Sinh học - Phần sáu: Tảo (algae) – 02 tảo – Sinh vật chỉ thị

Nội dung text: Sinh học - Phần sáu: Tảo (algae) – 02 tảo – Sinh vật chỉ thị

1. 05-Apr-15 3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ PHẦN SÁU – TẢO (ALGAE) – 02 Nội dung chính TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi 1. Loài/chi tảo chỉ thị 2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Sinh vật bám Nguyễn Thế Nhã 1. Loài/chi tảo chỉ thị 2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon 0912.202.305 nhanguyenthe@gmail.com TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị  Palmer (1980) đã xác định được 46 loài tảo  Với môi trường nước chảy, các loài tảo thuộc nước ngọt chỉ thị cho nước sạch, 50 loài và ngành tảo Vàng ánh (Chrypsophyta) là dưới loài thường có mặt trong vùng nước ô Dinobryon có thể chỉ thị môi trường nước nhiễm hữu cơ. sạch, dinh dưỡng ít.  Các dẫn liệu của Đặng Đình Kim và cộng sự trong những năm gần đây đã xác định một số  Một số loài thuộc các chi Oscillatoria (tảo loài tảo lam (Cyanophyta) thuộc các chi lam), Scenedesmus, Spyrogira (tảo lục), Microcystis, Anabaena chỉ thị cho môi trường Melosira (tảo Silic) và nhiều loài trong ngành nước giàu hữu cơ. tảo Mắt (Euglenophyta) chỉ thị môi trường giàu  Các nhóm tảo này thường phát triển ở các thuỷ dinh dưỡng, hoặc dinh dưỡng trung bình. vực nước đứng như hồ, ao. 1
2. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị LÊ HOÀNG ANH (2009) – ĐỀ XUẤT BỘ CTHỊ LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt ở thuỷ vực không ô nhiễm  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm Oscillatoria 1. Aulacoseira Vi khuẩn lam (Tảo lam - Cyanophyta) Aulacoseira 1. Oscillatoria 2. Cyclotella Cyclotella 2. Lynbya 3. Fragilaria Fragilaria 3. Spirulina 4. Pediastrum 4. Merismopedia Lynbya Spirulina 5. Staurastrum Pediastrum 5. Microcystis 6. Dinobryon 6. Phormidium Staurastrum Microcystis Dinobryon Phormidium Merismopedia TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm Tảo lục (Chlorophyta) Tảo silic (Bacillariophyceae) 1. Chlorella 1. Melosira 2. Scenedesmus Tảo mắt (Euglenophyta) 3. Teraedron? Chlorella 1. Phacus Melosira 4. Stigeoclonium Scenedesmus 2. Euglena 5. Chlammydomonas 3. Pyrobotryp 6. Chlorogonium Phacus 7. Agmenllum? Euglena Stigeoclonium Chlorogonium Chlammydomonas Euglena Euglena 2
3. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Theo Fefoldy Lajos (dẫn từ Lê Hoàng Anh (2009)) Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon  Tính toán tỷ lệ về thành phần loài giữa các taxon theo 3 cách để xác định mức độ dinh dưỡng của thuỷ vực: 1. Tỷ lệ giữa các taxon tảo theo Fefoldy Lajos 2. Công thức của Nygaard (1948) 3. Công thức Schroevers (1965) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh 2. Công thức của Nygaard (1948) + ℎ푙 + + 2. Công thức Nygaard (1945) khác 푄 = Trong đó: Công thức (số chi/số chi) hoặc Oligotrophic Eutrophic Q = Chỉ tiêu đánh giá Chỉ số