Chỉ thị sinh học môi trường nước (Phần 6: Tảo): Bài giảng của GS.TS. Nguyễn Thế Nhã

05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Nội dung chính

3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHẦN SÁU – TẢO (ALGAE) – 02 TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi 1. Loài/chi tảo chỉ thị 2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Sinh vật bám 1. Loài/chi tảo chỉ thị 2. Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon

Nguyễn Thế Nhã 0912.202.305 nhanguyenthe@gmail.com

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị

 Palmer (1980) đã xác định được 46 loài tảo nước ngọt chỉ thị cho nước sạch, 50 loài và dưới loài thường có mặt trong vùng nước ô nhiễm hữu cơ.  Với môi trường nước chảy, các loài tảo thuộc ngành tảo Vàng ánh (Chrypsophyta) là Dinobryon có thể chỉ thị môi trường nước sạch, dinh dưỡng ít.

 Các dẫn liệu của Đặng Đình Kim và cộng sự trong những năm gần đây đã xác định một số loài tảo lam (Cyanophyta) thuộc các chi Microcystis, Anabaena chỉ thị cho môi trường nước giàu hữu cơ.  Một số loài thuộc các chi Oscillatoria (tảo lam), Scenedesmus, Spyrogira (tảo lục), Melosira (tảo Silic) và nhiều loài trong ngành tảo Mắt (Euglenophyta) chỉ thị môi trường giàu dinh dưỡng, hoặc dinh dưỡng trung bình.  Các nhóm tảo này thường phát triển ở các thuỷ

vực nước đứng như hồ, ao.

1 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị

LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm

Oscillatoria

LÊ HOÀNG ANH (2009) – ĐỀ XUẤT BỘ CTHỊ  Những chi có mặt ở thuỷ vực không ô nhiễm

Aulacoseira

Cyclotella

Fragilaria

Spirulina

Lynbya

Pediastrum

1. Aulacoseira 2. Cyclotella 3. Fragilaria 4. Pediastrum 5. Staurastrum 6. Dinobryon Vi khuẩn lam (Tảo lam - Cyanophyta) 1. Oscillatoria 2. Lynbya 3. Spirulina 4. Merismopedia 5. Microcystis 6. Phormidium

Staurastrum

Microcystis

Merismopedia

Dinobryon

Phormidium

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Loài/Chi chỉ thị

LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm

Chlorella

Melosira

Scenedesmus

LÊ HOÀNG ANH (2009) – tiếp  Những chi có mặt ở thuỷ vực ô nhiễm Tảo silic (Bacillariophyceae) 1. Melosira Tảo mắt (Euglenophyta) 1. Phacus 2. Euglena 3. Pyrobotryp

Phacus

Euglena

Tảo lục (Chlorophyta) 1. Chlorella 2. Scenedesmus 3. Teraedron? 4. Stigeoclonium 5. Chlammydomonas 6. Chlorogonium 7. Agmenllum?

Stigeoclonium

Chlammydomonas

Euglena

Chlorogonium

2 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Theo Fefoldy Lajos (dẫn từ Lê Hoàng Anh (2009))

Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon

 Tính toán tỷ lệ về thành phần loài giữa các taxon theo 3 cách để xác định mức độ dinh dưỡng của thuỷ vực:

1. Tỷ lệ giữa các taxon tảo theo Fefoldy Lajos 2. Công thức của Nygaard (1948) 3. Công thức Schroevers (1965)

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh

Công thức (số chi/số chi) hoặc

Oligotrophic

Eutrophic

Chỉ số

(số loài/số loài)

DD TB

Phú dưỡng

Myxophycean Myxophycean/Desmideae

0.0 – 0.4

0.1 – 3.0

= Chỉ tiêu đánh giá = Cyanophyta (số loài thuộc ngành tảo lam); = Chlorococcales (số loài bộ Chlorococcales, ngành tảo lục); = Centrales (số loài bộ tảo silic trung tâm, ngành tảo silic); = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, bộ

