Tài liệu Nghiên cứu thành phần các loài ong mật (hymenoptra apidae) và khả năng sử dụng một số loài làm chỉ thị đánh giá sự ô nhiễm môi trường trên các hệ sinh thái bị tác động ở miền bắc vi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN PHƯỢNG MINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CÁC LOÀI ONG MẬT (HYMENOPTERA: APIDAE) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT SỐ LOÀI LÀM CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN CÁC HỆ SINH THÁI BỊ TÁC ĐỘNG Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN PHƯỢNG MINH NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CÁC LOÀI ONG MẬT (HYMENOPTERA: APIDAE) VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MỘT SỐ LOÀI LÀM CHỈ THỊ ĐÁNH GIÁ SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRÊN CÁC HỆ SINH THÁI BỊ TÁC ĐỘNG Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔN TRÙNG HỌC Mã số: 62.42.01.06 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS Trương Xuân Lam 2. TS Nguyễn Thị Phương Liên HÀ NỘI - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và những kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một luận án nào. Tôi cũng xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 NCS Nguyễn Phượng Minh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin cảm ơn các cán bộ thuộc Phòng Côn trùng thực nghiệm, phòng Sinh thái Côn trùng - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, cán bộ thuộc Viện Hóa học Môi trường quân sự, Bộ quốc phòng đã giúp đỡ tận tình, đóng góp những ý kiến quý báu, đồng cảm ơn sự hỗ trợ của đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam mã số: VAST04.08/1516 đã hỗ trợ tạo điều kiện về cơ sở vật chất phục vụ cho đề tài nghiên cứu. Đặc biệt tôi xin cảm ơn PGS.TS Trương Xuân Lam và TS Nguyễn Thị Phương Liên đã giành nhiều thời gian, trí tuệ, tận tình hướng dẫn trực tiếp trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn Khoa Sinh thái Tài nguyên và Môi trường, Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi rất nhiều về cơ sở vật chất, các điều kiện thực hiện đề tài và thủ tục hành chính để bảo vệ luận án. Tôi xin cảm ơn cán bộ Viện sinh thái và Tài nguyên sinh vật và các đồng nghiệp của tôi trong và ngoài cơ quan đã giúp đỡ tôi nuôi côn trùng, điều tra thu thập số liệu và đóng những ý kiến bổ ích trong quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 NCS. Nguyễn Phượng Minh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................... ii MỤC LỤC ..............................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................iv DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................................... v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...........................................vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................................. 1 Chương 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU.............................. 9 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài...................................................................... 9 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ........................................................ 11 Chương 2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....41 2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................... 41 2.2. Vật liệu nghiên cứu.............................................................................. 42 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................... 43 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................54 3.1. Thành phần loài và phân bố của các loài thuộc họ ong mật Apidae ở một số tỉnh thuộc miền Bắc Việt Nam ..................... 