thực tiễn (Heber và cộng sự, 2003). Tại Việt Nam cho đến hiện nay, có rất ít công trình nghiên cứu về lĩnh vực này nhưng chỉ dừng lai ở phương pháp phân loại truyền thống như: Đỗ Văn Nhượng (2003) cung cấp dẫn liệu bước đầu về cua (Brachyura) ở rừng ngập mặn Cần Giờ; Trần Ngọc Diễm My (2011 a,b) nghiên cứu thành phần loài, vai trò tiêu thụ lá rụng của còng Perisesarma eumolpe ở vùng gẫy đổ do bão tại tiểu khu 17 rừng ngập mặn Cần Giờ; Trần Lê Quang Hạ và Trần Ngọc Diễm My (2021) nghiên cứu về chế độ ăn của còng Perisesarma eumolpe giữa vùng rừng và vùng gẫy đổ 10 năm sau bão; Trần Ngọc Diễm My và Trần Lê Quang Hạ (2023) nghiên cứu về đa dạng các loài còng thuộc phân thứ bộ Brachyura tại tiểu khu 17 rừng ngập mặn Cần Giờ, sau 12 năm phục hồi của rừng do bão. Vì vậy, việc đầu tư nghiên cứu và ứng dụng mã vạch DNA hỗ trợ phân loại bằng hình thái, nghiên cứu về đặc điểm sinh học… nhằm duy trì và phát triển các loài này là phù hợp, đặc biệt trong bối cảnh ứng phó biến đổi khí hậu hiện nay. Trên cơ sở đó, đề tài thực hiện “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học còng Sesarmidae trong rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh” nhằm có sự đánh giá tổng thể về thành phần loài, sự đa dạng, các sinh cảnh phù hợp cho các loài còng họ Sesarmidae sinh sống… hỗ trợ các nhà quản lý trong duy trì và phát triển hệ sinh thái rừng ngập mặn là thật sự cần thiết và cấp bách.
2 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, phân bố và tốc độ tiêu thụ lá rụng của còng thuộc họ Sesarmidae trong các sinh cảnh đặc trưng của rừng ngập mặn Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh để quản lý và phát triển bền vững sinh cảnh rừng ngập mặn Cần Giờ 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Luận án nghiên cứu các loài còng thuộc họ Sesarmidae ở rừng ngập mặn Cần Giờ, TP. HCM. Luận án chỉ nghiên cứu các sinh cảnh có điều kiện tự nhiên phù hợp cho còng sinh sống ở rừng ngập mặn Cần Giờ. Luận án chỉ khảo sát tốc độ tiêu thụ lá rụng trên loài còng Parasesarma plicatum (Latreille, 1803), loài ưu thế ở sinh cảnh 3. Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự DNA 03 vùng gen 16S-rRNA, COI và 28S-rRNA để định danh loài với các mẫu chưa xác định được rõ ràng qua đặc điểm hình thái ngoài. 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu thành phần loài còng thuộc họ Sesarmidae ở rừng ngập mặn Cần Giờ, TP. HCM. Xác định sự phân bố và mật độ còng trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ. Khảo sát tốc độ tiêu thụ lá rụng của còng Parasesarma plicatum (Latreille, 1803) trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ. Xây dựng bộ tiêu chí về sinh cảnh còng trong rừng ngập mặn CG. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu cung cấp thêm các thông tin về một số đặc điểm sinh học, thành phần loài, sự đa dạng và phân bố các loài còng ở các điều kiện sinh cảnh, sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả cung cấp các thông tin quan trọng làm cơ sở để xây dựng các giải pháp phù hợp trong công tác quản lý, bảo tồn hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần Giờ. Tính mới của luận án Lần đầu ghi nhận được loài còng: Parasesarma lanchesteri (Tweedie, 1936) tại RNM Cần Giờ bằng kỹ thuật giải trình tự gen 16S rDNA và COI. Lần đầu ghi nhận trình tự DNA vùng gene 28S-rRNA của loài Parasesarma lanchesteri (Tweedie, 1936) ở rừng ngập mặn Cần Giờ. Luận án đã tổng hợp các sinh cảnh đặc trưng của họ còng Sesarmidae tại rừng ngập mặn Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh.
