Chỉ thị sinh học môi trường

07-Jan-15 1 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG GS. TS. Nguyễn Thế Nhã 0912.202.305 nhanguyenthe@gmail.com Văn phòng: Phòng 112 Nhà A1 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG Tài liệu tham khảo Đề cương môn học https://sites.google.com/site/bvtvrung/ TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường SINH VẬT MÔI TRƯỜNG 0C, H2O ,  ĐẤT, THỨC ĂN ..  . Môi trường = ?? Các yếu tố có tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới sinh vật PHI SINH VẬT SINH VẬT Khí tượng thủy văn Nhiệt độ, Độ ẩm, ánh sáng, Gió Đất Vật lý, Hóa học, Khí hậu Thức ăn, Thiên địch, Người X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường 1. Độ lớn/kích thước của quần thể = Số cá thể Các đặc trưng của quần thể Yi= ?? Yếu tố ST (Xi) 2. Mật độ quần thể 3. Khả năng sinh sản của quần thể  Tỷ lệ cá thể cái = Chỉ số sinh dục  Khả năng đẻ của 1 con cái = Chỉ số sinh sản  Tỷ lệ chết hoặc tỷ lệ sống 4. Cấu trúc tuổi, cấu trúc pha 5. Phân bố  X1  X2  X3  X4  X5  X6  X7  X8  X9  X10 Quần thể = ?? Tập hợp các cá thể của 1 loài sống trong một lãnh thổ nhất định TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Y = F(x)  Chỉ thị môi trường ? 07-Jan-15 2 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT • Quần xã là một tập hợp các quần thể sinh vật cùng sống trong một vùng địa lý hay sinh cảnh nhất định. Các sinh vật trong quần xã có mối quan hệ hữu cơ với nhau thể hiện qua các lưới thức ăn, chuỗi thức ăn. Chỉ thị môi trường? • Quần xã là một tập hợp các quần thể sinh vật cùng sống trong một vùng địa lý hay sinh cảnh nhất định. Các sinh vật trong quần xã có mối quan hệ hữu cơ với nhau thể hiện qua các lưới thức ăn, chuỗi thức ăn. 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Chỉ thị môi trường?? • Một quần xã sinh vật thường có lịch sử hình thành lâu dài và hoạt động như một hệ thống mở trong mối quan hệ với các yếu tố phi sinh vật của Môi trường. • Trong hệ sinh thái rừng có dạng quần xã như quần xã thực vật, quần xã động vật, quần xã côn trùng • Đặc trưng của quần xã là: độ nhiều, độ thường gặp, tần số, loài ưu thế, cấu trúc, biến động 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Chỉ thị môi trường?? • Phần lãnh thổ có điều kiện khí hậu, đất đai tương đối đồng nhất, trên đó có quần xã thực vật, động vật hoặc côn trùng tương đối ổn định là sinh cảnh (biotop). • Sinh cảnh tự nhiên (sinh cảnh nguyên sinh) và sinh cảnh do hoạt động của con người tạo ra (sinh cảnh thứ sinh). 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Chỉ thị môi trường?? 07-Jan-15 3 • Loài đồng quần xã (loài chỉ sống trong 1 sinh cảnh hay quần xã nhất định), • dị quần xã (loài sống trong nhiều sinh cảnh, nhiều quần xã khác nhau) và • loài phổ biến (ubique – phân bố rất rộng, bắt gặp trong hầu hết các loại quần xã). 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Chỉ thị môi trường?? • Hệ sinh thái là đơn vị chức năng cơ bản của sinh thái học, bao gồm thành phần sống (sinh vật dưới dạng quần xã sinh vật) và thành phần vô sinh (môi trường vật lý - môi trường vô sinh). 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT • Sự phát triển, tiến hóa của HST được gọi là diễn thế sinh thái – • Trong quá trình diễn thế, các quần xã có thể trải qua các giai đoạn như: giai đoạn khởi đầu, giai đoạn kế tiếp, giai đoạn phát triển và giai đoạn ổn định hoặc cao đỉnh (climax). 