Cy = Cyanophyta (số loài thuộc ngành tảo lam); (số loài/số loài) DD TB Phú dưỡng Chl = Chlorococcales (số loài bộ Chlorococcales, ngành tảo lục); C = Centrales (số loài bộ tảo silic trung tâm, ngành tảo silic); Myxophycean Myxophycean/Desmideae 0.0 – 0.4 0.1 – 3.0 D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, bộ Chlorophycean Chlorococcales/Desmideae 0.0 – 0.7 0.2 – 9.0 Desmidiales, ngành tảo lục); E = Euglenophyta (số loài thuộc ngành tảo mắt) Diatom Centric diatoms/Pennate diatoms 0.0 – 0.3 0.0 – 1.75 Euglenophyte Euglenophyta/ 0.0 – 0.2 0.0 – 1.0 (Myxophyceae+Chlorococcales) 3
4. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon 3. Công thức Schroevers (1965) ℎ푙 − 푄 = ℎ푙 + Trong đó: Q = Chỉ tiêu đánh giá Chl = Chlorococcales (số loài bộ Chlorococcales, ngành tảo lục); D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, bộ Desmidiales, ngành tảo lục); 4
5. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969) Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969)  Chỉ số ô nhiễm có giá trị từ 1 đến 5 được gán ► Khi tổng điểm ≥ 20 ô nhiễm hữu cơ cao cho 20 chi tảo chịu được ô nhiễm hữu cơ.  Loại chịu được ô nhiễm tốt nhất nhận giá trị 5, ► 15-19 ô nhiễm trung bình. loại chịu ô nhiễm kém nhất được gán giá trị 1. ► < 15 hầu như không ô nhiễm hữu cơ  Khi có ≥ 5 tế bào tảo trên mẫu hiển vi, cần xác định tên loài tảo này và gán giá trị tương ứng. † Tuy nhiên cần chú ý khi có ô nhiễm hữu cơ và Nếu là loài tảo không có trong danh sách 20 chi cả ô nhiễm hóa chất như chlorine tảo chịu theo Palmer thì nhận giá trị 0. được ô nhiễm hữu cơ cao sẽ bị chết Chỉ số Palmer (1969) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Chi tảo Điểm số Chi tảo Điểm số Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Microcystis (Anacystis) 1 Micractinium 1  Quần xã thực vật bám đáy là chỉ thị rất tốt về ô Ankistrodesmus 2 Navicula 3 nhiễm cục bộ cho loại thủy vực nước chảy, đặc Chlamydomonas 4 Nitzschia 3 biệt là suối. Chlorella 3 Oscillatoria 5  Thực vật bám đáy nước ngọt là các loài tảo Closterium 1 Pandorina 1 (thuộc tảo lục, tảo silíc hoặc tảo lam), có dạng Cyclotella 1 Phacus 2 đơn bào, hoặc dạng sợi, thường bám trên các Euglena 5 Phormidium 1 giá thể ở đáy như sỏi, đá tảng. Gomphonema 1 Secnedesmus 4  Thực vật bám đáy có dạng khảm, dạng màng Lepocinclis 1 Stigeoclonium 2 mỏng, màng dày, sợi. Melosira 1 Synedra 2 5
6. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị  Tảo có tốc độ sinh sản nhanh, chu kỳ sống ngắn, Điểm Đặc điểm tảo bám và vai trò chỉ thị của chúng có thể sử dụng làm chỉ thị cho tác động ngắn hạn. 0 – 1,9 Tảo lục dạng sợi dài chỉ thị môi trường nước từ khá tới giàu dinh dưỡng phốt pho, hoặc ni tơ. Thường thấy ở đoạn suối có nước thải  Ảnh hưởng trực tiếp của tác động vật lý & hóa học. từ ao giàu dinh dưỡng hoặc đoạn suối có bùn bám đá.  Thu mẫu dễ, rẻ, cần ít người tham gia. 2 – 3,9 Tảo lục dạng sợi dài chỉ thị môi trường nước từ khá tới giàu dinh dưỡng phốt pho, hoặc nitơ.  