Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật phù du trong thực nghiệm mesocosm tại đồng cao, thạch thất, hà nội

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC - - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: Ảnh hưởng yếu tố môi trường đến sinh trưởng phát triển thực vật phù du thực nghiệm mesocosm Đồng Cao, Thạch Thất, Hà Nội Người hướng dẫn : TS.Dương Thị Thuỷ Sinh viên thực : Cao Thị Giang Lớp : 11- 01 Hà Nội - 2015 Lời cảm ơn Được phân công khoa Công nghệ Sinh học-Viện Đại học Mở Hà Nội Và đồng ý giáo viên hướng dẫn TS.Dương Thị Thuỷ tham gia thực đề tài:’’Ảnh hưởng yếu tố môi trường đến sinh trưởng phát triển thực vật phù du thực nghiệm mesocosm Đồng Cao Thạch Thất, Hà Nội” Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Dương Thị Thuỷ-trưởng phòng Thuỷ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ Môi trường tận tình hướng dẫn suốt trình thực hoàn thành khoá luận Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Công nghệ Sinh học tận tình truyền đạt kiến thức năm học tập Với vốn kiến thức tiếp thu trình học không tảng cho trình nghiên cứu khóa luận mà hành trang quí báu để bước vào đời cách vững tự tin Tôi xin cảm ơn bảo tận tình tập thể cô, chú, anh, chị phòng thuỷ sinh học môi trường cho phép tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt khoá luận Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh Song buổi đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học hạn chế mặt kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý quý thầy cô bạn Hà Nội, tháng năm 2015 Sinh viên Cao Thị Giang TỪ VIẾT TẮT • TVN Thực vật • TP Tổng Photpho • TN Tổng Nitơ • DO Hàm lượng oxy hoà tan • Chl-a Hàm lượng Clorophyll a • VKL Vi khuẩn lam • SD Độ MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái niệm tảo, vi tảo 1.1.1 Đặc điểm sinh học vi tảo 1.1.1.1 Đặc điểm phân loại taxonomy 1.1.1.2 Đặc điểm cấu trúc tảo 1.1.1.3 Đặc điểm sinh sản 1.1.2 TVN hệ sinh thái thủy vực 1.1.3 Vai trò TVN hệ sinh thái 1.2 TVN yếu tố ảnh hưởng đến phát triển chúng 10 1.2.1 Cấu trúc quần xã TVN hệ sinh thái 10 1.2.2 Một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phát triển TVN 12 1.2.2.1 Dinh dưỡng 12 1.2.2.2 Ánh sáng 14 1.2.2.3 Nhiệt độ 15 1.2.2.4 Các yếu tố khác 17 1.3 Sử dụng TVN quan trắc chất lượng môi trường nước 18 1.3.1 Thế thị sinh học? 19 1.3.2 TVN thị chất lượng nước 19 1.3.3 Quan trắc dựa vào sinh vật thị ứng dụng 19 1.4 Các nghiên cứu TVN Việt Nam 20 PHẦN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Địa điểm thực nghiên cứu 23 2.2 Phương pháp thu mẫu cố định mẫu 25 2.2.1 Phương pháp thu cố định mẫu nước 25 2.2.2 Phương pháp thu cố định TVN 26 2.3.3 Phương pháp phân tích mẫu 27 2.3.3.1 Phương pháp đo tiêu thủy lý 27 2.3.3.2 Phương pháp phân tích thủy hóa 27 2.3.3.3 Phương pháp phân tích sinh vật 28 PHẦN KẾT QUẢ 29 3.1 Biến động thông số thủy lý, thủy hóa chất lượng nước công thức thí nghiệm 29 3.1.1 Biến động thông số thuỷ lý 29 3.1.1.1 Biến động pH theo thời gian 29 3.1.1.2 Biến động nhiệt độ theo thời gian 30 3.1.1.3 Biến động hàm lượng oxy hoà tan (DO) 31 3.1.1.4 Biến động độ dẫn theo thời gian 32 3.1.2 Biến động thông số thuỷ hoá 32 3.1.2.1 Muối N-NH4 (mg NH4/L) 32 3.1.2.2 Muối N-TN (mg N/L) 33 3.1.2.3 Muối P- TP (mg PO4/L) 34 3.2 Biến động nhóm TVN công thức thí nghiệm khác 35 3.2.1 Biến động mật độ tế bào TVN 35 3.2.2 Biến động độ phong phú tương đối nhóm TVN 36 3.2.2.1 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ đối chứng 37 3.2.2.2 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất trồng lúa 38 3.2.2.3 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ có bổ sung nước thải sinh 39 3.2.2.4 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng 40 3.2.2.5 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất trồng sắn 40 3.2.2.6 Biến động cấu trúc quần xã TVN hồ Đồng Cao 41 PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 DANH MỤC HÌNH Hình Vòng đời tảo hệ sinh thái thủy vực Hình Kính hiển vi quang học dùng để quan sát TVN Hình TVN tham gia vào chu trình sinh đia hoá cacbon Hình Năng lượng nhiệt chảy vào khỏi thủy vực nước 16 