Chlorophycean Chlorococcales/Desmideae

0.0 – 0.7

0.2 – 9.0

Trong đó: Q Cy Chl C D Desmidiales, ngành tảo lục); E

= Euglenophyta (số loài thuộc ngành tảo mắt)

Diatom

Centric diatoms/Pennate diatoms

0.0 – 0.3

0.0 – 1.75

Euglenophyte

Euglenophyta/

0.0 – 0.2

0.0 – 1.0

(Myxophyceae+Chlorococcales)

2. Công thức Nygaard (1945) khác 𝑄 = 2. Công thức của Nygaard (1948) 𝐶𝑦 + 𝐶ℎ𝑙 + 𝐶 + 𝐸 𝐷

3 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon

3. Công thức Schroevers (1965)

Trong đó: Q Chl D

= Chỉ tiêu đánh giá = Chlorococcales (số loài bộ Chlorococcales, ngành tảo lục); = Desmidiaceae (số loài thuộc họ Desmidiaceae, bộ Desmidiales, ngành tảo lục);

𝑄 = 𝐶ℎ𝑙 − 𝐷 𝐶ℎ𝑙 + 𝐷

4 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh Sinh vật nổi Tảo – Chỉ số tỷ lệ giữa các taxon Một số công thức khác ngoài đề xuất NH Anh

Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969) Chỉ số ô nhiễm Palmer (1969)  Chỉ số ô nhiễm có giá trị từ 1 đến 5 được gán ► Khi tổng điểm ≥ 20 ô nhiễm hữu cơ cao cho 20 chi tảo chịu được ô nhiễm hữu cơ. ► 15-19 ô nhiễm trung bình.

► < 15 hầu như không ô nhiễm hữu cơ

† Tuy nhiên cần chú ý khi có ô nhiễm hữu cơ và cả ô nhiễm hóa chất như chlorine tảo chịu được ô nhiễm hữu cơ cao sẽ bị chết

 Loại chịu được ô nhiễm tốt nhất nhận giá trị 5, loại chịu ô nhiễm kém nhất được gán giá trị 1.  Khi có ≥ 5 tế bào tảo trên mẫu hiển vi, cần xác định tên loài tảo này và gán giá trị tương ứng. Nếu là loài tảo không có trong danh sách 20 chi theo Palmer thì nhận giá trị 0.

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Chỉ số Palmer (1969)

Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị

Điểm số Chi tảo

 Quần xã thực vật bám đáy là chỉ thị rất tốt về ô nhiễm cục bộ cho loại thủy vực nước chảy, đặc biệt là suối.

 Thực vật bám đáy nước ngọt là các loài tảo (thuộc tảo lục, tảo silíc hoặc tảo lam), có dạng đơn bào, hoặc dạng sợi, thường bám trên các giá thể ở đáy như sỏi, đá tảng.  Thực vật bám đáy có dạng khảm, dạng màng mỏng, màng dày, sợi.

Chi tảo Microcystis (Anacystis) Ankistrodesmus Chlamydomonas Chlorella Closterium Cyclotella Euglena Gomphonema Lepocinclis Melosira

1 2 4 3 1 1 5 1 1 1

Micractinium Navicula Nitzschia Oscillatoria Pandorina Phacus Phormidium Secnedesmus Stigeoclonium Synedra

Điểm số 1 3 3 5 1 2 1 4 2 2

5 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị

Điểm

Đặc điểm tảo bám và vai trò chỉ thị của chúng

0 – 1,9

Tảo lục dạng sợi dài chỉ thị môi trường nước từ khá tới giàu dinh dưỡng phốt pho, hoặc ni tơ. Thường thấy ở đoạn suối có nước thải từ ao giàu dinh dưỡng hoặc đoạn suối có bùn bám đá.

2 – 3,9

Tảo lục dạng sợi dài chỉ thị môi trường nước từ khá tới giàu dinh dưỡng phốt pho, hoặc nitơ.

