Tài liệu Đánh giá ảnh hưởng hợp chất ly trích từ cây neem đến động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trong ao nuôi cá tra

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2015-2016 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT" NĂM 2015- 2016 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG HỢP CHẤT LY TRÍCH TỪ CÂY NEEM ĐẾN ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ PROTOZOA TRONG AO NUÔI CÁ TRA Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ kĩ thuật Bình Dương, tháng 04 năm 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THAM GIA CUỘC THI SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 XÉT GIẢI THƯỞNG "TÀI NĂNG KHOA HỌC TRẺ ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT" NĂM 2012- 2013 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG HỢP CHẤT LY TRÍCH TỪ CÂY NEEM ĐẾN ĐỘNG VẬT ĐÁY KHÔNG XƯƠNG SỐNG CỠ LỚN VÀ PROTOZOA TRONG AO NUÔI CÁ TRA Thuộc nhóm ngành khoa học: Công nghệ kĩ thuật Sinh viên thực hiện: Thái Thị Ngọc Của / Nữ Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: D12MT01, Khoa Tài Nguyên Môi Trường. Năm thứ: 4 / Số năm đào tạo: 4 năm. Ngành học: Khoa Học Môi Trường. Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Bình Bình Dương, tháng 04 năm 2016 Lời cảm ơn Để hoàn thành đề tài sinh viên nghiên cứu khoa học này, chúng tôi đã nhận được sự động viên, giúp đỡ kịp thời của lãnh đạo nhà trường, quý thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Chúng tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến: Thầy giáo, TS. Nguyễn Thanh Bình đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban lãnh đạo trường đại học Thủ Dầu Một, Ban lãnh đạo Khoa Tài Nguyên Môi trường, các thầy cô giáo trong tổ Bộ môn trong khoa đã động viên, tạo điều kiện, giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực hiện. Cuối cùng, chúng tôi xin gởi lời cám ơn chân thành đến gia đình tôi và bạn bè đã ở bên cạnh để ủng hộ, giúp đỡ, khích lệ chúng tôi hoàn thành đề tài này. Xin chân thành cảm ơn. Bình Dương, tháng 04 năm 2016 Nhóm sinh viên i UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: Tên đề tài:“Đánh giá ảnh hưởng hợp chất ly trích từ cây neem đến động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trong ao nuôi cá tra”. Sinh viên thực hiện: Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Thái Thị Ngọc Của Lớp: D12MT01 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Sinh viên năm thứ: 4 Số năm đào tạo: 4 năm Các thành viên tham gia đề tài : STT 1 2 Họ và tên Thái Thị Ngọc Của Huỳnh Lê Dương MSSV 1220510028 1220510029 Lớp D12MT01 D12MT01 Khoa Tài Nguyên Môi Trường Tài Nguyên Môi Trường Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Bình Học vị: Tiến sĩ. 2. Mục tiêu đề tài Xác định sự biến động của động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trước và sau khi sử dụng hợp chất ly trích cây neem. Từ đó, đánh giá ảnh hưởng của hợp chất này tới đời sống thủy sinh vật trong ao nuôi cá tra. 3. Đối tượng nghiên cứu Các động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trong ao nuôi cá tra. 4. Tính mới và tính sáng tạo Việc sử dụng hợp chất sinh học trong chữa bệnh cho các loài thủy sinh hiện nay là một trong những biện pháp hiệu quả và tối ưu nhất, do đó nó được ứng dụng rộng rãi và phổ biến.Tuy nhiên, để đánh giá ảnh hưởng của các hoạt chất sinh học này, cụ thể là hợp chất ly trích từ cây neem đến đời sống thủy sinh vật trong ao nuôi cá tra còn khá hạn chế. Do đó việc thực hiện nghiên cứu này sẽ góp phần đưa ra và đánh giá về khả năng ảnh hưởng của hợp chất từ cây neem đến thủy sinh vật trong ao nuôi cá tra góp phần khẳng định hiệu quả của phương pháp này trong nuôi trồng thủy sản. 5. Kết quả nghiên cứu Từ kết quả nghiên cứu đã cho thấy việc sử dụng hợp chất ly trích cây neem trị bệnh cho cá tra: ii - Không ảnh hưởng đến thông số pH và có ảnh hưởng theo xu hướng tích cực đến thông số SS, SD và COD. - Ảnh hưởng tích cực đến thành phần các loài động vật đáy không xương sống cỡ lớn. - Không ảnh hưởng đến thành phần các loài protozoa. 