Tổng hợp, nghiên cứu phức chất của niken (II) và đồng (II) với thíoemmicarbazon citronellal thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

56 Tài liệu tham khảo ……… 58 Phụ lục Danh mục các bảng và biểu đồ Trang Bảng 1: Nhiệt độ không khí và nhiệt độ môi trờng nớc qua các đợt nghiên Bảng 2: Độ pH tại các địa điểm qua các đ

Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học vinh

-Nguyễn thị thuỷ

tổng hợp, nghiên cứu phức chất của niken(II)

và đồng(II) với thiosemicarbazon citronellal

- thăm dò hoạt tính sinh học của chúng

đối với sự giúp đỡ quí báu đó

Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ củaThầy giáo – Thạc sĩ Nguyễn Đức Diện, NCS Hồ Sỹ Hạnh cùng các thầy giáocô giáo bộ môn thực vật, các cán bộ các phòng thí nghiệm khoa Sinh học,khoa đào tạo Sau đại học, trạm kiểm lâm vờn Quốc gia Bến En

Tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên cổ vũ của ngời thân, và bạn bè

đồng nghiệp đã cho tôi thêm nghị lực trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này

Vinh, ngày tháng năm

Tác giả

Nguyễn Thị Mai

Mục lục

Trang Mở đầu……… 1

Chơng I Tổng quan tài liệu……… 3

1.1 Sơ lợc về tình hình nghiên cứu bộ Protococcales và Desmidiales thuộc ngành tảo lục (Cholorophyta) trên thế giới và Việt Nam ……… 3

1.1.1 Trên thế giới……… 3

1.1.2 ở Việt Nam ……… 6

1.2 Tầm quan trọng về sinh thái học và ứng dụng vi tảo nổi (bộ Protococcales và Desmidiales – ngành tảo lục) ………

10 1.3 Vai trò của một số yếu tố sinh thái đối với sự sinh trởng và phát triển của vi tảo bộ Protococcales và bộ Desmidiales trong thuỷ vực……… 14

1.4 Vài nét về hệ sinh thái hồ, hồ chứa Bến En……… 18

Chơng II Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu ……… 21

2.1 Đối tợng nghiên cứu ……… 21

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ……… 21

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu ……… 21

2.2.2 Thời gian nghiên cứu ……… 21

2.3 Phơng pháp nghiên cứu ……… 23

2.3.1 Thu mẫu nớc và mẫu tảo ……… 23

2.3.1.1 Thu mẫu nớc……… 23

2.3.1.2 Thu mẫu tảo ……… 23

2.4 Phơng pháp phân tích các chỉ tiêu thủy lý, thủy hoá……… 23

2.5 Phơng pháp phân tích mẫu tảo thuộc bộ Protococcales và Desmidiales…… 24

2.5.1 Phơng pháp xác định thành phần loài ……… 24

Chơng III Kết quả nghiên cứu và thảo luận……… 26

3.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá ở hồ chứa Bến En – Thanh Hoá……… ……… 26

3.1.1 Về chỉ tiêu thuỷ lý……… 26

3.1.1.1 Nhiệt độ……… 26

3.1.1.2 Độ pH……… … 28

3.1.1.3 Độ trong ……… 29

3.1.2 Về chỉ tiêu thuỷ hoá ……… 30

3.1.2.1 Hàm lợng oxi hoà tan……… 30

3.1.2.2 Hàm lợng NH4+ (amoni) ……… 31

3.1.2.3 Hàm lợng PO43-……… 32

3.1.2.4 Hàm lợng sắt tổng số ……… 33

3.1.3 Nhận xét chung về các kết quả phân tích thuỷ lý, thuỷ hoá của hồ chứa Bến En – Thanh Hóa tại các mặt cắt trong các thời điểm nghiên cứu