4 – 5,9 Quần xã tảo si líc (Diatom) màu nâu nhạt với dạng màng phủ khá

dày chỉ thị môi trường nước dinh dưỡng phốt pho và ni tơ ít

6 – 7,9 Quần xã tảo bám bao gồm các loài tảo đơn bào với dạng màng

mỏng màu nâu đỏ, hoặc vi khuẩn lam với dạng màng dày hơn, màu nâu tối, chỉ thị cho môi trường nước dinh dưỡng thấp.

 Tảo có tốc độ sinh sản nhanh, chu kỳ sống ngắn, có thể sử dụng làm chỉ thị cho tác động ngắn hạn.  Ảnh hưởng trực tiếp của tác động vật lý & hóa học.  Thu mẫu dễ, rẻ, cần ít người tham gia.  Đã có các phương pháp chuẩn.  Quần xã tảo rất nhạy cảm với các chất gây ô nhiễm mà ảnh hưởng của nó không thể nhìn thấy với các quần xã thủy sinh khác, hoặc chỉ tác động tới các cơ thể khác ở hàm lượng cao hơn (chất diệt cỏ).

8 - 10 Quần xã tảo bám là tảo lục đơn bào, vi khuẩn lam, tảo si líc, dạng

màng mỏng màu xanh hoặc nâu tối phủ trên đá, sỏi, chỉ thị môi trường nước sạch với hàm lượng dinh dưỡng thấp, hoặc các nhóm động vật KXS ăn thịt phát triển trong đám sỏi cuội đáy.

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm của môi trường nước

Loài đặc trưng cho môi trường ít ô nhiễm

Loài đặc trưng cho m. trường ô nhiễm vừa

Loài đặc trưng cho môi trường ít ô nhiễm

Loài có khả năng chống chịu cao với ô nhiễm hữu cơ

Achnanthidium minutissimum

Bacillaria paxillifera

Nitzschia umbonata

Achnanthidium minutissimum

Aulacoseira granulata

Luticola mutica

Nitzschia palea

Aulacoseira granulata

Nitzschia amphibia

Aulacosseira distans

Cyclotella meneghiniana

Gomphonema clavatum

Luticola goeppertiana

Sellaphora minima

Nitzschia amphibia

Gomphonema clavatum

Nguồn: Đặng Đình Kim và nnk. (2009)

Gomphonema exilissimum

6 05-Apr-15

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Tảo - Sinh vật bám – Loài/Chi chỉ thị Các chi trong nhóm tảo bám có thể sử dụng để xác định mức độ ô nhiễm của môi trường nước

Loài đặc trưng cho m. trường ô nhiễm vừa

Loài có khả năng chống chịu cao với ô nhiễm hữu cơ

Bacillaria paxillifera

Nitzschia umbonata

Nitzschia palea

Luticola mutica

Nitzschia palea

Luticola mutica

Aulacosseira distans

Cyclotella meneghiniana

Luticola goeppertiana

Sellaphora minima

Aulacosseira distans

Gomphonema exilissimum

Luticola goeppertiana

TẢO – SINH VẬT CHỈ THỊ

Kết quả nghiên cứu ở LVS Đáy – Nhuệ

Nghiên cứu tại lưu vực sông Đáy – Nhuệ Xác định được 119 loài thuộc 5 ngành: 1. Vi khuẩn lam – Cyanobacteria (hay Tảo lam - Cyanophyta),

2. Tảo Silic (Bacillariophyta), 3. Tảo Lục (Chlorophyta), 4. Tảo Mắt (Euglenophyta) và 5. Tảo giáp (Pyrrophyta). Nghiên cứu tại lưu vực sông Đáy – Nhuệ • Tảo Mắt (nhiều chi đặc trưng ô nhiễm) cao nhất ở sông Tô Lịch (21%). Tảo Silic (nhiều chi đặc trưng nước sạch) thấp nhất ở Tô Lịch (17%). • Các ngành tảo Lam và tảo Lục tỷ lệ thay đổi không nhiều, do khả năng thích nghi môi trường khá rộng

7 05-Apr-15

• Tảo Mắt

Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh

(đặc trưng ô nhiễm) cao nhất ở sông Tô Lịch (21%). • Tảo Silic

(đặc trưng nước sạch) thấp nhất ở Tô Lịch (17%).

Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh

Đối chiếu danh sách đề xuất các chi tảo chỉ thị

Taxon được đề xuất sử dụng làm chỉ thị

Tần suất xuất hiện (%)

Các chi thường xuất hiện ở thuỷ vực nước sạch

Aulacoseira Cyclotella Fragillaria Pediastrum Staurastrum Dinobryon

0% 11% 15% 24% 6% 0%

8 05-Apr-15

Nghiên cứu LVS Đáy – Nhuệ của Lê Hoàng Anh

CHỌN CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO HÀM LƯỢNG DIỆP LỤC A

1. Không xuất hiện là các chi Aulacoseira, Dinobryon

Đối chiếu danh sách đề xuất các chi tảo chỉ thị

(chỉ thị thuỷ vực nước sạch), Microcystis, Stigeoclonium, Chlammydomonas, Chlorogonium, Agmenllum (chỉ thị thuỷ vực giầu chất hữu cơ).

2. Xuất hiện với tần suất thấp (6-24%) thuộc nhóm

thường ở thuỷ vực nước sạch (Cyclotella, Fragilaria, Pediastrum, Staurastrum),

3. Các chi thuộc đặc trưng cho nhóm thích nghi điều kiện giầu chất hữu cơ, xuất hiện với tần suất cao, thậm chí có chi lên tới 95% (Euglena), 94% (Melosira), 89% (Oscillatorria).

CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A

Tình trạng TV

Động vật

Độ trong Clarity

Tảo Algae

Độ trong Clarity

Tảo Algae

Tình trạng TV

Động vật

Thực vật Plant Species Thành phần loài thực vật

Trong, màu nước trà (tốt)

Màu xanh lá cây = Màu xanh lục

Tình trạng thực vật bình thường

P. bố đều các loài KXS cỡ lớn

Thực vật Plant Species Phân bố loài thực vật phù hợp với loại thủy vực

Phủ thảm tảo nổi hoặc có lớp tảo bám Tảo lục nổi hoặc lớp thảm tảo sợi

Độ trong kém

Độ xuyên sâu của ánh sáng Độ sâu chiếu sáng - trong hơn thì tốt

Các đám thực vật phân bố dạng khoang

Phát triển quá mức của thực vật

Thiếu tảo màu lục-lam (blue green) hoặc bùng nổ tảo lục

Nước trong Lớp váng

Đĩa Secchi (đĩa hai màu)

Tảo sợi màu xanh lá cây (xanh lục)

Xuất hiện lớp phủ thực vật thủy sinh lớn

xanh lá cây (Green)

Không hoặc có ít thực vật (tốt)

9 05-Apr-15

CÁC CHỈ THỊ TRỰC QUAN CHO DIỆP LỤC A ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ

Độ trong Clarity

Tảo Algae

Tình trạng TV

Động vật

Thực vật Plant Species

Màu

Lớp phủ thực vật nổi

Độ sâu chiếu sáng

Tảo phát triển

1. Độ trong của nước có ảnh hưởng đến lượng sinh khối thủy vực vì ảnh hưởng đến độ sâu ánh sáng có thể chiếu qua nước – ánh sáng là nguồn năng lượng để sinh vật sinh trưởng và phát triển

2. Sử dụng đĩa Secchi đo độ sâu Secchi nhằm xác định độ trong của nước, qua đó xác định tình trạng dinh dưỡng của thủy vực (P, N, Diệp lục)

Tảo phát triển Thực vật nổi hoặc Tảo

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ

Mức xâm nhập ánh sáng Có ít tảo

Mức xâm nhập ánh sáng Có nhiều tảo

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ  Thực vật cần ánh sáng để phát triển, độ trong có quan hệ trực tiếp đến độ sâu mà thực vật có thể sống. Xác định độ sâu bằng đĩa Secchi

Đĩa Secchi

 Nguyên tắc cơ bản (quy tắc ngón tay cái - rule of

thumb): thực vật thủy sinh sống được ở độ sâu gấp rưỡi (1,5 lần) độ sâu Secchi, ví dụ độ sâu đo bằng đĩa Secchi là 30cm thì thực vật thủy sinh sống được ở độ sâu 45cm.