Đã có các phương pháp chuẩn. 4 – 5,9 Quần xã tảo si líc (Diatom) màu nâu nhạt với dạng màng phủ khá  Quần xã tảo rất nhạy cảm với các chất gây ô nhiễm dày chỉ thị môi trường nước dinh dưỡng phốt pho và ni tơ ít mà ảnh hưởng của nó không thể nhìn thấy với các 6 – 7,9 Quần xã tảo bám bao gồm các loài tảo đơn bào với dạng màng quần xã thủy sinh khác, hoặc chỉ tác động tới các mỏng màu nâu đỏ, hoặc vi khuẩn lam với dạng màng dày hơn, màu cơ thể khác ở hàm lượng cao hơn (chất diệt cỏ). nâu tối, chỉ thị cho môi trường nước dinh dưỡng thấp. 8 - 10 Quần xã tảo bám là tảo lục đơn bào, vi khuẩn lam, tảo si líc, dạng màng mỏng màu xanh hoặc nâu tối phủ trên đá, sỏi, chỉ thị môi trường nước sạch với hàm lượng dinh dưỡng thấp, hoặc các nhóm động vật KXS ăn thịt phát triển trong đám sỏi cuội đáy. TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm của môi trường nước định mức độ ô nhiễm của môi trường nước Loài đặc trưng cho môi Loài đặc trưng cho m. Loài có khả năng chống Loài đặc trưng cho môi trường trường ít ô nhiễm trường ô nhiễm vừa chịu cao với ô nhiễm hữu ít ô nhiễm cơ Achnanthidium minutissimum Achnanthidium Bacillaria paxillifera Nitzschia umbonata minutissimum Aulacoseira granulata Aulacoseira granulata Luticola mutica Nitzschia palea Aulacoseira granulata Nitzschia amphibia Nitzschia amphibia Aulacosseira distans Cyclotella meneghiniana Gomphonema clavatum Gomphonema clavatum Luticola goeppertiana Sellaphora minima Nitzschia amphibia Gomphonema clavatum Nguồn: Đặng Đình Kim và nnk. (2009) Gomphonema exilissimum 6
7. 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm của môi trường nước định mức độ ô nhiễm của môi trường nước Loài đặc trưng cho m. Loài có khả năng chống chịu trường ô nhiễm vừa cao với ô nhiễm hữu cơ Bacillaria paxillifera Bacillaria paxillifera Nitzschia umbonata Nitzschia umbonata Nitzschia palea Luticola mutica Nitzschia palea Luticola mutica Aulacosseira distans Cyclotella Cyclotella meneghiniana meneghiniana Luticola goeppertiana Sellaphora minima Aulacosseira distans Sellaphora minima Gomphonema exilissimum Gomphonema exilissimum Luticola goeppertiana TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Kết quả nghiên cứu ở LVS Đáy – Nhuệ Kết quả nghiên cứu ở LVS Đáy – Nhuệ Nghiên cứu tại lưu vực sông Đáy – Nhuệ Nghiên cứu tại lưu vực sông Đáy – Nhuệ Xác định được 119 loài thuộc 5 ngành: • Tảo Mắt (nhiều chi đặc trưng 1. Vi khuẩn lam – Cyanobacteria (hay Tảo lam - ô nhiễm) cao nhất ở sông Tô Cyanophyta), Lịch (21%). Tảo Silic (nhiều 2. Tảo Silic (Bacillariophyta), chi đặc trưng nước sạch) thấp nhất ở Tô Lịch (17%). 3. Tảo Lục (Chlorophyta), • Các ngành tảo Lam và tảo 4. Tảo Mắt (Euglenophyta) và Lục tỷ lệ thay đổi không nhiều, do khả năng thích 5. Tảo giáp (Pyrrophyta). nghi môi trường khá rộng 7
