Giáo trình động vật thủy sinh - Dương Trí Dũng - part 1 pps

Dựa vào tập tính sống người ta cũng chia động vật nổi ra làm hai nhóm sau:- Sinh vật nổi hoàn toàn Holoplankton: là những sinh vật trong vòng đời của nó hoàn toàn sống nổi trong nước chỉ

NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG VỀ ĐỘNG VẬT THỦY SINH

I Các Khái Niệm

1 Động vật nổi (zooplankton)

Động vật nổi (zooplankton) là tập hợp những động vật sống trong môi trường nước, ở tầng nước trong trạng thái trôi nổi, cơ quan vận động của chúng rất yếu hoặc không có, chúng vận động một cách thụ động và không có khả năng bơi ngược dòng nước Theo phương thức sống và sự phân trong tầng nước mà người ta chia thành các dạng sau

a Pleuston: là những sinh vật nổi, sống ở màng nước (phần giới

hạn giữa nước và không khí)

Hình B.1: Các dạng sinh vật Neuston

b Neuston: là những sinh vật nổi có kích thước hiển vi, sống ở màng

nước (phần giới hạn giữa nước và không khí) Trong nhóm này nó được chia thành hai loại là (i) Epineuston là sinh vật dạng neuston nhưng phần cơ thể tiếp xúc với không khí nhiều hơn là tiếp xúc với nước; (ii) Hyponeuston là sinh vật dạng neuston nhưng phần cơ thể tiếp xúc với nước nhiều hơn là tiếp xúc với không khí

c Plankton: là những sinh vật nổi, sống trong tầng nước, không có khả

năng bơi ngược dòng nước, di động thụ động là chủ yếu

Trong nhóm sinh vật nổi này người ta còn dựa vào kích thước để phân chia thành các dạng như sau

- Sinh vật nổi cực lớn (Megaloplankton): có kích thước > 1m, điển hình là các loài sứa biển

- Sinh vật nổi lớn (Macroplankton): có kích thước trong khoảng 1-100cm, điển hình là các loài sứa nhỏ

- Sinh vật nổi lớn vừa (Mesoplankton): có kích thước trong khoảng 1-10mm, điển hình là các loài thuộc giáp xác chân chèo (Copepoda), giáp xác râu ngành (Cladocera)

- Sinh vật nổi nhỏ (Microplankton): có kích thước từ 0.05-1.0mm, điển hình là các loại ấu trùng thuộc giáp xác chân chèo (Copepoda), giáp xác râu ngành (Cladocera), nhuyển thể (Mollusca) và trùng bánh xe (Rotatoria)

- Sinh vật nổi cực nhỏ (Nanoplankton): có kích thước khoảng vài mươi micro mét, điển hình là các loài thuộc động vật nguyên sinh (Protozoa), vi khuẩn (Bacteria)

Dựa vào tập tính sống người ta cũng chia động vật nổi ra làm hai nhóm sau:

- Sinh vật nổi hoàn toàn (Holoplankton): là những sinh vật trong vòng đời của nó hoàn toàn sống nổi trong nước chỉ trừ giai đoạn trừng nghĩ (cyst) là ở tầng đáy như ở trùng bánh xe, giáp xác râu ngành, chân chèo và một số dạng của nguyên sinh động vật

- Sinh vật nổi không hoàn toàn (Mesoplankton): là những sinh vật chỉ sống nổi trong một giai đoạn nào của vòng đời như là khi ở giai đoạn ấu trùng, phần lớn cuộc đời còn lại sống đáy hay sống bám như thủy tức, nhuyển thể

Dựa vào sự phân bố theo độ sâu (chủ yếu là sinh vật biển), sinh vật nổi cũng được chia thành hai nhóm chủ yếu

- Sinh vật nổi tầng mặt (Epiplankton): gồm những sinh vật ở độ sâu từ

0-200 m, đây là vùng có sự xâm nhập của ánh sáng, có thực vật và có quá trình tự dưỡng

- Sinh vật nổi ở tầng sâu (Nyctoplankton): gồm những sinh vật sống ở độ sâu hơn 200 m, nơi này không có ánh sáng xuyên thấu nên không có thực vật phân bố

2 Động vật đáy (zoobenthos).

