Giáo trình thủy sinh đại cương pptx

Độ chiếu sáng của tầng nước, đặc tính phân bố thành phần loài và số lượng động thực vật, đặc tính cấu trúc quần loại sinh vật sống trong mỗi vùng là những yếu tố làm cơ sở để phân chia c

Khoa Nông Nghiệp & TNTN

Thủy Sinh Đại Cương

Tác giả: Hứa Thị Phượng Liên

Chương 1: Lịch Sử Hình Thành Và Hiện Trạng Nghề Cá

Lịch sử phát triển nghề cá

Dựa theo một số tư liệu ghi lại, lịch sử phát triển của con người và lịch sử phát triển nghề cá có mối quan hệ gắn bó với nhau Lúc ban sơ xã hội loài người còn nhỏ nên nhu cầu thực phẩm chưa nhiều, nên việc thu lượm đáp ứng được nhu cầu đời sống Về sau xã hội loài người phát triển lớn dần lên, nhu cầu thực phẩm gia tăng, việc hái lượm không còn đáp ứng đủ nhu cầu, nên hoạt động săn bắt, khai thác tự nhiên bắt đầu phát triển

1 Nền tảng nghề khai thác cá

Từ những hoạt động săn bắt cá, sau đó hình thành nghề khai thác cá tự nhiên Ban đầu các dụng cụ săn bắt cá rất thô sơ, sau đó ngư cụ dần dần được cải tiến Từ các loại ngư cụ đơn sơ như câu, lưới chài, nò đến nay đã có những dụng cụ săn bắt hiệu quả hơn như lưới vây, lưới cào, máy dò cá, ánh sáng đèn

dụ cá Ngày nay, nghề khai thác cá vẫn còn tồn tại với một trình độ cao Săn bắt, khai thác cá là nền tảng của sự phát triển nghề khai thác cá hiện đại và sẽ vẫn còn phát triển trong tương lai

2 Nền tảng nghề nuôi cá

Khi việc săn bắt những sản phẩm được nhiều hơn nhu cầu sử dụng thì con người bắt đầu lưu giữ lại những sản phẩm đó trong môi trường gần giống với môi trường thiên nhiên để dùng được lâu hơn Từ việc lưu giữ đó, một số loài sinh sôi nảy nở thêm về số lượng, khi cho thêm thức ăn vào thì thấy các sinh vật lưu giữ lại lớn nhanh hơn Ý niệm nuôi cá bắt đầu hình thành Nghề nuôi cá dần dần phát triển trãi hằng ngàn năm qua

Hiện trạng nghề cá

1 Nghề khai thác cá thế giới

Đến nay sản lượng của nghề khai thác cá thế giới chủ yếu là các loài cá biển Niềm tin về nguồn lợi vô tận của biển vẫn còn được duy trì Nhưng thực tế, nghề khai thác cá đang đi dần vào theo hướng vượt mức ổn định Sản lượng khai thác cá có xu hướng sụt giảm

Nghề khai thác cá biển có thể chia thành ba giai đoạn phát triển

1 Giai đoạn tăng nhanh từ năm 1940 (20 triệu tấn) đến năm 1970 (60 triệu tấn)

2 Giai đoạn tăng chậm từ năm 1970 đến 1989 (90 triệu tấn)

3 Giai đoạn không tăng và có xu hướng giảm, từ năm 1982 đến nay

2 Nghề nuôi cá thế giới

Nghề nuôi cá châu Á xuất hiện đầu tiên ở Trung Quốc, ít nhất khoảng 2500 năm Vì năm 474 trước Công Nguyên Việc nuôi cá chép đã được Phạm Lãi (Fan Li) ghi chép Điều nầy có nghĩa là kỹ thuật nuôi cá phải có trước đó

Ở châu Phi nghề nuôi cá có cách đây khoảng 4000 năm tại Ai Cập Trước công nguyên khoảng 2000 năm nghề nuôi cá đã được hình thành và còn để qua các bức vẽ trên đá, đối tượng nuôi là cá rô phi trong ao hay trong các kênh thoát nước chính

Nuôi kết hợp cá chép (nuôi ghép) với các loài cá chép Trung Quốc trong các ao bón phân và nuôi cá có cho ăn xuất hiện khoảng vài thế kỷ qua Nuôi ghép các loài cá chép Ấn Độ với nhau trong ao (không có bón phân hay cho ăn) xuất hiện cách đây 1000 năm

2.1.Nghề nuôi cá nội địa

Nghề nuôi cá nội địa hay là nuôi cá nước ngọt ở hầu hết các quốc gia châu Á chỉ phát triển trong thời gian gần đây Các nhà buôn Trung quốc đã đem cá chép vào nuôi ở các quốc gia Đông nam Á như Indonesia, Malaysia, Singapore

và Thailand vào cuối thế kỷ qua hay đầu thế kỷ 20

Ở Việt Nam và Lào, nghề nuôi cá trong ruộng lúa trên các vùng núi đồi xuất hiện

ở miền Bắc do người dân tộc Thái khởi đầu đã qua một vài thế kỷ Nghề nuôi cá

bè ở Biển Hồ - Campuchia và An Giang Đồng Tháp có khoảng gần 50 năm Một vài quốc gia như Myanma và Nepal, nghề nuôi cá còn rất trẻ khoảng 50 năm tuổi Hầu hết nghề nuôi cá ở các nước châu Á chỉ phát triển đáng kể vào khoảng hơn 30 năm qua Loài cá nuôi chủ yếu là các loài cá chép, cá tra, ba sa

và cá rô phi Hiện nay nghề nuôi cá nước ngọt đã phát triển với nhiều mô hình nuôi và đối tượng nuôi khác nhau Từ hình thức nuôi nước tĩnh, điển hình là nuôi cá ao đã phát triển thành mô hình nuôi cá trong hồ chứa với diện tích mặt nước lớn Nuôi cá nước chảy trong lồng, bè, đăng quầng ven sông, hay nuôi cá trong hệ thống sản xuất kết hợp canh tác lúa, mương vườn cây ăn trái…

2.2 Nghề nuôi cá ven biển hay nuôi hải sản

Nghề nuôi cá ven biển còn gọi là nghề nuôi hải sản Hình thức nuôi là những đầm nuôi cá tôm có giống thu từ tự nhiên Đầm nuôi thiết kế dựa vào ảnh

hưởng của nhịp độ thuỷ triều Ngoài ra còn có những chiếc bè nuôi cá biển Đối tượng nuôi đa dạng, ngoài cá còn có các loài giáp xác như tôm, cua…, nhuyễn thể như hàu, vẹm, trai, sò, nghêu, ốc, điệp… và các loài rong biển

Nghề nuôi cá ven biển xuất hiện đầu tiên là nghề nuôi cá măng ở đảo Java - Indonesia khoảng 600-800 năm sau công nguyên Ở Philippine nghề nuôi cá măng cũng xuất hiện vài trăm năm Ở Nhật bản, nghề trồng rong biển bắt đầu cách đây khoảng 400 năm và nuôi nhuyễn thể khoảng 300 năm Ở Việt nam nghề nuôi hải sản còn rất non trẻ Nghề nuôi tôm quảng canh xuất hiện trước, nuôi tôm bán thâm canh chỉ bắt đầu từ những năm đầu của 1980, sau đó nuôi nhuyễn thể: nghêu, sò huyết…

Định nghĩa một số thuật ngữ trong nghề cá

1 Cá (fish) là gì?

Theo nghĩa rộng của ngành thì cá là những sinh vật sống trong môi trường nước Theo nghĩa hẹp thì cá là những động vật có xương sống, sống trong nước, hay sống lưỡng cư thở bằng mang, có thể được sử dụng trực tiếp cho nhu cầu đời sống của con người

2 Nghề cá (fisheries) là gì?

Đó là những công việc liên quan đến quá trình khai thác, nuôi trồng và phát triển nguồn lợi các sinh vật sống trong nước Khi nói đến nghề cá thì nó được hiểu như một hoạt động bao gồm 3 lãnh vực : khai thác, (Capture fisheries), nuôi trồng thủy sản (Aquaculture) và phát triển nguồn lợi (Culture based or enhenced fisheries)

3.Thủy sản là gì?

Thủy sản là những sản vật khai thác được từ trong môi trường nước, có thể qua hay không qua khâu nuôi trồng Các sản vật nầy chỉ được hiểu theo nghĩa hẹp

là động vật và thực vật

4 Nuôi trồng thủy sản là gì (Aquaculture)?

Thuật ngữ Nuôi Trồng Thủy Sản được sử dụng khá rộng rãi để chỉ việc nuôi các động vật thủy sinh (cá - fish, thủy sinh vật có vỏ - shellfish) và thực vật thủy sinh (rong biển - seaweeds) trong môi trường nước ngọt và lợ Theo cách nói khác Nuôi trồng thủy sản là hoạt động canh tác ở môi trường nước (farming in water) Tuy nhiên, khi nói về Nuôi trồng thủy sản cũng có thể phân chia chúng theo các nhóm khác nhau, nếu dựa theo:

• Kỹ thuật nuôi hay hệ thống nuôi thì có nuôi ao, nuôi lồng, bè, nuôi nước chảy, nuôi đăng quầng,

• Đối tượng nuôi thì có : nuôi cá, nuôi sò, nuôi tôm, rong biển,

• Môi trường nuôi thì có nuôi nước ngọt, nuôi nước lợ, nuôi nước mặn

• Tính chất môi trường nuôi thì có nuôi vùng nước lạnh, nuôi vùng nước

ấm, nuôi vùng cao, nuôi vùng đồng bằng, nuôi nội địa, nuôi ven biển, Ngoài ra, cũng có những định nghĩa khác về nuôi trồng thủy sản như

1 Nuôi trồng thủy sản là bất kỳ những tác động nào của con người làm cải thiện sự sinh trưởng của một sinh vật nào đó trong một diện tích nuôi nào

Chương 2: Môi Trường Nước Và Các Loại Thuỷ Vực

Trong Thiên Nhiên

Môi trường nước

Định Nghĩa: Môi trường (environment ) là phần thế giới vật chất bao quanh ta

Trong đó môi trường thủy quyễn (hydrosphere) là một bộ phận của môi trường

thiên nhiên và là môi trường sống có diện tích lớn nhất, chiếm 71% diện tích trái

đất (363 triệu km2/510 triệu km2)

1 Tài nguyên nước (Water resources)

1.1 Tài nguyên nước thế giới

Sự sống tồn tại trên trái đất nhờ có nước Từ xa xưa vai trò của nước đã được

nhận thức là rất quan trọng trong đời sống nhân loại Các nền văn minh lớn của

nhân loại trên thế giới hầu hết đều phát sinh bên cạnh các dòng sông lớn Nền

văn minh Lưỡng Hà ở Tây Á Nền văn minh Ai cập ở hạ lưu sông Nile Văn

minh sông Hằng ở Ấn Độ Văn minh Hoàng hà ở Trung quốc và văn minh sông

Hồng ở việt Nam… Nước tham gia vào thành phần cấu trúc của sinh quyển

Chu trình vận động của nước trong khí quyển giữ vai trò quan trọng trong việc

điều hòa khí hậu, đất đai và sự phát triển trên trái đất

Nước được xem là một tài nguyên đặc biệt, vì tàng trữ một năng lượng lớn

cùng nhiều chất hòa tan có thể khai thác phục vụ cuộc sống con người Tài

nguyên nước trên trái đất ước tính khoảng 1.386 triệu km3 Lượng nước ngọt

sử dụng được chỉ có 0,8% Trong khoảng 105.000km3 nước mưa - nguồn cung

cấp nước ngọt cho trái đất - thì 1/3 số nước (khoảng 37.000 km3) đổ xuống

sông, suối và tích tụ trong đất, còn 2/3 trở lại bầu khí quyển do bốc hơi bề mặt

và sự thoát hơi nước ở thực vật Trong 1/3 lượng nước đó, nước dùng sinh

hoạt trung bình trên đầu người vào khoảng 250 lit/ngày Ở các nước công

nghiệp phát triển, lượng nước sử dụng cao gấp 6 lần mức trên

1.2 Tài nguyên nước Việt nam

Việt Nam có nguồn tài nguyên nước khá dồi dào, do Việt Nam có lượng mưa

trung bình hằng năm cao, hệ thống sông ngòi, kênh rạch dày đặc ( mật độ 0,5 -

2 km/km2) với chiều dài tổng cộng trên 52.000km Trong đó có các hệ thống

sông lớn như Mékông, sông Hồng, sông Đồng Nai …Ngoài ra còn có 213.549

ha mặt nước hồ chứa và các công trình thủy lợi, thủy điện lớn như Hòa Bình,

Thác Bà, Trị An, Núi Cốc, Kẻ Gỗ, Dầu Tiếng, Nậm Rốn, Tà Keo …

Chất lượng nước của sông ngòi Việt Nam có độ khoáng hóa thấp (200mg/l),

phản ứng trung tính hoặc kiềm yếu, thuộc loại nước mềm

2 Đặc tính của môi trường nước thuận lợi cho sự sống của thủy sinh vật

2.1.Độ hòa tan lớn:

Phân tử nước gồm 2 nguyên tố Hydrogen và Oxygen hợp thành Đây là một

phân tử lưỡng cực và không đối xứng Trong phân tử nước khoảng cách giữa

Hydrogen và Oxygen không giống nhau nên tạo ra bản chất lưỡng cực và tạo

thành một điện trường quanh nó Nhờ đặc điểm nầy nước có thể hòa tan được

nhiều chất khí khi chúng ở dạng ion Các loại muối vô cơ là dạng điển hình của

mạng ion, khi các loại muối nầy được đưa vào nước sẽ lần lượt hòa tan trong

môi trường nước Nước hòa tan được một số hợp chất vô cơ, hữu cơ và các

chất khí Khả năng hòa tan và điện ly lớn của nước làm cho môi trường nước

trở thành môi trường cung cấp các chất dinh dưỡng và các chất khí cho thủy

sinh vật Đồng thời dễ dàng phân tán các chất do chúng thải ra

2.2 Khối lượng riêng cao và độ nhớt thấp

Hai đặc tính nầy ảnh hưởng rất quan trọng đến sự di động của thủy sinh vật ở

trong nước Sức nâng đỡ sẽ lớn làm vật dễ nổi, sức cản sẽ nhỏ, vật sẽ bơi

nhanh hơn và ít tốn năng lượng

2.3 Nhiệt lượng riêng cao và độ dẫn điện kém

Hai đặc tính nầy làm khối nước trong thủy vực hút nhiều nhiệt, giữ nhiệt, bảo

đảm điều kiện nhiệt độ ôn hòa cho đời sống thủy sinh vật

2.4 Độ tỏa nhiệt và thu nhiệt lớn

• Độ tỏa nhiệt : 1gr nước đá tỏa ra 79,4 cal đặc tính nầy rất quan trọng đối

với các thủy vực xứ lạnh Khi lớp nước trên mặt thủy vực đóng băng,

nhiệt tỏa ra giữ cho lớp nước bên dưới không bị đóng băng

• Độ thu nhiệt của nước là 538,9cal/g, lượng nhiệt nầy làm lạnh đi khối

nước xung quanh một cách đáng kể, đặc tính nầy rất quan trọng đối với

các thủy vực xứ nóng: khi nước bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời, độ thu

nhiệt lớn của nước giữ cho nước trong thủy vực không quá nóng , ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh vật