Hình Giản đồ kết cấu hệ giả lập sử dụng lồng số hình ảnh thí nghiệm hệ lồng hồ Đồng Cao 23 Hình Biến động pH theo thời gian 29 Hình Biến động nhiệt độ theo thời gian 30 Hình Biến động DO theo thời gian 31 Hình Biến động độ dẫn điện theo thời gian 32 Hình 10 Biến động N- NH4+ theo thời gian 33 Hình 11 Biến động N-TN theo thời gian 34 Hình 12 Biến động P-TP theo thời gian 35 Hình 13 Biến động mật độ tế bào TVN 36 Hình 14 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ đối chứng) 38 Hình 15 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất trồng lúa) 39 Hình 16 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt) 39 Hình 17 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng) 40 Hình 18 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất trồng sắn) 41 Hình 19 Biến động cấu trúc quần xã TVN (hồ Đồng Cao) 42 DANH MỤC BẢNG Bảng Các nhóm kích thước TVN Bảng Phân loại mức độ ô nhiễm dinh dưỡng số hồ, suối, sông vùng biển 13 Bảng Biến động tổng Photpho 35 Bảng Tỉ lệ phần trăm số lượng loài TVN (hồ Đồng Cao) 41 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang MỞ ĐẦU Mọi sinh vật kể người đời sống chịu ảnh hưởng điều kiện vật lý, hóa học môi trường xung quanh Trên sở hiểu biết ngày sâu rộng mối quan hệ sinh vật môi trường, nhiều bí ẩn mối tương tác khám phá Đối với nhiều sinh vật, thiếu - thừa chất dinh dưỡng có mặt chất ô nhiễm môi trường làm xuất dấu hiệu bất thường như: thay đổi hình dạng, có mặt vắng mặt số loài định…Do vậy, sinh vật nhận diện có mặt chất ô nhiễm phản ánh chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát quan trắc có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Những sinh vật gọi sinh vật thị môi trường Ở nước ta nay, bên cạnh tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá vấn đề ô nhiễm nguồn nước vấn đề quan tâm nhiều người Sự phát triển kèm theo loại hình chất thải phần lớn chưa qua xử lý đưa vào môi trường tự nhiên gây ô nhiễm mức độ khác làm cân sinh thái hệ sinh thái thuỷ vực Trước tình trạng việc nghiên cứu, đánh giá trạng môi trường nước nhằm góp phần cho việc bảo vệ quản lý nguồn nước cần thiết Các tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá sử dụng công cụ truyền thống quan trắc chất lượng nước Để đánh giá ảnh hưởng loại chất hữu có nguồn gốc khác đến quần xã TVN hồ Đồng Cao tiến hành đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng yếu tố môi trường đến sinh trưởng phát triển thực vật phù du thực nghiệm mesocosm Đồng Cao, Thạch Thất, Hà Nội” Với mục tiêu: • Dựa vào biến động chất lượng nước (các thông số thủy lý, thuỷ hoá) xác định yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quần xã TVN • Xác định đa dạng cấu trúc quần xã TVN công thức thí nghiệm có nguồn dinh dưỡng khác K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái niệm tảo, vi tảo Tảo (Algae) thực vật bậc thấp (thực vật có bào tử, thể không phân chia thành thân, rễ, lá) Trong tế bào tảo có chứa diệp lục chúng sống chủ yếu nước Vi tảo (Microalgae) tất loại tảo có kích thức hiển vi tức muốn quan sát chúng phải sử dụng kính hiển vi Trong số khoảng 50.000 loài tảo giới vi tảo chiếm khoảng 2/3 Vai trò quan trọng vi tảo thể qua trình quang hợp hấp thụ CO2, cung cấp O2 cho sinh vật khác Trái Đất, khép kín vòng tuần hoàn vật chất làm tăng tốc độ quay vòng chu trình Tảo có mặt khắp nơi Trái Đất, từ đỉnh núi cao đáy biển sâu, chí độ sâu khoảng 200m biển nước biển Những loài tảo sống thuỷ vực gọi TVN (phytoplankton), tảo sống bám đáy thủy vực, bám vật sống hay thành tàu thuyền gọi tảo đáy (phytobentos) Dạng tảo cộng sinh với nấm thành Địa y dạng phân bố rộng rãi nhiều loài khai thác dùng làm dược phẩm, nước hoa, phẩm nhuộm mục đích kinh tế khác (hiện biết tới 20.000 loài Địa y thuộc 400 chi khác nhau) Tảo có vị trí quan trọng việc phát triển nguồn chất hữu Những thành công ngành vi sinh vật đại mà nhân loại đặt nhiều hi vọng dựa sở nuôi cấy thể dị dưỡng (nấm men, vi khuẩn, ) mà chất, thể chuyển hóa chất hữu từ dạng sang dạng khác Trong đó, tảo cho khả nhận chất hữu từ nguồn vô nước, CO2 muối khoáng nhờ trình quang hợp [23] Những năm gần đây, loài tảo thu hút ý nhà