Động vật đáy là tập hợp những động vật không xương sống thủy sinh, sống trên mặt nền đáy (epifauna) hay trong tầng đáy (infauna) của thủy vực Ngoài các đối tượng trên, có một số loài sống tự do trong tầng nước nhưng cũng có thời gian khá dài (theo tỉ lệ thời gian sống) sống bám vào giá thể hay vùi mình trong tầng đáy thì vẫn được xếp trong nhóm động vật đáy

Động vật đáy sống trong một khu vực, một thủy vực không những chịu tác động của các yếu tố lý hoá học của nước mà chúng còn chịu tác động trực tiếp với chất đáy

Theo các đặc tính phân bố cũng như kích thước mà người ta phân chia làm các nhóm sau

a Dựa vào loại hình thủy vực, nơi mà sinh vật đáy phân bố, người ta xếp

chúng vào các nhóm như sinh vật đáy biển, sinh vật đáy ao, sinh vật đáy hồ

b Dựa vào kích thước mà sinh vật đáy được phân chia thành (i) sinh vật đáy

cở lớn (Mcrobenthos): nhóm này bao gồm các sinh vật đáy có kích thước >2 mm; (ii) sinh vật đáy cở vừa (Mesobenthos): sinh vật trong nhóm này có kích thước 0.1-2.00 mm và (iii) sinh vật đáy cở nhỏ (Microbenthos) có kích thước nhỏ hơn 0.1 mm

c Dựa vào cấu trúc nền đáy nơi chúng phân bố mà chia thành các dạng như

sinh vật ưa đáy bùn, ưa đáy cát, cát bùn

• Theo thành phần hạt lắng tụ và thành phần cơ học, tính chất đất của nền đáy thủy vực được chia thành các dạng sau: (i) đáy bùn nhảo có thành phần hạt mịn chiếm hơn 50%; (ii) đáy bùn có thành phần hạt mịn chiếm 30-50%; đáy bùn cát có thành phần hạt mịn chiếm 10-30%; đáy cát bùn có thành phần hạt mịn chiếm 5-10%; đáy cát có thành phần hạt mịn chiếm ít hơn 5% và đáy đá không có hạt mịn.

d Dựa vào tập tính sống mà phân chia chúng thành các dạng như (i) sinh

vật sống cố định: do đời sống cố định nên một số cơ quan bị thoái hoá như hệ vận động, hệ thần kinh nhưng cũng có một số phần hay cơ quan phát triển để thích nghi như xúc giác, xúc tu ; (ii) sinh vật sống đục khoét: chúng đục gỗ hay đá và chui vào đó để sống xem như là tổ; (iii) sinh vật

bơi, bò ở đáy: thường thấy ở giáp xác; (iv) sinh vật dưới đáy: những loài này ít di động và phát triển theo hướng có vỏ để bảo vệ như da gai (Echinodermata); (v) sinh vật chui sâu dưới đáy: chúng sống chui sâu vào nền đáy, đặc điểm thích nghi là cơ thể dài, có phần phụ như ống hút thoát nước và nhóm cuối cùng là (vi) sinh vật sống bám

3 Năng suất sinh học của thủy vực.

Thủy sinh vật trong thủy vực quan hệ với nhau chủ yếu bằng con đường dinh dưỡng, chúng liên hệ nhau thông qua chuổi thức ăn (food chain) hay mạng thức ăn (food web); sinh vật này là nguồn thức ăn cho sinh vật kia kết quả là làm cho các nhóm sinh vật phát triển và có sự gia tăng sinh khối Tổng hợp tất cả các khối lượng sinh vật trong thủy vực gọi là sinh lượng và sự gia tăng sinh lượng trong một thời gian nào đó của thủy vực gọi là năng suất sinh học của thủy vực

Quá trình chuyển hoá vật chất từ dạng sống thành không sống và từ không sống thành sống trong một thủy vực gọi là chu trình vật chất trong thủy vực

Năng suất sinh học sơ cấp hay là năng suất sinh học bậc I là năng suất sinh học của thực vật thủy sinh mà trong thủy vực chủ yếu là của tảo

Năng suất sinh học thứ cấp hay năng suất sinh học bậc II là năng suất sinh học của động vật thủy sinh

4 Sự đa dạng

Số loài trong quần xã (sự phong phú về thành phần loài) tăng theo sự phức tạp của mạng thức ăn và điều kiện sinh thái của vùng đó Đánh giá sự đa dạng về loài thì rất phức tạp do có nhiều quần xã, loài ưu thế và có rất nhiều loài hiếm (Pielou, 1977) Có nhiều chỉ số đa dạng được sử dụng nhưng chỉ số được dùng phổ biến nhất để đánh giá sự xuất hiện thường xuyên cũng như là số loài là

chỉ số Shannon, ký hiệu là H’ được tính theo công thức ∑

=

−

i

i

i p p

H

1

2

log

là tỉ số giữa số cá thể loài i với toàn bộ số lượng loài (

N

n

i = )

5 Năng suất tối ưu

Giá trị tối năng suất tối ưu (standing crop hay standing stock) là khối lượng chất hữu cơ có thể thu hoạch được tại một thời điểm nào trong một đơn vị diện tích Nó là thuật ngữ thường được dùng trong sinh thái thủy sinh và được tính toán như là sinh lượng (biomass) Giá trị này và sức sản xuất có sự khác biệt lớn trong một hệ sinh thái thí dụ thực vật nổi trong hồ có sức sản xuất cao nhưng giá trị năng suất tối ưu lại rất thấp; nếu thực vật nổi bị động vật nổi tiêu thụ ở mức độ thấp nhưng tảo lại không bị hạn chế sự phát triển do thiếu ánh sáng hay chất dinh dưỡng thì nó vẫn tạo ra chất hữu cơ Ngược lại, nếu mật độ tảo rất cao gần đến giá trị khả năng của môi trường và sự hạn chế về nguồn lợi này sẽ gây hậu quả là năng suất thấp hơn so với giá cao của năng suất tối ưu

II Vai Trò của Động Vật Thủy Sinh.

1 Thành phần của mạng thức ăn, thức ăn tự nhiên trong thủy vực.

Mối quan hệ chủ yếu của các sinh vật trong thủy vực là quan hệ thức ăn, thông qua chu trình vật chất, các mối quan hệ đó được biểu diễn theo sơ đồ dưới đây (Hình 2) Sinh vật bắt là tảo (sinh vật tự dưỡng) cho đến sinh vật cuối cùng là cá (nguồn lợi sinh vật mà con người có thể sử dụng) Nguồn dinh dưỡng bắt đầu cho tảo được cung cấp từ bên ngoài và cả quá trình tích tụ bên trong thủy vực đó (trong chu trình này còn có cả quá trình chuyển hoá của vi sinh vật, nhưng nó ngoài

phạm vi nghiên cứu về thủy sinh vật) Các mối quan hệ trực tiếp hay gián tiếp được

thể hiện thông qua mũi tên chỉ dẫn, trược tiếp đến hay quá nhiều giai đoạn để

đến sản phẫm cần thiết Một đặc tính trong chu trình vật chất này là chu trình càng dài thì năng lượng tiêu hao (năng lượng không sử dụng) càng lớn

Hình B.2: chu trình vật chất hay mạng thức ăn trong thủy vực

2 Thành phần trong năng suất sinh học của thủy vực.

Theo quá trình chuyển hoá thì sinh vật trước trong chuổi (hay mạng) thức

ăn sẽ là nguồn cung cấp năng lượng cho sinh vật bậc kế tiếp, quá trình đó có thể tóm tắt theo sơ đồ là

Tảo Î Động vật nổi nhỏ Î Động vật nổi lớn Î Cá ăn động vật nổi Î Cá dữï

Î Động vật đáy Î Cá ăn đáy Î Cá dữ

Theo sơ đồ này thì sinh vật đứng trước là nguồn thức ăn cho sinh vật phía sau, nếu mất đi một mắc xích thì chu trình không được hoàn chỉnh và gây

ra tình trạng mất cân bằng sinh thái

3 Lọc sạch nước của thủy vực.

Do đặc tính dinh dưỡng của từng nhóm sinh vật trong quần xã mà tính chất này được coi như là đặc tính ưu việt nhất của thủy sinh vật, quá trình lọc sạch được thể hiện ở các dạng như sau