2.5 Sức căng bề mặt lớn

Trong số các chất lỏng, nước có sức căng bề mặt lớn, chỉ kém thủy ngân đặc tính nầy tạo điều kiện cho một số sinh vật sống được quanh bề mặt nước, sống đồng thời ở hai môi trường khí và nước

2.6 Khối nước trong thủy vực luôn chuyển động

Do nhiều nguyên nhân, khối nước trong một thủy vực luôn luôn chuyển động ,

kể cả trong những thủy vực nước đứng nước chuyển động giúp cho sự di chuyển của thủy sinh vật dễ dàng, cung cấp Oxy và thức ăn trong nước, phân tán chất thải, điều hòa nhiệt độ, độ mặn, khí hòa tan trong nước được dễ dàng thuận lợi

Do đặc tính thuận lợi cho đời sống thủy sinh vật nên có những giả thuyết đáng tin cậy :

• Sự sống của trái đất phát sinh từ môi nước Các dạng sống đầu tiên được hình thành nên trong các biển nóng xuất hiện trên trái đất hàng tỷ năm về trước

• Trong số 71 lớp động vật đã biết, có 53 lớp có đại diện sống ở

nước.(75%) Hầu hết các lớp động vật sống tự do (90%) có đời sống ở nước

• Xét về nguồn gốc phát sinh, số lượng lớp và phân lớp động vật và thực vật phát sinh từ môi trường nước nhiều hơn hẳn so với số lớp và phân lớp động vật , thực vật phát sinh từ môi trường cạn

• Giới hạn phân bố của sinh vật và tầng màu mỡ của môi trường nước cũng lớn hơn nhiều so với môi trường cạn (Tính theo chiều thẳng đứng)

Giới hạn phân bố sinh vật 7-8 km 2,5 -3 km tới 10 km

Giới hạn tầng màu mỡ - 0,5 - 1m tới 200m

Thủy vực và sự phân chia các vùng trong thủy vực

Các thủy vực trên trái đất có thể chia thành hai nhóm lớn: hải dương và thủy vực nội địa Hai nhóm nầy sai khác nhau về nhiều mặt

Hải dương Nội địa

1 Đại dương thế giới, đại dương và biển

• Đại dương thế giới : Khoảng nước rộng, bao gồm tất cả các đại dương và các biển, tạo thành một lớp nước liên tục bao quanh địa cầu Trong số

510 triệu Km2 diện tích vỏ trái đất, mặt nước biển chiếm 361 triệu km2, đất liền chỉ chiếm 149 km2 Như vậy 70,8% diện tích trái đất là đại dương

và biển, còn 29,2% là đất liền đại dương thế giới gấp 2,5 lần diện tích đất liền

• Đại dương là một bộ phận của Đại dương thế giới Các đại dương tách biệt với nhau bởi các dấu hiệu sau đây: đường ven bờ các lục địa và các quần đảo, địa hình đáy biển, các hệ thống độc lập của dòng chảy biển (hải lưu), hoàn lưu khí quyển, sự phân bố ngang và thẳng của nhiệt độ nước, độ muối và các điều kiện sinh học

Hiện nay hệ thống phân chia đại dương thế giới được chấp nhận như sau: Thái Bình dương, Đại Tây dương, Ấn Độ dương và Bắc Băng dương

• Biển: Các phần riêng biệt của đại dương ăn sâu vào đất liền, ít hay nhiều gọi là các biển Về địa lý biển nhỏ hơn nhiều so với đại dương Biển là bộ phận của đại dương Theo qui luật, các biển đều có một chế độ thuỷ văn chi phối khác với chế độ thuỷ văn của phần đại dương tiếp cận tới một mức độ nào đó

Tuỳ theo dấu hiệu hình thái và thuỷ văn, các biển được chia như sau:

• Biển ven lục địa

• Biển bên trong lục địa

• Biển giữa các lục địa và biển giữa các đảo …

Chúng là những khu vực tách biệt ít nhiều với với thuỷ vực đại dương những nét khác biệt đó có thể là do cấu tạo của vỏ trái đất ở đáy, thành phần và các tính chất của nước Nồng độ muối của của các biển thường khác nhau với độ muối trung bình của đại dương Biển cũng khác với đại dương về chế độ nhiệt, tính chất triều, điều kiện sinh thái, hệ thống dòng chảy (hải lưu) Tất cả những những nét đặc thù của biển là do sự tương tác của biển với đất liền tiếp cận

Nền vỏ bao quanh khối nước hải dương từ trên xuống dưới có thể phân chia thành các vùng như sau:

• Vùng thềm lục địa: vùng tương đối bằng phẳng, ít dốc, sâu khoảng 200 - 500m, vùng nầy chiếm khoảng 7,6% diện tích hải dương Riêng về nền đáy của vùng nầy được chia thành các vùng như sau:

o Vùng triều ( Littoral) là vùng bờ hải dương giới hạn trong biên độ dao động của thuỷ triều

o Vùng trên triều (Supralittoral) là vùng phía trên mức thuỷ triều cao nhất

o Vùng dưới triều (Sublittoral) là vùng đáy sâu khoảng 200 - 500m đây là vùng của khu hệ thuỷ sinh vật hải dương phong phú nhất về thành phần và số lượng

• Sườn dốc lục địa (Batial) là vùng dốc tiếp theo của vùng thềm lục địa, sâu

500 - 3.000m, theo nền đáy thì đây gọi là sườn đáy dốc

• Nền hải dương là vùng sâu hơn 3.000m, vùng nầy được chia thành 2 vùng phụ theo cấu trúc đáy (Hình 3)

o Vùng đáy sâu (Abyssal) là vùng có độ sâu 3.000 - 6.000m

o Vùng đáy cực sâu (Ultraabyssal): đây là vùng hẹp, sâu nhất hải dương

Theo chiều ngang, người ta phân chia bề mặt hải dương thành hai vùng lớn là vùng ven bờ và vùng khơi

• Vùng khơi : tương ứng các vùng sâu trên 500m

Sự phân chia các vùng hải dương không đồng nhất mà tuỳ thuộc vào từng tác giả Độ chiếu sáng của tầng nước, đặc tính phân bố thành phần loài và số lượng động thực vật, đặc tính cấu trúc quần loại sinh vật sống trong mỗi vùng là những yếu tố làm cơ sở để phân chia các vùng của hải dương Mỗi vùng phân chia của hải dương có những đặc điểm riêng biệt về các nhân tố vô sinh như: nhiệt độ, nồng độ muối, ánh sáng, nền đáy… và những yếu tố hữu sinh như thức ăn được coi như những sinh cảnh riêng, là nơi sống của quần loại sinh vật riêng thích ứng với điều kiện sông nơi đó

2 Thủy vực nội địa

Các thuỷ vực nội địa chỉ chiếm một diện tích rất nhỏ của môi trường nước so với hải dương, nhưng lại rất phức tạp về hình thái cấu tạo cũng như về đặc tính thuỷ lý, hoá học và sinh học

2.1 Các thủy vực trên mặt đất

Các thuỷ vực nội địa trên mặt đất có thể chia thành hai nhóm: nước đứng và nước chảy Các thuỷ vực nước đứng tiêu biểu là hồ, ao, đầm, đồng lầy … Các thuỷ vực nước chảy tiêu biểu là sông, suối, mạch nước phun Cũng có thể phân biệt các thuỷ vực tự nhiên và nhân tạo như hồ chứa nước, ruộng lúa nước, ao đào, các hệ thống kênh mương thuỷ lợi… Trên thực tế, sự phân chia nầy ? các

loại thuỷ vực trên đây không thật rõ ràng và ổn định Có những thuỷ vực vừa có tính chất nước chảy, vừa có tính chất nước đứng như hồ chứa nước Có những loại thuỷ vực như ruộng lúa nước có thể là thuỷ vực nước chảy hay nước đứng phụ thuộc vào đặc tính chế độ canh tác của từng vùng

• Hồ tự nhiên là loại thuỷ vực có dạng trũng sâu lớn trên mặt đất, chứa nước, có thể chứa nước đứng hoặc nước chảy chậm Về mặt hình thái và khối nước, hồ khác với đầm ao về độ lớn về diện tích và độ sâu Hồ cũng khác sông ở hình thái là nền vỏ ngắn hơn, tốc độ nước chảy chậm hay nước đứng hẳn Hồ tự nhiên khác với hồ chứa nhân tạo ở nguồn gốc hình thành, không có đập chắn, nhưng có liên hệ về vị trí và chế độ nước đối với sông liên quan … Về mặt nguồn gốc, hồ tự nhiên có nhiều loại được phân biệt theo nguyên nhân hình thành: hồ nguồn gốc sông, hồ hang đá vôi, hồ địa chấn, hồ băng hà…

Nền vỏ của một hồ tự nhiên tiêu biểu có thể chia thành (hình 4 -5)

• Vùng nền hồ: vùng nền đất tương đối bằng phẳng ở ven bờ

• Vùng dốc hồ: vùng tiếp với nền hồ có độ dốc lớn

• Vùng lòng chảo: vùng sâu nhất ở giữa hồ, có diện tích lớn nhất

Tương ứng với các vùng phân chia nầy, nền đáy hồ có thể chia thành các vùng như sau:

• Vùng ven bờ: vùng nông, ứng với vùng nền hồ, có thực vật lớn ở nước phát triển, mọc nhô lên trên mặt nước hay ở dưới mặt nước

• Vùng đáy dốc: vùng tiếp sau, ứng với vùng dốc hồ Vùng nầy đã tương đối sâu, thực vật lớn ở nước đã ít đi và kéo dài tới giới hạn phân bố cuối cùng của thực vật lớn ở nước trong hồ

• Vùng đáy sâu: ?ng với vùng lòng chảo, nước sâu không có thực vật lớn ở nước

Tương ứng với các vùng phân chia đáy hồ, tầng nước hồ có thể phân chia thành tầng mặt (epilimnion), tầng giữa (metalimnion) và tầng đáy (hypolimnion) Các tầng sai khác nhau ở nhiều đặc điểm về thuỷ lý, hóa học và sinh học Sự phân chia các vùng và các tầng trong hồ trên đây chỉ thấy rõ ở các hồ tương đối lớn về diện tích và độ sâu Ở các hồ hồ nhỏ sự phân chia nầy thường không rõ ràng Trong thiên nhiên, hồ tự nhiên thường trải qua nhiều giai đoạn phát triển

từ khi mới hình thành cho tới giai đoạn già cổi và có khi mất hẳn Quá trình phát triển nầy có khi chỉ trong vòng vài trăm năm Do hiện tượng vật chất tích tụ từ bên ngoài hay bên trong hồ Hồ dần dần trở thành nông và hẹp dần rồi mất hẳn đặc tính hồ ban đầu, chuyển thành đầm rồi thành ao Sau cùng hồ có thể

chuyển thành đầm lầy hay mất hẳn

• Hồ chứa nước nhân tạo: Đây là những thuỷ vực nhân tạo được xây bằng cách đắp đập, ngăn dòng chảy của sông hoặc suối Do đó khối nước

trong hồ ở gần đập có tốc độ chảy rất chậm, mang tính chất hồ Trong khi

đó ở nơi xa đập, tốc độ nước chảy còn lớn, còn mang tính chất dòng sông Hồ nhân tạo khác với hồ tự nhiên ở hình thái mất đối xứng của vùng trũng sâu Vùng sâu nhất của hồ không phải ở chính giữa hồ mà lệch phía đập ngăn Mặt khác hồ nhân tạo khác sông ở chỗ chỉ có lớp nước trên mặt là luôn luôn chảy theo một chiều Do sự biến đổi lớn của mực nước hồ trong năm, nên các vùng phân chia của hồ chứa nước nhân tạo thường rất phức tạp và khó xác định

• Ao là loại thuỷ vực nước đứng nhỏ, nông, hình thành nên do nhiều

nguyên nhân tự nhiên hoặc nhân tạo Ao có thể là vùng trũng sâu tự nhiên (ao tự nhiên) hoặc đào nên (ao đào) tích tụ nước từ nhiều nguồn khác nhau: nước mưa, nước sông, suối … Ao ở các vùng núi còn hình thành nên do đắp đập ngăn một vùng lũng sâu tích tụ nước suối Do diện tích nhỏ và nông (khoảng 1-2m) nên các vùng phân chia không rõ ràng Thực vật ở nước phát triển vùng ven bờ, nhưng do đáy nông có khi lan cả tới vùng giữa

• Đầm là loại hình thuỷ vực có kích thước và độ sâu trung bình, có thể xem

là loại hình thuỷ vực trung gian giữa hồ và ao, là một giai đoạn trong quá trình ao hoá của hồ Về mặt loại hình, ao và đầm cũng có thể coi là thuỷ vực dạng hồ

• Sông là thuỷ vực nước chảy tiêu biểu với đặc điểm: khối nước luôn chảy theo một chiều nhất định, từ thượng lưu đến hạ lưu, do sự chênh lệch về

độ cáô với mặt biển của dòng sông Dòng chảy của một con sông khi nước đầy giữa hai bờ sông gọi là dòng chảy nền Khi nước cạn, dòng chảy của sông thu vào dòng chảy gốc, cách xa hai bờ sông Bãi đất cạn

hở ra trong mùa nước nằm giữa bờ sông và dòng chảy gốc gọi là bãi sông Bãi sông có thể phân thành nhiều tầng Theo dòng chảy, từ đầu nguồn tới cửa sông có thể chia thành ba phần:

* Đầu nguồn (thượng lưu): sông thường hẹp, nông, tốc độ nước chảy mạnh, nền đáy là nền đáy gốc, bao phủ bởi các phần tử vật chất cỡ lớn Nếu vùng núi nền đáy sông là đá cỡ lớn