khoa học, công nghệ thương mại ưu thể so với thực vật bậc cao như: phát triển đơn giản, vòng đời ngắn, suất cao, hệ số sử dụng lượng ánh sáng cao, thành phần sinh hóa dễ điều khiển tùy điều kiện nuôi cấy nhờ kỹ thuật di truyền, nuôi trồng đơn giản, thích hợp với quy mô sản xuất công nghiệp K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang 1.1.1 Đặc điểm sinh học vi tảo 1.1.1.1 Đặc điểm phân loại taxonomy Tảo thực vật bậc thấp, nghĩa thực vật bào tử, có tản (cơ thể không phân thành thân, rễ, lá), tế bào chứa diệp lục sống chủ yếu nước Những tảo tồn nhóm thể đồng cấu tạo nguồn gốc Hiện tảo xác nhận tập hợp số ngành thực vật đặc biệt, độc lập nguồn gốc tiến hóa Như vậy, từ “tảo” có ý nghĩa sinh học lớn bao gồm thực vật bậc thấp có diệp lục, sống chủ yếu nước chiếm tới 1/3 sinh khối thực vật Trái Đất Trong sinh học, giới (Regnum hay Kingdom) bậc phân loại lớn nhất, bao gồm sinh vật có chung đặc điểm định chia thành nhiều nhóm nhỏ theo trình tự: sống (life), lãnh giới (domain), ngành (phylum), lớp (class), (order), họ (family), chi (genus) loài (species) [8] Linnaeus (1935), đặt móng cho danh pháp Sinh học đại Ông chia tất sinh giới thành giới: thực vật (Vegetabilia) động vật (Animalia) Năm 1674, Leeuwenhoek phát minh kính hiển vi quan sát sinh vật đơn bào lúc tồn chúng chưa rõ ràng Mãi đến năm 1866, Haeckel đề xuất thêm giới thứ sinh vật đơn bào (Protista) Đến kỷ thứ 19, vi khuẩn, vi nấm tảo xếp vào nhóm thực vật, động vật nguyên sinh xếp vào giới động vật [14] Hiện phân loại học nói chung phân loại tảo nói riêng không dừng lại mức độ dựa vào dấu hiệu hình thái mà áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật đại (hoá học, sinh học phân tử, công nghệ gen) Trên giới nói chung châu Á nói riêng, nghiên cứu phân loại học TVN xếp chúng hệ thống phân loại đề cập nhiều báo cáo khoa học Weber-Vanbosse,1913,1928(Indonesia) Okamura,1936 (Nhật Bản) Le,1964,1965(Hong Kong) [13] Tuỳ theo quan điểm tác giả, việc phân loại tảo kỉ XIX, XX xếp theo hệ thống khác Các tác giả Liên Xô cũ xếp tảo thành 10 ngành: tảo lam, tảo hai roi, tảo vàng lá, tảo vòng, tảo silic, tảo nâu, tảo đỏ tảo mắt, tảo lục tảo vàng Hệ thống phân loại tác giả Tây Âu, Nhật Bản lại xếp theo nhóm sắc tố, cụ thể sau:các ngành tảo hai roi, silic, vàng ánh vàng xếp ngành K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang 3.1.1.3 Biến động hàm lượng oxy hoà tan ( DO ) Hình Biến động DO theo thời gian DO lượng oxy hoà tan nước cần thiết cho hô hấp sinh vật nước (cá, thuỷ sinh, côn trùng ) thường tạo hoà tan từ khí quang hợp tảo Nồng độ oxy tự nước nằm khoảng 8-10ppm, dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, phân huỷ hoá chất, quang hợp tảo v.v Khi nồng độ DO thấp, loài sinh vật nước giảm hoạt động bị chết Do vậy, DO số quan trọng để đánh giá ô nhiễm nước thuỷ vực Biến động hàm lượng oxy hòa tan công thức thực nghiệm theo thời gian trình bày hình Nhìn chung, sai khác nhiều hàm lượng oxy hòa tan ngày thí nghiệm Gía trị DO trung bình các công thức thí nghiệm (nước hồ đối chứng, nước hồ bổ sung đất trồng lúa, nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ bổ sung đất trồng sắn, nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng) sau (6,71; 7,47; 7,29; 7,18; 6,95) tương ứng Tại hồ Đồng Cao, giá trị DO có thay đổi thất thường theo thời gian có giá trị từ (2,4÷7,22) K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 31 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang 3.1.1.4 Biến động độ dẫn theo thời gian Hình Biến động độ dẫn điện theo thời gian Độ dẫn điện nước liên quan đến có mặt ion nước, thường muối kim loại NaCl, KCl, SO2, SO42-, NO3-, PO43- Nước có độ dẫn điện cao thường liên quan đến tính độc hại ion tan nước Gía trị độ dẫn điện trung bình 76,77 µS/cm (hình 9) Biến động độ dẫn qua ngày thu mẫu dao động không đáng kể Giá trị độ dẫn thấp công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung đất trồng sắn với giá trị trung bình 75,1µS/cm giá trị cao công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung nước thải sinh hoạt (giá trị trung bình 78,72µS/cm) Đối với hồ Đồng Cao, độ dẫn giảm mạnh vào