GIÁO TRÌNH THỦY SINH VẬT HỌC PHẦN 1

GIÁO TRÌNH THỦY SINH VẬT HỌC PHẦN 1

Thuỷ sinh vật học

Giáo trình “ Thuỷ sinh vật học” dùng cho học sinh Trung cấp kỹ thuật ngμnh Nuôi trồng thuỷ sản Nhằm trang bị cho học sinh các kiến thức cơ bản về sinh thái học thuỷ vực vμ phân loại thuỷ sinh vật

Trên cơ sở đó, học sinh sẽ vận dụng các kiến thức đã học vμo sản xuất Nuôi trồng tnuỷ sản , công tác điều tra thu hoạch vực nước để góp phần phát triển Nuôi trồng vμ bảo vệ nguồn lợi Thuỷ sản.

Phần 1 : Sinh thái học Thuỷ vực

Bài mở đầu

I Một số khái niệm cơ bản trong Sinh Thái Học

1 Khái niệm sinh thái học thuỷ vực:

Sinh thái học thuỷ vực là một bộ phận của sinh thái học nói chung lấy đối tượng nghiên cứu là mối quan hệ của thuỷ sinh vật với môi trường nước, nơi diễn ra các hoạt động sống của thuỷ sinh vật ở các mức độ sống khác nhau, từ cá thể đến quần thể, quần xã và hệ sinh thái Những mối quan hệ tương tác giữa các sinh vật với nhau

và với môi trường tạo nên các chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng, từ đó hình thành nên nguồn lợi sinh vật mà con người có thể khai thác và sử dụng Về phía mình, chu trình chuyển hoá vật chất và sự chuyển hoá năng lượng trong thuỷ quyển nói riêng hay trong sinh quyển nói chung lại đảm bảo cho sự thống nhất hoạt động của các thành viên cáu trúc nên hệ và giữa các hệ thống với nhau tạo nên những chỉnh thể thiên nhiên thuộc các kích cỡ lớn nhỏ khác nhau, tồn tại một cách ổn định

2 Những khái niệm và nguyên tắc sinh thái cơ bản

2.1 Khái niệm :

Trong sinh thái học người ta đã đưa ra những khái niêm sau: Ngoại cảnh, môi trường, các yếu tố môi trường… Chúng ta sẽ xem xét một số những khái niệm đó: a/ Ngoại cảnh: Ngoại cảnh hay thế giới bên ngoài là thiên nhiên, con người và

kết quả hoạt động của con người Ngoại cảnh tồn tại một cách khách quan như trời mây, non nước, thành quách, lăng tẩm, biển, hồ, sông, suối

b/ Môi trường: Là một phần của ngoại cảnh bao gồm những thực thể và hiện tượng của tự nhiên mà ở đó có cơ thể, quần thể, loài… có liên quan một cách trực tiếp

và gián tiếp bằng các phản ứng thích nghi của mình

Từ định nghĩa này ta có thể phân biệt được đâu là môi trường của loài này mà không phải là môi trường của loài khác Thí dụ lớp nước mặt là môi trường sống của

sinh vật phù du (Plankton) song lại không phải là môi trường sống của sinh vật đáy

sâu hàng nghìn mét

c/ Các yếu tố môi trường và các yếu tố sinh thái: Các yếu tố môi trường là các

thực thể và những hiện tượng riêng lẻ của tự nhiên, của thế giới sống, bao gồm cả con người và hoạt động sống của nó mà sinh vật chịu ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp như nhiệt độ ánh sáng, độ mặn, thức ăn… Những yếu tố này tác động lên sinh vật

gọi là các yếu tố sinh thái Mỗi yếu tố có nguồn gốc, bản sắc riêng và khi tác động

lên sinh vật chúng tạo nên những hậu quả riêng và sự thích nghi riêng của sinh vật

Các yếu tố môi trường tuỳ theo nguồn gốc và ảnh hưởng tác động của chúng lên đời sống sinh vật mà chúng được phân chia thành mấy loại sau:

- Các yếu tố vô sinh như : Các muối dinh dưỡng, nước, ánh sáng, nhiệt độ…

- Các yếu tố hữu sinh như : Vật kí sinh, vật dữ, thức ăn, mần bệnh…Các yếu tố hữu sinh bao gồm cả con người và tác động của con người

2.2 Quy luật tác động của các nhân tố sinh thái

Các yếu tố môi trường tác dộng lên đời sống của cá thể, quần thể, quần

xã…không phải đơn lẻ mà là một tổ hợp, đồng thời tức là các cá thể, quần thể, loài…cùng một lúc phải phản ứng lại với tác động tổ hợp của các yếu tố môi trường

Mỗi yếu tố môi trường khi tác động lên đời sống của sinh vật được thể hiện trên mấy khía cạnh sau:

- Bản chất của yếu tố đó, thí dụ nhiệt độ là nóng lạnh, độ mặn là cao hay thấp

- Cường độ hay liều lượng tác động( cao thấp, nhiều hay ít)

- Độ dài của tác động (thời gian dài ngắn)

- Phương thức tác động : Tác động liên tục hay đứt đoạn, chu kì tác động (mau hay thưa)

Do vậy, sự phản ứng của sinh vật đối với các tác động của một yếu tố hay tổ hợp các yếu tố cũng rất đa dạng song rất chính xác và có hiệu quả tới mức kì diệu

Trong sinh thái học liên quan tới tác động của các yếu tố môi trường xuất hiện

hai định luật cơ bản: Định luật tối thiểu và định luật chống chịu

- Định luật tối thiểu của Liebig phát biểu rằng: Đời sống của sinh vật với mỗi

nhân tố (nhất là các nguyên tố hoá học) đòi hỏi phải có một lượng tối thiểu mới tồn

tại được Lượng này gọi là “thêm”(định luật này chỉ ứng dụng trong trạng thái ổn

định)

- Định luật chống chịu của Shelford: Những yếu tố sinh thái không chỉ là một lượng tối thiểu như trường hợp của định luật Liebig đã nêu trên mà cả trong trường

hợp quá thừa như các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm…Do đó sinh vật còn được đặc trưng bởi

những giá trị sinh thái tối thiểu và tối đa của yếu tố môi trường Biên độ giữa hai giá

trị đó mà sinh vật thích nghi được gọi là giới hạn sinh thái của sinh vật Khái niệm

về giới hạn sinh thái được gọi là định luật chống chịu của Shelford

Trong giới hạn chịu đựng của sinh vật đối với một yếu tố nào đó bao gồm các

điểm giới hạn: Giới hạn dưới (tối thiểu - minimum) và giới hạn trên (tối đa- maximum) và một khoảng cực thuận (optimum) là điểm mà ở đấy sinh vật sống bình

thường nhưng mức tiêu phí năng lượng thấp nhất Hai khoảng ở hai phía của cực thuận là các khoảng chống chịu.Thí dụ các loài thuỷ sinh vật thường sống ở giá trị pH

từ 6,5 đến 8,5

Nếu một sinh vật có trị số sinh thái lớn đối với yếu tố nào đó ta nói sinh vật đó

“rộng”với yếu tố đó thí dụ “rộng nhiệt”, “rộng muối”, còn nếu sinh vật có trị số sinh thái thấp thì ta nói sinh vật đó “hẹp” như “hẹp nhiệt”, “hẹp muối một sinh vật có trị

số sinh thái rộng đối với nhiều yếu tố môi trường thường có vùng phân bố rộng, trở thành loài phân bố toàn cầu

Một sinh vật có thể có trị sinh thái rộng đối với yếu tố này nhưng lại hẹp với các yếu tố khác thì loài đó sẽ có vùng phân bố hạn chế

Khi một yếu tố này trở nên kém cực thuận đối với đời sống thì giới hạn chống chịu đối với các yếu tố khác cũng bị thu hẹp, chặng hạn nếu hàm lượng muối nitơ thấp, thực vật đòi hỏi lượng nước cho sinh trưởng bình thường sẽ cao hơn so với ở hàm lượng nitơ cao

Trong thiên nhiên khi sinh vật rơi vào điều kiện sống không phù hợp với vùng tối ưu thì một yếu tố (hay một nhóm yếu tố) khác trở nên quan trọng và đóng vai trò thay thế

Khi cơ thể sinh vật thay đổi trạng thái sinh lí của mình (mang thai, sinh sản, bệnh tật…) và những cơ thể ở giai đoạn phát triển sớm (trứng, ấu trùng, con non ) thì nhiều yéu tố của môi trường trở thành yếu tố giới hạn