6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài Báo cáo kết quả Hội thảo nghiên cứu khoa học, khoa Tài nguyên Môi Trường. Ngày 11 tháng 04 năm 2016 Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài iii Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài: Việc sử dụng hoạt chất ly trích cây neem vào các mục tiêu như: sản xuất thuốc trừ sâu, hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc diệt côn trùng,… và đặc biệt là ứng dụng vào trị bệnh cho các loài động vật thủy sinh như: tôm, cá,…còn khá mới mẻ. Cho đến nay, nước ta vẫn chưa có nhiều đề tài nghiên cứu về ảnh hưởng của những hợp chất ly trích này đến hệ sinh thái môi trường nước cũng như đời sống thủy sinh vật. Do đó, đề tài : “Đánh giá ảnh hưởng hợp chất ly trích từ cây neem đến động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trong ao nuôi cá tra” là cần thiết nhằm cung cấp thêm cơ sở khoa học để kiểm chứng cho tính thân thiện với môi trường của các sản phẩm chiết xuất từ cây neem. Đề tài là một ứng lĩnh vực ứng dụng vào nuôi trồng thủy sản khá mới mẻ nên sinh viên còn gặp nhiều khó khăn trong cách tiếp cận và thực hiện nghiên cứu. Tuy nhiên, bên cạnh những khó khăn là sự chủ động, cố gắng của sinh viên trong các công việc để hoàn thành đề tài một cách hoàn thiện. Từ đó, thể hiện được niềm đam mê nghiên cứu khoa học của nhóm sinh viên nói riêng và của sinh viên khoa Tài Nguyên Môi Trường nói chung. Ngày 11 tháng 04 năm 2016 Người hướng dẫn Xác nhận của lãnh đạo khoa Xác nhận của hội đồng phản biện nghiệm thu đề tài cấp khoa: Giảng viên phản biện 1 Giảng viên phản biện 2 UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc THÔNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I. SƠ LƯỢC VỀ SINH VIÊN: iv Ảnh 4x6 Họ và tên: Thái Thị Ngọc Của Sinh ngày: 13 tháng 08 năm 1994. Nơi sinh: Phú An – Bến Cát – Bình Dương. Lớp: D12MT01 Khóa: 2012- 2016 Khoa: Tài Nguyên Môi Trường. Điện thoại: 0984307626 Email: [email protected] II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP * Năm thứ 1: Ngành học: Khoa Học Môi Trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết quả xếp loại học tập: Khá * Năm thứ 2: Ngành học: Khoa Học Môi Trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết quả xếp loại học tập: Khá * Năm thứ 3: Ngành học: Khoa Học Môi Trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết quả xếp loại học tập: Khá * Năm thứ 4: Ngành học: Khoa Học Môi Trường Khoa: Tài Nguyên Môi Trường Kết quả xếp loại học tập: Khá Ngày 11 tháng 04 năm 2016 Xác nhận của lãnh đạo khoa Sinh viên chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài v MỤC LỤC Lời cảm ơn.................................................................................................................i DANH MỤC BẢNG..............................................................................................viii DANH MỤC HÌNH.................................................................................................ix MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 PHẦN I: TỔNG QUAN............................................................................................3 1.1 Tổng quan về sinh vật chỉ thị môi trường.........................................................3 1.1.1 Sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá môi trường............................................3 1.1.2 Protozoa.....................................................................................................7 1.1.3 Động vật không xương sống cỡ lớn.........................................................10 1.2 Tổng quan hợp chất ly trích cây neem............................................................11 1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.....................................................16 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước.............................................................16 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước............................................................17 1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu......................................................................18 PHẦN II: NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................19 2.1 Nội dung.........................................................................................................19 2.