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT • Sự phát triển, tiến hóa của HST được gọi là diễn thế sinh thái – • Trong quá trình diễn thế, các quần xã có thể trải qua các giai đoạn như: giai đoạn khởi đầu, giai đoạn kế tiếp, giai đoạn phát triển và giai đoạn ổn định hoặc cao đỉnh (climax). Bảo vệ Hệ sinh thái Hệ sinh thái mẫn cảm Hệ sinh thái - Môi trường 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 07-Jan-15 4 SINH VẬT MÔI TRƯỜNG 0C, W%, LUX, BAR ĐẤT, THỨC ĂN ... Không gian Thời gian Số cá thể tham gia Thức ăn Nơi ở 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Tối thiểu Tối thích Tối đa Valency động vật máu lạnh động vật máu nóng Cường độ hoạt động 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Stenopotent (Hẹp sinh thái) Eurypotent (Rộng sinh thái) •Sự lựa chọn điều kiện sống của loài được gọi là nhu cầu sinh thái •Các loài khác nhau có giới hạn nhu cầu sinh thái khác nhau. •Từng loài có giới hạn đặc trưng bởi ảnh hưởng ST tối đa và tối thiểu. •Khoảng giữa hai đại lượng này được gọi là tính dẻo sinh thái = giới hạn chống chịu 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Chỉ thị môi trường?? • Một số yếu tố sinh thái có tác động vượt ra ngoài khả năng chịu đựng của loài được gọi là yếu tố giới hạn. • Trong tự nhiên điều kiện môi trường ở mỗi nơi mỗi khác nhau khiến quần thể sinh sống ở đó có những đặc điểm thích nghi, chủng quần - tập hợp cá thể hẹp hơn, được hình thành. Chủng quần là dạng tồn tại cụ thể của loài. 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Chỉ thị môi trường?? 07-Jan-15 5 • Chủng quần địa lý là tập hợp cá thể của một loài phân bố trong từng giới hạn địa lý; • Chủng quần sinh thái là một tập hợp được giới hạn trong một lãnh thổ có điều kiện môi trường đồng nhất. • Một chủng quần địa lý có thể bao gồm nhiều chủng quần sinh thái. 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Chỉ thị môi trường?? • Ổ SINH THÁI = ECOLOGICAL NICHE: CÁC ĐIỀU KIỆN ĐẢM BẢO SỰ SỐNG CẦN THIẾT CHO TỪNG LOÀI SINH VẬT CẤU THÀNH Ổ SINH THÁI. • TỪNG LOÀI SINH VẬT, TỪNG LỨA TUỔI, TỪNG THỜI GIAN PHÁT TRIỂN CŨNG NHƯ KHÔNG GIAN SINH SỐNG ĐỀU BỊ GIỚI HẠN BỞI MỘT TỔ HỢP CÁC ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG, YẾU TỐ GIỚI HẠN. Nhiệt độ Giới hạn nhiệt độ Nhiệt độ Độ ẩm Nhiệt độ Độ ẩm Thức ăn Hutchynson: ổ sinh thái siêu không gian n chiều. A B C 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT Độ ẩm Nhiệt độ Ổ sinh thái thực Ổ sinh thái cơ bản KHÔNG GIAN LỚN NHẤT MÀ LOÀI PHÂN BỐ TRONG ĐÓ KHI KHÔNG CÓ CÁC CÁ THỂ CẠNH TRANH CỦA CÁC LOÀI KHÁC. 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT •Ổ SINH THÁI = ECOLOGICAL NICHE: Ổ SINH THÁI LÀ MỘT KHÔNG GIAN MÀ Ở ĐÓ NHỮNG ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG CẦN THIẾT ĐẢM BẢO SỰ TỒN TẠI LÂU DÀI CỦA CÁC CÁ THỂ TRONG LOÀI VÀ CỦA QUẦN THỂ = Ô SINH THÁI CƠ BẢN. •Ổ SINH THÁI THÀNH PHẦN: TỔNG HỢP TẤT CẢ CÁC YẾU TỐ CẦN THIẾT ĐẢM BẢO CHO HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT CHỨC NĂNG NÀO ĐÓ CỦA CƠ THỂ. VÍ DỤ Ổ SINH THÁI DINH DƯỠNG. •TỔ HỢP CÁC Ổ SINH THÁI THÀNH PHẦN  Ổ SINH THÁI CƠ BẢN. •Ổ SINH THÁI CƠ BẢN (FUNDAMENTAL NICHE): KHÔNG GIAN LỚN NHẤT MÀ LOÀI PHÂN BỐ TRONG ĐÓ KHI KHÔNG CÓ CÁC CÁ THỂ CẠNH TRANH CỦA CÁC LOÀI KHÁC. •Ổ SINH THÁI THỰC (REAL NICHE): KHÔNG GIAN MÀ SINH VẬT PHÂN BỐ TRONG ĐÓ BỊ HẠN CHẾ VỀ MẶT SINH HỌC DO CÓ MẶT CÁC LOÀI CẠNH TRANH. 1.1. Cơ sở khoa học của chỉ thị sinh học TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 07-Jan-15 6 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản Tại sao dùng sinh vật để làm vật chỉ thị MT? • Môi trường ảnh hưởng tới sinh vật gây nên sự quần tụ khác nhau của các quần xã. • Môi trường tại một địa điểm quyết định phần lớn những cá thể nào có khả năng cư trú ở điểm đó, và những sinh vật ở đó sẽ là những chỉ thị sinh học cho những thay đổi môi trường (Warren) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản Tại sao dùng sinh vật để làm vật chỉ thị MT? • Một số loài có nhu cầu riêng biệt với hàm lượng nhất định các chất dinh dưỡng hoặc oxy hoà tan(indicator species – loài chỉ thi ̣) • Sinh vật có