Vi khuẩn lam phiêu sinh ở lưu vực sông la ngà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  LƯU THỊ THANH NHÀN VI KHUẨN LAM PHIÊU SINH Ở LƯU VỰC SÔNG LA NGÀ Chuyên ngành: Sinh thái môi trường Mã số: 1.05.20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. NGUYỄN NGỌC LÂM 2. TS. TRẦN TRIẾT Thành phố Hồ Chí Minh, 2010 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan - Đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi. - Các kết quả trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Lưu Thị Thanh Nhàn ii LỜI CẢM ƠN Thời gian làm Nghiên cứu sinh là giai đoạn tôi trải qua nhiều khó khăn và thử thách. Để hoàn thành luận án này tôi đã nhận được sự giúp đỡ, động viên và chia sẻ kinh nghiệm của rất nhiều thầy cô, bạn bè và người thân. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Thanh Tùng, người đầu tiên hướng cho tôi đến lĩnh vực khoa học này. Xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lâm và TS. Trần Triết đã hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn PGS. Lê Công Kiệt đã đóng góp những ý kiến quí báu trong nghiên cứu này và giúp tôi hoàn thành chuyên đề. Xin chân thành cảm ơn ThS. Trần Thị Anh Đào, ThS. Nguyễn Mỹ Phi Long, ThS. Đào Thanh Sơn, ThS. Nguyễn Thị Lan Thi, ThS. Võ Thị Phi Giao đã chia sẻ kinh nghiệm, cung cấp tài liệu và động viên tôi trong thời gian làm luận án. Chân thành cám ơn các bạn đồng nghiệp phòng thí nghiệm thực vật, sinh môi đã tận tình giúp đỡ trong việc thu thập và phân tích mẫu trong các chuyến thực địa. Xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Hoa, Phòng phân tích hóa lý, phân viện địa lý, đã nhiệt tình giúp phân tích các mẫu nước. Xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Thị Thu Liên, Đại học Khoa học Huế, TS. Helen Anadoctor đã giúp tôi phân tích microcystin. Xin cảm ơn các anh chị Viện Hải dương học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi trong thời gian tôi phân tích mẫu Chlorophyll tại viện. Xin chân thành cám ơn TS. Wickramasinghe, trung tâm nghiên cứu quốc gia về độc chất học môi trường, TS. Mc Gregor, viện nước và tài nguyên đã giúp đỡ tôi trong thời gian học tập tại Úc. Xin chân thành cám ơn dự án HAB-Việt đã hỗ trợ kinh phí cho việc thu mẫu và phân tích các chỉ tiêu lý hóa. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 Lưu Thị Thanh Nhàn iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Các thuật ngữ chuyên ngành v Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng vii Danh mục các hình vẽ, đồ thị viii Danh mục các bảng ảnh x MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN 4 1.1 Đại cương về Vi khuẩn lam 4 1.1.1 Hình thái và cấu trúc của Vi khuẩm lam 4 1.1.2 Sinh thái và phân bố của Vi khuẩn lam 5 1.1.3 Độc tố của Vi khuẩn lam 8 1.1.4 Công dụng của Vi khuẩn lam 11 1.1.5 Phân loại Vi khuẩn lam 13 1.2 Nghiên cứu Vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam 17 1.2.1 Trên thế giới 17 1.2.2 Ở Việt Nam 21 1.3 Điều kiện tự nhiên của khu vực nghiên cứu 23 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tượng nghiên cứu 28 2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 28 2.3 Ph ương pháp thu mẫu, bảo