M, LS Thái Dố lượng loài cá Vương (sunfish species) ược (Bass) và cá
c) Áp dụng chỉ số tổ hợp sinh học cho lưu vực sông Hồng:
Ở đây đưa ra 17 loại thông số đo mới hoặc được điều chỉnh cho lưu vực sông Hồng. Các thông số này cung cấp phép đo cho nhiều khía cạnh lien quan quần thể loài cá: Thành phần và tính đa dạng loài ; thành phần dinh dưỡng loài; nhóm (Guild) tái sinh sản; nhóm (Guild) chức năng; thành phần và tính đa dạng loài cá.
•Thông số về thành phần và tính đa dạng loài
Thông số: Tổng số loài (bao gồm cả loài đặc hữu)
Tổng số 80 loài được phát hiện trong vùng, tuy nhiên thực tế hiện nay, không kể
loài cá Hồi và những loài không thu thập được trong vòng 20 năm trở lại đây, phát hiện thấy 75 loài (Stoner and others, 1993). Nhìn chung, do mức đa dạng loài (bao gồm số lượng và thành phần loài trong quần thể) có xu hướng gia tăng nên tính toàn vẹn loài sinh học cũng gia tăng. Mặc dù các loài ngoại lai không được đưa vào phép
đo ban đầu, cá chép (Cypnnus casino) là loài ngoại lai duy nhất tại lưu vực sông Hồng. Loài này đã xuất hiện ở đây từ những năm 1920 (Eddy and Underhill, 1974) và trở
thành một thành phần của cộng đồng cá. Tại một số lưu vực sông, loài này đóng góp phần đáng kể vào sinh khối cá, đóng vai trò là loài chủ đạo và thay thế cho các loài bản địa có thể phân biệt được ở mức có tính toàn vẹn loài thấp nhất. Vì vậy, loài này
được coi là một phần quan trọng của cộng đồng cá và được đưa vào phép tính của chỉ
số IBI.
Động vật đáy ăn sâu bọ bao gồm những loài cá sống chủ yếu ở vùng nước nông trên nền cát và ăn sâu bọ. Đây là thước đo thay thế cho số loài cá Vược trong bảng IBI gốc. Vùng nước đầu nguồn thường ít thấy những loài cá Vược. Thực tế số liệu thu thập chỉ có 3 loài cá Vược quan sát thấy ở Bắc Dakota (Ryckman, 1981). Gốc ban đầu của thông số này là đánh giá những loài động vật ăn sâu bọ như Noturus spp, Cottus spp. nếu quan sát thấy rất ít hoặc không có loài cá Vược. Loài madtom có hình dạng giống với loài cá Vược. Các loài động cá đáy ăn sâu bọ khác có thể kể tên như: Moxostoma anisurum, M. erythurum, M. macrolepidotum, M. valenciennesi, Macrhybopsis storeriana,Notropis dorsalis, N. stramineus, N. volucellu, Rhinichthys cataractae, R. atratulus, Pecrcopsis omiscomaycus. Sự gia tăng các loài cá đáy ăn động vật đồng nghĩa với gia tăng tính toàn vẹn sinh học.
Thông số: Số lượng loài phân bốở thượng lưu dòng:
Qua nghiên cứu của Cục Bảo vệ môi trường Bang Ohio (1987) cho thấy chỉ
những loài cá nhất định mới phân bố ở vùng nước đầu nguồn có diện tích tiêu thoát nước dưới 50 km2. Có 9 loài được xem như là taxa đặc hữu cho vùng nước đầu nguồn. Có thể kể tên các loài như sau: Margariscus margarita, Phoxinus eos, P. neogaeus, Culaea inconstans. Sự có mặt những loài cá vùng đầu nguồn trên chứng tỏ môi trường sống ổn định, ít áp lực về ô nhiễm và có tính toàn vẹn sinh học cao.
Thông số: Số lượng loài cá Tuế
Số lượng phân bố loài cá Tuế có liên quan tới chất lượng môi trường sống và tính toàn vẹn sinh học. Ước tính có khoảng 10 loài cá Tuế sinh sống trong vùng sông đầu nguồn với diện tích tiêu thoát nước dướic 50 km2. Những loài nhưNocomis bigutattus,
Notropis stramineus và N. rubellus là những loài điển hình thuộc nhóm cá Tuế phân bố ở những vùng có chất lượng nước tốt. Những loài như Semotilus atromaculatus,
Pimephales promelas và Notemigonus crysoleucas có khả năng tồn tại trong cả môi trường bị ô nhiễm hoá học và môi trường khô cạn.