3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về đặc điểm sinh học của còng họ Sesarmidae Tên gọi: phổ biến của các loài trong cận bộ này khá đa dạng như cua, cáy, còng, đam, rạm, dã tràng, ghẹ, cà ra,... nhưng các tên gọi này dường như không phải là các nhóm đơn ngành theo quan điểm của phát sinh loài hiện đại mà chỉ đơn thuần dựa theo hình thái hoặc môi trường sống của chúng. Hiện nay, người ta ước có khoảng gần 6.800 loài. Phân biệt giới tính: Cua - còng nói chung thể hiện sự biệt hóa giới tính. Con đực thường có càng lớn hơn con cái, và nắp bụng nhỏ hơn con cái. Đặc điểm sinh sản và vòng đời: Cua - còng thu hút bạn đời thông qua kích thích tố, phương tiện thị giác, âm thanh hoặc rung. Quá trình giao phối diễn ra ngay sau khi con cái đã lột xác và vỏ vẫn còn mềm, trứng được thả vào bụng của con cái, con cái mang trứng cho tới khi trứng nở. Khi sự phát triển phôi đã hoàn tất, con cái giải phóng ấu trùng mới nở vào trong môi trường nước, ấu trùng zoea nhỏ bơi tự do có thể nổi và trôi theo dòng nước. Qua nhiều lần lột xác, chúng biến thái sang giai đoạn megalopa. Khi đã trở thành còng con, chúng vẫn sẽ phải tiếp tục lột xác nhiều lần nữa để trở thành còng trưởng thành. 1.2. Mối liên hệ của các loài còng với hệ sinh thái rừng ngập mặn Hệ sinh thái cửa sông và rừng ngập mặn: Vùng cửa sông rất đa dạng về sinh cảnh và nơi sống của các loài sinh vật gồm nấm, vi khuẩn, các loài thực vật và tảo, các loài động vật từ động vật không xương sống đến có xương sống, những sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy vật chất, khép kín một chu trình sinh học ở đới biển ven bờ. Thực vật rừng ngập mặn được coi là cây có nhiều khả năng sống sót trong vùng nước có độ mặn cao và ôxy trong đất thấp. Tầm quan trọng của hệ sinh thái rừng ngập mặn: Đối với môi trường, rừng ngập mặn là môi trường sống, nuôi dưỡng một số loài cá, nhuyễn thể và động vật giáp xác. Sự đa dạng thành phần loài cùng với cung cấp nơi trú ẩn làm cho rừng ngập mặn trở thành một vùng sinh thái hấp dẫn để sống và sinh sản của các loài thủy, hải sản, chim, hổ, khỉ và cá sấu. Đối với kinh tế, hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng rất quan trọng đối với con người như một nguồn cung cấp gỗ, câu cá và du lịch,… Những nỗ lực bảo tồn hệ sinh thái rừng ngập mặn: Khoảng 20 quốc gia trên thế giới đã bắt đầu các dự án phục hồi trồng lại cây ngập mặn. Một số hiệp ước và hiệp định quốc tế đã đề cập đến việc bảo vệ và khôi phục lại môi trường sống ngập mặn. Nhiều tổ chức đã bắt đầu các sáng kiến giáo dục
4 công cộng cùng với những nỗ lực nhằm phục hồi sinh cảnh rừng ngập mặn. Giới thiệu về rừng ngập mặn Cần Giờ, TP. HCM: Hiện trạng tổng thể của Rừng ngập mặn Cần Giờ hiện nay phần lớn là diện tích đã trồng thành rừng, còn lại khoảng trên 20% là diện tích rừng tự nhiên và rừng tái sinh. Hệ động vật rừng ngập mặn Cần Giờ có giá trị cao về mặt bảo tồn đa dạng sinh học với trên 200 loài động vật, trong đó có 125 loài tảo, 55 loài động vật nổi, 55 loài động vật nổi đáy, 18 loài tôm, 69 loài cá. Đa dạng thành phần loài còng rừng ngập mặn: Các loài còng trong họ Grapsidae, phân họ Sesarminae thuộc phân bộ Brachyuran, được tìm thấy phổ biến trong môi trường ven biển và các môi trường sống ẩm ướt khác ở vùng ôn đới, nhiệt đới trên toàn thế giới. Sự phân bố của các loài còng trong rừng ngập mặn: Biên độ triều, độ mặn và nhiệt độ, thành phần thực vật cùng với các chất nền phù hợp là những yếu tố liên quan đến sự phân bố của còng. Vai trò của