Đối với mỗi cơ thể mỗi hoạt động chức năng cũng có những giới hạn sinh thái xác định Sinh sản là thời điểm có sức chống chịu kém nhất so với các hoạt động khác , còn hô hấp có giới hạn sinh thái rộng nhất

II Đối tượng nhiệm vụ môn học :

1 Đối tượng môn học

Đối tượng nghiên cứu của thuỷ sinh học có thể coi là các thuỷ sinh vật (thực vật, động vật, vi khuẩn, nấm…) và các quá trình sinh học trong thuỷ vực Thuỷ sinh học chủ yếu nghiên cứu về mặt sinh thái học cá thể, quần thể, quần loại của sinh vật ở nước Các dạng tổ chức trên cá thể của vật sống, các đặc điểm cấu trúc, chức phận và

vị trí của chúng trong quá trình chuyển hoá vật chất và năng lượng trong tự nhiên, đặc tính mối quan hệ qua lại của chúng với môi trường sống

Môn học còn giới thiệu phần phân loại, các đặc diểm sinh học, sinh thái học của một số đối tượng thường gặp chủ yếu trong các nhóm: Thực vật bậc thấp

(Thallophytes ), Thực vật bậc cao (Kormophytes), Động vật nổi (Zooplankton), Động vật đáy (Zoobenthos) Các đối tượng được được giới thiệu trong giáo trình này là

những giống loài có giá trị làm thức ăn cho tôm cá hoặc các động vật thuỷ sinh khác, hoặc chúng là các đối tượng nuôi trồng, khai thác trong ngành thuỷ sản cũng như các sinh vật gây hại cho các đối tượng kinh tế trong nghề nuôi trồng thuỷ sản

2 Nhiệm vụ môn học:

Nhiệm vụ tổng quát của thuỷ sinh học là tìm hiểu và trên cơ sở đó điều khiển hoạt động sống của thuỷ sinh vật và các quá trình sinh học trong thuỷ vực, làm sao cho con người có thể sử dụng được một cách có lợi nhất các nguồn lợi của thuỷ vực trước hết là nguồn lợi sinh vật Để thực hiện nhiệm vụ này, thuỷ sinh học phải cung cấp các dẫn liệu làm cơ sở cho việc khai thác hợp lí nguồn lợi sinh vật các thuỷ vực để

có thể đề ra các biện pháp bảo vệ và chủ động tái tạo lại khu hệ thuỷ sinh vật và môi trường sống của chúng theo hướng có lợi nhất, nhằm tăng cường khai thác chúng, thoả mãn nhu cầu về đời sống và sản xuất ngày càng lớn của con người

II Phương pháp và kỹ thuật điều tra Thuỷ sinh vật

Giới thiệu các bước cơ bản trong việc điều tra thu mẫu Sinh vật phù du

Plankton và Động vật đáy Zoobenthos trong các thuỷ vực tự nhiên và những thuỷ vực

Nuôi trồng thuỷ sản

1 M ục đích của việc điều tra cơ bản vực nước:

Việc điều tra cơ bản vực nước với nhiều nội dung tuỳ theo mục đích, yêu cầu và kinh phí của công việc Công tác điều tra sinh vật nước là một trong những nội dung của việc điều tra cơ bản vực nước với các bước và kỹ thuật thu, phân tích mẫu khác nhau tuỳ theo nhóm sinh vật, loại hình, qui mô của thủy vực và các yêu cầu của công tác điều tra nghiên cứu

2 Kỹ thuật thu mẫu sinh vật phù du Plankton và động vật đáy Zoobenthos:

Do sinh vật nước gồm nhiều nhóm thực vật, động vật ở nhiều bậc phân loại khác nhau nên khó có một phương pháp nghiên cứu chung cho tất cả nhóm Người ta chia chúng ra làm các nhóm lớn ( Nhóm sinh vật sống trôi, sinh vật phù du, sinh vật tự bơi,

sinh vật đáy…), trong đó các nhóm Sinh vật phù du Plankton và nhóm động vật đáy Zoobenthos thường được nghiên cứ nhiều vì vai trò và giá trị kinh tế của chúng đối

với ngành nuôi trồng thuỷ sản Trong giáo trình này cũng chỉ giới thiệu kỹ thuật thu mẫu sinh vật phù du và động vật đáy trong các thuỷ vực tự nhiên cũng như các thuỷ vực có nuôi trồng thuỷ sản

a/ Kỹ thuật thu mẫu sinh vật phù du ( thực vật nổi, động vật nổi)

- Thời gian thu mẫu: Mặc dù có thể thu bất cứ thời gian nào trong ngày, nhưng để

có số liệu tin cậy, sử dụng trong nghiên cứu nên người ta thường thu trong cùng một

khoảng thời gian ở tất cả các đợt thu mẫu Thường thu mẫu sinh vật nổi vào buổi sáng khi ánh sáng mặt trời không chiếu gay gắt

- Địa điểm thu mẫu : Tuỳ mục đích yêu cầu và kinh phí của việc điều tra thu mẫu

mà người ta chọn địa điểm và định ra số điểm thu mẫu ở các khu vực điều tra có diện tích lớn thì phải dựa vào bản đồ địa phương (có tỉ lệ lớn) Tuỳ điều kiện địa hình cụ thể mà phân ra các mặt cắt và trên các mặt cắt cụ thể sẽ định ra các điểm thu mẫu Thí

dụ ở các thuỷ vực nhỏ như ao, ruộng…ta định ra các điểm đại diện chung cho toàn thuỷ vực đó là 5 điểm thu mẫu (4 điểm ở 4 góc và một điểm ở giữa) Các thuỷ vực sâu như biển, hồ lớn… thì tại mỗi điểm thu ta thu mẫu ở nhiều tầng nước tuỳ theo độ sâu của thuỷ vực

- Dụng cụ và hoá chất :

+ Dụng cụ: Dụng cụ để thu mẫu sinh vật phù du phổ biến là dùng lưới vớt thực

vật nổi ( No = 40 Micromet ), lưới vớt động vật nổi ( No = 60 - 80 Micromet hoặc lớn

hơn) Lưới vớt này có thể sử dụng cho cả mẫu thu định tính và thu định lượng Người

ta còn sử dụng các loại lưới vớt định lượng khi thu mẫu định lượng Nguyên tắc chung của lưới vớt định lượng là phải tính toán được kích thước của lưới để biết được thể tích nước thu hay có thể suy ra lượng nước chảy qua lưới trong thời gian thu mẫu

Ngoài lưới vớt, còn sử dụng các dụng cụ khác như bình lắng, Batomet, máy li tâm,

các chai thuỷ tinh nút mài hay các chai bằng chất dẻo loại 100 hay 125ml để đựng

mẫu

+ Hoá chất : Phổ biến là dùng Foormol nồng độ 2- 4% để cố định mẫu

- Cách thu mẫu :

+ Mẫu định tính ( Để xác định thành phần giống loài): Dùng lưới vớt, thu mẫu tại

địa điểm đã xác định Tuỳ điều kiện và các loại hình thuỷ vực khác nhau mà cách thu mẫu có khác nhau, nói chung là thu được càng nhiều càng tốt Các mẫu đã thu xong

được đựng trong các chai thuỷ tinh bằng nút mài hay chất dẻo Mẫu được cố định

bằng Foormol để bảo quản mẫu Ghi nhãn với các thông tin chủ yếu như thời gian,

địa điểm thu mẫu, loại mẫu (định tính hay định lượng)

+ Mẫu định lượng( Mẫu thu để xác định sinh vật lượng của thuỷ vực điều tra nghiên cứu) : Có 2 phương pháp là phương pháp thu mẫu lắng và lọc

Phương pháp lắng: (thường được sử dụng khi thu mẫu định lượng thực vật nổi),

sử dụng dùng bình 1lit (hoặc ống đong hay các dụng cụ đã định sẵn thể tích), thu mẫu

nước trong thuỷ vực tại điểm thu, sau đó cố định mẫu bằng Foormol 2 – 4 % Để

mẫu lắng 24h Sau đó mẫu được phân tích trong phòng thí nghiệm

Phương pháp lọc: Dùng các dụng cụ đã được xác định chính xác thể tích, có thể sử dụng các loại: Thùng, xô, ống đong…đong chính xác đúng số lượng mầu nước bằng các dụng cụ trên, đem lọc mẫu nước qua lưới vớt (thực vật hay động vât) Phần nước

sẽ ra ngoài còn phần mẫu thu được ở cốc đong dưới phần đáy của lưới vớt Thu phần mẫu, sau đó mang về phòng thí nghiệm để phân tích (lưu ý cố định các mẫu bằng

