Tác động của chì tới sự phát triển của giai đoạn con non
Kết quả nghiên cứu cho thấy với những thế hệ F1 phơi nhiễm chì 100 µg/L thì chiều dài, chiều rộng cơ thể cùng độ dài râu chính của cả M. dubia ở giai đoạn còn non (neonate không có sự khác biệt đáng kể đối với những con sống trong môi trường không ô nhiễm chì (T-tests, P= 0,26 > 0,01). Chỉ đến thế thệ F2 thì chiều rộng cơ thể của các con M. dubia phơi nhiễm chì đã có dấu hiệu nhỏ hơn, tuy không tạo sự khác biệt (T-tests, P =0,85 > 0,01). Nhưng có thể thấy, các thông số khác nhau của kích thước cơ kể có thể phản ứng khác nhau đối với môi trường ô nhiễm chì.
94
Hình 3.21 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ thể M.dubia giai đoạn con non thế hệ F1 và F2
Râu chính (Second atenna) là bộ phận quan trọng của M.dubia để di chuyển, kiếm mồi và trốn thoát kẻ thù. Sự phát triển của râu chính sẽ ảnh hưởng tới hành vi bơi, kiểu bơi của M. dubia. Sự phát triển của râu trong cơ thể liên quan tới vận động của M. dubia và đóng vai trò lớn trong sinh tồn loài. Do đó, sự thay đổi chiều dài kích thước của râu phản ánh năng lượng vận động của M. dubia và sự phân phối năng lượng trong quá trình phát triển của M. dubia.
Hình 3.22 Ảnh hưởng của chì tới cơ quan vận động của M. dubia giai đoạn con non thế hệ F1 và F2
95
Kết quả quan trắc kích thước râu chính của M. dubia trong giai đoạn con non không thấy có sự thay đổi kích thước râu giữa các con phơi nhiễm chì và các con mẫu trắng. Điều đó chứng tỏ chì ở nồng độ 100 µg/L chưa có tác động tới hệ vận động của
M. dubia trong những giai đoạn đầu phát triển ở những thế hệ phơi nhiễm đầu tiên (T- test, P = 0,95> 0,01). Từ thế hệ F3, M. dubia non sống trong môi trường ô nhiễm chì thì chiều dài, chiều rộng cơ thể và độ dài râu chính đều không có sự khác biệt đáng kể với các con sống trong môi trường không ô nhiễm. Trong giai đoạn còn non từ thế hệ F4 đến F9 chiều dài của cơ thể M. dubia non không có sự khác biệt đáng kể so với những con M. dubia ở giai đoạn còn knon không bị phơi nhiễm chì. Trong khi đó, bắt đầu từ thế hệ thứ 4 đến thế hệ thứ 9 thì kích thước chiều rộng của M. dubia ở giai đoạn còn non giảm đáng kể so với các cá thể cùng độ tuổi không phơi nhiễm chì. Đặc biệt đến thế hệ phơi nhiễm thứ 9 thì kích thước chiều rộng cơ thể giảm đi 11,3% so với kích thước các con sống trong môi trương không bị ô nhiễm (T-test, P=0,0001 <0,01). Trong khi đó chiều dài râu (II) của M. dubia giai đoạn còn non chỉ giảm đi đáng kể sau 7 thế hệ phơi nhiễm (T-test, P= 0,0001 <0,01).
Hình 3.23 Tác động của Pb lên kích thước cơ thể M.dubia giai đoạn con non thế hệ F3 đến F9
Giai đoạn con non M.dubia kéo dài từ khi được sinh ra đến khi con non được 20 giờ tuổi. Ở giai đoạn này các ảnh hưởng tác động của chì thường chịu tác động nhiều từ điều kiện sinh lý hóa trong cơ thể mẹ hơn là từ các tác động của môi trường,
96
do thời gian phơi nhiễm tại môi trường rất ngắn. Những thế hệ đầu phơi nhiễm thì tác động của chì tới thế hệ con non chưa đáng kể. Từ những thế hệ phơi nhiễm sau (từ F5- F9) thì các tác động tới giai đoạn con non tăng dần. Điều đó chứng tỏ các tác động của chì có ảnh hưởng tới sinh lý của các con mẹ từ thế hệ F2 đến F9 và ảnh hưởng gián tiếp tới trứng và con non sau khi sinh ra.
