Bài giảng chỉ thị sinh học môi trường chỉ thị sinh học môi trường nước (phần 6 tảo) GS TS nguyễn thế nhã

05-Apr-15 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHẦN SÁU – TẢO (ALGAE) – 02 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Nguyễn Thế Nhã 0912.202.305 nhanguyenthe@gmail.com TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Loài/Chi thị  Palmer (1980) xác định 46 loài tảo nước thị cho nước sạch, 50 loài lồi thường có mặt vùng nước nhiễm hữu  Các dẫn liệu Đặng Đình Kim cộng năm gần xác định số loài tảo lam (Cyanophyta) thuộc chi Microcystis, Anabaena thị cho môi trường nước giàu hữu  Các nhóm tảo thường phát triển thuỷ vực nước đứng hồ, ao TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Nội dung Sinh vật Loài/chi tảo thị Chỉ số tỷ lệ taxon Sinh vật bám Loài/chi tảo thị Chỉ số tỷ lệ taxon TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Lồi/Chi thị  Với mơi trường nước chảy, loài tảo thuộc ngành tảo Vàng ánh (Chrypsophyta) Dinobryon thị mơi trường nước sạch, dinh dưỡng  Một số lồi thuộc chi Oscillatoria (tảo lam), Scenedesmus, Spyrogira (tảo lục), Melosira (tảo Silic) nhiều lồi ngành tảo Mắt (Euglenophyta) thị mơi trường giàu dinh dưỡng, dinh dưỡng trung bình 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Loài/Chi thị LÊ HOÀNG ANH (2009) – ĐỀ XUẤT BỘ CTHỊ  Những chi có mặt thuỷ vực khơng nhiễm Aulacoseira Aulacoseira Cyclotella Cyclotella Fragilaria Fragilaria Pediastrum Pediastrum Staurastrum Dinobryon Sinh vật Tảo – Lồi/Chi thị LÊ HỒNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt thuỷ vực nhiễm Vi khuẩn lam (Tảo lam - Cyanophyta) Oscillatoria Lynbya Spirulina Merismopedia Lynbya Microcystis Phormidium Staurastrum Phormidium TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Merismopedia TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Lồi/Chi thị LÊ HỒNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt thuỷ vực nhiễm Tảo lục (Chlorophyta) Chlorella Scenedesmus Teraedron? Stigeoclonium Chlammydomonas Chlorogonium Agmenllum? Spirulina Microcystis Dinobryon Oscillatoria Chlorella Scenedesmus Sinh vật Tảo – Loài/Chi thị LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt thuỷ vực nhiễm Tảo silic (Bacillariophyceae) Melosira Tảo mắt (Euglenophyta) Phacus Euglena Pyrobotryp Melosira Phacus Euglena Stigeoclonium Chlorogonium Chlammydomonas Euglena Euglena 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Theo Fefoldy Lajos (dẫn từ Lê Hoàng Anh (2009))  Tính tốn tỷ lệ thành phần lồi taxon theo cách để xác định mức độ dinh dưỡng thuỷ vực: Tỷ lệ taxon tảo theo Fefoldy Lajos Công thức Nygaard (1948) Công thức Schroevers (1965) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Công thức Nygaard (1948) 𝐶𝑦 + 𝐶ℎ𝑙 + 𝐶 + 𝐸 𝑄= 𝐷 Trong đó: Q = Chỉ tiêu đánh giá Cy = Cyanophyta (số loài thuộc ngành tảo lam); Chl = Chlorococcales (số loài Chlorococcales, ngành tảo lục); C = Centrales (số loài tảo silic trung tâm, ngành tảo silic); D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, Desmidiales, ngành tảo lục); E = Euglenophyta (số loài thuộc ngành tảo mắt) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Một số cơng thức khác ngồi đề xuất NH Anh Công thức Nygaard (1945) khác Chỉ số Công thức (số chi/số chi) Oligotrophic Eutrophic DD TB Phú dưỡng 0.0 – 0.4 0.1 – 3.0 Chlorophycean Chlorococcales/Desmideae 0.0 – 0.7 0.2 – 9.0 Diatom Centric diatoms/Pennate diatoms 0.0 – 0.3 0.0 – 1.75 Euglenophyta/ 0.0 – 0.2 0.0 – 1.0 (số loài/số loài) Myxophycean Euglenophyte Myxophycean/Desmideae (Myxophyceae+Chlorococcales) 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Công