Thành phần loài tảo silic ở hồ chứa bến en thanh hoá

Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, em đã nhận đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn trực tiếp của PGS. TS Võ Hành, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự giúp đỡ quý báu đó. Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa sinh học, các thầy cô giáo bộ môn Thực vật, các cán bộ các phòng thí nghiệm khoa sinh học đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn này. Vinh, ngày 20 tháng 05 năm 2006 Tác giả Nguyễn Thị Thơm 1 Mục lục Trang Mở đầu 3 Chơng I: Tổng quan tài liệu 5 1.1. Vài nét về nghiên cứu tảo Silíc trên Thế giới và ở Việt Nam. 5 1.2. Tình hình nghiên cứu tảo các hồ chứa ở Việt Nam. 7 1.3. Vai trò của một số yếu tố sinh thái ảnh hởng đến sự sinh trởng, phát triển của tảo. 8 1.4. Một số đặc điểm sinh thái và thích ứng với đời sống trôi nổi của tảo Silíc. 10 1.5. ứng dụng của vi tảo nói chung và tảo Silíc nói riêng trong thực tiễn. 12 1.6. Một số đặc điểm tự nhiên về hồ chứa Bến En Thanh Hóa. 13 Chơng II: Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 16 2.1. Đối tợng và địa điểm nghiên cứu. 16 2.2. Phơng pháp nghiên cứu. 17 Chơng III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận. 19 3.1. Thành phần loài và số lợng tảo Silíc. 19 3.2. Tảo Silíc trong các thuỷ vực nghiên cứu. 19 3.3. Sự biến động số lợng tảo Silíc trong các đợt nghiên cứu 30 Kết luận và đề nghị. 32 Tài liệu tham khảo. 33 Phụ lục. 37 2 Mở đầu Tảo Silíc (Bacillariophyta) cũng nh các vi tảo khác (tảo Lục, tảo Mắt, tảo Giáp ) là những cơ thể đơn bào, có kích th ớc hiển vi, sống lơ lửng trong nớc Chúng có khả năng quang hợp để tạo ra chất hữu cơ - nguồn dinh dỡng cần thiết, quan trọng trong hệ sinh thái nớc. Chúng là thức ăn cho động vật phù du và các loại ấu trùng, các loại động vật thân mềm ăn lọc, các loài cá bột và một số loài cá trởng thành. Sự phát triển của nó có vai trò quyết định năng suất sinh học của thuỷ vực. Trong thực vật phù du, tảo Silíc thờng chiếm khoảng 60 70% về số loài cũng nh sinh vật lợng, nhất là những vùng biển ven bờ chúng luôn chiếm u thế tuyệt đối, có nơi trên 84% về số loài và tới 99% về sinh vật lợng [1]. Tảo Silíc không phải là những đối tợng có giá trị kinh tế có thể khai thác phục vụ ngay cho đời sống con ngời, nhng nếu thiếu chúng sẽ ảnh hởng không nhỏ đến sự sinh trởng, phát triển của các nguồn lợi hải sản. Trong môi trờng nớc, các yếu tố của môi trờng sống ảnh hởng sâu sắc tới sự biến động thành phần loài cũng nh sự phân bố của chúng. Từ những năm 1960 trở lại đây đã có nhiều công trình nghiên cứu vi tảo các thuỷ vực dạng hồ, ao, sông, suối chúng đợc thể hiện qua các công trình của: Dơng Đức Tiến (1978, 1982, 1992, 1994), Nguyễn Văn Tuyên (1992), Võ Hành (1983, 1994), Tôn Thất Pháp (1993), Đăng Thị Sy (1996), Nguyễn Đình San (2001) [21, 22, 23, 24, 29, 7, 6, 15, 19, 18], Lê Thị Thuý Hà (1999) . Các công trình đã nêu bật đợc tính đa dạng của khu hệ tảo nớc ngọt các thuỷ vực nội địa, cũng nh vai trò của một số loài trong việc làm sạch môi trờng nớc. ở Nh Xuân và Nh Thanh Thanh Hóa có hồ Bến En thuộc Vờn Quốc Gia Bến En, nơi cho đến nay cha có công trình nào nghiên cứu về tảo. Từ thực tế đó chúng tôi tiến hành đề tài: Thành phần loài tảo Silíc ở hồ chứa Bến En 3 Thanh Hoá với mong muốn cung cấp thêm một số dẫn liệu về vi tảo ở hồ chứa này. Mục tiêu của đề tài: nhằm xác định thành phần loài và sự biến động của tảo Silíc ở hồ chứa Bến En Thanh Hoá. Để đạt đợc mục tiêu trên, nhiệm vụ của đề tài cần phải giải quyết là: 1. Xác định thành phần loài tảo Silíc. 