Trong các chỉ tiêu quan trắc thì kích thước bề rộng cơ thể con non phơi nhiễm chì giảm đi đáng kể so với chiều rộng cơ thể con non ở mẫu trắng bắt đầu từ thế hệ F3 đến thế hệ F9 (T-test, P= 0,001 <0,01). Trong khi đó, chiều dài cơ thể của M. dubia
phơi nhiễm chì ở giai đoạn con non có dấu hiệu nhỏ hơn con sống trong môi trường không ô nhiễm chì đang kể ở thế hệ thứ 9 (T-test, P=0,005 <0,01). Điều này chứng tỏ chì có tác động giảm kích thước cơ thể M. dubia ngay từ giai đoạn con non. Tuy vậy các dấu hiệu giảm kích thước cơ thể giai đoạn con non một cách đáng kể chỉ có thể được quan sát sau 9 thế hệ phơi nhiễm, khi chiều dài cơ thể của M. dubia phơi nhiễm chì giảm đáng kể so với con nuôi trong mẫu trắng.
Hình 3.24 Tác động của chì lên cơ quan vận động của M.dubia giai đoạn con non thế hệ F3 đến F9
Độ dài râu chính của M. dubia có phản ứng chậm hơn đối với chì. Râu chính giảm chiều dài đáng kể so với mẫu trắng từ thế hệ F7(T-test, P=0,039 <0,01). Như vậy có thể kết luận chì có tác động tới các vận động của M. dubia trong những giai đoạn đầu nếu như sinh vật bị phơi nhiễm trong thời gian dài.
97
Tác động của chì tới giai đoạn ấu trùng của M. dubia
M.dubia khi phơi nhiễm100 µg/L chì ở thế hệ thứ 1 và thứ 2 không có sự tác động đáng kể về các chỉ số quan trắc như chiều dài cơ thể, chiều rộng cơ thể, chiều dài râu so với các cá thể không phơi nhiễm chì (T-tests, P-values > 0,01)
Hình 3.25 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ thể M. duiba giai đoạn vị thành thế hệ F1 và F2
Trái lại với các dấu hiệu của thế hệ F1 và F2 ở giai đoạn còn non, các số đo về chiều dài cơ thể và chiều rộng cơ thể của các con M. dubia giai đoạn ấu trùng có dấu hiệu nhỉnh hơn, tuy không có sự khác biệt rõ rệt đối với các con sống trong môi trường mẫu trắng. Điều này có thể lý giải do phơi nhiễm ở nồng độ chì thấp 100 µg/L, ở những thế hệ phơi nhiễm đầu, chì chưa tích lũy nhiều trong cơ thể, chưa gây ra những dấu hiệu ảnh hưởng nặng nề nhưng có thể là một yếu tố gây căng thằng (stress) đối với
M. dubia. Một trong những phản ứng chống lại sự căng thẳng của động vật nổi đó là tăng cường hấp thu năng lượng từ thức ăn, tăng cường hô hấp và trao đổi chất. Một trong những kết quả đó là kích thước cơ thể của các con M. dubia ở giai đoạn ấu trùng có dấu hiệu tăng kích thước hơn so với các con sống trong môi trường mẫu trắng. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng thích nghi với các căng thẳng của M.dubia [151].
Cơ quan vận động của M. dubia (chiều dài râu) cũng có những phản ứng tương tự như kích thước cơ thể, chiều dài M.dubia phơi nhiễm có dấu hiệu dài hơn so với những con sống trong môi trường không phơi nhiễm, tuy không tạo ra sự khác biệt rõ rệt (T-tests, P= 0,234 > 0,01). Khi cơ quan vận động của các con M.dubia sống trong
98
môi trường phơi nhiễm có dấu hiệu phát triển dài hơn các con sống ở môi trường nước trắng, điều đó chứng tỏ quá trình trao đổi chất và hấp thu năng lượng trong giai đoạn ấu trùng của M.dubia tăng. Giai đoạn ấu trùng là giai đoạn có tốc độ hấp thu năng lượng lớn nhất trong đời sống của M. dubia. Đây là giai đoạn phần lớn năng lượng giành cho phát triển kích thước cá thể thay vì tập trung năng lượng cho sự sinh sản. Vì thế những dấu hiệu trên có thể thấy chì có dấu hiệu tác động tới quá trình trao đổi chất là hấp thu thức ăn của M. dubia.
Hình 3.26 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ quan vận động của M.duiba giai đoạn ấu trùng thế hệ F1 và F2
Các ảnh hưởng của chì trong giai đoạn ấu trùng, M.dubia từ F4 đến F9 sống trong môi trường phơi nhiễm chì có kích thước chiều dài và chiều rộng cơ thể giảm một cách đáng kể so với các kích thước cơ thể M.dubia sống trong môi trường không ô nhiễm từ thế hệ (T-tests, P< 0,01).
