Chỉ thị sinh học môi trường nước: Bài giảng về Ếch, nhái (Phần 7)

22-Apr-15

3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG PHẦN BẢY – ẾCH NHÁI

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

Nguồn: Tony Li, Michael Ivanov, Jasmine Gallup

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

QUAN HỆ DINH DƯỠNG

1. Ếch nhái ăn gì?

môi trường không khí và nước bị ô nhiễm.

– Côn trùng (đa số) – Cá con (một số)

2. Nhóm động vật nào ăn ếch nhái?

Lý do dùng ếch nhái làm sinh vật chỉ thị: • Do hô hấp qua da nên chịu tác động nhiều hơn khi

– Cá lớn – Chim bắt mồi ăn thịt – Bò sát – Thú nhỏ

• Ếch nhái cần sinh cảnh có nước để sinh sản  tác động trực tiếp của chất lượng nước khi có biến đổi khí hậu và tác động của con người.

3. Nòng nọc ăn gì? – Tảo (còn sống) – Tảo (đã chết)

• Thường di chuyển giữa các sinh cảnh (ví dụ từ nước lên cạn). Xáo trộn môi trường (ví dụ đường xá, giao thông) có thể ảnh hưởng tới sự di chuyển này.

• Ấu trùng (nòng nọc): hệ sinh thái nước • Trưởng thành: hệ sinh thái đồng ruộng hoặc rừng • Hai chuỗi thức ăn: dưới nước và trên cạn

22-Apr-15

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

• Ếch nhái đang dần biến mất ở mức báo động. • Nhiều loài ếch nhái là loài sinh vật chỉ thị • Một số nguyên nhân có thể là:

– Hiện tượng nóng lên trên toàn cầu – Sự thay đổi của tầng ozon – Lây nhiễm virus – Tính mẫn cảm với sự gia tăng của mức độc hại môi trường.

• Sự biến mất của 1 loài chỉ thị cho sự thay đổi nghiêm trọng

của môi trường

• Vấn đề lớn là sự thay đổi này ảnh hưởng như thế nào tới

những loài sinh vật còn lại, trong đó có con người?

1. MẤT SINH CẢNH

BỐN YẾU TỐ CHÍNH GÂY RA SUY THOÁI Ở ẾCH NHÁI

• Đây là nguyên nhân chính • Chúng ta đang phá hủy môi trường nước bằng

các chất ô nhiễm

• Chúng ta đang phá hủy hệ sinh thái rừng • Xây dựng đường cao tốc, đô thị giữa hai sinh

cảnh/hai hệ sinh thái

Nhái cây mắt đỏ đang bị suy thoái trên toàn thế giới

22-Apr-15

2. CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ

3. TIA CỰC TÍM (TỬ NGOẠI)

• Chất lượng nước và không khí xấu • Ếch nhái có da mỏng, không có cơ chế tự vệ

• Da ếch nhái rất mẫn cảm với tia cực tím. • Ếch nhái đã có sự thích ứng với da màu tối và

với ánh mặt trời.

trứng màu đen.

• Hô hấp qua da và phổi . • Mưa acid có thể thấm qua da ếch nhái. • Khả năng sinh sản bị ảnh hưởng

• Các nhà khoa học không tin rằng ếch nhái sẽ thích ứng được với biến đổi khí hậu (không theo kịp với hiện tượng nóng lên trên toàn cầu hiện nay).

• Why not that beat the ice age!!!

4. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

• Con người đang làm thay đổi khí hậu. • Gia tăng kha thác sử dụng nhiên liệu hóa

thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt)

• Biến đổi khí hậu ảnh hưởng hưởng đến hệ

sinh thái.

http://savethefrogs.com/threats/frog-legs/index.html

22-Apr-15

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

Ký sinh trùng

được cho là nguyên nhân làm dị dạng.

