›
›

Bài giảng Chỉ thị sinh học

ppt 110 trang phuongnguyen 3230
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Chỉ thị sinh học", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_chi_thi_sinh_hoc.ppt

Nội dung text: Bài giảng Chỉ thị sinh học

  1. CHỈ THỊ SINH HỌC
  2. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: • Chỉ thị mơi trường ( Environmental Indicator): là 1 hoặc tập hợp các thơng số mơi trường( hĩa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đĩ của MT. Thực tế, MT chứa vơ số các thơng số hĩa, lý, sinh học→ khơng thể xác định hết tất cả các thơng số → dựa vào 1/1 số thơng số chính cĩ giá trị chỉ thị. Sự biến động, hiện diện một số thơng số →xác định được đặc điểm của thành phần mơi trường: tác nhân đĩ được gọi là chỉ thị mơi trường.
  3. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: • Chỉ thị sinh thái mơi trường( Environmental Elogical Indicator): nghiên cứu về các khoa học lấy sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong lành hay ơ nhiễm, thích hợp hay khơng đối với sinh vật của mơi trường sinh thái • Chỉ thị sinh học( Bioindicator): nghiên cứu một lồi hoặc một sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của mơi trường
  4. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: • Sinh vật chỉ thị( Bio-indicator): cá thể, quần thể hay quần xã cĩ khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với mơi trường nhất định. Sinh vật chỉ thị là các lồi SV mà sự hiện diện và thay đổi số lượng các lồi chỉ thị cho sự ơ nhiễm hay xáo trộn của mơi trường. Các lồi này thường cĩ tính mẫn cảm cao với các điều kiện sinh lý, sinh hố
  5. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: Những đối tượng sinh vật cĩ yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên quan đến nhu cầu dinh dưỡng, DO, cũng như khả năng chống chịu một hàm lượng nhất định nào đĩ của yếu tố tác động. Sự hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng nhất định của điều kiện sinh thái nằm trong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của sinh vật đĩ
  6. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: ▫ Các sinh vật chỉ thị:  Cĩ thể là 1 lồi, 1 nhĩm lồi  Tương quan giữa các nhĩm lồi hoặc tổng số lồi trong quần xã và chỉ số đa dạng.
  7. CHỈ THỊ SINH HỌC Khái niệm: • Chỉ số sinh học: các chỉ số dùng để quan trắc chất lượng mơi trường dựa trên tính mẫn cảm của sinh vật với sự biến đổi của mơi trường ▫ 1964, Woodiwiss tính tốn 1 chỉ thị sinh học bằng cách cân trọng lượng các sinh vật cĩ sự mẫn cảm với sự ơ nhiễm chất hữu cơ • Chỉ số sinh học được dùng đánh giá mức độ ơ nhiễm chất hữu cơ theo thang 0-15 (0: bị ơ nhiễm nặng; 15: khơng bị ơ nhiễm)
  8. CHỈ THỊ SINH HỌC Tại sao dùng sinh vật để làm vật chỉ thị MT? Sự thay đổi của các điều kiện mơi trường → ảnh hưởng thành phần động thực vật trong quần xã → gây nên sự quần tụ khác nhau của các quần xã. Mơi trường tại một địa điểm quyết định phần lớn những cá thể nào cĩ khả năng cư trú ở điểm đĩ, và những sinh vật ở đĩ sẽ là những chỉ thị sinh học cho những thay đổi mơi trường (Warren )
  9. CHỈ THỊ SINH HỌC Tại sao dùng sinh vật để làm vật chỉ thị MT? ▫ Một số lồi cĩ nhu cầu riêng biệt với hàm lượng nhất định các chất dinh dưỡng hoặc oxy hồ tan (indicator species) ▫ Sinh vật cĩ thể tồn tại được trong mơi trường bị ơ nhiễm nhưng bị biến đổi về số lượng, tăng trưởng, tập tính (stressor) ▫ Sinh vật tích luỹ chất ơ nhiễm và cĩ những phản ứng khác nhau đối với từng chất ơ nhiễm (biological indicator)
  10. Phân loại chỉ thị sinh vật mơi trường • Mẫn cảm: chỉ thị đặc trưng cho các điều kiện mơi trường khơng điển hình, dùng để dự đốn mơi trường • Các cơng cụ thăm dị: các lồi xuất hiện tự nhiên trong MT dùng để đo sự phản ứng của lồi với sự biến đổi MT (biến động nhĩm tuổi, sinh sản, kích thước quần thể, tập tính ) • Các cơng cụ khai thác: các lồi chỉ thị cho sự xáo trộn hay ơ nhiễm mơi trường • Các cơng cụ tích luỹ sinh học: các lồi tích luỹ các chất hố học trong mơ • Các sinh vật thử nghiệm: các sinh vật chọn lọc để xác định sự hiện diện hay nồng độ các chất ơ nhiễm
  11. Ứng dụng của chỉ thị mơi trường • Đánh giá sinh thái: đặc biệt là các khu vực cần bảo tồn • Đánh giá mơi trường: chỉ thị sự ơ nhiễm; cung cấp các thơng số mơi trường, phục vụ cho cơng tác quản lý mơi trường. • Xác định yếu tố chính gây ảnh hưởng đến mơi trường nhằm xây dựng chiến lược ưu tiên quản lý và xử lý mơi trường • Đánh giá hiệu quả các chính sách mơi trường • Làm bản đồ về sự mẫn cảm mơi trường