Thông số: Tính ổn định
Tính ổn định được mô tả là mức phân tán phong phú của các cá thể trong quần thể các loài. Nếu tất cả các loài có mức phong phú như nhau, sự phân tán các loài này sẽ đạt thông số cân bằng cao nhất. Sự khác biệt về mức phong phú càng cao thì giá trị ổn định càng thấp.
Trong nhiều trường hợp khi xuất hiện sự suy thoái môi trường, một số loài trong quần thể có khả năng gia tăng số lượng loài mình trong khi những loài khác bị giảm số
trường gọi là những loài có khả năng chịu đựng. Đối với những loài này thì giả định nếu không có sự suy giảm về loài, tổng đa dạng loài sẽ giảm do giảm tính ổn định giảm. Trong những trường hợp khác, môi trường suy thoái hoặc tạo điều kiện thuận lợi cho những loài ngoại lai xâm nhập và định cư.
Trong trường hợp với các dòng suối có xu hướng gia tăng và phát triển mạnh các loài ngoại lai khi chất lượng nước sông suy giảm, thì thông số ổn định giảm do phần trăm các loài có khả năng chịu đựng tăng. Sử dụng thông số tính ổn định thay thế cho thông số về các loài có khả năng chịu đựng có ưu điểm là không đòi hỏi thống kê danh sách những loài có khả năng chịu đựng, thuận tiện khi nghiên cứu trên bồn sông Hồng. Plafkin and và cộng sự (1989) đã thống kê được 12 loài có khả năng chịu đựng ở vùng Trung Đông, trong đó 11 loài ghi nhận thấy ở bồn sông Hồng. Một điều cần lưu ý là những đặc tính như tính khắc nhiệt về nhiệt độ, mùa sinh trưởng ngắn và tính đa dạng trong chuối thức ăn đã tạo ra môi trường với nhiều loài được định nghĩa là có khả năng chịu đựng cao. Thông số về tính ổn định giảm đồng nghĩa với mất tính toàn vẹn sinh học.
Thông số: Tỷ lệ các loài phân bố tại các sông lớn
Thực tế hầu như chưa có nghiên cứu về thông số cho môi trường các sông lớn ở
vùng phía Bắc sông Hồng hoặc sông Red Lake. Tác giả Simon (1992) cho rằng môi trường vùng nước sông lớn có thể phân ra làm 2 loại: các sông rộng (2500-5000 km2) và sông rất rộng (>5000 km2). Năm 1987, hai nhà nghiên cứu Hughes và Gammon đã phân tích các thông số có thể áp dụng cho lưu vực sông Willamette còn Simon (1992) xây dựng thông số cho các sông lớn vùng Indiana. Số lượng taxa loài cá cho các vùng nước sông lớn có xu hướng gia tăng với các sông có diện tích tiêu thoát nước trên 5000 km2. Tỷ lệ thấp về taxa loài cá chỉđịnh cho môi trường có tính toàn vẹn sinh học bị suy giảm.
Tương tự như các loài cá Vược, cá Bống…đặc trưng cho những vùng suối nhỏ, có những loài đặc trưng cho môi trường nước sông lớn. Simon (1992) phát hiện ra rằng một số loài cá như Aipenseridae, Lepisosteidae, Notropis blenniu), Carpiodes
spp., Ictiobus spp., Ictalurus punctatus và một số loài Cyprinidae thường xuất hiện với trữ lượng lớn ở những vùng có khả năng tiêu thoát nước mạnh dao động trong khoảng 5000 km2.
• Thông số: Thành phần dinh dưỡng loài
Thông số này được thiết kế đểđánh giá dòng năng lượng qua hệ thống và nó có thể bị tác động ra sao khi chịu ảnh hưởng từ suy thoái môi trường. Thay vì tính tỷ lệ
loài ăn thịt), ở đây dùng tính toán tỷ lệ sinh khối để làm thông số nghiên cứu. Mục
đích của thông số là chỉ ra những thay đổi hay ngắt quãng của dòng năng lượng qua hệ
thống ở điều kiện bình thường. Dùng thông số về sinh khối có thể tránh được nhược
điểm của phép tính các loài cá thể riêng rẽ cho kết quả sai khi có một loài giống khỏe thích nghi cực tốt hoặc chỉ phân bố mạnh vào một thời điểm nhất định. Thông số về
sinh khối có thể cho thấy dòng năng lượng trong hệ sinh thái được vận chuyển qua các mắt xích như thế nào và đọng lại ởđâu.