ngày thứ thí nghiệm (từ 83,93µS/cm xuống 55,93 µS/cm) có xu hướng giảm dần kết thúc thí nghiệm 3.1.2 Biến động thông số thuỷ hoá 3.1.2.1 Muối N-NH4 (mg NH4/L) Amon sản phẩm phân huỷ hợp chất hữu Đây hợp chất gây độc cho sinh vật thuỷ sinh cá nồng độ cao (>0,05 mg N-NH+4/L) K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 32 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 10 Biến động N-NH4+ theo thời gian Quan sát hình 10, giá trị NH4+ trung bình công thức thí nghiệm (nước hồ đối chứng, nước hồ có bổ sung đất trồng lúa, nước hồ có bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ có bổ sung đất trồng sắn, nước hồ có bổ sung đất nghèo dinh dưỡng) có giá trị tương ứng (0,1; 0,1; 0,09; 0,1; 0,09) chứng tỏ biến động NH4+ không đáng kể Giá trị trung bình NH4+ công thức thí nghiệm lớn 0,05 mg N-NH+4/L), điều nói lên tình hình ô nhiễm hữu nặng nề công thức thí nghiệm 3.1.2.2 Muối N-TN (mg N/L) Trong nước hợp chất chứa Nitơ tồn dạng: hợp chất hữu cơ, Amoni hợp chất dạng Oxy hoá Ba dạng tồn tạo nên Nitơ tổng (N-TN) Hàm lượng Nitơ tổng cao chứng tỏ nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng Nitơ sông, hồ cao làm tăng nguồn dinh dưỡng Điều gây phát triển mạnh mẽ TVN, gây tình trạng thiếu oxy nước, vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường thuỷ vực, sản sinh nhiều chất độc nước như: NH4+, H2S, CO2, CH4 tiêu diệt nhiều sinh vật có ích nước, gây tượng phú dưỡng K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 33 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 11 Biến động N-TN theo thời gian Quan sát biểu đồ, công thức thí nghiệm biến động TN không lớn, hàm lượng TN dao động từ 0,02÷0,2 (mg/L) Tại công thức thí nghiệm (nước hồ đối chứng, nước hồ bổ sung đất trồng lúa, nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng, nước hồ bổ sung đất trồng sắn) giá trị trung bình TN (0,11; 0,11; 0,1; 0,13; 0,1) tương ứng Tại hồ Đồng Cao, giá trị trung bình TN lớn nhiều so với công thức thí nghiệm (0,3) 3.1.2.3 Muối P- TP (mg PO4/L) Photpho hợp chất yếu tố quan trọng sống Nhưng với thực trạng nay, dư thừa Photpho nguyên nhân dẫn đến bùng nổ TVN, chúng vào nguồn nước làm giảm chất lượng nước.Trong số trường hợp dư thừa Photpho giúp tảo độc phát triển gây hại trực tiếp đến sức khoẻ người K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 34 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 12 Biến động P-TP theo thời gian Quan sát hình ta nhận thấy biến đổi không ngừng tổng Photpho tất công thức thí nghiệm Cụ thể sau: Các công thức thí nghiệm TP (mg PO4/L) Nước hồ đối chứng 0,11-0,20 Nước hồ bổ sung đất trồng lúa 0,13-0,15 Nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt 0,13-0,21 Nước hồ bổ sung đất trồng sắn 0,12-0,25 Nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng 0,14-0,2 Hồ Đồng Cao 0,17-0,23 Bảng Biến động tổng Photpho 3.2 Biến động nhóm TVN công thức thí nghiệm khác 3.2.1 Biến động mật độ tế bào TVN Chl-a thông số biểu thị sinh khối TVN Hàm lượng Chl-a thời gian nghiên cứu dao động lớn khoảng 0,01-0,04 mg/L, trung bình 0,02 mg/L Kết phân tích biến động hàm lượng Chl-a công thức thí nghiệm thời gian nghiên cứu cho thấy sinh khối TVN có biến động lớn đặc biệt vào số thời điểm có tượng “nở hoa”, hàm lượng Chl-a cao đột biến (0,04mg/l) công thức thí nghiệm nước hồ bổ sung đất trồng sắn hàm lượng vào ngày 21/10 Ở K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 35 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang công thức thí nghiệm, mật độ tảo đạt giá trị lớn vào thời điểm lý tưởng sau có xu hướng giảm dần theo thời gian Hình 13 Biến động mật độ tế bào TVN 3.2.2 Biến động độ phong phú tương đối nhóm TVN Tảo silic: Đây nhóm tảo có thành phần dinh dưỡng tương đối cao nguồn thức ăn tốt cho ấu trùng loài thủy sinh vật giai đoạn sống đáy Khi quẩn thể tảo chiếm ưu nước ao có màu vàng nâu hay vàng lục Tảo silic phát triển tốt hàm lượng chất dinh dưỡng ao nuôi mức thấp, tỉ lệ N/P lớn 15/1 Tảo silic có cấu tạo đơn bào, sống đơn độc hay thành tập đoàn Tảo Chaetoceros sp dạng đơn bào tốt cho ao nuôi, dạng đa bào, dạng chuỗi dạng xoắn xuất với mật độ cao