• Ô nhiễm có thể làm cho ếch nhái trở nên biến dạng “xấu xí” (malformed). “Hoàng tử Ếch”

• Nguyên nhân dị dạng bao gồm bị ký sinh

• Giun dẹp/sán Ribeiroia ondatrae, một loài ký sinh,

• Sống trong nhiều loài ếch nhái, được xác định thường gây ra hiện tượng dị dạng ở chân

trùng, ảnh hưởng của hóa chất và tia cực tím

• Không chỉ có Ribeiroia là nguyên nhân gây ra dị dạng vì chúng KHÔNG được tìm thấy ở tất cả nơi có hiện tượng dị hình của ếch nhái.

• Một số dấu hiệu cho thấy mức dinh dưỡng cao (phú dưỡng) là nguyên nhân làm tăng số lần bị lây nhiễm sán Ribeiroia.

Ribeiroia

Tình hình báo động về sự mất dần của rất nhiều loài ếch… những con ếch "quái vật" ... Các nguyên nhân của tình trạng biến hình này có thể là các chất hoá học nông nghiệp hoặc các kim loại nặng trong những quả mìn. …. Xem thêm Sinh học đại cương

Kingdom: Subkingdom: (unranked): Superphylum: Phylum: Class: Subclass: Order: Suborder: Family: Genus: Animalia Eumetazoa Bilateria Platyzoa Platyhelminthes Trematoda Digenea Echinostomida Echinostomata Psilostomatidae Ribeiroia

22-Apr-15

Ấu trùng KS

Ký chủ trung gian cấp 1

Hóa chất

Ấu trùng dạng tim có đuôi

Trứng

Ký sinh trưởng thành

• Thuốc BVTV là nguyên nhân gây ra dị dạng hay cái chết của ếch nhái.

Bào nang chứa ấu trùng

Vòng đời Ribeiroia ondatrae

Ký chủ trung gian cấp 2 - ếch nhái

• Methoprene, một loại thuốc trừ muỗi gây ra dị dạng ở Rana sphenocephala (southern leopard frog). • Xem thêm Ếch nhái dị dạng ở Minnesota

Tia cực tím/tử ngoại

Tài liệu tham khảo

• Tia cực tím là nguyên nhân gây ra dị dạng ở

ếch nhái.

• http://nhguide.dbs.umt.edu/index.php?c=am

• Một số hợp chất hữu cơ có thể trở nên độc

phibians&m=bioindicators

• http://pubs.usgs.gov/fs/fs-043-01/

hại khi bị phơi nhiễm tia cực tím

22-Apr-15

KHÁI QUÁT

• Suy thoái quần thể KỲ • Suy thoái quần thể nhái

ẾCH NHÁI Amphibians: CHỈ THỊ TÌNH TRẠNG MÔI TRƯỜNG SINH THÁI

– Tia cực tím

NHÔNG – Tăng ô nhiễm Acid – Tăng mức ô nhiễm

Ultraviolet Radiation

Michael Ellefson Joe Ryan

– Tăng mức ô nhiễm do vi sinh vật gây bệnh (Sán Ribeiroia) – Tăng mức ô nhiễm

thuốc BVTV – Mất sinh cảnh – Virus lây truyền bệnh – Ô nhiễm kim loại nặng (nhất là Cadmium)

Thông tin tổng quát về vấn đề ô nhiễm Acid

• Ô nhiễm bao gồm: Mưa

Acid, sương mù acid, tuyết acid, hơi acid …

• Nguyên nhân mưa acid là do sự gia tăng của Sulfur Dioxide (SO2) và Nitrogen Oxides (NO)

• 2/3 SO2 và ¼ NO do nhà máy nhiệt điện (sử dụng chất đốt hóa thạch)

thuốc BVTV (Đặc biệt là nhóm Atrozine và Methoprene)

22-Apr-15

Thuốc BVTV TPT (Triphenyltin)

Ảnh hưởng của ô nhiễm acid đến quần thể KỲ NHÔNG

• TPT và Kỳ nhông

– Gây chết và chậm phát triển

ở loài Kỳ nhông (Ambystoma barbouri) – Tốc độ phát triển chậm

• TPT giết chết tế bào của người dẫn đến mất sinh lực, mất khả năng đề kháng u bướu và sự tấn công của virus

• Trong vòng 7 năm kích thước quần thể loài Kỳ nhông hổ (Ambystoma tigrinum nebulsun) của núi đá Colorado đã giảm đi 65%

(chán ăn) dẫn đến biến thái chậm, thành thục sinh dục chậm

• Nghiên cứu cho thấy trứng kỳ nhông có mức LD-50, pH 5,6, vượt xa điều kiện sống bình thường của trứng.