  12. Các đặc điểm của sinh vật chỉ thị • Dễ phân loại • Dễ thu mẫu • Tính thích nghi cao; Phân bố rộng • Cĩ các dẫn liệu tự sinh thái học phong phú • Cĩ tầm kinh tế quan trọng (bao gồm cĩ lợi và cĩ hại) • Cĩ sự tích luỹ chất ơ nhiễm do liên quan đến sự phân bố và phản ánh mức độ mơi trường
  13. Các đặc điểm của sinh vật chỉ thị • Dễ nuơi cấy trong phịng thí nghiệm • Cĩ tính biến dị thấp về mặt di truyền và vai trị trong quần xã • Nhạy cảm với điều kiện MT thay đổi bất lợi hay cĩ lợi cho SV • SV cĩ độ thích ứng hẹp thường chỉ thị tốt hơn lồi thích ứng rộng • SV cĩ cơ thể lớn thường cĩ khả năng làm chỉ thị tốt hơn những SV cĩ cơ thể nhỏ • Tỷ lệ số lượng của các lồi và QX cũng cần chú ý trong khi xác định sinh vật chỉ thị
  14. Các đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sơng Cửu Long • Sự hiện diện của cây dừa nước (Nipa fruiticans) → vùng thấp, ngập triều, nước bị nhiễm mặn một khoảng thời gian trong năm. • Sự hiện diện cây bần (sonneratia spp.) → vùng ven sơng, nhiễm mặn nhẹ; • Sự hiện diện cây đước (Rhyzophyta spp.) → vùng bãi lầy, thấp, nhiễm mặn trung bình đến cao; • Sự hiện diện cây mắm (Avicennia spp.) → vùng bãi bồi, độ mặn cao quanh năm; • Sự hiện diện cây chà là nước (Phoenix paludosa) → vùng đất cao nhưng nhiễm mặn.
  15. Các đặc điểm của sinh vật chỉ thị Lựa chọn SV chỉ thị như thế nào? • Đặc tính sinh học SV→ ảnh hưởng đến nhiều loại mơ hình quan trắc sinh học hữu dụng: ▫ SV cĩ đời sống ngắn, phản ứng kịp thời với những thay đổi MT >< SV đời sống dài phản ứng qua thời gian dài ▫ SV cĩ tốc độ trao đổi cao, tăng trưởng nhanh → nhạy cảm tốt với các chất ơ nhiễm hơn ▫ SV tiềm sinh cĩ thể chứa các chất ơ nhiễm xâm nhập vào mơi trường nhanh chĩng→ thay đổi về tốc độ thụ tinh sẽ là dấu hiệu của sự thay đổi mơi trường.
  16. Các đặc điểm của sinh vật chỉ thị Lựa chọn SV chỉ thị như thế nào? • Trong 1 lồi thì 1 số SV lại chỉ thị tốt hơn SV khác. • Thực vật cĩ mạch chỉ thị hiệu quả cho ơ nhiễm KK ▫ Chất độc khĩi quang hĩa ở California được biết khi cĩ sự biến đổi trên cây họ đậu, rau bina, và hình dạng lá • Tảo, địa y chỉ thị tốt cho ơ nhiễm khơng khí • Tảo và vi khuẩn lam chỉ thị tốt cho MT nước • Động vật thân mềm là cơng cụ quan trắc trong mơi trường nước với mạng lưới quan trắc tồn cầu
  17. Các phản ứng của SV chỉ thị với biến đổi MT • Hình thức thích nghi: ▫ Tạo khả năng thích nghi: thích nghi hình thái, thích nghi di truyền ▫ Trốn chạy khỏi mơi trường • Thích nghi hình thái: ▫ Phản ứng thích nghi nhanh trong một khoảng thời gian khi cĩ sự biến đổi của mơi trường ▫ Biên độ dao động phụ thuộc vào mức độ tác động của mơi trường và tính chất di truyền của sinh vật
  18. Các phản ứng của SV chỉ thị với biến đổi MT • Thích nghi hình thái: ▫ Phản ứng thích nghi nhanh trong một khoảng thời gian khi cĩ sự biến đổi của mơi trường ▫ Biên độ dao động phụ thuộc vào mức độ tác động của mơi trường và tính chất di truyền của sinh vật • Ví dụ: ▫ Nhiệt độ cao: cây tích đường và muối, cĩ khả năng giữ nước để giữ khơng bị co nguyên sinh chất nước và thốt hơi nước mạnh; động vật tăng thốt nhiệt, giãn mạch ngoại vi ▫ Nhiệt độ thấp: thực vật rụng lá, động vật co mạch, lơng, mỡ dày lên, cĩ phản xạ run ▫ Động vật biến đổi sắc tố da hồ màu với mơi trường (cá thờn bơn, tắc kè )
  19. Các phản ứng của SV chỉ thị với biến đổi MT • Thích nghi di truyền: ▫ Hình thành các đặc điểm cơ thể khơng tphụ thuộc vào sự xuất hiện các yếu tố mơi trường ▫ Tăng khả năng chịu đựng của sinh vật bằng các biến đổi sinh lý, sinh hĩa, hình thái để sẵn sàng đối phĩ với sự biến đổi mơi trường. ▫ VD: sự hình thành cơ chế điều hồ nhiệt độ, cơ quan hơ hấp trong, cấu trúc hoa quả • Biến động về số lượng: chủ yếu thơng qua mối quan hệ dinh dưỡng
  20. Các yếu tố ảnh hưởng đến SV chỉ thị MT • Các yếu tố sinh thái mơi trường • Các yếu tố gây ơ nhiễm mơi trường: ▫ Hố chất (kim loại nặng, thuốc bảo vệ thực vật, ) ▫ Đốt phá rừng ▫ → ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến cấu trúc quần thể, sự đa dạng lồi, biến động số lượng lồi, sự bùng phát dịch
  21. Các yếu tố ảnh hưởng đến SV chỉ thị MT • Diễn thế làm thay đổi khí hậu, thổ nhưỡng • Diễn thế làm thay đổi thành phần thực vật, động vật • Đơ thị hố: ▫ Suy thối hệ sinh thái rừng: do hoạt động sản xuất, xây dựng, dịch vụ ▫ Đất canh tác nơng nghiệp bị thu hẹp và gảim chất lựơng ▫ Ơ nhiễm nước, khơng khí, đất → Thay thế các sinh vật chỉ thị
  22. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG NƯỚC
  23. 23 Chỉ thị sinh học MT nước Một số chỉ số sinh học chỉ thị MT nước • Chỉ số mật độ, số lượng • Chỉ số ưu thế: số lượng và tần suất. • Chỉ số đa dạng (H’) ✓H’ 4 : rất sạch.
