Đa dạng sinh học về cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước sông hồng thuộc địa phận thành phố hưng yên, huyện kim động, tỉnh hưng yên

Đa dạng sinh học về cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước Sông Hồng thuộc địa phận Thành phố Hưng Yên, Huyện Kim Động, Tỉnh Hưng Yên Dương Văn Long Trường Đại học

Đa dạng sinh học về cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước Sông Hồng thuộc địa phận Thành phố Hưng Yên,

Huyện Kim Động, Tỉnh Hưng Yên

Dương Văn Long

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Sinh học Luận văn Thạc sĩ ngành: Sinh thái học; Mã số: 60 42 60 Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Xuân Huấn

Năm bảo vệ: 2011

Abstract Khái quát về hệ sinh thái sông, tìm hiểu về đa dạng sinh học và vai trò của

đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái nước Xác định thành phần loài cá của lưu vực sông Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên Nghiên cứu biến động về thành phần loài cá của lưu vực sông Hồng theo không gian và thời gian Phân tích mối quan hệ giữa thành phần loài cá và độ phong phú của chúng với một số yếu tố sinh thái thủy, lý hóa Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học (index of biotic intergrity-IBI) cá để đánh giá chất lượng môi trường nước Sông

Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động - tỉnh Hưng Yên

Keywords Sinh thái học; Môi trường nước; Cá; Đa dạng sinh học; Sông Hồng

Content

Nội dung của đề tài bao gồm:

1 Xác định thành phần loài cá của lưu vực sông Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

2 Nghiên cứu biến động về thành phần loài cá của lưu vực sông Hồng theo không gian và thời gian

3 Nghiên cứu mối quan hệ giữa thành phần loài cá và độ phong phú của chúng với một số yếu tố sinh thái thủy, lý hóa

4 Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học (index of biotic intergrity-IBI) cá để đánh giá chất lượng môi trường nước Sông Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động - tỉnh Hưng Yên

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát về hệ sinh thái sông

1.1.1 Các hệ thống sông lớn ở Việt Nam

Hai hệ thống sông lớn nhất ở nước ta là hệ thống sông Hồng – Thái Bình và Cửu Long – Đồng Nai

1.1.2 Đặc điểm đặc trưng của hệ sinh thái sông

1.1.2.1 Đặc điểm môi trường sống trong sông

Đặc trưng của các hệ sinh thái này là nước luôn vận động; điều kiện sống trong sông biến động theo mùa nước cạn và nước lũ

Tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào độ dốc của dòng sông và lượng nước chứa trong sông ở những mùa khác nhau

Mực nước của sông phụ thuộc vào điều kiện khí hậu của từng vùng

Nhiệt độ nước trong sông phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ của nước cấp cho sông, khí hậu vùng mà dòng nước chảy qua

Độ trong của nước sông phụ thuộc chính vào hàm lượng các chất chứa trong nước

1.1.2.2 Những đặc điểm thích nghi quan trọng của quần xã sinh vật ở sông

Ở các đại diện thuộc quần xã nơi nước chảy, sinh vật có những thích nghi chuyên hóa cho phép chúng bám trụ được trong các thủy vực nước chảy nhanh

1.1.2.3 Sự phân bố của các quần xã sinh vật ở sông

Thành phần loài rất đa dạng do đa dạng về sinh cảnh (đa dạng về địa hình, vị trí địa lí của sông, tốc độ và mực nước, đặc tính của nền đáy,…) Hơn nữa, sinh vật trong hệ thống sông bao gồm nhiều nhóm loài bản địa và những loài di nhập từ nơi khác đến (từ các thủy vực nước đứng của nội địa và từ biển)

Từ thượng nguồn tới cửa sông, tính đa dạng về thành phần loài, sự phát triển về số lượng, sinh vật lượng của quần xã sinh vật tăng dần

Theo chiều ngang sông, thành phần loài và sự phát triển về số lượng, sinh vật lượng giảm từ bờ ra giữa dòng

Quần xã sinh vật sông gồm các nhóm sinh thái khác nhau, nhưng những nhóm phát triển phong phú là plankton, benthos, nekton, periphyton, còn neuson và pleuston hầu như vắng mặt