2. Xác định số lợng tế bào tảo Silíc trong thuỷ vực 3. Xem xét sự biến động về thành phần loài và số lợng của chúng trong các vùng khác nhau của hồ chứa. 4 Chơng i Tổng quan tài liệu 1.1. Vài nét về việc nghiên cứu tảo Silíc trên thế giới và ở Việt Nam. Thực vật phù du nói chung và tảo Silíc nói riêng là mồi ăn của động vật phù du, các loài ấu trùng, các loài động vật thân mềm ăn lọc, các loài cá bột và một số loài cá trởng thành. Chúng là mắt xích rất quan trọng trong chuỗi thức ăn của sinh vật thuỷ sinh [1]. Vì vậy, năng suất sinh học của quần xã thuỷ sinh phụ thuộc vào mức độ phát triển của chúng. Trong thực vật phù du, tảo Silíc thờng chiếm khoảng 60 70% về số loài cũng nh sinh vật lợng, nhất là ở những vùng ven bờ chúng luôn luôn chiếm u thế tuyệt đối, có nơi tới trên 24% về số loài và tới 99% về sinh vật lợng. Tình hình phân bố của tảo Silíc thờng phản ánh khá đầy đủ xu thế chung của toàn bộ thực vật phù du và chính là do chúng chi phối. Những đỉnh cao về sinh vật lợng trong biến đổi theo mùa của thực vật phù du cũng nh những vùng có mức độ tập trung cao hoặc có hiện tợng nở hoa hầu hết đều do các loại tảo Silíc sinh sản mạnh tạo nên, do đó tảo Silíc giữ vai trò hết sức quan trọng trong thực vật phù du [1]. Việc nghiên cứu vi tảo nói chung, tảo Silíc nói riêng đã có từ lâu gắn liền với sự ra đời của kính hiển vi quang học cũng nh nhà tự nhiên học ngời Anh R. Hooke nhìn thấy tế bào năm 1665. Tuỳ vào mức độ hoàn chỉnh của các thiết bị nghiên cứu (phụ thuộc vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật) việc nghiên cứu vi tảo đợc thực hiện theo những hớng khác nhau. Trớc hết (và quan trọng nhất) là điều tra phân loại và tìm hiểu quy luật phân bố của chúng, sau đó đi sâu vào nghiên cứu bản chất của quá trình trao đổi chất trong cơ thể tảo và cuối cùng là nghiên cứu và ứng dụng, phục vụ lợi ích của con ngời [2]. Đã từ lâu ngời ta sử dụng một số vi tảo làm thớc đo chất lợng nớc (Zeilinka, 1978; Chimann, 1982). Palmer (1969) đã nghiên cứu và thống kê đợc 21 chi thuộc 4 ngành tảo khác nhau (tảo Lam, tảo Lục, tảo Mắt và tảo Silíc) chỉ 5 thị cho các thuỷ vực bị ô nhiễm nặng chất hữu cơ. Trong đó ngành tảo Silíc có 2 chỉ thị là Nitzschia và Gomphonema [16]. ở Việt Nam cho đến nay việc nghiên cứu vi tảo nói chung cha đợc chú ý nhiều. Những dẫn liệu đầu tiên về tảo Việt Nam đều thuộc ngời nớc ngoài: J.Loureiro (Pháp) (1873), ông đã mô tả về tảo lục Ulva pisum [theo 19]. Đến năm 1904, Bois. M. và Petit. P. đã mô tả 38 loài tảo Silíc tìm thấy ở trong ao hồ ở Sài Gòn [theo 19], Rose M. (1926) khi điều tra vịnh Nha Trang đã công bố 42 loài tảo Silíc [1]. Các công trình trên là những dẫn liệu đầu tiên về khu hệ tảo nớc ngọt và nớc mặn ở nớc ta. Các công trình viết về tảo đầu tiên ở Việt Nam là cuốn Thực vật biển ở Vịnh Nha Trang. (Marine