Luận văn thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu các nhóm tuyến trùng theo hệ số C-P làm chỉ thị phục vụ đánh giá chất lượng môi trường sông Ba Lai

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN LỮ NGUYỆT HẰNG

NGHIÊN CỨU CÁC NHÓM TUYẾN TRÙNG THEO HỆ SỐ C-P LÀM CHỈ THỊ PHỤC VỤ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MÔI

TRƯỜNG SÔNG BA LAI

Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Mã số: 8420201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2023

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM

VIỆN SINH HỌC NHIỆT ĐỚI TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học:PGS TS Ngô Xuân Quảng TS Hoàng Mỹ Dung

5 Uỷ viên: PGS TS Ngô Xuân Quảng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: NGUYỄN LỮ NGUYỆT HẰNG MSHV: 2070636 Ngày, tháng, năm sinh: 09/03/1998 Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Mã số: 8420201

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu các nhóm tuyến trùng theo hệ số c-p làm chỉ thị phục

vụ đánh giá chất lượng môi trường sông Ba Lai (Research on nematode community by c-p values as indicators for assessment of environment quality of Ba Lai river)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

 Nghiên cứu một số tính chất môi trường nước trên sông Ba Lai

 Nghiên cứu đặc điểm của quần xã tuyến trùng sống tự do trên sông Ba Lai

 Mối liên hệ giữa các chỉ số sinh học như chỉ số đa dạng, mật độ phân bố, cấu trúc dinh dưỡng, cấu trúc giới tính, hình dạng và sinh khối theo nhóm sinh vật chỉ thị

 Xác định được các nhóm chỉ thị đặc trưng phân bố trên sông Ba Lai Xem xét tiềm năng của việc sử dụng nhóm chỉ thị c-p trong đánh giá chất lượng môi trường nước

 Đề xuất giải pháp quản lý môi trường phù hợp, áp dụng cho điều kiện tù đọng vì đập chắn của sông Ba Lai

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/09/2022

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 12/06/2023 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

PGS TS Ngô Xuân Quảng – TS Hoàng Mỹ Dung

Tp HCM, ngày 7 tháng 7 năm 2023

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Họ tên và chữ ký) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên và chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành đề tài luận văn này, ngoài những nỗ lực của bản thân, em còn muốn gửi lời cảm ơn đến sự hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt tình từ thầy cô và sự ủng hộ từ gia đình và bạn bè

Đầu tiên, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy PGS.TS Ngô Xuân Quảng, người đã luôn tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện luận văn này Em đã học hỏi được rất nhiều điều từ thầy và các anh chị thuộc phòng Công nghệ và Quản lý Môi trường của Viện Sinh học Nhiệt đới Em chân thành cảm ơn anh ThS Trần Thành Thái, chị ThS Nguyễn Thị Mỹ Yến đã nhiệt tình dẫn dắt và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình em thực hiện đề tài tại Viện

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Phòng đào tạo sau Đại học, Bộ môn Công Nghệ Sinh Học đã tạo môi trường học tập và truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn cùng ngọn lửa đam mê trong học tập và nghiên cứu Đặc biệt, em xin cảm ơn cô TS Hoàng Mỹ Dung đã là cầu nối với trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh và động viên em suốt thời gian học tập tại trường

Sau cùng, con xin tỏ lòng biết ơn đến Ba Mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ, động viên cố gắng hoàn thành bài luận văn này

Quá trình thực hiện Luận văn đã giúp em có thêm rất nhiều kiến thức và trải nghiệm Tuy nhiên, nội dung của báo cáo sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô nhằm giúp Luận văn này được hoàn thiện hơn

Lời cuối cùng, một lần nữa em xin cảm ơn sự hỗ trợ của quý thầy cô Kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe, thành công và thành đạt trong công việc của mình

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “Nghiên cứu các nhóm tuyến trùng theo hệ số c-p làm chỉ thị phục vụ đánh

giá chất lượng môi trường sông Ba Lai” đã được thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm

sinh thái của các nhóm chỉ thị đặc trưng trên sông Ba Lai và mối tương quan của các nhóm c-p với các chỉ số sinh học

Nghiên cứu được thực hiện trong hai mùa: mùa mưa năm 2020 và mùa khô năm 2021, trong đó tập trung nghiên cứu đặc điểm sinh thái của quần xã tuyến trùng sống tự do trên sông Ba Lai, mối liên hệ của các chỉ số sinh học với từng nhóm chỉ thị cũng như xác định nhóm chỉ thị đặc trưng phân bố trên sông Ba Lai Từ đó xem xét tiềm năng của việc sử dụng nhóm chỉ thị c-p trong đánh giá chất lượng môi trường nước và đề xuất giải pháp quản lý môi trường phù hợp với điều kiện đập chắn của sông Ba Lai

Kết quả cho thấy, các chỉ số sinh học của quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai như mật độ phân bố, số loài, chỉ số đa dạng, cấu trúc giới tính và cấu trúc dinh dưỡng có sự khác biệt có ý nghĩa giữa những nhóm c-p, giữa các trạm khảo nhưng không có sự khác biệt giữa hai mùa

Quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai chủ yếu thuộc nhóm c-p 1-2, với mật độ, chỉ số đa dạng và tỷ lệ các nhóm độ tuổi-giới tính cao nhất trong ba nhóm, sau đó là nhóm c-p 3 và nhóm c-p 4-5 Đối với cấu trúc dinh dưỡng, nhóm c-p 1-2 chiếm ưu thế ở kiểu dinh dưỡng 1A và 1B, trong khi nhóm c-p 3 chiếm tỷ lệ cao trong kiểu 2A và nhóm c-p 4-5 chủ yếu là kiểu 2B

Hầu hết tuyến trùng trên sông Ba Lai có dạng mảnh khảnh Chiều dài giữa các nhóm c-p có sự khác biệt vào mùa mưa nhưng không chênh lệch nhiều vào mùa khô, trong khi chiều rộng chịu sự ảnh hưởng theo từng nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát Sinh khối nhóm c-p 4-5 là lớn nhất, tiếp đến là c-p 1-2 và nhóm c-p 3 có sinh khối thấp nhất

Phân tích tương quan cho thấy mật độ phân bố, tính đa dạng, cấu trúc giới tính, kiểu dinh dưỡng 1A, 1B có tương quan thuận với nhau ở cả hai mùa, trong khi kiểu dinh dưỡng 2B cho tương quan nghịch với các nhóm giới tính Bên cạnh đó, có sự

tương quan giữa kích thước và sinh khối tuyến trùng với các kiểu dinh dưỡng nhất định (2A, 2B) vào mùa mưa nhưng không khác biệt vào mùa khô

Kết quả đánh giá chất lượng môi trường theo các nhóm c-p của tuyến trùng sống tự do cho chấy chất lượng môi trường sông Ba Lai dao động từ tốt đến rất kém Chất lượng môi trường mùa khô có dấu hiệu tốt hơn trong mùa mưa với nhiều vị trí được đánh giá theo thang chất lượng nước cao hơn

Áp dụng nhóm chỉ thị cho thấy chất lượng môi trường nước sông Ba Lai được đánh giá khá hiệu quả và chính xác Đây có thể là một công cụ tiềm năng trong đánh giá chất lượng môi trường nước, có thể vận dụng vào quan trắc và đánh giá chất lượng môi trường sông Ba Lai Từ đó có những giải pháp và chế độ đóng - mở cống nhắm trao đổi nguồn nước, tránh được tình trạng tích luỹ và lắng đọng gây ô nhiễm

ABSTRACT

The study “Research on c-p values groups of nematode communities as indicators

for assessment of environment quality of Ba Lai river” was carried out to investigate

on ecological characteristics of each nematode communities groups on the Ba Lai river and their correlation with environmental variables

The study was carried out in two seasons: the rainy season in 2020 and the dry season in 2021, in which the focus was on ecological characteristics of the free-living nematode community in the Ba Lai River, the relationship of the biological indicators with each group of indicators as well as identify specific indicator groups distributed on Ba Lai river From there, consider the potential of using the c-p indicator group in assessing water quality and propose environmental management solutions suitable to the conditions of the dams of the Ba Lai River

The results showed that the biological indicators such as density, species diversity, Shannon-Wiener diversity index, sex structure and feeding types had significant differences between the c-p groups, between stations but no significant difference found between the two seasons

The nematode communities in Ba Lai river are mainly c-p 1-2, with the highest values on density, diversity index among the remaining groups Sex ratio and feeding types structure are significant different between c-p groups Following up was by c-p 3 and c-p 4-5 For feeding types, c-p 1-2 dominated in type 1A and type 1B, while c-p 3 accounted for a high proportion in type 2A and c-p 4-5 was mainly 2B type

Most of the nematodes on the Ba Lai River are slender The length between c-p groups was different in the rainy season but not much in the dry season, while the width was influenced by c-p groups at each station The biomass of c-p group 4-5 was the largest, followed by c-p 1-2 and group c-p 3 had the lowest biomass

Correlation analysis showed that density, species diversity, sex structure, and feeding types 1A, 1B were positively correlated in both seasons, while feeding type 2B was negatively correlated with sex groups Besides, there is a correlation between size and biomass of nematodes with certain feeding types (2A, 2B) in the rainy season but not clear in the dry season

The results of environmental quality assessment according to c-p groups of living nematodes in Ba Lai River ranged from good to very poor Environmental quality in the dry season shows better ranks in comparison to the wet season with many locations being rated on a higher water quality scale

free-Applying free living nematode communities as environmental indicator group indicates that the water quality of Ba Lai River is evaluated quite effectively and accurately They can be a potential tool in water quality assessment, which can be applied to the monitoring and assessment of the environmental quality of the Ba Lai River It leads to suggest to have a solutions and modes of opening and closing sluice gate for water exchange to avoid accumulation and deposition causing pollution.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, học viên Nguyễn Lữ Nguyệt Hằng, mã số học viên 2070636, thuộc bộ môn Công Nghệ Sinh Học, trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, cam đoan toàn bộ kết quả của đề tài này là hoàn toàn trung thực Đề tài được tài trợ bởi Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) trong đề tài mã số 106.06-2019.51 của Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (do PGS.TS Ngô Xuân Quảng làm chủ nhiệm) Chủ nhiệm đề tài cho phép tôi sử dụng một số tư liệu của đề tài để hoàn thành luận văn