– Trứng bị ô nhiễm TPT ở mức 5 ug/L đã bị ung tới 93% – Trứng bị ô nhiễm mức 1

• Hình minh họa: Mức pH 6.1, 5.7, 5.3, và 4.9 Tỷ lệ sống suy giảm nghiêm trọng!!

ug/L không bị ung nhưng có tốc độ phát triển chậm

Mất sinh cảnh

Irido virus: RRV và ATV

•

• Điều tra quần thể kỳ

Irido virus gây bệnh cho động vật không xương sống, cá và lưỡng cư • Regina rani virus (RRV) đã được tìm thấy ở kỳ nhông khu vực Vonda, Saskatchewan

• Ambystoma tigrinum (ATV) được tìm

thấy ở khu vực Tây Nam

• ATV và RRV đã góp phần làm giảm

77% quần thể kỳ nhông ở hai khu vực này

• Sự khác nhau: Do rửa trôi các loại hóa nông nên làm tăng độ pH của dòng chảy mặt • Điều tra của GS nhông cho thấy ở khu vực không bị tác động có 80% trong khi ở khu vực bị tác động chỉ còn 20%

Petranka cho thấy có tới 14 triệu kỳ nhông bị chết mỗi năm do mất sinh cảnh

22-Apr-15

Gia tăng ô nhiễm kim loại nặng như Cadmium (catmi)

Triệu chứng nhiễm ATV và RRV

• Bình thường có nồng độ thấp trong tự nhiên

• Gây bệnh tiêu chảy, đau dạ dày, nôn mửa, mềm yếu xương, gầy mòn,

• Gây hại hệ thần kinh trung ương, rối loạn sinh lý,

• có thể gây hại DNA hoặc gây

• Bón phân cho cây, luyện kim và sử dụng thuốc BVTV là nguồn làm gia tăng nồng độ catmi.

ung thư

• Regina rani virus (RRV) phân lỏng, phân có máu, biếng ăn, nôn mửa, tụ huyết trên da • RRV-ảnh hưởng tới tất

cả các cơ quan và hệ cơ, hệ thần kinh

Catmi và Ếch nhái

Con người có thể làm gì?

• LD-50 xảy ra ở mức

• Ở mức 12.8 mu g/L không gây chết cũng như hiện tượng bất thường nào. • Giảm mức tích tụ axit: giảm mức phát thải SO và NO • Thuốc BVTV: Hạn chế hoặc sử dụng loại thuốc khác • Mất sinh cảnh: nâng cao trách nhiệm nhiễm Cd: 227,3 mu g/L dưới 10 ngày và ở mức 193,1 mu g/L dưới 24 giờ đối với trứng Kỳ nhông • Trong quá trình biến

thái mức ô nhiễm này gây ra ức chế sinh trưởng ở ấu trùng (bệnh còi cọc)

22-Apr-15

Ếch nhái

ẾCH NHÁI DỊ DẠNG

• Năm 1995, mọt nhóm trẻ em chơi bời ở Henderson, Minnesota.

• Hôm đó hơn nửa trong số 22 con ếch bọn trẻ tìm thấy là những con dị dạng VÀ VẤN ĐỀ DỊ DẠNG CỦA CHÚNG • Một số có 5 chân hoặc

nhiều chân hơn, không có chân sau và không có mắt

ẾCH NHÁI DỊ DẠNG

CÁC NGUYÊN NHÂN

• Ba nguyên nhân chính:

– Tia cực tím – Ô nhiễm thuốc BVTV – Ký sinh trùng

• Hiện tượng dị dạng được thấy ở hơn 60 loài. • Ếch nhái dị dạng được tìm thấy ở khắp thế giới . • Trong tự nhiên hiện tượng dị dạng (bình thường) chỉ chiếm ít hơn 5%. Nhưng hiện nay tỷ lệ này quá cao .