  24. Chỉ thị sinh học MT nước Chỉ số sinh học tổ hợp (intergrated biological index – IBI) Điểm Kết luận Đặc trưng 58 – 60 MT rất tốt Khơng cĩ tác động con người, đầy đủ các thế hệ, cấu trúc DD ổn định 48 – 52 Mơi trường tốt Giàu thành phần lồi, mất đi các lồi nhạy cảm MT, cấu trúc DD bị ức chế 39 - 48 MT trung bình Dấu hiệu suy thối, cấu trúc DD bị thu hẹp 28 - 39 Mơi trường xấu Đặc trưng bởi lồi cá ăn tạp, cá chịu đựng tốt với MT ơ nhiễm 12 - 28 MT rất xấu Ít cá, chỉ cĩ lồi chịu đựng tốt MT ơ nhiễm < 12 Ơ nhiễm trầm Khơng cĩ cá trọng
  25. Phân hạng chất lượng nước Thứ hạng ASPT Đánh giá chất lượng nước. I 10 – 8 Khơng ơ nhiễm, nước sạch II 7.9 – 6 Ơ nhiễm nhẹ III 5.9 – 5 Ơ nhiễm vừa (Nước bẩn vừa β) IV 4.9 – 3 Khá ơ nhiễm (Nước bẩn vừa α) V 2.9 – 1 Ơ nhiễm nặng VI 0 Ơ nhiễm rất nặng 25
  26. 26 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC VI SINH VẬT CHỈ THỊ: VSV chỉ thị ơ nhiễm phân • Nhĩm Coliform : đặc trưng là Escherichia coli. • Nhĩm Streptococci: liên cầu, đặc trưng là Streptococcus faecalis nguồn gốc từ người, S.bovis từ cừu, S.equinus từ ngựa. • Nhĩm Clostridia: khử sunfit đặc trưng là Clostridium perfringens → đều dùng để phát hiện sự nhiễm phân trong nước.
  27. 27 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC VI SINH VẬT CHỈ THỊ: VSV chỉ thị ơ nhiễm phân Escoli C. perfringens Streptococcus
  28. SINH VẬT CHỈ THỊ: VSV chỉ thị ơ nhiễm phân • TẠI SAO E.coli? • Đánh giá vệ sinh nguồn nước • Cĩ đầy đủ các tiêu chuẩn của loại chỉ thị lý tưởng. • Cĩ thể xác định trong điều kiện thực địa với những phương pháp tương đối đơn giản và tin cậy. • Xác định Coliform dễ hơn các nhĩm khá
  29. 29 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC VK gây bệnh: chỉ thị nguồn nước ơ nhiễm khơng thể sử dụng. VK salmonella_typhi gây bệnh thương hàn
  30. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC • Tảo: ▫ Sinh vật phù du, cĩ khả năng tự dưỡng, sử dụng C dạng 2+ CO2/ CO3 + phosphat + nitơ + vi lượng ▫ Phát triển mạnh trong điều kiện nước ấm, giàu chất hữu cơ Nitơ và Photpho từ nguồn nước thải sinh hoạt, cơng nghiệp thực phẩm, phân bĩn ▫ Cĩ sức chịu đựng với các chất hữu cơ, đồng nhưng khơng chỉ thị được cho mơi trường ơ nhiễm thuốc trừ sâu, kim loại nặng → Tảo là sinh vật chỉ thị để đánh giá chất lượng nước tự nhiên
  31. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Tảo: • Chỉ thị chất lượng nước hay sự phú dưỡng hĩa nguồn nước • Chỉ thị cho thủy vực bị ơ nhiễm nặng chất hữu cơ: ▫ Tảo lam: Phormidium, Anabacna, Oscilatoria, Anacystis, Lyngbia, Spirulina. ▫ Tảo lục: Careia, Spirogyra, Teraedron, cocum, Chlorella, Stigeoclonium, Chlamydomonas, Chlorogonium, Agmenllum. ▫ Tảo Silic: Nitochia, Gomphonema. ▫ Tảo mắt: Pyro botryp – Phacus, Lepocmena – Eugrema.