Foormol 2 – 4 %)

- Phân tích mẫu: Công tác phân tích mẫu được thực hiện trong phòng thí nghiệm + Mẫu định tính: Xác định thành phần loài dựa vào các tài liệu phân loại với những nguyên tắc và phương pháp phân loại thích hợp với từng nhóm

+ Mẫu định lượng : Nhằm tìm hiểu dặc tính số lượng của đối tượng nghiên cứu Phương pháp thường dùng là tính số lượng cá thể, hay khối lượng (khô hoặc tươi) trên một dơn vị thể tích rồi từ đó suy ra số lượng hay khối lượng toàn thuỷ vực (Đối với

thực vật nổi là số tế bào/l; Động vật nổi là số cá thể/l hay m3 hoặc mg (g)/ l, m3) Trong trường hợp phân tích sơ bộ người ta thường dùng các khái niệm:

Độ gặp: Nhiều hay ít số cá thể của một loài trong một mẫu thu được, chỉ số này quy định tuỳ từng tác giả theo một thang bậc có tính chất quy ước như : Không gặp, ít gặp, gặp nhiều, gặp rất nhiều…

Tần số gặp là số lượng mẫu có loài sinh vật nghiên cứu trên tổng số mẫu đã thu thập

Đối với mẫu định lượng thực vật nổi (Phytoplankton) thường dùng phổ biến là

“buồng đếm hồng cầu” để đếm mẫu

Đối với động vật nổi (Zooplankton) người ta thường dùng “Buồng đếm động vật nổi “ với nhiều loại khác nhau để đếm mẫu

đặc tính phân bố của nhóm động vật đáy ở đây cũng như thời gian, khả năng và kinh phí cho phép)

Cách phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm cũng giống nhóm sinh vật phù du

Ta phân tích định tính để biết thành phần giống loài trong các thuỷ vực nghiên cứu Mầu định lượng từ số lượng gàu thu ta tính ra được số lượng cá thể/m2 và khối lương g/m2

Chương I : Môi trường của Thuỷ sinh vật

I Môi trường tự nhiên

1 Nước trong thiên nhiên và giá trị của nước:

1.1 Nước trong thiên nhiên :

Nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh giớí và con người Điều khẳng định rằng trong cơ thể sinh vật chứa 75 – 90% là nước Nơi nào có nước thì nơi đó có sự sống và ngược lại, nơi nào thiếu nước, nơi đó sự sống trở nên nghèo nàn

Nước là một thể lỏng không màu, không mùi, không vị Dưới áp xuất thường nươc sôi ở 1000 C Một Centimet khối nước có khôi lượng là một gam Nước là dung

môi của nhiều chất Nước tồn tại dưới 3 dạng: Thể lỏng, thể rắn và thể hơi Sự chuyển dạng của nước nhờ vào nhiệt độ của môi trường và đặc tính vật lí của nước

Nước trên trái đất dưới dạng các thuỷ vực như: Ao hồ, sông suối…s trong đất

và trong các đại dương Nước trong đại dương chiếm một thể tích hơn 1370 triệu km 3

và trải trên diện tích 71% bề mặt hành tinh, đóng vai trò chủ chốt trong cân bằng

nhiệt – ẩm trên phạm vi toàn cầu

1.2 Giá trị của nước :

Nước là một trong thành phần sống của tế bào Người ta đã tính rằng, cứ tạo nên 1 tấn tế bào sống cần tới 10 tấn nước Trong cơ thể con người, khi lượng nước mất quá 15% trọng lượng cơ thể, cơ thể sẽ ngừng mọi quá trình trao đổi chất và đương nhiên không tránh khỏi sự diệt vong

Trong nông nghiệp, nhu cầu nước của cây trồng rất lớn Toàn bộ diện tích gieo trồng trên toàn thế giới cần tới 180 tỉ m3 nước mỗi năm

Do vậy nhu cầu về nước của con người ngày một cao Nhân loại đạt tới mức 6

tỉ người thì mức nước tiêu thụ là 2500m3/người/năm thì tổng lượng nươc sẽ lên tới 1500k3/năm Hiện nay nhiều vùng thừa nước, nhiều vùng thiếu nước, thậm chí có nơi

số lượng nước thừa nhưng do nước bị nhiễm bẩn nên nước cũng trở nên khan hiếm một cách trầm trọng

2 Đặc tính của môi trường nước thuận lợi cho sự sống :

Nước có nhiều đặc tính quí giá đối với đời sống của sinh vật nói riêng hay cả sinh quyển và hành tinh nói chung Như chúng ta đã biết cuộc sống trên trái đất phụ

thuộc vào nước Trong tế bào sống 70 – 90 % là nước và mọi phản ứng hoá học đặc

trưng cho đời sống sinh vật đều xảy ra trong môi trường nước

So với các chất lỏng khác, nước có nhiều đặc tính lí hoá cơ hợc thuận lợi cho

đời sống và sự phát triển của các sinh vật sống trong đó Đó là các đặc tính:

a/ Khối lượng riêng cao, độ dẫn nhớt thấp: ở 40C nước tinh khiết có khối lượng riêng là 1g/cm3 Trong thiên nhiên do có thêm các chất hoà tan nên khối lượng riêng

của nước có thể lên tới 1,347g/cm 3 Độ nhớt của nước thấp so với nhiều chất lỏng khác ở 100 C là 1,31 đơn vị trong khi đó độ nhớt của glycerin 3950 đơn vị

Khối lượng riêng cao, độ nhớt thấp ảnh hưởng quan trọng tới sự di động của thuỷ sinh vật trong môi trường nước Sức năng đỡ sẽ lớn làm vật dễ nổi, sức cản nhỏ, vật sẽ bơi nhanh và tốn ít sức

b/ Khối lượng nước luôn luôn chuyển động:

Do nhiều nguyên nhân khối nước trong thuỷ vực luôn luôn chuyển động (kể cả trong thuỷ vực nước tĩnh) Nước chyển động giúp cho sự di chuyển của thuỷ sinh vật, cung cấp O2 và thức ăn, phân tán chất thải, điều hoà nhiệt độ, độ mặn, khí hoà tan trong nước

c/ Nhiệt riêng cao, độ dẫn nhiệt kém:

Nhiệt riêng (hay dung nhiệt) của nước bằng 1, alcol bằng 0,5 Nhiệt riêng của băng thấp (0,5 calo/g/ 0 C), do vậy lượng nhiệt cần để biến đổi băng thành nước rất lớn, giá trị đó bằng 79,72 calo/g và ngược lại khi nước biến đổi thành băng thì lại toả ra

một nhiệt lượng tương tự Khi nước bốc hơi, lượng nhiệt cần thiết để phá huỷ các liên

kết Hydro của các phân tử nước là 540 calo/g Do những đặc tính này mà nguồn năng

lượng cần thiết để tan băng vào mùa xuân và nguồn năng lượng được thải ra khi nước

đóng băng trong mùa đông cũng rất lớn Đặc tính này rất quan trọng đối với thuỷ vực

xứ lạnh Khi lớp nước trên bề mặt thuỷ vực bị đóng băng, nhiệt toả ra giữ cho lớp nước bên dưới không đóng băng được, đảm bảo hoạt động sống liên tục của thuỷ sinh vật trong thuỷ vực Còn khi nước bốc hơi , do lượng nhiệt cần thiết cũng khá lớn (540 calo/g) Lượng nhiệt này làm giảm đi nhiệt độ của khối nước xung quanh một cách

đáng kể Đặc điểm này rất quan trọng ở các thuỷ vực trong xứ nóng Khi nước trên bề mặt bị bốc hơi dưới ánh nắng mặt trời, do độ thu nhiệt lớn của nước nên nó giữ cho nước trong thuỷ vực không quá nóng làm ảnh hưởng xấu tới đời sống của thuỷ sinh vật

Nhiệt riêng cao của nước đóng vai trò trong việc duy trì sự ổn định trong môi trường nước Sự dao động nhiệt của nước xảy ra rất từ từ vì vậy những cực trị về nhiệt

độ nước theo mùa và theo ngày đêm đều nhỏ hơn nhiều so với môi trường trên cạn Nhiệt riêng cao của nước có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh quyển, nó

như “chất đệm” đối với sự dao động nhiệt, đủ khả năng cải thiện điều kiện khí hậu của một vùng đất nằm kề các vực nước lớn Hơn nữa sinh vật sống trong nước là những loài hẹp nhiệt so với những loài sống trên cạn Tốc độ lạnh đi hay nóng lên của khối nước bao giờ cũng chậm hơn so với môi trường trên cạn, do đó mùa thuỷ văn bao giờ cũng chậm hơn so với mùa khí hậu