ao thường vướng vào mang tôm gây cản trở đến trình hô hấp tôm Vì cần hạn chế phát triển giống tảo đa bào ao nuôi tôm Tảo lục:Màu nước ao nuôi quần xã tảo định, tảo lục chiếm ưu nước có màu xanh nhạt Chúng quần xã tảo tính độc, kích cỡ tảo nhỏ, không gây mùi cho vật nuôi Điều kiện cho nhóm tảo phát triển hàm lượng chất hữu hàm lượng muối dinh dưỡng mức trung bình, tỉ lệ N/P từ 7-14/1 điều kiện lý tưởng cho chúng phát triển bền vững Tảo Lam (tảo xanh hay VKL): phần lớn dạng tập đoàn hay đa bào hình sợi, hình chuỗi hạt đơn hay phân nhánh Đại đa số tế bào tảo lam dạng sợi – chuỗi hạt thường có tế bào dị hình (dị bào) Đối với thủy sản tảo lam xem tảo độc K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 36 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang hại số loài tiết chất độc số loài thường gây tượng nở hoa nước Trong ao nuôi, hàm lượng muối dinh dưỡng cao điều kiện lý tưởng cho nhóm tảo lam phát triển, tỉ lệ N/P từ 3-5/1 tảo lam phát triển chiếm ưu Tảo mắt Là sinh vật thị môi trường nhiễm bẩn hữu cơ, chúng sống môi trường phú dưỡng Tảo mắt chủ yếu phân bố thủy vực nước ngọt, số loài sống nước lợ mặn Các váng màu xanh, vàng, đỏ, nâu ao tù thường váng tảo mắt Sự xuất tảo mắt ao nuôi báo hiệu đáy ao bắt đầu nhiễm bẩn, nuôi thâm canh thức ăn dư thừa nhiều, với mô hình cho ăn xuất nhóm tảo nguồn nước bị ô nhiễm đáy nhiễm bẩn từ trước Trong điều kiện thuận lợi nhiều hữu cơ, tảo mắt tăng sinh khối nhanh ảnh hưởng đến hàm lượng Oxy hòa tan ao làm nhiễm bẩn thêm môi trường nước ao Khi tảo mắt phát triển với mật độ cao chiếm ưu ao nước có màu xanh rau má, số trường hợp có màu nâu đen Tảo giáp Sống chủ yếu nước mặn, khoảng 10% sống nước Chủ yếu tồn dạng đơn bào hình cầu hay hình sợi, có roi Nhiều loài có Celuloze bao phủ Tảo giáp di chuyển nhanh thủy vực nhờ tiêm mao xung quanh thể Nguyên nhân dẫn đến tảo giáp chiếm ưu ao nuôi nguồn nước cấp từ bên vào, qúa trình nuôi cân khoáng đa vi lượng đáy ao bẩn dẫn đến phát triển mức loài tảo Khi tảo giáp phát triển với mật độ cao ao nước có màu nâu đỏ, đồng thời mặt nước xuất nhiều váng màu nâu đỏ Thời điểm nắng gắt chúng tập trung mặt nước xuống đáy ao ánh sáng mặt trời giảm Tôm không tiêu hóa loài tảo chúng có vách tế bào cứng, số trường hợp tôm bị tắt nghẽn đường ruột phân bị đứt đoạn có nhiều tế bào tảo giáp ruột Sự xuất với mật độ cao loài tảo thường dẫn đến tôm đầu đêm lúc sáng sớm thiếu Oxy nước nước ao bị phát sáng ảnh hưởng nhiều [22] 3.2.2.1 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ đối chứng Quan sát hình 14, công thức thí nghiệm nước hồ đối chứng số lượng tế bào TVN ngày đầu không biến động nhiều, đến ngày cuối thí nghiệm số lượng giảm nhanh chóng (chỉ xấp xỉ 50%) K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 37 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 14 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ đối chứng) Quan sát hình 14, công thức thí nghiệm nước hồ đối chứng số lượng tế bào TVN ngày đầu không biến động nhiều, đến ngày cuối thí nghiệm số lượng giảm nhanh chóng (chỉ xấp xỉ 50%) Cấu trúc quần xã TVN giữ nguyên với nhóm loài chiếm ưu VKL (đều 70%), tảo silic, tảo lục Bên cạnh loài tảo khác có biến đổi không rõ rệt, tảo mắt có số lượng xuất ngày thứ với tỉ lệ 0,004% 3.2.2.2 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất trồng lúa Số lượng tế bào TVN ngày đầu thí nghiệm ổn định, có suy giảm vào ngày cuối thí nghiệm (chỉ xấp xỉ 20% so với ngày đầu) Cấu trúc quần xã TVN có thay đổi lớn VKL nhóm tảo chiếm ưu (trên 80% tổng số tảo) Đến ngày thứ 7, quần xã TVN có thay đổi, tảo Silic chiếm ưu chiếm khoảng 69,5% tổng số Số lượng VKL giảm tương đương với tảo lục (khoảng 15%) Trong trình thí nghiệm, số lượng tảo hai rãnh, tảo hai lông roi nhỏ, biến động nhiều, tảo mắt ít, có ngày thứ K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 38 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 15 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất trồng lúa) 3.2.2.3 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ có bổ sung nước thải sinh hoạt Hình 16 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt) Nhìn