- Làm giảm nguồn hữu cơ gây ô nhiễm môi trường: đặc tính ăn lọc của các nhóm sinh vật không xương thủy sinh như Protozoa, Rotatoria và Cladocera ngoài ra còn có Mollusca sẽ làm giảm đi nguồn vật chất hữu

cơ Sự phân giải vật chất hữu cơ trong môi trường nước thành vật chất

vô cơ của vi sinh vật cũng góp phần quan trọng trong việc làm sạch môi trường

- Tích lũy chất độc, kim loại nặng: khả năng sinh vật có thể tích lũy một lượng giới hạn chất độc trong thời gian ngắn, nhưng trong quá trình sinh trưởng và phát triển do sự hấp thu lâu dài nên cơ thể có khả năng tích tụ một lượng chất độc đáng kể cao gấp hàng chục hay hàng trăm lần Quá trình này đã chuyển hoá chất độc từ môi trường nước sang cơ thể sinh vật khiến cho nguồn nước được sạch hơn

- Loại bỏ chất độc, chất ô nhiễm ra khoải tầng nước: quá trình lọc nước của thủy sinh vật đã chuyển từ chất hữu cơ lơ lững thành chất lắng tụ ở nền đáy, quá trình này chủ yếu do hoạt động của nhóm Bivalvia, khiến cho chất độc chất hữu cơ được loại ra khoải tầng nước

4 Là sinh vật chỉ thị.

Sự tồn tại và phát triển của một nhóm sinh vật nào đó trong một môi trường nào đó là kết quả của quá trình thích nghi Sự phát triển mạnh của một nhóm sinh vật nào đó sẽ biểu hiện được tính chất môi trường ở đó thích hợp cho sự phát triển của quần xã này Thí dụ môi trường giàu chất hữu cơ sẽ là môi trường thuận lợi cho nhóm sinh vật ăn lọc như Protozoa, Rotatoria hay Cladocera, tùy theo mức độ ô nhiễm sẽ có từng nhóm nào phát triển

Mặt khác sự không thích ứng hay sự mất đi một nhóm sinh vật nào đó trong khu hệ cũng là một dấu hiệu cho thấy khuynh hướng diễn biến của môi trường thí dụ trong một thủy vực có hàm lượng độc tố của nông dược cao sẽ ức chế quá trình phát triển và có thể tiêu diệt các nhóm sinh vật như Rotatoria, Cladocera Khi môi trường được phục hồi lại, hàm lượng nông dược giảm đi thì nhóm sinh vật Rotatoria phát triển nhanh chóng và trở lại tình trạng ban đầu, nếu môi trường hoàn toàn vô độc thì nhóm Cladocera xuất hiện lại

Tóm lại sự xuất hiện hay biến mất của một nhóm sinh vật nào đó thể hiện được đặc tính môi trường thì đó gọi là sinh vật chỉ thị Động vật thủy sinh với đặc tính sinh trưởng nhanh, sức sinh sản cao, vòng đời ngắn rất thích hợp cho việc nghiên cứu làm sinh vật chỉ thị đặc tính của môi trường nước

II Lịch Sử Nghiên Cứu

Việc nghiên cứu Thủy sinh vật bắt đầu từ nữa thế kỹ thứ XIX trên yêu cầu sản xuất, từ đó hình thành nên các trạm nghiên cứu như

+ 1831 thành lập trạm nghiên cứu Svatopon ở USSR

+ 1834 tại Macxen thành lập trạm nghiên cứu biển

+ 1872 thành lập trạm nghiên cứu biển ở Neopon Italia

+ 1876 thành lập trạm nghiên cứu Newpo ở USA

+ 1890 thành lập rtrạm nghiên cứu Polun, Đức Đây là trạm nghiên cứu nước ngọt đầu tiên

+ 1891 thành lập trạm nghiên cứu Glubokoie, USSR

Mặc dù đã có sự thành lập các trạm nghiên cứu nhưng chủ yếu là phần p[hân loại và chỉ ở các sinh vật có kích thước lớn, dể tìm

Dần đến cuối thế kỷ thứ XIX các nghiên cứu đã đi sâu hơn và phương pháp nghiên cứu hoàn thiện hơn

1894 thông báo của Richard đã mô tả 11 loài giáp xác ở Bắc Việt nam tại Lào cai và Cát bà