Học viên cao học

Nguyễn Lữ Nguyệt Hằng

1.3.2 Vai trò của tuyến trùng trong hệ sinh thái thuỷ vực 6

1.3.3 Quần xã tuyến trùng làm sinh vật chỉ thị 7

1.4 Các chỉ số sinh học của QXTT để đánh giá chất lượng môi trường 8

1.4.1 Chỉ số chống chịu/nhạy cảm c-p (colonizer-persister) 8

1.4.2 Chỉ số sinh trưởng tuyến trùng MI (Maturity Index), MI (25), PPI (Plant-Parasite Index) 11

1.4.3 Chỉ số đa dạng của tuyến trùng 11

1.4.4 Chỉ số dinh dưỡng của tuyến trùng (ITD, Index of Trophic Diversity) 12

1.4.5 Cấu trúc độ tuổi, giới tính tuyến trùng 12

1.4.6 Hình dạng và sinh khối tuyến trùng 13

1.5 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và trên thế giới 16

1.5.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới 16

1.5.3 Các công trình nghiên cứu tại sông Ba Lai 20

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP 22

2.1 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 22

2.1.1 Thời gian nghiên cứu 22

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

2.2.1 Ghi nhận các chỉ tiêu môi trường 23

2.2.2 Thu và xử lý mẫu 23

2.2.3 Phương pháp đánh giá các chỉ số sinh học 24

2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 27

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 28

3.1 Tính chất môi trường tại sông Ba Lai 28

3.2 Thành phần quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai 30

3.3 Mật độ QXTT tại sông Ba Lai theo các nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 32

3.4 Sự đa dạng loài của các nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 34

3.5 Chỉ số đa dạng Shannon - Wiener (H’) theo từng nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 36 3.6 Cấu trúc dinh dưỡng với từng nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 38

3.7 Cấu trúc giới tính theo từng nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 43

3.8 Hình thái của từng nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 47

3.9 Sinh khối của từng nhóm c-p tại mỗi vị trí khảo sát 52

3.10 Tương quan giữa các chỉ số sinh học và các nhóm c-p 65

3.11 Đề xuất giải pháp quản lý môi trường phù hợp, áp dụng cho điều kiện tù động vì đập chắn của sông Ba Lai 67

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Chỉ số c-p của một số họ tuyến trùng 9 Bảng 2.1 Tọa độ các vị trí khảo sát trên sông Ba Lai 22 Bảng 2.2 Ngưỡng phân loại chất lượng môi trường 26 Bảng 3.1 Thông số môi trường như pH, chỉ số oxy hoá khử (ORP) và nồng độ oxy hoà tan (DO) được đo tại các trạm sông Ba Lai trong mùa mưa (M) và mùa khô (K) 28 Bảng 3.2 Kiểm định ANOVA các thông số môi trường của hai mùa: mùa mưa và mùa khô 28 Bảng 3.3 Thành phần trầm tích (cát, bùn, đất sét) được đo tại các trạm sông Ba Lai trong mùa mưa (M) và mùa khô (K) 29 Bảng 3.4 Kiểm định ANOVA hai chiều về thành phần trầm tích (cát, bùn, đất sét) tại từng trạm theo các yếu tố: vị trí khảo sát, mùa, tương tác giữa vị trí và mùa 30 Bảng 3.5 Kiểm định ANOVA hai chiều về mật độ của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa 33 Bảng 3.6 Kiểm định ANOVA hai chiều về mật độ của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa khô 33 Bảng 3.7 Kiểm định ANOVA hai chiều về mật độ các nhóm c-p tại mỗi trạm giữa hai mùa 34 Bảng 3.8 Kiểm định ANOVA hai chiều về đa dạng loài của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa 35 Bảng 3.9 Kiểm định ANOVA hai chiều về đa dạng loài của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa khô 36 Bảng 3.10 Kiểm định ANOVA hai chiều về đa dạng loài các nhóm c-p tại mỗi trạm giữa hai mùa 36 Bảng 3.11 Kiểm định ANOVA hai chiều về chỉ số H’ của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa 37 Bảng 3.12 Kiểm định ANOVA hai chiều về chỉ số H’ của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa khô 38 Bảng 3.13 Kiểm định ANOVA hai chiều về chỉ số H’ các nhóm c-p tại mỗi trạm giữa hai mùa 38 Bảng 3.14 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 1A tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 39 Bảng 3.15 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 1B tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 40 Bảng 3.16 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 2A tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 42

Bảng 3.17 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 2B tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 43 Bảng 3.18 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p nhóm tuyến trùng con non (J) tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 44 Bảng 3.19 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p nhóm tuyến trùng con cái (F) tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 46 Bảng 3.20 Kiểm định ANOVA hai chiều về tỷ lệ các nhóm c-p nhóm tuyến trùng con đực (M) tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 47 Bảng 3.21 Kiểm định ANOVA hai chiều về chiều dài (L) của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 50 Bảng 3.22 Kiểm định ANOVA hai chiều về chiều rộng (W) của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 50 Bảng 3.23 Kiểm định ANOVA hai chiều về sinh khối khô/ướt của các nhóm c-p tại mỗi trạm khảo sát vào mùa mưa, mùa khô và tại mỗi vị trí khảo sát trong cả hai mùa 54 Bảng 3.24 Chỉ số W tính theo sinh khối ướt (W(W)) và chỉ số W tính theo sinh khối khô (W(D)) của từng nhóm c-p tại các điểm khảo sát vào mùa mưa năm 2020 55 Bảng 3.25 Chỉ số W tính theo sinh khối ướt (W(W)) và chỉ số W tính theo sinh khối khô (W(D)) của từng nhóm c-p tại các điểm khảo sát vào mùa khô năm 2021 60 Bảng 3.26 Tương quan giữa các chỉ số sinh học của các nhóm c-p vào mùa mưa năm 2020 65 66 Bảng 3.27 Tương quan giữa các chỉ số sinh học của các nhóm c-p vào mùa khô năm 2021 66 Bảng 3.28 Tỷ lệ nhóm c-p, chỉ số sinh trưởng (MI), chỉ số đa dạng Shannon – Wiener (H’) và chỉ số dinh dưỡng (ITD) trung bình (± độ lệch chuẩn) và phân loại môi trường trên sông Ba Lai trong mùa mưa 67 68 Bảng 3.29 Tỷ lệ nhóm c-p, chỉ số sinh trưởng (MI), chỉ số đa dạng Shannon – Wiener (H’) và chỉ số dinh dưỡng (ITD) trung bình (± độ lệch chuẩn) và phân loại môi trường trên sông Ba Lai trong mùa khô 69 Bảng 3.30 Chất lượng nước sông Ba Lai theo đánh giá quần xã tuyến trùng sống tự do vào mùa mưa 71 Bảng 3.31 Chất lượng nước sông Ba Lai theo đánh giá quần xã tuyến trùng sống tự do vào mùa khô 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Đồ thị mô phỏng ba trạng thái môi trường theo phương pháp đường cong ABC 15 Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu 22 Hình 3.1 Tỉ lệ phần trăm các họ, bộ và lớp của quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai vào mùa mưa 31 Hình 3.2 Tỉ lệ phần trăm các họ, bộ và lớp của quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai vào mùa khô 31 Hình 3.3 Mật độ trung bình ± độ lệch chuẩn của QXTT theo từng nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 32 Hình 3.4 Số lượng loài ± độ lệch chuẩn theo từng nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 35 Hình 3.5 Chỉ số đa dạng Shannon – Wiener (H’) ± độ lệch chuẩn theo từng nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 37 Hình 3.6 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 1A tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 39 Hình 3.7 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 1B tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 40 Hình 3.8 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 2A tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 41 Hình 3.9 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong kiểu dinh dưỡng 2B tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 43 Hình 3.10 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong nhóm tuyến trùng con non (J) tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 44 Hình 3.11 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong nhóm tuyến trùng con cái (F) tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 45 Hình 3.12 Tỷ lệ từng nhóm c-p trong nhóm tuyến trùng con đực (M) tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (M) và mùa khô (K) 47 Hình 3.13 Chiều dài (L) và chiều rộng (W) của tuyến trùng nhóm c-p 1-2 tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (trên) và mùa khô (dưới) 48 Hình 3.14 Chiều dài (L) và chiều rộng (W) của tuyến trùng nhóm c-p 3 tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (trên) và mùa khô (dưới) 49 Hình 3.15 Chiều dài (L) và chiều rộng (W) của tuyến trùng nhóm c-p 4-5 tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (trên) và mùa khô (dưới) 50 Hình 3.16 Phân phối tần suất tỷ lệ dài/rộng của QXTT trên sông Ba Lai và tại các nhóm c-p 51 Hình 3.17 Sinh khối ướt trung bình ± độ lệch chuẩn của từng nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (trên) và mùa khô (dưới) 53 Hình 3.18 Sinh khối khô trung bình ± độ lệch chuẩn của từng nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa (trên) và mùa khô (dưới) 54

Hình 3.19 Đường cong ABC sinh khối và số lượng của các nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa mưa năm 2020 59 Hình 3.20 Đường cong ABC sinh khối và số lượng của các nhóm c-p tại các vị trí khảo sát vào mùa khô năm 2021 64

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Cống đập Ba Lai là công trình chắn ngang sông Ba Lai tại khu vực xã Thạnh Trị, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre Mục đích ban đầu của dự án là ngăn mặn, trữ ngọt, rửa phèn và cải tạo đất cho 115.000 ha đất tự nhiên, trong đó có 88.500 ha đất canh tác [1] Tuy nhiên, hệ luỵ từ việc xây dựng đập chắn khiến dòng chảy của sông bị gián đoạn, hình thành hồ chứa nước ngọt lớn, từ đó lắng đọng tích luỹ các chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái và trở thành vấn đề nan giải trong đánh giá và quản lý môi trường nước