8. 05-Apr-15 Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh • Tảo Mắt (đặc trưng ô nhiễm) cao nhất ở sông Tô Lịch (21%). • Tảo Silic (đặc trưng nước sạch) thấp nhất ở Tô Lịch (17%). Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh Đối chiếu danh sách đề xuất các chi tảo chỉ thị Taxon được đề xuất sử dụng làm Tần suất xuất hiện chỉ thị (%) Các chi thường xuất hiện ở thuỷ vực nước sạch Aulacoseira 0% Cyclotella 11% Fragillaria 15% Pediastrum 24% Staurastrum 6% Dinobryon 0% 8
9. 05-Apr-15 Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh CHỌN CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO Đối chiếu danh sách đề xuất các chi tảo chỉ thị HÀM LƯỢNG DIỆP LỤC A 1. Không xuất hiện là các chi Aulacoseira, Dinobryon (chỉ thị thuỷ vực nước sạch), Microcystis, Stigeoclonium, Chlammydomonas, Chlorogonium, Agmenllum (chỉ thị thuỷ vực giầu chất hữu cơ). 2. Xuất hiện với tần suất thấp (6-24%) thuộc nhóm thường ở thuỷ vực nước sạch (Cyclotella, Fragilaria, Pediastrum, Staurastrum), 3. Các chi thuộc đặc trưng cho nhóm thích nghi điều kiện giầu chất hữu cơ, xuất hiện với tần suất cao, thậm chí có chi lên tới 95% (Euglena), 94% (Melosira), 89% (Oscillatorria). CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A Thực vật Thực vật Độ trong Tảo Tình trạng Động Độ trong Tảo Tình trạng Động Plant Plant Clarity Algae TV vật Clarity Algae TV vật Species Species Trong, Màu xanh lá Phân bố loài Tình trạng P. bố Độ xuyên Phủ thảm tảo Thành phần màu nước cây = Màu thực vật phù thực vật đều các sâu của nổi hoặc có loài thực vật trà (tốt) xanh lục hợp với loại bình loài KXS ánh sáng lớp tảo bám thủy vực thường cỡ lớn Độ sâu Tảo lục nổi Các đám Độ trong Thiếu tảo Phát triển chiếu sáng hoặc lớp thực vật kém màu lục-lam quá mức của - trong hơn thảm tảo sợi phân bố (blue green) thực vật thì tốt dạng khoang hoặc bùng nổ tảo lục Đĩa Secchi Tảo sợi màu Xuất hiện lớp Nước trong Lớp váng Không hoặc (đĩa hai xanh lá cây phủ thực vật xanh lá cây có ít thực vật màu) (xanh lục) thủy sinh lớn (Green) (tốt) 9
10. 05-Apr-15 CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ Thực vật Độ trong Tảo Tình trạng Động Plant 1. Độ trong của nước có ảnh hưởng đến lượng Clarity Algae TV vật Species sinh khối thủy vực vì ảnh hưởng đến độ sâu Màu Lớp phủ thực ánh sáng có thể chiếu qua nước – ánh sáng là vật nổi nguồn năng lượng để sinh vật sinh trưởng và phát triển Độ sâu Tảo phát chiếu sáng triển 2. Sử dụng đĩa Secchi đo độ sâu Secchi nhằm xác định độ trong của nước, qua đó xác định Tảo phát tình trạng dinh dưỡng của thủy vực (P, N, triển Diệp lục) Thực vật nổi hoặc Tảo 9 11 6 1 1 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ Mức xâm nhập ánh sáng Mức xâm nhập ánh sáng  Thực vật cần ánh sáng để phát triển, độ trong có quan Có ít tảo Có nhiều tảo hệ trực tiếp đến độ sâu mà thực vật có thể sống. Xác Đĩa Secchi định độ sâu bằng đĩa Secchi  Nguyên tắc cơ bản (quy tắc ngón tay cái - rule of thumb): thực vật thủy sinh sống được ở độ sâu gấp rưỡi (1,5 lần) độ sâu Secchi, ví dụ độ sâu đo bằng đĩa Secchi là 30cm thì thực vật thủy sinh sống được ở độ sâu 45cm.  