  32. 32 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Tảo beegiatoa Oscillatoria thuộc Tảo Sphaerolitus chỉ thị MT nồng độ ngành tảo lam chỉ thị cho mơi trường Hydrogen Sulfat cao. chỉ thị MT giàu chất giàu protein, glucid, chất hữu cơ. béo.
  33. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Thực vật: • TV phù du/ phiêu sinh thực vật( phytoplankton): chỉ thị ơ nhiễm nguồn nước do: ▫ Ơ nhiễm hữu cơ (gây kiệt oxy hịa tan) ▫ Phú dưỡng hĩa ▫ Ơ nhiễm do hĩa chất độc( kim loại nặng, hĩa chất bảo vệ thực vật, hydrocacbon đa vịng) ▫ Ơ nhiễm do dầu, mỡ
  34. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC • Thực vật lớn: ▫ Phát triển trong vùng nước tù hãm, giàu dinh dưỡng: bèo ▫ Chỉ thị cho vùng nước phú dưỡng hố
  35. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Động vật: • ĐV khơng xương sống lớn: ▫ Cĩ nhiều phương pháp để phân tích số liệu, dễ thực hiện nhưng thu thập nhiều mẫu gặp khĩ khăn do phân bố rải rác ▫ Sống cố định tại đáy thuỷ vực, chịu tác động trực tiếp của chất lượng nước và chế đọ thuỷ văn (oxy hồ tan, ơ nhiễm chất hữu cơ, chất BVTV, kim loại nặng) ▫ Thời gian phát triển lâu ▫ Dễ thu mẫu ▫ Tích luỹ các chất BVTV, kim loại nặng trong mơ ▫ Chỉ số quan trắc sinh học BMWP (Biological Monitoring Working Party)- châu Âu dựa vào số lựong lồi và phân bố động vật đáy khơng xương sống để đánh giá chất lượng nguồn nước
  36. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Động vật đáy Các quốc gia ở Châu Âu dùng ĐV đáy khơng xương sống (nghêu, sị, ốc, hến ) làm chỉ thị sinh học quan trắc ơ nhiễm nước do các nguyên nhân: • Ơ nhiễm hữu cơ với sự suy giảm oxi hịa tan. • Ơ nhiễm do các chất dinh dưỡng • Ơ nhiễm do kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật.
  37. chironomus giun ít tơ Động vật đáy khơng rhyacophilidae rận nước xương sống sphaeridae lymnaediae 37
  38. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Chọn động vật đáy làm chỉ thị sinh học nguồn nước ? • Phổ biến trong sơng, hồ • Đa dạng về lồi • Sự phát triển của chúng đặc trưng cho điều kiện thủy văn, cấu trúc nền đáy và chất lượng nước. • Tương đối cố định tại đáy sơng, hồ, chịu sự thay đổi liên tục chất lượng nước và chế độ thủy văn trong ngày. • Thời gian phát triển khá lâu( vài tuần đến vài tháng), dễ thu mẫu và dễ phân loại.
  39. • -Ấu trùng chuồn chuồn Sạch • -Trai nước ngọt lớn > 5cm( Unionidae) • -Tơm nước ngọt( Ganimaridae) • -Rệp nước( Coricidae) • -Bọ cánh cứng nước( Dytiscidae) • -Ấu trùng ruồi( Tipulidae Simulidae) • Mạt nước • -Ốc( Lymnacidae) • -Trai nước ngọt nhỏ( Sphaeridae) • -Đỉa( Glassiphonidae) • -Ấu trùng ruồi đỏ( Chironomidae) • -Giun nhiều tơ(Tubificcidae) Rất ơ nhiễm • -Ấu trùng Eristalis
  40. 40 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC • Động vật nguyên sinh (Protozoa): dễ thu mẫu và thích nghi cao trong mơi trường giàu hữu cơ flaellates colpidium
  41. 41 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Động vật khơng xương sống: baetis glossiphonia
  42. 42 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC chironimus corixidae dytiscidae
  43. 43 ĐV khơng xương sống mayfly_larva ấu trùng chuồn chuồn cased - caddis - larva gammarus pulex
  44. SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC • Phiêu sinh động vật (zooplantonk): ▫ Là thức ăn giàu dinh dưỡng cho nhiều loại cá ở giai đoạn ấu trùng ▫ là chỉ thị cho nước ơ nhiễm hữu cơ
  45. Các sinh vật chỉ thị • Cá: ▫ Các loại cá khác nhau về hình thể, nguồn thức ăn, nơi sinh sản và khả năng thích nghi với mơi trường ▫ Dùng để xác định lượng nước và ơ nhiễm nguồn nước VD: pH ~4-5: giảm số lượng trứng cá và tơm cá nhỏ
  46. 46 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Bẩn ít + • Nước chỉ cịn chất hữu cơ nguồn gốc nội tại, NH4 , - - NO2 , NO3 rất ít. • Hàm lượng ơxy lớn, khu hệ thủy sinh vật tự dưỡng. Số lượng vi khuẩn chỉ khoảng 1.000 – 10.000 /ml. ĐV nguyên sinh: daphina longispina
  47. 47 SINH VẬT CHỈ THỊ MT NƯỚC Động vật nguyên sinh: Bẩn vừa loại α euglena viridis Nở hoa trong stentor mương, tạo lớp váng vorticella coeruleus
