Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước sông cầu thuộc địa phận huyện việt yên, tỉnh bắc giang

MỞ ĐẦU Sông Cầu hay gọi sông Như Nguyệt hay sông Thị Cầu, sông chảy qua tỉnh Bắc Cạn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Bắc Giang, Bắc Ninh Hải Dương Nó sông quan trọng hệ thống sông Thái Bình Lưu vực sông Cầu lưu vực sông lớn Việt Nam, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng phong phú tài nguyên lịch sử phát triển kinh tế - xã hội tỉnh nằm lưu vực Nó Sông Cầu có nhiều vai trò quan trọng việc điều hòa khí hậu, giao thông vận tải, thủy điện, thủy lợi.v.v…Ngoài ra, cung cấp lượng thực phẩm phong phú, đặc biệt nguồn lợi cá Những năm trước, lưu vực sông Cầu có sản lượng khai thác cá cao, với thành phần loài đa dạng, phong phú, có nhiều loài cá mang lại giá trị kinh tế cao Tuy nhiên năm gần đây, môi trường nước lưu vực sông Cầu bị ô nhiễm làm suy giảm đến nguồn tài nguyên thiên nhiên, phá hủy môi trường sống nhiều loài thủy sinh, đặc biệt loài cá Nguyên nhân gây tình trạng có nhiều lượng chất thải đổ vào sông Cầu như: chất thải từ nhà máy, xí nghiệp, chất thải sinh hoạt, chất thải từ bệnh viện, chất thải rắn loại thuốc bảo vệ thực vật.v.v…Đặc biệt tượng khai thác cát, sỏi diễn hàng ngày sông Cầu, mạnh mẽ khu vực làng Đông Tiến, Nam Ngạn gần cầu Bắc Ninh cũ thuộc huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang Chính lý trên, tiến hành thực đề tài “Đa dạng sinh học cá mối quan hệ chúng với chất lượng môi trường nước sông Cầu thuộc địa phận huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang”, với mong muốn đánh giá trạng thành phần loài cá xem xét mối quan hệ chúng với chất lượng môi trường nước Từ nhằm giúp quyền địa phương có giải pháp hữu hiệu để bảo tồn ĐDSH phần cải thiện môi trường nước lưu vực sông Cầu Nội dung đề tài bao gồm: Xác định thành phần loài cá lưu vực sông Cầu thuộc địa phận huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang Nghiên cứu biến động thành phần loài cá lưu vực sông Cầu theo không gian Nghiên cứu mối quan hệ thành phần loài cá độ phong phú chúng với số yếu tố sinh thái thủy, lý hóa Sử dụng số tổ hợp sinh học (index of biotic integrity-IBI) cá để đánh giá chất lượng môi trường nước sông Cầu thuộc địa phận huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát HST sông 1.1.1 Các hệ thống sông lớn Việt Nam Sông ngòi Việt Nam tạo thành mạng lưới dày đặc, chứa lượng nước lớn, vào mùa lũ, tạo thuận lợi cho phát triển giao thông, thủy lợi, lượng sở quan trọng cho phát triển nghề cá Hai hệ thống sông lớn nước ta hệ thống sông Hồng – Thái Bình Cửu Long – Đồng Nai - Hệ thống sông Hồng – Thái Bình: Hệ thống sông Hồng bắt nguồn từ dãy Ngụy Sơn, Vân Nam (Trung Quốc), chảy vào lãnh thổ Việt Nam Hà Khẩu với chiều dài dòng 1.126km (đoạn Việt Nam dài 510km) Diện tích lưu vực 145.965km2, riêng Việt Nam 70.722km2 (chiếm 42,6% diện tích toàn miền Bắc) [30] Các phân lưu sông Hồng sông Đáy, sông Đuống, sông Luộc, Trà Lí, sông Đào – Nam Định sông Ninh