Plants in the vicinity of Nha Trang Việt Nam ) của Dawson A.I. (1954). Tác giả đã nghiên cứu có hệ thống và công bố 209 loài và dới loài, trong đó có 7 loài mới cho khoa học [theo 19]. Từ thập kỷ 60 trở đi mới xuất hiện các công trình nghiên cứu của ngời Việt Nam. Đối với các thuỷ vực nớc lợ và nớc mặn,Trơng Ngọc An (1993) đã công bố 225 loài tảo Silíc ở biển Việt Nam trong cuốn Phân loại tảo Silíc phù du biển Việt Nam [1]. Tôn Thất Pháp (1993) khi nghiên cứu phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế ) đã công bố 224 taxon bậc loài và dới loài, trong đó có 159 taxon tảo Silíc [16]. Năm 1996,Đặng Thị Sy trong luận án PTS với đề tài: Tảo Silic vùng cửa sông ven biển Việt Nam đã công bố 361 taxon bậc loài và dới loài, trong đó có 114 taxon mới đối với Việt Nam [20]. ở miền Nam Việt Nam, Hoàng Quốc Trơng (1962-1963) đã phát hiện 154 Taxon tảo Silíc ở Vịnh Nha Trang [27]. Shirota.A. (1966) đã khảo sát 21 vực nớc từ Huế đến Rạch Giá và phát hiện đựoc 388 loài và dới loài, trong đó 103 loài tảo Silíc [39]. Gần đây, Nguyễn Thanh Tùng cùng với Nguyễn Thị Ngon (1985 ) cho ra đời cuốn sách: Thực vật đảo Phú quốc, trong đó mô tả 70 loài và dới loài gồm có 15 loài tảo Silíc [28]. 6 ở miền Bắc, trong lĩnh vực nghiên cứu tảo nớc ngọt phải nói rằng Nguyễn Văn Tuyên là ngời có đóng góp tích cực, năm 1980 với công trình nghiên cứu khu hệ tảo nớc ngọt ở miền Bắc Việt Nam ông đã công bố 979 loài và dới loài, trong đó có 260 loài tảo Silíc [29]. Tiếp sau đó là một công trình lớn của Dơng Đức Tiến (1982) nghiên cứu về khu hệ tảo ở các thuỷ vực nội địa Việt Nam, Ông đã công bố 1402 loài và dới loài, trong đó 388 loài tảo Silic [23]. 1.2. Tình hình nghiên cứu tảo ở các hồ chứa Việt Nam. Thuỷ vực dạng hồ chứa mới hình thành ở Việt Nam từ đầu những năm 1960, cho nên những hiểu biết về thuỷ sinh vật hồ chứa cha nhiều. Cho đến nay, ở Việt nam đã có hơn 4000 hồ chứa lớn, nhỏ, với tổng diện tích mặt nớc lớn hơn 1000 km 2 , dung tích hơn 20 tỷ m 3 . Trong đó có một số hồ chứa nớc lớn nh: hồ Hoà Bình, hồ Thác Bà, hồ Trị An, hồ Dầu Tiếng, hồ Thác Mơ Với đặc tính riêng, hồ có phức hệ thuỷ sinh vật đặc trng của mình. Các quần thể thuỷ sinh vật hồ khá phong phú và nhạy cảm với những biến đổi môi trờng. Các kết quả nghiên cứu liên tục từ những năm 1971 đến 1975 ở hồ Thác Bà của Nguyễn Hữu Tờng cho thấy diễn biến số lợng thực vật nổi thay đổi theo các tháng trong năm. Trong năm có hai đỉnh phát triển, một đỉnh vào mùa khô (tảo Silic chiếm u thế), và đỉnh kia vào mùa ma (tảo Lam chiếm u thế). [26]. ở khu vực miền Trung, năm 1983, Võ Hành đã công bố 191 Taxon bậc loài và dới loài, trong đó có 66 loài tảo Silíc khi nghiên cứu Thực vật nổi hồ chứa Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) [7]. Năm 1994, ông đã phát hiện đợc 45 loài và dới loài thuộc bộ Protococcaless tại 18 vực nớc ngọt thuộc các tỉnh Bình Trị Thiên, trong đó có các hồ chứa nh: hồ Cẩm Ly (huyện Lệ Ninh Quảng Bình); hồ Nam Hiếu (thị xã Đông Hà), hồ Hà Thợng (huyện Gio Hoà), hồ La Ngà (huyện Vĩnh Thuỷ), hồ Kinh Môn (huyện Gio Bình) thuộc tỉnh Quảng Trị; hồ Ba Dốc (Lăng Cô), hồ Châu Sơn (huyện Hơng Phú) thuộc tỉnh Thừa Thiên Huế, tác giả đã bổ sung 19 loài cho khu hệ tảo miền Trung [9]. 