………

34 3.2 Kết quả phân tích mẫu tảo thuộc bộ Protococcales và Desmidiales ………… 35

3.2.1 Thành phần loài ……… 35

3.2.2 Sự đa dạng của các chi trrong bộ Protococcales và bộ Desmidiales…… 46

3.3 Sự biến động về thành phần loài bộ Protococcales và Desmidiales dọc theo hồ chứa Bến En……… ……… 48

3.4 Mối quan hệ giữa thành phần loài bộ Protococcales và Desmidiales với một số yếu tố sinh thái……… …… 50

3.5 Sự biến động số lợng tế bào vi tảo bộ Protococcales và Desmidiales qua các đợt nghiên cứu ……… …… 53

Kết luận và đề nghị ……… 56

Tài liệu tham khảo ……… 58

Phụ lục Danh mục các bảng và biểu đồ Trang

Bảng 1: Nhiệt độ không khí và nhiệt độ môi trờng nớc qua các đợt nghiên

Bảng 2: Độ pH tại các địa điểm qua các đợt nghiên cứu 28 Bảng 3: Độ trong tại các địa điểm qua các đợt nghiên cứu 29 Bảng 4: Hàm lợng oxi hoà tan tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu 30 Bảng 5: Hàm lợng NH4+ tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu 31 Bảng 6: Hàm lợng PO43- tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu 32 Bảng 7 Hàm lợng sắt tổng số tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu 33 Bảng 8: Danh lục các loài vi tảo bộ Protococcales và bộ Desmidiales ở hồ

chứa Bến En (vờn Quốc gia Bến En – Thanh Hoá) 36 Bảng 9: Các loài và dới loài bộ Protococcales và bộ Desmidiales bổ sung

Bảng 10: Sự đa dạng của các chi thuộc bộ Protococcales và Desmidiales ở

hồ chứa Bến En – Thanh Hoá 47Bảng 11: Sự biến động thành phần loài bộ Protococcales và Desmidiales

ảnh hiển vi các loài vi tảo thuộc bộ Protococcales

và Desmidiales ở hồ chứa Bến En (Thanh Hoá)

(Độ phóng đại 600 lần)

Mở đầu

Vi tảo (microalgae) là những cơ thể quang tự dỡng với kích thớc hiển

vi, có vai trò hết sức quan trọng đối với sự sống của các thủy vực Vi tảo gópphần không nhỏ trong quá trình tuần hoàn vật chất của thủy vực, chúng khôngchỉ có tác dụng khép kín chu trình vật chất của tự nhiên mà còn có tác dụngrút ngắn chu trình ấy và làm cho vòng quay của chu trình này tăng lên Ngoài

ra, vi tảo còn có tác dụng làm sạch môi trờng nớc do chúng vừa cung cấp oxicho sinh vật hiếu khí hoạt động phân giải các chất xâm nhập vào thủy vực,

đồng thời là sinh vật chỉ thị cho môi trờng sống

Cùng với việc điều tra, phân loại, bổ sung những dẫn liệu mới về khu hệtảo, những nghiên cứu về sinh thái, sinh lý và ứng dụng vi tảo trong nhiều lĩnhvực khác nhau (thủy sản, nông nghiệp, thực phẩm, y học, chống ô nhiễm môitrờng) cũng ngày càng nhiều ứng dụng vi tảo trong thực tiễn có ý nghĩa to lớn

đối với đời sống con ngời, nhất là trong giai đoạn hiện nay – khi mà an toànlơng thực, thực phẩm, thuốc men để phòng chống bệnh tật, giảm thiểu ônhiễm môi trờng,… là những vấn đề cấp bách của sự sống [21, 24, 40, 51]

Trong các ngành tảo, tảo lục (Chlorophyta) là ngành lớn nhất gồm 800chi với khoảng 8.000 loài [66] và phân bố chủ yếu ở nớc ngọt Tảo lục khôngchỉ chiếm u thế cả về số lợng loài và số lợng cá thể trong các thủy vực nớcngọt, mà chúng còn là thức ăn quan trọng của nhiều loài động vật và đợc xem

là “ lá phổi xanh của các thủy vực”

Bộ Protococcales (hay Chlorococcales) và bộ Desmidiales là hai bộquan trọng của ngành tảo lục Tuy nhiên, việc nghiên cứu về hai bộ này ở cácdạng hồ chứa Việt Nam cha nhiều, nhất là khu vực Bắc Trung Bộ, đặc biệt ở

hồ chứa Bến En (hay hồ sông Mực) thuộc vờn Quốc gia Bến En (huyện NhThanh và Nh Xuân – Thanh Hóa)

Ngoài tác dụng điều tiết nớc vùng đầu nguồn, cung cấp nớc tới, nớcsinh hoạt cho vùng hạ lu, hồ chứa Bến En còn là nơi bảo tồn, lu giữ, nuôitrồng nguồn lợi thủy sản và phát triển du lịch có giá trị Đã có một số công

trình nghiên cứu tài nguyên thực vật bậc cao ở vờn Quốc gia Bến En [54, 63].Tuy nhiên, cha có một công trình nào nghiên cứu về tảo.