Thông số: Sinh khối của loài ăn tạp
Sự gia tăng các loài ăn tạp đưa đến giả định là giảm mức an toàn sinh học. Một vài nghiên cứu xác định loài ăn tạp là loài tiêu thụ 25% thực vật và 25% động vật, ở đây các loài ăn tạp được xác định căn cứ vào đặc trưng có màng bụng đen và ruột cuộn dài. Hai đặc trưng này đều được các công trình nghiên cứu khác như của Karr (1986) và Plafkin (1989) đồng ý. Đối với lưu vực sông Hồng, loài ăn tạp kể trên chính là loài cá Tuế (Pimephales notatus, Notropis anogenu) và cá chép. Những loài cần lưu ý trong nghiên cứu đối với vùng này bao gồm: Catostomus commersoni, Ictiobus cyprinellus, I.bubalus, Carpiodes cyprinus.
Thông số: Tổng sinh khối
Thông số này được tác giả Hughes và Gammon sử dụng để đánh giá cho các vùng sông lớn ở miền Đông. Đây là thông số phù hợp trong nghiên cứu các sông quy mô trung bình và lớn ở lưu vực sông Hồng. Phần lớn những thay đổi về môi trường sống đều phản ánh đến chế độ vùng nước đầu nguồn và các con suối trung bình cũng như các sinh vật sống ở đó. Thông số tổng sinh khối phản ánh tổng những biến đổi trong chu trình dinh dưỡng và vận chuyển dòng năng lượng của hệ thống.
• Thông số: Nhóm chức năng
Nhóm chức năng là một thông số khác để phân loại hoặc nhóm các sinh vật dựa vào đặc tính sinh thái của chúng, phổ biến nhất là các thuộc tính sinh lý, hành vi hay vài đặc tính khác hình thành nên dạng và chức năng loài.
Tỷ lệ các loài cá Tuế có miệng sán (minnows with subtenninal mouths)
Tỷ lệ lớn các loài cá Tuế với dạng miệng sán có liên quan đến sự gia tăng thông số IBI và có thể dùng làm chỉ thịđặc trưng cho năng suất thứ cấp và sự vắng mặt các tác nhân gây nhiễm mặn.
Đây là thông số thay thế cho thông số về số lượng loài cá Tuế. Nó tập trung vào
đánh giá nhóm những loài cá nhỏăn sâu bọ. Mặc dù thông số này dùng để nghiên cứu về nhiều loại kích cỡ cá, từ những loài cá Đuối lớn đến những giống cá Tuế nhỏ,
nhưng mục đích chính là nghiên cứu những loài cá nhỏ về kích thước thức ăn tiêu thụ. Năng suất thức ăn của nhóm này phụ thuộc vào điều kiện thuận lợi của môi trường sống và các nguồn hữu cơ cung cấp không bịảnh hưởng. Thông số thay thế này căn cứ
vào việc sử dụng loài phân bố trong cùng nhóm nghiên cứu, ở đây cụ thể là loài cá Tuế.
Thông số-Tỷ lệ các cá thể không có khả năng chống chịu
Trong các thông số gốc (Karr, 1981; Karr and others, 1986), chỉ có 5-10 % các loài được liệt kê có thể xếp vào nhóm những loài không khả năng chịu đựng trước những suy thoái về môi trường. Việc lựa chọn các loài trên căn cứ vào các nhà sinh vật học và chính quyền địa phương. Ví dụ, trong hệ thống phân loại Karr liệt kê ra 19 loài thuộc nhóm này ở vùng Trung- Trung Bắc nước Mỹ. Plafkin cũng đưa ra được 49 loài
ở vùng Trung đông. Có 75 loài tìm thấy ở lưu vực sông Hồng, 5 loài (chiếm 6,7 %) thuộc danh sách phân loại của Karr và 8 loài là do Plafkin phân loại, nhưng so 2 danh sách thì chỉ trùng có hai loài. Sử dụng bảng phân loại tổng hợp từ cả 2 nguồn, ta sẽ có danh sách 11 loài không có khả năng chịu đựng những biến đổi môi trường ở trong vùng nghiên cứu. Như vậy chỉ có 15% tổng số 75 loài trong vùng không có khả năng chịu đựng. Để áp dụng được thông số này cần có định nghĩa cụ thể về loài không có khả năng chống chịu biến đổi môi trường.
Thông số-Tỷ lệ các cá thể có khả năng chống chịu
Các loài cá có khả năng chống chịu phân bố trong lưu vực sông Hồng có thể kể
tên: Ameiurus melas), cá Tuế, cá chép, Umbra limi), cá Vược đen, cá Thái Dương bạc,... Các loài nằm trong diện áp dụng của thông số này có thể kể tên cả những nhóm phân bố ở các vùng sông lớn, các loài bổ sung như quillback, bigmouth buffalo, cá mèo, cá Thái Dương xanh (Lepomis cyanellus), Aplodinotus grunniens. Sự gia tăng ngưỡng chịu đựng của các loài trên chỉ thị cho sự suy giảm tính toàn vẹn sinh học.