99
Hình 3.27 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ thể M. dubia giai đoạn ấu trùng thế hệ F3 và F9
Độ dài râu cũng giảm đáng kể từ F7 đến F9 trong giai đoạn ấu trùng (T-test, P <0,01). Số liệu thống kê cho thấy, sau một thời gian phơi nhiễm, chì được tích lũy từ giai đoạn con non đến giai đoạn trưởng thành, và từ thế hệ F1 đến thế hệ F6 đã khiến cho kích thước chiều dải râu chính của M. dubia giảm đáng kể từ thế hệ thứ 7. Điều này chứng tỏ, bộ phận vận động của M. dubia có phản ứng muộn hơn so với các phản ứng kích thước (chiều dài và chiều rộng) cơ thể.
Hình 3.28 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ quan vận động của M. dubia giai đoạn ấu trùng thế hệ F3 và F9
100
Giai đoạn ấu trùng là giai đoạn M. dubia sử dụng phần lớn cho phát triển kích thước cơ thể. Vì vậy tốc độ trao đổi chất của cơ thể trong giai đoạn ấu trùng tăng mạnh so với các giai đoạn khác. Điều đó có nghĩa rằng nghĩa rằng chì sẽ có khả năng xâm nhập vào cơ thể nhiều hơn điều đó khiến các tác động của chì tới giai đoạn này sẽ tăng lên. Mặt khác, M. dubia giai đoạn ấu trùng phơi nhiễm chì thời gian từ 20- 60 giờ, với thời gian phơi nhiễm chì dài hơn, các tác động của chì làm giảm chiều dài cơ thể biểu hiện sớm hơn ở thế hệ F7-F9 so với ở giai đoạn con non.
Tác động của chì tới giai đoạn trưởng thành của M.dubia
Trong giai đoạn trưởng thành, các chỉ số về chiều dài, chiều rộng cơ thể và độ dài râu chính của M.dubia ở thế hệ F1 và F2 phơi nhiễm chì không có sự khác biệt đáng kể so với các cá thể không phơi nhiễm chì (T-test, P> 0,01).
Hình 3.29 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ thể M.dubia giai đoạn trưởng thành thế hệ F1 và F2
Đối với giai đoạn trưởng thành, chì có tác động làm giảm kích thước chiều dài cơ thể M.dubia đáng kể bắt đầu từ thế hệ F6 đến F9. Trong khi đó chì không tác động đáng kể đối với chiều dài cơ thể các cá thể từ F3 đến F5. Kích thước bề rộng các cá thể
M.dubia trưởng thành phơi nhiễm chì từ thế hệ thứ 5 đến thế hệ thứ 9 ngắn hơn đáng kể so với các cá thể không phơi nhiễm chì (T-tests, P = 0,003; 0,018; 0,047; 0,0001; 0,0001< 0,01).
101
Hình 3.30 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ quan vận động M. dubia giai đoạn trưởng thành thế hệ F1 và F2
Ở giai đoạn trưởng thành thì độ dài râu của các cá thể M. dubia ở thế hệ F4 đến F9 ngắn hơn đáng kể so với độ dài râu ở các con không phơi nhiễm chì (T-tests, P = 0,21, 0,08, 0,032, 0,023, 0,001, 0,001< 0,01).
Hình 3.31 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ thể M.dubia giai đoạn trưởng thành thế hệ F1 và F2.
Giai đoạn trưởng thành là giai đoạn cá thể đã phát triển hoàn thiện cơ thể và có thời gian phơi nhiễm chì dài. Trong giai đoạn trưởng thành, cá thể trưởng thành sẽ dồn toàn bộ năng lượng cho sinh sản. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, chì có tác động tích
102
lũy theo thời gian từ thế hệ này sang thế hệ khác. Thời gian phơi nhiễm càng lâu, tác động của chì tới các các thể phơi nhiễm càng thể hiện rõ ràng và càng xuất hiện sớm trong quá trình phát triển của cá thể.