Chất lượng nước được đánh giá dựa trên những tiêu chuẩn về các chỉ số hoá học, vật lý và sinh học của nước Từ trước đến nay, quan trắc hoá lý là các công cụ chính dùng để đánh giá chất lượng nước và xác định mức độ ô nhiễm, tuy nhiên, các chỉ số vật lý và hoá học là những thông số thường biến và chỉ phản ánh được kết quả tại thời điểm lấy mẫu chứ không thể thể hiện được tính chất thực tế của môi trường Trong khi đó, quan trắc sinh học có thể chứng minh được đầy đủ và chính xác các chất ô nhiễm đang hiện diện trong nguồn nước nhờ vào việc phân tích hệ sinh vật trong môi trường cần đánh giá

Quan trắc sinh học là một công cụ hiệu quả trong việc đánh giá chất lượng môi trường bằng việc sử dụng các nhóm sinh vật chỉ thị, từ các loài sinh vật phù du, động vật đáy không xương sống đến các loài động vật cỡ lớn như khu hệ cá Trong đó, tuyến trùng là ngành động vật không xương sống phong phú và có đa dạng sinh học rất cao Chúng rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường nên có nhiều ưu điểm hơn các loại sinh vật khác trong việc trở thành một nhóm sinh vật chỉ thị tiềm năng cho sự thay đổi xáo trộn tính chất lý hóa trong môi trường

Đã có các nghiên cứu sử dụng quần xã tuyến trùng để đánh giá chất lượng môi trường tại các khu vực địa lý khác nhau với các hệ sinh thái khác nhau như cửa sông, ao hồ, rừng ngập mặn, Đối với sông Ba Lai, cho đến nay đã có những công bố về đa dạng sinh học, hình thái, sinh khối, của quần xã tuyến trùng sống tự do trên sông Ba Lai Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào tiếp cận theo hướng phân tích mối quan hệ của các chỉ số nội tại của chúng dựa trên các nhóm chỉ thị theo hệ số c-p

Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu các nhóm tuyến trùng theo hệ

số c-p làm chỉ thị phục vụ đánh giá chất lượng môi trường sông Ba Lai” đã được

thực hiện nhằm khảo sát đặc điểm sinh thái của quần xã tuyến trùng trên sông Ba Lai và mối tương quan của cấu trúc quần xã với chất lượng môi trường nơi đây Kết quả nghiên cứu kỳ vọng cung cấp thông tin khoa học mới về hệ số c-p và các tương tác liên quan theo nhóm hệ số c-p của tuyến trùng sống tự do, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý môi trường nước sông Ba Lai

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính: Nghiên cứu các nhóm tuyến trùng sống tự do theo hệ số c-p làm chỉ

thị phục vụ đánh giá chất lượng môi trường nước sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre

Mục tiêu cụ thể:

- Nghiên cứu quần xã tuyến trùng sống tự do theo hệ số c-p trên sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre

- Ứng dụng các nhóm tuyến trùng sống tự do theo hệ số c-p làm chỉ thị phục vụ đánh giá chất lượng môi trường nước sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre

3 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu một số chỉ tiêu môi trường nước trên sông Ba Lai

- Nghiên cứu đặc điểm của quần xã tuyến trùng sống tự do trên sông Ba Lai -

- Mối liên hệ giữa các chỉ số sinh học như chỉ số đa dạng, mật độ phân bố, cấu trúc dinh dưỡng, cấu trúc giới tính, hình dạng và sinh khối theo nhóm sinh vật chỉ thị

- Xác định được các nhóm chỉ thị đặc trưng phân bố trên sông Ba Lai Xem xét tiềm năng của việc sử dụng nhóm chỉ thị c-p trong đánh giá chất lượng môi trường nước

- Đề xuất giải pháp quản lý môi trường phù hợp, áp dụng cho điều kiện tù đọng vì đập chắn của sông Ba Lai

4 Đối tượng nghiên cứu

Quần xã tuyến trùng sống tự do trong trầm tích sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre

Thứ nhất, cung cấp tư liệu khoa học nhóm chỉ thị của quần xã tuyến trùng sống tự

do trên sông Ba Lai

Thứ hai, xem xét tác động của đập chắn lên hệ sinh thái thuỷ vực, thể hiện thông

qua nhóm chỉ thị của tuyến trùng bằng hệ số c-p

Thứ ba, củng cố phương pháp luận trong việc áp dụng quần xã tuyến trùng làm

công cụ chỉ thị ưu việt trong đánh giá chất lượng môi trường

Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể ứng dụng tuyến trùng làm công cụ quan trắc sinh học, giám sát chất lượng môi trường cho sông Ba Lai và các thủy vực tương tự Đồng thời, đề tài cũng chỉ ra tác động của đập chắn lên môi trường và hệ sinh vật đáy Nhóm sinh vật đáy là cơ sở của lưới thức ăn thuỷ vực, nếu nhóm sinh vật này bị tác động thì sẽ ảnh hướng đến các mắt xích thức ăn cao hơn và cuối cùng tác động đến con người Ngoài ra, kết quả nghiên cứu từ đề tài cũng sẽ là cơ sở khoa học cho các dự án liên quan đến việc xây dựng, vận hành và quản lý hiệu quả đập chắn – hồ

chứa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cống đập Ba Lai

Sông Ba Lai là một con sông lớn tại tỉnh Bến Tre, là ranh giới tự nhiên giữa cù lao An Hóa và cù lao Bảo Sông Ba Lai chảy trọn trong địa phận tỉnh Bến Tre, có chiều dài 55 km, là ranh giới tự nhiên giữa huyện Bình Đại với Giồng Trôm và Ba Tri, chảy từ ranh giới các xã Tân Phú và Phú Đức, huyện Châu Thành ra đến biển, cửa Ba Lai Cống đập Ba Lai là công trình thuỷ lợi chắn ngang sông Ba Lai, thuộc xã Thạnh Trị, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre Nhiệm vụ của công trình là ngăn mặn, trữ ngọt, rửa phèn và cải tạo đất cho 115.000ha đất tự nhiên, trong đó 88.500ha đất canh tác Ngoài ra còn cấp nước sinh hoạt cho cho dân các huyện Châu Thành, Giồng Trôm, thành phố Bến Tre Đồng thời kết hợp phát triển giao thông đường thủy, đường bộ và cải tạo môi trường sinh thái vùng dự án

Cống đập Ba Lai được khởi công ngày 27 tháng 01 năm 2000 và đưa vào sử dụng ngày 30 tháng 4 năm 2002 Đập có chiều dài 544 m, gồm 10 cửa xả nước vận hành

(theo lịch xả 2 lần/tháng, mỗi lần 1-2 ngày hoặc hơn tùy thời điểm) khiến khu vực hạ lưu bồi lấp ngày càng nghiêm trọng Từ đó tích luỹ các chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng hệ sinh thái và khó khăn trong công tác đánh giá và quản lý môi trường.

1.2 Quan trắc sinh học 1.2.1 Định nghĩa

Quan trắc sinh học được định nghĩa là hoạt động quan sát, đánh giá trạng thái và những thay đổi liên tục của hệ sinh thái, các thành phần của đa dạng sinh học và cảnh quan, bao gồm các dạng sinh cảnh tự nhiên, quần xã, quần thể và loài Trong đó, việc sử dụng sinh vật hay các nhóm sinh vật để nói lên đặc tính hay sự thay đổi của môi trường được gọi là chỉ thị sinh học

Phương pháp chỉ thị sinh học giải quyết được một số khuyết điểm so với việc chỉ có thể lấy các thông số vật lý và phân tích hóa học Đối với các thông số vật lý và hoá học, rất khó để xác định toàn bộ phổ của các chất ô nhiễm, bao gồm cả những hợp chất chuyển hoá và sản phẩm sau đó Trong khi đó, các tế bào luôn chịu tác động tương tác phức tạp của các yếu tố hoá học và vật lý như các chất độc hại, hợp chất ô nhiễm, kim loại nặng hoặc biến động về pH, nhiệt độ, oxy hoà tan, Các hợp chất ô

nhiễm có thể xâm nhập và tích tụ một lượng lớn bên trong cơ thể sinh vật, ngay cả khi nồng độ của chúng trong môi trường thấp và nó cho thấy sự phản ứng của sinh vật với chất độc hại trong thời gian tương đối ngắn [2]

1.2.2 Chỉ thị sinh học

Trong các hệ thống thuỷ sinh, chỉ thị sinh học là một trong những phương tiện hiệu quả để đánh giá chất lượng môi trường Phương pháp chỉ thị sinh học được sử dụng trong đánh giá tác động hoặc dự báo ảnh hưởng của tác động tiềm tàng đến môi trường Chỉ thị sinh học là các sinh vật hoặc quần xã có các đặc điểm chức năng liên quan chặt chẽ đến các yếu tố môi trường cụ thể mà bất kỳ thay đổi nào trong môi trường đều có thể tạo ra sự thay đổi có thể dự đoán được trong quần xã sinh vật [3] Theo các ứng dụng sinh thái của chúng, chỉ thị sinh học có thể được chia thành ba loại chính: (1) Chỉ báo môi trường – phản hồi với các xáo trộn môi trường; (2) Chỉ thị sinh thái – phản hồi với ô nhiễm, phân mảnh môi trường sống, hoặc các yếu tố căng thẳng khác; và (3) Chỉ số đa dạng sinh học – bao gồm sự phong phú của loài, đặc hữu, các thông số di truyền, các thông số đặc trưng của quần thể và các thông số cảnh quan [4]

1.2.3 Các nhóm sinh vật chỉ thị

Một đối tượng chỉ thị sinh học hoàn hảo phải có các đặc điểm sau: (1) có thể tích tụ lượng chất ô nhiễm cao mà không gây chết; (2) sống cố định, do đó chắc chắn là đại diện cho tình trạng ô nhiễm cục bộ; (3) số lượng cá thể tương đối lớn và phân bố rộng rãi để lấy mẫu và so sánh lặp lại; (4) tuổi thọ đủ dài để so sánh giữa các độ tuổi khác nhau; (5) có thể cung cấp mô hoặc tế bào đích phù hợp cho các nghiên cứu sâu hơn ở cấp độ vi mô; (6) dễ lấy mẫu và dễ nuôi trong phòng thí nghiệm; (7) có thể tái sinh trong nước; (8) chiếm vị trí quan trọng trong chuỗi thức ăn; (9) mối quan hệ giữa liều lượng và phản ứng có thể quan sát được [5] Tuỳ vào mục đích quan trắc mà có thể chọn đối tượng chỉ thị sở hữu toàn bộ hoặc một vài đặc điểm nêu trên