22-Apr-15

TIA CỰC TÍM

Ảnh hưởng của tia cực tím

• Gây hại hệ miễn dịch và rối loạn di truyền

• Vấn đề trở nên

nghiêm trọng hơn cùng với suy giảm tầng ozon

• Tia cực tím có thể giết chết phôi, ấu trùng, gây bệnh ở mắt nên đôi khi không thấy rõ được sự dị dạng ở ếch nhái

• Tỷ lệ sống của phôi ở các độ sâu khác nhau • Sinh cảnh có mực nước nông có tỷ lệ sống thấp do tác động của tia cực tím .

Ô NHIỄM

• Atrazine là thuốc trừ cỏ gây

• Ô nhiễm thuốc BVTV như Retinoid, gần giống methoprene, có ý nghĩa rất lớn đối với sự phát triển của chân sau của ếch nhái

ra dị dạng ở ếch nhái • Atrazine tàn phá hệ miễn dịch của ếch nhái khiến chúng trở thành loài bị nguy cấp, rất mẫn cảm với virus

Hiện tượng biến dạng ở ấu trùng Xenopus laevis do tác động của axit retinoic ở nồng độ 0,6 và 2 g/L (hình giữa và dưới)

22-Apr-15

Ký sinh trùng

Tần suất dị dạng và sự hiện diện của ký sinh Ribeiroia

• Mối quan hệ khá rõ ràng

• Ký sính trùng, đặc biệt là loài Ribeiroia ondatrae, gây dị dạng ở ếch nhái .

• Ribeiroia hình thành u nang ở trong thân thể ếch nhái, đặc biệt là vùng chân sau khiến mọc ra chân mới ở các khu vực khác nhau

• Ribeiroia được tìm thấy ở những nơi có hiện tượng dị dạng

Vòng đời ký sinh

Vòng đời ký sinh trùng

Sán lá trưởng thành

Ếch nhái Dị dạng

Ký sinh trùng Rib. Nguyên nhân của vấn đề dị dạng • Số lượng sán có đuôi có quan hệ tỷ lệ thuận với hiện tượng dị dạng, quan hệ tỷ lệ nghịch với tỷ lệ sống của ếch Nhái cây (Hyla regilla)

Ký chủ Đầu tiên

Trứng Ký sinh

Ấu trùng ếch nhái

Ốc sên

U nang ký sinh

22-Apr-15

Tác động kết hợp gây dị dạng

Ấu trùng dị dạng

• Thuốc BVTV và ký sinh trùng Ribeiroia

– Thuốc BVTV làm yếu khả năng đề kháng của

ếch nhái, suy giảm hệ miễn dịch

– Dẫn đến dễ bị ký sinh trùng tấn công

• Thuốc BVTV khiến ếch nhái ít hoạt động trở nên “lười biếng”  dẽ bị tổn thương và trở nên nguy cấp… và dị dạng

Tập tính di chuyển…

Yếu tố con người

• Với sự có mặt của động vật ăn thịt số lượng ký

sinh trùng tăng lên rõ rệt

• Ấu trùng ếch nhái kém linh hoạt do có các loài động vật ăn thịt chúng thường có tỷ lệ bị ký sinh cao hơn

• Con người là nguyên nhân của 3 loại nguyên nhân . • Pha shủy tầng ozon và tia cực tím • Bón phân N, P khiến chúng ngấm xuống nước tạo nên hiện tượng “nở hoa” bùng nổ tảo… • Cái đó tạo ra nhiều nguồn thức ănhơn cho ốc sên,

tạo cơ hội tốt cho ký sinh trùng phát triển. . • Nhiều chất dinh dưỡng dẫn đến ấu trùng lười di chuyển • Con người tạo ra ao hồ có nhiều động vật bắt mồi ăn thịt hơn • …. Ô nhiễm nặng hơn

22-Apr-15