thể tồn tại được trong môi trường bị ô nhiễm nhưng bị biến đổi về số lượng, tăng trưởng, tập tính(stressor – chịu stress) • Sinh vật tích luỹ chất ô nhiễm và có những phản ứng khác nhau đối với từng chất ô nhiễm (biological indicator – chỉ thi ̣ sinh vật/học) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản TS. Chế Đình Lý Viện Môi trường và Tài nguyên – ĐHQG-HCM TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Chỉ thị (indicator) là một tham số (parameter) hay số đo (metric) hay một giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, chỉ về sự mô tả tình trạng của môi trường/ khu vực, nó là thông tin khoa học về tình trạng và chiều hướng của các thông số liên quan đến môi trường. • Chỉ thị truyền đạt thông tin phức tạp trong một dạng ngắn gọn, dễ hiểu. • Chỉ thị là các biến số hệ thống các dữ liệu bằng số, kết xuất từ các biến số, dữ liệu. 07-Jan-15 7 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Chỉ số (index) là một tập hợp các tham số hay chỉ thị được tích hợp hay nhân với trọng số. • Các chỉ số ở mức độ tích hợp cao hơn, nghĩa là chúng được tính toán từ nhiều biến số hay dữ liệu để giải thích cho một hiện tượng nào đó. • Chỉ số chất lượng nước (Verneaux biotic index), chỉ số phát triển con người (chỉ số HDI của UNDP) và Tổng sản phẩm quốc gia (Gross National Product (GNP)). TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Các tham số (parameter) hay số đo (metric) là một đặc tính được đo hay quan sát. Các chỉ thị khác với số đo. • Các chỉ thị ở mức cao hơn, chỉ thị chỉ ra sự tiến bộ về phía mục tiêu, còn số đo (metric) đo tiến bộ về chỉ thị đó. (Sibel Koyluoglu, Ford Motor Company) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Ví dụ, chất lượng không khí là một chỉ thị môi trường, lượng phát thải NOx, SOx là các số đo. • Các chỉ thị là các số đo chỉ ra hiện trạng của một hệ thống nào đó. Các số đo kết xuất từ 2 hay nhiều kết quả đo, các số đo này không cần nói ra với chúng ta các ý nghĩa của chúng về hệ thống. (John Reap) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Chỉ thị môi trường (Environmental Indicator): là 1 hoặc tập hợp các thông số môi trường (hóa, lý, sinh vật) chỉ ra đặc trưng nào đó của MT. • Môi trường chứa vô số các thông số hóa, lý, sinh học. Một hoặc một số thông số chính có giá trị chỉ thị. • Sự biến động, hiện diện một số thông số xác định được đặc điểm của thành phần môi trường: tác nhân đó được gọi là chỉ thị môi trường. 07-Jan-15 8 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Chỉ thị sinh thái môi trường (Environmental Elogical Indicator): Sử dụng sinh vật làm chỉ thị cho tình trạng, mức độ trong sạch hay ô nhiễm, thích hợp hay không thích hợp đối với sinh vật của môi trường sinh thái • Chỉ thị sinh học (Bioindicator): nghiên cứu một loài sinh vật dùng để định mức chất lượng hoặc sự biến đổi của môi trường. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Loài sinh vật chỉ thị (Indicator species): cá thể, quần thể hay quần xã có khả năng thích ứng hoặc rất nhạy cảm với môi trường nhất định. • Sinh vật chỉ thị là các loài SV mà sự hiện diện và thay đổi số lượng của chúng chỉ thị cho sự ô nhiễm hay xáo trộn của môi trường. • Các loài này thường có tính mẫn cảm cao với các điều kiện sinh lý, sinh hoá của môi trường. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản Các nhóm loài sinh vật chỉ thị: • Tính mẫn cảm cao (Sensitivity): Các loài mẫn cảm đặc trưng cho môi trường không thích hợp. Dùng để giải đoán môi trường • Các công cụ thăm dò (Detector): Loài xuất hiện tự nhiên trong MT dùng để đo sự phản ứng của loài với sự biến đổi MT (biến động nhóm tuổi, sinh sản, kích thước quần thể, tập tính) • Các công cụ khai thác (Exploiter): Loài chỉ thị cho sự xáo trộn hay ô nhiễm môi trường TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản Các nhóm loài sinh vật chỉ thị: • Các công cụ tích luỹ sinh học (Accumulator): Loài tích luỹ các chất hoá học trong mô. • Các sinh vật thử nghiệm (Bioassay): Sinh vật được chọn lọc để xác định sự hiện diện hay nồng độ các chất ô nhiễm. 