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................19 2.2.1 Tần suất lấy mẫu......................................................................................19 2.2.2 Phương pháp thu mẫu..............................................................................19 2.2.3 Phương pháp phân tích.............................................................................21 PHẦN III: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN....................................................................23 3.1 Ảnh hưởng hợp chất ly trích cây neem đến các thông số chỉ thị chất lượng nước..................................................................................................................... 23 3.2 Ảnh hưởng hợp chất ly trích cây neem đến động vật không xương sống cỡ lớn........................................................................................................................ 30 3.3 Ảnh hưởng hợp chất ly trích cây neem đến Protozoa.....................................31 PHẦN IV: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ...................................................................37 4.1 Kết luận..........................................................................................................37 4.2 Kiến nghị........................................................................................................37 vi TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................39 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH...........................................................................................40 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các phương pháp phân tích các thông số chất lượng nước......................21 Bảng 3.1: Kết quả pH tại 05 lần lấy mẫu.................................................................23 Bảng 3.2: Kết quả SD tại 05 lần lấy mẫu.................................................................25 Bảng 3.3: Kết quả SS tại 05 lần lấy mẫu.................................................................27 Bảng 3.4: Kết quả COD tại 05 lần lấy mẫu.............................................................28 Bảng 3.5: Thành phần các loài động vật không xương sống ở đáy tại các điểm nghiên cứu...............................................................................................................30 Bảng 3.6: Thành phần các loài protozoa tại các điểm nghiên cứu...........................32 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các hợp chất nhóm phenolic diterpenoid.................................................12 Hình 1.2. Cấu tạo của hoạt chất azadirachtin...........................................................13 Hình 1.3: Biểu đồ sự thay đổi nồng độ sắt (Fe) theo thời gian dưới tác động của Azadirachtaindica....................................................................................................15 Hình 1.4: Biểu đồ khả năng loại bỏ sắt bởi Azadirachtaindica theo thời gian.........15 Hình 2.1: Thiết bị lấy mẫu nước kiểu ngang............................................................20 Hình 2.2: Gàu lấy mẫu động vật đáy........................................................................20 Hình 2.3: Lưới Juday...............................................................................................21 Hình 2.4: Kính hiển vi quang học............................................................................22 Hình 3.1: Biểu đồ biến động thông số pH...............................................................24 Hình 3.2: Biểu đồ biến động thông số SD...............................................................26 Hình 3.3: Biểu đồ biến động thông số SS................................................................27 Hình 3.4: Biểu đồ biến động thông số