còng đối với rừng ngập mặn: Kĩ sư hệ sinh thái: Các hoạt động làm xáo trộn sinh học đất ảnh hưởng đến tính chất hóa học trầm tích đất, địa hình và sinh địa hoá học, chúng ảnh hưởng đến điều kiện khử oxy hóa và làm giảm nồng độ sulfide trong trầm tích thông qua hoạt động đào hang. Năng suất vật rụng, phân hủy lá rụng trong rừng ngập mặn: Vật rụng thực hiện ba chức năng chính trong hệ sinh thái: Năng lượng đầu vào cho vi sinh vật đất; chất dinh dưỡng đầu vào cho quá trình dinh dưỡng ở thực vật và nguyên liệu đầu vào cho hình thành hữu cơ trong đất. Những chức năng trên có liên quan đến các quá trình chính trong đất, chẳng hạn như hoạt động sinh học, tuần hoàn chất sinh dưỡng và cấu trúc. Thu gom và loại bỏ vật chất rơi rụng: Việc loại bỏ vật chất rơi rụng bởi còng và đưa chúng đến hang của mình từ nền rừng ngập mặn là rất quan trọng trong thu gom vật chất và chu trình các chất dinh dưỡng trong rừng. Hỗ trợ các hệ sinh thái lân cận: hỗ trợ các hệ sinh thái lân cận như các rạn san hô và thảm cỏ biển bằng cách cung cấp thức ăn và nơi sinh sản và bằng bẫy trầm tích đó cung cấp sự bảo vệ. Sinh vật đáy không xương sống là một nguồn thức ăn cho ấu trùng còng mà lần lượt là nguồn thức ăn quan trọng cho các loài cá nước nông và ấu trùng cá vào rừng ngập mặn khi thủy triều lên cao, một dấu hiệu rõ ràng rằng còng giúp thủy sản gần bờ. 1.3. Ứng dụng sinh học phân tử trong phân loại còng trong họ Sesarmidae Gần đây, các kỹ thuật dựa trên DNA (DNA barcode) đã được sử dụng để hỗ trợ phương pháp mô tả hình thái và phân loại loài truyền thống. Những dấu hiệu di truyền này giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các loài,
5 nguồn gốc của các loài và việc xác định niên đại cũng như sự tiến hóa và thích nghi. Cannicci và cộng sự (2017) sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử để xác định một loài còng rừng ngập mặn mới thuộc chi Parasesarma, P. gazi sp. nov., thu thập ở rừng ngập mặn của Tanzanian và Kenya. Các tác giả đã mô tả hình thái của các loài mới và so sánh nó với P. leptosoma. Các tác giả đã sử dụng dữ liệu di truyền tương ứng với các chỉ thị DNA của ty thể và nhân để xác định quan hệ của các loài mới trong họ Sesarmidae. Bốn mẫu vật của các loài mới đã được lựa chọn phân tích gen và so sánh với dữ liệu di truyền từ 14 mẫu khác của còng rừng ngập mặn gồm: Parasesarma leptosome, P. catenatum, P. melissa (De Man, 1887), P. guttatum (Milne-Edwards, 1869), P. samawati (Gillikin và Schubart, 2004), Chiromantes ortmanni (Crosnier, 1965), C. eulimene (De Man, 1895), Sarmatium crassum (Dana, 1851), Selatium brockii (De Man, 1887), Neosarmatium phium (Ragionieri, Fratini và Schubart, 2012), Sesarmoides longipes (Krauss, 1893). CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Phạm vi nghiên cứu Thời gian: các nội dung nghiên cứu được tiến hành trong thời gian từ năm 2018 đến năm 2023. Địa điểm: rừng ngập mặn Cần Giờ, TP. HCM, số tiểu khu khảo sát là 13/24 tiểu khu. Đối tượng nghiên cứu: các loài còng thuộc họ Sesarmidae. 2.2. Sơ đồ nghiên cứu Sơ đồ các bước nghiên cứu thể hiện như trong Hình 2.1
7 Hình 2.1. Sơ đồ tiến trình nghiên cứu