54 3.2. Nghiên cứu khả năng sử dụng một số loài ong mật làm chỉ thị sinh học nhằm đánh giá sự ô nhiễm môi trường ở các điểm nghiên cứu........................................................................ 86 3.3. Nghiên cứu mối quan hệ sinh thái của các loài ong mật với các sinh cảnh và đề xuất một số biện pháp bảo tồn .................... 115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................133 1. Kết luận................................................................................................. 133 2. Kiến nghị............................................................................................... 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................135 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Cặp mồi sử dụng khuếch đại vùng gen ty thể cox1....................... 46 Bảng 3.1. Thành phần và sự phân bố của các loài ong mật thuộc họ Apidae ở một số tỉnh miền Bắc, Việt Nam................................................. 54 Bảng 3.2. Nồng độ DNA genome của 5 mẫu ong nội Apis cerana ............... 81 Bảng 3.3. Các loài ong mật có khả năng làm chỉ thị sinh học tại các điểm nghiên cứu ở miền Bắc, Việt Nam .............................................. 89 Bảng 3.4. Hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu cơ thể ong mật Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu ......................................... 94 Bảng 3.5. Hàm lượng các kim loại nặng có trong mẫu ruột ong Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu ................................................... 100 Bảng 3.6. Hàm lượng các kim loại nặng có trong mẫu sáp ong Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu ................................................... 105 Bảng 3.7. Hàm lượng các kim loại nặng có trong mẫu mật ong Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu ................................................... 110 Bảng 3.8 . Số lượng loài ong mật ( họ Apidae) và tỷ lệ bắt gặp của chúng ở các sinh cảnh nghiên cứu .......................................................... 116 Bảng 3.9. Chỉ số đa dạng Shannon – Weiner (H’) của các loài ong mật Apidae ghi nhận được ở 4 sinh cảnh nghiên cứu....................... 119 Bảng 3.10. Tình hình cháy rừng tại một điểm điều tra ở Cao Bằng, Lạng Sơn, Tuyên Quang và Hà Giang năm 2014 và 2015.......................... 121 Bảng 3.11. Các loài ong mật Apidae bị khai thác qua mức ở tự nhiên cần bảo vệ và sử dụng bền vững tại các điểm nghiên cứu ...................... 129 Bảng 3.12. Các loài ong thụ phấn cho cây trồng có nguy cơ bị tận diệt cần bảo vệ ở sinh cảnh rừng tự nhiên và rừng trồng tại các điểm nghiên cứu................................................................................ 131 v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Các tỉnh điều tra thu mẫu ong mật ở miền Bắc Việt Nam............. 42 Hình 3.1. Cấu trúc thành phần loài ong mật họ Apidae ở miền Bắc, Việt Nam.. 60 Hình 3.2. Tỷ lệ các loài ong mật họ Apidae ghi nhận được ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam............................................................................................... 62 Hình 3.3. Hình thái ngoài của loài ong mật Ceratina collusor ..................... 64 Hình 3.4. Hình thái ngoài của loài ong mật Ceratina humilor...................... 66 Hình 3.5. Hình thái ngoài của loài ong mật Ceratina stupensis.................... 67 Hình 3.6. Hình thái ngoài của loài ong mật Ceratina lieftinck ..................... 70 Hình 3.7. Hình thái ngoài của loài ong mật Elaphropoda khasiana ............. 71 Hình 3.8. Hình thái ngoài của loài ong mật Thyreus abdominalis rotratus... 74 Hình 3.9. Hình thái ngoài của loài ong mật Thyreus centrimacula............... 