Tài liệu Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (gastropoda) trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã quảng bạch, huyện chợ đồn, tỉnh bắc kạn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN VỚI HÀM LƯỢNG SẮT, ĐỒNG TRONG ĐẤT TẠI XÃ QUẢNG BẠCH, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI HÀ NỘI - NĂM 2017 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐA DẠNG SINH HỌC THÂN MỀM CHÂN BỤNG (GASTROPODA) TRÊN CẠN VỚI HÀM LƯỢNG SẮT, ĐỒNG TRONG ĐẤT TẠI XÃ QUẢNG BẠCH, HUYỆN CHỢ ĐỒN, TỈNH BẮC KẠN NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HOÀNG NGỌC KHẮC HÀ NỘI - NĂM 2017 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán bộ hướng dẫn chính: TS. Hoàng Ngọc Khắc Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS. Đỗ Văn Nhượng Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Phạm Đình Sắc Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày 19 tháng 9 năm 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của riêng tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu thực địa ở khu vực xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Hoàng Ngọc Khắc. Các số liệu về kết quả của luận văn là trung thực khách quan và chưa công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào khác. Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Tuyết Mai ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội cho đến khi hoàn thành luận văn tốt nghiệp, để đạt được kết quả như hôm nay, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến: - TS. Hoàng Ngọc Khắc đã dành nhiều thời gian định hướng, hướng dẫn tận tình, động viên, cung cấp tài liệu kiến thức quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài. - Cán bộ của phòng thí nghiệm Phân tích môi trường thuộc Trung tâm Mạng lưới Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã tạo điều kiện trong quá trình phân tích mẫu đất tại phòng thí nghiệm. - Người dân xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn đã tạo điều kiện giúp đỡ, tham gia trực tiếp vào công việc thực địa và cung cấp những thông tin cần thiết. - Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn bố mẹ tôi, gia đình đã động viên, chia sẻ những khó khăn, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi yên tâm trong thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Tuyết Mai iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ............................................................... v MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................... 3 1.1. Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn ....................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm phân loại............................................................................................3 1.1.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học ...................................................................5 1.1.3. Môi trường sống ................................................................................................6 1.1.4. Nguồn thức ăn ...................................................................................................6 1.1.5. Mức phản ứng đối với các yếu tố môi trường tác động ....................................6 1.2. Tổng quan về kim loại nặng ................................................................................. 7 1.3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu ..................................... 8 1.3.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................................8 1.3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội ................................................................................11 1.4. Những nghiên cứu về ốc cạn .............................................................................. 13 1.4.1. Nghiên cứu về đa dạng sinh học ốc cạn ở Việt Nam .....................................13 1.