Độ dẫn nhiệt của nước kém so với nhiều kim loại tuy rằng so với nhiều chất lỏng khác thì khá lớn Đặc điểm này cùng với đặc điểm nhiệt riêng cao làm cho khối nước trong thuỷ vực hút nhiều nhiệt, giữ nhiệt, đảm bảo điều kiện nhiệt độ ôn hoà cho thuỷ sinh vật

d/ Độ hoà tan lớn: Nước là dung môi hoà tan được một số lớn hợp chất vô cơ và hữu cơ, các chất khí Khả năng hoà tan và điện li lớn của nước đã làm cho môi trường nước trở thành môi trường dinh dưỡng cung cấp các muối dinh dưỡng và các chất khí cho thuỷ vực đồng thời phân tán dễ dàng các chất do chúng thải ra, đảm bảo đời sống bình thường trong thuỷ vực

e/ Nước có độ dẫn điện và truyền âm cao: độ dẫn điện cao hơn nhiều chất lỏng khác chỉ kém kim loại Nước có khả năng truyền âm rất tốt so với không khí.Âm thanh đi vào nước ít bị hấp thụ và truyền đi rất xa Những đặc tính này đóng vai trò quan trọng trong đời sống của thuỷ sinh vật

1.1 Nguồn nhiệt trong môi trường nước :

Nguồn nhiệt lớn nhất mà hành tinh chúng ta nhận được là từ mặt trời do các tia sáng có bước sóng dài như các tia hồng ngoại, đỏ, da cam Khoảng nhiệt tồn tại

trên hành tinh là 1 000 0 C song sự sống chỉ có mặt ở dảy nhiệt độ từ - 2000C đến

100 0 C đa số các sinh vật chỉ sống trong giới hạn hẹp của nhiệt độ, khoảng từ 0 0 C

đến 50 0 C tuy nhiên một số vi khuẩn và tảo sống trong các suối nước nóng chụ đựng

được nhiệt độ tới 80 0 C và 88 0 C Một vài loài côn trùng và cá bống sống được trong suối nước nóng nhiệt độ tới 52 0 C

Nhiệt độ nước thường thấp hơn nhiệt độ không khí và ổn định hơn, do đó đa số các loài thuỷ sinh vật đều là những loài hẹp nhiệt so với các loài sống trên cạn đại bộ phận các loài thuỷ sinh vật là những loài biến nhiệt (trừ các loài chim, thú sống trong nước) Do đặc điểm này mà mọi quá trình sinh trưởng, phát triển, sinh sản… của chúng đều phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường nước và có những giới hạn nhiệt độ rất đặc trưng

1.2 Biến động nhiệt độ trong môi trường nước :

Nhiệt độ phân bố trong các vực nước trên hành tinh rất khác nhau do nhiều nguyên nhân như các yếu tố về địa lí (phân bố theo vĩ độ), khí hậu (ngày đêm, mùa trong năm), do sự truyền nhiệt của nước kém (giữa các lớp nước mặt và đáy, các chu kì xáo trộn của các khối nước mỗi thời điểm ) mà có sự phân bố rất đặc trưng của các oài sinh vật như loài ưa lạnh, loài ưa ấm, loài rộng nhiệt

a/ Sự biến đổi của nhiệt dộ nước trong môi trường theo vĩ độ :

Do sự hâm nóng của lớp nước tầng mặt khác nhau mà đại dương được phân thành 5 vùng khí hậu

- Vùng nhiệt đới (bao gồm cả nhiệt đới xích đạo và cận nhiệt đới) nằm trong khoảng 400 Bắc và Nam, nhiệt độ trung bình năm của vùng này là 26 -27 0C

- Vùng cận cực (Bắc và nam) Giới hạn phía bắc của vùng nằm ở khoảng 60 0

Bắc, được xác định bởi sự có mặt của băng trong mùa hè, nhiệt độ trung bình đạt 8

-100C Giới hạn phía nam của vùng nằm ở khoảng 50 – 600 Nam, nhiệt độ trung bình 7 -80C

Vùng cực (Bắc và Nam) có nhiệt độ trung bình của nước là 00C hoặc thấp hơn b/ Nhiệt độ biến đổi theo mùa vụ :

Biến đổi nhiệt độ theo mùa vụ phụ thuộc vào từng loại thuỷ vực, từng vùng địa

lí khác nhau, độ cao so với mực nước biển và các lớp nước sâu khác nhau trong thuỷ vực mà qui luật biến đổi nhiệt độ theo mùa cũng khác nhau Nhiệt độ nước ở bề mặt

đại dương vùng nhiệt đới có biên độ nhiệt độ dao động theo mùa chỉ trong khoảng 3 -

4 0C Vùng cận cực trong khoảng 8 – 120C, còn vùng cực không quá 2 – 30C ở các biển nhỏ ven bờ, dao động nước ở tầng mặt theo mùa lớn hơn ví dụ ở Vịnh bắc bộ, do nước trong vịnh nông, nhiệt độ nước ở tầng mặt dao động trong khoảng 320C (mùa hè) và 160C (mùa đông) Việc biến đổi nhiệt độ nước theo mùa ở biển và đại dương chỉ thấy rõ ở tầng nước mặt (bề dày 400 - 500m) ở các tầng nước sâu, nhiệt độ hầu như không biến đổi

Các thuỷ vực nội địa, qui luật biến đổi nhiệt độ nước theo mùa vụ phức tạp hơn Các thuỷ vực ôn đới có chế độ nước bề mặt dao động trong khoảng 0 – 250C ở các thuỷ vực nhiệt đới, nước bề mặt có nhiệt độ dao động trong khoảng 20 – 350C Các ruộng cấy lúa vùng nhiệt đới nhiệt độ nước có thể lên đến 400C Biên độ thay đổi này,

ở các hồ lớn, các hồ vùng cao và các thuỷ vực vùng cận nhiệt đới theo hướng giảm thấp đi Các thuỷ vực nông như ao, ruộng lúa nước biến đổi nhiệt độ nước theo mùa phụ thuộc vào biến đổi nhiệt độ không khí theo mùa

c/ Nhiệt độ biến đổi theo độ sâu :

Biến đổi nhiệt độ nước theo độ sâu chỉ thấy rõ ở các thuỷ vực tương đối sâu và trong các thuỷ vực này cũng thấy rõ nhất ở tầng nước mặt còn tầng nước sâu không thấy rõ Do biến đổi nhiệt độ nước theo độ sâu, khối nước trong thuỷ vực của đại dương và các hồ nội địa có thể chia thành ba tầng có đặc tính khác nhau về chế độ nhiệt độ

- Tầng mặt có nhiệt độ nước tương đối cao và biến đổi theo mùa rõ rệt

- Tầng đáy có nhiệt độ tương đối thấp và hầu như không biến đổi

- Tầng giữa là tầng chuyển tiếp có nhiệt độ nước đột ngột biến đổi từ nhiệt độ cao của tầng mặt xuống nhiệt độ thấp của tầng đáy Giới hạn của mỗi tầng biến đổi tuỳ theo từng thuỷ vực, ở hải dương giới hạn tầng giữa ở độ sâu khoảng 15 -100m

Biến đổi nhiệt độ theo độ sâu theo qui luật chung là nhiệt độ giảm dần từ trên mặt xuống đáy Riêng các thuỷ vực vùng cực và các thuỷ vực vùng ôn đới về mùa đông,

do đặc tính nhiệt động học của nước nên có tình hình ngược lại trong khi nước ở tầng mặt đông đặc (00C) thì nước ở tầng đáy vẫn không đông đặc vào khoảng 40C Các thuỷ vực vùng cực, các thuỷ vực nội địa nhiệt đới biến đổi nhiệt độ nước theo độ sâu không lớn chỉ khoảng vài độ kể cả các thuỷ vực có độ sâu vài trăm mét ở các thuỷ vực vùng ôn đới về mùa hạ , chênh lệch nhiệt độ giữa nước tầng mặt và dưới sâu rất lớn có thể lên tới trên 200C

1.3 ảnh hưởng của nhiệt độ đối với môi trường sống của Thuỷ sinh vật :

ảnh hưởng của nhiệt độ đối với đời sống của thuỷ sinh vật rất lớn

- ảnh hưởng tới sự phân bố của thuỷ sinh vật :

Chế độ nhiệt trong thuỷ vực quyết định sự phân bố của thuỷ sinh vật theo vĩ độ, theo thuỷ vực, và biến đổi thành phần loài theo mùa, theo độ sâu