Các nhà khoa học trên thế giới sử dụng rất nhiều nhóm sinh vật để chỉ thị cho chất lượng môi trường, từ các loài phiêu sinh, động vật đáy không xương sống đến các loài động vật có xương sống Những nhóm sinh vật này sẽ có xu hướng biến đổi thành phần loài theo chất lượng môi trường nước tại đó, từ môi trường tự nhiên cho đến ô

nhiễm nhẹ, ô nhiễm, rất ô nhiễm và quá mức ô nhiễm mà sinh vật không thể sống được Trong số các loài thủy sinh có tính chất đó, tuyến trùng thuộc nhóm động vật đáy không xương sống đã được chứng minh là công cụ hiệu quả để chỉ thị cho chất lượng môi trường thủy vực [6]

1.3 Quần xã tuyến trùng 1.3.1 Tổng quan chung

Tuyến trùng, hay còn gọi là giun tròn, thuộc ngành động vật không xương sống Nhóm giun tròn ban đầu được Karl Rudolphi xác định năm 1808 với tên là Nematoidea, sau đó được phân loại lại thành họ Nematodes bởi Burmeister năm 1837 và bộ Nematoda bởi Diesing năm 1861 [7]

Tuyến trùng rất phong phú và đa dạng trong giới động vật, với ước tính có khoảng 40.000 đến 10.000.000 loài [8], phân bố rộng khắp từ môi trường sống nguyên sinh đến những môi trường sống cực kỳ ô nhiễm mà các loài sinh vật khác không thể tồn tại Chúng là sinh vật quan trọng và chiếm ưu thế về số lượng trong các hệ sinh thái, với 80% cá thể động vật đa bào trên cạn là tuyến trùng và con số đó ở môi trường nước là 90% [9]

1.3.2 Vai trò của tuyến trùng trong hệ sinh thái thuỷ vực

Trong hệ sinh thái thuỷ vực, tuyến trùng là thành phần đa dạng nhất của cộng đồng sinh vật đáy Chúng thường sống tự do với mật độ rất cao (>1 triệu cá thể trên m²) và thành phần loài đa dạng dựa vào kiểu kiếm ăn và nguồn thức ăn sẵn có (tảo, vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, sinh vật đáy khác và chất hữu cơ) [10] Ví dụ, nhiều họ thuộc Tylenchina chỉ ăn rễ của thực vật bậc cao nhưng không bao giờ ăn vi khuẩn; hoặc Cephalobidae và Plectidae ăn vi khuẩn nhưng không ăn thực vật bậc cao hoặc nấm; hoặc Mononchidae và Anatonchidae là những họ chuyên săn mồi các loài giun tròn khác và không ăn thực vật bậc cao hoặc nấm [11] Đổi lại, tuyến trùng cũng cung cấp nguồn thức ăn cho các loài động vật có xương sống và động vật không có xương sống có kích thước lớn hơn chúng [12] Nhìn chung, tuyến trùng đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái thuỷ vực vì nó là mắt xích trung gian trong lưới thức ăn liên kết giữa nhóm sinh vật đáy nhỏ và nhóm sinh vật cỡ trung bình và lớn hơn

Bên cạnh đó, thông qua các hoạt động trao đổi chất, chúng cũng có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản Chính vì thế, nhóm tuyến trùng đóng vai trò trong việc phân hủy và chuyển hóa vật chất nền đáy [12-13]

1.3.3 Quần xã tuyến trùng làm sinh vật chỉ thị

Quần xã tuyến trùng (QXTT) bao gồm nhiều loài, chi, họ khác nhau thể hiện đặc điểm của sinh cảnh sống tại đó và những thay đổi cụ thể trong lưới thức ăn hoặc thành phần môi trường sẽ được phản ánh thông qua các chỉ số đánh giá Do tính đa dạng sinh học cao và có mật độ lớn nên khi nghiên cứu về tuyến trùng, có thể dễ dàng thu một lượng nhỏ mẫu đã đủ cho các nghiên cứu và phân tích thống kê

Quan trọng hơn, tuyến trùng có phản ứng khác nhau với các yếu tố căng thẳng trong môi trường Một số loài có khả năng chịu đựng nhưng một số loài khác cực kỳ nhạy cảm với các dạng xáo trộn [14-15], chúng sẽ phản ứng với điều kiện môi trường thông qua thay đổi các đặc điểm quần xã: (i) thành phần quần xã (một số loài bị biến mất), (ii) kiểu dinh dưỡng, (iii) cấu trúc, mật độ và sự đa dạng, (iv) hình thái, sinh khối, (v) khả năng sinh sản, (vi) sinh hoá, sinh lý và (vii) cấu trúc di truyền [17] Ví dụ, số lượng loài, chi nhìn chung tăng khi độ sâu mực nước tăng và giảm khi hạt trầm tích không đồng nhất hoặc đường kính hạt trung bình tăng [18]

Những yếu tố ảnh hưởng đến QXTT có thể là vô sinh (nhiệt độ, độ mặn, cấu trúc hạt, nồng độ oxy, ) và hữu sinh (sự phát triển của loài ăn thịt, cạnh tranh, ) có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự hình thành và phát triển QXTT [19] Tính chất và hàm lượng chất ô nhiễm cũng quyết định đến sự xuất hiện của những thay đổi nhất định trong cấu trúc QXTT [19-20]

Quần xã tuyến trùng sống tự do được sử dụng để đánh giá chất lượng thuỷ vực lần đầu tiên vào những năm 1970 với nghiên cứu của Zullini [22] Các nhà khoa học tiếp tục sử dụng chúng để đánh giá tác động của con người lên các hệ sinh thái thuỷ vực khác nhau, bao gồm môi trường nước mặn, nước lợ, nước ngọt và các khu vực đất ngập nước khác [7, 22, 23]

Tuyến trùng cũng có thể sử dụng như một mô hình cho các nghiên cứu sinh thái cơ bản về mối tương tác giữa đa dạng sinh học và hoạt động của hệ sinh thái [25] Những hướng nghiên cứu toàn diện và có hệ thống, ví dụ: tuyến trùng sống ở vùng

nước chuyển động nhanh, tuyến trùng sống ở các vùng đất ngập nước trong thời gian dài, so sánh các quần thể tuyến trùng phản ứng với tác động của con người và các quần thể trong điều kiện tương đối không bị xáo trộn, định lượng khả năng chịu đựng của chúng với các yếu tố môi trường chính khác nhau Mặc dù được biết đến và sử dụng muộn hơn nhiều nhóm sinh vật khác trong đánh giá và quản lý môi trường nhưng QXTT đã và đang trở thành công cụ tốt và tin cậy so với nhiều nhóm động vật truyền thống

1.4 Các chỉ số sinh học của QXTT để đánh giá chất lượng môi trường

Trong số các chỉ số sinh học áp dụng hiệu quả nhất cho việc đánh giá và quản lý môi trường của tuyến trùng, phải xét tới hệ thống chỉ số c-p và chỉ số sinh trưởng (MI) Tiếp đó là các chỉ số về đa dạng sinh học, kích thước quần xã,…

1.4.1 Chỉ số chống chịu/nhạy cảm c-p (colonizer-persister)

Chỉ số c-p là một chỉ số quan trọng thể hiện mức độ “thích ứng” của QXTT với các đặc điểm khác nhau của môi trường, có giá trị từ 1 đến 5 tương ứng với mức độ từ kém bền vững (colonizers) đến mức độ ổn định (persisters) được xác định theo Bongers và cộng sự [25-27] Chỉ số c-p được phân loại dựa trên các đặc điểm sau:

 c-p 1: Nhóm tuyến trùng có thời gian thế hệ ngắn (vài ngày), chỉ phát triển trong điều kiện giàu thức ăn và sinh sản ra nhiều trứng nhỏ gây bùng nổ mật độ cá thể của quần xã Chúng có hoạt động trao đổi chất cao, chịu được các chất ô nhiễm và các sản phẩm phân hủy hữu cơ Thức ăn chủ yếu của nhóm tuyến trùng này là vi khuẩn và chúng sẽ chuyển thành giai đoạn ấu trùng (dauerlarvae) khi nguồn thức ăn suy giảm

 c-p 2: Tuyến trùng có thời gian thế hệ ngắn và tốc độ sinh sản tương đối cao, nhưng thấp hơn ở c-p 1 và cũng không hình thành ấu trùng, do đó, chúng phản ứng với sự thay đổi của môi trường chậm hơn so với tuyến trùng c-p 1 Chúng xuất hiện ở mọi môi trường, kể cả những môi trường có nguồn tài nguyên dồi dào hay những môi trường khan hiếm thức ăn, chúng cũng chịu được các chất ô nhiễm và các xáo trộn khác Nhóm tuyến trùng này bao gồm những loài ăn vi khuẩn, những loài ăn nấm và một vài loài ăn thịt

 c-p 3: Nhóm tuyến trùng trung gian, mang những đặc điểm của nhóm 2 và nhóm 4 Chúng có thời gian thế hệ lâu hơn c-p 2 và nhạy cảm với các xáo trộn Nhóm tuyến trùng này bao gồm những loài ăn vi khuẩn, nấm và một số loài ăn thịt

 c-p 4: Những loài thuộc bộ Dorylaimida có kích thước nhỏ hoặc những loài không thuộc bộ Dorylaimida có kích thước lớn, với tuyến sinh dục chiếm tỷ lệ thấp trong cơ thể Các loài tuyến trùng này có đặc điểm là thời gian thế hệ dài, lớp biểu bì dễ thấm và nhạy cảm với các chất ô nhiễm Nhóm tuyến trùng này bao gồm những loài ăn thịt, những loài ăn tạp nhỏ và một số loài ăn vi khuẩn Những loài không ăn thịt trong nhóm này tương đối bất động trong khi những nhóm ăn thịt chủ động tìm kiếm con mồi

 c-p 5: Những loài thuộc bộ Dorylaimida kích thước lớn có tuổi thọ cao, tỷ lệ sinh sản thấp, hoạt động trao đổi chất thấp và di chuyển chậm Các tuyến sinh dục nhỏ so với thể tích cơ thể và tạo ra một số lượng nhỏ trứng lớn Chúng có lớp biểu bì dễ thấm nước và rất nhạy cảm với các chất ô nhiễm và các xáo trộn khác Nhóm này bao gồm những loài ăn tạp và ăn thịt