Cơ Hệ thống sông Thái Bình tên gọi hệ thống sông gồm sông Thái Bình phụ lưu chi lưu Các phụ lưu gồm sông Cầu, sông Thương sông Lục Nam thượng nguồn với tổng chiều dài khoảng 1.650km diện tích lưu vực khoảng 10.000km2 Ngoài ra, hệ thống sông nhận phần dòng chảy sông Hồng trước đổ biển Đông [30] - Hệ thống sông Cửu Long – Đồng Nai: Sông Mekông sông lớn Đông Dương, bắt nguồn từ dãy Tuyết Sơn, Tây Tạng, độ cao 5.000m, với chiều dài dòng 4.350km (ở Trung Quốc 2.000km, Lào 1.500km), chảy qua lãnh thổ nước ta đoạn dài 220km Diện tích lưu vực sông 810.000km2, phần nước ta 64.300km2 Sông nhiều thác ghềnh, từ Kratie trở xuống, sông chảy vào vùng đồng thấp cách êm đềm [30] Phụ lưu sông Mêkông Nậm Hu, Nậm Ngạn, Nậm Nhiếp, Nậm Kha Đinh, Xê Băngphai, Xê Băng Hiên, Xê San (tả ngạn), Nậm Kok, Xế Mun, Xêreepoc (hữu ngạn) Từ Phom Penh, sông có chi lưu: sông Tonglesap đưa nước vào biển Hồ, sông Tiền sông Hậu đưa nước biển qua chín cửa mà ta quen gọi sông Cửu Long [30] 1.1.2 Đặc điểm đăc trưng hệ sinh thái sông 1.1.2.1 Điều kiện sống sông Sông thủy vực nước chảy tiêu biểu với đặc điểm khối nước chảy theo chiều định, từ thượng lưu tới hạ lưu, chênh lệch độ cao so với mặt nước biển dòng sông Dòng chảy sông nước đầy hai bờ sông gọi dòng chảy Khi nước cạn, dòng chảy sông thu vào dòng chảy gốc, cách xa hai bờ sông Bãi đất cạn hở mùa nước cạn nằm bờ sông dòng chảy gốc gọi bãi sông, phân thành nhiều tầng Theo dòng chảy, từ đầu nguồn tới cửa sông, dòng sông chia thành phần: đầu nguồn (thượng lưu), nguồn (trung lưu), cuối nguồn (hạ lưu) với khác hình thái, tốc độ nước chảy, đáy nhiều đặc điểm khác Sông thượng lưu thường hẹp, nông, tốc độ nước chảy mạnh, đáy đáy gốc bao phủ phần tử vật chất cỡ lớn Sông trung lưu có lòng sông rộng dần ra, có thêm nhiều phụ lưu, tốc độ nước giảm Nền đáy sông phần có tính chất hỗn hợp: đáy gốc có số nơi, chủ yếu đáy bồi đắp, cấu tạo phần tử vật chất cỡ nhỏ (đá nhỏ, cát, bùn) nước sông tải đến, lắng đọng xuống Vùng hạ lưu có lòng sông mở rộng cửa sông, tốc độ nước chảy giảm nhẹ Nền đáy phần hoàn toàn đáy bồi đắp gồm phần tử vật chất cỡ nhỏ (cát, bùn) Vùng cửa sông vùng tiếp xúc với biển, chịu ảnh hưởng rõ rệt thủy triều, nước sông pha lẫn với nước biển tạo thành vùng có đặc tính thủy lý hóa học thủy sinh học phức tạp đặc sắc Tốc độ nước chảy sông thay đổi theo chiều ngang: mạnh dòng, giảm nhẹ hai bên bờ Do vận động nước sông, bờ sông đáy sông không ngừng bị hao mòn Các vật chất bị bào mòn nơi tải đến bồi đắp nơi khác, làm dòng sông biến đổi theo chiều ngang theo chiều đứng, có làm dòng chảy đổi hướng tạo thành hình thái khúc khuỷu dòng sông trung lưu [31] Cùng khối nước, tốc độ dòng chảy tỷ lệ nghịch với thiết diện ngang lòng sông Ở nơi có hố sâu khuỷu, nước chảy hình thành xoáy, nước bị xáo trộn mạnh Nhìn chung, sông đồng bằng, tốc độ vào mùa kiệt nước thường không vượt 1m/s, vào mùa lũ 1,5 – 2,0m/s, vùng núi – 6m/s Mực nước sông phụ thuộc vào điều kiện khí hậu vùng, trước hết thay đổi nguồn nước theo mùa, chế độ nước