07-Jan-15 9 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Sinh vật cảm ứng (Biosensor): Sinh vật chỉ thị tiếp tục hiện diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng, song có thể ít nhiều biến đổi như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm khả năng sinh sản, thay đổi tập tính TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Sinh vật tích tụ (Bioaccumulator): Sinh vật nước có khả năng tích tụ chất gây ô nhiễm trong mô nên chúng dễ bị phát hiện. Tuy nhiên cần cho sống định cư để số liệu đủ tin cậy. Ví dụ điển hình rêu. Ngoài ra có tảo, cá và động vật không xương sống, tuy nhiên chúng không định cư nên khó sử dụng. • Phân tích mô có tích lũy chất ô nhiễm (kim loại nặng) dễ hơn nhiều phương pháp phân tích hóa học nước. • TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản • Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật với yếu tố phi sinh vật của môi trường  cần biết đặc điểm sinh thái loài và nhu cầu sinh thái của loài đó. • Tính chỉ thị thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể, quần thể, nhóm loài, quần xã: Cấu trúc quần xã chỉ thị; cấu trúc quần thể; sinh lý, tập tính loài. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Một số tiêu chí chọn loài sinh vật chỉ thị: • Đã được định loại rõ ràng • Dễ thu mẫu ngoài tự nhiên, kích thước vừa phải • Có phân bố rộng • Có nhiều dẫn liệu về sinh thái cá thể • Có giá trị kịnh tế (hoặc là nguồn dịch bệnh) • Dễ tích tụ các chất ô nhiễm • Dễ nhân nuôi trong phòng • Ít biến dị • Nhạy cảm với điều kiện MT 07-Jan-15 10 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sông 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. . TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sông Cửu Long • Sự hiện diện cây Bần (Sonneratia spp.)  vùng ven sông, nhiễm mặn nhẹ; Sonneratia caseolaris (Keora) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sông Cửu Long • Sự hiện diện cây Đước (Rhyzophora spp.)  vùng bãi lầy, thấp, nhiễm mặn trung bình đến cao; TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sông Cửu Long • Sự hiện diện cây Mắm (Avicennia spp.) •  vùng bãi bồi, độ mặn cao quanh năm; 07-Jan-15 11 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT • 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ: Đồng bằng Sông Cửu Long • Sự hiện diện cây Chà là nước (Phoenix paludosa)  vùng đất cao nhưng nhiễm mặn. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Hình thức thích nghi: Thích nghi hình thái, thích nghi di truyền Trốn chạy khỏi môi trường Thích nghi hình thái: Phản ứng thích nghi nhanh trong một khoảng thời gian khi có sự biến đổi của môi trường Biên độ dao động phụ thuộc vào mức độ tác động của môi trường và tính chất di truyền của sinh vật TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Ví dụ về thích nghi hình thái • Nhiệt độ cao: cây tích đường và muối, có khả năng giữ nước để giữ không bị co nguyên sinh chất nước và thoát hơi nước mạnh; động vật tăng thoát nhiệt, giãn mạch ngoại vi. • Nhiệt độ thấp: thực vật rụng lá, động vật co mạch, lông, mỡ dày lên, có phản xạ run. • Động vật biến đổi sắc tố da hoà màu với môi trường (cá thờn bơn, tắc kè) TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Đặc điểm của sinh vật chỉ thị Thích nghi di truyền: Hình thành các đặc điểm cơ thể không phụ thuộc vào sự xuất hiện các yếu tố môi trường. Tăng khả năng chịu đựng của sinh vật bằng các biến đổi sinh lý, sinh hóa, hình thái để sẵn sàng