• Nhiều loài ếch nhái là loài sinh vật chỉ thị • Một số nguyên nhân có thể là: – Hiện tượng nóng lên trên toàn cầu – Sự thay đổi của tầng ozon – Lây nhiễm virus – Tính mẫn cảm với sự gia
Trang 13 CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
Nguồn: Tony Li, Michael Ivanov, Jasmine Gallup
ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ
Lý do dùng ếch nhái làm sinh vật chỉ thị:
• Do hô hấp qua da nên chịu tác động nhiều hơn khi
môi trường không khí và nước bị ô nhiễm
• Ếch nhái cần sinh cảnh có nước để sinh sản tác
động trực tiếp của chất lượng nước khi có biến đổi
khí hậu và tác động của con người
• Thường di chuyển giữa các sinh cảnh (ví dụ từ nước
lên cạn) Xáo trộn môi trường (ví dụ đường xá, giao
thông) có thể ảnh hưởng tới sự di chuyển này
• Ấu trùng (nòng nọc): hệ sinh thái nước
• Trưởng thành: hệ sinh thái đồng ruộng hoặc rừng
• Hai chuỗi thức ăn: dưới nước và trên cạn
QUAN HỆ DINH DƯỠNG
1 Ếch nhái ăn gì?
– Côn trùng (đa số) – Cá con (một số)
2 Nhóm động vật nào ăn ếch nhái?
– Cá lớn – Chim bắt mồi ăn thịt – Bò sát
– Thú nhỏ
3 Nòng nọc ăn gì?
– Tảo (còn sống) – Tảo (đã chết)
Trang 2ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ
• Ếch nhái đang dần biến mất ở mức báo động
• Nhiều loài ếch nhái là loài sinh vật chỉ thị
• Một số nguyên nhân có thể là:
– Hiện tượng nóng lên trên toàn cầu – Sự thay đổi của tầng ozon – Lây nhiễm virus – Tính mẫn cảm với sự gia tăng của mức độc hại môi trường
• Sự biến mất của 1 loài chỉ thị cho sự thay đổi nghiêm trọng của môi trường
• Vấn đề lớn là sự thay đổi này ảnh hưởng như thế nào tới những loài sinh vật còn lại, trong đó có con người?
BỐN YẾU TỐ CHÍNH GÂY RA
SUY THOÁI Ở ẾCH NHÁI
Nhái cây mắt đỏ đang bị suy thoái trên toàn thế giới
1 MẤT SINH CẢNH
• Đây là nguyên nhân chính
• Chúng ta đang phá hủy môi trường nước bằng các chất ô nhiễm
• Chúng ta đang phá hủy hệ sinh thái rừng
• Xây dựng đường cao tốc, đô thị giữa hai sinh cảnh/hai hệ sinh thái
Trang 32 CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ
• Chất lượng nước và không khí xấu
• Ếch nhái có da mỏng, không có cơ chế tự vệ
với ánh mặt trời
• Hô hấp qua da và phổi
• Mưa acid có thể thấm qua da ếch nhái
• Khả năng sinh sản bị ảnh hưởng
3 TIA CỰC TÍM (TỬ NGOẠI)
• Da ếch nhái rất mẫn cảm với tia cực tím
• Ếch nhái đã có sự thích ứng với da màu tối và trứng màu đen
• Các nhà khoa học không tin rằng ếch nhái sẽ thích ứng được với biến đổi khí hậu (không theo kịp với hiện tượng nóng lên trên toàn cầu hiện nay)
• Why not that beat the ice age!!!