Vì những lý do nói trên, chúng tôi tiến hành đề tài Tảo lục (bộ“

Protococcales và Desmidiales ) ở hồ chứa Bến En – Thanh Hóa ”

Mục tiêu của đề tài nhằm:

- Điều tra thành phần loài của hai bộ Protococcales và Desmidiales

- Xem xét sự biến động của chúng cả về mặt định tính và định lợng,

đồng thời tìm hiểu ảnh hởng của một số yếu tố sinh thái đến sự sinh trởng vàphát triển của chúng

Đề tài đợc tiến hành tại khoa Sinh học trờng Đại học Vinh, từ tháng 3năm 2005 đến tháng 10 năm 2006 Các kết quả của luận văn nhằm góp phầnnghiên cứu đa dạng tảo, góp thêm tài liệu phục vụ cho công tác bảo tồn đadạng sinh học cũng nh các nghiên cứu khoa học khác

Nội dung nghiên cứu của đề tài là:

- Xác định một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa của nớc hồ chứa: độ pH,nhiệt độ nớc, độ trong, hàm lợng oxi hòa tan, hàm lợng NH4+, hàm lợng PO43-

và hàm lợng sắt tổng số

- Xác định các loài vi tảo thuộc 2 bộ Protococcales và Desmidiales vàmức độ gặp của chúng Định lợng số tế bào tảo thuộc 2 bộ nghiên cứu trong 1lít nớc hồ chứa

- Xác định sự đa dạng của các chi thuộc 2 bộ nghiên cứu, sự biến động

về thành phần loài của hai bộ này dọc theo hồ chứa và qua các đợt nghiên cứu

- Xem xét mối quan hệ giữa thành phần loài thuộc 2 bộ trên với một sốyếu tố sinh thái ở thời điểm nghiên cứu (độ pH, nhiệt độ nớc, độ trong, hàm l-ợng oxi hòa tan, hàm lợng NH4+, hàm lợng PO43-, hàm lợng sắt tổng số)

Chơng I

tổng quan tài liệu

1.1 Sơ lợc về tình hình nghiên cứu bộ Protococcales và Desmidiales thuộc ngành tảo lục (Chlorophyta ) trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Trên thế giới

Vi tảo (microalgae) là những sinh vật quang tự dỡng với kích thớc hiển

vi và sống chủ yếu trong môi trờng nớc Do có kích thớc hiển vi lại sống chủyếu trong môi trờng nớc nên mặc dù vai trò của vi tảo trong hệ sinh thái nớc t-

ơng tự nh vai trò của thực vật bậc cao trong hệ sinh thái trên cạn nhng phânloại đến với nhóm thực vật này (đặc biệt là tảo nớc ngọt) tơng đối muộn so vớicác nhóm sinh vật khác Sự hiểu biết về vi tảo đi sau hàng thế kỉ so với kiếnthức về thực vật bậc cao

Cùng với sự ra đời của kính hiển vi quang học và việc tìm thấy tế bàolần đầu tiên do nhà tự nhiên học ngời Anh – R Hook (1665), vi tảo đã trởthành đối tợng của các cuộc thí nghiệm khoa học [12] Các nhà sinh học đếnvới vi tảo bắt đầu bằng sự làm quen về hình thái, rồi tìm hiểu cấu trúc, cáchsinh sản, nghiên cứu khảo cổ làm sáng tỏ chủng loại phát sinh [36] Hàng loạtcông trình nghiên cứu và các công trình chuyên khảo phục vụ điều tra phânloại ra đời

Từ năm 1753, Linaeus đã đa ra 14 chi tảo, nhng chỉ 4 trong chúng(Confera, Ulva, Fucus, Chara) là tảo đúng với định nghĩa bây giờ [theo 36].Carlvon Linne (1754) đã chia giới thực vật thành 25 lớp, trong đóCryptogamia bao gồm các thực vật cha có cơ quan sinh sản và gồm 4 nhóm:tảo (Algae), nấm (Fungi), rêu (Musci), dơng xỉ (Filies) [theo 10] Sau đónhiều tác giả đã đa ra các hệ thống phân loại khác nhau và vị trí của tảo trongsinh giới cha có sự thống nhất Năm 1836, Harvey thừa nhận 4 nhóm tảo lớn(tảo nâu, tảo đỏ, tảo lục và tảo silic), màu của chúng là biểu hiện của các sắc

tố khác nhau [theo 36]

