Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa đồng mô ngải sơn, hà nội

MỤC LỤC KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT……………………………………… i DANH MỤC BẢNG ………………………………………ii DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………….iii MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước………………………………… …………………………………… … 2 1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học…………………………………… … 2 1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam………………………………… …………….… 2 1.1.3. Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước….… … 5 1.2. Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa………… ………………….……… 6 1.2.1. Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa 6 1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ chứa…………… …………………………………………….…………….8 1.2.3. Đa dạng sinh học của hệ sinh thái hồ……………… …….…………10 1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố thủy lí, thủy hóa đối với thủy sinh vật ở HST hồ… …………………………………………………………………11 1.3.1. Các yếu tố thủy lí………… ………………………………… …….12 1.3.2. Các yếu tố thủy hóa…………………………………………… … 13 1.4. Những nghiên cứu dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam… …………………………………… 17 1.4.1. Khái quát về chỉ thị sinh vật, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước…………………………………………………………………………17 1.4.2. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước…… …………………………………………… 21 1.5. Một số nét khái quát về khu vực nghiên cứu……………………… …… 23 1.5.1. Điều kiện tự nhiên………………….……………………….……… 23 1.5.2. Điều kiện Kinh tế - Xã hội……………….………………………… 26 1.5.3. Tài nguyên động, thực vật……………………….……………….…29 CHƯƠNG 2:THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU30 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu………………………………………….30 2.1.1. Thời gian nghiên cứu……………………………………………… 30 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu………………………………………………….30 2.2. Phương Pháp nghiên cứu………………………………………………… 31 2.2.1. Phương pháp kế thừa……………………………………………… 31 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa…………………………….31 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm………………… 32 2.2.4. Cơ sở đánh giá môi trường nước theo phương pháp thủy lí hóa…….34 2.2.5. Phương pháp dùng chỉ số tổ hợp sinh học dựa trên quần xã cá để đánh giá chất lượng môi trường nước……………………………………………………34 2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu……………………………… …….… 36 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………… ………… 36 3.1. Thành phần loài cá ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn………… ………… 37 3.1.1. Cấu trúc thành phần loài cá…………………….………….…………37 3.1.2. Tính đa dạng của khu hệ cá theo bậc phân loại…………….……… 42 3.1.3. Tính đa dạng của khu hệ cá ở khu vực nghiên cứu so với một số khu vực khác …………………………………………………… …… 45 3.1.4. Tính chất độc đáo của cá ở khu vực nghiên cứu…………… ………49 3.2. Biến động về thành phần loài cá theo thời gian …………………… …… 49 3.3. Đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội qua các yếu tố thủy lý hóa………………………………………….….… 57 3.3.1. Các yếu tố thủy lý………………………………………… ……… 57 3.3.2. Các yếu tố thủy hóa………………… …………….…….….… ….58 3.4. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở hồ Đồng Mô- Ngải Sơn………………….…………….….………………… ………… 61 3.4.1. Ma trận các chỉ số tổ hợp sinh học cá ở hồ Đồng Mô- Ngải Sơn.… 61 3.4.2. Đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, Hà Nội năm 2013………….……………………………………………… 62 3.4.3. So sánh kết quả đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học cá với kết quả đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp thủy lý hóa……………………………………………………….………… 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………65 i KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT BOD 5 : Nhu cầu oxy sinh học COD: Nhu cầu oxy hóa học DO: Hàm lượng oxy hòa tan trong nước ĐDSH: Đa dạng sinh học TB: Trung bình HST: Hệ sinh thái IBI: Index of Biotic Intergrity (chỉ số tổ hợp sinh học) NXB: Nhà xuất bản SL: Số lượng TL: Tài liệu TT: Thứ tự ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 .3 Bảng 2. Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước 7 Bảng 3. Số lượng và diện tích các hồ chứa theo các vùng khác nhau ở Việt Nam 8 Bảng 4. Nhiệt độ trung bình, tối cao và tối thấp trong năm 24 Bảng 5. Độ ẩm tương đối các tháng trong năm 24 Bảng 6: Lượng mưa trung bình và số ngày mưa trong các tháng 25 Bảng 7. Tỷ lệ các hướng gió (%) và tốc độ gió trung bình (m/s) 25 Bảng 8. Một số chỉ tiêu dùng trong định loại 32 Bảng 9. Các mức độ về chất lượng nước của thủy vực theo tổng điểm các chỉ số IBI 34 Bảng 10. Thành phần loài cá ở hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 36 Bảng 11. Tỷ lệ họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu 41 Bảng 12. Thành phần giống, loài trong các họ cá ở hồ chứa Đồng Mô, Hà Nội . 42 Bảng 13. Số lượng loài, giống, họ và bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở một số thủy vực khác tại Việt Nam ………… 45 Bảng 14. Danh sách các loài cá ngoại lai/ nhập nội ở hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn….…47 Bảng 15. Sự biến động thành phần loài cá theo thời gian ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn 49 Bảng 16. Danh sách loài cá xác định bổ sung vào năm 2013 so với năm 2004 .55 Bảng 17. Giá trị trung bình của các yếu tố thủy lý tại hồ đo ngày 16 tháng 9 năm 2013 56 Bảng 18. Giá trị trung bình về hàm lượng DO, COD và BOD5 trong nước ở khu vực nghiên cứu .57 Bảng 19. Giá trị trung bình một số muối hòa tan trong nước ở hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn 58 Bảng 20. Giá trị trung bình về hàm lượng một số kim loại nặng trong nước ở hồ chứa Đồng Mô –Ngải Sơn 59 Bảng 21. Phân hạng cách tính điểm cho các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn 60 Bảng 22. Ma trận chỉ số tổ hợp cá đánh giá chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 2013 61 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn 4 Hình 2. Khu vực hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn 30 Hình 3. Tỷ lệ % các họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu 44 Hình 4. Biểu đồ so sánh số lượng loài, giống, họ, bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở các thủy vực khác tại Việt Nam 45 1 MỞ ĐẦU Hồ Đồng Mô - Ngải Sơn là một hồ chứa lớn có diện tích khoảng 1260 ha với 21 đảo lớn nhỏ. Hồ có vai trò quan trọng đối với huyện Ba Vì nói riêng và các vùng lân cận nói chung. Trong đó, các chức năng và giá trị quan trọng như nạp và tiết nước ngầm, cung cấp nước ngọt, điều hòa khí hậu, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường hoạt động cho nhiều ngành kinh tế như thủy sản, lâm nghiệp, du lịch. Ngoài ra, hồ Đồng Mô đang là nơi sống của loài rùa Rafetus swinhoei khổng lồ quý hiếm trên thế giới. Loài rùa này đang được Chương trình Bảo tồn Rùa Châu Á thực hiện công tác bảo tồn. Hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế- xã hội, môi trường nước có nguy cơ bị ô nhiễm do rác thải, nước thải, thuốc trừ sâu, làm cho hệ động vật và thực vật thủy sinh, trong đó có cá có nguy cơ giảm sút. Để đánh giá đúng hiện trạng thành phần loài cá và chất lượng nước của hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn góp phần giúp chính quyền địa phương có những giải pháp hữu hiệu bảo tồn ĐDSH, phát triển nghề cá và phát triển du lịch, chúng tôi thực hiện đề tài “Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn, Hà Nội” với các nội dung nghiên cứu sau: 1. Xác định thành phần loài cá ở khu vực hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn. 2. Nghiên cứu sự biến động về thành phần loài và phân bố cá ở hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn theo thời gian. 3. Sử dụng chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn. 2 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước 1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học Thuật ngữ đa dạng sinh học (ĐDSH) lần đầu tiên được định nghĩa bởi Norse và McManus (1980) [42]. Đến nay, có ít nhất 25 định nghĩa cho thuật ngữ “ĐDSH”. Định nghĩa do Quỹ Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới (1989): “ĐDSH là sự phồn thịnh của sự sống trên trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa đựng trong các loài và là những HST vô cùng phức tạp tồn tại trong môi trường” [19]. Do vậy, ĐDSH bao gồm ba cấp độ: đa dạng gen, đa dạng loài, và đa đạng HST. Theo Công ước đa dạng sinh học, khái niệm ĐDSH có nghĩa là sự khác nhau giữa các sinh vật sống ở tất cả mọi nơi, bao gồm : Các HST trên cạn, trong đại dương và các HST thủy vực khác, cũng như các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một thành phần,…Thuật ngữ này bao hàm sự đa dạng trong một loài (đa dạng di truyền hay còn gọi là đa dạng gen), giữa các loài (đa dạng loài) và các HST (đa dạng HST) [19]. Như vậy, ĐDSH được xét ở cả ba mức độ : mức độ phân tử (gen), mức độ cơ thể và mức độ HST [24]. 1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam 1.1.2.1. Đa dạng nguồn gen Việt Nam là một trong 12 trung tâm nguồn gốc giống cây trồng và cũng là trung tâm thuần hóa vật nuôi nổi tiếng thế giới. Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đang bảo tồn 12.300 giống của 115 cây trồng, trong đó có nhiều giống bản địa với nhiều đặc tính quý mà duy nhất chỉ có ở Việt Nam [3]. Chương trình, mạng lưới quỹ gen được hình thành bảo tồn lưu giữ hơn 20.000 nguồn gen của 250 loài cây lương thực, thực phẩm, cây ăn quả, cây lâm nghiệp, cây dược liệu và một số cây trồng khác [4]. Đề án “Lưu giữ nguồn gen và giống thủy sản” được thực hiện đã góp phần bảo tồn và lưu giữ khoảng 60 giống loài thủy sản, loài cá nước ngọt [4]. 3 Đối với các loài cá có nguồn gốc từ nước ngoài được nhập và thuần dưỡng ở Việt Nam có khoảng 50 loài, trong đó có 35 loài cá cảnh còn lại là các loài cá nuôi lấy thịt [19]. 1.1.2.2. Đa dạng loài Việt Nam được quốc tế công nhận là một trong 16 quốc gia có tính ĐDSH cao nhất thế giới. Với nhiều kiểu rừng, đầm lầy, sông suối, ao hồ, rạn san hô, đã tạo nên môi trường sống cho khoảng 10% tổng số loài sinh vật trên toàn thế giới, cũng như 10% tổng số loài chim và thú hoang dã trên thế giới trong khi Việt Nam chỉ chiếm 1% diện tích đất liến của thế giới [2]. Thành phần và số lượng các loài sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 [4] TT Nhóm sinh vật Số loài đã biết 1 Thực vật nổi - Nước ngọt 1438 - Biển 537 2 Rong Nước ngọt 20 Biển 653 3 Cỏ biển 14 4 Thực vật ở cạn - Thực vật bậc cao 11400 - Thực vật bậc thấp 2400 5 Thực vật ngập mặn 94 6 Động vật không xương sống nước ngọt 800 7 Động vật không xương sống ở biển - Động vật nổi 657 - Động vật đáy Khoảng 6300 8 Động vật không xương sống ở đất Khoảng 1000 9 Sán ký sinh 190 10 Côn trùng 7750 4 TT Nhóm sinh vật Số loài đã biết 11 Cá - Cá nước ngọt Khoảng 1000 - Cá biển Khoảng 2500 12 Bò sát trên cạn 296 13 Bò sát biển (rắn biển, rùa biển) 21 14 Lưỡng cư 162 15 Chim 840 16 Thú trên cạn 310 17 Thú biển 25 Bên cạnh tính đa dạng cao của các loài sinh vật trong các hệ sinh sinh thái thì sự giảm sút ngày càng nhiều các cá thể, các loài trong tự nhiên là vấn đề đáng báo động ở Việt Nam. Việt Nam được xếp vào nhóm 15 nước hàng đầu thế giới về số loài thú suy giảm, nhóm 20 nước hàng đầu về số loài chim suy giảm, và nhóm 30 nước hàng đầu về số loài thực vật và lưỡng cư suy giảm [4]. Số lượng loài sinh vật cần được bảo tồn qua các giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2007 được thể hiện ở hình 1. Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn [4] [...]