8 2.3. Khu vực thu mẫu Căn cứ mức ngập và thời gian ngập của thủy triều tại rừng ngập mặn Cần Giờ để phân thành 4 sinh cảnh theo độ cao địa hình gồm: Địa hình 1 (ĐH1) tương ứng sinh cảnh 1 (SC1: - 0,3 - 0,4 m), Địa hình 2 (ĐH2) tương ứng sinh cảnh 2 (SC2: 0,4 - 1,1 m), Địa hình 3 (ĐH3) tương ứng sinh cảnh 3 (SC3: 1,1 -1,8 m) và Địa hình 4 (ĐH4) tương ứng sinh cảnh 4 (SC4: 1,8 – 2,5 m không phù hợp cho còng sinh sống) (Bảng 2.1). Bảng 2.1. Các tiểu khu khảo sát thu mẫu ĐH 1 ĐH 2 ĐH 3 STT Tuyến Tiểu khu (SC 1) (SC 2) (SC 3) 1 15 x x 2 I 16 x x x 3 17 x x 4 5 x x 5 10 x x 6 II 13 x x 7 21 x x 8 6a x x x 9 3 x 10 1 x 11 III 2b x x 12 7 x 13 24 x x 2.4. Nội dung 1: Xác định thành phần loài còng thuộc họ Sesarmidae ở rừng ngập mặn Cần Giờ 2.4.1. Xác định đa dạng thành phần loài còng rừng ngập mặn Cần Giờ qua các đặc điểm hình thái bên ngoài Thu mẫu: Tại khu vực thu mẫu có 3 người bắt toàn bộ số còng gặp được trên sàn rừng trong thời gian 60 phút. Các mẫu còng thu thập được giữ trong bể nhựa với 5 cm trầm tích tại nơi thu mẫu trong vòng 24 giờ với điều kiện nhiệt độ phòng để tiến hành nghiên cứu và lưu giữ trong formaline 5% hoặc cồn 70o. Thời gian 12 tháng từ tháng 5/2019 đến tháng 6/2020. Phương pháp phân tích: Các mẫu còng thu thập được phân loại ra từng nhóm riêng, quan sát hình thái ngoài, sơ bộ mô tả hình thái. Dựa theo tài liệu của Dai và Yang (1991) để định danh và mô tả thành phần loài, đồng thời tham khảo hệ thống phân loại mới hiện nay là Biodiversity Information System (OBIS) để cập nhật đúng tên khoa học của loài phù hợp
9 với sự phát triển của khoa học phân loại. 2.4.2. Định danh còng dựa vào giải trình tự 16S rRNA ty thể, COI mtDNA và 28S rRNA đối với các loài còng chưa phân biệt được rõ ràng bằng các đặc điểm hình thái Thu mẫu: 05 mẫu còng Parasesarma sp. kí hiệu M1.1, M1.2, M2.1, M2.2 và M3.2 thu được trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 9/2022, sau khi phân loại hình thái nhận thấy khá tương đồng với 02 loài Parasesarma bidens và Parasesarma eumolpe nên tiến hành đông lạnh và chuyển về phòng thí nghiệm, sau đó rửa sạch và tiến hành giải trình tự DNA. Phương pháp phân tích: Ly trích DNA: Khoảng 50 mg thịt còng được xay nhuyễn và chuyển sang ống Eppendorf chứa 400 µl dung dịch ly giải (100 mM Tris-HCl, 100 mM EDTA, 250 mM NaCl, pH 8.0, 2% sodium dodecyl sulfate [SDS] và 200 μg/ml proteinase K). DNA tổng số được ly trích theo phương pháp phenol-chloroform-SDS (KlinBunga và cộng sự, 2000). Nồng độ và chất lượng DNA ly trích được xác định bằng quang phổ và phương pháp điện di trên gel agarose. DNA được bảo quản ở nhiệt độ 4 °C. Phản ứng PCR: Các cặp primer sử dụng khuếch đại 16S rRNA ty thể, COI mtDNA và 28S rRNA trong nghiên cứu này theo Crandall và Fitzpatrick (1996). Phản ứng PCR thực hiện với chu trình nhiệt gồm 35 chu kỳ 94ºC/30 giây; 58ºC/30 giây; 72ºC/1 phút. Thể tích phản ứng là 50 µl. Giải trình tự acid nucleic: Các sản phẩm PCR được điện di trên gel agarose 1%, hiệu điện thế 100V, thời gian 15 phút. DNA được soi dưới tia UV và kết quả được hiển thị trên hệ thống chụp gel. Sản phẩm PCR được gửi giải trình tự ở 1st BASE (Malaysia) theo phương pháp Sanger (1997). 2.5. Nội dung 2: Xác định sự phân bố và mật độ còng trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ Thu mẫu: Gồm 5 người tiến hành thiết lập các ô thu mẫu 1m x 1m; tại mỗi địa hình ở mỗi tiểu khu thiết lập 03 ô mẫu theo đường thẳng vuông góc với bìa rừng và các ô cách nhau tối thiểu 50 m (Bảng 2.2). Tại các ô thu mẫu quan sát bằng mắt thường, một lần quan sát tối thiểu 15 phút với khoảng cách 3 – 5 m, đếm số lượng còng, đếm số lượng hang trong các ô thu mẫu và thu mẫu toàn bộ trong các ô quan sát. Ghi nhận thành phần các loài cây và các loài cây chiếm ưu thế, các yếu tố môi trường tại các địa điểm thu mẫu. Bảng 2.2. Phân vùng khảo sát thu mẫu. Tiểu Tổng số ô Sinh cảnh STT Tuyến khu mẫu 1 2 3 Tuyến I 21 6 9 6 1 I 15 6 3 3