COD............................................................29 Hình 3.5: Euglena acus............................................................................................33 Hình 3.6: Volvox sp.................................................................................................33 Hình 3.7: Trachelomonas armata.............................................................................34 Hình 3.8: Trachelomonas sp....................................................................................34 Hình 3.9: Biểu đồ tần suất loài Protozoa trước khi sử dụng hợp chất cây Neem.....35 Hình 3.10: Biểu đồ tần suất loài Protozoa sau khi sử dụng hợp chất cây Neem......35 ix MỞ ĐẦU. Cây neem có tên khoa học là Azadirachta Indica A.Juss. Và có tên khác là sầu đâu, cây nim, xoan sầu đâu, xoan ăn gỏi, xoan trắng. Azadirachta indica hay gọi là cây neem là cây xanh quanh năm, tán lá rộng, cao trung bình từ 13m đến 20m, cây trưởng thành có thể cao đến 30m, đường kính 2,5m, nhánh cây to có thể vươn dài đến 10m. Lá kép lông chim 1 lần, lá chét nhỏ khoảng 20 đến 38 cm. Hoa mọc thành từng chùm ở nách lá, hoa đề, nhỏ, lưỡng tính, màu trắng, cuống ngắn, hoa dạng mẫu năm, nhị dạng ống mang bao phấn ở bên trong chứa 2 lá noãn, bầu noãn thượng 3 ô đặt trên đĩa tuyến mật, hoa có mùi thơm giống mùi mật ong. Quả trơn láng hình bầu dục dạng quả hạch dài khoảng 2 cm, khi chín có màu vàng hoặc màu vàng xanh. Hạt gồm vỏ và nhân, 1 đến 3 nhân trong một hạt. Tuổi thọ trung bình của một cây neem khoảng 200 năm. Neem là loại cây đặc trưng tại vùng biển lục địa Indo – Pakistan. Năm 1981, neem (giống) đã được giáo sư Lâm Công Định nhập và trồng thử nghiệm ở tỉnh Ninh Thuận. Hiện nay nó được trồng khá phổ biến và nó có nhiều công dụng được tạo ra và ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Cho đến nay, người ta đã tách chiết được trên 200 hoạt chất từ neem. Do có khả năng diệt và ức chế sự kháng thuốc của nhiều loại sâu hại, những nghiên cứu ứng dụng các hoạt chất tách chiết từ cây neem ở Việt Nam mới mẻ. Chiết xuất từ lá cây neem (Neem leave extraction_NLE) là sản phẩm dạng dung dịch có nguồn gốc từ lá cây neem, chứa nhiều hợp chất có tác dụng phòng trị bệnh giun sán cho người, gia súc và thủy sản. Sản phẩm ly trích từ hạt neem gọi là dầu neem. Dầu neem có vị đắng, cay nồng và mùi khó ngửi. Thành phần chính dầu neem là triterpenoid, trong đó chiếm nhiều nhất và cũng là đặc biệt nhất chính là limonoid. Ngoài ra trong các bộ phận khác của cây neem như : rễ, hạt, thân,… cũng chứa nhiều những limonoid, trong các limonoid, nhiều nhất là azadirachtin, meliantriol, salanin (bao gồm 3-deacetylsalannin và salannol) ,nimbin (là sulfur tự do trung tính, tinh thể không màu, không tan trong nước, nhiệt độ nóng chảy 205˚C) và nimbidine (màu vàng kem dạng hạt ,vô định hình), ngoài ra còn có antihormones, paralyze và mới phát hiện thêm deacetylazadirachtinol ... và nhiều limonoids khác. Qua nhiều nghiên cứu, Azadirachtin đã được chứng minh là hiệu 1 quả trong việc kiểm soát nhiễm ký sinh trùng. Ngoài ra, theo EPA, một số xét nghiệm về độc tính thực hiện trên cá, thú nuôi bao gồm cả động vật nhai lại nhỏ và gia súc chỉ ra rằng ngay cả với những liều lượng cao nhất có thể , Azadirachtin cũng không có tác dụng phụ hoặc những triệu chứng bất thường nào ở động vật thí nghiệm. Dược chất chiết xuất từ neem như NLE, NSE với nồng độ chủ yếu của Azadirachtin trong thành phần chất thì dường như có hiệu quả chống lại một loạt các dịch bệnh động vật bao gồm vi khuẩn, đơn bào, ký sinh trùng và các điều kiện khác như nhiễm trùng tuyến trùng tiêu hóa và côn trùng. Trên thế giới, cũng như ở Việt Nam đã có những nghiên cứu và ứng dụng dịch trích ly từ các thành phần của cây Neem vào nhiều mục đích khác nhau. Mỗi chất có phương thức và hiệu quả tác động khác nhau. Vì vậy các dịch chiết từ cây neem có phổ tác động rộng. Cho đến nay các hoạt chất từ cây neem được báo cáo là có khả năng kiểm soát trên 400 loài sinh vật như: côn trùng, vi sinh vật (vi nấm, vi khuẩn, virus) gây bệnh thực vật, người và động vật. Các hoạt chất trong Neem tác động đến rất nhiều