  48. 48 MT nước bẩn vừa loại β Xuất hiện NO2-, NO3-. Mơi trường đã cĩ ơxy, đã cĩ cây xanh, tảo khuê, số lượng vi khuẩn chỉ hàng chục ngàn / ml. a.Tảo: helodea plumus spirogyra
  49. CÁC CHỈ THỊ MƠI TRƯỜNG NƯỚC Các chỉ thị mơi trường nước: vật lý, hố học và sinh vật chỉ thị
  50. Chỉ số Chỉ thị Ý nghĩa Dinh Nitơ:N hữu cơ Là 2 nguyên tố quan trọng cho dưỡng + N tổng số cây phát triển. Nồng độ cao chỉ Photpho thị khả năng dư thừa dinh dưỡng, cĩ nguy cơ bùng phát cỏ dại và tảo. Nồng độ cao các chất hồ tan chỉ thị mức độ sẵn sàng dinh dưỡng để sử dụng
  51. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Phát triển Chlorophyll-a Thể hiện sinh khối tảo vi tảo trong mơi trường nước Sự gia tăng chlorophyll-a chỉ thị khả năng phú dưỡng hố của hệ thống. Nồng độ chlorophyll-a cao ổn định chỉ thị cho sự bùng phát tảo cĩ thể gây hại cho các thuỷ sinh vật khác
  52. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Độ trong Chất lơ lửng Các vật chất nhỏ (đất, của nước phiêu sinh vật) lơ lửng trong nước ở nồng độ cao hạn chế sự xuyên thấu của ánh sáng tăng bùn vùng đáy
  53. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Độ đục Độ hấp thụ ánh sáng bởi các vật lơ lửng
  54. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Độ sâu Secchi Độ sâu mà các vạch trắng và đen trên đĩa Secchi cĩ thể thấy rõ từ trên bề mặt nước
  55. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Oxy DO - Oxy hồ Cần thiết cho đa số sinh vật tan nước Nồng độ thấp Oxy chỉ thị sự dư thừa các chất hữu cơ trong hệ thống Nồng độ cao Oxy chỉ thị sự phát triển quá mức của thực vật Nhiều sinh vật nước bị ngạt thở nếu bị thiếu Oxy trong nước
  56. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Oxy BOD5 lượng oxy tiêu thụ bởi vi sinh vật khi chúng phân giải hựp chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí ở 1 nhiệt độ xác định
  57. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa pH pH Xác định độ acid hoặc kiềm của nước. Thay đổi pH cĩ thể là kết quả của các biến đổi chất lượng nước pH thấp: do rửa trơi H2SO4 pH 9 cĩ thể độc hại cho thủy sinh vật.
  58. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Độ mặn Tính dẫn Xác định nồng độ muối hịa tan trong nước. Trongnước ngọt, độ dẫn chỉ thị cho sự bền vững của hoạt động nơng nghiệp Nước mặn: chỉ thị sự xâm nhập của nước ngọt như nước mưa
  59. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Các chất Các nguyên Nguyên tố vết xuất hiện trong mơi trường tự nhiên do sự phong hố đất đá. Nồng độ độc hại tố vết. cao các nguyên tố vết trong lắng cặn cĩ thể trong cặn gây độc cho hệ thủy sinh vật và cĩ thể chỉ thị cho sự tồn dư từ các nguồn sản xuất đáy cơng nghiệp và sinh hoạt. Thơng thường, sự tích lũy thuốc trừ sâu ở đáy thủy vực cĩ thể gây độc cho sinh vật nước. Theo hướng dẫn của Tổ chức y tế và sức khoẻ Úc: các nguyên tố vết được sử dụng để đánh giá sự bền vững mơi trường nước cho mục đích giải trí, dich vụ: bơi lội, lặn, câu cá và bơi thuyền. Những tác động đến sức khoẻ con người sẽ tăng lên nếu cĩ thêm sự ơ nhiễm phân từ việc chăn nuơi gia súc, vật cảnh và động vật hoang dã.
  60. Chỉ số Vật chỉ thị Ý nghĩa Vi sinh Vi sinh vật Xác định mức độ sạch của nước về vật gây phân mặt dịch tễ bệnh (fecal (+) vi sinh vật đường ruột, Salmonella, Shigella và Vibrio cĩ coliform) thể gây bệnh cho con người chỉ thị nguồn nước cĩ chất thải từ động vật máu nĩng (+) E.Coli: chỉ thị trực tiếp cĩ chất thải từ động vật máu nĩng và cĩ thể gây bệnh (+) C. perfringens: nước cĩ nguồn gốc từ nước thải
  61. Chỉ số Vật chỉ Ý nghĩa thị Vi sinh Vi sinh vật gây vật bệnh phân
  62. Chỉ số Vật chỉ Ý nghĩa thị Động vật ➢Cryptospo Xuất hiện nhiều trong nước thải nguyên ridium cơng nghiệp hơn so với các sinh ➢Giardia nguồn nước thải khác
  63. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG ĐẤT Đất phèn Đất mặn (tiêu biểu là rừng ngập mặn)
  64. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN • Đặc điểm: ▫ pH thấp 3+ 3+ 2- ▫ giàu các chất độc dạng ion Al , Fe , SO4 ▫ ngập nước quanh năm hay ngập 1 thời gian ▫ hố phèn nhanh chĩng khi khơ nước ▫ Thường cĩ màu đen hoặc nâu ở tầng đất, mặt. ▫ Cĩ mùi đặc trưng của lưu huỳnhvà H2S.