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kim loại nặng tới ốc cạn ......................................15 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU17 2.1. Đối tượng ........................................................................................................... 17 2.2. Địa điểm ............................................................................................................. 17 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 20 2.3.1. Phương pháp luận (cách tiếp cận) ...................................................................20 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu.....................................................................20 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu thực địa ...................................................................21 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ..........................................22 2.3.5. Xử lý số liệu ....................................................................................................23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.............................................................. 25 3.1. Hàm lượng kim loại nặng trong đất tại khu vực nghiên cứu ............................. 25 3.1.1. Hàm lượng đồng (Cu) trong đất ......................................................................25 3.1.2. Hàm lượng sắt (Fe) trong đất ..........................................................................27 iv 3.1.3. Đánh giá chung về hàm lượng KLN đồng, sắt trong đất ................................29 3.2. Đa dạng sinh học ốc cạn tại khu vực nghiên cứu ............................................... 29 3.2.1. Thành phần loài ốc cạn ...................................................................................29 3.2.2. Cấu trúc thành phần loài ốc cạn trong KVNC ................................................30 3.2.3. Đặc điểm phân bố của ốc cạn trong khu vực nghiên cứu ...............................32 3.2.4. Các chỉ số đa dạng sinh học ............................................................................36 3.3. Mối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn với hàm lượng kim loại đồng, sắt .................. 37 3.3.1. Quan hệ giữa số loài ốc cạn (S) với hàm lượng kim loại nặng trong đất .......39 3.3.2. Quan hệ giữa mật độ ốc cạn (V) với hàm lượng kim loại nặng trong đất ......41 3.3.3. Quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) với hàm lượng kim loại nặng trong đất ....43 3.3.4. Quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') với hàm lượng kim loại nặng trong đất .........45 3.3.5. Quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') với hàm lượng kim loại nặng trong đất ...47 3.3.6. Quan hệ giữa độ phong phú của loài (p%) với hàm lượng kim loại nặng trong đất ..............................................................................................................................49 3.3.7. Đánh giá chung về mối quan hệ giữa ĐDSH ốc cạn và hàm lượng đồng, sắt trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn ...................................52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 55 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 74 v DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT KLN : Kim loại nặng ĐDSH : Đa dạng sinh học TCVN : Tiêu chẩn Việt Nam KVNC : Khu vực nghiên cứu OTC : Ô tiêu chuẩn D : Đường kính của vỏ ốc H : Chiều cao vỏ ốc vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu ............................................................................................17 Bảng 3.1. Hàm lượng Đồng trong đất tại khu vực nghiên cứu ................................. 25 Bảng 3.2. Hàm lượng Sắt trong đất tại khu vực nghiên cứu ........................................ 27 Bảng 3.3. Cấu trúc thành phần ốc cạn giữa các phân lớp ở khu vực nghiên cứu ....... 