loài dịch hại theo các phương thức: gây ngán ăn, xua đuổi, làm chết côn trùng qua đường tiếp xúc và đường miệng, ức chế sự sinh trưởng và gây biến thái, ảnh hưởng đến khả năng giao phối, ảnh hưởng khả năng đẻ trứng và làm thối trứng. Với các cơ chế đó, ngoài khả năng tác động đến các loài dịch hại, các hoạt chất này cũng có nguy cơ ảnh hưởng đến các sinh vật trong tự nhiên, tiêu diệt các loài sinh vật không gây hại, làm giảm tính đa dạng sinh học của hệ sinh thái ao nuôi. Tuy nhiên, các tác động về mặt môi trường, sinh thái chưa được nghiên cứu và chứng minh tính thân thiện với môi trường của việc sử dụng các sản phẩm này. Do đó, đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng hợp chất ly trích từ cây neem đến động vật đáy không xương sống cỡ lớn và protozoa trong ao nuôi cá tra” đã được thực hiện. 2 PHẦN I: TỔNG QUAN. 1.1 Tổng quan về sinh vật chỉ thị môi trường. 1.1.1 Sử dụng sinh vật chỉ thị đánh giá môi trường. Tất cả các sinh vật sống, kể cả con người luôn luôn chịu ảnh hưởng của điều kiện vật lý, hóa học của môi trường sống. Khi các yếu tố môi trường có thay đổi thì sẽ tác động vào các sinh vật sống trong đó và chúng sẽ có các phản ứng trả lời lại với những sự thay đổi đó. Tuy nhiên, kiểu và mức độ phản ứng là không giống nhau ở các nhóm, loài sinh vật khác nhau. Những sinh vật bị các chất gây ô nhiễm hay các chất tự nhiên có nhiều trong môi trường tác động và thông qua các biểu hiện của chúng, chúng ta có thể biết được bản chất và mức độ ô nhiễm mà không nhất thiết phải tiến hành các phân tích vật lý, hóa học. Một số biểu hiện thường thấy: - Những thay đổi về thành phần loài hay các nhóm ưu thế trong quần xã sinh vật. - Những thay đổi về đa dạng loài trong quần xã. - Tỷ lệ chất của quần thể gia tăng, đặc biệt là ở giai đoạn non và mẫn cảm như ấu trùng, trứng. - Thay đổi sinh lý và tập tính trong các tế bào. - Những khiếm khuyết về hình thái và tế bào trong các cơ thể. - Sự tích lũy dần các chất gây ô nhiễm hay sự trao đổi chúng trong các mô của cá thể. Theo Lê Văn Khoa, khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mọi người thừa nhận là: Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, nồng độ oxy cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường sống và do đó, sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của môi trường nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng sinh vật đó.Đối tượng sinh vật là những sinh vật chỉ thị, có thể là là các loài (loài chỉ thị) hoặc các 3 tập hợp loài (nhóm loài chỉ thị). Các điều kiện sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh như hàm lượng các chất dinh dưỡng, nhu cầu oxy, hay chất độc.[4] Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và với tác động tổng hợp của chúng. Do vậy, muốn sử dụng một loài sinh vật làm chỉ thị , cần hiểu biết đầy đủ về đặc tính sinh thái của loài, các chuẩn môi trường sống của loài đó. Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể, quần thể, nhóm loài, quần xã. Cụ thể: - Cấu trúc quần xã chỉ thị: Bao gồm thành phần cấu trúc quần xã sinh vật, thể hiện ở một số nhóm sinh vật nào đó. - Quần thể sinh vật chỉ thị: Thể hiện ở cấu trúc quần thể các loài chỉ thị. - Cá thể sinh vật chỉ thị: Là những dấu hiệu mang tính chỉ thị về sinh lý, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của các sinh vật chỉ thị. Các tác giả đã xác định một số tiêu chuẩn cơ bản để chọn sinh vật chỉ thị: - Đã được định loại rõ ràng. - Dễ thu mẫu ngoài thiên nhiên, kích thước vừa phải. - Có phân bố rộng. - Có nhiều dẫn liệu về dẫn liệu sinh thái cá thể của đối tượng thông qua chỉ thử nghiệm sinh học. - Có giá trị kinh tế hoặc là nguồn dịch bệnh. - Dễ tích tụ các chất ô nhiễm. - Dễ nuôi trồng trong phòng thí nghiệm. - Ít biến dị. Theo Lê Văn Khoa, loài chỉ thị là các loài mẫn cảm với các điều kiện sinh lý, sinh hóa, nghĩa là chúng hoặc là hiện diện hoặc thay đổi số lượng cá thể khi môi trường sống bị ô nhiễm hay có sự xáo trộn.Cũng như từng cá thể, loài hay nhóm loài phản ứng như là vật chỉ thị môi trường.