chung số lượng tế bào TVN nước hồ có bổ sung nước thải sinh hoạt ngày đầu thí nghiệm ổn định có giảm dần vào ngày cuối thí nghiệm Đến ngày kết thúc thí nghiệm số lượng tế bào TVN xấp xỉ 50% so với ngày đầu Cấu trúc quần xã TVN thay đổi, ngày cuối thí nghiệm phần trăm số lượng VKL giảm từ 75% đến xấp xỉ 55% VKL loài chiếm ưu nhất, sau đến tảo Silic tảo lục K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 39 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang 3.2.2.4 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng Hình 17 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng) Quan sát hình ta nhận thấy số lượng tế bào TVN ngày đầu tương đối ổn định có xu hướng giảm ngày cuối thí nghiệm Đến ngày thứ 15 số lương tế bào TVN khoảng xấp xỉ 40% so với ngày đầu Cấu trúc quần xã TVN có biến động mạnh mẽ Ban đầu, VKL loài chiếm ưu (ngày chiếm 82% tổng số lượng tế bào, ngày thứ chiếm 84% tổng số lượng tế bào) Đến ngày thứ giảm xuống 14% tảo Silic chiếm ưu với 76% số lượng Đến ngày thứ 15 thí nghiệm số lượng VKL lại tăng chiếm 64% tổng số lượng tế bào Ở công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung đất nghèo dinh dưỡng tảo hai rãnh, tảo mắt, tảo hai lông roi số lượng tương đối nhỏ không ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã TVN 3.2.2.5 Biến động cấu trúc quần xã TVN nước hồ bổ sung đất trồng sắn Nhìn chung số lượng tế bào TVN công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung đất trồng sắn ngày đầu thí nghiệm ổn định có giảm mạnh vào ngày cuối thí nghiệm (giảm khoảng 20% so với ngày đầu) Nhìn chung số lượng tế bào TVN công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung đất trồng sắn ngày đầu thí nghiệm ổn định có giảm mạnh vào ngày cuối thí nghiệm (giảm khoảng 20% so với ngày đầu) Cấu trúc K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 40 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang quần xã TVN giữ nguyên nhóm loài chiếm ưu tỉ lệ có biến đổi lớn Ở ngày đầu thí nghiệm VKL loài chiếm ưu (khoảng 77% số lượng) sau đến tảo Silic (khoảng 12%) tảo lục (khoảng 10%).Tuy nhiên đến ngày kết thúc thí nghiệm tỉ lệ có thay đổi: vi khuẩn lam (44%), tảo Silic (38%), tảo lục(17%) Bên cạnh đó, tảo hai rãnh, tảo mắt, tảo hai lông roi số lượng nhỏ không ảnh hưởng đến cấu trúc quần xã TVN công thức thí nghiệm nước hồ có bổ sung đất trồng sắn Hình 18 Biến động cấu trúc quần xã TVN (nước hồ bổ sung đất trồng sắn) 3.2.2.6 Biến động cấu trúc quần xã TVN hồ Đồng Cao Nước hồ Đồng Cao (ngoài hệ thực nghiệm) xem mẫu đối chứng với hệ thực nghiệm Theo số liệu ta có bảng sau: Tảo hai Tảo Tảo hai Tảo Tảo Vi khuẩn rãnh mắt lông roi lục khuê lam ngày 0,002% 0,000% 1,786% 8,594% 11,942% 77,676% ngày 0,000% 0,005% 0,009% 3,108% 3,032% 93,846% ngày 0,000% 0,000% 7,606% 10,887% 7,308% 74,199% 15 ngày 0,000% 0,000% 7,741% 13,452% 10,787% 68,020% Ngày Bảng Tỉ lệ phần trăm số lượng loài TVN (hồ Đồng Cao) K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 41 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Hình 19 Biến động cấu trúc quần xã TVN (hồ Đồng Cao) Số lượng TVN hồ Đồng Cao có ổn định, biến động vào ngày thứ thí nghiệm, số lượng TVN tăng gấp lần so với ngày lại Cấu trúc quần xã TVN thay đổi, nhóm chiếm ưu VKL, tảo Silic tảo lục Tảo hai rãnh tảo mắt không xuất ngày thí nghiệm (hình 19) K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 42 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang PHẦN IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết nghiên cứu yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển TVN (hồ Đồng Cao-Thạch Thất-Hà Nội) rút số kết luận sau: Các thông số thuỷ lý, thuỷ hoá có ổn định qua thời gian Tuy nhiên, có photpho tổng (TP) có biến thiên liên tục Các công thức thí nghiệm (nước hồ đối chứng, nước hồ bổ sung đất rồng lúa, nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ bổ sung đất trồng sắn, nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng ) photpho tổng có hàm lượng (0,11-0,20; 0,13-0,15; 0,13-0,21; 0,12-0,25; 0,14-0,2; 0,17-0,23) tương ứng Tất công thức thí nghiệm, số lượng tế bào TVN có xu hướng giảm dần