Sự biến đổi về thành phần loài, số lượng và sinh vật lượng sinh vật của sông phụ thuộc chủ yếu vào sự dao động mực nước trên sông, liên quan với sự thay đổi của mùa khí hậu

1.2 Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái

1.2.1 Đa dạng sinh học

Khái niệm về Đa dạng sinh học:

Hiện nay đa dạng sinh học được xét trong 3 cấp: đa dạng về loài sinh vật, đa dạng về gen chứa trong các loài hay đa dạng về di truyền, đa dạng về hệ sinh thái

Đa dạng sinh học cá: Cá rất đa dạng, gồm trên 28.000 loài sống trong môi trường nước, từ

các vực nước trong lục địa cũng như ở đại dương

1.2.2 Vai trò của đa dạng sinh học trong các hệ sinh thái

Vai trò của đa dạng sinh học

Các hệ sinh thái của Trái Đất là cơ sở sinh tồn của sự sống cho cả Trái Đất và cả con người

Các hệ tự nhiên có giá trị thực tiễn rất cao: giá trị bảo vệ môi trường, điều hòa khí hậu, bảo vệ tài nguyên đất, nước

Duy trì và cung cấp nguồn gen cho cây trồng và vật nuôi cho tương lai

Nhiều loài động, thực vật được con người sử dụng làm nguyên liệu, làm lương thực, thực phẩm phục vụ đời sống con người

Đa dạng sinh học đã tạo nên một thiên nhiên phong phú , làm nền tảng cho mọi cảm hứng về thẩm mỹ, nghệ thuật và văn hóa của con người

Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái ở nước

Đảm bảo cân bằng sinh thái ở các thủy vực, góp phần đảm bảo không một loài nào đó phát triển hoặc là suy giảm số lượng một cách quá mức

Cung cấp nguồn thực phẩm phong phú cho con người

Cung cấp nguồn dược liệu Ở HST sông có một số loài cá có thể dùng làm thuốc Ví dụ: mật cá Trắm đen có thể làm thuốc sát trùng

Là nguồn gen dự trữ

Thỏa mãn nhu cầu thẩm mỹ, phát triển du lịch của con người

Phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học để phát triển nghề cá và bảo tồn ĐDSH, bảo vệ môi trường

1.2.3 Quan hệ của Đa dạng sinh học cá với một số yếu tố sinh thái chính ở HST sông 1.2.3.1 Quan hệ với các yếu tố thủy lý

Nhiệt độ: Nhiệt độ nước trong thủy vực có ảnh hưởng lớn đến thủy sinh vật và có tính chất

quyết định đối với đời sống thủy sinh vật Chế độ nhiệt trong các thủy vực ảnh hưởng tới nhịp độ sinh sản và phát triển của thủy sinh vật Cùng với nồng độ muối, chế độ nhiệt trong

thủy vực quyết định sự phân bố của thủy sinh vật theo vĩ độ

Độ trong: Độ trong chịu ảnh hưởng bởi các chất lơ lửng khác nhau và có vai trò rất quan trọng đối với sinh vật ở nước

Độ muối: Đối với các loài thủy sinh vật, độ muối là một nhân tố sinh thái quan trọng vì nó

ảnh hưởng lớn tới các yếu tố khác như: pH, nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan, các nguồn thức

ăn v.v…

Độ dẫn: Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự có mặt của các ion trong nước

1.2.3.2 Quan hệ với các yếu tố thủy hóa

Độ pH: Giữa độ pH của nước trong thủy vực và thủy sinh vật có quan hệ qua lại rất mật

thiết Hoạt động sống của thủy sinh vật như quang hợp, hô hấp làm thay đổi độ pH của nước trong thủy vực Ngược lại pH của nước ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sự phân bố và

hoạt động sống của thủy sinh vật

Nhu cầu oxy hóa học (COD): Phần lớn các ứng dụng trong sử dụng chỉ số là nhằm xác định

khối lượng của các chất ô nhiễmhữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt (ví dụ trong các con sông

hay hồ)

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): Nhu cầu oxy hóa sinh học hay nhu cầu oxy sinh học (ký hiệu:

BOD - Biochemical (hay Biological) Oxygen Demand), là một chỉ số được sử dụng để xác