... cộng 100 183.580 100 Ở miền Bắc nước ta có các hồ lớn tiêu biểu như hồ Thác Bà, hồ Hòa Bình, hồ Núi Cốc, hồ Cấm Sơn, hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, hồ Quan Sơn… Hồ chứa lớn ở Bắc Trung Bộ như: hồ Sông Mực, hồ Kẻ Gỗ, hồ Cẩm Ly Các hồ chứa tiêu biểu ở Nam Trung Bộ là hồ Phú Ninh, hồ Núi I Các hồ chứa tiêu biểu ở Tây Nguyên là hồ: Ea Kao, Yaly, Đắc Uy Các hồ chứa tiêu biểu Đông Nam Bộ là hồ: Trị An, Dầu Tiếng... loài cá làm sinh vật chỉ thị môi trường nước; sử dụng chỉ số đa dạng sinh học cá IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước [30] 1.2 Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa Hồ chứa hình thành do con người đắp đập ngăn dòng chảy ở vùng trung và thượng lưu các dòng sông [25] 1.2.1 Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa Hồ chứa có khối nước vận động rất chậm Theo chiều dọc hồ, tốc... dàng hơn nhiều so với phương pháp phân tích thủy hóa Tính chỉ thị môi trường của sinh vật có những thuộc tính cơ bản sau: - Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng - Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể, quần thể, quần xã… + Mức cá thể: Chất gây ô nhiễm... Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu và thu mẫu tại các điểm khác nhau thuộc vùng hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn (hình 2) 29 Hình 2 Khu vực hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp kế thừa Thu thập tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu như: - Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá. .. đối với các nhóm thủy sinh vật khác - Con người biết rõ hơn môi trường sống của nhiều loài cá so với môi trường sống của thủy sinh vật khác Vì vậy dùng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước là một biện pháp rẻ tiền, có hiệu quả được áp dụng ở Mỹ và nhiều nước khác trong đó có Việt Nam [22] 1.4.2 Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước 1.4.2.1... hoại nơi sống của sinh vật đáy và ảnh hưởng đến lối dinh dưỡng của các loài ăn lọc [25] 16 1.4 Những nghiên cứu dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam 1.4.1 Khái quát về chỉ thị sinh vật, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước 1.4.1.1 Khái quát về chỉ thị sinh vật Sinh vật chỉ... trong hồ ổn định dần, ổ sinh thái của các loài và mối quan hệ của chúng được xác lập, thành phần các loài đi vào trạng thái ổn định, liên quan đến sự mất đi của các loài ưa nước chảy, nhưng thế vào đó là sự ưu thế của các loài có nguồn gốc đầm hồ Quá trình khoáng hóa giảm, nhưng sự lắng đọng trầm tích tăng lên, nước phân tầng trong các hồ sâu, do đó năng suất sinh học của hồ giảm dần Giai đoạn 3: Hồ bước... Giai đoạn 3: Hồ bước vào trạng thái cân bằng ổn định, sự khoáng hóa kết thúc Do các loài sinh vật hồ chứa đã hoàn thành sự phân chia nơi ở và nguồn dinh dưỡng nên các mối quan hệ giữa các loài và số lượng cá thể của mỗi loài cũng như mối quan hệ sinh học khác giữa các loài được xác lập Ở giai đoạn này mới chính thức hình thành sinh vật đáy với sự tập trung trên nền đáy hồ một khu hệ đơn điệu Quá trình... những sinh vật mẫn cảm với điều kiện sinh lý, sinh hóa, nghĩa là chúng hoặc hiện diện hoặc thay đổi hình thái, sinh lý, tập tính, số lượng cá thể do môi trường bị ô nhiễm hay môi trường bị xáo trộn Sinh vật chỉ thị gồm các loại: sinh vật cảm ứng và sinh vật tích tụ * Sinh vật cảm ứng: Là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất của sinh. .. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ chứa [25] Thành phần loài và số lượng sinh vật trong hồ chứa đứng vị trí trung gian giữa sinh vật dòng chảy và hồ tự nhiên Những hồ chứa được xây dựng từ thung lũng dòng chảy thì ở phần đầu hồ mang điều kiện sống của sông và những cư dân của nó vẫn được duy trì, còn ở cuối hồ điều kiện sống và cư dân mang đậm nét của hồ Trong giai đoạn . phát triển du lịch, chúng tôi thực hiện đề tài Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn, Hà Nội với các nội dung nghiên cứu. đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng M - Ngải Sơn. 2 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước 1.1.1 hợp sinh học cá ở hồ Đồng M - Ngải Sơn.… 61 3.4.2. Đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng M - Ngải Sơn, Hà Nội năm 2013………….……………………………………………… 62 3.4.3. So sánh kết quả đánh giá chất lượng nước