thức Schroevers (1965) 𝑄= 𝐶ℎ𝑙 − 𝐷 𝐶ℎ𝑙 + 𝐷 Trong đó: Q = Chỉ tiêu đánh giá Chl = Chlorococcales (số loài Chlorococcales, ngành tảo lục); D = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, Desmidiales, ngành tảo lục); 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Một số công thức khác đề xuất NH Anh Sinh vật Tảo – Chỉ số tỷ lệ taxon Một số cơng thức khác ngồi đề xuất NH Anh Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969) Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969)  Chỉ số nhiễm có giá trị từ đến gán cho 20 chi tảo chịu ô nhiễm hữu  Loại chịu ô nhiễm tốt nhận giá trị 5, loại chịu ô nhiễm gán giá trị  Khi có ≥ tế bào tảo mẫu hiển vi, cần xác định tên loài tảo gán giá trị tương ứng Nếu lồi tảo khơng có danh sách 20 chi theo Palmer nhận giá trị Điểm số 1 1 Chi tảo Micractinium Navicula Nitzschia Oscillatoria Pandorina Phacus Phormidium Secnedesmus Stigeoclonium Synedra ► 15-19 nhiễm trung bình ► < 15 không ô nhiễm hữu † Tuy nhiên cần ý có nhiễm hữu nhiễm hóa chất chlorine tảo chịu ô nhiễm hữu cao bị chết TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Chỉ số Palmer (1969) Chi tảo Microcystis (Anacystis) Ankistrodesmus Chlamydomonas Chlorella Closterium Cyclotella Euglena Gomphonema Lepocinclis Melosira ► Khi tổng điểm ≥ 20 ô nhiễm hữu cao Điểm số 3 2 Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi thị  Quần xã thực vật bám đáy thị tốt ô nhiễm cục cho loại thủy vực nước chảy, đặc biệt suối  Thực vật bám đáy nước lồi tảo (thuộc tảo lục, tảo silíc tảo lam), có dạng đơn bào, dạng sợi, thường bám giá thể đáy sỏi, đá tảng  Thực vật bám đáy có dạng khảm, dạng màng mỏng, màng dày, sợi 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi thị  Tảo có tốc độ sinh sản nhanh, chu kỳ sống ngắn, sử dụng làm thị cho tác động ngắn hạn  Ảnh hưởng trực tiếp tác động vật lý & hóa học  Thu mẫu dễ, rẻ, cần người tham gia  Đã có phương pháp chuẩn  Quần xã tảo nhạy cảm với chất gây ô nhiễm mà ảnh hưởng khơng thể nhìn thấy với quần xã thủy sinh khác, tác động tới thể khác hàm lượng cao (chất diệt cỏ) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi thị Các chi nhóm tảo bám sử dụng để xác định mức độ nhiễm mơi trường nước Lồi đặc trưng cho mơi trường nhiễm Lồi đặc trưng cho m trường nhiễm vừa Lồi có khả chống chịu cao với ô nhiễm hữu Achnanthidium minutissimum Bacillaria paxillifera Nitzschia umbonata Aulacoseira granulata Luticola mutica Nitzschia palea Nitzschia amphibia Aulacosseira distans Cyclotella meneghiniana Gomphonema clavatum Luticola goeppertiana Sellaphora minima TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi thị Điểm Đặc điểm tảo bám vai trò thị chúng – 1,9 Tảo lục dạng sợi dài thị môi trường nước từ tới giàu dinh dưỡng phốt pho, ni tơ Thường thấy đoạn suối có nước thải từ ao giàu dinh dưỡng đoạn suối có bùn bám đá – 3,9 Tảo lục dạng sợi dài thị môi trường nước từ tới giàu dinh dưỡng phốt pho, nitơ – 5,9 Quần xã tảo si líc (Diatom) màu nâu nhạt với dạng màng phủ dày thị môi trường nước dinh dưỡng phốt ni tơ – 7,9 Quần xã tảo bám bao gồm loài tảo đơn bào với dạng màng mỏng màu nâu đỏ, vi khuẩn lam với dạng màng dày hơn, màu nâu tối, thị cho môi trường nước dinh dưỡng thấp - 10 Quần xã tảo bám tảo lục đơn bào, vi khuẩn lam, tảo si líc, dạng màng mỏng màu xanh nâu tối phủ đá, sỏi, thị môi trường nước với hàm lượng dinh dưỡng thấp, nhóm động vật KXS ăn thịt phát triển đám sỏi cuội đáy Tảo - Sinh vật bám – Lồi/Chi thị Các chi nhóm tảo bám sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm môi trường nước Loài đặc trưng cho mơi trường nhiễm