ngầm Mực nước sông chênh lệch lớn mùa lũ mùa kiệt, có nơi đạt đến – 15m Nhiệt độ nước sông phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ nước cấp cho sông, vào khí hậu vùng mà dòng nước chảy qua đặc tính thủy động học khác dòng chảy Sự dao động nhiệt theo mùa sông nằm giới hạn – 300C, dao động ngày đêm - 100C (vùng đồng bằng) Độ nước sông phụ thuộc vào hàm lượng chất chứa nước Trong nước sông muối cacbonat có ý nghĩa quan trọng ion khác sulphat, nitrat, muối photpho, canxi, sắt, mangan… Lượng chất hữu phụ thuộc vào đặc tính dòng chảy qua vùng khác tiếp nhận rửa trôi lưu vực lân cận Chế độ khí sông nói chung thuận lợi cho đời sống sinh vật Lượng oxy giảm từ thượng lưu tới hạ lưu [30] 1.1.2.2 Sự phân bố quần xã sinh vật sông Những quần xã sinh vật sống dòng chảy, nơi nước vận động có nhiều nét đặc trưng: - Thành phần loài đa dạng đa dạng sinh cảnh (dạng hình, vị trí địa lí sông, tốc độ mực nước, đặc tính đáy,…) Hơn nữa, sinh vật hệ thống sông bao gồm nhiều nhóm loài địa loài di nhập từ nơi khác đến (từ thủy vực nước đứng nội địa từ biển) Khi loài từ nơi khác rơi vào sông, nhiều loài chúng bị chết, số khác lại thích nghi với đời sống dòng chảy tồn phát triển, hưng thịnh [30] Từ thượng nguồn tới cửa sông, tính đa dạng thành phần loài, phát triển số lượng, sinh vật lượng quần xã sinh vật tăng dần, đồng thời có thay nhóm ưa oxi nhóm ưa oxi hơn, nhóm có khả chống chịu tốc độ dòng chảy lớn (thân trơn, dài, có giác bám,…) loài thích nghi (cá thân cao), loài ăn thịt (ấu trùng côn trùng nước) loài ăn thực vật, mùn bã sinh vật nổi, loài đẻ trứng vùi loài đẻ trứng bám trứng Những thay liên quan chặt chẽ đến thay đổi tốc độc dòng chảy [30] Theo chiều ngang sông, thành phần loài phát triển số lượng, sinh vật lượng giảm từ bờ dòng Nơi giàu có nơi nước chảy yếu xuất triền sông Quy luật không rõ đoạn sông miền núi phân bố đồng động vật đáy đáy đồng [30] Từ nhóm sinh thái khác nhau, nhóm phát triển phong phú plankton, benthos, nekton, periphyton, neuson pleuston vắng mặt [30] - Plankton: Bao gồm thủy sinh vật sống trôi cách thụ động vận động yếu lớp nước tầng mặt, chủ yếu nhờ vào chuyển động khối nước mà di chuyển Plankton bao gồm: bacterioplankton, phytoplankton, zooplankton Về mặt chuyển hóa vật chất, plankton bao gồm sinh vật sản xuất sơ cấp (phytoplankton), sinh vật tiêu thụ bậc thấp (zooplankton), sinh vật phân hủy (bacterioplankton) Trong thành phần sinh vật sông, phát triển mạnh vi khuẩn, tảo khuê, luân trùng, tảo lam, tảo lục, giáp xác nhỏ phát triển Thành phần loài số lượng nghèo thượng lưu giàu dần lên hạ lưu Do chế độ nước chảy mạnh, nên sinh vật phân bố tương đối đồng theo chiều ngang thẳng đứng Số lượng sinh vật nhiều vào kỳ nước thấp nghèo vào kỳ nước cao Trong thành phần sinh vật sông miền Bắc Việt Nam, vùng đồng thường có loài giáp xác nguồn gốc biển nước lợ di nhập vào loài thuộc giống Sinocalanus, Schmackeria, Cyathura.v.v [31] - Nekton: Sinh vật tự bơi thành phần quan trọng quần loại sinh vật tầng nước, bao