- ảnh hưởng tới sự phát triển và sinh sản của thuỷ sinh vật :

+ ảnh hưởng tớ sự phát triển: Đối với động vật biến nhiệt như cá, tôm, cua,

động vật thân mền…thì tốc độ phát triển và số thế hệ trong một năm phụ thuộc vào nhiệt độ ở nhiều thuỷ sinh vật tổng nhiệt ngày đêm cần cho sự phát triển của một giai đoạn sống gần với cực thuận thường ít nhiều ổn định Chẳng hạn, đối với trứng

của cá Hồi, tổng nhiệt cho sự phát triển khoảng 410 0 C

Nhiệt độ hữu hiệu Số ngày cần cho Tổng nhiệt ngày

Cho sự phát triển sự ấp trứng (00C)

- ảnh hưởng đến trạng thái đình dục ngủ đông, ngủ hè : là trạng thái ngủ được gây ra trực tiếp và tức thời khi điều kiện môi trường không phù hợp Chúng thể hiện dưới hình thức ngủ đông và ngủ hè Trạng thái ngủ hè là sự ngừng phát triển gây nên khi nhiệt độ môi trường lên quá cao hay hầu hết do độ ẩm xuống quá thấp Trạng thái ngủ đông xuất hiện khi nhiệt độ môi trường xuống tương đối thấp làm đình chỉ sự phát triển của động vật

- ảnh hưởng tới một số chỉ tiêu sinh lí : Nhiệt độ ảnh hưởng tới số lượng thức

ăn tiêu thụ Cá ở vĩ độ cao có hình thức chuyển hoá đặc biệt giúp chúng dinh dưỡng khi nhiệt độ môi trường xuống thấp hoặc rất thấp Cá ở vĩ độ thấp thì sự tiêu hoá được tăng cường khi nhiệt độ cao nghĩa là khi nhiệt độ cao sẽ làm tăng tốc độ tiêu hoá

Đối với sự trao đổi khí của thuỷ sinh vật thì nói chung khi nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ hô hấp càng tăng

2 ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước:

2.1 ánh sáng chiếu xuống nước:

Nguồn ánh sáng trong các thuỷ vực tự nhiên là từ mặt trời và mặt trăng toả xuống, ngoài ra còn phải kể tới nguồn ánh sáng sinh vật từ các thuỷ sinh vật có khả năng phát sáng phát ra nhưng trong đó chủ yếu từ nguồn ánh sáng mặt trời

2.2 Sự truyền ánh sáng và hấp thụ ánh sáng :

Cường độ và thành phần quang phổ của ánh sáng mặt trời trong nước phụ thuộc vào lượng bức xạ mặt trời toả xuống mặt nước và sự phân bố trong lớp nước ánh sáng đi vào môi trường nước, một phần ánh sáng sẽ bị phản xạ trên mặt nước, một phần ánh sáng khoảng 1% bị tán xạ bởi các phần tử nước và các vật lơ lửng trong

nước tạo thành luồng ánh sáng tán xạ đi ngược từ trong tầng nước đi ra ngoài Do tính chất tán xạ khác nhau của các tia sáng, do độ trong của nước khác nhau nên màu sắc của nước trong các thuỷ vực khác nhau thì khác nhau.Thí dụ như ở biển thường được tán xạ bởi các tia sáng màu xanh và màu lục do đó người ta nhìn thấy ở biển sâu có màu xanh còn ở biển nông có màu lục

Phần lớn lượng ánh sáng đi vào nước sẽ được hấp thụ bởi các phân tử nước và các thành phần lơ lửng trong nước Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỉ lệ nghịch với độ trong của nước và hệ số hấp thụ này sẽ khác nhau đối với các tia sáng khác nhau Như

vậy các thuỷ vực nước đục, có lượng chất cái (secton) lớn sẽ hấp thụ nhiều hơn các

thuỷ vực nước trong.Trong các tia sáng thì tia đỏ được hấp thụ mạnh ngay tầng nước nông còn các tia xanh, tia lục, tia tím được hấp thụ ở các tầng nước sâu Tia tím có thể

xuyên qua lớp nước trong tới 1500m và đây cũng là giới hạn cuối của ánh sáng đi vào trong nước, tuy nhiên thường nó cũng chỉ đi xuống khoảng 18 – 50 m nước ở những thuỷ vực có ít hay nhiều cặn bùn, khi này ánh sáng chỉ còn 0,000 0001% đủ để tảo đỏ

Vùng dưới ( vùng tối): là vùng không còn tia sáng nào xuống được

Sự phân bố này ở các vùng biển tương đối rõ rệt Vùng sáng khoảng 0 – 200m Vùng mắt sáng từ 200 – 1500m Vùng tối là vùng biển sâu dưới 1500m

Các thuỷ vực nước ngọt có độ trong thấp, nhiều vật lơ lửng và không sâu như ở biển Vùng sáng ở các thuỷ vực này chỉ trong khoảng vài chục tới vài trăm mét, dưới

độ sâu này đã là vùng tối

2.3 ảnh hưởng của ánh sáng đối với đời sống của thuỷ sinh vật:

Tác dụng của ánh sáng đối với thuỷ vực và đời sống của thuỷ sinh vật rất quan trọng ánh sáng đảm bảo cho sự quang hợp của thực vật thuỷ sinh, cung cấp oxy cho thuỷ vực ánh sáng ảnh hưởng tới sự phân bố của thuỷ sinh vật đặc biệt là của thực vật quang hợp do sự phân bố không đồng đều theo độ sâu của ánh sáng đã tạo nên các vùng thực vật phong phú ứng với tầng sáng của vùng nước ở vùng ven biển các loại tảo ưa ánh sáng như tảo lục thường phân bố ở tầng nước trên còn tảo nâu phân bố ở tầng giữa, tảo đỏ phân bố ở tầng đáy

3 Các chất khí trong nước :

Trong nước tự nhiên , các chất khí thường gặp và có hàm lượng cao là O 2 ;

CO 2 ; N 2 ; CH 4 ; NH 3 ; H 2 S Chúng đóng vai trò quan trọng trong đời sống sinh vật 3.1 Khí O2 :

Nguồn cung cấp O2 là từ khí quyển và quá trình quang hợp của thực vật thuỷ sinh Sự hao hụt O2 xảy ra do quá trình hô hấp của thuỷ sinh vật, do sự khuyếch tán vào khí quyển và do sự oxy hoá các chất ở nhiều thuỷ vực nội địa bao gồm cả các

đầm phá ven biển, các hợp chất mangan và sắt có ý nghĩa trong việc làm thoáng khí

nền đáy Khi thải vào đáy dưới dạng các Oxyt kém hoà tan (Mn 2 O 3 ; Fe 2 O 3 ) chúng sẽ cung cấp O 2 cho nước khi chuyển sang dạng Oxyt thấp (MnO; FeO) dễ hoà tan,

MnO, FeO hoà tan trở lại nước, sau đó bị Oxyt hoá rồi chuyển xuống đáy Sự chuyển

hoá luân hồi đó tạo cho lớp nước đáy luôn được thoáng khí

3.2 Khí CO 2

Nguồn cung cấp CO 2 cho nước là từ sinh vật, do hoà tan từ khí quyển và từ sự

phân giải của các chất Sự giảm của CO 2 xảy ra do quang hợp, và sự tạo thành các

muối CO 3 - và nếu hàm lượng CO 2 nhiều, chúng có thể thoát ra ngoài môi trường

nước CO 2 là chất dinh dưỡng cho thực vật CO 2 cũng cần một lượng nhỏ cho động vật

để điều hoà quá trình trao đổi chất và để tổng hợp các chất hữu cơ khác, song với hàm

lượng CO 2 cao trong nước thì CO2 gây độc cho đời sống của động vật

Hàm lượng O 2 và CO 2 trong các thuỷ vực phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Nhiệt

độ và nồng độ muối càng cao thì thì O 2 và CO 2 trong nước càng giảm Hàm lượng của

CO 2 và O 2 thay đổi theo mùa, theo ngày, đêm, theo độ sâu, theo hoạt động sống của thuỷ sinh vật và các quá trình chuyển hoá vật chất trong thuỷ vực, theo đặc tính

chuyển động của khối nước Sự phân bố của O 2 và CO 2 cũng theo những qui luật nhất

định Tầng nước trên mặt thường giàu O 2 có khi tới bão hoà rồi giảm dần theo độ sâu

Các tầng nước dưới sâu thường giầu CO 2 và nghèo O 2 có khi còn có các khí độc như