đối phó với sự biến đổi môi trường. VD: sự hình thành cơ chế điều hoà nhiệt độ, cơ quan hô hấp trong, cấu trúc hoa quả Biến động về số lượng: chủ yếu thông qua mối quan hệ dinh dưỡng 07-Jan-15 12 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Dấu hiệu sinh học (Biomarker): • Thể hiện sự phản ứng sinh học của sinh vật đối với tác động lý hóa của chất ô nhiễm môi trường: o Dấu hiệu sinh lý-sinh hóa o Dấu hiệu sinh thái TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Dấu hiệu sinh học (Biomarker): • Dấu hiệu sinh lý-sinh hóa: Chỉ số liên quan đến khả năng sống sót, sinh trưởng của cá thể như: chỉ số ăn mồi; tiêu hóa; hô hấp hoặc liên quan đến sinh sản của quần thể (sinh trưởng, tỷ lệ sống của ấu trùng) • Dấu hiệu sinh thái: thể hiện sự biến đổi cấu trúc quần thể/quần xã do tác động của chất ô nhiễm: Chỉ số thiếu hụt số loài; chỉ số đa dạng sinh học; Chỉ số loài ưu thế. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Chỉ số sinh học (Biotic indices): • Các chỉ số dùng để quan trắc chất lượng nước trên cơ sở các loài chỉ thị và mức độ mẫn cảm của các loài chỉ thị đối với sự ô nhiễm môi trường. Ví dụ cân trọng lượng các loài mẫn cảm nhất đối với ô nhiễm hữu cơ • Số lượng nhóm loài sinh vật với sự hiện diện hay vắng mặt của một số loài chỉ thị được dùng để tính toán chỉ số. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Chỉ số đa dạng sinh học (Biodiversity indices): • Chỉ số đa dạng biểu thị độ phong phú loài trong môi trường đã chọn ở dạng giá trị đơn loài. Dùng để đánh giá 3 khía cạnh của cấu trúc quần thể: • Số lượng loài hoặc độ phong phú loài (species abundance pattern) 07-Jan-15 13 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Chỉ số đa dạng sinh học (Biodiversity indices): • Tổng lượng sinh vật của mỗi loài có mặt hoặc độ phong phú • Tính đồng nhất phân bố các cá thể giữa các loài khác nhau hoặc tính đồng đều. TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Một số chỉ số đa dạng sinh học: • Chỉ số Shannon và Weiner H’ • Chỉ số Simpson (D): • Chỉ số Margalef (Dmg): Ni = Số cá thể của loài i trong mẫu N = Số cá thể của tất cả các loài trong mẫu S = Số loài có trong mẫu thu n n n n H i s i i 2 1 log'    )N(N )N(N D ii 1 11    Nlog S D e mg 1  TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Một số chỉ số tương đồng • Chỉ số Sorensen (C): • Hệ số Jaccard (J): • Chỉ số tương đồng quần xã của Pinkham và Pearson (P): W = Số loài thường gặp đối với 2 mẫu thu A Số loài trong mẫu 1; B = Số loài trong mẫu 2 k = Tổng lượng các so sánh hoặc các đơn vị phân loại khác trong trong 2 mẫu thu so sánh với nhau Xia và Xib = Độ phong phú của loài thứ i trong mẫu a và b tương ứng 100 2 x BA W C   100x WBA W J       )XXmax( )XXmin( k P ibia ibia1 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Chỉ thị hình thái và mô (morphological and histological Indicators) • Sức ép môi trường tạo ra những thay đổi mô hoặc hình thái của sinh vật. • Thực vật có thể bị hư hại như lá bị vàng, bị đốm hoặc hoại sinh (ví dụ do mưa axit) • Xem bảng sau 07-Jan-15 14 TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT  Tác động của mưa axit đến thực vật Loài cây Tác động Cây lá kim Lá kim có màu vàng Rụng lá kim Tuổi thọ lá giảm Cành cây biến dạng Đỉnh tán cây héo và chết Hư hại vỏ cây Hư hại rễ Cây lá rộng Phai màu lá Lá biến dạng Lá già chết sớm Đỉnh tán cây héo dần và chết Hư hại vỏ cây TỔNG QUAN VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MT 1.2. Các khái niệm cơ bản  Sinh vật thăm dò và cảnh báo (Detector and sentinel organisms) • Thực vật mẫn cảm được sử dụng để phát hiện một số chất gây ô nhiễm không khí. Ví dụ cây thuốc lá Nicotiana tabaccum rất mẫn cảm với ozon. • Động vật dễ mắc bệnh lở loét, bướu, viêm tấy, hoại tử do chất ô nhiễm.