  65. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN Vi sinh vật trong đất phèn: • Vi khuẩnThiobacillus thiodans, Thiobacillus Femorxidans. ▫ Sống được ở độ pH= 2 ▫ Lấy năng lượng từ phản ứng oxi hĩa khử trong quá trình tạo phèn. ▫ Thiobacillus Ferorxidans cĩ vai trị xúc tác trong quá trình oxi hĩa khử Fe2+ thành Fe3+.
  66. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT PHÈN Thực vật trong đất phèn: thay đổi theo tính chất đất, chúng biến đổi tùy theo mức độ hàm lượng phèn chứa trong đất
  67. Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước thường xuyên Súng co (Nymphea stellata) Sen (Nelumbium nelumbo)
  68. Chỉ thị ưu thế vùng đất phèn ngập nước theo mùa Lúa ma Cây sậy (Phragmites karka)
  69. Chỉ thị vùng đất phèn nhiều Năng ngọt (Elocharis dulcis) Cỏ bàng (Lepironia articulate)
  70. Chỉ thị vùng đất phèn nhiều • Năng ngọt( Eleocharis Dulcis): ▫ phát triển tốt ở pH thấp, ▫ chỉ sống được ở mức độ phèn Al 15% 3+ ▫ Tích lũy rất cao SO4: 0,6 – 0,9% trọng lượng khơ; Al ~1500 – 1800ppm ▫ Đặc biệt trong rễ tích lũy gấp 2 -3 lần thân ở lá và cĩ khả năng tích lũy nhiều S2O5.
  71.  Chỉ thị vùng phèn ít và trung bình Cỏ lác ( Udu Cyperus) Cỏ ống (Panicum repens)
  72. Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng (nằm giữa đất mặn và đất phèn ) Cây ráng
  73. Thực vật chỉ thị vùng phèn tiềm tàng Cây chà là
  74. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT NGHÈO DINH DƯỠNG Cây rau mương
  75. CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm giữa các đồi cát: ▫ ngập trên các trũng vào mùa mưa ▫ cao 8 – 10 m ▫ phân cành sớm, tán hình dù chiếm ưu thế ▫ phía trên là tầng cây tràm ▫ phía dưới là các loại cây Cây tràm choại, dây cương, hồng đầu, cỏ cây tượng
  76. CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm vùng trũng nội địa: ▫ cao từ 10-15 m ▫ thân thẳng vút, tán hình tháp ▫ tầng cỏ sát mặt đất rất rậm rạp với loại choại, dớn, mua, dành dành ▫ nhiều dây leo như mây nước, dây cương Cây dành dành Cây mái dầm (Cryptocoryne ciliata)
  77. CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm trên đất than bùn: ▫ Kiểu thối hố của cây do tác động của lửa rừng và con người chặt phá hàng năm ▫ Tràm thích nghi với lửa rừng → chiếm ưu thế hơn các loại cây khác. ▫ Tràm cao đến 10 – 15m ▫ Đường kính thân cây 30 – 40 cm và nhiều dây leo quấn quanh thân ▫ Tăng trưởng kém
  78. 78 CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT PHÈN • Rừng tràm trên đất sét: ▫ Rừng bị tàn phá thường xuyên, lớp than bùn chảy cháy để lộ ra lớp sét phía dưới. ▫ Tùy đặc tính đất sét, rừng tràm trên đất than bùn biến thành rừng tràm - sậy hoặc rừng tràm - sậy - năng. ▫ Tầng trên: tràm cao 10 – 15m ▫ Tầng dưới: cây cao 1 – 2m
  79. CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN • Thực vật chỉ thị cho rừng ngập mặn cĩ đặc điểm: ✓Phát triển trên các bãi thủy triều và vùng cửa sơng của mơi trường nước mặn và nước lợ. ✓Cĩ cấu tạo thích nghi với Dừa nước (Nypa fritican) mơi trường. Mắm (Avicennia) 79
  80. CHỈ THỊ SINH HỌC ĐẤT NGẬP MẶN Vẹt dù (Bruguiera sexangula) Bruguiera gymnorhiza
  81. CHỈ THỊ VÙNG ĐẤT CHUA Đỗ quyên Sim (Rhodomyrtus tomentosa)
  82. • ĐỘNG VẬT: CHỈ THỊ MT PHÈN ▫ Lồi trai sinh sống được trong một số thủy vực nội đồng nhiễm phèn chua nhẹ ▫ Nhĩm ốc tuyệt đối khơng sống được ở những nền đáy thủy vực cịn bị ơ nhiễm độc do phèn ▫ Nhĩm cơn trùng thủy sinh phát triển: ấu trùng muỗi lắc( Chiromidae) & ấu trùng chuồn chuồn ở thủy vực nội đồng bị nhiễm phèn nặng. ▫ Nhĩm giun ít tơ
  83. • ĐỘNG VẬT: CHỈ THỊ MT NGẬP MẶN Sinh vật được coi là chỉ thị cho mơi trường ngập mặn là địa sâm
  84. 84 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Lan là lồi thực vật chỉ thị cho mơi trường cảnh quan, sự cĩ mặt của chúng và sự phát triển bình thường thể hiện mơi trường sinh thái rừng ít bị thay đổi. Lan hài Lan hài đỏ
  85. 85 CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Thảm thực vật rừng ơn đới Xuân Hạ thay đổi thời tiết Thu Đơng
  86. ĐỘNG VẬT CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG • Các lồi đặc hữu, quý hiếm : ✓Phân bố hẹp, thích ứng với mơi trường sinh thái nhất định. ✓Khi các yếu tố mơi trường vượt quá giới hạn cho phép → số lượng cá thể suy giảm hoặc khơng cịn hiện diện ở đĩ.