76 Hình 3.10. Hình thái ngoài của loài ong mật Thyreus ceylonicus lilanius .... 77 Hình 3.11. Hình thái ngoài của loài ong mật Thyreus decorus ..................... 79 Hình 3.12. Hình thái ngoài của loài ong mật Thyreus regalis....................... 80 Hình 3.13. Sản phẩm PCR gen cox1 trên gel agarose 1% ............................ 82 Hình 3.14. Trình tự gen ty thể cox 1 của 5 mẫu ong nội Apis cerana........... 83 Hình 3.15. Kết quả alignment 5 quần thể ong nghiên cứu............................ 84 Hình 3.16. Phân nhóm quan hệ của 5 quần thể ong nội ở một số tỉnh phía Bắc theo trình tự đoạn gen ty thể cox1. ............................................................... 85 Hình 3.17. Sự dao động của hàm lượng kim loại nặng trong cơ thể ong mật Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu.................................................... 96 Hình 3.18. Sự dao động của hàm lượng kim loại nặng trong mẫu ruột ong mật Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu.................................................. 101 vi Hình 3.19. Sự dao động của hàm lượng kim loại nặng trong mẫu sáp ong mật Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu.................................................. 107 Hình 3.20. Sự dao động của hàm lượng kim loại nặng trong mẫu mật ong Apis cerana indica ở các điểm nghiên cứu.................................................. 112 Hình 3.21. Quan hệ giữa số lượng loài và tỷ lệ bắt gặp các loài ở trong giống thuộc họ ong mật Apidae ở các sinh cảnh nghiên cứu ................................ 118 Hình 3.22. Độ tương đồng về thành phần loài ong mật thu được trong ở các sinh cảnh nghiên cứu.................................................................................. 120 Hình 3.23. Tỷ lệ bắt gặp của một số loài ong mật trên cây ăn quả ở sinh cảnh vườn cây lâu tại các điểm nghiên cứu......................................................... 122 Hình 3.24. Tỷ lệ bắt gặp của một số loài ong mật trên cây ăn quả ở sinh cảnh vườn cây lâu tại các điểm nghiên cứu......................................................... 124 Hình 3.25. Tỷ lệ viếng thăm trên hoa nhãn của một số loài ong mật ở sinh cảnh vườn cây lâu năm tại xã Song Phương, Hoài Đức, Hà Nội................. 125 Hình 3.26. Tỷ lệ viếng thăm trên hoa vải của một số loài ong mật ở sinh cảnh vườn cây lâu năm tại xã Trù Hựu, Lục Ngạn, Bắc Giang ........................... 127 Hình 3.27. Số lượng bắt gặp ong mật Apis cerana trên cây ngô ở sinh cảnh cây trồng hàng năm tại xã Thuần Mỹ, Ba Vì, Hà Nội ................................. 128 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Anthophora bouwmani A. elephas Anthophora elephas A. jacobi Anthophora jacobi A. cyrtandrae Anthophora cyrtandrae A. cinnyris Anthophora cinnyris A. feronia Anthophora feronia A. Anthreptes Anthophora anthreptes A.cerana Apis cerana A.mellifera Apis mellifera A.dorsata Apis dorsata A. f1orea Apis f1orea E. khasiana Elaphropoda khasiana E. moelleri Elaphropoda moelleri E. impatiens Elaphropoda impatiens E. erratica Elaphropoda erratica E. percarinata Elaphropoda percarinata E. bembidion Elaphropoda bembidion H. tumidifrons Habropoda tumidifrons H. disconota Habropoda disconota H. orbifrons Habropoda orbifrons H. apostasia Habropoda apostasia H. pelmata Habropoda pelmata H. imitatrix Habropoda imitatrix M. capixab Melipona capixab M. capixaba Melipona capixaba M. capixab Melipona capixab viii P. formosana Protomelissa formosana P. habropodae Protomelissa habropodae P. pendleburyi Protomelissa pendleburyi P. vulpecula Protomelissa vulpecula P. insidiosa Protomelissa insidiosa PCR Polymerase chain reaction TAE Đệm Tris-acetate-EDTA ICP-MS