[4] Các chỉ thị sinh học có thể dùng để đánh giá sinh thái, đặc biệt là trường hợp các nhóm quần thể chỉ thị điều kiện khu vực cần thiết phải được bảo tồn. Chỉ thị loài cũng được dùng trong điều kiện đánh giá môi trường và trong việc lấp bản đồ về sự mẫn cảm đối với môi trường. Các sinh vật chỉ thị môi trường khác nhau có thể xếp thành nhóm theo các tiêu chí sau: - Tính mẫn cảm (Sensitivity): Các loài mẫn cảm đặc trưng cho những điều kiện môi trường không thích hợp là các công cụ để giải đoán môi trường. 4 - Như một công cụ thăm dò (Detector): Những loài xuất hiện tự do trong môi trường có thể dùng để đo đạc sự phản ứng và thích nghi đối với sự thay đổi môi trường (thay đổi tuổi, nhóm loài, giảm kích thước quần thể, tập quán sống...). - Như một công cụ khai thác (Exploiter): Các loài có thể chỉ thị cho sự xáo trộn hay ô nhiễm môi trường. ví dụ như tập quán của các loài thủy sinh vật, sự hiện diện của các loài giun và loài giun đỏ chỉ thị cho sự ô nhiễm của môi trường. - Như một công cụ tích lũy khoa học (Accumulator): Các loài tích lũy sinh học bao gồm hóa chất trong mô của chúng, ví dụ như loài địa y. - Các sinh vật thử nghiệm (Bioassay): Các sinh vật chọn lọc đôi khi có thể sử dụng như là các hóa chất trong phòng thí nghiệm để xác định sự hiện diện hoặc nồng độ của các chất ô nhiễm. - Sinh vật cảm ứng (Biosensor): Là sinh vật chỉ thị có thể hiện diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng với chúng nhưng bản thân chúng sẽ có ít nhiều biến đổi do các tác động của ô nhiễm môi trường. - Sinh vật tích tụ (Bioaccumulator): Là những sinh vật chỉ thị không chỉ có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng mà còn có khả năng tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều so với môi trường bên ngoài (kim loại nặng...). Nhờ vây, bằng phương pháp phân tích hóa sinh hữu cơ mô cơ thể chúng, người ta có thể phát hiện, đánh giá các chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp phân tích thủy hóa. Các nhóm sinh vật thường được dùng để chỉ thị cho môi trường nước: Trong nghiên cứu, đánh giá chất lượng môi trường nước, có 7 nhóm sinh vật đã được dùng làm sinh vật chỉ thị sinh học là vi khuẩn, nguyên sinh vật, vi tảo, giáp xác nhỏ, động vật không xương sống, thực vật thủy sinh và cá.[5] - Vi khuẩn: việc sử dụng vi khuẩn làm sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm môi trường nước gặp nhiều thuận tiện do chúng là các sinh vật có phản ứng nhanh với các thay đổi của môi trường. Đặc biệt, có ba nhóm vi sinh vật được sử dụng để chỉ thị cho tình trạng ô nhiễm do phân: Coliform (Escherichia coli), Streptococci (Streptococcus faecalis), Clostridia (Clostridium perfringents). Trong đó, nhóm Coliform là nhóm sinh vật quan trọng nhất trong việc đánh giá chất lượng vệ sinh nguồn nước vì chúng có đầy đủ tiêu chuẩn của loài sinh vật chỉ thị lý tưởng và có thể xác định dễ dàng hơn các nhóm khác ở điều kiện thực địa. - Động vật nguyên sinh: các động vật nguyên sinh là các loài động vật đơn bào sống trong nước và sử dụng các chất hữu cơ rắn làm thức ăn. Chúng có vai trò 5 quan trọng trong chuỗi thức ăn và có phản ứng rõ với điều kiện phú dưỡng nên cũng có thể sử dụng chúng làm sinh vật chỉ thị môi trường nước. - Vi tảo: bao gồm các vi tảo sống phù du, sống tự do hay sống bám trên đáy hay trên các vật thể khác trong nước. Tảo có khả năng quang hợp và phụ thuộc nhiều vào chất dinh dưỡng cho nên chúng có thể dược dùng để chỉ thị cho sự ô nhiễm dinh dưỡng trong môi trường sống. Tảo là các sinh vật nhạy cảm với những tác động của các chất gây ô nhiễm. Mặt khác, chúng có chu kỳ thế hệ ngắn cho nên những ảnh hưởng đó có thể nhanh chóng biểu hiện thông qua hình thái, số lượng , thành phần các loài tảo. Vì vậy, tảo là nhóm sinh vật được nghiên cứu sử dụng nhiều trong thăm dò, đánh giá chất lượng môi trường nước bằng sinh vật chỉ thị. Theo Lê Văn Khoa [4], một số thực vật nổi có khả năng chỉ thị cho nước bị ô nhiễm bởi: + Ô nhiễm hữu cơ gây suy giảm nồng độ oxy hòa tan. + Nước bị phú dưỡng. + Ô nhiễm do hóa chất độc. + Ô nhiễm do dầu mỡ. - Giáp xác nhỏ. - Động vật đáy không xương sống: Động vật đáy được sử dụng như chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng nước vì: + Chúng tương đối cố định tại đáy sông, hồ, chịu tác động của sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thủy văn trong ngày. + Thời gian phát triển khá lâu. + Dễ thu mẫu và dễ phân loại. Chúng có thể được sử dụng để chỉ thị cho các nguồn nước bị ô nhiễm do các nguyên nhân sau: + Ô nhiễm hữu cơ với sự suy giảm oxy hòa tan. + Ô nhiễm do các chất dinh dưỡng. + Ô nhiễm do kim loại nặng và hóa chất bảo vệ thực vật. - Thực vật thủy sinh cỡ lớn (như các loại bèo, lau, sậy): chúng phát triển mạnh ở các vùng ao tù nước đọng chứa nhiều chất dinh dưỡng. Do vậy, cùng với vi tảo, rong, bèo là các sinh vật chỉ thị cho độ phú dưỡng (eutrophication) [5]. - Cá: Cá là động vật máu lạnh. Có nhiều loại cá khác nhau cùng tồn tại trong một thủy vực với các đặc điểm khác nhau về hình thể, nguồn thức ăn, nơi sinh sản, phát triển và khả năng thích nghi với môi trường. Chính vì vậy, nhiều loài cá có thể được sử dụng như chỉ thị sinh học để xác định lượng nước và ô nhiễm nguồn nước. Sự phát triển về chủng loại và số lượng cá thể của động vật trong nước phụ thuộc rõ rệt vào chất lượng nước và mức độ ô nhiễm nước. Ví dụ như nguồn nước 6 bị ô nhiễm do các chất hữu cơ trước hết sẽ làm suy giảm số lượng loài và số cá thể các loài động vật sống ở tầng nước trên sau đó đến các loài động vật sóng ở đáy. Việc axit hóa nguồn nước đến độ pH 4.5- 5 làm suy giảm số lượng trứng cá và các loài tôm, cá sẽ có kích thước nhỏ hơn kích thước trung tính. Độ pH giảm xuống dưới 4 thì hầu hết các loài cá ăn nổi bị biến mất. Việc thay đổi độ mặn của nguồn nước có thể dễ dàng đánh giá qua việc xác định sự tồn tại hay phát triển của các loài thủy sinh vật. 1.1.2 Protozoa. Phiêu sinh động vật là những sinh vật không xương sống có kích thước rất nhỏ, sống trôi nổi trong các thủy vực như hồ, sông, đại dương…. Chúng có kích thước cơ thể từ vài chục µm (protozoa) đến hơn 2mm (macrozooplankton). Chúng là bậc thức ăn thứ cấp trong chuỗi thức ăn của hệ sinh thái thủy sinh, chúng ăn các phiêu sinh thực vật và bị các động vật khác ở những bậc thức ăn cấp hơn tiêu thụ. Hệ động vật phù du trong các thủy vực nước ngọt chủ yếu là động vật phù du nguyên sinh, luân trùng, giáp xác râu ngành, giáp xác chân chèo, giáp xác có vỏ (Lampert, 1997). Ở các hồ tự nhiên, giáp xác và luân trùng là hai nhóm động vật phù du chiếm ưu thế về năng suất và sinh khối. Ngoài ra, các loài giáp xác bơi nghiêng, một vài loài thuộc ngành động vật có khoang, ấu trùng sán lá dẹp, chân bụng, ấu trùng côn trùng cũng trải qua giai đoạn động vật phù du trong quá trình sống của mình (Wetzel, 2001). Phiêu sinh động vật là một mắt xích quan trọng của chuỗi thức ăn trong thủy vực, chúng là cầu nối giữa nhóm sinh vật sản xuất (phiêu sinh thực vật – phytoplankton) với các bậc dinh dưỡng cao hơn. Các nhóm loài kích thước nhỏ như luân trùng, có mối liên hệ mật thiết với hàm lượng chất dinh dưỡng trong thủy vực, chúng giữ vai trò như những bộ máy lọc nước thông qua việc sử dụng chất dinh dưỡng làm nguồn thức ăn, các nhóm loài khác với kích thước lớn hơn được coi là nguồn thực phẩm quan trọng cho cá và các dạng ấu trùng của cá. Một số nhóm loài phiêu sinh động vật rất nhạy cảm với sự biến đổi của đặc tính môi trường nước, chúng được coi như là những sinh vật chỉ thị tốt cho điều kiện thủy vực dưới các tác động bất lợi như sự suy giảm hàm lượng oxy hòa tan, sự gia tăng mức độ dinh dưỡng trong thủy vực, sự hiện diện của các loại độc chất. Những nhóm 7 loài chính như Crustacea, Eurotatorea có thể được sử dụng một các hiệu quả trong việc đánh giá chất lượng môi trường (Crivelli and Catsadorakis, 1997). Lớp phụ đơn bào động vật có chiên mao Phytomastigina là nhóm trung gian giữa 2 giới thực vật và động vật do chúng vừa có diệp lục tố (chlorophyll) để có thể tiến hành quang hợp (tự dưỡng) lại vừa có khả năng bắt mồi và ăn mồi (dị dưỡng). Tất cả các phiêu sinh động vật thuộc nhóm này đều có chiên mao nhưng sau khi định hình mẫu bằng formol thì chiên mao bị rụng đi mất nên ta không thể thấy được chiên mao của chúng khi quan sát dưới kính hiển vi. Các