* Giữa nguồn (trung lưu) : dòng sông rộng dần ra, có thẻ có thêm nhiều phụ lưu, tốc độ nước chảy giảm đi Nền đáy sông ở vùng nầy có tính chất hỗn hợp: nền đáy gốc chỉ còn ở một số nơi, còn chủ yếu là nền đáy bồi đắp, cấu tạo bởi vật chất cỡ nhỏ (đá nhỏ, cát, bùn) do nước sông tãi đến lắng đọng xuống

* Cuối nguồn (hạ lưu): có lòng sông mở rộng cho tới cửa sông, tốc độ nước chảy nhẹ Nền đáy hoàn toàn là nền đáy bồi đắp và chỉ gồm các phần tử vật chất cỡ nhỏ (cát, bùn )

• Vùng cửa sông là vùng tiếp xúc với biển, chịu ảnh hưởng thuỷ triều Nước sông pha lẫn với nước biển tạo thành một vùng có đặc tính thuỷ lý, hoá học, thuỷ sinh học rất phắc tạp và đặc sắc Tốc độ nước chảy của sông cũng thay đổi theo chiều ngang: mạnh ở giữa dòng và nhẹ ở hai ven bờ Nền đáy và bờ sông không ngừng bị bào mòn Các vật chất bị bào mòn ở

nơi này sẽ được tãi đến bồi đắp ở nơi khác Do đó làm dòng sông luôn biến đổi theo theo chiều ngang cũng như theo chiều thẳng đứng Có khi làm dòng chảy đổi hướng tạo thành hình thái khúc khuỷu của dòng sông

ở trung lưu

• Suối là loại thuỷ vực nước chảy phổ biến ở vùng núi Suối đặc trưng ở lòng hẹp và nông của dòng chảy, mực nước thấp và có nền đáy đá Theo chiều dài, con suối có thể chia thành ba phần:

o Đầu nguồn : là phần trên sườn dốc, nước đổ thành thác, nền đáy

là giai đoạn cuối cùng trong giai đoạn phát triển thoái hoá của hồ tự nhiên Đáy nông dần lên, thực vật lớn phát triển mà hình thành

• Ruộng lúa là loại thuỷ vực nhân tạo phổ biến và đặc trưng các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Đặc điểm của ruộng lúa là có bờ ngăn thành ô

vuông, đáy bằng, nước nông, thuỷ sinh thực vật phát triển dày đặc (lúa,

cỏ, tảo) Xét về thời gian ngập nước, có thể chia ruộng thành các dạng như sau:

* Ruộng một vụ có nước : Ruộng chỉ có nước vào thời vụ cấy lúa

* Ruộng có nước quanh năm: Xét về đặc tính khối nước trong ruộng có thể chia thành : Ruộng nước chảy ( ruộng vùng núi) và ruộng nước tĩnh (ruộng vùng đồng bằng)

2.2 Nước ngầm:

Dùng để chỉ chung cho môi trường nước ở các dạng khác nhau nằm dưới mặt đất đặc tính chung của môi trường nước nầy là không có ánh sáng, độc lập với điều kiện thời tiết bên ngoài, nhiệt độ nước thấp và không thay đổi

Trong tự nhiên, nước ngầm có thể chia thành ba loại:

• Nước ngầm lớp trên: là lớp nước ngầm đọng lại trên lớp đất không ngấm nước đầu tiên, tính từ mặt đất của vỏ trái đất Loại nước ngầm nầy có dạng hang nước ngầm, sông, hồ ngầm hoặc có dạng nước mao dẫn

• Nước nén là lớp nước ngầm bị nén giữa hai lớp đất không ngấm nước,

Đặc tính thủy lý hóa, cơ học và nền đáy thủy vực

1 Áp lực nước

Do trọng lượng riêng cao, nhất là khi có muối hoà tan (có thể đạt tới 1,347g/cm) nên áp lực nước trong thuỷ vực khá lớn Ở biển khi xuống sâu 10,3m và ở thủy vực nước ngọt nội địa - cứ 9,986m (tại nhiệt độ 4oC) áp lực nước lại tăng lên 1 atm Ở hải dương, 4/5 diện tích đáy ở độ sâu trên 1.000m (vùng sâu) có áp lực nước trên 1.000atm Ở các thủy vực nội địa rất ít gặp áp lực nước cao như vậy Mỗi loại thủy sinh vật có khả năng thích ứng riêng với áp lực nước Các loài thích ứng rộng (eurybathe) có thể sống được trong khoảng biến đổi rộng của áp lực nước nên có sự phân bố rộng theo chiều sâu Thí dụ như Hải sâm Elpidia

và Myriotrochus sống được ở độ sâu từ 100 - 9.000m Pogonophora, nhiều loài mực và cá chỉ gặp ở vùng nước sâu trên 5000 - 6000m, nơi có áp lực nước lớn Các loài thích ứng hẹp (stenobathe) chỉ sống được trong điều kiện áp lực nước nhất định, có sự phân bố rất hẹp theo chiều sâu Thí dụ như ốc nón Patlla, giun ống Arenicola chỉ gặp ở vùng nước nóng ven bờ, có áp lực nước thấp

2 Sự chuyển động của khối nước trong thủy vực

Trong thuỷ vực, do nhiều nguyên nhân tác động, khối nước luôn chuyển động,

kể cả trong thuỷ vực nước đứng Nước trong thuỷ vực chuyển động dưới dạng sóng và dòng chảy

2.1 Sóng

Sóng là do quan hệ tương hổ giữa khối nước và khí quyển Sóng do gió tạo nên, gây ra sự chuyển động giao động của khối nước trên mặt, nhiều khi sóng rất lớn Ngoài sóng trên mặt còn có sóng ngầm Sóng có ảnh hưởng lớn tới đời sống, sự di chuyển và phân bố của thuỷ sinh vật, đặc biệt đối với các thuỷ sinh vật vùng ven bờ và thuỷ sinh vật sông trôi nổi

2.2 Dòng chảy

Dòng chảy có thể là dòng chảy ngang, dòng chảy thẳng đứng hay hỗn hợp Dòng chảy là sự chuyển động của khối nước theo một hướng nhất định trong thuỷ vực Dòng chảy sinh ra có thể do gió, lực hút của mặt trời, mặt trăng, sự chênh lệch về áp lực không khí, về mực nước về trọng lượng riêng của nước,

do chênh lệch về nhiệt độ, độ mặn và các nguyên nhân khác Dòng chảy ngang lớn nhất và quan trọng nhất của khối nước trong hải dương là dòng thuỷ triều và các dòng chảy hải dương thuỷ triều ở biển và hải dương sinh ra do lực hút của mặt trời và mặt trăng đối với trái đất đó là hiện tượng nước nước biển và hải dương dâng cao, hạ thấp một cách tuần hoàn trong ngày

Ngoài các dòng chảy ngang, hải dương còn có các dòng chảy thẳng đứng Nước từ trên mặt hải dương chìm xuống sâu ở vùng cận cực tạo thành các dòng chảy thẳng đứng từ trên xuống ở vùng nầy, rồi lại nổi lên ở vùng ven xích đạo, tạo thành các dòng chảy thẳng đứng từ dưới lên ở vùng nầy Ơû các vùng biển ven bờ, các vịnh, đặc biệt là các biển nhiệt đới còn có các dòng nước từ lục địa chảy ra có lưu lượng lớn sau các vụ mưa

Đặc tính chuyển động của khối nước trong thuỷ vực ảnh hưởng rất lớn đến sự

di động, hoạt động dinh dưỡng, phân bố của thuỷ sinh vật Các dòng nước hải dương tạo nên những điều kiện thuận lợi về nhiệt độ, thức ăn cho cá, ảnh

hưởng đến sản lượng các biển

3 Ánh sáng

Nguồn ánh sáng chủ yếu trong các thuỷ vực là từ mặt trời và mặt trăng toả xuống, ngoài ra còn có nguồn phát sáng từ thuỷ sinh vật Phần lớn lượng ánh sáng vào nước được các phân tử nước và các vật lơ lững trong nước hấp thụ

Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỷ lệ nghịch với độ trong của nước và khác nhau đối với loại tia sáng khác nhau Như vậy, các thuỷ vực nước đục, có lượng chất cái (seston) lớn hấp thụ ánh sáng nhiều hơn các thuỷ vực nước trong Các tia sáng đi vào trong nước không đồng đều, phụ thuộc vào độ dài sóng và độ trong của nước Độ sâu nhất của các tia sáng đi vào nước khoảng 1.500 -

1.700m Vùng sâu dưới 1.700m, có thể coi là vùng không có ánh sáng mặt trời

Do các tia sáng xâm nhập vào nước khác nhau, nên có thể chia tầng nước từ trên xuống dưới sâu thành các vùng ánh sáng khác nhau

• Vùng trên (vùng sáng từ 0 -200m) là vùng còn đủ các tia sáng tia sáng từ

đỏ tới tím, bảo đảm sự quang hợp cho thực vật phát triển

• Vùng giữa (vùng mắt sáng từ 200 - 1.500m) là vùng chỉ còn các tia sáng

có sóng ngắn và cực ngắn

• Vùng dưới ( vùng tối : sâu hơn 1.500m) là vùng không có ánh sáng Ánh sáng ảnh hưởng đến sự di động và phân bố của thuỷ sinh vật theo độ sâu, đặc biệt là thực vật quang hợp Sự phân bố của ánh sáng không đồng đều theo

độ sâu đã tạo nên các vùng thực vật phong phú ứng với các vùng sáng của tầng nước sự thay đổi độ chiếu sáng ngày và đêm có tác dụng tới hiện tượng

di động ngày và đêm của thuỷ sinh vật Ánh sáng còn giúp thuỷ động vật định hướng di động, gọi là tính quang hướng động, thúc đẩy các quá trình sinh hoá trong đời sống cá thể, tạo vitamine, ảnh hưởng nhất định đến quá trình sinh sản, lối sinh sản, chu kỳ sinh sản và biến đổi về hình thái, màu sắc, các cơ quan cảm quang của động vật ở các vùng khác nhau

4 Độ phóng xạ

Độ phóng xạ của nước trong thuỷ vực là do trong nước có chứa các chất phóng

xạ như Trontium - 90, Cezium - 173, Ytrium - 91, Cerium - 144 Lớp nước mặt tích tụ chất ph óng xạ nhiều hơn lớp nước dưới sâu Chất phóng xạ tích tụ vào nước từ không khí, các vụ nổ hạt nhân dưới biển, từ các chất thải của tàu

nguyên tử hay các khu công nghiệp nguyên tử Chất phóng xạ có tác dụng gây hại cho thuỷ sinh vật, làm trứng và phôi phát triển không bình thường Khi tich tụ vào cơ thể sinh vật chất phóng xạ có tác hại lan truyền cho người và thuỷ sinh vật khác khi sử dụng chúng

5 Nhiệt độ

Nguồn nhiệt chủ yếu của nước trong các thuỷ vực là từ bức xạ mặt trời và các tia sóng dài: hồng ngoại, đỏ, da cam Chế độ nhiệt ở nước tương đối ổn định hơn ở không khí Do có độ toả nhiệt và thu nhiệt lớn, các lớp nước ở trên mặt

và dưới sâu điều hoà nhiệt độ lẫn nhau trong quá trình lạnh đi hay bốc h ơi, làm cho khối nhiệt độ của cả khối nước ít biến đổi

Chế độ nhiệt của nước trong thuỷ vực biến đổi theo ba nhân tố chủ yếu: vĩ độ, mùa vụ và độ sâu Sự biến đổi nầy làm thay đổi trọng lượng riêng của nước ở các vùng khác nhau, của các mùa và độ sâu khác nhau Nhất là giữa tầng mặt

và tầng đáy, đều tạo nên hiện tương phân tầng nhiệt độ nước, chu chuyển nước theo mùa trong các thuỷ vực nội địa và các dòng nước thẳng đứng ở hải dương

Ảnh hưởng của nhiệt độ nước trong thuỷ vực đối với thuỷ sinh vật rất lớn, có tính chất quyết định đối với đời sống thuỷ sinh vật Trong đời sống cá thể nhiệt

độ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất, hô hấp, dinh dưỡng, nhịp độ sinh sản và phát triển của thuỷ sinh vật Nhiệt độ cũng là nhân tố quyết định ảnh hưởng tới biến động số lượng của thuỷ sinh vật trong thuỷ vực Cùng với nồng độ muối, chế độ nhiệt trong thuỷ vực quyết định sự phân bố theo vĩ độ, theo thuỷ vực, theo độ sâu, theo mùa

6 Nồng độ muối

Nước là dung môi hoà tan tốt các chất muối Khi chảy qua các lớp đất, nước đã hoà tan một lượng muối của đất trước khi đổ vào các thuỷ vực Nước ở các thuỷ vực trong thiên nhiên có nồng độ muối hoà tan rất khác nhau về nồng độ muối tổng số cũng như thành phần ion Về mặt thuỷ sinh học đối với mỗi loại nồng độ và thành phần muối hoà tan của nước có một khu hệ thuỷ sinh vật đặc trưng tương ứng Căn cứ vào đó, người ta chia nước thiên nhiên thành bốn loại chính: nước ngọt, nước lợ, nước mặn và nước quá mặn Do quan niệm về đặc tính của mỗi loại nước còn khác nhau, do các dẫn liệu dùng làm căn cứ phân chia chưa thống nhất, nên giới hạn phân chia các loại nước thiên nhiên còn chưa thống nhất Trước hết là giới hạn của nồng độ muối hoà tan tổng số theo các tác giả sau đây:

Phân loại nước Zernov(1934) Constantinov(1967)

Nước ngọt 0.2 - 0.5%o < 0.5%o

Nước mặn 16.0 - 47.0%o 30.0 - 40.0%o

Nước quá mặn > 47%o > 40%o

Nước ngọt có đặc tính là ít thành phần muối Clorite và ion Na, nhiều muối

sulfate, carbonate, ion Ca, Si, Mn, N, P và chất hữu cơ hoà tan Thuỷ vực nước ngọt có khu hệ thuỷ sinh vật đặc trưng, nhưng các vùng tương đối gần biển có thể có một số thuỷ sinh vật nước lợ và nước mặn di nhập vào

Nước lợ: Nồng độ muối của thủy vực rất bất ổn định, luôn luôn bị nước trong lục địa chảy ra làm nhạt đi và nước từ ngoài hải dương tràn vào làm mặn lên