 Độ trong của nước ảnh hưởng tới sự phát triển của thực vật, nhưng ngược lại thực vật thủy sinh lại ảnh hưởng đến độ trong của nước.

 Khi mật độ thực vật chìm dưới nước tăng và che phủ ≥50% đáy thủy vực sẽ có thể ảnh hưởng đến sự gia tăng độ trong của nước. Thực vật sử dụng chất dinh dưỡng có trong nước, “ăn tảo” trôi nổi… sống phụ thuộc vào gió, sóng, hoạt động của con người…

10 05-Apr-15

 Đĩa Secchi có đường kính nguyên gốc là 30cm, hiện nay thường là 20cm, có hai màu đen trắng (dùng cho nước ngọt) hoặc màu trắng (dùng cho nước mặn).

 Thả từ từ đĩa xuống nước cho đến khi không nhìn thấy. Độ sâu từ mặt nước đến vị trí này của đĩa Secchi được gọi là ĐỘ SÂU SECCHI

 Độ sâu của nước cất là ≥136,6m  Thích hợp với thủy vực nước tương đối tĩnh

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI

Video Sử dụng đĩa Secchi

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ĐĨA SECCHI  ĐỘ SÂU SECCHI và Diệp lục tổng số Mô hình ĐỘ SÂU SECCHI - Diệp lục tổng số

)

m c 8 4 , 0 3 = t f ( i

= Logarit cơ số 10 = Độ sâu Secchi trung bình năm theo đơn vị feet (30,48cm)

Log(Secchi) = 1,171 – 0,463 Log(Chlorophyll) Trong đó Log Secchi Chlorophyll = Nồng độ diệp lục trung bình năm (μg/L).

h c c e S u â s ộ Đ

Được phát triển ở Florida LAKEWATCH data

Diệp lục tổng số

11 05-Apr-15

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT

o Ống đo độ trong được phát triển ở Australia là một công cụ đo độ trong của nước sông suối o Dài gần 70cm (2 feet), đường

kính 3,81cm (1½-inch), làm bằng nhựa trong suốt. Hiện nay dài 60-120cm. o Đáy ống có van xả nước. Một nút

tròn sơn đen trắng như đĩa Secchi được nút vào đầu dưới của ống – nhìn từ đầu trên thấy hình ảnh của đĩa Secchi ở đáy.

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ ỐNG ĐO ĐỘ TRONG - ỐNG TRONG SUỐT

o Để đo độ trong của nước, ống được đổ đầy nước lấy từ điểm quan trắc (sông hoặc suối)

1. Ống đo rỗng, nhìn rõ đáy

o Nhìn vào ống và tháo bớt nước cho đến khi nhìn thấy biểu tượng Secchi o Độ sâu của nước (cm) được xác

định dựa vào mức nước ở ống khi nhìn thấy biểu tượng Secchi

3. Tháo bớt cho đến khi nhìn thấy Biểu tượng Secchi

o Nếu nhìn thấy biểu tượng ngay cả khi ống đầy nước thì độ trong suốt là >60cm. Kỹ thuật đo 1 o Kỹ thuật đo 2

2. Đổ đầy nước

Ống dài 120cm, giá $57.25

12 05-Apr-15

Độ trong của nước

Tình trạng tốt nhất

Tình trạng được cải thiện

Tình trạng trung bình

Tình trạng suy thoái

Tình trạng xấu nhất

ĐỘ TRONG CỦA NƯỚC – SINH VẬT CHỈ THỊ QUAN HỆ ĐỘ ĐỤC - ỐNG TRONG SUỐT QUAN HỆ ĐỘ SÂU SECCHI, N, P, DIỆP LỤC Bachmann, M., M. Hoyer, and D. Canfield, Jr. 1999