ADN (Inductively Coupled Plasma Emission Mass Spectrometry) Deoxyribonucleic acid 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Miền Bắc của Việt Nam có vị trí địa lý nằm trong vùng nhiệt đới nhưng lại có khí hậu gió mùa và có mùa đông lạnh, hơn thế nữa do nằm ở sườn đông của dãy Himalaya, một trong những trung tâm đa dạng sinh học vào bậc nhất trên thế giới, nên khu vực này được cho là nơi chứa đựng sự đa dạng sinh học giàu có nhất Đông Nam Á. Miền Bắc được chia thành 3 vùng lãnh thổ nhỏ gồm Tây Bắc bộ (Lào Cai, Yên Bái, Điện Biên, Hoà Bình, Lai Châu, Sơn La), vùng này chủ yếu nằm ở hữu ngạn sông Hồng, riêng Lao Cai, Yên Bái đôi khi vẫn được xếp vào tiểu vùng đông bắc. Vùng Đông Bắc bộ (Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang, Quảng Ninh) và vùng Đồng bằng sông Hồng (Bắc Ninh, Hà Nam, Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Hưng Yên, Nam Định, Ninh Bình, Thái Bình, Vĩnh Phúc) [112]. Họ ong mật (Apidae) là nhóm chiếm số lượng lớn trên thế giới, với hơn 5700 loài đã được mô tả. Bên cạnh vai trò sản xuất mật ong, thì ong mật còn là những loài thụ phấn cho cây trồng và có vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái, chúng là một mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn của động vật, giúp bảo tồn nguồn gen và cân bằng các hệ sinh thái tự nhiên. Hơn thế nữa, do nhạy cảm với những tác động của môi trường nên chúng được sử dụng như những loài chỉ thị sinh học cho môi trường. Hàng năm Việt Nam sản xuất gần 20.000 tấn mật ong, xuất khẩu khoảng 80-85% tổng sản lượng mật của cả nước và nằm trong tốp 10 nước xuất khẩu mật ong nhiểu nhất. Vì vậy sự sống còn của ngành mật ong Việt Nam phụ thuộc chủ yếu vào khả năng xuất khẩu đặc biệt khả năng xuất khẩu vào các thị trường “khó tính” như Mỹ, các nước châu Âu và Nhật bản. Theo Tổng cục Hải quan, tổng kim ngạch xuất khẩu mật ong trong năm 2016 của 2 Việt Nam ước đạt 95 triệu đô la Mỹ, tương đương 34.000 tấn mật ong và cũng là năm liên tục Việt Nam xuất khẩu đạt trên 30.000 tấn mật ong vào Mỹ với kim ngạch 75,66 triệu đô la Mỹ kể từ năm 2013. Mật ong Việt Nam có tiềm năng nhất ở những thị trường khối lượng lớn với giá cả khá thấp. Việt Nam cũng có thể tiếp cận được thị trường cho mật ong hữu cơ và mật ong được chứng nhận. Những nhà xuất khẩu Việt Nam đã có thị trường ngách hấp dẫn trong thị trường đơn hoa với mật ong cà phê, nhãn, bạc hà có thể trở thành loại mật ong hấp dẫn trong tương lai gần. Để duy trì cũng như phát triển ngành nuôi mật và sản xuất mật, phải không ngừng phát triển cả về quy mô và chất lượng sản phẩm, không ngừng phát triển các phương pháp để có thể phân tích đánh giá chất lượng của mật để đảm bảo nhu cầu ngày càng khắt khe của thị trường, trong đó việc đánh giá hàm lượng thuốc trừ sâu trong mật ong là một trong những nhu cầu số một trong việc đánh giá chất lượng mật ong xuất khẩu (Cục xúc tiến thương mại, 2015) [1]. Nhiều loài ong (họ Apidae) là các loài thụ phấn quan trọng đối với những cây lương thực chính trên thế giới. Chúng là loài nổi tiếng nhất trong số các loài thụ phấn, một nhóm thuộc loài côn trùng biết bay, chạm vào những bông hoa để cho phép thực vật sinh sản tạo ra 1/3 sản lượng lương thực thế giới. Sự vắng mặt của loài thụ phấn này sẽ làm biến mất nhiều loại thực phẩm dinh dưỡng trong thực đơn của chúng ta, như khoai tây, hành tây, dâu tây, súp lơ, ớt, cà phê, bí ngô, cà rốt, hướng dương, táo, hạnh nhân, cà chua, ca cao... Trong bối cảnh ngành nông nghiệp phát triển mạnh mẽ, những con ong đã đóng vai trò ngày càng quan trọng đối với người nông dân. Hiện tại, hơn 2/3 cây trồng trên thế giới, bao gồm cả các cây có hạt, trái cây và rau phụ thuộc vào các loài động vật thụ phấn trong đó ong thực hiện phần lớn công việc