7 1.3. Vai trò của một số yếu tố sinh thái ảnh hởng đến sự sinh trởng, phát triển của tảo. Trong quá trình sinh trởng, phát triển, cũng nh mọi cơ thể sinh vật khác, vi tảo có quan hệ chặt chẽ với các yếu tố môi trờng nh nhiệt độ, ánh sáng, độ pH, độ muối, lợng oxi hoà tan, các muối dinh dỡng [NO 3 - , PO 4 3- ], Nitơ và Photpho là những nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Hàm lợng N, P có trong môi trờng cũng nói lên mức độ dinh dỡng của các thuỷ vực. Trong môi trờng nớc tự nhiên, hàm lợng N và P ở dạng (NH 4 + - N xấp xỉ bằng 0,05 mg/l; PO 4 3 P < 0,01 mg/l). Theo Sawyer (1947) [1], nồng độ P trên 0,015 mg/l và nồng độ N trên 0,3 mg/l là đủ gây hiện tợng nở hoa của tảo. So với đất trồng trên cạn, nớc thờng xuyên chứa lợng muối dinh dỡng thấp hơn nhiều và vì thế không thể đảm bảo cho vi tảo tồn tại trong thời gian dài. Tuy nhiên, các muối dinh dỡng thờng đợc bổ sung do sự chết và phân huỷ của sinh vật nớc. Theo H. S. Konstantinop (1967), sau khi vi tảo chết chúng bị phân huỷ và 20 25% photpho dạng vô cơ, 30 - 40 % dạng hữu cơ đợc gia nhập vào nớc [theo 32]. Vi tảo có sự biến động về mặt số lợng, sự biến đổi tuần tự của chế độ ánh sáng, của chế độ nhiệt gây nên tính chu kỳ của sự biến động của tảo. Mùa xuân đợc đặc trng bởi sự phát triển mạnh mẽ của tảo tạo nên đỉnh sinh vật lợng. Trong thời gian này, tảo có yêu cầu cao về hàm lợng dinh dỡng. Do sự gặp những điều kiện thuận lợi mà một số loài vi tảo sinh sản nhanh vợt bậc, gây nên hiện tợng nở hoa của nớc. Mỗi loài vi tảo tạo nên một màu khác nhau của hoa n- ớc: tảo Lục màu xanh, tảo Mắt màu nâu đỏ, tảo Silic tạo nên màu vàng nhạt Sang mùa hạ, độ chiếu sáng cực đại, nhiệt độ nớc tăng nhanh, hàm lợng muối dinh dỡng giảm làm cho nhu cầu dinh dỡng của tảo giảm đi, sinh trởng và phát triển chậm lại. Khi nhiệt độ nớc ở mức cao nhất giảm xuống, cờng độ bức xạ giảm, lợng muối dinh dỡng bắt đầu tăng lên là đặc điểm của thuỷ vực khi chuyển sang mùa thu. Đặc điểm đó phù hợp cho các loài rộng nhiệt. Sang mùa đông, nhiệt độ, cờng độ chiếu sáng đều thấp, hàm lợng muối hoà tan tăng cao đa vào trạng thái nghỉ hoặc phát triển yếu [32]. 8 Nhiệt độ là một trong những nhân tố sinh thái quan trọng, có vai trò điều khiển nhịp điệu cuộc sống thuỷ sinh vật. Nhiệt độ nớc nhận từ nguồn bức xạ của ánh sáng mặt trời, đặc biệt những chùm tia có bức sóng dài (nhiệt độ trong nớc còn đợc tiếp nhận từ không khí, từ trầm tích, từ các dòng nớc lục địa cung cấp n- ớc cho thuỷ vực). Nhiệt độ tác động gây nên biến động số lợng của vi tảo theo mùa, mà còn gây ra thay đổi thành phần loài. Mùa xuân khi nhiệt độ từ 10 15 0 C, vi tảo phát triển mạnh, đặc biệt thích hợp với tảo Silíc phát triển mạnh mẽ tạo nên đỉnh cao về sinh vật hay khối lợng. Khi điều kiện nhiệt độ thích hợp cùng với môi trờng thuận lợi vi tảo phát triển rất mạnh gây ra hiện tợng nở hoa nớc, gây ảnh hởng đến động vật thuỷ sinh và các thuỷ sinh vật khác trong thủy vực. Mùa hè, do có độ chiếu sáng cao làm cho nhiệt độ trong nớc tăng, tảo Silíc cùng các loài tảo a lạnh phát triển chậm lại. Sang mùa thu, lúc này nhiệt độ nớc giảm xuống tảo Silíc lại chiếm u thế trong thuỷ vực tạo nên cao đỉnh