•Thành phần và tính đa dạng loài cá
Nhóm tác giả Karr (1986) và đồng sự đưa ra 3 thông số để đánh giá thực trạng các cá thể và chất lượng các con suối dựa vào số lượng loài cá. Thông số thay thếđược tuyển chọn căn cứ vào sự khác biệt về điều kiện thủy văn của mỗi lưu vực. Những sự
cố, thiên tai bất ngờ như lũ lụt, hạn hán có thể có ảnh hưởng đáng kể đến cộng đồng các loài cá. Để lượng hóa được những rủi ro này cần điều chỉnh và đưa ra bộ thông số
mới phù hợp hơn.
Tỷ lệ lớn về các loài cá thể nhỏ có thể chỉ thị cho môi trường không thuận lợi hoặc có nhiều áp lực đối với đời sống sinh vật, tức là có chỉ số toàn vẹn sinh học thấp. Thông số này lần đầu do Cục Bảo vệ môi trường Bang Ohio đưa ra vào năm 1987 để
chỉ thị cho chất lượng môi trường sống. Smith (1971) tiến hành phân loại các nhóm cá sinh sống trong các nhánh sông nhỏ thuộc nhóm cá thể non. Chúng là những cá thể
phát triển đầu tiên sau đợt có sự cố về môi trường. Chúng cũng là loài đầu tiên còn lại sau những sự cố do con người gây ra. Có thể kể tên như sau: Campostoma anomalum), Erimyzon oblongus, Etheostoma Nignum. Thông số này không thay đổi khi diện tích tiêu thoát nước tăng lên và có thể là thông số chỉ thịđặc trưng cho vùng Bắc Dakota có các điều kiện không ổn định do sự khác biệt về chế độ mưa theo độ dốc từđông sang tây (Stoner and others, 1993).
Thông số-Tổng cá thể trong mẫu thu theo CPUEa
Thông số này ước tính dựa trên cả thời gian và phạm vi khống chế của khu vực lấy mẫu. Mức phong phú của các sinh vật trong một lưu vực được so sánh với khả
năng đáp ứng tối đa của lưu vực đó cho cộng đồng đang sinh sống trong vùng nghiên cứu. Sự suy giảm của tính đa dạng loài trong lưu vực so với giá trị mong đợi sẽ chỉ thị
cho sự xuất hiện áp lực lên các điều kiện cần thiết để tồn tại của các loài cá trong quần thể. Xét về nhiều phương diện thì thông số này tương đồng với thông số về tổng sinh khối đánh giá dựa vào kích thước các loài cá trong quần thể. Ví dụ, hai nhánh suối cùng có tổng sinh khối là 100 kg trên một đơn vị lấy mẫu. Nếu chỉ sử dụng thông số
sinh khối này, sẽ không đánh gái được sự khác biệt về cấu trúc quần thể và chất lượng quần thểđó.
Tỷ lệ các cá thể bị bệnh, có u, hỏng vây và có dị thường khung xương
Thông số này đánh giá về thể trạng các cá thể trong quần thể. Nó không phụ
thuộc vào các điều kiện sinh thái và quy mô suối. Việc lựa chọn các loài thuộc thông số này phụ thuộc vào điều kiện thực tế có những loài nào sinh sống trong lưu vực và có sự tác động của loài ngoại lai nào không. Sự có mặt những loại ốc sên không phản ánh sự suy thoái môi trường nhưng đồng nghĩa với việc vùng có tốc độ lưu thông nước chậm. Thông số này phù hợp nhất trong đánh giá chất lượng các dòng nước bị ô nhiễm và chịu tác động của hoạt động phát triển (ví dụ như nước thải từ các nhà máy và nước thải các khu công nghiệp).
IV.1.3 Kết luận
Các khái niệm xây dựng cho chỉ số IBI cải biên cho vùng lưu vực sông Hồng là kết quả nỗ lực của cả Liên bang và các công ty của chính phủ có quan tâm đến lĩnh vực quản lý môi trường nước và bảo vệ lưu vực sông Hồng. Các thông số phân tích và
đưa ra trong nghiên cứu này cần được thử nghiệm và điều chỉnh, nghiên cứu này là bước đầu quan trọng để xây dựng thành công bộ IBI điều chỉnh cho lưu vực bồn sông Hồng. Bản hoàn chỉnh IBI sẽ cung cấp công cụ quan trọng giúp đánh giá và quản lý nguồn tài nguyên nước các lưu vực nằm trải dài qua nhiều bang/ vùng lãnh thổ.