Nhìn chung, nhóm c-p 1 chỉ chiếm ưu thế cao trong môi trường giàu thức ăn và có thể biến mất hoặc hình thành ấu trùng khi số lượng vi khuẩn giảm xuống dưới ngưỡng của chúng và sẽ bị thay thế bằng các nhóm cao hơn khi môi trường sống phục hồi sau đó Trong khi đó, nhóm c-p 2 có thể gia tăng về số lượng trong điều kiện căng thẳng hoặc môi trường phú dưỡng [28] Tuy nhiên, trong một số trường hợp sự hiện diện của nhóm c-p 1 có thể gây nhầm lẫn với tác động của căng thẳng do yếu tố khác gây ra, vì thế người ta thường bỏ qua nhóm c-p 1 khi muốn đo lường tác nhân căng thẳng độc lập Mặc khác, sự hiện diện của các loài trong nhóm c-p 3, 4, 5 cho biết yếu tố xáo trộn giảm xuống đến mức tối thiểu và bước vào giai đoạn ổn định sinh thái [29]

Bảng 1.1 Chỉ số c-p của một số họ tuyến trùng [27, 30, 31] c-p Họ tuyến trùng

1 Bunonematidae, Diplogasteridae, Neodiplogasteridae, Panagrolaimidae, Rhabditidae, Tylopharyngidae

2

Anoplostamidae, Anticomidae, Axonolaimidae, Comesomatidae, Linhomoeidae, Thoracostomopsidae, Tripyloididae, Xyalidae, Monhysteridae, Anguinidae, Aphelenchidae, Aphelenchoididae, Cephalobidae, Iotonchiidae, Leptolaimidae, Microlaimidae, Neotylenchidae, Paratylenchidae, Plectidae, Tylenchidae

5

Enoplidae, Leptosomatidae, Nygolaimidae, Chrysonematidae, Thornenematidae, Aporcelaimidae, Longidoridae, Belondiridae, Actinolaimidae, Discolaimidae

Đây là chỉ số hiệu quả nhất để đánh giá chất lượng môi trường vì chúng dựa trên sự nhạy cảm-chống chịu của tuyến trùng với điều kiện môi trường tại đó Tuy nhiên, hệ thống phân loại c-p đã được Bongers và cộng sự phát triển từ những năm 1990, 1991 [31, 32] vẫn chưa hoàn thiện thì thiếu thông tin sinh học và độ nhạy cảm của từng chi dẫn đến việc phải sử dụng phân loại c-p một cách thận trọng và đòi hỏi luôn phải cập nhật những phiên bản mới nhất

1.4.2 Chỉ số sinh trưởng tuyến trùng MI (Maturity Index), MI (25), PPI (Plant-Parasite Index)

Chỉ số sinh trưởng tuyến trùng MI được coi là một thước đo về mức độ xáo trộn môi trường, được tính theo công thức dựa vào tỷ lệ cũng như tần suất xuất hiện các nhóm c-p trong quần xã Chỉ số MI được ứng dụng nhiều để đánh giá chất lượng môi trường với nhiều dạng xáo trộn: phú dưỡng, ô nhiễm hydrocarbon, kim loại nặng, [5, 15, 32] Chỉ số MI thấp cho thấy môi trường bị xáo trộn nhiều trong khi chỉ số MI càng cao thì môi trường càng ổn định [6]

Chỉ số MI (25) tương tự chỉ số MI nhưng loại bỏ nhóm c-p 1 bởi vì chúng phản ứng với sự hiện diện của chất hữu cơ đang phân huỷ, từ đó làm suy giảm tỷ lệ nhóm tuyến trùng thuộc nhóm c-p cao hơn, do đó để nghiên cứu về sự xáo trộn môi trường do các yếu tố ô nhiễm gây ra thì người ta sử dụng chỉ số MI (25) [29, 30]

Ấu trùng (dauerlarvae) không được tính trong MI vì không cung cấp những thông tin về mạng lưới thức ăn hiện tại cũng như những loài ăn thực vật nên được tính riêng bằng chỉ số PPI (plant-parasite index) PPI là chỉ số sinh trưởng của tuyến trùng ký sinh ăn thực vật và nó được xác định thông qua vật chủ của chúng PPI có xu hướng phản ứng với sự xáo trộn môi trường và là nghịch đảo của MI trong một số điều kiện nhất định, ví dụ trong điều kiện giàu dinh dưỡng thì MI sẽ giảm còn PPI sẽ tăng [34]

1.4.3 Chỉ số đa dạng của tuyến trùng

Tính đa dạng là một trong những thông số quan trọng để đánh giá hệ sinh thái Chỉ số đa dạng Shannon - Wiener (H’) là chỉ số đa dạng cơ bản và thường được sử dụng để đo lường sự đa dạng loài Đây là chỉ số thuộc nhóm đa dạng 𝛼, thể hiện số loài trong một mẫu hay một sinh cảnh Chỉ số H’ càng cao tức là sự đa dạng về loài trong mẫu/sinh cảnh càng cao và môi trường càng sạch

Đây là chỉ số quan trọng, thường được dùng để đánh giá chất lượng môi trường [6, 15, 35] tuy nhiên, mối liên hệ giữa sự xáo trộn trong tự nhiên và tính đa dạng của tuyến trùng là rất phức tạp [35] Thêm nữa, kết quả của chúng sẽ phụ thuộc vào cỡ mẫu và kỹ thuật lấy mẫu Tất cả những điều này làm hạn chế tính ứng dụng của chỉ số đa dạng nhóm 𝛼 nói chung và chỉ số H’ nói riêng trong đánh giá chất lượng môi trường

1.4.4 Chỉ số dinh dưỡng của tuyến trùng (ITD, Index of Trophic Diversity)

Khi môi trường xảy ra xáo trộn hoặc ô nhiễm, nguồn thức ăn bị thay đổi làm cho kiểu dinh dưỡng của QXTT cũng thay đổi theo [36] Để khảo sát cấu trúc dinh dưỡng của tuyến trùng, Wieser (1953) đã phân loại các chi tuyến trùng thành bốn nhóm dinh dưỡng dựa vào hình dạng khoang miệng, bao gồm:

+ 1A (Selective deposit feeders): là nhóm ăn chọn lọc, có khoang miệng nhỏ và không có răng, thức ăn là những phân tử hữu cơ nhỏ bao gồm cả vi khuẩn

+ 1B (Non-selective deposit feeders): là nhóm ăn không chọn lọc, có khoang miệng vừa phải và cũng không có răng, có thể nuốt được những phân tử lớn hơn như tảo cát + 2A (Epigrowth feeders): là nhóm có khoang miệng ở kích thước trung bình, răng nhỏ để nhai các mảnh thức ăn, ăn được chất hữu cơ, vi khuẩn và cả tảo đáy

+ 2B (Predators và omnivores): là nhóm ăn thịt/ăn tạp có khoang miệng lớn, răng to và khoẻ, ăn được các loại thức ăn tương đối lớn

Chỉ số dinh dưỡng (ITD) được tính toán dựa trên thành phần các nhóm dinh dưỡng trên, với giá trị bằng tổng bình phương tỷ lệ của từng nhóm dinh dưỡng này tại địa điểm lấy mẫu [37] Giá trị ITD tăng sẽ liên quan đến sự tăng cường xáo trộn hay ô nhiễm, tuy nhiên một số nghiên cứu lại cho rằng những xáo trộn không thực sự ảnh hưởng đến cấu trúc dinh dưỡng của QXTT, ví dụ nhóm 1B bị suy giảm trong môi trường ô nhiễm dầu nhưng trong môi trường trầm tích giàu chất hữu cơ thì đã ghi nhận sự tăng mạnh về số lượng [25, 27] Schratzberger cũng đã báo cáo về xu hướng thay đổi của ITD phụ thuộc vào bản chất và nguồn gốc của sự xáo trộn và ô nhiễm [39] Ngoài ra, hệ thống phân loại của Wieser (1953) [40] vẫn chưa thực sự thuyết phục tất cả các nhà tuyến trùng học [36] Vậy nên, việc áp dụng chỉ số ITD của tuyến trùng vào đánh giá môi trường cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn trong tương lai trước khi đưa vào áp dụng thực tế

1.4.5 Cấu trúc độ tuổi, giới tính tuyến trùng

Cấu trúc giới tính là cơ cấu quan trọng của quần thể và chịu sự chi phối của các yếu tố môi trường Trong đó, tỷ lệ đực cái thường không cân bằng và có xu hướng tăng tỷ lệ con cái khi quần thể chịu sức ép môi trường [41] Cơ chế sinh sản khác nhau giữa các loài giun tròn ở các môi trường sống khác nhau Tuyến trùng biển

thường là lưỡng tính bắt buộc để tăng cường cơ hội thụ tinh và thúc đẩy sự biến đổi di truyền cao Trong khi các loài nước ngọt sống ở các vùng nước nông hoặc những loài chịu khô hạn sẽ có xu hướng không có con đực, tuyến trùng sẽ giảm trao đổi chất, tự thụ tinh và phân tán thụ động [42] Những thay đổi về tốc độ tăng trưởng cũng như thời gian của vòng đời là dấu hiệu cho thấy sự biến động của môi trường [43] Tuy nhiên, thời gian sinh sản và khả năng sinh sản phụ thuộc rõ rệt vào nhiệt độ Theo thực nghiệm, khi nhiệt độ tăng 5 °C thì số lượng trứng được đẻ tăng lên gấp sáu lần [42]