10 2 I 16 9 3 3 3 3 I 17 6 3 3 Tuyến II 33 3 18 12 4 II 5 6 3 3 5 II 10 6 6 6 II 13 6 3 3 7 II 21 6 3 3 8 II 6a 9 3 3 3 Tuyến III 21 0 12 9 9 III 3 3 3 10 III 1 3 3 11 III 2b 6 3 3 12 III 7 3 3 13 III 24 6 3 3 Tổng 75 9 39 27 Tỷ lệ (%) 100 12 52 36 Phương pháp phân tích: Dựa theo tài liệu của Dai và Yang (1991) để định danh và mô tả thành phần loài, kết hợp cập nhật tên loài trên hệ thống OBIS. Thành phần các loài cây và các loài cây chiếm ưu thế được nhận dạng theo tài liệu Cây cỏ Việt Nam của Phạm Hoàng Hộ (2003). Các yếu tố môi trường: Nhiệt độ trầm tích (oC) được đo bằng nhiệt kế chuyên dụng tại độ sâu 10 – 20 cm, đo tại địa điểm thu mẫu; Độ mặn dung dịch đất (S‰) đo bằng khúc xạ kế Atago, đo tại địa điểm thu mẫu; pH dung dịch đất đo bằng máy đo pH tại địa điểm thu mẫu. Phương pháp nghiên cứu đa dạng sinh học:  Chỉ số đa dạng: được sử dụng để đánh giá mức độ đa dạng sinh học của từng sinh cảnh nghiên cứu, theo công thức: H’ = - [Σ (pi)(ln pi)] Trong đó: pi = ni/N; ni là số lượng cá thể của loài thứ I; N là tổng số lượng cá thể trong sinh cảnh. Chỉ số H’ càng lớn khi số lượng loài càng lớn và số lượng cá thể của mỗi loài càng nhỏ và ngược lại.  Chỉ số đồng đều: của các loài còng trong từng sinh cảnh được tính theo công thức: J’ = H’/lnS Trong đó: S là số lượng loài trong sinh cảnh. Đối với bất kỳ số lượng loài, chỉ số đồng đều nằm trong khoảng từ 0 - 1. Khi giá trị ngày càng gần 1, các cá thể có số lượng phân bố càng đồng đều
11  Tính đa dạng của các loài còng họ Sesarmidae trong từng sinh cảnh bằng giá trị Dv (Chen, 1994) trích bởi Phạm Quốc Huy (2008), được tính toán bằng công thức: Dv = H’*J’  Chỉ số tương đồng Sorensen (Sorensen's Index) được tính theo công thức: S = 2 * C/(A+B) Trong đó: A là số loài có ở sinh cảnh thứ nhất, B là số loài có ở sinh cảnh thứ hai, C là số loài có chung giữa hai sinh cảnh. S có giá trị từ 0 đến 1, càng gần 1 thì mức độ tương đồng thành phần loài giữa 2 sinh cảnh càng cao. 2.6. Nội dung 3: Khảo sát tốc độ tiêu thụ lá rụng của còng Parasesarma plicatum (Latreille, 1803) trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ 2.6.1. Xác định độ ẩm có trong lá Áp dụng phương pháp nhiệt trọng trường. Độ ẩm của mẫu được xác định dựa vào khối lượng giảm sau quá trình sấy theo tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5613:2007: Chè – Xác định hao hụt khối lượng ở 103°C. Lá sử dụng là lá cây đước đôi (Rhizophora apiculata) nhặt trên sàn rừng tại địa điểm thu mẫu còng, với 3 mẫu lá: 01 lá màu vàng trọng lượng ban đầu là 2,3767 g, 01 lá màu nâu đỏ trọng lượng ban đầu là 3,4992 g và 01 lá màu nâu đen trọng lượng ban đầu là 2,4200 g. Tính toán kết quả: m0: Khối lượng lá trước khi sấy (g), ms: Khối lượng lá sau khi sấy (g) 2.6.2. Thí nghiệm 1: Sự tiêu thụ riêng từng loại lá rụng của còng Parasesarma plicatum Bố trí thí nghiệm: Thu thập mẫu còng Parasesarma plicatum sống, số lượng 150 con gồm: 75 còng lớn và 75 còng nhỏ. Còng lớn có trọng lượng trung bình các nghiệm thức là 12,42 g và CW trung bình 2,49 cm, gồm 3 nghiệm thức NT1, NT2 và NT3. Còng nhỏ có trọng lượng trung bình các nghiệm thức là 6,74 g và CW trung bình 2,00 cm, gồm 3 nghiệm thức NT4, NT5 và NT6, mỗi nghiện thức lặp lại 5 lần. Lá sử dụng thí nghiệm là lá cây đước đôi (Rhizophora apiculata) nhặt trên sàn rừng tại địa điểm thu mẫu còng với 03 loại lá: Lá màu vàng, lá màu nâu đỏ và lá màu nâu đen. Mỗi nghiệm thức gồm 05 con còng và 01 loại lá, được bố trí ngẫu nhiên và lặp lại 05 lần, tổng cộng 30 nghiệm thức. Tiến hành thí nghiệm: Cho 05 con còng vào một bể nuôi nhựa hình
