Bài giảng Phương pháp quan trắc sinh học cho hạ lưu vực sông Mekong - Dương Trí Dũng

Phương pháp quan trắc sinh học cho hạ lưu vực sông Mekong Dương Trí Dũng Giới thiệu Quan trắc sinh học (QTSH) là sử dụng một cách có hệ thống các đáp ứng sinh học để đánh giá các biến đổi môi trường. Đây là công cụ quản lý tài nguyên nước có giá trị vì chúng không đòi hỏi thiết bị đắt tiền, chi phí không cao khi kiểm tra và vận hành Khó khăn ở các nước đang phát triển là thiếu thông tin nền, khóa phân loại và nhân lực tại các địa phương. Từ năm 2003 QTSH được tiến hành như 1 phần của chương trình quan trắc sức khỏe sinh thái. Sự kết hợp giữa các yếu tố hóa lý và các thông tin về QTSH rất có ích vì khu hệ sinh vật sông rất nhạy cảm với sự thay đổi các yếu tố hóa lý môi trường Giới thiệu (tt) Năm 1995 MRC được thành lập trong khuôn khổ thỏa thuận quốc tế “bảo vệ môi trường, tài nguyên thiên nhiên, các điều kiện và sự sống trong nước và sự cân bằng sinh thái của lưu vực sông Mekong. Năm 2002 các chuyên gia của quốc gia thuộc Mekong, các thành viên của MRC và tư vấn quốc tế thảo luận về khả năng phát triển chương trình quan trắc sức khỏe môi trường cho hạ lưu sông Mekong và nhánh chính của nó. 2003 tiến hành khảo sát thăm dò thử nghiệm tiềm năng sử dụng các nhóm sinh vật và một quá trình sinh thái trong việc quan trắc thường xuyên sức khỏe sinh thái của sông Mekong và các nhánh chính của nó Giới thiệu (tt) Các nhóm sinh vật và quá trình sinh thái được chọn để quan trắc có những đặc tính sau - tốc độ tích tụ sinh khối của tảo khuê và một số loài tảo khác được xem là cơ sở đánh giá sự thịnh vượng của ngành thủy sản trên sông Mekong. Sử dụng cách tính sản lượng sơ cấp (NSSH bậc I) không hiệu quả vì phải tốn thời gian (ít nhất là 1 giờ, để xem sự biến động sinh lượng) và mang theo nhiều thiết bị phân tích. - tảo đáy được chọn vì chúng là thức ăn của cá và động vật đáy cở lớn, phần tảo lớn có thể sử dụng làm thức ăn cho người, Không thể thu thập được tảo lớn vì sinh khối của chúng thấp. Giới thiệu (tt) - động vật phù du là thức ăn của các loài cá - động vật đáy cở lớn ven bờ có thể nhìn thấy bằng mắt thường và chúng cũng là thức ăn của các loài cá. - cá là thức ăn của con người sống trên sông Mekong. Không thể thu đủ các mẫu cá trong một lưới đánh bắt nên không đủ số liệu tin cậy để đánh giá. Do đó tiếp tục thử nghiệm thu mẫu để lựa chọn các loài làm sinh vật chỉ thị Giới thiệu (tt) Từ năm 2004-2007 tiến hành quan trắc hàng năm nhằm lựa chọn các loài sinh vật chỉ thị cho sức khỏe sinh thái. - Các nhóm sinh vật lựa chọn được khảo sát tại các vị trí có nhiều ý nghĩa về quản lý khắp lưu vực sông mekong. - chọn các vị trí tham chiếu để tạo ra điểm chuẩn sinh học cho các vị trí khác so sánh. - Xác định rỏ đặc tính của các nhóm sinh vật có khả năng thể hiện những tác động xấu đến hệ sinh thái thủy vực - Sử dụng các giá trị chỉ thị sinh học ở các vị trí