nhóm đơn bào động vật khác như Sarcodina (đơn bào động vật có giả túc) và Ciliophora (đơn bào động vật có tiêm mao) thì không có diệp lục tố nên chúng hoàn toàn sống dị dưỡng bằng cách bắt mồi và ăn những sinh vật nhỏ trong nước. Hình dạng của phiêu sinh động vật nhóm này rất phong phú và đa dạng: hình dẹp, hình khối, có đuôi hay không đuôi, có gai hay không có gai….. Protozoa (Động vật nguyên sinh): Hầu hết thiếu cấu trúc chuyển hoá về tuần hoàn, hô hấp, bài tiết. Đặc điểm chung Xuất hiện sớm nhất giới protista sinh vật đơn bào thực hiện nhiều chức năng như tiêu hóa, sinh sản, bài tiết…như sinh vật đa bào. Đa dạng kích thước hình dạng kiểu dinh dưỡng tập tính sinh lý học di truyền diện tích bề mặt cơ thể lớn hơn thể tích cơ thể qua bề mặt cơ thể Khí và chất thải hòa tan khuếch tan chất dinh dưỡng các cơ quan tử không bào co bóp túi lông chia thành nhiều nhóm dựa vào cách vận động, tập tính ăn hoặc hình dạng bên ngoài. Phân bố rộng thủy vực nước mặn, thủy vực nước ngọt, trong đất ẩm, ký sinh. Kích thước Hầu hết kích thước hiển vi 5-250 µm kích thước lớn ít vượt quá 5-7 mm Micromonas vài µm Trùng roi giáp (Dinoflagellata), Trùng biến hình (Amoebozoa), Trùng tiêm mao (Ciliata) vài mm. Dinh dưỡng dị dưỡng thực bào, hấp thụ trực tiếp tự dưỡng quang hợp loài có sắc tố tiêu hóa nội bào hỗn dưỡng thực bào và hoại sinh dị dưỡng và tự dưỡng Ký sinh chất dinh dưỡng từ vật chủ: tôm, cá, đọng vật không xương sống… Tập tính dinh dưỡng liên quan đến tập tính và môi trường sống: ăn vi khuẩn, sống tự do trong nước, có cơ quan lọc vi khuẩn, ăn mùn bã hữu cơ, bò trên nền đáy, có miệng với hàm. Hô hấp sinh vật hiếu khí hấp thụ trực tiếp qua bề mặt cơ thể O2 môi trường có hàm lượng O2 thấp sinh vật kỵ khí sống vùng nước thải nhiều hữu cơ. Bài tiết chất thải qua bề mặt cơ thể CO2, nước, chất thải chứa N Những loài nước ngọt không bào co bóp lượng nước điều hoà ánh sáng trực tiếp. Sinh sản vô 8 tính, phân đôi dọc ngang mọc chồi tạo bào nang bào thủng cơ thể co tròn lại, mất tơ, roi, tế bào chất dày lên, vỏ dày cá thể phân nhiều tế bào không tạo kiểu di truyền mới hữu tính tiếp hợp trùng tiêm mao (Ciliata) Nhân nhỏ (micronuclei) Nhân lớn (macronuclei) Tạo kiểu di truyền mới trao đổi nhân (nhân nhỏ) giữa 2 cá thể tương đồng, cá thể con có nhân với cấu trúc di truyền mới, thích nghi với điều kiện mới tự giao. Tập tính sinh thái nước nhiễm bẩn Protozoa nước thải Arcella Difflugia Amoeba Euglypha Vùng nhiều chất hữu cơ điều kiện khắc nghiệt bào xác tạo sự phân bố rộng, đóng vai trò quan trọng ở mức sản xuất sơ cấp và phân hủy và có thể làm nguồn thức ăn chủ yếu cho nhiều loài không xương sống và gián tiếp cho nhiều loài động vật có xương sống. Vật chất cho nghiên cứu về di truyền, sinh lý học, sinh thái học... Sinh vật chỉ thị cho môi trường ô nhiễm hữu cơ nặng. Gây bệnh trên người: sốt rét, bệnh lỵ, và một số bệnh nghiêm trọng trên gia súc, gia cầm. Hệ thống học động vật nguyên sinh gần đây có nhiều thay đổi do sự phát triển của nhiều ngành khoa học (hình thái học, giải phẩu học, cổ sinh học, tế bào học...) và đặc biệt là sinh học phân tử. Một xu hướng phát triển là tách riêng và nâng một đơn vị phân loại như từ một ngành tách thành nhiều ngành, từ một lớp tách thành nhiều lớp.... Chính sự thay đổi này đã làm cho hệ thống phân loại ngày càng mang tính tự nhiên hơn. Theo quan điểm hiện nay thì phân giới Động vật nguyên sinh (Protozoa) được chia thành 4 nhóm lớn (liên ngành) và có 12 ngành. - Động vật nguyên sinh có chân giả, có 4 ngành: 1) Ngành Trùng chân giả (Amoebozoa), 2) Ngành Trùng có lỗ (Foraminifera), 3) Ngành Trùng phóng xạ (Radiozoa), 4) Ngành Trùng mặt trời (Heliozoa). - Động vật nguyên sinh có roi bơi, có 4 ngành: 1) Ngành Động vật cổ (Archaezoa), 2) Ngành Trùng roi động vật (Euglenozoa), 3) Ngành Trùng roi giáp (Dinozoa), 4) Ngành Trùng roi cổ áo (Choanozoa). - Động vật nguyên sinh Có bào tử có 3 ngành: 1) Ngành Trùng bào tử (Sporozoa), 2) Ngành Trùng bào tử gai (Cnidosporozoa), 3) Ngành Trùng vi bào tử (Microsporozoa). - Động vật nguyên sinh Có lông bơi có 1 ngành là Ngành Trùng lông bơi (Ciliophora). 9