4 BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• Con người đang làm thay đổi khí hậu
• Gia tăng kha thác sử dụng nhiên liệu hóa
thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt)
• Biến đổi khí hậu ảnh hưởng hưởng đến hệ
sinh thái
http://savethefrogs.com/threats/frog-legs/index.html
Trang 4ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ
• Ô nhiễm có thể làm cho ếch nhái trở nên biến
dạng “xấu xí” (malformed) “Hoàng tử Ếch”
• Nguyên nhân dị dạng bao gồm bị ký sinh
trùng, ảnh hưởng của hóa chất và tia cực tím
Ký sinh trùng
• Giun dẹp/sán Ribeiroia ondatrae, một loài ký sinh,
được cho là nguyên nhân làm dị dạng
• Sống trong nhiều loài ếch nhái, được xác định
thường gây ra hiện tượng dị dạng ở chân
• Không chỉ có Ribeiroia là nguyên nhân gây ra dị dạng
vì chúng KHÔNG được tìm thấy ở tất cả nơi có hiện tượng dị hình của ếch nhái
• Một số dấu hiệu cho thấy mức dinh dưỡng cao (phú
dưỡng) là nguyên nhân làm tăng số lần bị lây nhiễm
sán Ribeiroia
Ribeiroia
Kingdom: Animalia
Subkingdom: Eumetazoa
(unranked): Bilateria
Superphylum: Platyzoa
Phylum: Platyhelminthes
Class: Trematoda
Subclass: Digenea
Order: Echinostomida
Suborder: Echinostomata
Family: Psilostomatidae
Genus: Ribeiroia
Tình hình báo động về sự mất dần của rất nhiều loài ếch… những con
ếch "quái vật" Các nguyên nhân
của tình trạng biến hình này có thể là các chất hoá học nông nghiệp hoặc các kim loại nặng trong những quả mìn …
Xem thêm Sinh học đại cương
Trang 5Vòng đời
Ribeiroia ondatrae
Ký sinh
trưởng
thành
Trứng
Ấu trùng KS Ký chủ trung gian cấp 1
Ấu trùng dạng tim có đuôi
Ký chủ trung gian cấp
2 - ếch nhái
Bào nang chứa ấu trùng
Hóa chất
• Thuốc BVTV là nguyên nhân gây ra dị dạng hay cái
chết của ếch nhái
• Methoprene, một loại thuốc trừ muỗi gây ra dị dạng
ở Rana sphenocephala (southern leopard frog)
• Xem thêm Ếch nhái dị dạng ở Minnesota
Tia cực tím/tử ngoại
• Tia cực tím là nguyên nhân gây ra dị dạng ở
ếch nhái
• Một số hợp chất hữu cơ có thể trở nên độc
hại khi bị phơi nhiễm tia cực tím
Tài liệu tham khảo
• http://nhguide.dbs.umt.edu/index.php?c=am
phibians&m=bioindicators
• http://pubs.usgs.gov/fs/fs-043-01/
Trang 6ẾCH NHÁI Amphibians:
CHỈ THỊ TÌNH TRẠNG MÔI TRƯỜNG
SINH THÁI
Michael Ellefson
Joe Ryan
KHÁI QUÁT
• Suy thoái quần thể KỲ NHÔNG
– Tăng ô nhiễm Acid – Tăng mức ô nhiễm thuốc BVTV – Mất sinh cảnh – Virus lây truyền bệnh – Ô nhiễm kim loại nặng (nhất là Cadmium)
• Suy thoái quần thể nhái – Tia cực tím
Ultraviolet Radiation – Tăng mức ô nhiễm
do vi sinh vật gây bệnh (Sán Ribeiroia) – Tăng mức ô nhiễm thuốc BVTV (Đặc biệt
là nhóm Atrozine và Methoprene)
Thông tin tổng quát về
vấn đề ô nhiễm Acid
• Ô nhiễm bao gồm: Mưa
Acid, sương mù acid, tuyết
acid, hơi acid …
• Nguyên nhân mưa acid là
do sự gia tăng của Sulfur
Dioxide (SO2) và Nitrogen
Oxides (NO)
• 2/3 SO2 và ¼ NO do nhà
máy nhiệt điện (sử dụng
chất đốt hóa thạch)
Trang 7Ảnh hưởng của ô nhiễm acid đến quần thể
KỲ NHÔNG
• Trong vòng 7 năm kích thước
quần thể loài Kỳ nhông hổ
(Ambystoma tigrinum
nebulsun) của núi đá Colorado
đã giảm đi 65%
• Nghiên cứu cho thấy trứng kỳ
nhông có mức LD-50, pH 5,6,
vượt xa điều kiện sống bình
thường của trứng
• Hình minh họa: Mức pH 6.1,
5.7, 5.3, và 4.9 Tỷ lệ sống suy
giảm nghiêm trọng!!