Hình 3.32 Ảnh hưởng của chì tới kích thước cơ quan vận động M.dubia giai đoạn trưởng thành thế hệ F1 và F2
Các tác động trên cũng được quan sát thấy ở những nghiên cứu trước đó với
Daphnia magna sau khi chúng bị phơi nhiễm 9 thế thệ [152, 153] và ở loài cua lớn sau khi phơi nhiễm 4 thế hệ [153]. Có những nghiên cứu đã chứng minh rằng chì là yếu tố gây tác động rối loại tới nội môi (homeostasis) [154], làm rối loạn kênh vận chuyển canxi trên màng tế bào và ảnh hưởng tới hệ thống noron thần kinh [155], và cả hệ thống sinh sản của sinh vật [3]. Trong nghiên cứu này cho thấy chì là nguyên nhân gây giảm kích thước cơ thể của M.dubia việc này có thể liên quan tới việc chì có thể cạnh tranh và làm giảm sự hấp thụ Ca của cơ thể gây ra việc giảm kích thước cơ thể và chiều dài râu chính [156]. Các nghiên cứu trước đó chỉ ra rằng có dấu hiệu cho thấy
Daphnia magna giảm kích thước cơ thể là do việc giảm hấp thụ Ca trong cơ thể [157]. Kích thước cơ thể và độ dài râu chính là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình phát triển sinh sản và các phản ứng tự vệ của M. dubia [158-160]. Kích thước nhỏ hơn thể làm giảm khả năng nhìn thấy của động vật ăn thịt (cá) đối với M.dubia. [161, 162]. Vì vậy sự giảm kích thước cơ thể và râu chính khi phơi nhiễm chì sẽ ảnh hưởng tới hành vi bơi và tốc độ bơi của M.dubia. Sự giảm độ dài râu chính còn ảnh hưởng tới khả năng trốn thoát và hướng bơi để tìm thức ăn của M.dubia. Vì thế những
103
ảnh hưởng mạn tính của chì là rất nghiêm trọng tới sự phát triển và các hành vi của
M.dubia. Đặc biệt hơn các tác động này của chì tới M.dubia sẽ càng sâu sắc hơn qua nhiều thế hệ phơi nhiễm [163].
Tác động của chì tới thời gian thành thục và chỉ số sinh sản của M. dubia
Kết quả nghiên cứu cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về số con của mỗi lứa đẻ của con cái phơi nhiễm chì ở F1 và F2 so với số con sinh ra một lứa đẻ của con cái không phơi nhiễm chì (T-test, P= 0,24>0,01). Không có dấu hiệu ảnh hưởng của chì tới thời gian thành thục của M.dubia, trong thời gian phơi nhiễm qua hai thế hệ (T- test, P=0,124>0,01).
Hình 3.33 Ảnh hưởng của chì tới chỉ số sinh sản của M. dubia ở thế hệ F1 và F2
Kết quả nghiên cứu cho thấy, mặc dù đã có dấu hiệu giảm số lứa đẻ và tổng số con sinh ra trên một con cái phơi nhiễm chì ở thế hệ F2 nhưng sự khác biệt này không đáng kể (T-test, P>0,05).
104
Hình 3.34 Ảnh hưởng của chì tới số lứa đẻ trung bình tổng số con trung bình trên mỗi cá thể M.dubia ở thế hệ F1 và F2
Mặc dù kích thước cơ thể M.dubia có dấu hiệu giảm đáng kể từ thế hệ F2, nhưng các quan sát về thời gian thành thục của M.dubia (tính từ lúc để ra từ cơ thể bụng mẹ đến khi bắt đần mang trứng) bị kéo dài một cách đáng kể và dài hơn (13.2% tới 37.5%) so với M.dubia sống trong môi trường không bị ô nhiễm bắt đầu từ F7-F9 (T-tests, P = 0,001; 0,001; 0,001 < 0,01). Trong khi thời gian thành thục ở thế hệ F3- F5 của M.dubia không có sự khác biệt so với các con sống ở môi trường không chất ô nhiễm (T-tests, P= 0,1; 0,101; 0,03; 0,042; 0,015; 0,047 > 0,01).
105
Số con đẻ trong một lứa, số lứa đẻ và cả tổng số con cái sinh ra trên một con cái phơi nhiễm chì từ thế hệ F5-F9 giảm đáng kể so với con cái sống trong môi trường không chất ô nhiễm (T-tests, P=0,01; 0,0001; 0,0001 < 0,01); các ảnh hưởng của chì lên 3 yếu tố trên ngày càng mạnh mẽ hơn sau mỗi thế hệ. Số lượng con con sinh ra trong mỗi lứa, số lứa đẻ và tổng số con non của cơ thể mẹ phơi nhiễm không khác với các chỉ số từ con cái không phơi nhiễm ở các thế hệ lần lượt F3-F7, F4- F5, F3-F6 (T- tests, P > 0,05). Ở thế hệ F9, mỗi con cái sống trong môi trường không có chất phơi nhiễm trung bình đẻ 5,5 ± 0,05 con non, gấp 2,5 lần số con sinh ra trong một lứa của con cái phơi nhiễm trong môi trường chì với số con sinh ra trong một lứa là 2,1 ± 0,54.
Hình 3.36 Ảnh hưởng của chì tới số lứa đẻ và tổng số con non sinh ra của M.dubia F3-F9
Đặc biệt là tổng số con sinh ra của con cái phơi nhiễm chì đã giảm đi 5 lần sau khi phơi nhiễm 9 thế hệ so với tổng số con sinh ra từ M.dubia cái sống trong môi trường phơi nhiễm (T-test, P =0,001< 0,01). Nhiều nghiên cứu trước đó đã khẳng định