Năm 1897, bộ Protococcales lần đầu tiên đợc N Wille mô tả và phânloại [theo 64] Ông chia bộ này làm 6 họ: Volvocaceae, Tetrasporaceae,Chlorosphaeraceae, Pleurococcaceae, Protococcaceae và Hydrodictyaceae.Sau này ông tách thêm một số họ mới (Ophiocytiaceae, Hydrogastraceae,Oocystaceae, Coelastraceae) đa số họ của bộ lên 10 họ Brunnthaler (1915) lạichia bộ Protococcales thành hai loạt chính: Zoosporinae (sinh sản bằng độngbào tử, gồm 4 họ: Protococcaceae, Characiaceae, Protosiphonaceae vàHydrodictyaceae) và Autosporinae (sinh sản bằng tự bào tử, bao gồm 5 họ:Eremosphaeraceae, Chlorellaceae, Oocystaceae, Scenedesmaceae,Coelastraceae) Năm 1915, Pascher A đề xuất gọi tên Protococcales là

Chlorococcales Thật ra thuật ngữ Chlorococcales lần đầu tiên đợc Marchand(1895) khởi xớng và nó đợc sử dụng chính thức từ năm 1927 (West và Fritsch)[theo 64].

G S West (1916) phân loại bộ Protococcales thành 3 phân bộ:Volvocineae (với 3 họ), Tetrasporineae (với 5 họ), Chlorococcineae (với 3 họ).Olmanns (1922) chia bộ Protococcales thành 4 họ: Protococcaceae,Protosiphonaceae, Scenedesmaceae và Hydrodictyaceae Geitler (1924),Korshikov (1926), Printz (1927), West và Fritsch (1927) đa ra các hệ thốngphân loại bộ Protococcales dựa trên các tiêu chí khác nhau [theo 64]

Đến năm 1930, Lindau G và Melchior H đã chia tảo ra 10 ngành.Trong đó, bộ Protococcales gồm 8 họ: Tetrasporaceae, Chlorosphaeraceae,Chlorococcaceae (Protococcaceae), Protosiphonaceae, Hydrodictyaceae,Pleurococcaceae, Oocystaceae và Coelastraceae ; bộ Desmidiales gồm 2 họ:Desmidiaceae, Zygnemataceae [67]

G M Smith (1933) phân bộ Protococcales thành 8 họ:Chlorococcaceae, Endosphaeraceae, Characiaceae, Protosiphonaceae,Hydrodictyaceae, Coelastraceae, Oocystaceae và Scenedesmaceae Đến năm

1950, ông thêm vào 2 họ: Micractiniaceae và Dictyosphaeriaceae [theo 64]

Tại Liên Xô trớc đây và Nga ngày nay xếp tảo thành 10 ngành dựa vàotính chất màu (pigment), chất dự trữ, đặc điểm hình thái, cấu trúc vách tế bào,roi, đặc điểm sinh sản và sự luân phiên các thế hệ n và 2n của cơ thể [theo 41].Theo hệ thống này, ngành tảo lục gồm 5 lớp: Volvococcophyceae,Protococcophyceae, Ulvothricophyceae, Siphonophyceae vàConjugatophyceae

Năm 1977, Ergashev A E đã phân bộ Protococcales (Chlorococcales)thành 18 họ, thêm 4 họ so với hệ thống phân loại của Philipose M T (1967)[64, 71, 72] ở các loại hình thủy vực Trung á, Ergashev A E đã phát hiện đ-

ợc 510 loài [73] Theo Obukh P A (1978) thì bộ Protococcales có trên 1.100loài [68] Riêng chi Scenedesmus có 150 loài và dới loài (Hegawald E et all,1990) [59]