1952 Brehm lại công bố thêm 1 loài giáp xác mới được phát hiện ở Hải dương

Sau cách mạng tháng tám phần nghiên cứu về Thủy sinh Động vật không xương sống được đẩy mạnh qua công bố của Đặng Ngọc Thanh, Thái Trần Bái và Phạm Văn Miên với 35 loài Copepoda, 35 loài Cladocera (1965) và mãi đến 1978 đã tổng kết được 39 loài Copepoda, 45 loài Cladovcera và 54 loài Rotatoria

Riêng phần nghiên cứu Thủy sinh vật ở miền Nam Việt nam có nhiều hạn chế nhưng cũng có được một số thành quả nhất định

+ Stingetin (1905) và Daday (1907) công bố 11 loài Cladocera

+ A Shirota và Hoàng Quốc Trương (1966) công bố danh sách loài plankton ở miền Nam Việt nam nhất là các thủy vực nước ngọt với 151 loài Protozoa, 72 loài Rotatoria, 49 loài Cladocera, 30 loài Copepoda và rất nhiều loài sinh vật nổi biển

+ Đặng Ngọc Thanh và Phạm Văn Miên (1978) đã công bố 18 loài Copepoda và 30 loài Cladocera ở các thủy vực nước ngọt Nam Việt nam

Từ sau 1975 cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về Thủy sinh vật trong cả nước nhưng chỉ tập trung nghiên cứu trên lĩnh vực năng suất sinh học, phần khu hệ hiện nay chỉ thiên về phần sinh vật chií thị và các loài ưu thế

III Phương Pháp Nghiên Cứu

1 Chọn điểm thu mẫu.

Để có những quyết định đúng đắn trong công tác nghiên cứu thì việc xác định vị trí thu mẫu có một vai trò hết sức quan trọng Chuẩn bị cho công việc này phải có một chuyến khảo sát tình hình địa lý nếu một vùng quá rộng lớn thì có thể sử dụng bản đồ với tỉ lệ 1/25000

Điểm điều tra, thu mẫu phải đặc trưng cho toàn bộ khu vực, nếu khu vực hay thủy vực có địa hình phức tạp thì ta chọn nhiều mặt cắt

Khi khảo sát các chỉ tiêu sinh học thì cũng phải chú ý đến các yếu lý học và hoá học của nước, cũng cần lưu ý đến yếu tố cơ học (thủy vực nước chảy)

2 Thời gian và chu kỳ thu mẫu.

Thời gian thu mẫu: hàng ngày vào buổi sáng trong khoảng từ 6-10 giờ là thuận lợi nhất

Chu kỳ thu mẫu: tùy theo mục đích nghiên cứu mà định ra chu ý thu mẫu cho thích hợp Cần chú ý đến các yếu tố liên quan đến sự phát triển của quần xã thủy sinh vật như chế độ canh tác, thủy triều , cũng có thể xác định sự phân bố theo độ sâu hay mùa vụ mà đặt ra chu kỳ thu mẫu

3 Kỹ thuật thu mẫu

a Động vật nổi

Dụng cụ thu mẫu là lưới phiêu sinh, có dạng hình chóp (hình 2) Lưới này làm bằng tơ hay nylon

Hình B.3: hình dạng một lưới phiêu sinh Tùy theo nhóm sinh vật mà chọn loại lưới có kích thước mắt lưới khác nhau Ký hiệu về các loại được thể hiện trong bảng 1

Bảng 1: ký hiệu lưới và kích cở mắt lưới

Mã số lưới tơ Cở mắt lưới (µm) Mã số lưới tổng hợp Cở mắt lưới (µm)

+ Thu mẫu định tính: với phương thức này ta có thể thu thập được hầu hết thành phần loài có trong thủy vực hay khu vực nghiên cứu

Tiến hành: dùng lưới (hình 3) vớt xung quanh ao hay theo đường chéo của thủy vực, đối với sông thì thu mẫu ở hai bên bờ và giữa dòng (hình 4) Sinh vật thu thập được sẽ chuyển sang lọ lưu trữ với việc cố định mẫu bằng formalin có nồng độ 2%

+ Thu mẫu định lượng: cũng với phương thức và dụng thu mẫu như phần định tính, phần định lượng cũng được tiến hành tương tự nhưng cũng cần phải xác định lượng nước đã đi qua lưới Mẫu vật thu được cũng chuyển sang lọ lưu trữ và cố định bằng formalin với nồng độ bảo quản là 2%