định xem các sinh vật sử dụng hết oxy trong nước nhanh hay chậm như thế nào

Các chất hòa tan trong nước: Chất hòa tan trong nước thiên nhiên bao gồm nhiều thành

phần khác nhau Có thể chia làm ba nhóm lớn là: chất vô cơ hòa tan, chất hữu cơ hòa tan và

chất khí hòa tan

1.2.4 Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học (Index of Biotic Integrity - IBI)

1.2.4.1 Lịch sử của chỉ số tổ hợp sinh học

Chỉ số tổ hợp sinh học được phát triển bởi James R Karr từ đầu những năm 80 Ban đầu

IBI là cách tiếp cận sử dụng phương pháp so sánh để đo tổ hợp sinh học (Moyle và Randall, 1998) Tổ hợp sinh học được kiểm tra bởi so sánh giá trị IBI của một vị trí bị tác động xấu với một vị trí không bị xáo trộn hoặc ít bị xáo trộn nhất (Karr, 1981) Các giá trị IBI được xác định dựa trên hầu hết các thuộc tính hệ thống sống mà có chứa thông tin về cấu trúc, chức năng và tổ chức của các quần xã sinh vật (Osborne và các cộng sự 1992)

1.2.4.2 Cơ sở khoa học để đánh giá môi trường nước bằng chỉ số tổng hợp sinh học cá ( IBI)

Chỉ số tổ hợp sinh học cá ( IBI ) bao gồm 12 chỉ số cần được tính đến, cả 12 chi số được đánh giá theo thang điểm: xấu ( 1 điểm ), trung bình ( 3 điểm ), tốt ( 5 điểm ) và đánh giá chất lượng thủy vực theo 6 mức độ: Môi trường rất tốt khi đạt 58 – 60 điểm, môi trường tốt khi đạt 48 – 52 điểm, môi trường trung bình khi đạt 39 – 44 điểm, môi trường xấu khi đạt 28 – 35 điểm, môi trường rất xấu khi đạt 12 – 22 điểm, môi trường ô nhiễm rất nặng khi không có cá

Ở các vùng khác nhau sẽ có những thay đổi về thành phần loài cá, cấu trúc dinh dưỡng và chức năng riêng Vì thế việc tính IBI là dựa trên nền tảng sinh thái và khu hệ cá để đánh giá sự suy thoái của hệ sinh thái thủy vực

Qua kết quả áp dụng tính IBI của nhiều vùng khác nhau cho thấy có thể dùng chỉ số tổng hợp sinh học cá IBI để đánh giá môi trường nước ở các mức độ suy giảm khác nhau

1.2.4.3 Khả năng sử dụng các chỉ số tổng hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước

Ý nghĩa của chỉ số tổ hợp sinh học:

Dùng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá môi trường có nhiều thuận lợi và chính xác hơn

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là thành phần loài cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước tại sông Hồng đoạn chảy qua thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

2.1.2 Thời gian nghiên cứu

Thời gian thực hiện luận văn từ tháng 10 năm 2010 đến tháng 11 năm 2011 2.1.3

Địa điểm nghiên cứu

Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đoạn hạ lưu sông Hồng chảy qua thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên và tiến hành thu mẫu dọc 3 đoạn sông đại diện cho

ba sinh cảnh khác nhau (Hình 1)

Hình 1 Sơ đồ khu vực nghiên cứu tại đoạn sông Hồng thuộc địa thành phố Hưng Yên

và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

Ghi chú: Khu vực thu mẫu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu cá

Phương pháp thu mẫu cá ngoài thực địa

Phương pháp phân tích cá trong phòng thí nghiệm

2.2.2 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước

2.2.2.1 Phương pháp vật lý, hóa học

a Cơ sở đánh giá môi trường nước theo phương pháp lý, hóa học

Dựa vào quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt 2008 Theo tiêu chuẩn này, nước có giá trị các thông số hoặc nồng độ các chất sẽ tương ứng với mục đích sử dụng

2.2.2.2 Phương pháp sinh học - phương pháp sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá IBI ( Index of biotic intergrity)

Phương pháp này sử dụng cách tính 12 chỉ số của James R.Karr đã biến đổi gồm 12 chỉ số trên được đánh giá theo thang điểm 3 cấp: xấu (1 điểm), trung bình (3 điểm), tốt (5 điểm) Đánh giá chất lượng nước của thuỷ vực theo 6 mức độ