Thuốc BVTV TPT (Triphenyltin)
• TPT giết chết tế bào của người dẫn đến mất sinh lực, mất khả năng đề kháng u bướu và sự tấn công của virus
• TPT và Kỳ nhông
– Gây chết và chậm phát triển
ở loài Kỳ nhông
(Ambystoma barbouri)
– Tốc độ phát triển chậm (chán ăn) dẫn đến biến thái chậm, thành thục sinh dục chậm
– Trứng bị ô nhiễm TPT ở mức
5 ug/L đã bị ung tới 93%
– Trứng bị ô nhiễm mức 1 ug/L không bị ung nhưng có tốc độ phát triển chậm
Mất sinh cảnh
• Điều tra quần thể kỳ
nhông cho thấy ở khu
vực không bị tác động
có 80% trong khi ở khu
vực bị tác động chỉ còn
20%
• Sự khác nhau: Do rửa trôi các loại hóa nông nên làm tăng độ pH của dòng chảy mặt
• Điều tra của GS Petranka cho thấy có tới
14 triệu kỳ nhông bị chết mỗi năm do mất sinh cảnh
Irido virus: RRV và ATV
• Irido virus gây bệnh cho động vật
không xương sống, cá và lưỡng cư
• Regina rani virus (RRV) đã được tìm
thấy ở kỳ nhông khu vực Vonda, Saskatchewan
• Ambystoma tigrinum (ATV) được tìm
thấy ở khu vực Tây Nam
• ATV và RRV đã góp phần làm giảm 77% quần thể kỳ nhông ở hai khu vực này
Trang 8Triệu chứng nhiễm
ATV và RRV
• Regina rani virus (RRV)
phân lỏng, phân có máu, biếng ăn, nôn mửa, tụ huyết trên da
• RRV-ảnh hưởng tới tất
cả các cơ quan và hệ cơ,
hệ thần kinh
Gia tăng ô nhiễm kim loại nặng như
Cadmium (catmi)
• Bình thường có nồng độ thấp trong tự nhiên
• Bón phân cho cây, luyện kim
và sử dụng thuốc BVTV là nguồn làm gia tăng nồng độ catmi
• Gây bệnh tiêu chảy, đau dạ dày, nôn mửa, mềm yếu xương, gầy mòn,
• Gây hại hệ thần kinh trung ương, rối loạn sinh lý,
• có thể gây hại DNA hoặc gây ung thư
Catmi và Ếch nhái
• LD-50 xảy ra ở mức
nhiễm Cd: 227,3 mu g/L
dưới 10 ngày và ở mức
193,1 mu g/L dưới 24
giờ đối với trứng Kỳ
nhông
• Trong quá trình biến
thái mức ô nhiễm này
gây ra ức chế sinh
trưởng ở ấu trùng
(bệnh còi cọc)
• Ở mức 12.8 mu g/L không gây chết cũng như hiện tượng bất thường nào
Con người có thể làm gì?
• Giảm mức tích tụ axit: giảm mức phát thải SO và NO
• Thuốc BVTV: Hạn chế hoặc sử dụng loại thuốc khác
• Mất sinh cảnh: nâng cao trách nhiệm
Trang 9Ếch nhái
VÀ
VẤN ĐỀ DỊ DẠNG CỦA CHÚNG
ẾCH NHÁI DỊ DẠNG
• Năm 1995, mọt nhóm trẻ
em chơi bời ở Henderson, Minnesota
• Hôm đó hơn nửa trong số
22 con ếch bọn trẻ tìm thấy là những con dị dạng
• Một số có 5 chân hoặc nhiều chân hơn, không có chân sau và không có mắt
• Hiện tượng dị dạng được thấy ở hơn 60 loài
• Ếch nhái dị dạng được tìm thấy ở khắp thế giới
• Trong tự nhiên hiện tượng dị dạng (bình thường) chỉ
chiếm ít hơn 5% Nhưng hiện nay tỷ lệ này quá cao
• Ba nguyên nhân chính:
– Tia cực tím – Ô nhiễm thuốc BVTV – Ký sinh trùng
Trang 10TIA CỰC TÍM
• Gây hại hệ miễn dịch
và rối loạn di truyền
• Vấn đề trở nên nghiêm trọng hơn cùng với suy giảm tầng ozon
• Tia cực tím có thể
giết chết phôi, ấu
trùng, gây bệnh ở
mắt nên đôi khi
không thấy rõ được
sự dị dạng ở ếch
nhái
Ảnh hưởng của tia cực tím
• Tỷ lệ sống của phôi ở các độ sâu khác nhau
• Sinh cảnh có mực nước nông có tỷ lệ sống thấp
do tác động của tia cực tím
Ô NHIỄM
• Ô nhiễm thuốc BVTV như
Retinoid, gần giống
methoprene, có ý nghĩa rất
lớn đối với sự phát triển của
chân sau của ếch nhái
• Atrazine là thuốc trừ cỏ gây
ra dị dạng ở ếch nhái
• Atrazine tàn phá hệ miễn dịch của ếch nhái khiến chúng trở thành loài bị nguy cấp, rất mẫn cảm với virus
Hiện tượng biến dạng ở ấu trùng Xenopus laevis
do tác động của axit retinoic ở nồng độ 0,6 và 2 g/L (hình giữa và dưới)
Trang 11Ký sinh trùng