12 tròn, đường kính 30 cm, nuôi trong phòng kín, không đậy nắp và không cho ăn trong 24 giờ trước khi thí nghiệm. Cho vào mỗi bể còng lớn 12 g và mỗi bể còng nhỏ 5 g mỗi loại lá, chọn mẫu lá có màu sắc như nhau theo từng nghiệm thức. Thí nghiệm tiến hành trong 72 giờ, sau mỗi 8 giờ thí nghiệm cân lại trọng lượng của lá. Công thức tính khối lượng lá do còng ăn X (g) = X0 - X1 Trong đó: X: Khối lượng lá do còng ăn; X0: Khối lượng lá trước thí nghiệm; X1: Khối lượng lá sau mỗi 8 giờ thí nghiệm. 2.6.3. Thí nghiệm 2: Sự tiêu thụ lá rụng của còng Parasesarma plicatum đối với tổng hợp 03 loại lá Bố trí thí nghiệm: Thu thập mẫu còng Parasesarma plicatum sống, trọng lượng trung bình là 10,86 g/cá thể và CW trung bình 2,41 cm/cá thể. Bố trí 1 ô 1 con còng + 3 loại lá (vàng, nâu đỏ, nâu đen), lặp lại 10 lần, tổng số còng thí nghiệm là 10 cá thể. Lá sử dụng thí nghiệm là lá cây đước đôi (Rhizophora apiculata) nhặt trên sàn rừng tại địa điểm thu mẫu còng. Tiến hành thí nghiệm: Cho 01 con còng vào một bể nuôi nhựa hình tròn, đường kính 30 cm, trong phòng kín, không đậy nắp và không cho ăn trong 24h trước khi thí nghiệm. Cho vào mỗi bể 5 g mỗi loại lá, chọn mẫu lá có màu sắc như nhau theo từng ô thí nghiệm. Thí nghiệm tiến hành trong 72 giờ, sau mỗi 8 giờ thí nghiệm cân lại trọng lượng của lá. Công thức tính khối lượng lá do còng ăn X (g) = X0 - X1 Trong đó: X: Khối lượng lá do còng ăn; X0: Khối lượng lá trước thí nghiệm; X1: Khối lượng lá sau mỗi 8 giờ thí nghiệm. 2.7. Nội dung 4: Xây dựng bộ tiêu chí về sinh cảnh còng trong rừng ngập mặn Cần Giờ Căn cứ kết quả nghiên cứu từ các nội dung trên, tiến hành xây dựng bộ tiêu chí về sinh cảnh đặc trưng của còng RNM Cần Giờ (Bảng 2.3). Bảng 2.3. Bộ tiêu chí về sinh cảnh đặc trưng của còng RNM Cần Giờ. STT Loài ưu thế Đặc điểm sinh cảnh còng RNM 1 … A B C D E F 2 3 Ghi chú: A: Mức ngập, thời gian ngập của thủy triều. B: Độ phủ của rừng. C: Loại rừng. D: Thành phần các loài cây. E: Loài cây ưu thế. F: Đặc điểm môi trường (nhiệt độ, độ mặn, pH). 2.8. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
13 Sử dụng phần mềm MS excel nhập và xử lí số liệu thu được. Các trình tự thu được từ nghiên cứu này được kiểm tra và hiệu chỉnh bằng phần mềm Chromas, BioEdit. Trình tự liên ứng (consensus) được so sánh với các trình tự sẵn có trên NCBI thông qua công cụ BLAST. Mô hình tiến hóa phù hợp nhất của các trình tự được xác định dựa vào tiêu chí Bayesian Information Criterion dựa trên phần mềm jModeltest v3.7. Cây di truyền được xây dựng bằng phần mềm MEGA 7.0 và hiệu chỉnh bằng phần mềm TreeGraph 2.0. Tất cả các phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm SPSS Statistics version 20. Sử dụng phân tích phương sai hai yếu tố (Two way ANOVA) để đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức tiêu thụ lá và Tukey’s honestly significant different (Tukey test) để so sánh sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức tiêu thụ lá giữa hai kích cỡ còng (P < 0,05). CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nội dung 1: Xác định thành phần loài còng thuộc họ Sesarmidae ở rừng ngập mặn Cần Giờ 3.1.1. Kết quả định danh một số loài còng họ Sesarmidae rừng ngập mặn Cần Giờ dựa vào hình thái bên ngoài Tổng số lượng mẫu thu thập được đã sơ bộ mô tả và định danh được 12 loài. Hình thái ngoài của các loài được tổng kết theo Bảng 3.1.