quản và xử lý 31 2.3.1 Đối với Vi khuẩn lam 31 2.3.2 Các thông số hóa lý 32 2.3.3 Xác định Microcystin 32 2.3.4 Xác định Chlorophyll a 32 iv 2.4 Các phương pháp thống kê và xử lý số liệu 33 2.4.1 Xác định độ đa dạng 33 2.4.2 Phân tích các mối quan hệ 34 Chương 3: KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 36 3.1 Môi trường nước khu vực nghiên cứu 36 3.1.1 Các thông số lý hóa 36 3.1.2 Chlorophyll a 42 3.1.3 Microcystin 43 3.2 Quần xã Vi khuẩn lam phù du ở lưu vực sông La Ngà 44 3.2.1 Cấu trúc thành phần loài 44 3.2.2 Phân bố của Vi khuẩn lam 47 3.2.3 Số lượng Vi khuẩn lam 48 3.2.4 Những chi Vi khuẩn lam chiếm ưu thế 51 3.2.5 Độ đa dạng c ủa quần xã Vi khuẩn lam 52 3.3 Sự biến động của quần xã Vi khuẩn lam theo không gian và thời gian 55 3.3.1 Theo không gian 55 3.3.2 Theo thời gian 58 3.4 Tương quan giữa Vi khuẩn lam với yếu tố thủy lý hóa của môi trường 62 3.4.1 Biến động theo thời gian 64 3.4.2 Biến động theo không gian 70 3.5 Đặc điểm các taxa Vi khuẩn lam hiện diện 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133 DANH LỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 PHỤ LỤC 150 v CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH - aerotopes = gas vascuoles: khí thể - gelatin: chất lỏng trong suốt không có vị - heterocyte (heterocyst): dị bào - hormocyte: một đoạn mao tản ngắn, không cử động được hình thành sau sự phân cắt của mao tản (kén); hormocyst - macroscopic: có thể thấy bằng mắt thường - metaphyton: chỉ những sinh vật bám mà không bám chặt hoàn toàn vào đài vật, thường trôi nổi trong cột nước hay trên bề mặt; metaphytic - nannocyte: những tế bào sinh sản ngắn, phân biệt với tế bào mẹ sau khi phân cắt trong chất nhầy mỏng; nannocyst - tychoplankton: những sinh vật trôi lơ lửng trong nước cạn, thường gần bờ, lẫn với những thực vật bám khác; tychoplanktic vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - COD: nhu cầu oxy hóa học - DO: oxy hòa tan - EC: độ dẫn diện - ELISA: Enzyme-linked Immunosorbent Assay (Kỹ thuật thử nghiệm hấp thụ miễn dịch liên kết ezyme) - l: lít - NTU (Nephelometric Turbidity Unit): đơn vị đo độ đục - PSTV: phiêu sinh thực vật - TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam - WHO: World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) - VKL: vi khuẩn lam - μm: micromet vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông tin các nhóm độc tố VKL cùng những VKL sản xuất 9 Bảng 2.1: Tọa độ địa lý và độ cao của các vị trí thu mẫu 28 Bảng 3.1: Hàm lượng microcystin trong nước 43 Bảng 3.2: Số lượng các taxa VKL phiêu sinh ở sông La Ngà 44 Bảng 3.3: Số taxa ở các chi Vi khuẩn lam 45 Bảng 3.4: Danh lục các loài và dưới loài bổ sung cho hệ VKL ở Việt Nam 46 Bảng 3.5: So sánh thành phần loài VKL ở sông La Ngà và một số địa điểm khác 47 Bảng 3.6: Tóm tắt thống kê của 3 tr ục đầu tiên trong phân tích CCA với các dữ liệu về môi trường và VKL trong suốt thời gian khảo sát 62 Bảng 3.7: Xu hướng thay đổi của các yếu tố môi trường theo thời gian 69 Bảng 3.8: Xu hướng thay đổi của các yếu tố môi trường theo không gian 73 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Lượng mưa ở Bình Thuận