Cấu trúc độ tuổi phụ thuộc vào sự khác biệt giữa tỷ lệ con non, con đực trưởng thành và con cái trưởng thành Nó không chỉ thay đổi theo thời gian mà còn bị ảnh hưởng bởi các môi trường sống khác nhau Đối với hầu hết các loài, con non luôn chiếm ưu thế trong quần thể và những con cái mang thai luôn được phát hiện quanh năm [44] Thời kỳ sinh sản chính của tuyến trùng là mùa xuân và đầu hè khi tỷ lệ con non và con cái mang thai là cao nhất [45, 46] Cấu trúc độ tuổi không chỉ thay đổi theo thời gian mà còn dựa trên sự khác biệt về tỷ lệ con non, con đực và con cái Ở các khu vực phú dưỡng, tỷ lệ con non cao hơn những khu vực khác và tỷ lệ đực/cái cũng tăng khi trạng thái dinh dưỡng ngày càng tăng [47] Tuy nhiên, con non nhạy cảm với ô nhiễm công nghiệp hơn con trưởng thành và tỷ lệ giới tính cũng thay đổi dưới tác động của ô nhiễm [48]

1.4.6 Hình dạng và sinh khối tuyến trùng

Kích thước cơ thể là một yếu tố dễ đo lường, có thể dự báo về mật độ sinh thái, bối cảnh sinh thái, sinh lý và nhu cầu năng lượng của QXTT [34-36] Các loại tuyến trùng được chia thành ba loại hình dạng dựa vào tỷ lệ dài/rộng: ngắn – mập (stout) (tỷ lệ dài/rộng < 18), mảnh khảnh (slender) (18 ≤ dài/rộng < 72), dài – ốm (long – thin) (dài/rộng ≥ 72) [18] Chiều dài và chiều rộng cơ thể tuyến trùng là một thước đo định lượng về hình dạng tuyến trùng, cũng là một thông số hữu ích phản ánh hệ sinh thái mà chúng sinh sống Ví dụ, tuyến trùng sống ở nơi có độ sâu sâu hơn thì chiều dài sẽ tăng lên [50]

Bên cạnh đó, do kích thước cơ thể nhỏ, tuyến trùng tiếp xúc mật thiết với lớp trầm tích và bị ảnh hưởng trực tiếp/gián tiếp bởi các đặc tính vật lý của môi trường xung

quanh (ví dụ: kích thước hạt trầm tích, nguồn oxy, ) Kích thước hạt trầm tích và kích thước lỗ ảnh hưởng lớn đến sự phân bố kích thước của các sinh vật sống trong trầm tích [52], ví dụ, các tuyến trùng mảnh khảnh và dài – ốm có thể di chuyển nhanh chóng qua lớp trầm tích, nhưng ở giai đoạn chưa trưởng thành, con non dễ bị ăn thịt Ngược lại, kiểu hình ngắn – mập có thể đã phát triển theo hướng giảm áp lực săn mồi lên các cá thể nhỏ nhưng lại làm giảm khả năng di chuyển của chúng [50] Hình thái đuôi cũng có mối liên hệ với thành phần của trầm tích Các loài có đuôi dài hoặc dạng sợi rất phong phú tại những nơi có nhiều phù sa để tăng khả năng di chuyển Tuyến trùng thuộc nhóm c-p 2 cũng chiếm tỷ lệ cao tại môi trường trên [18]

Hình thái học của tuyến trùng là một khía cạnh tiềm năng với rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh có sự khác biệt đáng kể về kích thước và hình dáng của tuyến trùng trong các môi trường sống khác nhau [34, 35, 38] Mặc dù hình thái học tuyến trùng dễ nghiên cứu hơn so với phân tích phân loại nhưng nó vẫn chưa được quan tâm đúng mức trong bối cảnh đánh giá tác động môi trường

Sinh khối của tuyến trùng cũng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và đánh giá chất lượng môi trường Vì không thể cân đo từng mẫu vật nên sinh khối sẽ được tính thông qua thể tích trung bình của những con trưởng thành Warwick & Price dựa trên những giả thiết của Wieser về trọng lượng riêng của tuyến trùng là 1,13 𝜇g/nl và tỉ lệ trọng lượng khô/ướt là 0,25 đã đề xuất một công thức tính toán sinh khối trung bình của tuyến trùng dựa trên kích thước của chúng: V = 530 × L × W2 (trong đó, V là thể tích (nl), L và W là chiều dài và chiều rộng tối đa của tuyến trùng (mm)) [39, 40]

Phổ kích thước sinh khối được xây dựng bằng cách phân bổ tất cả các sinh vật vào các loại hình dạng kích thước phù hợp và tính toán tổng sinh khối trên mỗi loại đó Phân bố kích thước sinh khối mô tả tổng thể và phân tích hệ sinh thái nhờ mối quan hệ chặt chẽ giữa trọng lượng cơ thể với các quá trình trao đổi chất cũng như trọng lượng cơ thể và các đặc tính sinh thái liên quan (ví dụ: sự thay đổi mùa, kiểu dinh dưỡng) [55] Phân tích phổ sinh khối là một cách tiếp cận thay thế cho quá trình phân loại truyền thống, đem lại sự hiểu biết toàn diện và chuyên sâu hơn về các quá trình và vai trò của các loài trong hệ sinh thái so với phương pháp phân loại truyền thống

Thêm nữa, tập trung vào phân phối sinh khối không đòi hỏi chuyên môn cao và ít tốn thời gian hơn

Ngoài ra, phương pháp đường cong sinh khối ABC (Abundance Biomass Comparison) kết hợp chỉ số W do Warwick và cộng sự (1988) [56] và Clarke & Warwick (2001) [57] phát triển cũng được sử dụng trong đánh giá môi trường Đối với môi trường không bị xáo trộn, quần xã ưu thế bởi một hoặc một số loài kích thước lớn, tuy nhiên những loài này chỉ hiện diện một vài cá thể nên không có ưu thế về số lượng; vì vậy đường sinh khối nằm phía trên đường số lượng trong suốt chiều dài của nó trong đường cong ABC (Hình 1.1A) Khi xuất hiện dấu hiệu ô nhiễm, ưu thế cạnh tranh lớn được loại bỏ, sự chênh lệch giữa sinh khối và số lượng giảm, do đó đường sinh khối và đường số lượng có xu hướng dịch lại gần nhau và có thể dao động quanh nhau một vài lần (hình 1.1B) Nếu sự ô nhiễm ngày càng trầm trọng, quần xã sẽ ưu thế về số lượng bởi một vài loài có khả năng chống chịu nhưng có kích thước cơ thể rất nhỏ, dẫn đến đường sinh khối nằm dưới đường số lượng dọc theo chiều dài của nó trong đường cong ABC (hình 1.1C)

Hình 1.1 Đồ thị mô phỏng ba trạng thái môi trường theo phương pháp đường

cong ABC (A: môi trường không bị tác động - sạch, B: môi trường bị tác động vừa - ô nhiễm vừa, C: môi trường bị tác động nặng - cực kỳ ô nhiễm) [60, 65]

Giá trị chỉ số W dao động trong khoảng (-1, 1), khi W dao động từ 0 → +1, sinh khối của các loài ưu thế so với số lượng và chất lượng môi trường ít bị xáo trộn Trái lại khi W có giá trị từ -1 → 0, mật độ các loài chiếm ưu thế so với sinh khối và môi trường bị tác động.

Phương pháp ABC kết hợp chỉ số W trong đánh giá chất lượng môi trường đã được áp dụng tại một số thuỷ vực ở Việt Nam như: sông Sài Gòn [58], rừng ngập mặn Cà Mau [59] Tuy nhiên, phương pháp ABC vẫn chưa nhận dạng và chưa phân biệt được xáo trộn tự nhiên và nhân tạo, trong tương lai cần nghiên cứu thêm về tính nhạy cảm của chỉ số W với các dạng ô nhiễm

1.5 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và trên thế giới

Mặc dù tuyến trùng mang các đặc điểm cần thiết và quan trọng để trở thành một chỉ thị sinh học nhưng trước đây người ta chỉ tập trung nghiên cứu tuyến trùng sống trong đất Trong khi đó, tuyến trùng tự do sống dưới nước cũng có rất nhiều tiềm năng ứng dụng trong quan trắc sinh học thông qua những phản hồi của chúng đối với sự thay đổi trong môi trường sống Năm 1976, Zullini chính là người tiên phong trong việc sử dụng tuyến trùng làm sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng thuỷ vực trong bài nghiên cứu “Nematodes as Indicators of River Pollution” [22] Từ đó đến nay, việc sử dụng tuyến trùng làm chỉ thị để đánh giá chất lượng thuỷ vực đã tạo được sự chú ý đối với những nhà chuyên môn ở nhiều nơi trên thế giới và các công trình nghiên cứu về mối liên hệ của chúng và chất lượng môi trường ngày càng nhiều theo thời gian

1.5.1 Các công trình nghiên cứu trên thế giới

Các công trình nghiên cứu trên thế giới từ lâu đã sử dụng các chỉ số sinh học của tuyến trùng để xác định tình trạng chất lượng sinh thái tại các khu vực địa lý khác nhau như sông, hồ, bờ biển, vịnh nước nông, Các nhóm nghiên cứu này chủ yếu đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường tự nhiên (thành phần trầm tích, độ mặn, dinh dưỡng, ) và nhân tạo (ô nhiêm hoá chất và kim loại nặng, phú dưỡng, ) lên cấu trúc quần xã và xác định tình trạng chất lượng sinh thái