theo thời gian Cụ thể, công thức thí nghiệm khác (nước hồ đối chứng, nước hồ có bổ sung đất trồng lúa, nước hồ có bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ có bổ sung đất nghèo dinh dưỡng, nước hồ có bổ sung đất trồng sắn) tỉ lệ phần trăm số lượng tế bào so với ngày đầu xấp xỉ (50%, 20%, 50%, 40%, 20%) tương ứng Ở công thức thí nghiệm (nước hồ đối chứng, nước hồ bổ sung nước thải sinh hoạt, nước hồ bổ sung đất trồng sắn) cấu trúc quần xã biến động theo thời gian Nhóm VKL chiếm ưu cấu trúc quần xã TVN,tiếp đến nhóm tảo Silic Trong công thức thí nghiệm (nước hồ bổ sung đất trồng lúa, nước hồ bổ sung đất nghèo dinh dưỡng) cấu trúc quần xã TVN có thay đổi lớn, đặc trưng thay nhóm tảo Silic với nhóm VKL ngày thứ thí nghiệm K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dawes, C J 1998 Marine Botany 2nd edition John Wiley and Sons Inc., New York, NY Yentsch, C S 1981 Vertical mixing, a constraint to primary production: An extension of the concept of an optimal mixing zone In: J C J Nihoul (ed.) Ecohydrodynamics Elsevier Scientific Publishing, Amsterdam, Netherlands p 6778 Goldman, J C 1977 Temperature effects on phytoplankton growth in continuous culture Limnology and Oceanography 22 p 932-935 Legendre, L 1981 Hydrodynamic control of marine phytoplankton production: The paradox of stability In: J C J Nihoul (ed.) Ecohydrodynamics Elsevier Scientific Publishing, Amsterdam, Netherlands p 191-207 Kumar, H D 1999 Introductory Phycology, Second Edition, Affiliated East - West Press Private limited, New Delhi.p 650 Lâm Minh Triết, 2005 Sinh thái môi trường ứng dụng (applied environment ecology) Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Harris, G P 1986 Phytoplankton ecology: Structure, function, and fluctuation Chapman and Hall, London, UK Đặng Đình Kim cs, 2014 Vi khuẩn lam độc nước Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ Dardeau, M R., R F Modein, W W Schroeder, and J J Stout 1992 Estuaries In: C T Hackney, S M Adams, and W H Martin (eds.) Biodiversity of the southeastern United States: Aquatic communities John Wiley and Sons Inc., New York, NY p 615-744 10 Hakanson L.,Bryhn AC.,Hytteborn JK.,2007 On the issue of limiting nutrient and predictions of cyanobacteria in aquatic system Sci Total Environ 11 Dodd K., Jone JR., Welch EB., 1998 Suggested classification of stream trophic state:distribution of temperate stream types by chlorophyll,total nitrogen and phosphorus Water Res K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 44 12 TS.Hồ Thanh Hải, 2007 Giáo trình sinh thái học thuỷ vực Bài giảng cho khoá đào tạo sau Đại học - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Slide 66 13 Doc.edu.vn ( Đề tài biến động thành phần loài số lượng thực vật ao nuôi tôm sú Khánh Hoà ) p.4-13 14 Steidinger, K.A & Tangen, K (1996) Dinoflagellates In: Identifying Marine Phytoplankton (Tomas, C.R Eds) San Diego: Academic Press p 387-584 15 Http://yume.vn 16 Blomqvist P., Petterson A., Hyenstrand P., 1994 Ammonium-nitrogen: a key regulatory factor causing dominance of non-nitrogen-fixing cyanobacteria in aquatic system Archive fur Hydrobiology p.141-161 17 Ressom R et al.,1994 Health effects of toxic cyanobacteria (blue-green algae) National Health &medical Research Council (NHMRC) Common wealth of Australia.p.8-12 18 Bryant DA, Frigaard NU (November năm 2006).Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated Trends Microbiol p.88–96 19 Moisander PH., McClinton E., Paerl HW., 2002 Salinity effects on growth Photosynthetic parameters And nitrogenase activity in estuarine planktonic cyanobacteria Microb Ecol.p 42-43 20 Hanson L.,2006 Suspended particulate matter in lakes, rivers and marine systems New Jersey: The Blackburn Press.p.331 21 Đặng Ngọc Thanh, Hồ Thanh Hải, Dương Đức Tiến, Mai Đình Yên, 2002 Thuỷ sinh học thuỷ vực nước nội địa Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật.p.36-52 22 UV-Viet Nam.com.vn 23 Đặng Đình Kim cs,1999 Công nghệ sinh học vi tảo.Nhà xuất nông nghiệp.p.5 K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 45 [...]