từ tháng 6/2004-5/2005 26 Hình 1.2: Nhiệt độ ở Bình Thuận từ tháng 6/2004-5/2005 26 Hình 1.3: Mực nước ở sông La Ngà (trạm Tà Pao) từ tháng 6/2004-5/2005 26 Hình 2.1: Sơ đồ khu vực nghiên cứu và các điểm khảo sát 29 Hình 3.1: Giá trị trung bình của nhiệt độ và pH 37 Hình 3.2: Giá trị trung bình của độ đục và EC 38 Hình 3.3: Giá trị trung bình của DO và COD 39 Hình 3.4: Giá trị trung bình của nitrat, ammonium, phosphat và chlorophyll a 40 Hình 3.5: Số lượng tế bào của VKL tại các điểm khảo sát 49 Hình 3.6: Sơ đồ nhánh về sự tương đồng giữa các điểm khảo sát dựa vào thành phần loài và mật độ VKL 50 Hình 3.7: Số lượng t ế bào của một số chi VKL chiếm ưu thế 52 Hình 3.8: Chỉ số đa dạng Shannon-Wiener của quần xã VKL 53 Hình 3.9: Chỉ số cân bằng Pielou của quần xã VKL 54 Hình 3.10: Chỉ số đa dạng Simpson của quần xã VKL 54 Hình 3.11: Thành phần VKL tại các điểm khảo sát 56 Hình 3.12: Mật độ VKL tại các điểm khảo sát 57 Hình 3.13: Tổng số taxa VKL ở các đoạn sông qua các đợt khảo sát 58 Hình 3.14: Thành phần VKL (từng bộ) ở các đo ạn sông qua các đợt khảo sát 59 Hình 3.15: Tổng mật độ VKL ở các đợt khảo sát 60 Hình 3.16: Mật độ của VKL (từng bộ) ở các đoạn sông qua các đợt khảo sát 61 Hình 3.17: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở sông La Ngà (S1-S7) từ tháng 7/2004 đến tháng 5/2005 63 Hình 3.18: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở điểm S1 và S2 từ tháng 7/2004 đến tháng 5/2005 65 Hình 3.19: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở điểm S3 và S4 từ tháng 7/2004 đến tháng 5/2005 66 ix Hình 3.20: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở điểm S5 và S6 từ tháng 7/2004 đến tháng 5/2005 67 Hình 3.21: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở điểm S7 từ tháng 7/2004 đến tháng 5/2005 68 Hình 3.22: Biểu đồ phân tích CCA của số lượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở sông La Ngà từ tháng 7/2004 đến tháng 11/2004 70 Hình 3.23: Biểu đồ phân tích CCA của số l ượng tế bào VKL và các yếu tố thủy lý hóa ở sông La Ngà từ tháng 12/2004 đến tháng 5/2005 72 Hình 3.24: Các nhóm loài Phormidium 103 [...]... Oscillatoriales (họ Oscillatoriaceae) 130 Bảng ảnh 12: Bộ Oscillatoriales (họ Oscillatoriaceae) 131 Bảng ảnh 13: Bộ Oscillatoriales (họ Oscillatoriaceae và họ Nostocaceae) 132 1 MỞ ĐẦU Vi khuẩn lam (hay còn gọi là tảo lam, tảo xanh lam, thanh tảo) thuộc ngành Cyanophyta là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào không có nhân điển hình, có khả năng quang tự dưỡng [67], [81] Một số Vi khuẩn lam (VKL) có... yếu tố thủy lý hóa của sông La Ngà Bổ sung những loài mới cho hệ VKL ở Vi t Nam - Nguồn nước từ sông La Ngà chảy vào hồ Trị An rất quan trọng và có tính nhạy cảm Vì vậy vi c xác định các yếu tố môi trường có liên quan đến quần xã VKL góp phần vào vi c cải thiện chất lượng nước của sông La Ngà và hồ Trị An Điểm mới của luận án: - Là công trình đầu tiên nghiên cứu về VKL ở sông La Ngà Kết quả nghiên cứu... về phiêu sinh thực vật ở nước ngọt, mặn và lợ Qua các công trình trên, danh lục VKL đã lên đến hàng trăm loài 1.3 Khu vực nghiên cứu Sông La Ngà là phụ lưu cấp một của hệ thống sông