14
15
16
17 3.1.2. Định danh còng dựa vào giải trình tự 16S rRNA ty thể, COI mtDNA và 28S rRNA đối với các loài còng chưa phân biệt được rõ ràng bằng các đặc điểm hình thái 3.1.2.1. Kết quả giải trình tự và so dòng vùng 16S-rRNA của các mẫu còng Kết quả phân tích dựa vào trình tự 16S-rRNA cho thấy cả 3 mẫu M1.1, M1.2 và M2.2 trùng khớp trình tự với loài Parasesarma lanchesteri (KX761174), kết quả này phù hợp với kết quả BLAST trình tự với các trình tự tham chiếu của NCBI. Mẫu M2.1 và M3.2 tương đồng cao với loài Perisesarma eumolpe (KX423811), kết quả này phù hợp với kết quả BLAST đối chiếu trình tự với các dữ liệu hiện có của GenBank (NCBI). Như vậy có thể thấy rằng, bằng phương pháp xếp thẳng hàng trình tự gen MUSCLE với sự kiểm tra thủ công, tính khoảng cách di truyền p-distance và xây dựng cây phát sinh bằng phương pháp Maximum likelihood đã cho kết quả phân loại rõ ràng hơn cho các mẫu vật. Cụ thể, ba mẫu M1.1, M1.2 và M2.2 thuộc loài Parasesarma lanchesteri và hai mẫu M2.1 và M3.2 thuộc loài Perisesarma eumolpe. Các kết quả này phù hợp với cây phát sinh dựa trên chỉ thị 16S- rRNA từ nghiên cứu của Shahdadi và Schubart (2018). 3.1.2.2. Kết quả giải trình tự và so dòng vùng COI của các mẫu còng Kết quả BLAST cho thấy mẫu M1.1; M1.2; M2.2 tương đồng 99.68% với Parasesarma lanchesteri (KX761168) với độ bao phủ 96%. Trong khi đó mẫu M2.1 và M3.2 tương đồng 100% với Perisesarma eumolpe (MK033173) với độ bao phủ 99 – 100%. Kết quả xây dựng cây phát sinh loài bằng phương pháp Maximum Likelihood đã cho kết quả phân loại rõ ràng hơn cho các mẫu vật. Ba mẫu M1.1, M1.2 và M2.2 thuộc loài Parasesarma lanchesteri và hai mẫu M2.1 và M3.2 thuộc loài Perisesarma eumolpe. Các kết quả này phù hợp với cây phát sinh dựa trên chỉ thị COI từ nghiên cứu của Shahdadi & Schubart (2018). 3.1.2.3. Kết quả giải trình tự và so dòng vùng 28S-rRNA của các mẫu còng Kết quả BLAST cho thấy mẫu M1.1 tương đồng 100% với P. bidens (OQ942046); M1.2; M2.2 tương đồng 99.8% với P. bidens (OQ942045) với độ bao phủ 92%. Trong khi đó mẫu M2.1 và M3.2 tương đồng 100% với P. eumolpe (MK033173) với độ bao phủ 94 – 100%. Kết quả xây dựng cây phát sinh loài bằng phương pháp Maximum Likelihood cho thấy 5 mẫu vật tương đồng với cả ba loài P. bidens, P. continental, và P. eumolpe, trong đó phân ra 2 nhóm nhỏ gồm (M1.1, M2.1 và M3.2) và (M1.2 và M.2.2). Do không có dữ liệu vùng gen 28S-rRNA của loài P. lanchesteri từ NCBI nên chưa thể khẳng định tên loài các mẫu vật bằng vùng gen này. Đây là ghi
18 nhận mới trình tự DNA vùng gen 28S rRNA của loài P. lanchesteri ở rừng ngập mặn Cần Giờ, sẽ tiến hành đăng ký vùng gen này trên NCBI. 3.1.3. Xác định đa dạng thành phần loài còng ở rừng ngập mặn Cần Giờ Từ kết quả định danh dựa vào hình thái ngoài và kỹ thuật sinh học phân tử xác định thành phần loài còng họ Sesarmidae ở rừng ngập mặn Cần Giờ. Tổng số mẫu đã thu thập được bao gồm 2.222 mẫu còng trong đó họ Sesarmidae có 2.157 mẫu và đã định danh được 12 loài gồm: Clistocoeloma merguiense (De Man, 1888), Episesarma mederi (H. Milne Edwards, 1853), Episesarma singaporense (Tweedie, 1936), Episesarma vesicolor (Tweedie, 1940), Neosarmatium bidentatum (Rahayu & Davie, 2006), Neosesarma gemmiferum (Tweedie, 1936), Parasesarma plicatum (Latreille, 1803), Perisesarma bidens (De Haan, 1835), Perisesarma eumolpe (De Haan, 1895), Perisesarma semperi (Bürger, 1893), Sarmatium germaini (A. Milne Edwards, 1989) và Parasesarma lanchesteri (Tweedie, 1936). Thành phần các loài còng thuộc họ Sesarmidae bắt gặp tập trung ở 02 mức địa hình là ĐH2 và ĐH3, ở ĐH3 không bắt gặp loài Episesarma singaporense (Tweedie, 1936) và Neosarmatium bidentatum (Rahayu và Davie, 2006). ĐH1 nơi có tán cây rừng che phủ chỉ bắt gặp 03 loài: Episesarma singaporense (Tweedie, 1936), Perisesarma bidens (De Haan, 1835) và Perisesarma eumolpe (De Haan, 1895). 