lần thứ hai trong năm. Đến mùa đông nhiệt độ xuống thấp, cùng với độ chiếu sáng yếu, vi tảo phát triển kém hay ở trạng thái nghỉ. ánh sáng là nhân tố sinh thái thứ hai quan trọng đối với vi tảo nói chung và tảo Silíc nói riêng. Sự tăng lên về chiếu sáng trong ngày, vi tảo nhận đợc ánh sáng nhiều hơn, quá trình quang hợp đợc kéo dài, thuận lợi cho sự phát triển về số lợng loài tảo Silíc tăng lên. ánh sáng mà thuỷ vực tiếp nhận, có nguồn gốc từ ánh sáng mặt trời, mặt trăng và các sinh vật có khả năng phát sáng, nhng ánh sáng mặt trời là chủ yếu. ánh sáng ảnh hởng đến sự phân bố theo chiều sâu của các loài tảo, bởi những loài tảo hấp thụ ánh sáng khác nhau trong quá trình quang hợp. Tảo Lam và tảo Lục chiếm u thế ở tầng nớc mặt, tầng giữa là tảo Nâu, sâu hơn là tảo Silíc [8]. Các muối dinh dỡng hoà tan trong thuỷ vực: nh các muối dinh dỡng N, P, Fe, Si, chúng rất cần thiết cho đời sống vi tảo, sự thay đổi hàm l ợng các muối dinh dỡng trong thuỷ vực nó gắn liền với từng giai đoạn sinh trởng và phát triển của tảo Silíc. 9 Kết quả nghiên cứu của Guxeva (1952) cho thấy nhu cầu về đạm không giống nhau ở các ngành tảo. Cụ thể: tảo Lục có nhu cầu N lớn nhất, thứ đến là tảo Lam, sau cùng là tảo Silíc [34]. Với P, việc nghiên cứu mức độ ảnh hởng của nó lên sự sinh trởng, phát triển của vi tảo trong điều kiện tự nhiên rất khó khăn vì hầu nh quanh năm hàm l- ợng nguyên tố này trong thuỷ vực có trị số rất nhỏ. Điều này theo các tác giả, có lẽ liên quan đến sự hấp thụ của tảo đối với nguyên tố này là rất nhanh. Trong các thuỷ vực nớc ngọt vùng Trung á, hàm lợng P tổng số giao động từ 0,02 - 0,58 mg/l, trong lúc đạt tới 6,2 mg/l [35]. Đáng lu ý là để tồn tại và phát triển, tảo Silíc không thể thiếu vắng SiO 3 - vì trên 80% trọng lợng của vi tảo đợc hình thành từ SiO 2 . Điều lý thú là hàm lợng SiO 3 - trong nớc trên phạm vi toàn cầu chênh lệch không nhiều. Ví dụ: ở Nhật Bản hàm lợng SiO 3 - tối đa là 10,9 mg/l, Trung á là 10,3 mg/l, còn ở chỗ Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh) trung bình là 11,7 mg/l [7]. Theo Guxeva (1975) và Ergashev (1981) thì sự phát triển của tảo Silíc có mối quan hệ chặt chẽ, tỷ lệ thuận với hàm lợng SiO 3 - trong thuỷ vực [33]. 1.4. Một số đặc điểm sinh thái thích ứng với đời sống trôi nổi của tảo Silíc. So với tảo Lam và tảo Lục thì tảo Silíc sống ở tầng sâu hơn theo chiều thẳng đứng. Tảo Silíc có giới hạn về nhiệt độ, nếu nhiệt độ quá cao hay quá thấp làm ảnh hởng đến thành phần loài, số lợng, nh nhiệt độ giao động từ 20 25 0 C là nhiệt độ lý tởng cho tảo Silíc a ấm phát triển. Vào mùa xuân, khi nhiệt độ từ 10 15 0 C, vi tảo phát triển mạnh, đặc biệt là tảo Silíc tạo nên đỉnh cao về sinh vật lợng hay sinh khối [2]. Trong các thuỷ vực nớc lợ và nớc mặn tảo Silic thờng đóng vai trò chủ đạo, trong một năm tảo Silic phát triển mạnh nhất vào tháng 11 và tháng chạp. 10 . điểm thu mẫu ở Hồ chứa Bến En (Thanh Hoá) 18 Chơng III Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Thành phần loài tảo Silíc ở hồ chứa Bến En -Thanh Hoá Phân tích. tiến hành đề tài: Thành phần 14 loài tảo Silíc ở Hồ chứa vờn quốc gia Bến En Thanh Hoá nhằm cung cấp thêm dẫn liệu về khu hệ Thực vật ở đây. Chơng II Đối