này. Các loài ong bản địa đã làm nên một sự khác biệt lớn. Nghiên cứu được Freitas Breno et al. (2009) [50] công bố trên tạp chí khoa học đã chỉ ra rằng các loài 3 ong bản địa làm tăng đáng kể năng suất của 41 loại cây trồng khác nhau như cây cà phê, cây bông ngay cả khi không có sự hiện diện của các con ong mật. Ngược lại, ong mật chỉ làm tăng sản lượng của 6 loại cây trồng. Các nghiên cứu khác đã chứng minh rằng loài ong mật thụ phấn hiệu quả hơn khi có sự hiện diện của những con ong tự nhiên. Tuy nhiên, quần thể các loài ong bản địa cũng có thể bị thu hẹp. Các nhà khoa học đã chỉ ra các hoạt động nông nghiệp cụ thể có thể tạo nên một sự khác biệt tích cực. Việc hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón, đa dạng hóa mùa vụ và tạo sự hòa hợp giữa môi trường sống của loài ong với môi trường canh tác nông nghiệp có thể làm tăng số lượng ong tự nhiên và năng suất cây trồng (Alves et al., 2009) [28]. Một số loài ong mật họ ong mật (Apidae) là một mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn của động vật, giúp bảo tồn nguồn gen và cân bằng các hệ sinh thái tự nhiên. Hơn thế nữa, do nhạy cảm với những tác động của môi trường nên chúng được sử dụng như những loài chỉ thị sinh học cho môi trường. Thức ăn của các loài ong mật họ Apidae là phấn hoa. Thành phần các chất kim loại nặng có trong thức ăn được tích tụ lại trong các bộ phận khác nhau của các loài ong như chì được tích lại trong chất thải (phân) ở các loài ong mật họ Apidae, đồng, sắt và kẽm cũng được tìm thấy trong chất thải nh ng với nồng độ thấp, trong khi sắt đựợc tìm thấy với nồng độ cao trong các tế bào đặc biệt (trophocytes) ở phần bụng, đồng và kẽm được tích lại trong các cơ ở ngực của các loài ong mật. Các nghiên cứu về các kim loại nặng và á kim đựợc tích tụ lại trong cơ thể các loài ong và các sản phẩm của chúng như phấn hoa, keo ong và sáp ong, do quá trình tiêu thụ nguồn thức ăn trong môi trường bị ô nhiễm. Các nghiên cứu cho thấy, ở các hệ sinh thái bị tác động ở miền Bắc Việt Nam đều có độ đa dạng côn trùng cao, trong đó có nhóm ong mạt Apidae. Các hệ sinh thái này là hệ thống mở, có chuỗi thức ăn ngắn và lưới thức ăn đơn giản, hơn nữa hệ sinh thái bị tác động có khả năng 4 điều chỉnh do có sự can thiệp của con người. Chất thải công nghiệp, sinh hoạt, chất độc hại của quá trình sản xuất không được xử lý nghiêm túc được đưa trực tiếp vào môi trường, gây bệnh tật và ô nhiễm môi trường sinh thái. Ngoài ra nồng độ bụi ở đô thị vượt quá nhiều lần chỉ tiêu cho phép cũng đang là nguy cơ huỷ hoại môi trường sinh thái. Tất cả điều này đều làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các loài côn trùng, trong đó có các loài ong mật, đó là việc suy giảm số lượng, làm biến mất nhiều loài bản địa, làm giảm các vai trò có lợi của chúng và ảnh hưởng lớn đến giá trị sản xuất mật (Geni et al., 2007; Goloskov and Pimenov, 2002) [51], [53]. Hơn nữa, hiện nay thuốc bảo vệ thực vật đang được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp để phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng và được coi là một trong những biện pháp nhằm nâng cao năng suất. Miền Bắc là một vùng nông nghiệp lớn nên thuốc bảo vệ thực vật đã được sử dụng nhiều, ngày càng tăng về số lượng, đa dạng về chủng loại. Theo số liệu của Cục Bảo vệ Thực vật, trung bình mỗi năm cả nước nhập khẩu khoảng trên 70.000 tấn thuốc thuốc bảo vệ thực vật, trong đó 90% được nhập khẩu từ Trung Quốc. Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực trong việc phòng trừ, tiêu diệt sâu bệnh, bảo vệ cây trồng, việc lạm dụng thuốc thuốc bảo vệ thực vật hoặc sử dụng không đúng lúc, đúng cách đã gây nhiều hậu quả nghiêm trọng. Khi phun thuốc thuốc bảo vệ thực vật cho cây trồng thì chỉ có khoảng hơn 50% lượng thuốc bám lại có tác dụng diệt trừ sâu bệnh, còn lại gần 50% lượng thuốc bị rơi xuống đất, đi vào nước, không khí. Lượng thuốc thuốc bảo vệ thực vật tồn dư trong các sản phẩm nông nghiệp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vật nuôi. Trước tình hình như vậy, việc nghiên cứu các chất kim loại nặng có trong thức ăn được tích tụ lại trong các bộ phận khác nhau của các loài ong mật là điều cần thiết, để từ đó có những điều chỉnh hợp lý với vấn đề đối với cây trồng cung cấp nguồn mật phấn hoặc có những cải tiến kỹ thuật phù hợp trong nuôi ong mật và sản xuất mật ong để 5 thu được mật ong sạch phục vụ cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu (dẫn theo Phùng Hữu Chính và Đinh Quyết Tâm, 2004) [6]. Ong mật (họ Apidae) là họ đa dạng nhất về thành phần loài trong tổng họ ong mật Apoidea. Tuy nhiên, nghiên cứu về các loài ong mật thuộc họ Apidae ở Việt Nam còn rất hạn chế. Chỉ vài năm trở lại đây, khu hệ Apidae ở Việt Nam mới có một số ít các tác giả trong và ngoài nước quan tâm. Theo thống kê mới nhất về số lượng các loài ong mật đến năm 2016 chỉ mới ghi nhận được 47 loài thuộc 16 giống trên toàn lãnh thổ nước ta và gần đây, một loài thuộc giống Elaphropoda được ghi nhận bổ sung cho khu hệ ong mật ở Việt Nam. Chính vì vậy, một loạt các vấn đề cần phải quan tâm như nhiều taxon ghi nhận mới chưa được phát hiện và công bố, nhiều loài chưa được ghi nhận cho khu hệ côn trùng ở Việt Nam. Các thông tin và dẫn liệu về phân loại học của các loài ong mật ở Việt Nam chưa được hệ thống đầy đủ hoặc thiếu thông tin về mẫu vật, phân bố cho việc hệ thống. Các dẫn liệu của các loài phổ biến, có ý nghĩa kinh tế và loài chỉ thị cho sinh cảnh, cho môi trường cũng như các mối quan hệ giữa chúng với sinh cảnh làm cơ sở cho việc đánh giá vai trò của chúng chưa được quan tâm, chú ý đúng với tiềm năng của nhóm ong mật này. Việc phá rừng, làm xói mòn và thoái hóa đất, thiếu và ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng dẫn đến việc suy giảm số lượng loài ong mật trong đó phải kể đến các loài ong bản địa đơn hoa sản xuất mật cà phê, nhãn, bạc hà. Với các lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thành phần các loài ong mật (Hymenoptera: Apidae) và khả năng sử dụng một số loài làm chỉ thị đánh giá sự ô nhiễm môi trường trên các hệ sinh thái bị tác động ở miền Bắc Việt Nam” nhằm bổ sung những dẫn liệu về thành phần loài của nhóm ong mật, sử dụng một số loài làm chỉ thị đánh giá sự ô nhiễm môi trường trên các hệ sinh thái bị tác động, phục vụ cho công tác quản lý và bảo tồn các loài ong ở Việt Nam. 6 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2.1. Ý nghĩa khoa học Đề tài đã hệ thống khá đầy đủ danh sách về thành phần loài và sự phân bố của các loài ong mật thuộc họ Apidae ở một số tỉnh thuộc miền Bắc Việt Nam. Cung cấp các dẫn liệu về loài ghi nhận mới, loài phổ biến, loài có giá trị kinh tế ở khu vực nghiên cứu. Lần đầu tiên, kết quả đề tài cũng đã cung cấp các dẫn liệu về hàm lượng kim loại nặng và á kim có trong thành phần của cơ thể, mật, ruột, sáp và chất thải của phân loài ong mật (Apis cerena indica Fabricius), từ đó chỉ ra loài ong này có thể sử dụng làm chỉ thị sinh học để đánh giá sự ô nhiễm môi trường. Xác định mối quan hệ sinh thái của một số loài ong mật họ Apidae với các sinh cảnh trong các hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái vườn cây lâu năm và hệ sinh thái rừng trồng. Đề tài cũng sẽ tạo ra cơ sở khoa học cho việc đề xuất các phương hướng, các giải pháp cụ thể cho việc sử dụng, khai thác bền vững và bảo tồn các loài ong mật bản địa ở vùng núi thuộc vùng nghiên cứu, phục vụ cho các yêu cầu phát triển kinh tế-xã hội của người dân trong vùng. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Cung cấp những thông tin mới và cập nhật về thành phần, sự đa dạng và phân bố của các loài ong mật họ Apidae ở các sinh cảnh trong hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái vườn cây lâu năm và hệ sinh thái rừng trồng ở miền Bắc,Việt Nam góp phần quan trọng cho việc nghiên cứu về địa lý sinh vật của các loài ong mật ở khu vực Đông Nam Á nói riêng và thế giới nói chung. Trên cơ sở các dẫn liệu của đề tài, cho phép lựa chọn phân loài ong mật (Apis cerena indica Fabricius) làm chỉ thị sinh học đánh giá sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường ở khu vực nghiên cứu. 7 Các dẫn liệu nghiên cứu và những công bố của đề tài sẽ đóng góp thêm những thông tin để tham khảo và giảng dạy cho các trường đại học, các trung tâm nghiên cứu ong mật và các cơ sở nuôi ong lấy mật trong cả nước. Hơn nữa, các dẫn liệu của đề tài sẽ là cơ sở cho các khu nuôi ong mật và xuất khẩu mật ong có các biện pháp để đưa ra thị trường sản phẩm có chất lượng cao trong tương lai gần. 3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 3.1. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu thành phần loài, sự phân bố của các loài ong mật họ Apidae, phân tích mối liên quan sinh thái và xác định khả năng sử dụng một số loài ong mật làm chỉ thị đánh giá sự ô nhiễm môi trường trên các sinh cảnh có gắn với các hệ sinh thái bị tác động (hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái vườn cây lâu năm, hệ sinh thái rừng trồng và hệ sinh thái tự nhiên) ở một số tỉnh thuộc miền Bắc Việt Nam góp phần bảo tồn các loài ong mật và tạo ra sản phẩm mật ong có chất lượng cao phát triển kinh tế của người dân trong vùng. 3.2. Nội dung nghiên cứu +) Điều tra thành phần loài, sự phân bố của các loài ong mật họ Apidae ở một số tỉnh thuộc miền Bắc Việt Nam +) Mô tả đặc điểm hình thái của các loài ong mật ghi nhận mới cho khu hệ ong mật Việt Nam. +) Nghiên cứu khả năng sử dụng một số loài ong mật làm chỉ thị sinh học nhằm đánh giá sự ô nhiễm môi trường ở các điểm nghiên cứu. +) Xác định mối quan hệ sinh thái giữa một số loài ong mật thuộc họ Apidae với một số sinh cảnh gắn với các hệ sinh thái bị tác động (hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái vườn cây lâu năm, hệ sinh thái rừng trồng và hệ sinh thái tự nhiên). 8 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Các loài ong mật thuộc họ ong mật Apidae, bộ Hymenoptera. Chú trong nghiên cứu phân loài ong nội (Apis cerena indica Fabricius) 4.2. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu thành phần loài, đa dạng loài và sự phân bố của các loài ong mật họ Apidae ở một số tỉnh thuộc miền Bắc. Mô tả đặc điểm hình thái của các loài ong mật ghi nhận mới. Nghiên cứu khả năng sử dụng loài ong mật làm chỉ thị sinh học để đánh giá sự ô nhiễm môi trường và xác định mối quan hệ sinh thái của một số loài ong mật Apidae với một số sinh cảnh nhằm bảo tồn, phát triển và sử dụng bền vững các loài ong mật này. 5. Những đóng góp mới của đề tài + Lần đầu tiên hệ thống khá đầy đủ danh sách về thành phần loài và sự phân bố của các loài ong mật thuộc họ ong mật Apidae (bộ Hymenoptera) thuộc miền Bắc Việt Nam. + Ghi nhận mới 10 loài cho khu hệ ong mật của Việt Nam và 17 loài cho khu hệ ong mật ở Miền Bắc. + Lần đầu tiên cung cấp các dẫn liệu về hàm lượng của 10 kim loại nặng và á kim trong cơ thể, ruột ong, sáp ong và mật ong của loài ong nội (Apis cerena indica Fabr.) và đề xuất lựa chọn loài này làm chỉ thị sinh học đánh giá sự ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường ở một số tỉnh miền Bắc Việt Nam. 9 Chương 1 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Ước tính trên thế giới có khoảng gần một triệu loài côn trùng đã được mô tả, con số này chiếm gần 