CH 4 , H 2 S, ở hải dương các vùng nhiệt đới và ôn đới thường có hiện tượng giảm O 2 rõ

rệt trong khoảng độ sâu 150 – 1000m, dưới độ sâu này hàm lượng O 2 lại tăng cao Hiện tượng này được giải thích bởi hai nguyên nhân: Do trạng thái nước yên tĩnh không có chu chuyển ở lớp nước đó Do sinh vật có mật độ cao sử dụng nhiều O2 ở độ

sâu này ở các hồ nội địa, sự phân bố của O 2 theo độ sâu cũng khác nhau Trong các

hồ giàu dinh dưỡng thường có hiện tượng giảm O 2 tới mức tối thiểu , có khi hết hẳn ở

tầng đáy trong thời gian nước đứng, còn ở các hồ nghèo dinh dưỡng O 2 ở tầng đáy luôn có nhiều

3.3 Khí sulfua hydro (H 2 S :

khí H 2 S trong nước được hình thành chủ yếu bằng con đường sinh học nhờ hoạt động của các vi sinh vật ở biển H 2 S được hình thành chủ yếu do quá trình khử lưu huỳnh Sulfat do các vi khuẩn Sulfite dị dưỡng sống trong điều kiện yếm khí, đôi khi chúng sản ra lượng H 2 S bão hoà trong tầng nước đáy, chẳng hạn ở biển Đen, chỉ

có lớp nước mặt 100 – 150m mới được giải phóng khỏi H 2 S, dưới đáy biển không có

sự sống trừ vi khuẩn Desulfovibrio ở các thuỷ vực nước thải, lượng H2 S rất giàu có

Nó chỉ giảm dần trong quá trình làm sạch nước thiên nhiên nhờ sự Oxy hoá

Khí H 2 S trong nước có hại cho sinh vật do làm giảm lượng Oxy khi H 2 S bị Oxy hoá đến S và là khí gây độc trực tiếp cho sinh vật

3.4 Khí Metan CH 4

Tương tự như H 2 S, CH 4 độc với nhiều loại sinh vật và được tạo thành do sự

phân giải các chất hữu cơ Thường khí này chiếm 30 – 50% thể tích của các chất khí

được thải vào nước do sự phân huỷ chất hữu cơ ở đáy thuỷ vực Khí CH 4 được hình thành , một phần khuyếch tán vào không khí, còn một phần bị Oxy hoá do vi khuẩn

hiếu khí Pseudomonas … cho đến CO2 Số lượng vi khuẩn này thường dao động từ hàng chục đến hàng trăm nghìn tế bào trong 1 gam chất đáy Chúng có khả năng sử

dụng CH 4 ở hàm lượng rất thấp ( đến 0,05 micromol/lit) Cản trở sự tập trung của CH4

trong tầng nước

4 Ion của các muối kim loại :

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 Chính vì vậy trong tự nhiên không thể có nước không có muối hoà tan Chính lượng muối hoà tan này, cùng với các nhân tố khác, đảm bảo sự sống cho các thuỷ vực

4.1 Nồng độ muối

a/ Khái niệm độ mặn:

Tổng hàm lượng của tất cả các ion kim loại có trong nước được gọi là độ muối (độ mặn) của nước Độ muối của nước ngọt thường được dùng là “mili đương lượng”,

còn của nước mặn là số gam muối trong 1kg nước hay phần nghìn ( ‰ )

b/ Phân chia môi trường nước tự nhiên theo nồng độ và thành phần muối :

Nước trong các thuỷ vực thiên nhiên có nồng độ muối hoà tan rất khác nhau về nồng độ muối tổng số cũng như về thành phần Ion Vì mỗi loại nồng độ và thành phần muối hoà tan của nước có một khu hệ thuỷ sinh vật đặc trưng tương ứng người ta phân nước tự nhiên thành 3 loại hình thuỷ vực chính

- Các thuỷ vực nước ngọt :

Giới hạn trên của nồng độ muối của nước ngọt là 0,5 - 5‰ đây là vùng nước

tự nhiên xa biển dưới dạng các thuỷ vực khác nhau: Sông, suối, ao, hồ, đầm, ruộng

cấy lúa…Đặc tính của nước ngọt là ít thành phần muối Clorit và Ion Na, nhiều muối

sulfat, cacbonat, các Ion Ca, Mg, Si, Mn, N,P và chất hữu cơ hoà tan Các thuỷ vực

nước ngọt có khu hệ thuỷ sinh vật nước ngọt đặc trưng nhưng ở các vùng nước tương

đối gần biển, có thể có một số thuỷ sinh vật nước lợ và nước mặn di nhập vào

- Thuỷ vực nước mặn: Nồng độ muối trung bình của của đại dương là 35‰ dao

động chỉ thường trong khoảng 32 - 38‰ ở các biển ven lục địa, nồng độ muối có thể

dao động rộng hơn như ở vùng ven bờ vịnh Bắc bộ, nồng độ muối dao động trong

khoảng 9,3 - 30,3‰ (1960)

Giới hạn trên của của các thuỷ vực nước mặn bao gồm cả biển và đại dương là

47‰ (Biển Hồng Hải), còn giới hạn dưới của nồng độ muối nước mặn không thồng nhất Có tác giả cho là 30‰, có tác giả cho là 16‰ (là thành phần muối của biển Hắc

hải, trong đó vẫn còn thấy thành phần thuỷ sinh nước mặn tiêu biểu )

Nước mặn chứa tới 60 nguyên tố hoá học, trong thành phần chứa nhiều Clorit

và Na, ít Cacbonat, Ca, các hợp chất của N, P, Si và chất hữu cơ hoà tan Hàm lượng

a/ Thành phần muối cơ bản :

Là thành phần chủ yếu của chất vô cơ hoà tan trong nước tự nhiên Trong nước

ngọt thành phần này chiếm 90 -95% Trong nước có thành phần muối cao lên tới 99%, thành phần muối cơ bản bao gồm các muối Clorit, Sulfat, Cacbonat, Hydrocacbonat của Na, K, Mg, Ca Thành phần này tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các Ion chủ yếu Cl - , SO 4 - - , HCO 3 - , CO 3 - - , Na + , K + , Mg + + ,Ca + +

b/ Các nguyên tố tạo sinh:

Một số trong các muối, cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp của thực vật được

gọi là muối tạo sinh (Biogene) Những muối tạo sinh giới hạn sự tăng trưởng và phát triển của thuỷ sinh vật, trước hết thuộc các muối có chứa Nito, photpho, silic và sắt Thuộc vào nhóm các nguyên tố tạo sinh còn có thể kể một số muối khác như Na, K,

Mg, Ca… gọi chung là các muối dinh dưỡng Nito ở trong nước dưới dạng các Ion

NH 4 + , NO 2 - , NO 3- và ở dạng vô cơ và hữu cơ hoà tan và không hoà tan trong nước

Dạng Photpho vô cơ trong nước tự nhiên là H 3 PO 4 và các dẫn xuất Si trong nước tự

nhiên ở dạng hoà tan có thể kể là H 4 SiO 4 và các dẫn xuất

c/ Các nguyên tố vi lượng:

Bao gồm các nguyên tố có hàm lượng rất nhỏ nhưng rất quan trọng đối với đời

sống của thuỷ sinh vật Các nguyên tố này rất nhiều, các nguyên tố phổ biến là Fe,

Ni, Pb, Cu, Mn, Co…

5 Chất hữu cơ trong nước và nền đáy của Thuỷ vực

5.1 Thành phần chất hữu cơ trong nước:

Trong nước tự nhiên, ngoài lượng chất hữu cơ bao gồm trong sinh vật còn có các thành phần hữu cơ ở các dạng khác ngoài sinh vật đó là chất hữu cơ hoà tan và các chất lơ lửng trong nước

a/ Chất hữu cơ hoà tan:

Các chất hữu cơ hoà tan trong nước chủ yếu là các Humic bao gồm cả axit Humic khó phân huỷ ở mức dộ thấp hơn là các loại đường, axit amino, vitamin cũng

như dẫn xuất linh động của các hợp chất hữu cơ khác được sản sinh ra trong quá trình trao đổi chất của thuỷ sinh vật Tổng lượng chất hữu cơ hoà tan trong nước của các đại

dương thường vào khoảng 0,5 – 6 mg C/l Người ta đã thừa nhận rằng: trong một thể tích nước biển thì chất hữu cơ hoà tan đạt tới 90 – 98% tổng chất hữu cơ, chỉ có 2 – 10% thuộc dạng cơ thể và chất cặn vẩn Trong nước ngọt cũng có tình trạng tương tư

b/ Các chất lơ lửng trong nước:

Những chất lơ lửng trong nước có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ dưới dạng các thể huyền phù được nhập vào từ nơi khác hoặc từ đáy chuyển lên

Chất vẩn (cặn vẩn) – detrit có vai trò rất quan trọng cho đời sống của nhiều

loài thuỷ sinh vật nhất là những sinh vật ăn lọc như trùng bánh xe, giáp xác, thân mền, da gai…Chất vẩn bao gồm những nhân khoáng được bao bọc bởi màng hữu cơ trên bề mặt, nơi tập trung sinh sống của hằng hà sa số vi sinh vật, các tảo đơn bào,

động vật nguyên sinh…Do cấu tạo như vậy nên những phần tử này được làm giàu thêm bằng sinh khối của chúng và các axit amin, các men…do hoạt động trao đổi chất của thuỷ sinh vật

5.2 Vai trò của chất hữu cơ trong nước:

Chất hữu cơ trong nước trước hết là nguồn thức ăn cho thuỷ sinh vật Các chất hữu cơ hoà tan chủ yếu được vi khuẩn, nấm sử dụng đồng thời cũng được tảo đồng

hoá trong quá trình dinh dưỡng dị dưỡng Các động vật bao gồm cả cá, lưỡng cư nhất

là ở giai đoạn sớm cũng dinh dưỡng bằng chất hữu cơ hoà tan

Những chất hữu cơ cứng và các phần tử khoáng nằm dưới dạng các detrit hoặc

lơ lửng dưới nước hoặc lắng đọng dưới đáy tạo nên nguồn thức ăn quan trọng cho

thuỷ sinh vật giá trị của detrit phụ thuộc vào nguồn gốc của chúng và hàm lượng của

vi sinh vật cũng như các nguyên sinh động vật, tảo…tập trung trên đó những loài ăn lọc như nguyên sinh động vật, giáp xác, thân mền, một số loài cá và nhiều động vật

khác sử dụng detrit làm thức ăn Khi các detrit lắng xuống đáy nó trở thành thức ăn

cho các sinh vật đáy như động vật thân mền, động vật da gai, ấu trùng côn trùng…

Khi lượng chất hữu cơ quá nhiều, quá trình phân huỷ tiêu hao nhiều oxy hoà tan trong thuỷ vực gây hiện tượng nhiễm bẩn thuỷ vực hay hiện tượng mất dinh dưỡng của thuỷ vực Các chất hữu cơ lơ lửng nhiều sẽ gây cản trở cho quá trình quang hợp, khi lắng đọng chúng huỷ hoại đời sống của nhiều dạng động vật đáy ưa nước sạch như các rạn san hô và huỷ hoại cả nơi sống và nơi dinh dưỡng của các loài ăn lọc

III Đặc tính của nền đáy Thuỷ vực

Nền đáy của thuỷ vực là nơi tồn tại và phát triển của khu hệ sinh vật đáy và là nơi ẩn trong từng giai đoạn của nhiều sinh vật trong tầng nước Đặc tính nền đáy phụ thuộc vào hai yếu tố đó là đó là thành phần của nền đáy và chất lắng đọng trong thuỷ vực

1 Thành phần của nền đáy :

Đáy các thuỷ vực được phủ bởi các trầm tích có nguồn gốc rất khác nhau tạo thành nền đáy với thành phần vật chất khác nhau, cấu trúc khác nhau và không đồng nhất về độ dày

Về đặc tính vật lí của nền đáy, được đặc trưng bằng cấp độ hạt (hay thành phần cơ học) Đáy hạt nhỏ là đáy mền gồm các loại đáy sét, đáy bùn và đáy cát có kích

thước hạt tương ứng là nhỏ hơn 0,01mm; 0,01 – 0,10mm; 0,10 – 1mm Loại đáy cứng

có các độ hạt từ 0,1 – 1cm (đá răm); 1 – 10cm (sỏi); 10 – 100cm (cuội) và trên 1m là

đá tảng

Ngay nền đáy mền cũng không đơn thuần được cấu tạo đơn độc một cấp hạt mà

bị pha trộn tạo nên các đáy trung gian Căn cứ vào các hạt nhỏ có kích thước dưới

0,01mm cấu thành nên nền đáy thì có các tỉ lệ pha trộn cấp hạt nhỏ là:

- Nền đáy cát thành phần các hạt nhỏ chiếm dưới 5%

- Nền đáy cát bùn : Từ 5 – 10%

- Nền đáy bùn cát : Từ 10 – 30%

- Nền đáy bùn : Từ 30 – 50%

- Nền đáy bùn nhão trên 50%

2 Chất lắng đọng trong Thuỷ vực :

Các sinh vật sống trong thuỷ vực nhiều khi có lượng chất sống rất lớn Chúng liên tục đựơc hình thành và phân huỷ trong thuỷ vực, phần nguyên sinh chất nhanh chóng bị phân huỷ và tan trong nước, còn bộ phận xương và các chất khó phân huỷ sẽ lắng xuống đáy Đây là nguồn vật chất hữu cơ tích tụ ở đáy thuỷ vực, một khâu trong chu trình vật chất của thuỷ vực, quyết định độ dinh dưỡng của thuỷ vực Trong từng thời gian hàng mùa hay hàng năm, các vật chất hữu cơ lắng đọng sẽ tạo thành từng tầng theo chiều thảng đứng của nền đáy, phân biệt rõ rệt do thành phần và số lượng khác nhau của lớp sinh vật lắng đọng tương ứng với từng thời gian được gọi là các vi tầng, trong đó tầng trên cùng là tầng trẻ nhất đang phân huỷ

V Các nhóm sinh vật sống trong môi trường nước

Do thuỷ vực không phải là một môi trường hoàn toàn đồng nhất về mọi điều kiện của môi trường vô sinh cũng như hữu sinh, chúng bao gồm nhiều loại sinh cảnh khác nhau Người ta chia môi trường sống trong thuỷ vực thành ba sinh cảnh lớn đó

là vùng triều hay vùng ven bờ, tầng nước và nền đáy Ba vùng này sai khác rất cơ bản

về đặc điểm các điều kiện sống Trong mỗi vùng đều có một tập hợp sinh vật đặc trưng thích ứng với điều kiện sống cơ bản của từng vùng, trong mỗi tập hợp này lại có thể phân biệt từng quần loại sinh vật thích ứng với từng sinh cảnh cụ thể của môi trường đó

1 Nhóm sinh vật vùng triều:

Do điều kiện sống của vùng triều là môi trường sống luôn thay đổi, khi ở cạn, khi ở nước theo sự biến đổi của mức nước Ngoài ra còn ảnh hưởng của nước ngọt từ nội địa, nước mưa Điều kiện ánh sáng, oxy gần như trong không khí Vì những đặc

điểm trên nên sinh vật vùng triều gồm những loài có cấu tạo cơ thể dạng khối dẹp hay

có chân bám chắc để khỏi bị sóng xô đi Chúng là những loài rộng về oxy, nhiệt độ,

độ mặn, có khả năng hô hấp cả ở trên cạn và dưới nước Đại diện cho sinh vật vùng triều là: Thực vật rừng ngập mặn, hà, hầu, ngao…

2 Nhóm sinh vật nổi Pelagos

Đây là nhóm sinh vật sống chủ yếu dựa vào khối nước trong thuỷ vực do điều kiện sống ở trong tầng nước tương đối ổn định và đồng nhất, do vậy đặc điểm thích ứng của nhóm này là làm sao đảm bảo cho sự vận động trong môi trường nước được thuận lợi Người ta chia nhóm này thành nhiều quần loại sinh vật khác nhau

2.1 Sinh vật sống trôi Pleiston:

Là bọn sống trôi trên mặt nước, chúng có nửa cơ thể trong không khí, nửa cơ thể trong nước các đại diện như bèo lục bình, rau muống nước, sứa dây, sứa buồm…

2.2 Sinh vật màng nước Neiston :

Bao gồm những sinh vật sống quanh màng nước, chúng có thể sống ở trên mặt

hay dưới mặt nước.Thí dụ con đo nước Hydrometra, con cất vó Grri, bọ vẽ Gyniridae… sống trên mặt nước Nhóm sống dưới mặt nước như con cà niễng Hydrophyliae, ốc tai Lymnea, bọ gạo Notonecta…Trong nhóm này có bọn thường

xuyên sống trên hay dưới màng nước nhưng cũng có bọn chỉ sống một thời gian như

ấu trùng của nhiều loại động vật

2.3 Sinh vật nổi Plankton:

Bao gồm những sinh vật sống trôi nổi một cách thụ động hoặc vận động rất yếu trong lớp nước tầng mặt, chủ yếu dựa vào chuyển động của khối nước mà di chuyển