30 Bảng 3.4 Danh sách phân bố các loài ốc cạn theo sinh cảnh ở KVNC ....................... 32 Bảng 3.5. Chỉ số đa dạng sinh học ốc cạn tại các điểm khảo sát ở KVNC ................. 36 Bảng 3.6. Các chỉ số đa dạng sinh học và hàm lượng kim loại nặng trong đất .......... 38 Bảng 3.7. Hàm lượng đồng (Cu) và sắt (Fe) trong đất và các loài ốc cạn đặc trưng..... 49 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn ........................................................................... 3 Hình 1.2. Sơ đồ xã Quảng Bạch ..................................................................................8 Hình 1.3. Bản đồ khoáng sản khu vực xã Quảng Bạch ............................................10 Hình 2.1. Sơ đồ các điểm lấy mẫu nghiên cứu ............................................................. 19 Hình 2.2. Quy trình chung về phân tích mối quan hệ đa dạng sinh học ốc cạn và hàm lượng kim loại sắt, đồng trong đất ....................................................................20 Hình 2.3. Đặc điểm cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn [28] ................................................. 23 Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Đồng trong đất ................................................ 26 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Sắt trong đất .................................................... 28 Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc phân loại ốc cạn ở khu vực nghiên cứu ............................... 31 Hình 3.4. Tỷ lệ (%) phân bố của ốc cạn trong 3 sinh cảnh ở KVNC .......................... 35 Hình 3.5. Số loài ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát............. 39 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa số loài ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất................... 39 Hình 3.7. Số loài ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát ................ 40 Hình 3.8. Mối quan hệ giữa số loài ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất ...................... 41 Hình 3.9. Mật độ ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát ............ 41 Hình 3.10. Mối quan hệ giữa mật độ ốc cạn và hàm lượng đồng trong đất ................ 42 Hình 3.11. Mật độ ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát .............. 42 Hình 3.12. Mối quan hệ giữa mật độ ốc cạn và hàm lượng sắt trong đất .................... 43 Hình 3.13. Chỉ số Margalef (d) và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát . 43 Hình 3.14. Mối quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) và hàm lượng đồng trong đất ....... 44 Hình 3.15. Chỉ số Margalef (d) và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát ..... 44 Hình 3.16. Mối quan hệ giữa chỉ số Margalef (d) và hàm lượng sắt trong đất ........... 45 Hình 3.17. Chỉ số Peilou (J') và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát ..... 45 Hình 3.18. Mối quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') và hàm lượng đồng trong đất ............ 46 Hình 3.19. Chỉ số Peilou (J') và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát ......... 46 Hình 3.20. Mối quan hệ giữa chỉ số Peilou (J') và hàm lượng sắt trong đất ............... 47 viii Hình 3.21. Chỉ số Shannon (H') và hàm lượng đồng trong đất tại các điểm khảo sát 47 Hình 3.22. Mối quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') và hàm lượng đồng trong đất ...... 48 Hình 3.23. Chỉ số Shannon (H') và hàm lượng sắt trong đất tại các điểm khảo sát .... 48 Hình 3.24. Mối quan hệ giữa chỉ số Shannon (H') và hàm lượng sắt trong đất .......... 