Độ trong của nước ảnh hưởng tới sự phát triển của thực vật, nhưng ngược lại thực vật thủy sinh lại ảnh hưởng đến độ trong của nước.  Khi mật độ thực vật chìm dưới nước tăng và che phủ ≥50% đáy thủy vực sẽ có thể ảnh hưởng đến sự gia tăng độ trong của nước. Thực vật sử dụng chất dinh dưỡng có trong nước, “ăn tảo” trôi nổi sống phụ thuộc vào gió, sóng, hoạt động của con người 10
11. 05-Apr-15 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI ĐĨA SECCHI  Đĩa Secchi có đường kính nguyên gốc là 30cm, hiện  Thả từ từ đĩa xuống nước cho đến khi không nhìn thấy. nay thường là 20cm, có hai màu đen trắng (dùng cho Độ sâu từ mặt nước đến vị trí này của đĩa Secchi được nước ngọt) hoặc màu trắng (dùng cho nước mặn). gọi là ĐỘ SÂU SECCHI  Độ sâu của nước cất là ≥136,6m  Thích hợp với thủy vực nước tương đối tĩnh Video Sử dụng đĩa Secchi ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI ĐĨA SECCHI  ĐỘ SÂU SECCHI và Diệp lục tổng số Mô hình ĐỘ SÂU SECCHI - Diệp lục tổng số Log(Secchi) = 1,171 – 0,463 Log(Chlorophyll) Trong đó =30,48cm) ft Log = Logarit cơ số 10 ( Secchi = Độ sâu Secchi trung bình năm theo đơn vị feet (30,48cm) Secchi Chlorophyll = Nồng độ diệp lục trung bình năm (μg/L). sâu Độ Được phát triển ở Florida LAKEWATCH data Diệp lục tổng số 11
12. 05-Apr-15 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT o Ống đo độ trong được phát triển ở Australia là một công cụ đo độ trong của nước sông suối o Dài gần 70cm (2 feet), đường kính 3,81cm (1½-inch), làm bằng nhựa trong suốt. Hiện nay dài 60-120cm. o Đáy ống có van xả nước. Một nút tròn sơn đen trắng như đĩa Secchi được nút vào đầu dưới của ống – nhìn từ đầu trên thấy hình ảnh của đĩa Secchi ở đáy. ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT o Để đo độ trong của nước, ống được đổ đầy nước lấy từ điểm quan trắc 1. Ống đo rỗng, nhìn rõ đáy (sông hoặc suối) o Nhìn vào ống và tháo bớt nước cho đến khi nhìn thấy biểu tượng Secchi o Độ sâu của nước (cm) được xác định dựa vào mức nước ở ống khi nhìn thấy biểu tượng Secchi 3. Tháo bớt cho đến khi nhìn thấy o Nếu nhìn thấy biểu tượng ngay cả Biểu tượng Secchi khi ống đầy nước thì độ trong suốt là >60cm. Kỹ thuật đo 1 2. Đổ đầy nước o Kỹ thuật đo 2 Ống dài 120cm, giá $57.25 12
13. 05-Apr-15 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ QUAN HỆ ĐỘ SÂU SECCHI, N, P, DIỆP LỤC QUAN HỆ ĐỘ ĐỤC - ỐNG TRONG SUỐT Bachmann, M., M. Hoyer, and D. Canfield, Jr. 1999 Độ trong của Tình trạng tốt Tình trạng được Tình trạng Tình trạng suy Tình trạng xấu nước nhất cải thiện trung bình thoái nhất Mesoligotrophic Mesotrophic Eutrophic Hypereutrophic Tình trạng dinh Oligotrophic Dinh dưỡng Dinh dưỡng Giàu dinh Rất giàu dinh (NTU) dưỡng Ít dinh dưỡng Ít-trung bình trung bình dưỡng dưỡng đục Độ sâu Secchi >2.5 2.5- 2.5-4 1-2.5 40 (µg/L) N tổng số 1500 Mực nước ống đo (cm) (µg/L) P tổng số 100 (µg/L) 13