Thành phần khu hệ thủy sinh vật vùng nước lợ rất phức tạp Ngoài thành phần loài nước lợ còn có các loài nước mặn và các loài từ vùng nước ngọt di nhập vào theo biến đổi của nồng độ muối Nước lợ còn được chia thành ba loại:

• Nước lợ nhạt : 0.5 - 5%o

• Nước lợ vừa : 5 -18%o

• Nươc lợ mặn : 18 -30 %o

Nước mặn chứa tới 60 nguyên tố hóa học Trong thành phần có nhiều Clorite và

Na, ít Carbonate, Ca các hợp chất N, P, Si và chất hữu cơ hòa tan Hàm lượng chất vẩn cũng ít hơn Thành phần khu hệ thủy sinh vật nước mặn rất đặc trưng,

ít khi có những loài nước ngọt hoặc nước lợ di nhập vào

Chất hòa tan trong nước thiên nhiên bao gồm nhiều thành phần khác nhau Có thể chia thành ba nhóm lớn: Chất vô cơ hòa tan, chất hữu cơ hòa tan và chất khí hòa tan

• Chất vô cơ hòa tan trong nước tự nhiên gồm ba thành phần:

o Thành phần muối cơ bản là thành phần chủ yếu của chất vô cơ hòa tan trong nước thiên nhiên, gồm có các muối Clorite, Sulfat carbonat Hydrocarbonat, của Na, Ca, K, Mg Thành phần nầy tồn tại dưới dạng các ion chủ yếu Cl2 , SO4, HCO3, CO3, Na, K, Mg và

Ca

o Các nguyên tố tạo sinh (Biogen) gồm các hợp chất vô cơ và hữu

cơ hòa tan của N, P và Si là chất cần thiết cho sự tạo thành cơ thể sống Thuộc vào nhóm nầy còn có thể kể một số muối khác như

Na, ca, K, Mg …gọi chung là các muối dinh dưỡng N ở trong nước dưới dạng các ion NH4, NO2 và NO3, hoặc ở dạng hữu cơ hòa tan và không hòa tan trong nước P cũng ở dạng vô cơ và hữu

cơ hòa tan hay không hòa tan trong nước Dạng vô cơ trong nước

• Từ không khí đi vào nước: O2, CO2, N2

• Do quá trình sống của thủy sinh vật và các quá trình chuyển hóa vật chất xảy ra trong thủy vực : CO2, CH4, H2S, NH3

• Do quá trình phân giải khí và chuyển hóa ở các lớp đất sâu dưới tác dụng của nhiệt độ và áp lực cao: CO2, CO, HCl, H2S, NH3…

Đối với nước trên mặt, nguồn gốc của khí hòa tan trong nước do hai nguồn gốc trên là chủ yếu Đối với nước ngầm, khí hòa tan trong nước do nguồn gốc thứ

ba là chủ yếu

• Oxy (O2) :Oxy hòa tan trong thủy vực do từ không khí và từ hoạt động quang hợp của thực vật ở tầng quang hợp Lượng oxy nầy sẽ được tiêu thụ trong quá trình hô hấp, trong các quá trình oxy hóa các chất trong thủy vực Oxy trong nước ở hàm lượng cao có thể thoát ra ngoài không khí Ở nền đáy Oxy còn được chuyển hóa từ MnO khó hòa tan trong nước lắng xuống đáy Khi mất Oxy, chất nầy lại trở thành hợp chất Mn hòa tan, lấy lại Oxy trong nước rồi lại lắng xuống đáy

• Carbonic (CO2): Khí Carbonic cũng có từ không khí, từ hoạt động hô hấp của thủy sinh vật và từ các quá trình phân hủy chất hữu cơ vào nước CO2 hòa tan trong nước được tiêu thụ trong quá trình quang hợp, trong quá trình chuyển hóa thành HCO3 và CO3 và có thể thoát ra ngoài nước Hàm lượng O2 và CO2 trong nước các thủy vực phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Nhiệt độ nước và nồng độ muối càng cao, hàm lượng O2 và CO2 trong nước càng giảm Hàm lượng O2 và CO2 trong thủy vực còn biến đổi theo mùa, theo ngày đêm, theo độ sâu theo hoạt động sống của thủy sinh vật và các quát trình chuyển hóa vật chất hữu cơ trong thủy vực theo sự thay đổi đặc tính chuyển động của khối nước

• Hydrosulfure (H2S): H2S được hình thành do hoạt động của vi khuẩn thối rửa phân hủy chất hữu cơ và vi khuẩn lưu huỳnh khử sulfate trong nước Loại thứ nhất thường gặp ở nước ngọt, loại thứ hai thường gặp ở biển và hải dương nơi có nhiều sulfate Đây là loại khí độc gây tác hại cho thủy sinh vật

• Methane (CH4): Hình thành do quá trình phân hủy celuloze ở đáy hồ, ao, đầm lầy, rất ít khi gặp ở biển CH4 cũng là khí độc đối với thủy sinh vật

8 Độ pH và hiệu thế Oxy hóa khử

8.1 pH

Độ pH trong nước phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân và được coi là căn cứ để xác định hàm lượng nhiều thành phần khác Độ pH của một thủy vực biến động theo ngày và đêm, theo độ sâu và theo mùa Độ pH thay đổi làm thay đổi cân bằng hệ thống hóa học trong nước, qua đó làm ảnh hưởng gián tiếp đến đời sống thủy sinh vật

8.2 Hiệu thế Oxy hóa khử (Eh)

Hiệu thế Oxy hóa khử (Eh) thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng chất Oxy hóa

và chất khử để thực hiện quá trình Oxy hóa khử trong nước ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh vật, nhất là vi sinh vật

9 Chất hữu cơ

Trong thành phần nước tự nhiên, ngoài lượng chất hữu cơ trong sinh vật , còn

có các thành phần chất hữu cơ ở các dạng khác ngoài sinh vật : chất hữu cơ hòa tan, chất vẩn và chất keo

Thành phần chất hữu cơ nầy do hai nguồn:

• Nguồn ngoại lai: gồm các chất mùn, bã, các chất thải sinh hoạt, công nghiệp từ ngoài trôi vào thủy vực

• Nguồn nội tại : do các sinh vật trong thủy vực chết đi phân hủy thành

Chất keo: một tập hợp phân tử các chất hữu cơ và vô cơ kết lại ở trạng thái keo loại, lơ lững trong nước

Chất vẩn : Một phức hợp gồm một giá thể hữu cơ, trên đó có nhiều thành phần hữu cơ, vô cơ và cả sinh vật (vi khuẩn, tảo…)

Chất hữu cơ hòa tan ở trạng thái các acide amine hòa tan trong nước Lượng chất hữu cơ trong nước được xác định một cách gián tiếp bằng đơn vị mgO2/l Chất hữu cơ trong thủy vực là nguồn thức ăn cho thủy sinh vật, phần còn lại lắng đọng xuống nền đáy tạo thành chất bùn đáy thủy vực

10 Nền đáy thủy vực

Nền đáy thủy vực là điều kiện tồn tại và phát triển của khu hệ sinh vật đáy, đồng thời là nơi ở, nơi ăn trong từng giai đoạn của nhiều sinh vật trong tầng nước Đặc tính của nền đáy phụ thuộc vào hai yếu tố: thành phần cơ học của nền đáy

và chất lắng đọng

Thành phần cơ học của nền đáy do tính chất địa chất, thổ nhưỡng của nền đất quyết định Căn cứ vào tỷ lệ các hạt nhỏ có kích thước nhỏ hơn 0,01 mm cấu thành nền đáy

Chất lắng đọng thủy vực là nguồn vật chất hữu cơ tích tụ ở đáy thủy vực, là một khâu trong chu trình vật chất, quyết định độ dinh dưỡng của thủy vực Trong từng thời gian, hàng mùa hay hàng năm, các vật chất hữu cơ lắng đọng sẽ tạo thành từng tầng theo chiều thẳng đứng của nền đáy, phân biệt rõ rệt do thành phần và số lượng khác nhau của lớp chất lắng đọng ứng với từng thời gian gọi

là vi tầng

Chất lắng đọng hải dương do các vật chất từ lục địa đổ ra chủ yếu ở ven bờ và

do xác sinh vật hải dương Trong nền đáy hải dương có thể phân thành mấy loại chất lắng đọng sau:

Chương 3: Vấn Đề Ô Nhiễm Và Phòng Chống Ô Nhiễm Trong Môi Trường Nước

Sự ô nhiễm các nguồn nước trên lục địa hiện nay là một trong những vấn đề ô nhiễm trầm trọng nhất, đặc biệt là đối với các nước công nghiệp hóa Ở Mỹ người ta ước tính rằng 90% lượng nước sông được xem là phương tiện vận tải các chất thải ra biển Chỉ việc chống ô nhiễm phosphat cho vùng Ngũ hồ hàng năm cũng đã tốn hết 500 triệu đô la Ở Liên xô cũ, hơn 400.000km sông ngòi bị

ô nhiễm “mãn tính” Ở Pháp, nơi các vấn đề về môi trường đã được quan tâm tương đối sớm và nhà nước đã đầu tư nhiều cho việc phòng chống ô nhiễm ở các sông ngòi, đặc biệt là những sông lớn như sông Sen, sông Ranh, sông Rôn

… nhưng cũng vẫn luôn ở trạng thái ô nhiễm đáng lo ngại

Nguyên nhân và tác hại của nước bị ô nhiễm

1.1 Khái niệm về ô nhiễm môi trường nước

Thủy vực được coi là nhiễm bẩn khi thành phần hay trạng thái nước trong thủy vực bị biến đổi do tác dụng của các hoạt động của con người tới mức hạn chế việc sử dụng các nhu cầu khác nhau hoặc không sử dụng được nữa Nguồn gây ô nhiễm có thể là chất hữu cơ, chất độc hóa học, chất phóng xạ … Có thể phân biệt hai loại ô nhiễm:

• Ô nhiễm sơ cấp là hiện tượng nhiễm bẩn trực tiếp do các chất thải từ ngoài đưa vào

• Ô nhiễm thứ cấp là là hiện tượng nhiễm bẩn gián tiếp từ nơi nầy sang nơi khác trong một thủy vực hay từ thủy vực nầy sang thủy vực khác (do các sinh vật chứa chất nhiễm độ, chất phóng xạ…) từ các vùng nhiễm bẩn lọt vào gây nên sự ô nhiễm

1.2 Nguyên nhân

• Do nước thải sinh hoạt từ các khu tập trung dân cư: Nước thải loại nầy chứa nhiều chất hữu cơ, phân rác, vi khuẩn gây bệnh, trứng giun ,sán và các sinh vật gây hại khác Loại nước thải nầy phổ biến nhất

• Do nước thải công nghiệp đổ vào Loại nước thải nầy phức tạp về thành phần Tùy theo loại công nghiệp mà nước thải có thể chứa nhiều chất hữu

cơ chưa phân hủy (nhà máy thực phẩm), nhiều sợi celluloze, sude (nhà máy giấy), sản phẩm dầu hỏa, muối độc vô cơ và hữu cơ( nhuộm, thuộc

da, hóa chất, luyện kim, than đá) Đây là loại nước thải gây hại lớn

• Do hóa nông dược sử dụng trong nông nghiệp

• Do chất phóng xạ từ không khí, từ chất thải khu công nghiệp nguyên tử, tàu nguyên tử và thử vũ khí hạt nhân ở biển

• Do dòng nước nóng thải ra từ nhà máy điện

1.3 Tác hại

• Tác hại về cơ học: do lượng phân rác, chất vẩn, chất sợi có rất nhiều trong nước thải, phủ kín cả nền đáy thủy vực làm cho thủy sinh vật nền đáy không phát triển được Ngoài tác hại cơ học, còn có tác hại do chế độ khí hòa tan thay đổi và tác hại gây độc do chất hữu cơ phân hủy gây nên

• Gây bệnh: nước thải từ khu dân cư, nhà máy chế biến thực phẩm, bia chứa nhiều chất hữu cơ Đó là môi trường tốt cho các loại vi khuẩn gây bệnh, các loại trứng giun sán tồn tại và phát triển thường là vi khuẩn gây bệnh đường ruột Nước thải từ bệnh viện, nếu không được xử lý thích hợp có thể lan truyền các mầm bệnh nguy hiểm khác nữa

• Gây độc: chủ yếu do chất thải công nghiệp gây nên Trong nước thải loại nầy có hai dạng chính: là hữu cơ và vô cơ Chất hữu cơ như phenol, hắc

ín, aldehyde, sản phẩm dầu hỏa rất khó tan, lâu vô cơ hóa nên lan đi rất

xa Chất vô cơ như muối Cu, As, Ni, Pb, Zn, Fe, và các loại acide vô cơ… thường gây độc ở hàm lượng rất nhỏ

• Nồng độ gây chết (ppm)

Gốc Muối

Cu 1 -100

•

Ngoài chất thải công nghiệp, nông dược cũng ảnh hưởng rất lớn đến thủy sinh vật Ngoài tác dụng trực tiếp chúng còn tích tụ trong cơ thể và những sinh vật nầy sẽ trở thành tác nhân gây độc cho những sinh vật sử dụng chúng tiếp theo

• Làm biến đổi chế độ khí hòa tan: Trong nước chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan phân hủy và chưa phân hủy, chúng cùng với các chất vô cơ oxy hóa làm tăng quá trình oxy hóa trong thủy vực gây hiện tượng giảm thấp O2

và tăng CO2 Các chất khí H2S, CH4 … cũng gây độc cho thủy sinh vật

• Tác hại phóng xạ: Tác hại của các tia phóng xạ xảy ra chủ yếu khi thủy sinh vật ăn phải chất phóng xạ có trong nước lẫn trong thức ăn Các tia phóng xạ ngoài tác hại gây chết, chúng còn ảnh hưởng đến sự phát triển của sinh vật ở giai đọan đầu như đẻ sớm, không phát triển hết các giai doạn của thai…

• Tác hại của dòng nước nóng: Nước từ các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử) thải ra gây một số tác hại như sau:

o Làm giảm lượng Oxy hòa tan trong nước

o Làm biến đổi khu hệ thủy sinh vật, nhất là về thành phần loài thực vật

• Tác hại do sự phát triển quá mức của thủy sinh vật, do hàm lượng chất dinh dưỡng tăng cao

Xác định độ ô nhiễm của thủy vực

Nước trong thủy vực khi nhiễm bẩn sẽ biến đổi các đặc tính lý, hóa học cũng như sinh học tùy theo mức độ nhiễm bẩn Độ nhiễm bẩn của thủy vực phụ thuộc vào số lượng và đặc tính nước đổ vào, ngoài ra còn phụ thuộc vào đặc tính của thủy vực như nông hay sâu, nước chảy hây tĩnh, nhiệt độ cao hay thấp