49 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Bắc Kạn được tự nhiên ưu đãi cho nhiều tiềm năng phát triển kinh tế xã hội với nguồn tài nguyên rừng, đất rừng, khoáng sản phong phú. Trên địa bàn tỉnh có 165 mỏ và điểm quặng, với các loại khoáng sản có trữ lượng lớn là: Chì kẽm 70 mỏ và điểm quặng, trữ lượng khoảng 4 triệu tấn; sắt có 13 mỏ và điểm mỏ, trữ lượng khoảng 22 triệu tấn; vàng có 17 mỏ và điểm quặng, trữ lượng khoảng 39 tấn; đá vôi xi măng 150 triệu m3; đá trắng, thạch anh khoảng 460 triệu m3; sét xi măng trên 10 triệu m3, ngoài ra còn có antimon, titan, kaolin, silic. Tài nguyên khoáng sản Bắc Kạn tương đối phong phú, đa dạng đây là một trong những thế mạnh để phát triển kinh tế – xã hội nói chung và công nghiệp khai thác nói riêng [34]. Thân mềm chân bụng ở cạn, bao gồm ốc cạn là một mắt xích trong các chuỗi và lưới thức ăn, vì vậy đối với hệ sinh thái, ốc cạn được xác định như một yếu tố chỉ thị để đánh giá chất lượng và sự thay đổi môi trường đất, để từ đó có chiến lược bảo vệ môi trường bảo đảm tính ổn định của hệ sinh thái đất. Hoạt động khai thác khoáng sản ít nhiều cũng ảnh hưởng đến con người cũng như hệ sinh thái. Nhiều nguyên tố kim loại nặng có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của sinh vật và được biết như những nguyên tố vi lượng. Ở lượng cao hơn thường gây độc hại. Khả năng độc hại của các kim loại nặng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: hàm lượng của chúng, các con đường xâm nhập, dạng tồn tại và thời gian có thể gây hại. Trong môi trường cần phải xác định được mức độ gây hại đối với cá thể hoặc các loại, hoặc đối với hệ sinh thái. Ở huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn, cho đến nay các công trình nghiên cứu về ốc cạn vẫn chưa có nhiều. Hơn nữa, địa hình phức tạp đã tạo điều kiện sống thích hợp cho nhiều loài động vật, trong đó có ốc cạn. Bên cạnh đó, khu vực xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn có nhiều mỏ khoáng sản, kéo theo các hoạt động khai thác mỏ tài nguyên như sắt, chì, kẽm,... gây ô nhiễm bởi kim loại nặng trong đất, ảnh hưởng đến môi trường đất và đa dạng sinh học. Với những lý do đó, tiến hành “Nghiên cứu mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong 2 đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn” có ý nghĩa cấp thiết, là cơ sở khoa học cho việc đánh giá tác động môi trường của các hoạt động khai thác cũng như phát triển kinh tế; tiến tới sử dụng động vật thân mềm chân bụng ở cạn như một chỉ thị môi trường. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu: Xác định được mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. - Mục tiêu cụ thể: + Xác định được hàm lượng sắt, đồng trong đất tại các điểm khảo sát. + Xác định được chỉ số đa dạng sinh học (thành phần loài, mật độ sinh vật, chỉ số về độ phong phú loài- Margalef (d), chỉ số cân bằng Pielou (J) và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’) ) của thân mềm chân bụng trên cạn tại các điểm khảo sát. + Xác định được mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng trên cạn với hàm lượng sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. 3. Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Nghiên cứu, xác định hàm lượng kim loại đồng, sắt có trong đất tại các điểm khảo sát. Nội dung 2: Nghiên cứu, xác định chỉ số đa dạng sinh học (thành phần loài, mật độ sinh vật, chỉ số về độ phong phú loài- Margalef (d), chỉ số cân bằng Pielou (J) và chỉ số đa dạng Shannon-Wiener (H’) ) của thân mềm chân bụng trên cạn tại các điểm khảo sát. Nội dung 3: Phân tích mối quan hệ giữa đa dạng sinh học thân mềm chân bụng (Gastropoda) trên cạn với hàm lượng kim loại sắt, đồng trong đất tại xã Quảng Bạch, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về thân mềm chân bụng trên cạn 1.1.1. Đặc điểm phân loại Lớp Thân mềm Chân bụng (Gastropoda) là một trong 7 lớp thuộc ngành Thân mềm (Mollusca). Trong lớp Chân bụng có 3 phân lớp: phân lớp Mang sau (Opisthobranchia), phân lớp Mang trước (Prosobranchia) và phân lớp Có phổi (Pulmonata). Trong 3 phân lớp này, phân lớp Mang sau hoàn toàn ở biển, phân lớp mang trước tỷ lệ loài sống ở nước chiếm phần lớn còn một