80% số loài sinh vật trên trái đất. Nhiều báo cáo cho rằng số loài côn trùng chưa biết còn gấp hơn rất nhiều lần so với số loài đã biết. Côn trùng có thể được sử dụng làm thực phẩm cho các loài động vật khác và cho con người, có nhóm cung cấp vật liệu quan trọng trong ngành công nghiệp nhẹ cho con người, có nhóm tham gia quá trình phân hủy chất hữu cơ làm sạch môi trường đất và nước, có nhóm đóng vai trò các dịch vụ sinh thái như thụ phấn cho cây trồng, phát tán thực vật, tham gia đấu tranh sinh học, làm sinh vật cảnh và du lịch. Ngoài ra, côn trùng còn có những vai trò khác như giá trị diệt sâu hại và là đối tượng nghiên cứu cho y học và các tổ chức xã hội khác. Ong mật thuộc họ Ong mật (Apidae) trong bộ Cánh màng (Hymenoptera) bao gồm những loài ong có đời sống xã hội và có bản năng sản xuất mật ong, thụ phấn cho cây trồng và vai trò làm chỉ thị sinh học. Trên thế giới có khoảng 5.811 loài ong mật thuộc họ Apidae, sinh sống ở mọi vùng khí hậu (ngoại trừ 2 cực) từ đồng bằng đến núi cao 3.200 m. Họ Ong mật Apidae gồm ba phân họ là Apinae, Nomadinae và Xylocopinae ( dẫn theo Erwin, 2003) [48]. Ở Việt Nam, ong mật có vai trò hết sức quan trọng trong đời sống. Tuy nhiên, các nghiên cứu về các loài ong mật thuộc họ Apidae và vai trò của chúng không được quan tâm đúng với tiềm năng to lớn vốn có của chúng. Những nghiên cứu về thành phần loài ong mật ở Việt Nam mới được chú ý lẻ tẻ từ năm 2008 trở lại đây, danh sách đầu tiên công bố thành phần các loài ong mật thuộc liên họ ong mật ở Việt Nam, trong đó ghi nhận 41 loài thuộc 11 giống của họ Ong mật Apidae, sau đó một loài mới thuộc giống Bombus được mô tả (Lê Xuân Huê, 2008, 2010) [ 10], [11]. Năm 2012, dánh sách 35 10 loài thuộc 10 giống của họ Apidae ở phía Bắc và Bắc Trung Bộ của Việt Nam cũng mới được ghi nhận (Khuat et al., 2012) [58]. Thức ăn của các loài ong mật họ Apidae là phấn hoa. Thành phần các chất trong thức ăn được tích tụ lại trong các bộ phận khác nhau của các loài ong như chì được tích lại trong chất thải (phân) ở các loài ong mật họ Apidae (Goloskov & Pimenov, 1972) [53], đồng, sắt và kẽm cũng được tìm thấy trong chất thải nhưng với nồng độ thấp, trong khi sắt được tìm thấy với nồng độ cao trong các tế bào đặc biệt ở phần bụng, đồng và kẽm được tích lại trong các cơ ở ngực của một số loài ong mật (Hsu Yuan and Chia Welli, 1993) [55]. Chính vì vậy, trên thế giới việc xác định hàm lượng các kim loại nặng trong cơ thẻ ong mật và các sản phẩm của chúng bằng các phương pháp tiến tiến để đánh giá chất lượng môi trường đang được thực hiện và thu nhiều kết quả mới. Hơn nữa, các đánh giá tác động của việc sử dụng thuốc trừ sâu tràn lan, làm tăng dư lượng thuốc trừ sâu, làm ô nhiễm môi trường đồng thời cũng làm suy giảm của quần thể của các loài ong mật đã được ghi nhận. Điều đó cho thấy sự thay đổi quần thể của các loài ong mật cũng là dấu hiệu cảnh báo trước cho sự suy thoái cho một hệ sinh thái trên diện rộng, các vấn đề này cũng đã được đề cập và quan tâm bởi Raes et al. (2006) [91]. Tuy nhiên, ở Việt Nam cho đến nay các nghiên cứu về các vấn đề trên vẫn chưa được quan tâm và chú ý. Một số các tỉnh miền Bắc Việt Nam với các hệ sinh thái bị tác động mạnh mẽ và liên tục, chủ yếu là hệ sinh thái đồng ruộng, hệ sinh thái vườn cây lâu năm, hệ sinh thái rừng trồng và hệ sinh thái rừng tự nhiên. Nạn cháy rừng, phá rừng và sự lạm dụng quá mức vào tài nguyên rừng của con người đã làm nhiều sinh cảnh rừng trong hệ sinh thái bị tác động ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam bị tàn phá nghiêm trọng, nhiều thảm thực vật rừng tự nhiên đã chuyển dần thành các tràng cỏ, cây bụi hoặc đồi núi trọc. Các vùng trồng cây nông nghiệp của cộng đồng dân địa phương đã xuất hiện xen kẽ trong các hệ