Để xác định độ nhiễm bẩn của thủy vực, người ta căn cứ vào chỉ tiêu lý học, hóa học, sinh học và vi khuẩn học

Oxy hóa hóa học Trong trường hợp nầy, người ta dùng đại lượng COD: nhu cầu Oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước

2.3 Chỉ tiêu sinh học - vi sinh

Các nguồn nước lục địa bắt nguồn từ việc thải vào sinh quyển các chất thải chứa các hợp chất hữu cơ có thể bị lên men và các tác nhân gây bệnh đồng hành với chúng Sự ô nhiễm nầy làm thoái biến, hủy hoại các hệ sinh thái nước ngọt

Một số các chất ô nhiễm hữu cơ bị phân hủy bởi vi khuẩn là những chất hữu cơ

có thể lên men bởi vi khuẩn ưa khí tham gia vào (hay gây ra) Quá trình phân hủy Oxy hóa các hợp chất hữu cơ nầy tiêu thụ một lượng Oxy tương ứng Lượng Oxy nầy gọi là nhu cầu Oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand: BOD) Trong thực tế người ta qui ước lấy lượng Oxy tiêu thụ sau 5 ngày, (ký hiệu BOD5) làm tiêu chuẩn để để đánh giá mức độ ô nhiễm các hợp chất hữu

cơ của các nguồn nước

Sự hiện diện của các vi khuẩn gây bệnh trong môi trường nước cũng là một tác nhân gây ô nhiễm Người ta thường căn cứ vào trực khuẩn đường ruột E.coli để đánh giá Chỉ tiêu nầy phản ánh tình trạng nước có phân người hay phân động vật và khả năng có vi khuẩn gây bệnh của nước, chỉ tiêu nầy được xác định bởi hai chỉ số:

• Chỉ số Coli (Coli - index) là số lương trực khuẩn có trong nước, nước sạch có chỉ số nầy là 3 -10CFU/1ml, còn nước bẩn có thể lên đến

100.000CFU/1ml

• Độ Coli (Coli - litre) là thể tích nước tối thiểu có chứa 1CFU trực khuẩn, nước bẩn có hệ số nầy là 0,1 ml, còn nước sạch có hệ số nầy có khi là 100ml

Ngoài trực khuẩn gây bệnh ra, còn có những thủy sinh vật khác Trong đó mỗi loại, mỗi nhóm sinh vật, - nhất là những sinh vật bậc thấp - thường chỉ gặp ở nước có độ nhiễm bẩn nhất định do khả năng thích ứng với Oxy và độc tính khác nhau của nước Dựa trên nguyên tắc nầy, người ta xác định độ nhiễm bẩn của thủy vực bằng cách căn cứ vào sự hiện diện của từng loài, từng nhóm sinh vật chỉ thị Trong phương pháp xác định sinh học hiện nay, đã phát triển những

xu hướng mới, không chỉ căn cứ vào thành phần loài sinh vật chỉ thị mà còn căn

cứ vào sự biến đổi về mặt sinh thái học, sinh lý học của những nhóm sinh vật nhất định ứng với các mức độ nhiễm bẩn khác nhau của thủy vực

Một số chỉ tiêu đánh giá độ ô nhiễm (Aliokin)

Độ ô nhiễm BOD5(mg/l) COD (mg/l) NH4 (mg/l)

dương chiếm 3/4 diện tích trái đất, các biển và đại dương đều thông với nhau,

sự có mặt của các dòng hải lưu và hoạt động giao thông đường biển ngày càng phát triển làm cho sự ô nhiễm biển và đại dương mang tính toàn cầu rõ rệt Yếu

tố quan trọng nhất gây ô nhiễm ở biển hiện nay là hiện tượng ô nhiễm do dầu

mỏ Các vụ “thủy triều đen” là tác động của sự ô nhiễm dầu mỏ lên các sinh vật biển Ngoài ra còn có hiện tượng “thủy triều đỏ” do tảo đỏ nở hoa quá mức, gây

ô nhiễm môi trường biển và đại dương

Phân loại môi trường nước ô nhiễm

Việc xác định độ nhiễm bẩn của thủy vực có tầm quan trọng thực tiễn lớn Căn

cứ vào kết quả xãc định, người ta đánh giá mức độ nhiễm bẩn của từng thủy vực và kết luận về giá trị sử dụng của từng loại nước Để tiện đánh giá độ

nhiễm bẩn của từng thủy vực, người ta xây dựng những hệ thống phân loại và chúng được căn cứ vào những dẫn liệu tổng hợp, nhiều chỉ tiêu khác nhau của nước bị nhiễm bẩn Các hệ thống phân loại được xây dựng rất nhiều Trong đó

hệ thống phân loại được biết và sử dụng nhiều là hệ thống phân loại của

Kolkwitz - Marsson (1902), sau nầy được nhiều tác giả khác bổ sung Thủy vực nhiễm bẩn được chia thành bốn loại

3.1 Rất ô nhiễm (polysaprobe)

Thủy vực có rất nhiều chất hữu cơ ở giai đoạn phân hủy đầu tiên, không có

thực vật quang hợp, không có Oxy hòa tan, nhưng có nhiều CO2, CH4, H2S, thực vật lớn kém phát triển, nấm hoại sinh và các vi khuẩn yếm khí phát triển mạnh với số lượng rất cao (triệu CFU /ml), sinh vật chỉ thị là Paramoecium,

Vortycella, Tubifex…

3.2 Ô nhiễm vừa(mesossaprobe)

Loại nầy chia làm hai bậc:

• Alpha mesossaprobe: xuất hiện các dạng protein bị phân hủy ở giai đoạn trung gian như polypeptid, acide amin, NH4, môi trường đã có oxy hòa tan, số lượng vi khuẩn khá cao( hàng trăm ngàn CFU/ml), đã có tảo lục, tảo lam xuất hiện Sinh vật chỉ thị là Oscillatoria,Euglena, Rotatoria,

Chironomus

• Beta mesossaprobe : Ở dạng bẩn nầy có NO2, NO3, có nhiều Oxy, số lượng vi khuẩn chỉ có hàng chục ngàn CFU/ml, có cây xanh, tảo khuê, sinh vật chỉ thị là Melosira, Navicula, Spirogyra, Moina,Cyclops…

3.3 Ô nhiễm ít (Oligosaproble)

Nước chứa rất ít chất hữu cơ, NO2, NO3, NH4 rất ít, hàm lượng oxy cao, khu

hệ sinh vật phong phú, đa dạng, số lượng vi khuẩn chỉ vài ngàn CFU/ml, sinh vật chỉ thị là Cladocera, cá kinh tế

Tóm lại hệ thống nầy chỉ nói đến mức nhiễm bẩn hữu cơ, chưa thể hiện mức nhiễm độc của nước, các tác giả khác đưa ra hệ thống phân loại khác bổ sung thêm như:

• Zhdin (1964) : xây dựng hệ thống phân loại căn cứ vào độ nhiễm bẩn và nhiễm độc, lấy sinh vật chịu độc, có khả năng tích tụ và bài tiết chất độc làm sinh vật chỉ thị nước được chia ra làm các dạng như bẩn (saproble) độc (toxible), bẩn độc (saprotoxxible), riêng nước nhiễm độc được chia làm các dạng như : oligo, meso, poly và hypertoxible

• Slodecek ( Tiệp Khắc, 1963) xây dựng hệ thống phân loại chi tiết hơn và chia nước tự nhiên thành bốn nhóm là : nước sạch (Kataroble), nước nhiễm bẩn (Limnosaproble), nước bẩn do chất hữu cơ (Eusaproble), nước bẩn không do hữu cơ (Transaproble) Trong nhóm nầy cũng chia các loại như nước có chất độc (Antisaproble), nước có phóng xạ

(Radiosaproble)nước bẩn do lý học , ví dụ : nhiệt (Cryptosaproble) Việc xây dựng các hệ thống phân loại nước ngày càng chi tiết, phản ảnh đầy đủ đặc tính và hiện tượng nhiễm bẩn của nước tự nhiên trên thế giới

Khả năng tự lọc sạch nước trong thủy vực

Hiện tượng nước nhiễm bẩn làm thành phần nước biến đổi một cách đột xuất, vượt ngoài phạm vi tự nhiên Hiện tượng nước bị nhiễm bẩn dần dần tái lập trạng thái ban đầu khi chưa bị nhiễm bẩn gọi là khả năng tự lọc sạch nước của thủy vực Khả năng nầy rất lớn ở nơi nước chảy mạnh như sông suối…và kém

ở nơi nước tĩnh như ao, hồ

Khả năng tự lọc sạch nước của thủy vực rất quan trọng trong tự nhiên, nhưng khả năng nầy chỉ có hạn, không giải quyết nổi trường hợp nhiễm bẩn nặng và liên tục

Trong quá trình lọc sạch nước , thủy sinh vật giữ một vai trò quan trọng tham gia vào quá trình nầy chủ yếu là các vi sinh vật, thực vật quang hợp, các động vật ăn chất vẫn hữu cơ, các động vật có khả năng tích tụ chất độc sinh vật lọc sạch nước thông qua các quá trình

1 Vô cơ hóa chất hữu cơ:

Đây là quá trình biến đổi chủ yếu trong hiện tượng tự lọc sạch nước do tác dụng của sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật Chúng tham gia phân hủy protit qua các dạng trung gian cho tới các dạng hữu cơ như NO2, NO3, NH4 … Quá trình vô

cơ hóa chất hữu cơ trong nước còn được tiến hành nhờ hoạt động hô hấp của thủy sinh vật, quá trình Oxy hóa chất hữu cơ trong nước Các hoạt động nầy tiến hành được là nhờ Oxy trong môi trường nước Hàm lượng Oxy phụ thuộc vào chế độ nước chảy và hoạt đông quang hợp của cây xanh trong nước Như vậy ở những thủy vực có hoạt đông quang hợp của thực vật thủy sinh mạnh hay thủy vực nước chảy, khả năng tự lọc sạch nước tiến hành thuận lợi hơn Quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ cũng nhờ vào sinh vật ăn chất hữu cơ trong nước Một phần chất hữu cơ nầy được dùng cho sinh trưởng, một phần bị vô cơ hóa

Ví dụ ấu trùng Chironomus plumosus

2 Tích tụ chất bẩn và độc trong nước:

Khả năng tích tụ chất bẩn và chất độc của thủy sinh vật có tầm quan trọng trong việc loại khỏi vùng nước nhiễm bẩn các chất độc và phóng xạ trong quá trình tự lọc sạch nước Nhiều loại thủy sinh vật có khả năng tích tụ các muối kim loại Hàm lượng kim loại trong cơ thể chúng cao hơn ở ngoài nước rất nhiều Các loại thân mềm có khả năng tích tụ muối Co, Cd, Cu, sứa tích tụ muối Zn, trùng phóng xạ tích tụ muối Sr Các chất phóng xạ cũng được thủy sinh vật phù du tích tụ (thực vật nổi có khả năng tích tụ nhiều hơn động vật nổi), khi chết lắng xuống đáy sẽ bị đất hấp thụ, không trở lại nước nữa, đối với các chất phóng xạ

có thời gian tự phân hủy ngắn như Itrium - 91, Cerium - 144 Những chất độc và phóng xạ có thời gian phân hủy lâu như ĐT, Sr -90 chúng trở thành tác nhân truyền các chất độc nầy sang người hay sinh vật khác khi sử sụng chúng

3 Loại bỏ chất độc ra khỏi tầng nước

Thủy sinh vật ăn chất hữu cơ rồi thải ra ngoài ở dạng phân lắng xuống đáy Tham gia hoạt động nầy có nhiều nhóm động vật không xương sống ăn kiểu lọc

và lắng như thân mềm hai mảnh vỏ, giáp xác, da gai, hải tiêu, ấu trùng côn trùng, Trong đó thân mềm hai vỏ có vai trò quan trọng nhất như vem Mytilus, trai nước ngọt Anodonta piscinalis, giáp xác Calanus finmarchicus Ở thủy vực nước ngọt có Cladocera, Copepoda cũng có hoạt động tương tự

Xử lý nước ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước sạch

Nguồn nước ngọt là một trong những yếu tố cơ bản nhất trong quá trình phát triển cơ thể con người, động vật, thực vật và thủy sinh vật nước ngọt Nước ngọt là yếu tố không thể thiếu trong trong phát triển kinh tế, xã hội của mọi quốc gia Theo đà phát triển của nhân loại, nhu cầu nước ngọt cho sinh hoạt, sản xuất công, nông nghiệp, giao thông ngày càng tăng Trong sinh hoạt, do nhu

cầu hàng ngày của người dân ngày càng cao (ở châu Âu, Bắc Mỹ, Nhật Bản, lượng nước cho mỗi người dân trên 200 lít/người/ngày, ở tp Hồ Chí Minh, Hà Nội -1995 - đạt độ 80 -100lít/người/ngày, cao hơn 20% so với những năm

1980), Đồng thời việc tăng nhanh dân số thế giới (độ 1,7 -1,8% hàng năm) lượng nước ngọt sử dụng cho sinh hoạt tăng nhanh chóng Trong nông nghiệp, công nghiệp nhu cầu nước cũng tăng nhanh theo việc sản xuất Điều cần nhấn mạnh là toàn bộ nước cấp cho sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ sau khi sử dụng đều trở thành nước thải Nước thải đã bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa vào môi trường Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước quan trọng nhất là nước thải Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp đều chứa tác nhân độc hại, gây suy thoái chất lương nước sông, hồ và nước ngầm Vì vậy việc xử lý nước thải là tối cần thiết trong công tác bảo vệ tài nguyên nước

1 Xử lý nước thải

1.1 Phương pháp xử lý theo nguyên tắc sinh học

Có ba nhóm phương pháp xử lý nước thải theo nguyên tắc sinh học Tùy điều kiện cụ thể(tính chất, khối lượng nước thải, khí hậu, địa hình, mặt bằng, kinh phí

…) người ta dùng một trong những phương pháp sau đây hoặc kết hợp với nhau để xử lý nước thải

• Các phương pháp hiếu khí (aerobic)