số ở cạn, phân lớp Pulmonata sống trên cạn [1]. Hầu hết các loài thân mềm chân bụng trên cạn trong đó có ốc cạn được phát hiện có thể xác định dựa vào các đặc điểm hình thái của vỏ, các dấu hiệu được sử dụng nhiều trong mô tả, sự xoắn của vỏ ốc là tính chất phức tạp trong vỏ ốc. Sự tiến hóa hay thoái hóa của dạng ốc đã tạo nên vỏ xoắn gọi là vòng xoắn. Các vòng xoắn chụm lại ở giữa trục. Vòng xoắn có thể rộng nhanh hay chậm và được tách ra hay thành đường liên tục gọi là đường xoắn. Hầu như trong các mẫu vỏ, vòng xoắn rộng nhất là vòng xoắn cuối, đỉnh của vòng xoắn, đối diện với đáy, phần mở ra bên ngoài của vỏ gọi là miệng vỏ. Hình 1.1. Cấu tạo ngoài của vỏ ốc cạn (Nguồn: http://thesistut.com/snail-anatomy-diagram.html) 4 a) Vỏ ốc Vỏ ốc là một ống rỗng dài chứa cơ thể ốc, cuộn vòng quanh một trục tạo nên các vòng xoắn. Hình dáng vỏ rất đa dạng có thể là hình cầu, hình nón, dạng tháp xoắn, hình trụ, dạng con quay, dạng xoắn dài, dạng cuộn trong… Vỏ có màu sắc rất đa dạng, mỗi loài, thậm chí mỗi cá thể trong loài có màu sắc khác nhau [1]. Thông thường vỏ cuộn có các dạng như: Dạng chóp dài, dạng hình trụ, dạng nón ôvan, dạng ôvan dài, dạng xoắn ốc dẹt, dạng xoắn ốc, dạng xoắn ốc nón. b) Đỉnh vỏ Đỉnh vỏ là điểm khởi đầu của các vòng xoắn, là nơi hình thành các vòng xoắn đầu tiên của vỏ (còn gọi là vòng xoắn phôi), các vòng xoắn này thường rất nhỏ và nhẵn. Đỉnh vỏ có thể nhọn hoặc tù. c) Kích thước vỏ Kích thước vỏ là đặc điểm dùng nhiều trong mô tả và nhận dạng các bậc loài, giống. Các số đo quan trọng về kích thước của vỏ ốc cạn gồm: Chiều cao hay chiều dài, chiều rộng, chiều cao tháp ốc và chiều rộng miệng vỏ. d) Các vòng xoắn Các vòng xoắn bao gồm các vòng xoắn tính từ đỉnh vỏ tới vòng xoắn cuối cùng, trừ lỗ miệng. Các vòng xoắn có thể là thuận hay ngược chiều kim đồng hồ, có nhiều loài ốc xoắn ngược và có nhiều loài có cả hai kiểu xoắn. Số vòng xoắn của vỏ ốc cũng thay đổi từ con non đến trưởng thành. e) Miệng vỏ Miệng vỏ là nơi vỏ ốc thông với bên ngoài. Hình dạng lỗ miệng thay đổi; có thể xiên, bầu dục, hình thoi, hình thang, hình ovan, hình bán nguyệt, hình quả lê… Bờ viền của miệng là môi. Miệng có thể một hay nhiều hơn các mấu chìa ra gọi là răng, tên của nó có thể tùy theo vị trí của chúng. Gờ vành miệng ngoài có thể liên tục hay ngắt quãng ở bờ trụ. Lỗ miệng có nắp miệng hay không [8][28]. f) Trụ ốc và lỗ rốn Trụ ốc là do các vòng xoắn chập lại với nhau tạo nên. Trụ ốc có thể rỗng và mở ra ngoài gần miệng tạo thành lỗ rốn, có khi trụ ốc lại đặc không tạo lỗ rốn. Lỗ 5 rốn có thể rộng hay hẹp, có thể nông hay sâu. Trong định loại và nhận dạng, có thể phân biệt các dạng lỗ rốn: Dạng đóng, dạng vết lõm và dạng mở. 1.1.2. Đặc điểm sinh học và sinh thái học Trên thế giới hiện nay, đặc điểm sinh học và sinh thái học của ốc cạn ngày càng được chú ý nghiên cứu, đặc biệt là những loài có giá trị thực tiễn và những loài thường xuyên gây hại. Các loài ốc cạn phân bố rộng ở nhiều dạng địa hình và sinh cảnh khác nhau. Trên môi trường cạn, ốc và sên trần thường ưa sống ở những nơi ẩm ướt, giàu mùn bã thực vật, rêu và tảo. Kích thước cơ thể của ốc cạn dao động trong khoảng tương đối lớn, từ một hoặc vài mm (ở họ Vertiginidae, Euconulidae) đến hàng chục cm (Camaena, Achatina, Amphidromus) [1][2]. Trong số các môi trường sống, rừng tự nhiên, rừng trên núi đá granit, đá vôi có nhiều yếu tố thuận lợi cho ốc cạn sinh sống, tầng thảm mục dày, độ ẩm cao, có nhiều khe đá ẩm ướt, hàm lượng canxi cao giúp hình thành lớp vỏ. Vào mùa mưa, các hoạt động kiếm ăn, sinh sản diễn ra mạnh hơn. Trong khi đó, với mùa lạnh và khô, do môi trường sống không thuận lợi (về nhiệt độ, độ ẩm, thức ăn...) chúng có thời kỳ ngừng hoạt động (ngủ đông). Nhiều loài trong nhóm ốc có phổi, lỗ miệng không có nắp miệng được bít kín bằng một màng được làm bằng chất nhày do chúng tiết ra [3]. Đặc điểm phân bố theo vành đai độ cao của ốc cạn phụ thuộc vào