Năm 1999, Gyedu-Ababio và cộng sự đã dùng tuyến trùng làm chỉ thị ô nhiễm cho nghiên cứu điển hình từ hệ thống sông Swartkops, Nam Phi [15] Kết quả cấu trúc QXTT bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ Chlorophyll-a và sự phân bố kích thước hạt trầm tích Số lượng các chi có mối tương quan nghịch đáng kể với Chlorophyll-a và hai kim loại nặng là Fe và Zn trong trầm tích Bên cạnh đó, sự kết hợp giữa chỉ số H’ và MI cũng rất hữu ích trong việc đánh giá các địa điểm bị ô nhiễm hoặc căng

thẳng Các quần xã tuyến trùng tại các địa điểm ô nhiễm bị căng thẳng theo mật độ, sự đa dạng và các chỉ số khác được sử dụng trong nghiên cứu này Tại các vị trí có nồng độ kim loại nặng tương đối cao hơn đã quan sát thấy sự thay đổi về mật độ và sự đa dạng của tuyến trùng Cấu trúc QXTT tại các khu vực ô nhiễm khác biệt có ý

nghĩa (p < 0,05) so với các khu vực ít hoặc không ô nhiễm Monhystera spp và

Theristus spp được phát hiện là nhóm chống chịu, và do đó là các chi chỉ thị cho trầm

tích ô nhiễm trong nghiên cứu này

Năm 2007, Heininger và cộng sự đã công bố nghiên cứu về quần xã tuyến trùng trong trầm tích sông bị ô nhiễm [60] Kết quả cho thấy cấu trúc QXTT có liên quan đến mức độ ô nhiễm (ví dụ kim loại nặng) và chế độ thủy văn tại địa điểm lấy mẫu

Các vị trí bị ô nhiễm nặng xuất hiện tuyến trùng ăn tạp và ăn thịt (Tobrilus, c-p 3;

Mononchus, c-p 4) với số lượng tương đối cao, trong khi tuyến trùng ăn vi khuẩn

(Monhystera, Daptonema; c-p 2) hoặc nhóm ăn hút (Dorylaimus, c-p 4) chiếm ưu thế

tại các địa điểm có mức độ ô nhiễm từ thấp đến trung bình Ngoài ra, các khu vực bị ô nhiễm nặng có giá trị MI cao đáng ngạc nhiên Tuyến trùng được xem là một nhóm sinh vật thích hợp để theo dõi chất lượng trầm tích, với việc kết hợp nhiều loài để tạo thành chỉ số chính xác nhất đánh giá sự khác biệt trong cấu trúc QXTT

Năm 2014, Ürkmez và cộng sự đã sử dụng chỉ số trưởng thành của tuyến trùng để xác định tình trạng chất lượng sinh thái tại Biển Đen vào bốn mùa trong năm [61] Tại trạm C1 vào tháng 4, nơi có nồng độ chất hữu cơ thấp nhất, có giá trị MI cao nhất Kết quả nghiên cứu chỉ ra khả năng sử dụng phân loại c-p và chỉ số MI để đánh giá tình trạng môi trường tại các khu vực ven biển Theo Chỉ thị khung về nước, việc phát triển các chỉ số mới sẽ có ý nghĩa quan trọng để hiểu rõ hơn về hệ sinh thái đáy, nhằm phục vụ cho việc giám sát chất lượng môi trường, một thành phần quan trọng của quản lý các hệ sinh thái biển

Năm 2018, Chen và cộng sự đã công bố một cách tiếp cận dựa trên mô tả tuyến trùng để phân loại chất lượng sinh thái (EcoQ) của bờ biển Malaysia [62] Ba thông số về tuyến trùng, bao gồm tỷ lệ phần trăm c-p, chỉ số MI và Hˈ cho thấy trạng thái EcoQ chủ yếu là trung bình và xấu, ngoại trừ địa điểm Similajau, gần với vườn quốc gia được cho là có EcoQ tốt Các địa điểm có EcoQ kém nhất được đặc trưng bởi các

giá trị độ mặn thấp, cho thấy dòng chảy ven sông là nguồn ô nhiễm chính, có thể do xả chất thải chưa được xử lý Kết quả thu được đối với địa điểm Niah có thể cho thấy rằng "dấu vết" ô nhiễm đã được để lại trong các QXTT mà không thể phát hiện được từ các thông số khác của cột nước Từ đây cho thấy những thông số này có thể được áp dụng hiệu quả cho các tiêu chí đánh giá sinh thái trong các chính sách môi trường của các nước phát triển nhanh như Malaysia

Năm 2021, Hua và cộng sự đã sử dụng tuyến trùng sống tự do như là chỉ số đánh giá chất lượng môi trường ở vùng biển ven bờ Vịnh Bột Hải, Trung Quốc [63] Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các biến số môi trường như độ sâu của nước, kim loại (Mn, Co), nhiệt độ, nồng độ oxy hòa tan, hàm lượng chất hữu cơ, độ mặn, đường kính hạt trầm tích, Chlorophyll-a và Pheophytin-a đều có ảnh hưởng đến các đặc điểm của QXTT, đặc biệt Mn có ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến sự đa dạng tuyến trùng với nồng độ tích luỹ kim loại ngày càng tăng thì sinh khối, thành phần loài và H' sẽ giảm đáng kể Các chỉ số khác như cấu trúc phân loại, ITD và H’ có chức năng nhấn mạnh tình trạng suy giảm chất lượng sinh thái nghiêm trọng ở những khu vực ô nhiễm so với phương pháp Chỉ số rủi ro sinh thái truyền thống của Hakanson Tóm lại, kết quả đánh giá đã chứng minh rằng các quần xã tuyến trùng sống tự do có thể cung cấp một đánh giá chất lượng môi trường thực tế, toàn diện, hiệu quả và nhạy cảm hơn so với các thông số hóa lý hiện đang được sử dụng

Tuy nhiên, có một điểm đáng lưu ý, mặc dù chỉ số MI và phân loại được cho là những thông số có thể áp dụng hiệu quả trong việc đánh giá chất lượng sinh thái, nhưng một số trường hợp vẫn có sai lệch Nguyên nhân là do hệ thống phân loại c-p của tuyến trùng thiếu thông tin về các chiến lược sống của tuyến trùng trong môi trường biển, nước lợ và cả nước ngọt [35], dẫn đến việc phân loại các loài tuyến trùng nước ngọt gặp nhiều khó khăn và đòi hỏi phải luôn cập nhật và sửa đổi

1.5.2 Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam

Năm 2013, Ngô Xuân Quảng và cộng sự đã công bố nghiên cứu về sự thay đổi cấu trúc QXTT ở tám cửa sông thuộc hệ thống sông Cửu Long theo mùa mưa và mùa khô [64] Nhóm tác giả đã kết luận rằng mật độ, chỉ số MI, ITD và cấu trúc độ tuổi của QXTT không bị ảnh hưởng bởi yếu tố mùa, ngoại trừ chỉ số đa dạng H’ cho thấy sự

khác biệt nhẹ Chúng chủ yếu được kiểm soát bởi thành phần trầm tích Ngoài ra, yếu tố không gian ở các trạm cửa sông tạo nên sự thay đổi lớn hơn các yếu tố thời gian

Năm 2015, Nguyễn Thị Mỹ Yến & Ngô Xuân Quảng đã trình bày nghiên cứu đánh giá nhanh chất lượng môi trường trầm tích tại các bến cảng sông Sài Gòn bằng cách áp dụng chỉ số MI và tam giác cp của tuyến trùng sống tự do [65] Kết quả cho thấy việc áp dụng chỉ số MI và c-p đối với QXTT tại mười một bến cảng dọc sông Sài Gòn cho phép đánh giá chất lượng trầm tích môi trường nhanh chóng, chỉ ra bốn bến cảng: Cảng Bến Nghé, Công ty Cổ phần Phát triển Logistic số 1, cảng Sài Gòn New và cảng Navioil đều bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm hóa chất

Năm 2016, Ngô Xuân Quảng và cộng sự đã ứng dụng tuyến trùng để đánh giá tổng thể quần xã tuyến trùng tại tám cửa sông Cửu Long bao gồm cửa Tiểu (tỉnh Tiền Giang); cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông và cửa Cổ Chiên (tỉnh Bến Tre); cửa Cung Hầu và cửa Định An (tỉnh Trà Vinh); cửa Trần Đề (tỉnh Sóc Trăng) [66] Kết quả nghiên cứu dựa vào phân tích tương tác giữa tuyến trùng sống tự do, kích thước hạt trầm tích và các yếu tố môi trường khác cho thấy, trong số tám cửa sông Cửu Long thì sông Ba Lai có sức khoẻ sinh thái kém nhất Đây là cửa sông chịu tác động môi trường nặng nề nhất trong số các cửa sông còn lại của hệ thống cửa sông Cửu Long

Năm 2017 và 2018, Ngô Xuân Quảng và cộng sự cho thấy hợp chất gây rối loạn nội tiết tributyltin tác động lên tính đa dạng, cấu trúc giới tính và cấu trúc dinh dưỡng cũng như sinh khối và kiểu dáng của tuyến trùng tại các vị trí cảng trên sông Sài Gòn [59,60] Trong các nghiên cứu này, tác giả cho thấy sự tác động của hợp chất butyltin làm biến đổi cấu trúc giới tính tuyến trùng Tuy hàm lượng tributyltin và các dẫn xuất của chúng không quá cao trong trầm tích để gây chết nhưng chúng phát tán, tích tụ theo thời gian thẩm thấu qua lớp vỏ cuticun của tuyến trùng dưới các dạng tributyltin, dibutyltin and monobutyltin hoặc tổng hợp các dạng gây biến đổi cấu trúc tuổi của quần xã tuyến trùng, đặc biệt là tỉ lệ con cái trên sông Sài Gòn Ngoài ra, kết quả phân tích mối tương quan hình thái và sinh khối của quần xã tuyến trùng sống tự do ((chiều dài (L), chiều rộng (w), hình dáng (l/w), sinh khối trung bình cá thể (ind.bio), tổng sinh khối (Tot.bio)) với tributyltin và các biến thể của chúng cùng các

tính chất môi trường trong trầm tích trong cả mùa khô và mùa mưa của năm 2014 và 2015 cho thấy sự tương tác giữa các yếu tố hóa học và các thông số quần xã tuyến trùng có sự khác biệt theo các đợt khảo sát