Phương pháp dùng các loại vi khuẩn hiếu khí sử dụng oxy hòa tan trong nước

để phân hủy chất hữu cơ thành chất vô cơ

Chất hữu cơ + O2 (vi sinh) = H2O + CO2 + Năng lượng

Chất hữu cơ + O2 (vi sinh) = Tế bào mới

Tế bào + O2 (năng lượng) = H2O + CO2 + NH3

Tổng cộng : Chất hữu cơ + O2 = H2O + CO2 + NH3

• Phương pháp hiếu khí, amoniac cũng được loại bỏ bằng phản ứng Oxy hóa nhờ vi sinh vật tự dưỡng (quá trình Nitrit hóa)

2NH4+ 3O2 (Nitrobacter) = 2NO2 + 4H+ +2H2O + năng lượng

2NO2 + O2 (Nitrosomonas) = 2NO3

-Tổng cộng : NH4+ + 2O2 (Nitrobacter) = NO3- + 2H+ + H2O + năng lượng

• Các phương pháp thiếu khí (anoxic) hay khử nitric hóa

Phương pháp này được sử dụng để loại nitơ ra khỏi nước thải theo nguyên tắc khử Nitric hóa do điều kiện môi trường nước thiếu Oxy hòa tan, Oxy được giải phóng từ Nitrat sẽ Oxy hóa chất hữu cơ Nitơ và khí Carbonic sẽ được tạo thành

NO3- (vi khuẩn) = NO2 + O2

O2 (chất hữu cơ) = N2 + CO2 + H2O

• Các phương pháp kỵ khí (anaerobic)

Phương pháp xử lý kỵ khí dùng loại bỏ các chất hữu cơ trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật tùy nghi và vi sinh kỵ khí Như các phương pháp lên men kỵ khí : Lên men acide, lên men mêtan

1.2 Xử lý nước thải theo phương pháp vật lý, hóa học

Các phương pháp xử lý sinh học được sử dụng với hiệu quả cao để xử lý chất hữu cơ kém bền vững, nhưng ít hiệu quả đối với nước thải công nghiệp chứa các chất vô cơ độc hại (kim loại nặng, acíe, baz) hoặc các chất hữu cơ bền vững (các Clobenzen, PCB, Phenol…)và cũng ít hiệu quả với một số loại vi khuẩn Trong trường hợp đó, cần kết hợp phương pháp xử lý sinh học với các phương pháp lý, hóa học Năm phương pháp lý, hóa thường dùng trong xử lý nước thải là :

• Phương pháp lắng và đông tụ để loại bỏ các chất rắn lơ lững

• Phương pháp hấp thu: Hấp thu chất ô nhiễm tan trong nước lên bề mặt một số chất rắn như than hoạt tính, than bùn…

• Phương pháp trung hòa các acide hoặc baz

• Phương pháp chiết tách

• Phương pháp Clo hóa để diệt vi trùng và phân hủy chất độc

2 Bảo vệ nước sạch trong tự nhiên

Bảo vệ nguồn nước sạch tự nhiên là vấn đề đã được đặt ra từ lâu Trước hết là

ở các nước sớm bị nạn ô nhiễm thủy vực Để bảo vệ tốt các nguồn nước sạch

tự nhiên, đảm bảo cung cấp đủ nước dùng cho nhu cầu đời sống và sản xuất ngày càng tăng, ngoài các biện pháp về luật pháp và tổ chức, nhiều vấn đề còn phải đặt ra cho các ngành khoa học liên quan, trong đó có thủy sinh vật học Vấn đề chủ yếu là xác định chính xác đặc tính của từng loại nước thải và có biện pháp xử lý nước thải tốt, hạn chế và ngăn chặn tình trạng ô nhiễm các nguồn nước sạch tự nhiên

Vấn đề hiện nay là xác định hàm lượng cho phép của từng loại chất độc trong nước dùng, phân loại nước thải có chất độc, xác định sinh vật chỉ thị chất độc, vai trò của sinh vật trong quá trình tự lọc sạch chất độc trong nước

Chương 4: Năng Suất Sinh Học Của Thủy Vực Và Đời Sống Cá Thể Thủy Sinh Vật

Năng suất sinh học

Thủy vực với thủy sinh vật sống trong nước có thể coi như một hệ thống sinh thái luôn luôn vận động trong mối quan hệ trao đổi chất và năng lượng với môi trường bên ngoài

Chu trình vật chất trong thuỷ vực

1 Định nghĩa:

Chu trình vật chất trong thủy vực là quá trình tạo thành, phân hủy rồi lại tạo thành vật chất, từ dạng vô cơ sang dạng hữu cơ tạo nên một chu trình vật chất diễn ra không ngừng trong thủy vực Chu trình nầy thể hiện sự tác động qua lại giữa thuỷ sinh vật và thuỷ vực, giữa thuỷ vực và môi trường ngoài thuỷ vực Trong chu trình luôn luôn có một bộ phận của sinh cảnh (muối hoà tan, chất hữu

cơ hoà tan, thức ăn v.v…) chuyển hoá thành thuỷ sinh vật (các sản phẩm sơ cấp và thứ cấp) đồng thời lại có một bộ phận của thuỷ sinh vật chuyển hoá thành sinh cảnh qua quá trình phân huỷ xác thuỷ sinh vật và quá trình trao đổi chất (khí Oxy, CO2, chất tiết v.v ) của thuỷ sinh vật Nghiên cứu chu trình vật chất trong thuỷ vực là cơ sở để nghiên cứu các vấn đề về năng suất sinh học của thuỷ vực

Ở bước khởi đầu, chu trình vật chất trong thuỷ vực tiến hành được là nhờ có nguồn năng lượng từ bên ngoài, chủ yếu nhờ hoạt động quang hợp, một phần nhỏ hơn nhờ hoạt động hoá tổng hợp Nhờ nguồn năng lượng nầy từ cơ sở vật chất vô cơ có nguồn gốc từ bên trong và bên ngoài thuỷ vực (Oxy, CO2, muối dinh dưỡng, nước) hình thành nên những thuỷ sinh vật ở bậc dinh dưỡng thấp nhất làm cơ sở cho sự hình thành các thuỷ sinh vật ở các bậc ngày càng cao Đồng thời, từ các sản phẩm được hình thành nầy (động vật, thực vật) lại có một quá trình chuyển hoá ngược lại Quá trình phân huỷ xác các thuỷ sinh vật nầy nhờ hoạt động của các sinh vật phân huỷ (vi khuẩn trong thuỷ vực) và quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong cơ thể thuỷ sinh vật, trong hoạt động sống của chúng Từ đó, tạo nên một dòng vật chất ngược lại từ các chất hữu cơ phân tử cao theo con đường vô cơ hoá trở lại các dạng vật chất vô cơ ban đầu Trong quá trình phân huỷ có một phần vật chất bị tách khỏi chu trình chuyển hoá trong một thời gian hay vĩnh viễn không tham gia trở lại vào chu trình vật chất trong thuỷ vực nữa Phần vật chất nầy sẽ được tích tụ ở các nơi dự trữ trong hay ngoài thuỷ vực Thí dụ: khí Oxy, Carbonic có thể thoát ra ngoài nước của thuỷ vực vào khí quyển Các chất hữu cơ đang bị phân huỷ có thể lắng xuống và bị vùi lấp dưới nền đáy …

2 Đặc tính của chu trình vật chất

• Kiểu xoắn ốc là chu trình mà trong đó lượng vật chất được tạo thành trong vòng đầu của chu trình do chuyển động của khối nước mà được chuyển tới nơi khác trong thuỷ vực, cộng với lượng vật chất từ bên ngoài vào mà tiến hành một vòng chuyển hoá vật chất mới (chu trình vật chất trong sông, trong hải dương nơi có dòng chảy ngang…)

Đặc tính cơ bản của chu trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong thuỷ vực là càng tạo thành nhiều bậc dinh dưỡng cao trong chu trình thì lượng vật chất và năng lượng càng giảm đi Nói cách khác là lên tới bậc cao nhất trong chu trình thì lượng vật chất đã bị hụt đi nhiều so với lượng vật chất được tạo thành ban đầu Sự hao hụt vật chất và năng lượng nầy do hoạt động sống của thuỷ sinh vật trong quá trình phân huỷ và tích tụ

Quần xã sinh vật trong thuỷ vực càng đa dạng (số loài càng nhiều) chuổi thức

ăn càng dài, lượng thông tin càng lớn, thì vật chất và năng lượng càng bị hao hụt nhiều trong quá trình vận động của hệ sinh thái Theo tính toán, cứ mỗi lần chuyển từ một bậc dinh dưỡng tới bậc dinh dưỡng tiếp sau, năng lượng lại giảm đi 10 -15 lần

Nhìn tổng quát có thể thấy trong chu trình vật chất của thuỷ vực có ba quá trình vận động cơ bản : tạo thành, phân huỷ và tích tụ Ba quá trình nầy có quan hệ qua lại chặt chẽ với nhau và chính đặc tính của mối quan hệ giữa ba quá trình nầy quyết định khả năng của thuỷ vực sản sinh ra chất sống bao hàm trong các thuỷ sinh vật Nó quyết định chiều hướng phát triển của thuỷ vực giàu lên hay nghèo đi về mặt sản phẩm sinh vật, là các đối tượng có quan hệ trực tiếp tới đời sống con người

3 Năng suất sinh học (Bio-productivity)

Năng suất sinh học của thủy vực là khả năng sản sinh ra chất sống dưới dạng các thủy sinh vật làm tăng khối lượng sinh vật trong thủy vực Khả năng nầy được thể hiện trước hết ở quá trình tạo thành nhưng có liên quan phụ thuộc với với tất cả các khâu khác trong toàn bộ chu trình chuyển hóa vật chất trong thủy vực

Năng suất sinh học của thủy vực cao hay thấp một mặt tùy thuộc ở khả năng sinh trưởng và sinh sản của quần thể thủy sinh vật tự dưỡng hay dị dưỡng Mặt

khác tùy thuộc ở khả năng bảo đảm các điều kiện thuận lợi cho sự tồn tại và phát triển chất sống, tạo nên khối lượng sinh vật mới của thủy vực

Các khái niệm xác định năng suất sinh học trong thuỷ vực

Để nghiên cứu năng suất sinh học của thủy vực, cần phải nghiên cứu các đặc tinh định tính và định lượng của các quần thể thủy sinh vật, các điều kiện của môi trường sống, nhịp sinh trưởng và phát triển, biến động số lượng và đặc tính sinh học của sinh vật trong thủy vực Để xác định cụ thể khả năng sản sinh ra chất sống, tạo ra khối lượng sinh vật mới của thủy vực Về mặt định lượng, thủy sinh học sử dụng một số khái niệm để đánh giá lượng sinh vật trong thủy vực

1 Khối lượng sinh vật (sinh vật lượng - Biomasse)

Khối lượng sinh vật hay sinh vật lượng của thủy vực là lượng sinh vật có trong thủy vực, xác định được bằng các phương pháp định lượng ở mỗi thời điểm nhất định nào đó

Khối lượng sinh vật trong thủy vực biến đổi qua các thời điểm phụ thuộc vào sự biến đổi số lượng các quần thể thủy sinh vật sống trong thủy vực

Khối lượng sinh vật được tính theo chất tươi, chất khô, hay định hình Đơn vị thường dùng để tính toán khối lượng sinh vật là g/l, g/m3, g/m2, kg/ha hay tấn/ha

2 Sản lượng sinh vật (Production)

Sản lượng sinh vật của thủy vực là lượng chất sống do sinh vật sản sinh ra, thể hiện ở độ tăng khối lượng sinh vật trong một khoảng thời gian nhất định nào đó (ngày đêm, năm…) trong thủy vực

Sản lượng sinh vật được tính theo chất tươi hay chất khô hoặc có thể tính gián tiếp theo lượng carbon hấp thu, lượng Oxy phóng thích ra trong quá trình quang hợp hay độ calo tương ứng của chất sống sản sinh ra trong một khoảng thời gian nào đó Đơn vị tính sản lượng sinh vật của thủy vực là gC/m2, gO2/m2, Kcal/m2 trong ngày hay trong năm, g/m2 hay g/m3 vật tươi hay khô trong năm

P (t2 - t1) = B(t2) - B(t1) + P’

Với

• P (t2-t1) : là sản lượng sinh vật trong khoảng thời gian (t2-t1)

• B(t1) và B(t2) : khối lượng sinh vật ở thời điểm t1 và t2

• P’ : khối lượng sinh vật hao hụt trong khoảng thời gian (t2-t1)

3 Hệ số P/B

Hệ số P/B là khái niệm dùng để thể hiện mối liên quan giữa sản lượngvà khối lượng sinh vật của một quần thể sinh vật hay một thủy vực, đó là sản lượng sinh vật của một đơn vị khối lượng sinh vật trong khỏang thời gian nhất định thường là một năm, có thể gọi đó là sản lượng sinh vật riêng

Hệ số P/B biến đổi phụ thuộc vào nhiều nhân tố như : đặc tính thành phần loài, đặc điểm sinh trưởng và phát triển của thủy sinh vật

Hệ số P/B (tính theo tháng) ở một nhóm sinh vật nước ngọt giảm dần khi kích thước trung bình của chúng tăng lên (Shuskina 1967) như kết quả ở bảng sau:

Theo Greze (1971) thì kết quả nghiên cứu hệ số P/B ở sinh vật biển cũng tương

tự như ở nước ngọt, nghĩa là sinh vật có kích thước trung bình càng cao thì hệ

số P/B càng thấp, kết quả trình bày trong bảng 2

• Nguồn lợi sinh vật là bao gồm tất cả sinh vật có khả năng là đối tượng khai thác của thuỷ vực

• Sản phẩm sinh vật là từng loại sinh vật cụ thể (động vật, thực vật) thường

là các loại có giá trị sử dụng có trong thuỷ vực, toàn bộ sản phẩm sinh vật tạo nên nguồn lợi sinh vật của thuỷ vực

• Sản phẩm khai thác là các đối tượng sinh vật có giá trị khai thác trực tiếp hay gián tiếp, phục vụ cho lợi ích con người, hiện đang được khai thác

• Sản phẩm thu hoạch là lượng sinh vật thu hoạch được bằng phương tiện đánh bắt, gây nuôi trong một khoảng thời gian nào đó từ thuỷ vực

• Sản lượng sinh vật sơ cấp là lượng chất sống dưới dạng thực vật, do thực vật tự dưỡng tạo nên, tổng hợp từ các vật chất vô cơ nhờ quang hợp

• Sản lượng sinh vật thứ cấp là chất sống dưới dạng động vật do động vật

dị dưỡng tạo nên, trong quá trình tạo thành có sử dụng các sản phẩm sơ cấp làm thức ăn