3.2. Nội dung 2: Xác định sự phân bố và mật độ còng trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ 3.2.1. Sinh cảnh đặc trưng ở rừng ngập mặn Cần Giờ 3.2.1.1. Một số yếu tố môi trường cơ bản theo sinh cảnh Kết quả cho thấy nhiệt độ trung bình của đất ở SC1 là cao nhất với 30,4 oC, thấp nhất là SC2 với 27,6 oC. SC1 có nhiệt độ cao là bởi các ô mẫu của tiểu khu 17 và tiểu khu 6A thuộc SC không có tán cây rừng che phủ mà phơi trực tiếp dưới ánh mặt trời nên nhiệt độ đất cao và đều ở mức 30,7 – 30,9 oC. Nhiệt độ đất ở các vị trí gần rìa rừng thường có xu hướng cao hơn phía trong rừng. pH dung dịch đất có sự tương đồng, độ ổn định tương đối cao ở cả ba SC và nghiêng về tính acid, tương ứng là 6,64; 6,11 và 6,4. Độ mặn dung dịch đất khá tương đồng ở cả ba SC, tương ứng là 23,7‰; 23,9‰ và 25,3‰. Tuy nhiên, đây là yếu tố có sự biến động lớn nhất ở tất cả các SC, đặc biệt là ở SC2 có khoảng biến động cao, thời điểm thấp nhất là 14‰ vào mùa mưa và cao nhất là 36‰ vào mùa khô. Nguyên nhân biến động độ mặn do mùa vụ, địa điểm thu mẫu càng gần biển thì độ mặn càng cao,... 3.2.1.2. Thành phần thực vật theo sinh cảnh
19 Tại SC1 có mức ngập từ - 0,3 đến ≤ 0,4m, các ô mẫu 16, 17, 18 tại tiểu khu 17 và ô mẫu 49 tiểu khu 6a là khu vực bãi bồi không có cây rừng. Các ô mẫu còn lại quần xã thực vật chủ yếu là mấm trắng, bần trắng, bần chua và đước. Chiếm ưu thế tại SC này là mấm trắng, tiếp đến là bần chua. Tại SC2 có mức ngập từ 0,4 đến ≤ 1,1m thuộc vùng đất ổn định hơn với quần xã thực vật chủ yếu là đước, dà quánh, cóc trắng, mấm đen, mấm trắng, bần trắng. Đước ở SC này chủ yếu được trồng từ các năm 1978, 1980, 1981 và 1994. Thực vật chiếm ưu thế của SC này là đước. Tại SC3 có mức ngập từ 1,1 đến ≤ 1,8m có quần xã thực vật chủ yếu là đước, dà hôi, dà quánh, chà là, ráng, mấm đen, mấm trắng và cóc trắng. Đước được trồng từ các năm 1978, 1979, 1992, 1994 và 1995. Thực vật chiếm ưu thế của SC này là đước. 3.2.2. Sự phân bố và mật độ còng trong các sinh cảnh của rừng ngập mặn Cần Giờ 3.2.2.1. Tần số xuất hiện và mật độ các loài còng họ Sesarmidae trong ô thí nghiệm Kết quả quan sát 75 ô mẫu thuộc 13 tiểu khu cho thấy tần số bắt gặp các loài còng trong họ Sesarmidae tại RNM Cần Giờ đạt 93,3% (70/75 ô quan sát). Xét theo tiểu khu khảo sát, kết quả cho thấy có sự tỉ lệ nghịch giữa số hang và số cá thể còng như tiểu khu 17 có số hang cao nhất là 110,3 hang/m2 nhưng số cá thể còng lại thấp là 8,0 cá thể /m2, trong khi tiểu khu 15 có số cá thể còng cao nhất là 20,7 cá thể /m2 nhưng chỉ có 40,3 hang/m2. Xét theo sinh cảnh, kết quả cho thấy số lượng hang trung bình nhiều nhất ở SC1 là 48,9 hang/m2 và giảm dần đối với các SC tiếp theo. Sự phân bố và mật độ còng trong họ Sesarmidae ở SC2 và SC3 có sự tương đồng với mật độ tương ứng lần lượt là 7,6 và 7,3 cá thể /m2 và lớn hơn SC1 (2,2 cá thể /m2). 3.2.2.2. Thành phần loài còng họ Sesarmidae trong các sinh cảnh Thành phần loài còng ở sinh cảnh 1: SC1 có 05 loài là Perisesarma eumolpe, Parasesarma bidens, Neosesarma gemmiferum, Parasesarma lanchesteri và Perisesarma semperi. Trong đó, 02 loài chiếm ưu thế ở SC này là Perisesarma eumolpe với số lượng là 9 mẫu (chiếm 42,86%) và Parasesarma bidens với số lượng là 5 mẫu (chiếm 23,81%). Thành phần loài còng ở sinh cảnh 2: SC2 gổm 11 loài, trong đó 02 loài Perisesarma eumolpe (De Man, 1895) và Parasesarma bidens (De Haan, 1835) là chiếm ưu thế ở SC2. 04 loài Sarmatium germaini (A. Milne Edward, 1869), Neosarmatium bidentatum (Rahayu & Davie, 2006), Episesarma singaporense (Tweedie, 1936) và Episesarma versicolor (Tweedie, 1936) là những loài có số lượng rất ít và hiếm gặp, thể hiện qua số lượng 01 mẫu cho mỗi loài.