Achnanthidium minutissimum Aulacoseira granulata Aulacoseira granulata Nitzschia amphibia Gomphonema clavatum Nitzschia amphibia Gomphonema clavatum Nguồn: Đặng Đình Kim nnk (2009) Gomphonema exilissimum 05-Apr-15 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Lồi/Chi thị Các chi nhóm tảo bám sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm môi trường nước Loài đặc trưng cho m trường ô nhiễm vừa TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi thị Các chi nhóm tảo bám sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm môi trường nước Lồi có khả chống chịu cao với nhiễm hữu Bacillaria paxillifera Bacillaria paxillifera Nitzschia umbonata Luticola mutica Nitzschia palea Nitzschia umbonata Nitzschia palea Luticola mutica Aulacosseira distans Cyclotella meneghiniana Luticola goeppertiana Cyclotella meneghiniana Sellaphora minima Sellaphora minima Aulacosseira distans Gomphonema exilissimum Gomphonema exilissimum Luticola goeppertiana TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Kết nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Nghiên cứu lưu vực sông Đáy – Nhuệ Xác định 119 loài thuộc ngành: Vi khuẩn lam – Cyanobacteria (hay Tảo lam Cyanophyta), Tảo Silic (Bacillariophyta), Tảo Lục (Chlorophyta), Tảo Mắt (Euglenophyta) Tảo giáp (Pyrrophyta) TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ Kết nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Nghiên cứu lưu vực sông Đáy – Nhuệ • Tảo Mắt (nhiều chi đặc trưng nhiễm) cao sông Tô Lịch (21%) Tảo Silic (nhiều chi đặc trưng nước sạch) thấp Tô Lịch (17%) • Các ngành tảo Lam tảo Lục tỷ lệ thay đổi khơng nhiều, khả thích nghi môi trường rộng 05-Apr-15 Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Lê Hoàng Anh Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Lê Hồng Anh • Tảo Mắt (đặc trưng ô nhiễm) cao sông Tô Lịch (21%) • Tảo Silic (đặc trưng nước sạch) thấp Tô Lịch (17%) Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Lê Hoàng Anh Đối chiếu danh sách đề xuất chi tảo thị Taxon đề xuất sử dụng làm Tần suất xuất thị (%) Các chi thường xuất thuỷ vực nước Aulacoseira 0% Cyclotella 11% Fragillaria 15% Pediastrum 24% Staurastrum 6% Dinobryon 0% 05-Apr-15 Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ Lê Hoàng Anh Đối chiếu danh sách đề xuất chi tảo thị CHỌN CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO HÀM LƯỢNG DIỆP LỤC A Không xuất chi Aulacoseira, Dinobryon (chỉ thị thuỷ vực nước sạch), Microcystis, Stigeoclonium, Chlammydomonas, Chlorogonium, Agmenllum (chỉ thị thuỷ vực giầu chất hữu cơ) Xuất với tần suất thấp (6-24%) thuộc nhóm thường thuỷ vực nước (Cyclotella, Fragilaria, Pediastrum, Staurastrum), Các chi thuộc đặc trưng cho nhóm thích nghi điều kiện giầu chất hữu cơ, xuất với tần suất cao, chí có chi lên tới 95% (Euglena), 94% (Melosira), 89% (Oscillatorria) CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A Thực vật Độ Tảo Plant Clarity Algae Species Trong, Màu xanh Phân bố loài màu nước = Màu thực vật phù trà (tốt) xanh lục hợp với loại thủy vực Độ Thiếu tảo màu lục-lam (blue green) bùng nổ tảo lục Nước Lớp váng xanh (Green) Phát triển mức thực vật Không có thực vật (tốt) Tình trạng TV Tình trạng thực vật bình thường Động vật P bố loài KXS cỡ lớn CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A Thực vật Tình trạng Plant TV Species Độ xuyên Phủ thảm tảo Thành phần sâu có lồi thực vật ánh sáng lớp tảo bám Độ sâu Tảo lục Các đám chiếu sáng lớp thực vật - thảm tảo sợi phân bố tốt dạng khoang Độ Clarity Tảo Algae Động vật Đĩa Secchi Tảo sợi màu Xuất lớp (đĩa hai xanh phủ thực vật