tham chiếu để phát triển bộ tiêu chí xếp hạn và phân loại các vị trí khảo sát khác Giới thiệu (tt) Năm 2008 chương trình quan trắc được chuyển giao đến các cơ quan chuyên ngành của quốc gia thành viên qua Ủy ban sông Mekong quốc gia (NMCs). Mỗi quốc gia chọn 8 vị trí trong quốc gia để khảo sát và tiến hành toàn bộ quá trình từ thu mẫu, nhận dạng, phân tích và viết báo cáo Năm 2010: xuất bản tài liệu phương pháp thu mẫu Các năm tiếp theo: - xuất bản bộ sưu tập về động vật đáy cở lớn ven bờ; - xuất bản sách định danh động vật phù du trên sông Mekong và - xuất bản sách nhận dạng tảo đáy ở hạ lưu sông Mekong. Các chỉ thị hóa lý và sinh học Chọn nhóm sinh vật chỉ thị Ở Châu Á, 80% chương trình quan trắc sức khỏe sinh thái dùng động vật kxs và tảo khuê làm sinh vật chỉ thị. Trên sông Mekong đã sử dụng 4 loại sinh vật cho từng loại sinh cảnh Sinh vật sống bám (tảo khuê) vùng ven bờ Động vật kxs ven bờ cở lớn (vùng ven bờ) Động vật kxs cở lớn (vùng nước sâu) Động vật nổi (trong cột nước) Các chỉ thị hóa lý và sinh học (tt) Cách tiếp cận phân tích trong qua trắc sinh học Độ giàu loài (richness): số loài của 1 nhóm sv. Độ phong phú (abundance): số cá thể Các chỉ số đa dạng và tính đồng đều: sự phân bố các cá thể của các đơn vị phân loại. Các chỉ số hữu sinh: sức chịu đựng trung bình của các đơn vị phân loại (ATSPT). Khi phân tích các chỉ số này ta có thể phân tích đơn biến (SPSS) hay đa biến (Primer) tại một vị trí khảo sát Các chỉ thị hóa lý và sinh học (tt) Chọn các thông số hóa lý trong quan trắc sinh học Đức đã có hơn 100 năm dùng sinh vật đánh giá sức khỏe sinh thái nhưng nhiều nước khác lại sử dụng các thông số hóa lý để đánh giá. Ngày nay kết hợp cả hai vì hóa lý thể hiện tại thời điểm thu mẫu còn sinh vật có thể biểu thị được những biến đổi môi trường trong quá khứ thông qua vòng đời. Các thông số hóa lý bao gồm độ trong, độ đục, nhiệt độ, DO, pH và EC. Chú ý phải hiệu chỉnh và tuân thủ nghiêm nhặt các qui định khi sử dụng các thiết bị đo bằng điện cực. Các chỉ thị hóa lý và sinh học (tt) Đánh giá tiềm năng sinh học của một vị trí Tương tác giữa các yếu tố thủy văn và địa mạo đã tạo nên những sinh cảnh khác nhau. Chất lượng nơi sống và chất lượng nước đã hình thành nên kiểu quần xã.  Nếu chỉ cải thiện chất lượng nước mà không cải thiện sinh cảnh có thể không cải thiện được điều kiện sinh học nên chất lượng nơi sống là yếu tố thiết yếu của chương trình quan trắc /phiếu dữ liệu thực địa và phiếu cho điểm nhiểu động vị trí/. Tảo đáy bị ảnh hưởng mạnh bởi các kiểu nền đáy, kết cấu và mức độ bị trầm tích. Động vật nổi và động vật đáy thích ứng mạnh với dòng chảy Tảo khuê sống bám Nghiên cứu định lượng tảo khuê sống bám cho biết phản ứng nhanh với các thay đổi môi trường. Kết quả phân tích được so sánh với các cơ sở dữ liệu và tiêu chuẩn thiết lập từ trước do đó cần phải thực hiện chính xác phương pháp. Tảo đáy cũng bị ảnh hưởng