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

3.1.1 Cấu tru ́ c thành phần loài cá

Bảng 3 Danh sách thành phần loài cá và sự phân bố của chúng ở sông Hồng thuô ̣c đi ̣a

phâ ̣n thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên

uồn

SL mẫ

u

I BỘ CÁ CHÁO

BIỂN

ELOPIFORMES

1 Cá Măng biển Elops saurus (Linnaeus,

1766)

(Richardson, 1846)

(Linnaeus, 1758)

4 Cá Lành canh trắng Coilia grayii (Richardson,

1844)

(Basilewsky, 1855)

(Richardson, 1846)

(Cuv & Val., 1844)

(Richardson, 1846)

(Basilewsky, 1853)

10 Cá Ngão (cá Thiểu) Culter erythropterus

(Basilewsky, 1855)

(Gunther, 1868)

(Here & Myers, 1931)

(Richardson, 1845)

(Pellegrin, 1907)

harmandi (Sauvage, 1884)

(C & V., 1844)

17 Cá Đục Hemibarbus labeo (Pallas,

1776)

1871)

& Chev., 1936)

(Oshima, 1920)

(Gunther, 1868)

& Chev., 1936)

(Schlegel, 1842)

Hamilton, 1822 )

1822 )

P., 1927)

1758)

(Linnaeus, 1758)

(Heincke, 1892)

(Cantor, 1842)

V BỘ CÁ HỒNG

NHUNG

CHARACIFORMES

31 Cá chim trắng bụng đỏ Colossoma brachypomus

(Cuvier, 1818)

(Richardson, 1846)

33 Cá Lăng Hemibagrus guttatus

(Lacépède, 1802)

(Peters, 1881)

1758)

1841)

1803)

1803)

39

(Valenciennes, 1840)

(Val.,1847)

VIII BỘ MANG

LIỀN

SYNBRANCHIFORMES

1793)

(Lacépède, 1800)

(Linnaeus, 1758)

44 Cá Bống đen lớn Eleotris melanosoma

(Bleeker, 1852)

(Hamilton, 1822)

(J & P., 1872)

(Bloch, 1972)

(Linnaeus, 1788)

(Lacépède, 1802)

1793)

Gunther, 1862

Tổng: 51 50 51 13

2

Chú thích: (+): số lượng ít, (++) số lượng trung bình, (+++) số lượng nhiều

C: loài thu mẫu được, O: loài có được nhờ quan sát, I: loài có được nhờ điều tra phỏng vấn

3.1.2 Tính đa dạng của khu hệ cá theo các bậc phân loại

Sự đa da ̣ng về thành phần loài , giống và ho ̣ của từng bô ̣ cá trong khu vực n ghiên cứu

đươ ̣c thể hiê ̣n ở Hình 2

% 4.00

8.00 4.00 8.00 4.00

29.00 4.00

8.00

25.00 4.00

2.08 6.25 2.08

45.83 2.08

16.67 2.08

4.17

16.67 2.08

1.96 5.88 1.96

49.02 1.96

15.69 1.96

3.92

15.69

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

Bộ cá Cháo biển (Elopiformes)

Bộ cá Trích (Clupeiformes)

Bộ cá Ốt me (Osmerifomes)

Bộ cá Chép (Cypriniformes)

Bộ cá Hồng nhung (Characiformes)

Bộ cá Nheo (Siluriformes)

Bộ cá Kìm (Beloniformes)

Bộ Mang liền (Synbranchiformes)

Bộ cá Vược (Perciformes) (Pleuronectiformes)

Series3 Series1

Hình 2 Tỷ lệ % các họ, giống loài trong các bô ̣ cá của khu vực nghiên cứu

Đánh giá tí nh đa da ̣ng và mức đô ̣ phong phú về thành phần loài cá ta ̣i khu vực nghiên cứu