Thuộc vào nhóm này bao gồm vi sinh vật sống nổi Bacterioplankton, thực vật sống nổi Phytoplankton, động vật nổi Zooplankton

2.4 Sinh vật tự bơi Nekton:

Đây là một thành phần quan trọng trong trong các quần loại sinh vật sống trong tầng nước Chúng bao gồm các động vật có kích thước lớn (cá, mực, động vật có vú…) trong đó phần lớn là các đối tượng khai thác Chúng là các động vật có cấu tạo phức tạp và đặc điểm quan trọng nhất là có cơ quan vận động chủ động, tích cực, đó

là vây bơi ở cá, chân bơi ở thú biển, siphon thụt nước của mực hay hệ cơ thân như rắn nước…

Chú ý rằng việc phân chia các quần loại sinh vật trong tầng nước không phải là hoàn toàn rõ ràng vì có những bọn vừa có khả năng tự bơi vừa có khả năng sống trôi

nổi (giáp xác nhỏ) hay như tôm, cua vừa bò dưới đáy lại vừa bơi trong tầng đáy Đối với những động vật này sẽ có các tên gọi trung gian như Sinh vật nổi – tự bơi, sinh vật

tự bơi – ở đáy…

3 Sinh vật đáy Benthos:

Thành phần sinh vật đáy sống ở nền đáy của thuỷ vực nông được đặc trưng bởi những sinh vật ăn mùn bã sinh vật hoặc bùn đáy ở các thuỷ vực sâu không còn thực vật chỉ còn động vật đáy

Theo vị trí nơi ở của sinh vật sống trong nền đáy có thể chia sinh vật đáy thành hai nhóm :

Nhóm sống trên nền đáy Epifauna như tôm, cua, san hô, sao biển, ốc, mực tuộc

Bọn sống trên nền đáy có thể sống theo nhiều lối Một số bọn sống tự do như Tôm, cua, một số bọn sống bám như huệ biển, san hô, vẹn xanh, bào ngư…Một số sống tĩnh tại không bám vào giá thể nhưng ít vận động như trai, ốc, da gai…

Nhóm sống chui dưới nền đáy Infauna như ấu trùng muỗi lắc, giun ít tơ, cá trạch,

lươn…

Sinh vật đáy còn còn có thể chia thành các tập hợp sinh vật sống theo từng loại

nền đáy ưa thích như: Sinh vật ưa đáy bùn Pelophile, sinh vật ưa đáy cát Psammophile, sinh vật ưa đáy đá Lithophile, sinh vật ưa đáy sét argilophile…

VI Các dạng mặt nước và các thuỷ sinh vật sống trong đó

Các thuỷ vực trên trái đất có thể chia thành hai nhóm lớn :Đại dương (Hải dương ) và các thuỷ vực nội địa

khối nước lên tới 1370 triệu km 3 Độ sâu trung bình của Đại dương là 3750m Độ muối trung bình là 35‰ (trong đó 27% là NaCl) Những Đại dương trên thế giới là Thái bình dương (165,25 triệu km 3 ), Đại tây dương (82,44 triệu km 3), ấn độ dương

(73,44 triệu km 3 ) và Bắc băng dương (14,09 triệu km 3) Phần đại dương ăn sâu vào lục

địa gọi là biển, thí dụ như biển Đông có diện tích là 3,687 triệu km 3

1.1 Sự phân chia các vùng trong biển và đại dương:

Biển và đại dương gồm 2 phần: Phần đáy (Benthic) và vùng nước nổi (Pelagic) Mỗi phần lại được phân chia thành các vùng khác nhau với những đặc tính riêng về

điều kiện môi trường ở đó và được phân bố những nhóm sinh vật rất đặc trưng

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

- Vùng thềm lục địa: Là vùng tương đối bằng phẳng, ít dốc, độ sâu nằm trong

ven bờ: Từ bờ tới độ sâu 200m

Vùng khơi: Bao gồm vùng trung tâm Đại dương tương ứng với độ sâu từ 200m

trở xuống

Lớp nước trên bề mặt Đại dương từ bề mặt tới giới hạn dưới của vùng dưới triều

( 0 – 200m) được gọi là lớp nước mặt Đây là vùng có ánh sáng, thực vật thuỷ sinh rất phát triển Lớp nước bên dưới từ 200 – 3 000m được gọi là tầng nước giữa Lớp nước

từ 3 000 – 6 000m được gọi là tầng nước sâu Lớp nước sâu nhất từ 6 000m trở xuống

ứng với vùng cực sâu được gọi là tầng nước cực sâu

1.2 Sinh vật của biển và đại dương: Đại dương là nơi sống của những đại diện thực

vật, động vật cổ xưa nhất so với lục địa, bao gồm hơn 200 000 loài, phân bố từ bờ ra

khơi, từ tầng mặt đến tầng đáy sâu hàng nghìn mét

Thực vật biển và đại dương chủ yếu là các ngành tảo, thực vật đa bào và thực vật có hoa trong biển và đại dương rất ít, thường chỉ tập trung ở vùng triều (các bãi cỏ ngầm, các đai tảo và rừng ngập mặn) Thành phần của thực vật biển và đại dương

phải kể đến các loài tảo đơn bào như Diatomae, Peridinae, Coccolitophoridae ở

mức độ ít hơn là các loài tảo đa bào có rễ giả, sống ven bờ như tảo Lục, tảo Nâu và tảo Đỏ, sau nữa là các loài thực vật có hoa (cỏ biển, thực vật rừng ngập mặn)

Nấm và vi khuẩn nhất là Actinomices của biển và đại dương rất phong phú

phân bố khắp cả tầng mặt và tầng đáy sâu

Thành phần động vật của biển và đại dương rất phong phú Nhóm đông vật nổi

Zooplakton chủ yếu các đại diện của lớp giáp xác Crustacea trước hết là giáp xác chân chèo Copepoda, tôm lân Ephausidae, Mysidae, Amphipoda, Cladocera, động vật thân mền Mollusca sống nổi và ấu trùng của động vật thân mền, da gai…

Nhóm sinh vật tự bơi Nekton gồm chủ yếu là cá ( cá trích, ngừ, nhám, cá vược…), động vật có vú (cá voi, sư tử biển, chó biển…) và chân đầu Cephalopoda

(mực ống, mực nang) và giáp xác bậc cao (tôm he Penaenidae là nhóm đặc trưng cho các biển nhiệt đới)

Động vật đáy Zoobenthos của biển và đại dương có số lượng lớn nhất là San hô, Giun nhiều tơ, Gastropoda, Bivalvia, giáp xác bậc cao và Echinodesmata Vai trò thấp hơn thuộc Porifera(Spongia), Hydropolip…

2 Các thuỷ vực nội địa:

Các thuỷ vực nội địa chỉ chiếm một diện tích rất nhỏ của môi trường nước so với

đại dương nhưng lại rất phức tạp về hình thái cấu tạo cũng như các đặc điểm về đặc

tính thuỷ lý, hoá và sinh học

2.1 Hồ tự nhiên

a/ Đặc điểm của hồ tự nhiên: Nước trong nội địa bao phủ một diện tích nhỏ hơn

2% bề mặt trái đất, tập trung chủ yếu trong các hồ Trên thế giới có khoảng 20 hồ có

độ sâu rất lớn (trên 400m) và chứa một lượng nước ngọt đáng kể của hành tinh

Các hồ tự nhiên ở việt nam không nhiều Phần lớn chúng có diện tích nhỏ, chỉ

có 5 -6 hồ được liệt vào loại lớn với kích thước từ trên 500 đến gần 10 000 ha trong

đó hồ Ba bể là hồ tương đối sâu và lớn nhất với diện tích mặt nước là 450 ha, độ sâu tối da là 30m Những hồ lớn phân bố chủ yếu ở vùng núi, còn nhiều các hồ nhỏ tập

trung ở đồng bằng

Hồ tự nhiên có nhiều nguồn gốc khác nhau như các hồ có nguồn gốc thuộc các thung lũng địa chấn, do hoạt động của núi lửa, do sự trượt của đất, do sự hoà tan ở nơi trầm đọng các loại đá hoà tan (như CaSO4, Hydroxit sắt, nhôm), hồ tạo thành do dòng sông…

Nền vỏ của hồ tự nhiên được chia thành:

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

- Vùng dốc hồ: Tiếp với nền hồ, có độ dốc lớn

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

Hình 2: Phân chia nền đáy hồ và đường cong nhiệt độ nước theo độ sâu của hồ