gồm động vật có kích thước lớn phần lớn đối tượng khai thác Sinh vật tự bơi sinh vật tiêu thụ bậc dinh dưỡng khác nhau, có cấu tạo thể phức tạp, có quan vận động chủ động, tích cực Sinh vật tự bơi sông gồm có cá, bò sát, nước động vật có vú nước Các loài cá sông cá thường trú, cá từ biển di nhập vào thời gian để sinh sản Thành phần khu hệ cá sông thường không đồng từ thượng lưu hạ lưu, quãng sông có khu hệ cá đặc trưng Vùng thượng lưu sông Hồng có nhiều loài cá đặc trưng cho vùng núi như: cá Bỗng, cá Sỉnh, cá Hỏa, cá Chát, cá Lòa.v.v., vùng hạ lưu, khu hệ cá gồm loài phổ biến vùng đồng (cá Chép, cá Diếc, cá Mè, cá Chày.v.v.) loài cá từ biển di cư vào (cá Mòi, cá Cháy.v.v.) Một số loài cá khác phân bố rộng từ thượng lưu tới hạ lưu sông cá Mương, cá Chạch, cá Măng, cá Nheo.v.v.[31] - Benthos: Thành phần sinh vật sống đáy bao gồm sinh vật sản xuất, tiêu thụ, phân hủy Sinh vật tiêu thụ đặc trưng nhóm động vật ăn mùn bã sinh vật bùn đáy Ở vùng nước sâu không ánh sáng thực vật không sinh vật đáy sinh vật tiêu thụ (động vật) bậc dinh dưỡng khác sinh vật phân hủy (vi khuẩn) + Theo vị trí nơi benthos chia thành: sinh vật sống mặt nên đáy (epifauna) nhóm sống chui xuống đáy (infauna) + Theo tính ưa đáy benthos chia thành: sinh vật ưa đáy bùn (pelophile), sinh vật ưa đáy cát (psammophile), sinh vật ưa đáy đá (lithophile), sinh vật ưa đáy sét (argilophile),… + Theo kích thước, sinh vật đáy chia thành nhiều kích cỡ khác nhau; sinh vật đáy lớn (marcobenthos) có kích thước lớn 2mm, sinh vật đáy vừa (mesobenthos) từ 0,1 – 2mm sinh vật đáy nhỏ (microbenthos) 0,1mm Một cách tổng quát, chia sinh vật đáy thành hai nhóm lớn: động vật đáy (zoobenthos) thực vật đáy (phytobenthos) 1.1.2.3 Một số đặc điểm thích nghi quan trọng quần xã sinh vật sông Ở đại diện thuộc quần xã nơi nước chảy, sinh vật có thích nghi chuyên hóa cho phép chúng bám trụ thủy vực nước chảy nhanh Có thể liệt kê số đặc điểm thích nghi quan trọng nhất: - Bám thường xuyên vào giá thể cứng đá, phiến gỗ, khối Các thực vật sản xuất quan trọng liệt vào loại Đó tảo lục sống bám Clado phora với mấu phụ dài…Một số loài động vật sống bám vào giá thể, thủy tức nước ấu trùng bọ suối mà dịch tuyến tiết chuyên hóa gắn tổ kén chúng vào đá - Móc giác bám: Phần lớn loài động vật sống nơi nước chảy nhanh thường có móc bám giác bám cho phép chúng bám vào bề mặt giá thể trơn Ví dụ như: hai loài ấu trùng thuộc Hai cánh giống Simulium giống Plepharocera Simulium sử dụng giác bám sau thể mà tiết sợi tơ buộc vào giá thể - Bề mặt phía có chất dính: Nhiều động vật bám vào giá thể chất dính bề mặt phía thể, số nhuyễn thể chân bụng giun dẹp - Cơ thể hình thoi: Hầu hết động vật sống sông, từ ấu trùng côn trùng đến cá có thể hình thoi nhọn, nghĩa thể chúng có dạng gần giống hình trứng: phía trước lượn tròn phía sau vuốt nhọn Điều cho phép giảm sức cản nước đến mức tối thiểu - Cơ thể dẹp: Nhiều loài động vật sống nơi nước chảy nhanh thể dạng hình thoi nhọn mà dẹp Điều cho phép chúng dễ dàng ẩn náu vào khe, kẽ vào phía tảng đá Ví dụ thiếu trùng phù du thiêu thân - Tính hướng dương theo dòng chảy: Động vật sống sông luôn định hướng ngược với dòng chảy Đó loại hình tập tính bẩm sinh - Tính hướng tiếp xúc dương: Nhiều động vật sông có tập tính bẩm sinh đặc trưng bám chặt vào bề mặt trì tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt Nếu thả nhóm thiếu trùng thiêu thân vào lọ trơn chúng tìm bám vào que mảnh vụn thực vật nằm đáy Nếu bề mặt tiếp xúc thích hợp chúng bám vào [3] 1.2 Đa dạng sinh học cá ý nghĩa hệ sinh thái nước 1.2.1 Đa dạng sinh học cá - Khái niệm Đa dạng sinh học: Thuật ngữ đa dạng sinh học (biodiversity) đời từ năm 80 kỷ trước hiểu “sự phồn vinh sống Trái Đất, hàng triệu loài thực vật, động vật vi sinh vật, gen chứa loài, hệ sinh thái vô phức tạp tồn môi trường “ (WWF, 1989) McNeely et al (1991) cho rằng, “Đa dạng sinh học khái niệm tất động vật, thực vật vi sinh vật, đơn vị phân loại chúng hệ sinh thái mà sinh vật đơn vị cấu thành” Đó thuật ngữ bao trùm mức độ biến đổi thiên nhiên, gồm số lượng tần suất xuất hệ sinh thái, loài hay gen tập hợp biết” Như đa dạng sinh học xét cấp: đa dạng loài sinh vật, đa dạng gen chứa loài hay đa dạng di truyền, đa dạng hệ sinh thái [29] - Đa dạng sinh học cá: Cá gồm lớp tổng số lớp thuộc phân ngành động vật có xương sống sống Chúng đa dạng, gồm khoảng 21.000 loài sống môi trường nước, từ vực nước lục địa đại dương kể vùng sâu thẳm Chúng đông động vật có xương sống cạn Mặc dù cá động vật có xương sống cổ nhất, chúng có thời hưng thịnh, sau thay nhóm động vật có xương sống 10 Bảng 14 Chỉ số tổ hợp sinh học cá (IBI) KVNC Thành phần cấu trúc Các tiêu I Thành phần cấu tạo quần xã II Cấu trúc Cách tính điểm 1 Tổng số loài cá >60 40 – 60 20 10 – 20 40 30 – 40 5 2–4 5 3–5 5 3–5 [...]... giá chất lượng môi trường nước - HST nước có ĐDSH cá có thể phát triển làm nơi du lịch Ví dụ: ao cá Bác Hồ, ở Thanh Hóa có suối cá thần Cẩm Lương – Cẩm Thủy thu hút rất nhiều khách du lịch trong và ngoài nước đến thăm, quan [10,24] 1.3 Quan hệ của Đa dạng sinh học cá với một số yếu tố sinh thái chính ở HST sông Các nhân tố vô sinh của môi trường sống bao gồm các yếu tố lý, hóa, cơ học của môi trường nước. .. sự tồn tại của chúng [5] 1.2.2 Ý nghĩa đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước Đa dạng sinh học đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh giới và con người Việt Nam được coi là “điểm nóng” về đa dạng sinh học trên thế giới với 3 lý do: - Thành phần các giống loài động vật, thực vật khá phong phú Riêng ở dưới nước đã xác định được trên 2740 loài và dưới loài thủy sinh vật nước ngọt và trên 11000... phản ánh các thành phần của HST, kết cấu nơi sống và dinh dưỡng, sức sống cá thể và sự phong phú loài (Hughes và các cộng sự, 1998) [38,42] 1.4.2 Ý nghĩa của việc sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước - Ý nghĩa của chỉ số tổ hợp sinh học: Khi so sánh các kết quả đánh giá chất lượng môi trường nước bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học