  87. CHỈ THỊ SINH HỌC RỪNG Tác động của các kiểu rừng đến một số lồi đặc trưng Lồi đặc trưng Rừng thưa Rừng thường Rừng bị phá hoặc bị xanh chuyển đổi sử dụng Voi Nhiều Ít / khơng gặp Khơng gặp Bị tĩt Nhiều Thấp Khơng gặp Bị rừng Nhiều Thấp Khơng gặp Hổ Trung bình Trung bình Thấp Nai Nhiều Nhiều Thấp Hoẵng Nhiều Nhiều Thấp Lồi thuộc họ Vượn Thấp Nhiều Thấp Chà vá Thấp Nhiều Thấp Khỉ các lịai Thấp Nhiều Khơng gặp Cơng Nhiều Thấp Thấp Các lồi trĩ Nhiều Thấp - Các lồi sĩc - Nhiều Khơng gặp Gà rừng Nhiều Thấp -
  88. 88 CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG KHƠNG KHÍ
  89. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG KK • Các sinh vật sống trong khí quyển chủ yếu tập trung ở tầng đối lưu, hầu như khơng vượt qua khỏi tầng ơzơn. • Thành phần các chất khí tầng đối lưu tương đối ổn định, nhưng nồng độ CO2 và hơi nước dao động mạnh và thay đổi theo thời tiết khí hậu.
  90. CHỈ THỊ SINH HỌC MƠI TRƯỜNG KK • Vi sinh vật trong khơng khí: Phân loại độ sạch khơng khí theo VSVF( Safir, 1951) Khơng khí Lượng VSV trong 1m3 khơng khí Mùa hè Mùa đơng Tổng số Cầu Tổng số Cầu VSV khuẩn VSV khuẩn Bẩn > 2500 > 36 > 7000 > 124 Sạch < 1500 < 16 < 4500 < 36
  91. Thực vật chỉ thị MT KK • Ví dụ: Thành phố Nam Kinh( Trung Quốc) phát hiện vào mùa xuân, khi cây tuyết tùng mọc cành mới, lá kim của nĩ ngả màu vàng rồi khơ đi → điều tra:do một nhà máy cạnh đĩ đã thải ra quá nhiều khí thải sinh ra ➔hễ thấy tuyết tùng cĩ hiện tượng trên: xung quanh đĩ đã bị ơ nhiễm ➔gọi tuyết tùng là máy cảnh báo ơ nhiễm kk rất tốt
  92. 92 Thực vật chỉ thị • Tảo, địa y: Tảo, địa y thường rất nhạy cảm với chất ơ nhiễm khơng khí hơn cả thực vật cĩ mao dẫn vì chúng hấp thụ trực tiếp nước và chất dinh dưỡng từ khơng khí và nước mưa. Kết quả: nồng độ các chất ơ nhiễm và chất độc cấp tính sẽ vào cơ thể nhanh hơn thực vật cĩ mao mạch
  93. Các dấu hiệu tổn thương thực vật do ơ nhiễm khơng khí  Ơzơn - Thực vật chỉ thị O3 tốt nhất: cây thân gỗ, cây bụi thân gỗ, và các lồi cỏ. - Ơzơn sẽ gây tổn thương cho các tế bào nhu mơ đầu tiên, sau đĩ đến thịt lá. - Lá bị lốm đốm li ti tập trung gần nhau ▫ Dấu hiệu đặc trưng: lá xuất hiện các điểm cĩ màu trắng, đen, đỏ, hay màu huyết dụ.
  94. 95 Tác hại của O3 lên lá cây
  95. 96 Các dấu hiệu tổn thương thực vật do ơ nhiễm khơng khí  Hợp chất Flo - Tác động : gây úa vàng ở thực vật. Khí HF và SiF4 làm xuất hiện những đốm lá màu vàng, nâu đỏ hoặc những đốm cháy táp viền và đỉnh lá ở và cây lá kim. - Thực vật mẫm cảm với hợp chất flo: chanh, cây lay ơn, cây mơ,
  96. Cây lay ơn
  97. Các dấu hiệu tổn thương thực vật do ơ nhiễm khơng khí • Đốm bệnh do khí Sunfua: xuất hiện giữa các gân lá viền các đốm bệnh rất rõ ràng, nhất là những là non mới duỗi ra rất nhạy cảm. • Đốm bệnh do khí clo: giữa các gân lá, đường viền các đốn bệnh mờ nhoè hoặc là một khu quá độ, đốm bệnh hình trịn hoặc hình dài.