bởi độ xuyên thấu ánh sáng nên cũng phụ thuộc vào độ trong do đó phiếu dữ liệu thực địa cũng được điền vào đầy đủ và chính xác. Tảo khuê sống bám (tt) Trình tự thực địa Lấy mẫu nơi có độ sâu 10 cm 2 , bãi dài hơn 100 m. Nếu nơi không có đá thì thu mẫu ở cây hay giá thể nhân tạo Mỗi vị trí thu 10 mẫu, mỗi mẫu cách nhau 10 m. Chọn đá có phủ lớp mỏng màu nâu hay khi sờ vào có cảm giác trợt. Cố định bằng dung dịch Lugol (5g iod + 10 g KI trong 300 mL nước) 3 giọt cho 100 mL mẫu Ghi nhãn cho từng lọ mẫu, nên nhớ ghi chép về kiểu nền đáy, tên người thu mẫu vào sổ Tảo khuê sống bám (tt) Cách thu và cố định mẫu tảo khuê sống bám Chọn vị trí lấy mẫu Chọn mẫu Chuẩn bị lấy mẫu Cách lấy mẫu Tảo khuê sống bám (tt) Trình tự phòng thí nghiệm Mẫu thô được quay ly tâm với tốc độ 3500 rpm. Hút lấy phần tảo (lớp nâu nổi trên) cho vào ống nghiệm 18 cm Cho 2 mL acid đậm đặc vào ống nghiệm rồi đun nóng trong nồi chưng (70-80 o C) trong 30-45 phút. Sau đó rữa bằng dung dịch giải ion 4-5 lần. Lấy 1 giọt để lên lame cho khô, lấy mẫu này quan sát hay làm tiêu bản. Những loài chưa có tên loài sẽ được đặt tên theo số, thí dụ như Xxxx sp 1 , Xxxx sp 2 Tên loài này được sử dụng suốt quá trình cho đến khi được xác định. Xác định số loài trong 0.2 cm 2 , đếm số lượng trong 0.02 mL Tảo khuê sống bám (tt) Động vật nổi Nghiên cứu động vật nổi về mặt định lượng để phản ánh sinh học môi trường và hóa tính của cột nước trong khi nhiều loài chỉ thị khác thể hiện mức tác động hóa tính của nước và tính chất nền đáy Thông tin thu được phải so sánh với các cơ sở dữ liệu và tiêu chuẩn thiết lập từ trước do đó cần phải thực hiện chính xác phương pháp. Động vật nổi (tt) Các trình tự thực địa Ghi phiếu dữ liệu thực địa chính xác về vị trí và đặc điểm địa hình Lấy 3 mẫu tại 1 vị trí: 1) cách bờ 4-5m bên trái, 2) cách bờ bên phải 4-5m và 3) giữa dòng Mẫu thu cách vị trí ô nhiễm tiềm năng (mảnh vỡ, thực vật) 1m hay cách bờ (thẳng đứng) 2 m. Nếu nước chảy quá mạnh có thể không thu giữa dòng được thì mẫu 3 thu lệch về 1 bờ nhưng không quá gần 1 trong 2 mẫu kia Rữa sạch dụng cụ thu mẫu để loại bỏ sinh vật và các vật liệu khác bám vào ở lần trước Động vật nổi (tt) Động vật nổi (tt) Các trình tự phòng thí nghiệm Dùng kẹp gắp các loại rác lớn Cho mẫu vào ống đong, để lắng 1 giờ rồi hút nước ra còn 50 mL Cho mẫu vào dĩa Petri và quan sát các loài có kích thước lớn (>50 m m) ở độ phóng đại 40 x. Quan sát ở độ phóng đại 100 hay 400 để xác định các loài nhỏ hơn Định lượng đến loài và đếm toàn bộ số lượng sinh vật có trong mẫu Sau khi phân tích tính độ giàu loài, mật độ và ATSPT Động vật nổi (tt) Động vật kxs lớn ven bờ Là những loài động vật kxs có thể nhìn bằng mắt thường (>0,2 mm) xuất hiện ở khu vực gần bờ sông Nghiên cứu định lượng quần xã động vật kxs cở lớn ven bờ sẽ phản ánh được chất lượng các khu vực gần vùng ven sông và phản ánh các tác động của con người diễn ra trên