thì cục môi trường Mỹ... hợp đa dạng sinh học cá (IBI - Index of biotic intergrity) 2.3.2.2 Phương pháp sinh học - phương pháp sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá Khi so sánh kết quả đánh giá môi trường nước bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học thì cục môi trường Mỹ (EPA) thấy rằng, 50% trường hợp suy giảm môi trường nhận biết bằng các chỉ số sinh học trùng với suy giảm các chỉ số hóa học Ngược lại chỉ có 3% trường. .. nghiệm của Bộ môn động vật có xương sống thuộc khoa Sinh học trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội 2.2.2 Địa điểm nghiên cứu Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đoạn hạ lưu sông Cầu chảy qua huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang và tiến hành thu mẫu dọc 3 đoạn sông đại diện cho ba sinh cảnh khác nhau (Hình 1): Sinh cảnh 1 – Đoạn sông ở khu vực cầu Đáp Cầu (cầu Bắc Ninh cũ): 28 Đoạn dòng sông. .. bộ về nguồn lợi cá trung lưu sông Cầu tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên với danh sách gồm 60 loài cá [32] 27 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là thành phần loài cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước tại sông Cầu đoạn chảy qua huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang 2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 2.2.1 Thời gian nghiên... hàm lượng oxy hòa tan (DO) và pH bằng cách sử dụng máy TOA Còn một số thông số khác như: COD, BOD5 hàm lượng một số muối hòa tan và hàm lượng một số kim loại nặng thì chúng tôi sử dụng kết quả từ nguồn số liệu của Sở tài nguyên môi trường tỉnh Bắc Giang Trong bản luận văn này, chúng tôi đi sâu đánh giá môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang bằng phương pháp sinh học, ... 50% trường hợp suy giảm môi trường nhận biết bằng các chỉ số sinh học trùng với sự suy giảm các chỉ số hóa học Ngược lại chỉ có 3% trường hợp nhận biết bằng các chỉ số hóa học trùng với các chuẩn mực sinh học Tù kết luận đó EPA dùng chỉ số tổ hợp sinh học để đánh giá môi trường có nhiều thuận lợi và chính xác hơn [24] + Phương pháp phân tích lý, hóa học xác định các yếu tố riêng lẻ trong môi trường nước. .. tại hiện trường và thả trở lại môi trường nước + Các nguồn sách phân loại cá (khóa phân loại) chuẩn, thường có sẵn hơn là nguồn sách phân loại đối với các thủy sinh vật khác + Môi trường sống của nhiều loài cá con người biết rõ hơn so với môi trường sống của các thủy sinh vật khác + Các thông tin về phân bố của các loài cá thường được biết nhiều và rõ ràng hơn so với bất kì loài thủy sinh vật nào khác... thành phần nước tự nhiên, ngoài lượng chất hữu cơ chứa trong sinh vật, còn có thành phần chất hữu cơ ở các dạng khác ngoài sinh vật như chất hữu cơ hòa tan, chất vẩn và chất keo [31] Chất khí hòa tan: Trong nước thiên nhiên có các chất khí hòa tan, trong đó các chất khí thường gặp và có hàm lượng cao như: O2, CO2, N2, CH4, H2S, NH3 Nguồn gốc của các chất khí này là: từ không khí đi vào nước (O2, CO2,