  98. Các dấu hiệu tổn thương thực vật do ơ nhiễm KK • Đốm bệnh do axit nitric, peoxit acetyl: đốm màu trắng hoặc màu vàng ở mặt sau lá. →phán đốn sự ơ nhiễm và mức độ nghiêm trọng → TV là “người lính giám sát và đo lường”
  99. Ví dụ cây chỉ thị MT KK • Cây táo, anh đào, cà rốt: nhạy cảm với khí sunfurơ • cây thuốc lá, cây tử kim hương, hướng dương, đại mạch: nhạy cảm với khí Florua • cây uất kim hương, hạnh, mai, bồ đào cĩ thể giám sát và đo lường khí Flo;
  100. Ví dụ cây chỉ thị MT KK • Táo, đại mạch, đào, ngơ, hành tây tương đối nhạy cảm, cĩ thể giám sát và đo lường khí Clo. • Cây chân vịt cĩ thể giám sát và đo lường ơ nhiễm và bức xạ: bình thường lá cĩ màu xanh lam, nếu bị ơ nhiễm bức xạ tuy ở nồng độ rất thấp lá cũng vẫn biến thành màu đỏ. •
  101. Ví dụ cây chỉ thị MT KK Kiếm lan: ▫ Nồng độ khí flo trong khơng khí ~ 40 phần nghìn tỉ → lá cây kiếm lan trong vịng 3 giờ đã xuất hiện đốm bệnh ▫ Nồng độ của Sunfua dioxid đạt ~ 0,3.10-6 → thực vật mẫn cảm bị hại (mức 1.10-6 con người mới ngửi thấy mùi, ở mức 10.10-6 mới dẫn tới ho, chảy nước mắt)
  102. Ví dụ cây chỉ thị MT KK Kim ngân hoa • Hấp thụ và đề kháng rất mạnh với khĩi, bụi trong thành phố và các chất khí độc hại của nhà máy như chất florua, hidrocacbon, clorua hydrocacbon , sunfua • Một mẫu cây ngân hoa cĩ thể hấp thụ 11,8 mg florua hydro cacbon hoặc 13,7 mg khí clorua hydrocacbon
  103. Chất ơ Nguồn Anh hưởng đến Thời kì Anh Liều Thời gian nhiễm dạng của lá phát triển hưởng gây hại gây hại ( đến một (µg h) phần lá /m3) O3 Phản ứng Vết đốm, mất Lá già, lá Thịt lá 70 4 quang hĩa màu. Các vết đang phát ngăn cản sự phát triển kể cả triển, tạo các lá non phân tử chất. PAN Phản ứng Tạo các vết mạng Cây con Nhiều lỗ 250 6 plroxy- quang hĩa trên mặt lá rỗng acetyl NO2 Nhiên liệu cơng Khơng bị chết Tuổi trung Thịt 4700 4 nhiệp và động hẳn, tác hại đến bình (thớ) lá cơ rìa lá SO2 Sự đốt, chất Vết trắng, mất Tuổi trung Thịt lá 800 8 thải từ sản diệp lục tố, ngăn bình của phẩm xăng, sự phát triển, làm cây dầu giảm năng suất.
  104. Chất ơ Nguồn Anh hưởng đến Thời kì Anh Liều gây Thời nhiễm dạng của lá phát triển hưởng hại gian đến một (microgam gây hại phần lá /m3) ( h) HF Phân bĩn, Chĩp lá và rìa lá Trưởng Thịt lá, 0.2 5 photphat. bị cháy diệp luc thành biểu bí Nhơm, nồi tố làm rụng lá và và thớ lá Caramic giảm năng suất. luyện sắt, kéo thủy tinh( rắn) Cl2 Chất thải Bộ lọc của lá Cây Nốt 300 2 của nhà (chĩp lá) cháy trưởng máy, xí rìa, rụng lá. thành nghiệp sản xuất Hcl Etylen Ga dầu, Rụng hoa chè và Kỳ trổ Tất cả 60 2 (CH2)n than, nhiên khơng nở hoa. hoa liệu ơ tơ
  105. Động vật chỉ thị MT KK Cĩc châu Mỹ (American toad): ▫ da rất mỏng ▫ phụ thuộc điều kiện độ ẩm cao (80% - 90%) Rùa hộp (box turtle) ▫ sống trong mơi trường độ ẩm cao  Khi điều kiện độ ẩm và nhiệt độ thay đổi, sức sống của chúng sẽ bị ảnh hưởng nặng, cĩ thể gây ra tử vong.
  106. Cĩc Châu Mỹ
  107. Động vật chỉ thị MT KK • Mức độ ơ nhiễm chì và Cadmi của các địa phương khác nhau được phản ảnh tương ứng trong phần mềm của lồi chim bồ câu sống trong vùng • Tác động của xăng pha chì được xác định bằng tổng lượng chì trong cơ thể chim bồ câu bằng cách đo hàm lượng chì và đồng vị của nĩ trong máu.
  108. Kết luận: • Sinh vật chỉ thị liên quan mật thiết với MT • Các tập quán, đặc điểm sinh, lý, hố của sinh vật chỉ thị đều liên quan đến mơi trường → đánh giá hiện trạng mơi trường, dự đốn sự thay đổi của mơi trường và hoạch định các chiến lược bảo vệ mơi trường
  109. Phương pháp Sinh vật chính được sử dụng Những chất ơ nhiễm chính quan trắc được đánh giá Nghiên cứu cấu Động vật khơng xương Chất thải hữu cơ và chất trúc quần xã nguy hại, giàu dinh dưỡng Các chỉ thị sinh Động vật khơng xương sống Chất thải hữu cơ, giàu dinh học cỡ lớn, thực vật lớn, tảo, địa dưỡng, axít hĩa, khí độc y Phương pháp vi Vi khuẩn Vật liệu phân và hữu cơ sinh vật Vật tích tụ Thực vật lớn, động vật Chất thải nguy hại, chất khơng/cĩ xương sống phĩng xạ Phép thử sinh học VSV, thực vật lớn, động vật Chất hữu cơ, các khí độc, khơng xương sống, động cĩ chất thải độc hại xương sống nhỏ