• Ký sính trùng, đặc biệt là
loài Ribeiroia ondatrae,
gây dị dạng ở ếch nhái
• Ribeiroia hình thành u
nang ở trong thân thể
ếch nhái, đặc biệt là vùng
chân sau khiến mọc ra
chân mới ở các khu vực
khác nhau
• Ribeiroia được tìm thấy ở
những nơi có hiện tượng
dị dạng
Tần suất dị dạng và sự hiện diện của ký
sinh Ribeiroia
• Mối quan hệ khá rõ ràng
Vòng đời ký sinh
Vòng đời ký sinh trùng
Sán lá trưởng thành
Ký chủ Đầu tiên
Trứng
Ký sinh
Ốc sên
Ấu trùng
ếch nhái
U nang ký sinh
Ếch nhái
Ký sinh trùng Rib Nguyên nhân của
vấn đề dị dạng
• Số lượng sán có đuôi có quan hệ tỷ lệ thuận với hiện tượng dị dạng, quan hệ tỷ lệ nghịch với tỷ lệ sống của
ếch Nhái cây (Hyla regilla)
Trang 12Ấu trùng dị dạng Tác động kết hợp gây dị dạng
• Thuốc BVTV và ký sinh trùng Ribeiroia
– Thuốc BVTV làm yếu khả năng đề kháng của ếch nhái, suy giảm hệ miễn dịch
– Dẫn đến dễ bị ký sinh trùng tấn công
• Thuốc BVTV khiến ếch nhái ít hoạt động trở nên “lười biếng” dẽ bị tổn thương và trở nên nguy cấp… và dị dạng
Tập tính di chuyển…
• Với sự có mặt của động vật ăn thịt số lượng ký
sinh trùng tăng lên rõ rệt
• Ấu trùng ếch nhái kém linh hoạt do có các loài
động vật ăn thịt chúng thường có tỷ lệ bị ký
sinh cao hơn
Yếu tố con người
• Con người là nguyên nhân của 3 loại nguyên nhân
• Pha shủy tầng ozon và tia cực tím
• Bón phân N, P khiến chúng ngấm xuống nước tạo nên hiện tượng “nở hoa” bùng nổ tảo…
• Cái đó tạo ra nhiều nguồn thức ănhơn cho ốc sên, tạo cơ hội tốt cho ký sinh trùng phát triển
• Nhiều chất dinh dưỡng dẫn đến ấu trùng lười di chuyển
• Con người tạo ra ao hồ có nhiều động vật bắt mồi ăn thịt hơn
• … Ô nhiễm nặng hơn
Trang 13Vì vậy phải luôn thận trọng
• Ếch nhái có nơi ở rất hẹp
• Ếch nhái rất mẫn cảm với môi trường bị tác động vì
chúng hô hấp qua da
• Trứng ếch nhái rất mẫn cảm
• Dị dạng là chỉ thị rõ rệt cho vấn đề môi trường bị tác
động xấu
Nghiên cứu ảnh hưởng của Sán lá
đến ếch cây
Pieter T.J Johnson, Kevin B Lunde, Euan G Ritchie, and Alan E Launer
Science 284: 802-804 (1999)
http://www.werc.usgs.gov/fieldguide/hyre.htm
Photo by Chris Brown
Ếch cây - Hyla regilla
Sán lá Ribeiroia có gây ra biến dạng ở loài
Ếch cây H regilla?
Điều tra ao hồ cho thấy 4/13 ao có H regilla với
chân sau dị dạng Kiểm tra nước có thuốc BVTV, PCBs, hoặc kim loại nặng s
Trứng ếch nở bình thường trong phòng thí nghiệm
4 ao có chứa ốc sên Planorbella tenuis (Ký chủ trung gian của Sán lá Ribeiroia sp.)
Observations
Trang 14PHƯƠNG PHÁP
Thu thập trứng ếch H regilla egg masses ở nơi không
có hiện tượng dị dạng
Đưa vào bình chứa dung tích 1 L container có nước
sạch sau khi nởt
Xử lý ấu trùng trong 4 chậu cho lây nhiễm ký sinh trong
10 ngày
Công thức thí nghiệm:
1 Đối chứng ( 0 Reibeiroia cercariae)
2 Nhiễm nhẹ (16 Reibeiroia cercariae)
3 Nhiễm trung bình (32 Reibeiroia cercariae)
4 Nhiễm nặng (48 Reibeiroia cercariae)
5 80 Alaria mustelae cercariae
6 Kết hợp 80 Alaria mustelae và 32 Reibeiroia cercariae
85% ếch nhái sống sót có hiện tượng dị dạng
chân
Kết quả
Tỷ lệ sống dưới 50% ở công thức nhiễm trung
bình và nhiễm nặng
Công thức đối chứng có tỷ lệ sống là **%, tỷ lệ dị
dạng chân =0%
Abnormality frequency
Survivorship to metamorphosis
Increased density of Ribeiroia cercariae leads to:
increased abnormal limb development and decreased tadpole survivorship
Trang 15Solid - survivorship Clear - abnormality frequency
Shows that Alaria has no effect on survivorship or
on limb deformities