màu) (xanh lục) thủy sinh lớn 05-Apr-15 CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A Độ Clarity Tảo Algae ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ Thực vật Plant Species Tình trạng TV Động vật 1 Lớp phủ thực vật Màu Độ sâu Tảo phát chiếu sáng triển Tảo phát triển Thực vật Tảo 11 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ Đĩa Secchi Mức xâm nhập ánh sáng Mức xâm nhập ánh sáng Có tảo Có nhiều tảo Độ nước có ảnh hưởng đến lượng sinh khối thủy vực ảnh hưởng đến độ sâu ánh sáng chiếu qua nước – ánh sáng nguồn lượng để sinh vật sinh trưởng phát triển Sử dụng đĩa Secchi đo độ sâu Secchi nhằm xác định độ nước, qua xác định tình trạng dinh dưỡng thủy vực (P, N, Diệp lục) ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ  Thực vật cần ánh sáng để phát triển, độ có quan hệ trực tiếp đến độ sâu mà thực vật sống Xác định độ sâu đĩa Secchi  Nguyên tắc (quy tắc ngón tay - rule of thumb): thực vật thủy sinh sống độ sâu gấp rưỡi (1,5 lần) độ sâu Secchi, ví dụ độ sâu đo đĩa Secchi 30cm thực vật thủy sinh sống độ sâu 45cm  Độ nước ảnh hưởng tới phát triển thực vật, ngược lại thực vật thủy sinh lại ảnh hưởng đến độ nước  Khi mật độ thực vật chìm nước tăng che phủ ≥50% đáy thủy vực ảnh hưởng đến gia tăng độ nước Thực vật sử dụng chất dinh dưỡng có nước, “ăn tảo” trơi nổi… sống phụ thuộc vào gió, sóng, hoạt động người… 10 05-Apr-15 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI  Đĩa Secchi có đường kính nguyên gốc 30cm, thường 20cm, có hai màu đen trắng (dùng cho nước ngọt) màu trắng (dùng cho nước mặn) ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI  Thả từ từ đĩa xuống nước khơng nhìn thấy Độ sâu từ mặt nước đến vị trí đĩa Secchi gọi ĐỘ SÂU SECCHI  Độ sâu nước cất ≥136,6m  Thích hợp với thủy vực nước tương đối tĩnh Video Sử dụng đĩa Secchi ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI  ĐỘ SÂU SECCHI Diệp lục tổng số ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI Mơ hình ĐỘ SÂU SECCHI - Diệp lục tổng số Độ sâu Secchi (ft=30,48cm) Log(Secchi) = 1,171 – 0,463 Log(Chlorophyll) Trong Log Secchi Chlorophyll = Logarit số 10 = Độ sâu Secchi trung bình năm theo đơn vị feet (30,48cm) = Nồng độ diệp lục trung bình năm (μg/L) Được phát triển Florida LAKEWATCH data Diệp lục tổng số 11 05-Apr-15 ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT o Ống đo độ phát triển Australia công cụ đo độ nước sông suối o Dài gần 70cm (2 feet), đường kính 3,81cm (1½-inch), làm nhựa suốt Hiện dài 60-120cm o Đáy ống có van xả nước Một nút tròn sơn đen trắng đĩa Secchi nút vào đầu ống – nhìn từ đầu thấy hình ảnh đĩa Secchi đáy Ống đo rỗng, nhìn rõ đáy Tháo bớt nhìn thấy Biểu tượng Secchi Đổ đầy nước ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT o Để đo độ nước, ống đổ đầy nước lấy từ điểm quan trắc (sơng suối) o Nhìn vào ống tháo bớt nước nhìn thấy biểu tượng Secchi o Độ sâu nước (cm) xác định dựa vào mức nước ống nhìn thấy biểu tượng Secchi o Nếu nhìn thấy biểu tượng ống đầy nước độ suốt >60cm Kỹ thuật đo o Kỹ thuật đo Ống dài 120cm, giá $57.25 12 05-Apr-15 Độ đục (NTU) ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ QUAN HỆ ĐỘ ĐỤC - ỐNG TRONG SUỐT Mực nước ống đo (cm) QUAN HỆ ĐỘ SÂU SECCHI, N, P, DIỆP LỤC Bachmann, M., M Hoyer, and D Canfield, Jr 1999 Độ nước Tình trạng tốt Tình trạng cải thiện Tình trạng trung bình Tình trạng suy thối Tình trạng xấu Tình trạng dinh dưỡng Oligotrophic Ít dinh dưỡng Mesoligotrophic Dinh dưỡng Ít-trung bình Mesotrophic Dinh dưỡng trung bình Eutrophic Giàu dinh dưỡng Hypereutrophic Rất giàu dinh dưỡng Độ sâu Secchi (m) >2.5 2.5- 2.5-4 1-2.5