5 Cách xác định sản lượng sinh vật trong thuỷ vực

• Sản lượng sinh vật sơ cấp (Primary productivity):

Đây là khâu thứ nhất trong quá trình sinh sản ra vật chất hữu cơ trong thuỷ vực Bước chuyển hoá của vật chất trong thuỷ vực từ vô cơ thành vật chất hữu cơ nhờ quá trình quang hợp của thực vật trong nước Sản lượng sinh vật sơ cáp của thuỷ vực là khâu quan trọng, quyết định năng suất sinh học của thuỷ vực là

cơ sở của các quá trình tạo thành chất sống ở các bậc cao hơn

Sản phẩm sinh vật sơ cấp được tạo nên do hoạt động quang hợp của thực vật

ở nước, do đó việc xác định sản lượng sơ cấp của thuỷ vực cũng dựa trên cơ

sở tính toán cường độ quang hợp của thực vật trên từng đơn vị diện tích của mặt nước hay đơn vị của khối nước ở các tầng nước khác nhau

Cần phân biệt rõ hai khái niệm là

• Cường độ quang hợp thể hiện khả năng sản sinh ra chất hữu cơ của thực vật trên một đơn vị khối lượg của chúng

• Sản lượng sinh vật sơ cấp thể hiện khả năng sản sinh ra chất sống của một thể tích nước

Sản lượng sinh vật sơ cấp mang hai ý nghĩa ở hai mức độ khác nhau:

• Sản lượng sơ cấp toàn phần là toàn bộ bộ chất hữu cơ được thực hiện và

có trong một khối nước tạo thành

• Sản lượng sơ cấp thực tế là sản lượng sơ cấp toàn phần trừ đi phần chất hữu cơ tiêu hao trong quá trình trao đổi chất của thực vật

Có nhiều phương pháp xác định sản lượng sinh vật sơ cấp

• Phương pháp bình sáng tối : xác định lượng Oxy của thực vật có trong một thể tích nước phóng thích ra trong quá trình quang hợp, trong khoảng thời gian nghiên cứu.(ngày, đêm)

• Phương pháp xác định sản lượng sơ cấp căn cứ vào lượng chất diệp lục

có trong thực vật

• Phương pháp tính số lượng C14 phóng xạ dưới dạng Bicarbonat hay Carbonat được thực vật hấp thụ trong thời gian nghiên cứu từ đó suy ra lượng C đã được thực vật hấp thụ

Sản lượng sinh vật sơ cấp phụ thuộc vào nhiều nhân tố, trong đó quan trọng nhất là hàm lượng muối dinh dưỡng cần cho sự sinh trưởng, phát triển của thực vật, số lượng, thành phần loài, độ tập trung của thực vật và chế độ chiếu sáng trong tầng nước Ngoài ra chế độ nhiệt, nồng độ muối cũng ảnh hưởng đến năng suất nầy

• Sản lượng sinh vật thứ cấp (Secondary productivity)

Các sản phẩm sơ cấp của thuỷ vực được tạo thành một phần sẽ bị phân huỷ, một phần sẽ được các động vật ăn, nghĩa là chuyển sang tham gia vào quá trình tạo thành các sản phẩm thứ cấp của thuỷ vực ở các bậc dinh dưỡng tiếp sau dưới dạng động vật dị dưỡng

Số lượng bậc tuỳ thuộc vào đặc điểm cấu trúc quần loại thuỷ sinh vật, trước hết

là thành phần loài và quan hệ thức ăn Mỗi bậc của quá trình tạo thành sản phẩm thứ cấp trong thuỷ vực lại có giá trị khác nhau về mặt chuyển hoá vật chất

và năng lượng Bậc càng cao thì số lượng vật chất và năng lượng bị tiêu hao càng lớn, sản lượng sinh vật thứ cấp ở các bậc tiếp sau càng giảm đi về số lượng nhưng được nâng cao chất lượng

Xác định sản lượng sinh vật thứ cấp là vấn đề rất phức tạp Hiện nay do đặc tính sinh học và sinh thái học của động vật rất khác nhau, nhất là quá trình sinh trưởng và phát triển Vì vậy không có phương pháp nghiên cứu chung cho các nhóm động vật

Các nhân tố ảnh hưởng đến năng suất sinh học trong thuỷ vực

Năng suất sinh học của thuỷ vực có liên quan và được quyết định trước tiên bởi đặc điểm của chu trình vật chất trong thuỷ vực Năng suất sinh học có thể cao hay thấp, nghĩa là thuỷ vực có thể sản sinh ra được nhiều hay ít sản phẩm sơ cấp hay thứ cấp là tuỳ thuộc ở điều kiện của thuỷ vực có đảm bảo hay không đảm bảo sự cân bằng được sự cân bằng của ba quá trình tạo thành, phân huỷ

và tích tụ hay không (trước hết là quá trình tạo thành) Ba quá trình nầy có liên quan chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau Vì vậy một khâu nào yếu cũng

sẽ ảnh hưởng tới cân bằng vật chất và năng lượng của thuỷ vực Do đó ảnh hưởng đến năng suất sinh học của thuỷ vực

Mặt khác thuỷ vực vừa là một yếu tố cảnh quan (dùng như nền đất và tầng không khí) nhưng đồng thời cũng là môi trường sống của thuỷ sinh vật Do đó xét các nhân tố quyết định năng suất sinh học của thuỷ vực, trước hết phải xét các nhân tố bảo đảm tới mức cao nhất sự phát triển thuận lợi của đời sống thuỷ sinh vật, đặc biệt đối với các sinh vật có tầm quan trọng trong khai thác, phục vụ đời sống con người Các nhân tố nầy rất nhiều và tác dụng tới đời sống sinh vật như một phức hệ nhân tố, chứ không riêng rẽ Tuy trong đó có các nhân tố chủ yếu và thứ yếu

Để dễ nghiên cứu, có thể chia thành ba loại nhân tố có ảnh hưởng quyết định tới năng suất sinh học của thuỷ vực

• Đặc điểm điều kiện tự nhiên của thuỷ vực là điều kiện bảo đảm cho các quá trình chuyển hoá vật chất trong thuỷ vực tiến hành được thuận lợi Địa hình của thuỷ vực có một ý nghĩa quan trọng Thí dụ như ở các thuỷ vực quá sâu (hồ sâu, vùng khơi hải dương) khối lượng chất dinh dưỡng tích tụ ở đáy không vận chuyển lên mặt được, vì vậy không tham gia vào quá trình tạo thành vật chất ở tầng quang hợp được, làm các thuỷ vực nầy mang tính chất nghèo dinh dưỡng Ở vùng thượng lưu, đáy dốc nước chảy xiết, cuốn trôi vật chất lắng đọng, độ sâu sâu mực nước quá thấp làm nhiệt độ không ổn định cũng làm ảnh hưởng xấu đến năng suất sinh học của thuỷ vực

• Cơ sở chất dinh dưỡng của thuỷ vực: bao gồm cả khối lượng muối dinh dưỡng , thức ăn của thực vật tự dưỡng, điều kiện để tạo nên các sản phẩm sơ cấp và cả khối lượng thức ăn cho động vật, điều kiện để tạo nên các sản phẩm thứ cấp Chúng có hai nguồn gốc là nội tại và ngoại lai Khối lượng muối dinh dưỡng trong thủy vực (trước hết là các muối tạo sinh: N,P,Si) phụ thuộc vào quá trình tích tụ và phân hủy chất hữu cơ trong thủy vực

và tùy thuộc vào nguồn muối dinh dưỡng từ ngoài thủy vực đổ vào Đối với các vùng biển ven bờ nguồn muối dinh dưỡng quan trọng là là các dòng nước từ lục địa chảy ra Đối với các thủy vực nội địa ở vùng đồng bằng một nguồn quan trọng là nước thải sinh hoạt ở các vùng đông dân cư Đối với các thủy vực vùng núi, nguồn quan trọng là các chất mùn bã thực vật ở rừng, núi xung quanh đổ vào Tuy nhiên khối lượng chất hữu cơ tích tụ trong thủy vực chỉ có tác dụng tích cực đối với năng suất sinh học thủy vực khi không làm ảnh hưởng tới chế

độ khí hòa tan trong thủy vực, không gây độc cho thủy sinh vật do các sản phẩm phân hủy Khối lượng chất hữu cơ tích tụ quá lớn khi phân hủy sẽ có tác dụng tiêu cực đối với năng suất sinh học thủy vực, làm cho các thủy vực mất dinh dưỡng quá trình phân hủy chất hữu cơ lại phụ thuộc nhiều vào thành phần

và điều kiện hoạt động của vi sinh vật trong thủy vực, trước hết là vi khuẩn Ni

tơ, Lưu huỳnh, Sắt vào chế độ khí và nhiệt độ trong thủy vực

Cơ sở thức ăn của động vật bao gồm rất nhiều thành phần: thức ăn động vật (nổi và đáy), vi khuẩn, thực vật, chất vẩn, chất hữu cơ hòa tan Các thành phần thức ăn nầy có tác dụng nhiều hay ít đối với sản lượng thứ cấp của thủy vực còn tùy thuộc vào giá trị sử dụng của chúng

• Thành phần và quan hệ quần loại trong thủy vực:

Thủy vực có năng suất sinh học cao, ngoài những yếu tố về đặc điểm lý hóa học, địa hình thuận lợi và có cơ sở chất dinh dưỡng phong phú còn cần phải có thành phần loài và quan hệ quần loại thích hợp Điều nầy có ý nghĩa là thành phần loài gồm nhiều loại có giá trị khai thác cao hay không, có tận dụng được hết khả năng về thức ăn của thủy vực hay không, có sản lượng vi sinh vật cao hay không Mặt khác trong thành phần loài phải hạn chế tối đa các sinh vật gây hại cho các thủy sinh vật khai thác (các loài ký sinh, cá dữ …) Trong quan hệ quần loại, quan hệ thức ăn trong thủy vực là quan trọng nhất Thủy vực có năng suất sinh học cao phải có những chuổi thức ăn có lợi về mặt chuyển hóa vật chất, thường là những chuổi thức ăn ngắn, phải khai thác được hết các khả năng thức ăn tự nhiên, không để một khâu thức ăn nào bị bỏ phí

• Các biện pháp khai thác và các nhân tố nhân tác ảnh hưởng đặc tính thủy vực Việc khai thác quá mức, bừa bãi một loại đối tượng nào đó sẽ dẫn đến tình trạng làm giảm sút trữ lượng của chúng, nhiều khi bị tiêu diệt hẳn trên một vùng lãnh thổ Ví dụ khai thác cá bột trên sông, nhất định làm ảnh hưởng đến trữ lượng cá nước ngọt Trong các nguyên nhân nhân tác, hiện tượng nhiễm bẩn thủy vực do nước thải công nghiệp có ảnh hưởng nghiêm trọng đối với năng suất sinh học của thủy vực Các công trình thủy lợi, làm thay đổi chế độ thủy học của mạng lưới thủy văn trong

cả một vùng lãnh thổ, có khi gây ảnh hưởng xấu đến năng suất sinh học của các thủy vực, đặc biệt đối với các loài cá di cư đi đẻ, các thủy sản nước mặn di nhập vào nước ngọt nội địa

Các biện pháp nâng cao năng suất sinh học trong thuỷ vực

Nghiên cứu nâng cao năng suất sinh học của một thủy vực thường tiến hành ở hai mức độ, đó là biện pháp tận dụng khai thác khả năng tự nhiên và bảo vệ sản lượng tự nhiên đó một số phương thức làm tăng năng suất sinh học thủy vực là

1 Cải tạo địa hình và chế độ thuỷ hoá học của thuỷ vực

Biện pháp nầy chỉ áp dụng đối với thủy vực nhỏ, các biện pháp cần thực hiện là

• Nạo vét bùn đáy để tăng độ sâu và hàm lượng Oxy

• San phẳng nền đáy

• Bón vôi

• Gây bãi thực vật ven bờ, tạo bãi đẻ và tăng cường thức ăn

• Xáo trộn nước trong thủy vực để chu chuyển nước

2 Tăng cường cơ sở thức ăn tự nhiên trong thuỷ vực

Đây là biện pháp cơ bản nhất có hiệu quả nhất, các biện pháp cần thực hiện là

• Bón phân cho thủy vực

• Thuần hóa thủy sinh vật làm thức ăn vào thủy vực

Thuần hóa là đưa sinh vật từ ngoài thủy vực vào nuôi trong thủy vực, biến chúng thành các sinh vật phát triển bình thường trong thủy vực Mục đích thuần hóa là đưa một hoặc một số loại sinh vật vào thủy vực để tận dụng những thành phần thức ăn chưa tận dụng hết và để sử dụng loại sinh vật được thuần hoá đó ( nếu chúng phát triển tốt) như một thành phần thức ăn mới trong thủy vực

• Gây nuôi nhân tạo thức ăn sinh vật

• Cải tạo thành phần loài: Mục đích của biện pháp nầy là tăng cường các đối tượng có giá trị kinh tế cao, có sản lượng cao trong thủy vực và loại trừ các loài gây hại

3 Khai thác hợp lý và bảo vệ nguồn lợi thuỷ sinh vật trong thuỷ vực

Những qui định về kích thước khai thác, mùa vụ khai thác và kỹ thuật khai thác cần được thực hiện nghiêm chỉnh Cần có những biện pháp bảo vệ các thủy vực khỏi nhiễm bẩn bởi nước thải công nghiệp, khi xây dựng các công trình thủy lợi cần kết hợp chặt chẽ với việc khai thác nguồn lợi sinh vật thủy vực

Đời sống cá thể thuỷ sinh vật

Đặc điểm cơ bản nhất của đời sống thủy sinh vật là chúng sống trong môi

trường nước Các quá trình sống của thủy sinh vật, nhìn một cách tổng quát, đều diễn ra trong mối quan hệ qua lại giữa cơ thể thủy sinh vật và môi trường nước Chúng rất khác với những sinh vật ở môi trường cạn về về các đặc điểm

lý, hóa, cơ học và sinh học Các nhân tố sinh thái: nhiệt độ ánh sáng, gió … đều tác động đến đời sống thủy sinh vật thông qua môi trường nước, sau khi đã biến đổi một cách có qui luật trong môi trường nước Mặt khác, môi trường nước trong thiên nhiên không phải đồng nhất mà biến đổi theo từng địa

phương, theo từng thủy vực cụ thể Vì vậy, đời sống thủy sinh vật một mặt tuân theo những qui luật chung, một mặt có những đặc điểm riêng trong điều kiện cụ thể của từng thủy vực, từng vùng của thủy vực