khu vực này. Thông tin thu được phải so sánh với các cơ sở dữ liệu và tiêu chuẩn thiết lập từ trước do đó cần phải thực hiện chính xác phương pháp. Động vật kxs lớn ven bờ Các trình tự thực địa Lấy mẫu một bên bờ sông, phía bồi lắng vì phía này có nền đáy thoai thoải và có thực vật ngập nước phát triển tạo môi trường sống thích hợp cho động vật kxs cở lớn. Cố gắng trên từng vị trí chọn các điểm có sinh cảnh gần giống nhau để dễ so sánh Ghi phiếu dữ liệu thực địa Rữa sạch dụng cụ trước khi thu mẫu Dùng lưới quét 30 x 20 cm, mắt lưới 475 m m, thu trong một đoạn dài 20 m Động vật kxs lớn ven bờ Các trình tự thực địa Người thu mẫu đứng dưới nước cách mép nước khoảng 1.5 m và quét về phía bờ gần sát đáy sông. Mỗi lần quét 1 đoạn khoảng 1 m theo hướng thẳng góc với bờ và dịch chuyển dần từ hạ nguồn đến thượng nguồn và không nên quét cả trầm tích. Mỗi một mẫu quét 10 lần và một vị trí thu 10 mẫu. Sơ loại mẫu và cho vào lọ với ethanol 80% và cuối cùng không thấp hơn 70% Động vật kxs cở lớn ven bờ Trình tự trong phòng thí nghiệm Sử dụng kính lúp cắt lớp có độ phóng đại cùa vật kính là 2 – 4 x và thị kính là 10 x Phân loại đến giống Giữ mẫu vật theo kích thước trong các lọ khác nhau với chất cố định là ethanol 70% Tính độ phong phú loài, mật độ, và chỉ số ATSPT cho mỗi mẫu (10 lần quét khoảng 3 m 2 ) Động vật kxs đáy cở lớn Là những loài động vật kxs có thể nhìn bằng mắt thường (>0,2 mm) xuất hiện ở khu vực nước sâu cách xa đường bờ sông Nghiên cứu quần xã động vật kxs cở lớn sống đáy sẽ mô tả được đặc tính của các động vật kxs cở lớn sống đáy cách xa đường ven bờ sông. Thông tin thu được phải so sánh với các cơ sở dữ liệu và tiêu chuẩn thiết lập từ trước do đó cần phải thực hiện chính xác phương pháp. Sử dụng gàu Petersen có diện tích 0.025 m 2 để thu mẫu Động vật kxs đáy cở lớn Các trình tự thực địa Ghi chép về dữ liệu thực địa Rửa sạch dụng cụ trước khi thu mẫu Thu 3 vị trí cắt ngang dòng sông (L, R, M), mỗi mẫu thu 4 gàu, mỗi vị tri thu 3-5 mẫu. Có khi giữa dòng không thu mẫu được do kết cấu nền đáy đặc biệt nên chọn vị trí khác. Sông nhỏ hơn 30 m không thu giữa dòng Khi thu nhằm gỗ, đá làm miệng gàu không khép được thì thu mẫu lại. Sơ loại và cố định mẫu bằng formol có nồng độ cuối là 5% hay ethanol không thấp hơn 70% Chọn vị trí và thu mẫu Loại bỏ bớt bùn và sơ lựa mẫu Quy trình thu mẫu động vật không xương sống sống đáy cở lớn Động vật kxs đáy cở lớn Trình tự trong phòng thí nghiệm Sử dụng kính hiển vi hổn hợp có độ phóng đại cùa vật kính là 40 – 1200 lần hay kính hiển vi cắt lớp có độ phóng đại 15 - 56 lần. Phân loại đến loài các nhóm Oligochaeta, Gastropoda, Bivalvia và Crustacea. Riêng lớp côn trùng có thể phân loại đến giống. Giữ mẫu vật theo kích thước trong các lọ khác nhau với chất cố định là ethanol 70% Tính độ phong phú loài, mật độ, và chỉ số ATSPT cho mỗi mẫu (0.1 m 2 ) Chân thành cám ơn Quý vị đã quan tâm lắng nghe