Năm 2020, Trần Thành Thái và cộng sự đã công bố đánh giá những thay đổi về tình trạng chất lượng sinh thái của trầm tích trong hồ Trị An, Việt Nam bằng cách sử dụng chỉ thị QXTT [69] Phân tích cho thấy QXTT tại đây bao gồm 23 chi thuộc 19 họ, 8 bộ vào mùa mưa và 24 chi, 17 họ, 8 bộ vào trước mùa mưa, trong đó chủ yếu là

các chi Daptonema, Rhabdolaimus, Udonchus, và Neotobrilus đặc trưng cho điều

kiện làm giàu hữu cơ Kết quả tỷ lệ c-p nhóm 3-4 và giá trị MI giảm rõ rệt từ mùa khô sang trước mùa mưa cho thấy chất lượng sinh thái của phù sa vào mùa khô là tốt hơn Cùng với đó là sự giàu chất hữu cơ vào trước mùa mưa khiến tỷ lệ nhóm c-p 1 và 2 tăng mạnh Đây là nghiên cứu toàn diện đầu tiên sử dụng QXTT để đánh giá chất lượng sinh thái tại khu vực hồ Trị An, Đồng Nai

1.5.3 Các công trình nghiên cứu tại sông Ba Lai

Năm 2017, Trần Thành Thái và cộng sự đã sử dụng QXTT sống tự do như một chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng sinh thái trên sông Ba Lai, Bến Tre [70] Kết quả cho thấy, các giá trị MI dao động từ 2,3 đến 3,0 với mức độ phân loại chất lượng môi trường thấp đến trung bình ở hầu hết các trạm và các trạm bên ngoài đập thể hiện điều kiện môi trường tốt hơn so với các trạm nằm bên trong đập Ngoài ra, các chi

Terschellingia, Halalaimus và Hopperia xuất hiện nhiều nhất và là nguyên nhân gây

ra sự chênh lệch tỷ lệ phần trăm thang c-p tại các trạm Như vậy, có thể thấy khu vực đập Ba Lai có cấu trúc QXTT và chất lượng sinh thái khác nhau rõ rệt giữa bên trong và bên ngoài đập, xác nhận sự tác động của đập Ba Lai với hệ sinh thái

Năm 2018, Trần Thành Thái và cộng sự công bố nghiên cứu về đa dạng sinh học và hình thức phân bố của QXTT tự do trên sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre [71] Kết quả cho thấy QXTT tại đây không chỉ có mật độ cao mà còn có tính đa dạng cao, trong đó ba bộ chiếm ưu thế trong cấu trúc quần xã là Monhysterida, Araeolaimida và Enoplida Tuy vậy, sự phân bố của QXTT cũng có sự khác biệt rõ rệt giữa vị trí trong và ngoài đập chắn

Năm 2020, Nguyễn Thị Mỹ Yến và cộng sự đã đánh giá ảnh hưởng của việc xây dựng đập chắn lên QXTT ở cửa sông Ba Lai [72] Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xây dựng đập có ảnh hưởng đến các thành phần sinh hóa của cửa sông Ba Lai, thể hiện qua sự gia tăng cục bộ về tổng chất rắn lơ lửng, nồng độ kim loại nặng (Hg và Pb) và sự suy giảm oxy đáng kể so với môi trường tự nhiên Tuy QXTT tại thời điểm đó có thể thích nghi tốt với điều kiện môi trường tại đó nhưng nhóm tác giả cũng cho rằng sự hiện diện của đập có khả năng tiếp tục đẩy hệ sinh thái của Ba Lai đến điểm bùng phát

Năm 2022, Ngô Xuân Quảng và cộng sự đã khảo sát sự thay đổi các yếu tố hoá lý và các tác động của chúng lên QXTT tại đây [73] Kết quả cho thấy nồng độ khí methane tăng cao ở phía thượng lưu của đập trong khi nồng độ hydrogen sulfide được tìm thấy cao nhất ở phía hạ lưu của đập Hơn nữa, nồng độ methane và hydrogen sulfide có tương quan với các đặc điểm của quần xã tuyến trùng như thành phần dinh dưỡng, mật độ và thành phần chi

Sông Ba Lai là một con sông lớn và có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế của tỉnh Bến Tre Tuy nhiên, do hệ thống thủy lợi chưa được thiết kế đồng bộ, khiến cho sông Ba Lai có nguy cơ bị bồi lắp và tích tụ các chất ô nhiễm, điều này có thể được phản ánh thông qua các nghiên cứu về QXTT nơi đây Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về QXTT sống tự do trên sông Ba Lai Những nghiên cứu này bao gồm đa dạng sinh học và hình thức phân bố của quần xã [71], hình thái và sinh khối [74] ảnh hưởng của đập chắn lên QXTT [64, 65, 67], tương quan hình thái, sinh khối và hô hấp của QXTT với yếu tố môi trường như độ mặn [76],

Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào tiếp cận theo hướng phân tích mối quan hệ của các chỉ số nội tại của quần xã tuyến trùng sống tự do dựa trên các nhóm chỉ thị theo hệ số c-p Đây là hướng tiếp cận mới theo cách trực tiếp đánh giá vào các nhóm chỉ

thị cho chất lượng môi trường Trên cơ sở đó, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên

cứu các nhóm tuyến trùng theo hệ số c-p làm chỉ thị phục vụ đánh giá chất lượng môi trường sông Ba Lai”, nhằm khai thác hiệu quả và đầy đủ hơn công cụ quan trắc môi

trường bằng ứng dụng tuyến trùng làm chỉ thị cho môi trường nước

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU – PHƯƠNG PHÁP 2.1 Thời gian, địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Thời gian nghiên cứu

Thu mẫu tại thực địa trong 2 đợt, đợt 1 vào tháng 10/2020 (mùa mưa), đợt 2 vào tháng 3/2021 (mùa khô)

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu

Trầm tích chứa quần xã tuyến trùng sống tự do được thu thập trong vùng triều của bãi bồi dọc theo sông Ba Lai, tỉnh Bến Tre Các mẫu được thu theo trình tự từ ngoài cửa sông đến thượng nguồn tại 16 vị trí ven bờ (ký hiệu từ G1 đến G16) Ở mỗi điểm, mẫu tuyến trùng được thu lặp lại 3 lần nhằm đánh giá được đầy đủ và khách quan theo nguyên tắc thống kê Vị trí và tọa độ thu mẫu được minh họa trên hình 2.1 và bảng 2.1

Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu Bảng 2.1 Tọa độ các vị trí khảo sát trên sông Ba Lai

Vị

G1 10°02'29.1"N 106°40'49.4"E G9 10°16'40.5"N 106°24'44.2"E

G2 10°06'12.7"N 106°40'24.7"E G10 10°17'19.8"N 106°23'13.4"E G3 10°08'32.5"N 106°37'52.0"E G11 10°17'37.8"N 106°21'22.2"E G4 10°08'32.8"N 106°37'51.5"E G12 10°18'18.9"N 106°19'44.7"E G5 10°10'17.7"N 106°36'48.6"E G13 10°18'12.7"N 106°17'20.0"E G6 10°13'01.3"N 106°31'18.3"E G14 10°18'00.4"N 106°15'27.6"E G7 10°15'42.8"N 106°26'45.8"E G15 10°17'30.5"N 106°12'40.8"E G8 10°16'01.3"N 106°26'12.6"E G16 10°17'59.7"N 106°11'28.6"E

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Ghi nhận các chỉ tiêu môi trường

Các thông số môi trường như độ pH, khả năng oxy hóa khử (ORP) và nồng độ oxy hoà tan (DO) được đo trực tiếp trên lớp nước đáy phía trên của trầm tích được thu thập tại các vị trí lấy mẫu bằng máy đo nhanh WQC-22A Water Quality Checker (TOA, Japan)

Các mẫu trầm tích để phân tích kích thước hạt được thu thập bằng ống tiêm đã cắt có đường kính 3 cm và sâu 10 cm Đo kích thước hạt được phân tích bằng máy sàng rây RETSCH, model:AS 200 BASIC của hãng RETSCH (Đức) Các thành phần trầm tích được phân loại là cát (50–2000 µm), bùn (2–50 µm) và đất sét (< 2 µm)

2.2.2 Thu và xử lý mẫu

Tại hiện trường, dùng ống core nhựa trong suốt có đường kính 3,5 cm cắm xuống nền đáy khoảng 15 cm và thu toàn bộ mẫu trầm tích lớp mặt ở độ sâu 10 cm Sau đó mẫu trầm tích được cố định bằng dung dịch formaldehyde 7%, 60 °C, khuấy đều thành dung dịch và chuyển về phòng thí nghiệm để tiến hành xử lý và phân tích

Gạn lọc lấy phần trầm tích từ 38 μm - 1 mm bằng rây, sau đó tách lấy mẫu tuyến trùng bằng phương pháp sử dụng dung dịch Ludox - TM50 (tỉ trọng 1,18) [77]

Nhuộm mẫu với dung dịch Rose Bengal 1 % rồi dùng kính lúp soi nổi SZ - COUS PM 01 để xác định mật độ Gắp ngẫu nhiên 100 cá thể tuyến trùng (mẫu nào dưới 100 thì gắp toàn bộ) để xử lý lên tiêu bản theo phương pháp của De Grisse (1969) [78]

Định danh đến cấp độ loài hoặc giống theo các khóa phân loại của Platt & Warwick (1985, 1988), Warwick và cộng sự (1988), Zullini (2005) và Nguyễn Vũ Thanh

(2007) [71-75] Ngoài ra, tham khảo thêm cơ sở dữ liệu tuyến trùng trực tuyến NEMYS [83]

Sau khi định danh, tiến hành đo chiều dài (không bao gồm đuôi dạng sợi) và chiều rộng tối đa của các mẫu tuyến trùng bằng kính hiển vi OPTIKA và phần mềm chuyên dụng kèm theo

2.2.3 Phương pháp đánh giá các chỉ số sinh học

 Phương pháp phân loại tuyến trùng theo hệ số c-p

Sau khi định danh tuyến trùng, xác định cấp họ của chúng và tra cứu trong Bảng 1.1 để phân loại các nhóm c-p Do một số khu vực không tồn tại tất cả các nhóm c-p nên quá trình tính toán được gộp nhóm chỉ thị cho mức độ ô nhiễm là c-p 1-2; nhóm trung tính c-p 3 và nhóm phát triển trong môi trường sạch c-p 4-5.