Đồng Nai, bắt nguồn từ cao nguyên Di Linh, tỉnh Lâm Đồng, chảy qua các tỉnh Bình Thuận, Đồng Nai trước khi hòa với sông Đồng Nai đổ vào hồ Trị An Sông có diện tích lưu vực 4.170km2, dài 272km, độ dốc lưu vực 5,6‰ Khu vực. .. trong sinh hoạt, cung cấp nước uống Vì vậy nghiên cứu về VKL là một trong nhiều công vi c cần làm để góp phần bảo vệ nguồn nước Từ những vấn đề cấp thiết trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Vi khuẩn lam ở lưu vực sông La Ngà Mục tiêu của luận án: - Xác định thành phần và sự phân bố của quần xã VKL ở sông La Ngà - Khảo sát động thái của VKL và mối tương quan giữa VKL với một số yếu tố thủy... - Định loại VKL dạng phiêu sinh ở lưu vực sông La Ngà - Khảo sát một số yếu tố thủy lý hóa, hàm lượng microcystin và chlorophyll a của môi trường nước - Khảo sát sự thay đổi của quần xã VKL theo không gian và thời gian - Tìm hiểu mối tương quan giữa sự phân bố của VKL với một số yếu tố thủy lý hóa 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án: - VKL dạng phiêu sinh ở sông La Ngà từ Bình Thuận đến... các trầm tích sông- hồ (hoặc hồ -sông) và bên trong có những đầm lầy ngập úng; có nhiều khúc sông chết dạng “hố sừng trâu” bị lầy hóa Sông La Ngà chảy qua ở trung tâm theo hướng tây bắc-đông nam sang đôngtây với mạng lưới chi lưu khá dày, phân bố đều, mật độ trung bình đạt 0,8-1km/km2 và hầu như có nước quanh năm Sông La Ngà ở vùng này vào mùa mưa được các hệ thống sông suối nhánh, chủ yếu ở phía đông... [89], vì vậy những nghiên cứu về VKL ở nhiệt đới nói chung và ở Vi t Nam nói riêng rất cần thiết cho cả lĩnh vực sinh thái và đa dạng sinh học Sông La Ngà là con sông lớn ở phía Nam Trong suốt chiều dài từ Lâm Đồng đến Đồng Nai, sông đóng vai trò cung cấp nước cho các hoạt động nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và thủy điện Ngoài ra, nguồn nước này còn được sử dụng trong sinh hoạt, cung cấp nước uống Vì... Đồng: sông La Ngà là một trong 3 con sông chính của tỉnh Lâm Đồng Đoạn giữa tỉnh Lâm Đồng và Bình Thuận cung cấp nước cho hai hồ chứa của nhà máy thủy điện Hàm Thuận – Đa Mi [136] 24 Khu vực tỉnh Bình Thuận: Ngược với hầu hết các con sông ở Bình Thuận đều ngắn và dốc do địa hình, sông La Ngà lặng lẽ ngoặt về hướng tây, nhập vào sông Đồng Nai để rồi góp sức tạo thành miền Đông Nam Bộ trù phú Đoạn sông La. .. khá nhiều công trình như nghiên cứu về khu hệ tảo ở một số sông ngòi Vi t Nam của tác giả Dương Đức Tiến (1981)[10], nghiên cứu về thành phần vi tảo ở sông La – Hà Tĩnh của Lê Thị Thúy Hà và Võ Hành (1999)[20], khu hệ thực vật nổi ở vùng Tây Nam hệ thống sông Lam (Nghệ An – Hà Tĩnh) của Lê Thị Thúy Hà (2004)[19], điều tra thực vật nổi sông Sê San và sông Srêpok của Phan Văn Mạch và Lê Xuân Tuấn (2007)[33],... VKL độc gây nở hoa [3], [4], [5], [6], [64] Nhóm tác giả Dương Đức Tiến và cs đã nghiên cứu về sự nở hoa nước quan hệ với VKL và tảo gây độc ở Vi t Nam [12], [13] Một số công trình nghiên cứu về VKL phiêu sinh đã được tiến hành như nghiên cứu về các VKL có khả năng gây độc ở một vài hồ chứa cung cấp nước 23 uống cho thành phố Hồ Chí Minh [58], VKL phiêu sinh ở một số thủy vực nước ngọt ở tỉnh Thừa Thiên-Huế