... sự phát triển của chúng 1.2.1 Cấu trúc quần xã TVN trong hệ sinh thái Trong hệ sinh thái thủy vực, sinh trưởng, độ phong phú và thành phần của quần xã TVN và vi tảo bám chịu ảnh hưởng của tổ hợp các nhân tố vô sinh và hữu sinh như: dinh dưỡng, ánh sáng, động vật ăn thực vật nổi, trầm tích… (Sin và cs, 1999) Nhu cầu dinh dưỡng cho tảo sinh trưởng và phát triển cần khoảng 20 nguyên tố dinh dưỡng trong. .. trình sống của các loài thuỷ sinh trong thuỷ vực Nguồn ngoại lai thường cung cấp một lượng Nitơ và Photpho lớn vào môi trường Có một lưu ý rằng Nitơ ảnh hưởng đến TVN trong môi trường biển, Photpho thường ảnh hưởng đến TVN trong môi trường nước ngọt [16] Nitơ (N) Nitơ là yếu tố cần thiết của mọi tế bào sống và là một trong những nguyên tố chủ yếu tạo nên các vật chất hữu cơ Trước hết nó tham gia vào quá... định ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sinh trưởng và phát triển của nhóm TVN, chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thí nghiệm lồng nổi bao gồm các lồng nổi giả lập trên hồ Đồng Cao (như hình 5) Hình 5 Giản đồ kết cấu hệ giả lập sử dụng lồng nổi và một số hình ảnh thí nghiệm hệ lồng nổi tại hồ Đồng Cao K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 23 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Các thí nghiệm nuôi... Nhiều thực nghiệm đã chứng minh rằng, khi hàm lượng dinh dưỡng tăng lên trong các hệ thống mesocosm hoặc trong hệ thủy sinh phì dinh dưỡng thì: i) sinh khối tảo không tăng, nhưng có sự khác biệt trong thành phần thực vật phù du; (ii) chỉ có sinh khối tảo tăng; (iii) cả sinh khối và thành phần quần xã có sự thay đổi ở các mùa khác nhau và phụ thuộc vào thời gian kéo dài thí nghiệm (Pilkaitytė và Razinkovas,... sáng có vai trò rất lớn trong quá trình sinh trưởng và phát triển của TVN [18] TVN chứa một số loại khác nhau của các sắc tố mà hỗ trợ trong quá trình quang hợp Những sắc tố bao gồm: chlorophyll a và b (màu xanh), carotenoid (màu vàng và màu da cam) và phycobilins (màu đỏ và màu xanh) TVN có sự sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ nhất khi cường độ ánh sáng tối ưu với chúng Ở một ngày trong lành, cường độ... giảm do thiếu ánh sáng do sự tăng độ đục và pha trộn của các sinh vật phù du vùng nước sâu hơn (Legendre 1981) Tốc độ dòng chảy rất quan trọng trong việc cân bằng giữa mức độ ánh sáng và lượng dinh dưỡng cần thiết để duy trì sự sinh trưởng và phát triển của TVN K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 17 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang Các nguyên tố vi lượng Các nguyên tố vi lượng như Co, Fe, Mn,... năng của hệ sinh thái thủy sinh và là nguyên nhân dẫn đến những thay đổi và phân bố về không gian và thời gian cũng như thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của các loài VKL độc (Wagner và Adrian, 2009; Paerl và Paul, 2012) Mối quan hệ giữa khí hậu ấm lên và tăng trưởng sinh khối thực vật cũng được chứng minh qua các thực nghiệm trong đó các nhóm tảo khác nhau phản ứng khác nhau với những thay đổi của điều... thiết đế sự phát triển của TVN chúng tác động đến quá trình trình trao đổi chất của TVN, thường đóng vai trò là các coenzyme cần thiết cho hoạt động xúc tác của nhiều enzym Tuy vậy, vai trò của các nguyên tố vi lượng đối với sự phát triển của TVN lại tương đối khác nhau Cu và Mn có tác động đối với TVN ở nồng độ thấp (µmol) thì Fe và Mo lại kích thích sinh trưởng của TVN (Dawes 1998) Sự ảnh hưởng của chúng... • TVN trong chỉ thị chất lượng nước • Quan trắc dựa vào sinh vật chỉ thị và ứng dụng K18 – 1101 – Khoa Công nghệ Sinh học 18 Khóa luận Tốt nghiệp 2015 Cao Thị Giang 1.3.1 Thế nào là chỉ thị sinh học? Chỉ thị sinh học là sử dụng một cách có hệ thống các đáp ứng sinh học của các sinh vật chỉ thị để đánh giá sự biến đổi chất lượng môi trường Khái niệm về sinh vật chỉ thị: “Những đối tượng sinh vật có... nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxy, cũng như khả năng chống chịu (tolerrance) một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng điều kiện sinh thái của môi trường sống nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó” [12] 1.3.2 TVN trong chỉ thị chất lượng