Để đánh giá tính đa da ̣ng và mức đô ̣ phong phú về thành phần loài cá ta ̣i khu vực

nghiên cứu , chúng tôi tiến hành so sánh về số lượn g thành phần loài , giống, họ cá tại khu vực nghiên cứu vớ i Khu hệ cá vùng ngã ba Sông Đà – Lô – Thao [36], sông Chu Thanh Hóa

và toàn bộ cá nước ngọt Việt Nam Kết quả được thể hiê ̣n trong Bảng 6

Bảng 6 So sánh về thành phần loài, giống, họ cá tại khu vực nghiên cứu với thành

phần loài, giống, họ ở các vùng khác của Viê ̣t Nam

3 Khu hệ cá vùng ngã ba Sông Đà – Lô –

3.2 Biến động thành phần loài cá theo không gian phân bố

3.2.1 Biến động thành phần loài cá theo thượng lưu và hạ lưu sông Hồng

3.2.2 Biến động thành phần loài cá theo sinh cảnh

Sinh cảnh 1 và sinh cảnh 3:

Số loài cá phân bố tại sinh cảnh 1 cũng như ở sinh cảnh 3 là 51 loài, trong đó có các loài không thu được mẫu

Tại sinh cảnh 2:

Số loài cá phân bố tại sinh cảnh 2 là 50 Tại sinh cảnh này cũng không thu được mẫu một số loài cá

Như vậy, tại 3 sinh cảnh được chọn để nghiên cứu so sánh, số loài cá có mặt gần hoàn toàn như nhau (chỉ sai khác một loài cá Trê đen) Tuy nhiên, nếu xét về độ phong phú từng loài tại từng sinh cảnh thấy rằng, có sự khác nhau

3.3 Phân tích và đánh giá chất lượng môi trường nước của sông Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên dựa vào thông số thủy lý hóa

Từ các thông số thủy lý hóa đã chứng tỏ, chất lượng nước ở sinh cảnh 2 ô nhiễm hơn

so với chất lượng nước ở sinh cảnh 1 và sinh cảnh 3 Vì vậy mà ở sinh cảnh 1 và 3 độ phong

phú của nhiều loài cao hơn sinh cảnh 2

3.4 Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước

3.4.1 Tính chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng nước

Bảng 13 Chỉ số tổ hợp sinh học cá (IBI) ở KVNC Thành phần

cấu trúc

I Thành phần

cấu tạo quần xã

2 Số loài cá đáy (benthic species) >20 10 – 20 <10

3 Số loài cá sống ở tầng nước (water column species)

>40 30 – 40 <30

II Cấu trúc

dinh dưỡng

7 % số cá thể ăn tạp (omnivores): <36% 36% -72

%

>%72

8 % số cá thể ăn động vật không xương sống, côn trùng

<45% 25% -

45%

<%25

9 % số cá thể cá dữ ăn động vật có xương sống, tôm

>10% % 5 -10

%

5<%

III Cấu trúc,

chức năng, độ

phong phú và

điều kiện môi

trường

11 % số cá thể lai tạp, ngoại nhập <2% 2% -7% >7%

12 % số cá thể bị bệnh, dị tật, u, hỏng vây và các khuyết tật khác

<0,05% 0,05% -

0,5%

>0,5%

3.4.2 Đánh giá chất lượng nước sông Hồng thuộc địa phận thành phố Hưng Yên và huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên bằng chỉ số tổ hợp sinh học cá (IBI)

a Đánh giá chất lượng nước sông Hồng tại sinh cảnh 1

Với kết quả tổng điểm tính được là 40 điểm, đối chiếu với các mức chất lượng nước sông ở Bảng 2 cho thấy, chất lượng nước sông Hồng đoạn chảy qua sinh cảnh 1 (xã Quảng Châu ) năm 2011 đạt mức trung bình (mức 3)

b Đánh giá chất lượng nước sông Hồng tại sinh cảnh 2

Với kết quả tổng điểm tính được là 36 điểm, đối chiếu với các mức chất lượng nước sông ở Bảng 2 cho thấy, chất lượng nước sông Hồng ở sinh cảnh 2 năm 2011 đạt mức trung bình (mức 3) nhưng mức điểm thấp hơn và do vậy chất lượng nươc kém hơn so với sinh cảnh

1 và sinh cảnh 3 Nguyên nhân chính là do nước ở sinh cảnh 2 thường chịu ảnh hưởng của nguồn nước thải làng nghề dệt và hiện tượng khai thác cát phụ vụ các công trình xây dựng trên đoạn sông này

c Đánh giá chất lượng nước sông Hồng tại sinh cảnh 3