Thủy sinhn vật trong thủy vực bao gồm nhiều loại động vật, thực vật, vi khuẩn, nấm trong từng nhóm cũng lại gồm nhiều bậc tiến hóa từ thấp tới cao Các nhân tố sinh thái tác động tới các hoạt động sống của thủy sinh vật gồm các nhân tố vô sinh: nhiệt độ, ánh sáng, nồng độ muối, pH … và các nhân tố hữu sinh (các thủy sinh vật khác và các sinh vật khác ngoài thủy vực) Mỗi nhân tố nầy ít hay nhiều, gián tiếp hay trực tiếp đều đồng thời có ảnh hưởng một cách nhất định đến từng quá trình sống của thủy sinh vật trong thủy vực Nói cách khác đời sống thủy sinh vật ở mức độ cá thể, quần thể cũng như quần loại trong thủy vực đều nằm trong mối quan hệ phức tạp với cả một phức hệ nhân tố, ảnh hưởng nhiều mặt hổ trợ hoặc hạn chế lẫn nhau, chứ không phải chịu tác động của từng nhân tố riêng lẻ

Nghiên cứu đời sống thủy sinh vật một cách đúng đứn là phải nghiên cứu trong tác động tương quan, đồng thời của cả phức hệ nhân tố sinh thái trong thủy vực

đối với hoạt động sống đó và ảnh hưởng của hoạt động sống đó đối với môi trường bên ngoài

Các nhân tố sinh thái của môi trường tác động lên hoạt động sống của thủy sinh vật không đều nhau, mà có các nhân tố tác động chủ yếu hay thứ yếu Vì thế việc phân tích rõ nhân tố chủ yếu hay thứ yếu để xác định rõ nhân tố chủ đạo trong từng hoạt động sống giúp ta hiểu một cách đúng đắn nguyên nhân và hậu quả của hiện tượng sống Đời sống cá thể của thủy sinh vật trong môi trường nước rất đa dạng, nhưng có thể tập trung lại trong các vấn đề : di động, dinh dưỡng, trao đổi nước, muối, trao đổi khí, sinh sản, sinh trưởng và phát triển Trong tự nhiên mọi hoạt động của thủy sinh vật không xảy ra một cách đơn độc

ở riêng một cá thể mà mỗi cá thể đều sống trong quần thể nhất định của loài, trong mối quan hệ qua lại với các cá thể khác trong quần thể Vì vậy việc nghiên cứu đời sống cá thể một cách đúng đắn không thể tách rời đời sống quần thể, phải luôn luôn gắn liền với mối quan hệ hổ trợ hoặc hạn chế của quần thể Thủy sinh vật sống trong thủy vực có cấu tạo và đời sống thích ứng với từng loại sinh cảnh khác nhau Có thể phân chia thủy sinh vật thành ba nhóm sinh thái lớn, sống ở ba sinh cảnh lớn

• Sinh vật trong tầng nước: (Pelagos) Trong đó có thể phân biệt: sinh vật nổi (plankton), sinh vật màng nước (neiston), sinh vật trôi (pleiston) sinh vật tự bơi (nekton) Ngoài ra còn có các sinh vật sống trên các vật thể ở nước (cây, cỏ, rác, đá …) gọi là sinh vật bám (periphyton) Tập hợp các sinh vật sống trong tầng nước và các chất vẩn trong nước (detritius hay tripton) gọi chung là chất cái (seston)

• Sinh vật đáy (Benthos)

• Sinh vật vùng triều

Di động của thuỷ sinh vật

Di động là một yêu cầu của đời sống thủy sinh vật Để bảo đảm có được những điều kiện môi trường thích hợp với từng loại hoạt động sống (dinh dưỡng hô hấp) và từng giai đoạn phát triển

Khả năng di động của thủy sinh vật là kết quả của quá trình tiến hóa lâu dài, phù hợp với đặc điểm và sinh sản của thủy sinh vật

1 Khả năng nhận biết môi trường và định hướng di động ở thủy sinh vật

• Khả năng nhận ánh sáng: do môi trường ít ánh sáng nên khả năng nầy tương đối kém, chúng chỉ nhìn được vật rất gần nhưng lại nhìn được vật rất nhỏ Chúng còn có khả năng nhận biết được màu sắc, có một số còn nhận biết được ánh sáng phân cực và di động theo mặt phẳng của ánh sáng phân cực

• Khả năng nhận âm: tốt hơn nhận ánh sáng, phù hợp với đặc điểm lan nhanh và xa của âm trong nước Âm của thủy sinh vật phát ra nhờ các

cơ quan phát âm, thường ở càng, giáp đầu, râu I (giáp xác), ở răng hầu, tia vi ngực, khớp sọ, cột sống và hàm (cá) Âm thường phát ra nhằm nhiều mục đích: báo động, gọi con cùng bầy, gọi đực cái, báo hiệu, bắt mồi … thủy sinh vật còn có khả năng phát sóng siêu âm và nhận siêu

âm

• Khả năng nhận điện và từ: khả năng nầy có gần như ở hầu hết các thủy sinh vật Nhiều loài có khả năng phát ra xung điện để thăm dò thức ăn trong điều kiện nước đục, định hướng di động trong điều kiện không có ánh sáng, nguyên tắc nhận biết là sự thay đổi trường điện từ xung

quanh

• Khả năng nhận biết áp lực nước: do cơ quan thủy tĩnh (bong bóng cá, nhĩ thạch…) ở thủy sinh vật đảm nhận, khả năng nầy giúp con vật xác định

độ sâu thuận lợi nhất trong thủy vực

• Khả năng nhận biết mùi vị: khả năng nầy giúp con vật nhận biết vật cùng loài, ghép bầy, phát hiện kẻ thù

Tóm lại nhờ những khả năng trên mà thủy sinh vật có khả năng phân tích được đặc điểm môi trường, xác định được tư thế, vị trí của nó trong môi trường nước

2 Các cách di động ở thuỷ sinh vật

* Di động chủ động

Đây là lối di động tích cực, tốc độ nhanh, chủ động định hướng di động Vì vậy nhanh chóng tìm thấy môi trường sống cần thiết khả năng nầy phụ thuộc vào hai nhân tố là mức độ phát triển của cơ quan vận động và sức cản của môi trường nước Di động chủ động có thể dưới hình thức từng cá thể hay từng bầy di động cả bầy thường theo cùng một hướng chung và cùng một tốc độ chung.Di động chủ động có thể ở trên màng nước, trong tầng nước, trên mặt nền đáy hay trong tầng đáy

• Di động trên màng nước: đây là lối di dộng của động vật ở màng nước (epineston và hyponeston), lối di động nầy rất hạn chế về khoảng không gian di động và thường với tốc độ chậm Các động vật di động trên màng nước thường có kích cỡ nhỏ, có mặt dưới của chân (đốt bàn và ngón ở côn trùng, chân ở thân mềm) hoặc không thấm nước (vì vậy không làm

vỡ màng nước) hoặc dính chặt vào màng nước nhờ sức hút (côn trùng Gyrinidae, Hydrometridae, Notonectidae, Gerrdae, ốc Lymaea)

• Di động trong tầng nước: So với nền đáy, tầng nước có sức cản nhỏ hơn,

vì vậy rất thuận lợi cho nhóm di động chủ động, giảm bớt năng lượng tiêu phí do sức cản Thuỷ sinh vật di động trong tầng nước có thể bơi nhảy trượt hoặc bay

o Bơi: lối di động linh hoạt nhất trong tầng nước Thuỷ sinh vật bơi bằng nhiều hình thức : hoạt động tiêm mao, vây bơi, chân bơi, uốn

cơ thể hay phản lực của tia nước Để giảm sức cản, sinh vật có nhiều đặc điểm thích ứng như cơ thể có hình dạng thuỷ lôi, có khả năng tiết chất nhờn, ngoài ra chúng có hình dạng dễ nổi

o Nhảy: thấy ở côn trùng nhiều loài luân trùng (Rotifer) , giáp xác, ấu trùng côn trùng, cá, động vật có vú …

o Bay: thấy ở cá chuồn (Exocoetidae) và nhiều loại mực Các vật nầy

có thể vọt lên khỏi mặt nước từng quảng hàng trăm mét, tốc độ có thể tới 50 km/giờ

o Trượt: thấy ở tảo khuê

• Di động trên nền đáy và các vật thể

Hình di động bằng lối chạy (tôm, cua), bò (amip, giun, ấu trùng côn trùng), bò kiểu sâu đo (bạch tuộc, đỉa), nhảy (ốc Strombidae, ấu trùng chuồn chuồn, trai Pecten), trượt (cá Perioplthalmus) Di động trên nền đáy rắn dễ dàng hơn, vì vậy kích thước trung bình của vật ở nền đáy rắn bao giờ cũng lớn hơn ở đáy bùn mềm

• Di động trong nền đáy:

Trong nền đáy thuỷ sinh vật có thể luồn trong khe hở, đào hang bằng vòi, vùi sâu xuống bùn Tốc độ di động lối nầy rất chậm, độ xuống sâu chỉ 30 -50cm là nhiều Lối di động nầy thường thấy ở nhiều loại giun, luân trùng, trai, ốc, giáp xác cầu gai

* Di động thụ động

Các thuỷ sinh vật có lối di động thụ động được thấy ở những thuỷ sinh vật sống

di động và thuỷ sinh vật sống không di động Các hình thức di động thụ động rất

đa dạng:

• Di động nhờ gió thường chỉ thấy ở trường hợp các trứng nghỉ, các dạng tiềm sinh ở những thuỷ vực khô cạn bị cuốn đi cùng với bụi, cũng có trường hợp sinh vật trưởng thành cũng bị gió cuốn đi

• Di động nhờ dòng nước là lối di độngthụ động phổ biến và quan trọng ở thuỷ sinh vật Di động nhờ dòng nước không những chỉ thấy ở sinh vật nổi mà còn thấy cả ở sinh vật đáy Chuyển động của nước mang sinh vật

đi từ nơi nầy sang nơi khác và cả tầng đáy lên tầng mặt

• Di động nhờ vật thể khác: thuỷ sinh vật bám vào các vật thể trôi như tảng băng, gỗ mục, tàu bè sẽ được đưa đi khắp nơi, tạo thành sự phân bố mới

• Di động nhờ sinh vật: đây là lối di động đặc sắc, có vai trò quan trọng trong khả năng phát tán của sinh vật Thuỷ sinh vật có thể được di

chuyển từ nơi nầy sang nơi khác nhờ chim, côn trùng các loài lưỡng thê,

bò sát và động vật có vú Các sinh vật nầy mang thuỷ sinh vật ở dạng trứng nghỉ hoặc tiềm sinh hay còn đang sống và hoạt động

Dinh dưỡng của thuỷ sinh vật

Lối dinh dưỡng của thuỷ sinh vật bao gồm các quá trình lấy thức ăn từ ngoài vào cơ thể, tạo nên vật chất hữu cơ của cơ thể và năng lượng để sinh trưởng

và phát triển, đồng thời thải ra sản phẩm thải Dinh dưỡng của thuỷ sinh vật giữ vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong thuỷ vực Xét về cơ chế, có thể chia cách dinh dưỡng của thuỷ sinh vật ra làm hai lối dinh dưỡng:

1 Dinh dưỡng tự dưỡng

Thuỷ sinh vật sử dụng trực tiếp vật chất vô cơ để tạo nên vật chất hữu cơ cho

cơ thể, dựa vào nguồn năng lượng ngoài thuỷ sinh vật nầy là sinh vật sản sinh trong thuỷ vực, tạo nên khối vật chất ban đầu làm cơ sở cho sự phát triển của sinh vật dị dưỡng Ngoài ra chúng còn cung cấp Oxy, hấp thụ CO2, loại trừ khí độc CH4, H2S trong quá trình Oxy hoá làm cho điều kiện sống trong thuỷ vực được tốt hơn

Thuỷ sinh vật tự dưỡng tiến hành hai lối dinh dưỡng khác nhau Thực vật có diệp lục tổng hợp chất chất vô cơ thành chất hữu cơ trong quá trình quang hợp, qua sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời Vi khuẩn tự dưỡng tạo thành chất hữu cơ qua sử dụng năng lượng của các quá trình Oxy hoá chất vô cơ trong thuỷ vực

• Dinh dưỡng tự dưỡng nhờ quang hợp: khả năng nầy phụ thuộc vào khả năng hấp thụ ánh sáng và lượng CO2 có trong thuỷ vực

• Dinh dưỡng tự dưỡng bằng hoá tổng hợp: do các nhóm vi sinh vật thực hiện Vi khuẩn dinh dưỡng tự dưỡng bằng hóa tổng hợp có ở các loại thủy vực nước ngọt và nước mặn, cả trong tầng nước và ở nền đáy Các nhóm quan trọng là vi khuẩn Nitơ (Nitrit hóa và Nitrat hóa), vi khuẩn Lưu huỳnh, vi khuẩn sắt Hoạt động của vi khuẩn hóa tổng hợp cần Oxy và các sản phẩm phân hủy của chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí Do đó, các loại vi khuẩn nầy tập trung nhiều nhất ở nền đáy Cường độ hóa tổng hợp của vi khuẩn ở trong tầng nước thường thấp hơn ở nền đáy tới hàng chục hay hàng trăm lần

• Hấp thụ muối dinh dưỡng hòa tan: thực vật trong nước, trong quá trình tạo chất hữu cơ từ chất vô cơ, ngoài việc hấp thụ C,H,O chúng còn cần các nguyên tố khác Các nguyên tố nầy ở dạng muối hòa tan trong nước

và gọi chung là muối dinh dưỡng Trong số các nguyên tố chủ yếu cần thiết cho đời sống thủy sinh vật tự dưỡng có thể kể đến: Na, K, Ca, N, P,

Si, Fe, Mg, Mn và đặc biệt quan trọng là N, P cần cho quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật Nguồn gốc các muối dinh dưỡng có thể

từ ngoài thủy vực (từ đất, chất hữu cơ ngoài thủy vực) hay từ các sinh vật trong thủy vực bị mục nát

2 Dinh dưỡng dị dưỡng

Thủy sinh vật dinh dưỡng dị dưỡng bao gồm các động vật - sinh vật tiêu thụ -

ăn chất hữu cơ có sẳn dưới dạng sinh vật, hay các sản phẩm phân hủy của chúng ở các giai đoạn khác nhau Ngoài ra còn có các vi khuẩn dị dưỡng, các nấm hoại sinh trong thủy vực vô cơ hóa các chất hữu cơ rửa nát để cho ra các