điều kiện sống như nhiệt độ, độ ẩm, thức ăn, nguyên liệu tạo lớp vỏ. Ở vùng núi, phần lớn các loài ốc cạn tập trung phân bố (cả số lượng loài và số lượng cá thể trong mỗi loài) ở khu vực chân núi và sườn núi, tính đa dạng giảm rõ rệt ở khu vực đỉnh núi [6]. Các sinh cảnh tự nhiên như rừng, núi đá vôi, hang động... có rất nhiều yếu tố thuận lợi cho ốc cạn sinh sống. Ngược lại, môi trường tác nhân như nương rẫy, khu dân cư, đất trồng trên nền rừng, đất trồng cây lâu năm, đất trồng cây ngắn ngày... Tính đa dạng sinh học giảm đi do tác động của con người thường theo hướng bất lợi cho sinh vật, nhiều đặc tính của môi trường bị biến đổi. Phân bố của ốc cạn giữa sinh cảnh tự nhiên và nhân tác có sự khác nhau rõ rệt. 6 Trong tự nhiên, các loài ốc cạn thường hoạt động mạnh vào ban đêm. Thức ăn của hầu hết các loài ốc cạn là thực vật, mùn bã, rêu, tảo, nấm… chúng sử dụng lưỡi bào (radula) để cạo và cuốn thức ăn vào miệng. 1.1.3. Môi trường sống Ốc cạn có môi trường sống rất đa dạng, một số loài có thể sống cả ở trên cạn và dưới nước.Ốc cạn sinh sống tại tầng mặt, có độ sâu tối đa khoảng 10cm.Ốc cạn thường được tìm thấy ở nhưng nơi ẩm ướt, vùng tối nên chúng ta có thể thấy nó khi trời nhiều mây, có sương, mưa hoặc vào ban đêm. 1.1.4. Nguồn thức ăn Trong tự nhiên, ốc cạn ăn nhiều loại thức ăn khác nhau. Ốc cạn thường ăn thực vật, tuy nhiên có một số loài ăn thịt hoặc ăn tạp. Thức ăn của hầu hết các loài ốc cạn bao gồm lá, thân, vỏ mềm, trái cây, rau, nấm - đó là lý do tại sao ốc cạn được gọi là loài gây hại vườn. 1.1.5. Mức phản ứng đối với các yếu tố môi trường tác động Hoạt động của ốc cạn rất khác biệt với các loài khác, nó bị ảnh hưởng bởi những yếu tố khách quan bên ngoài, ví dụ như nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, điều kiện đất và nguồn cung cấp thức ăn [3]. Hoạt động của ốc cạn tăng lên khi nhiệt độ vào khoảng dưới 21 oC và kéo dài tới 30oC. Nhiệt độ dưới 21oC làm cho cường độ ánh sáng giảm xuống theo và hiện tượng sương rơi vào ban đêm làm độ ẩm tăng [3]. Độ ẩm ảnh hưởng đến hoạt động của ốc cạn do chất nhầy của ốc có chứa đến 98% là nước. Ở nhiệt độ cao thì hoạt động của ốc cạn bị hạn chế vì thiếu nước. Do ốc cạn sống chủ yếu trên bề mặt đất hoặc dưới lòng đất khoảng 10cm chỉ một số ít sống trên thực vật nên ít nhiều bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường đất đến sự sinh trưởng và phát triển của loài. Ốc là một trong những loài thích hợp dùng để làm chỉ thị sinh học để phân tích xác định lượng vết kim loại. Nó có khả năng tích tụ các kim loại vết như Cd, Fe, Pb, Hg, Zn, Cu,... với hàm lượng lớn. 7 1.2. Tổng quan về kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm2. Chúng có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thủy quyển (các muối hòa tan), địa quyển (dạng rắn không tan, khoáng,…) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động thực vật). Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết. Những kim loại cần thiết cho sinh vật (Cu, Co, Fe, Cr, Mn, Zn) nhưng chỉ có nghĩa "cần thiết" ở một hàm lượng nhất định nào đó, nếu ít hơn hoặc nhiều hơn thì gây tác động ngược lại. Những kim loại không cần thiết (Pt, Hg, Pb, Ni, Cd) khi vào cơ thể sinh vật ngay cả khi ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây tác động độc hại. Với quá trình trao đổi chất, những kim loại này thường được xếp vào loại độc. Ví dụ như niken, đối với thực vật thì niken không cần thiết và là chất độc, nhưng đối với động vật thì niken lại cần thiết ở hàm lượng thấp [13]. Với những kim loại cần thiết đối với sinh vật cần lưu ý tới hàm lượng của chúng trong sinh vật. Nếu ít quá sẽ ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất, nếu nhiều quá sẽ gây độc. Như vậy sẽ tồn tại một khoảng hàm lượng tối ưu của kim loại, và chỉ có giá trị ở đúng sinh vật hay một cơ quan của sinh vật mà có tác dụng, ở giá trị này sẽ tác động tích cực lên sự phát triển hoặc sản phẩm của quá trình trao đổi chất. Kim loại nặng trong môi trường thường không bị phân hủy sinh học mà tích tụ trong cơ thể sinh vật, tham gia chuyển hóa sinh học tạo thành các hợp chất độc hại hoặc ít độc hại hơn. Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học (không khí, đất, nước, trầm tích) và được chuyển hóa nhờ sự biến đổi của các yếu tố vật lý và hóa học như nhiệt độ áp suất dòng chảy, oxy, nước... Nhiều hoạt động nhân tạo cũng tham gia vào quá trình biến đổi các kim loại nặng và là nguyên nhân gây ảnh hưởng tới vòng tuần hoàn vật chất hóa địa, sinh học của nhiều loài [13]. Kim loại nặng trong đất ban đầu một phần được sinh ra từ quá trình hoạt động địa hóa của khoáng vật mẹ và đi vào đất thông qua quá trình phong hóa hóa học. Tuy nhiên, với quá trình phong hóa hóa học thì lượng kim loại nặng đi vào đất là không đáng kể mà chủ yếu kim loại đi vào đất là do các hoạt động sản xuất của con người. 8 1.3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu 1.3.1. Điều kiện tự nhiên a) Vị trí địa lý Xã Quảng Bạch là một xã vùng cao, nằm cách trung tâm huyện khoảng 20km về phía Bắc của huyện Chợ Đồn. Có tổng diện tích tự nhiên 3.991,0 ha, với dân số 1.892 người, được chia thành 08 thôn, bản. Xã Quảng Bạch có ranh giới tiếp giáp với các xã như sau: Phía Đông giáp xã Tân Lập và xã Phương Viên. Phía Tây giáp xã Bản Thi. Phía Nam giáp xã Ngọc Phái. Phía Bắc giáp xã Đồng Lạc, xã Tân Lập. Xã có đường Tỉnh lộ 254 chạy dọc qua trung tâm tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao lưu thông thương hàng hóa, trao đổi thông tin kỹ thuật, tiếp thu các thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến và khả năng thu hút vốn đầu tư của các tổ chức, cá nhân trong và ngoài huyện. Hình 1.2. Sơ đồ xã Quảng Bạch (Nguồn: http://maps.vietbando.com) 9 b) Địa hình Xã Quảng Bạch là xã có địa hình đồi núi xen kẽ là những cánh đồng bằng phẳng thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp. Do đặc điểm kiến tạo địa chất, hình thành nhiều dạng địa hình đặc trưng vùng núi, mức độ chia cắt bởi các khe suối nhỏ. Diện tích đất canh tác nhỏ hẹp, đất dốc dưới 25% chiếm tỷ lệ thấp cho nên gây khó khăn cho việc triển khai canh tác, chuyển dịch cơ cấu cây trồng vật nuôi, ảnh hưởng đến phát triển kinh tế - xã hội, xây dựng cơ sở hạ tầng và ảnh hưởng đến đời sống, sinh hoạt sản xuất của nhân dân. c) Khí hậu Khí hậu xã Quảng Bạch mang tính chất chung của vùng khí hậu Bắc Kạn, đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa. Lượng mưa bình quân khoảng 1.600mm, tập trung vào tháng 6 và tháng 7, mưa ít nhất vào tháng 12 và tháng 1 và phân bố không đồng đều theo không gian và thời gian. Hệ số ẩm ướt cao phù hợp cho nhiều loại cây trồng sinh trưởng phát triển. Mùa mưa chiếm 80% tổng lượng mưa trong năm. Độ ẩm không khí cao trung bình từ 78 – 86%, trung bình năm 82%, chênh lệch mùa khô và mùa mưa lớn. Mùa khô do ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc độ ẩm thấp từ 78 – 85%, mùa mưa độ ẩm khá cao 80 – 87%. Khí hậu xã Quảng Bạch có 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, gió Đông Nam chiếm ưu thế tuyệt đối, khí hậu nóng ẩm và mưa nhiều. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, gió mùa Đông Bắc chiếm ưu thế, lượng mưa ít thời tiết hanh khô, cây trồng thiếu nước. Khó khăn: Do chế độ mưa và chế độ nhiệt không đều, mưa lớn, nắng nóng tâp trung vào các tháng 6,7,8 gây úng ngập cục bộ và làm đất đai bị xói mòn rửa trôi. Mưa ít và nhiệt độ thấp vào các tháng 12 và tháng 01 gây hạn hán và ảnh hưởng tới sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng vật nuôi. Nhìn chung, các yếu tố khí hậu và điều kiện địa hình không thuận đã gây ảnh hưởng nhất định đến sản xuất nông nghiệp và đời sống sinh hoạt của nhân dân. Lượng mưa cả năm chỉ tập trung ở một số tháng nhất định nên thường xảy ra ngập úng đối với những vùng đất thấp, bị xói mòn rửa trôi ở những nơi có độ dốc lớn.