Thành tựu nghiên cứu tảo những năm gần đây đã có sự thay đổi lớn nhờvào kính hiển vi điện tử và các trang thiết bị công nghệ sinh học Đã xuất hiệnnhiều hệ thống phân loại tảo lục, nh: Round (1971) chia tảo lục thành 3ngành bao gồm 6 lớp và 9 bộ, lớp Chlorophyceae gồm 17 bộ (trong đó có bộProtococcales) và lớp Zygnemaphyceae gồm 4 bộ (trong đó có bộDesmidiales); Gollerbakh (1977) chia tảo lục thành 2 ngành gồm 6 lớp và 21

bộ, trong đó bộ Protococcales thuộc lớp Protococcophyceae, bộ Desmidialesthuộc lớp Conjugatophyceae; còn theo Bold và Wynne (1985) thì tảo lục chỉ 1

ngành với 15 bộ [theo 62] Năm 1995, C Van den Hoek và cộng sự dựa trên 3tiêu chí cơ bản (đặc điểm của quá trình nguyên phân và phân bào, cấu trúc của

tế bào mang roi và cấu trúc hình thái của của tảo) chia ngành tảo lục thành 11lớp Trong đó, bộ Chlorococcales tức Protococcales (khoảng 215 chi, 1000loài) thuộc lớp Chlorophyceae và bộ Desmidiales (khoảng 30 chi, 5.000 loài)thuộc lớp Zygnematophyceae [66]

ở thế kỉ XX và bớc sang những năm đầu thế kỉ XXI, bên cạnh những

đặc điểm về hình thái cấu trúc, tế bào sinh sản và chu kì sinh sản, để phân loạitảo các nhà khoa học còn dựa trên các lĩnh vực cá thể phát triển(morphogenese), đặc điểm cấu trúc siêu hiển vi của roi (flagellum), của màngbao thể màu (pigment) với các phổ màu khác nhau Các chỉ tiêu sinh lý, sinhhóa (độc tố, hoạt chất) đã trở thành dấu hiệu và đặc điểm phân loại các taxon

ở mức độ loài và dới loài

Ngoài việc sử dụng phơng pháp phân loại kinh điển, ngày nay ngời tacòn sử dụng thêm kĩ thuật RAPD – PCR ( kĩ thuật nhân bản ngẫu nhiênAND) Trên cơ sở xác lập đợc hệ số đồng dạng di truyền giữa các loài ( hệ sốNei và Li) đã cho phép xác định chính xác loài, giúp giải quyết đợc sự bế tắckhi gặp loài đồng hình mà bằng phơng pháp phân loại hình thái phải bó tay,

đồng thời cho phép các nhà Tảo học xác lập đợc cây hệ thống phát sinh củatảo ngày càng hoàn thiện hơn Kĩ thuật RAPD – PCR bớc đầu cũng đợc một

số tác giả Việt Nam áp dụng khi nghiên cứu tảo [3, 19]

Những kết quả nghiên cứu của các tác giả Hwang S K và cộng sự(1999) [60], Kasai F và cộng sự (1999) [61], Đặng Diễm Hồng (1999) [18],

Vũ Minh Vỹ và Nguyễn Văn Mùi (2004) [56] đã cho thấy khả năng áp dụngphơng pháp hiện đại trong việc phân loại vi tảo và các đối tợng sinh vật khác

là rất quan trọng

1.1.2 ở Việt Nam

Lĩnh vực nghiên cứu vi tảo thuộc bộ Protococcales và bộ Desmidiales ởViệt Nam cha nhiều, nhất là bộ Desmidiales

Nhà thực vật học ngời Pháp Loureiro J (1793) đã mô tả về loài tảo lục

Ulva pisum Đây là công trình nghiên cứu về tảo lục đầu tiên ở nớc ta [theo

65] Từ thập kỉ 60 trở đi mới xuất hiện các công trình nghiên cứu về tảo củangời Việt Nam

Vũ Văn Cơng (1960) khi nghiên cứu thực vật thủy sinh ở Sài Gòn đãcông bố 4 taxon tảo lục Nguyễn Thanh Tùng (1967, 1970) khi nghiên cứu họZygnemaceae (thuộc nghành tảo lục) đã phát hiện đợc 39 loài và dới loài, bổ

sung 2 loài mới cho khoa học: Mougeotia dalatens và Spyrogyra saigonensis.

Đồng thời tác giả cũng nghiên cứu sự biến động của tảo theo mùa, sự phân bốcủa tảo theo vùng và sự sinh trởng của bào tử tiếp hợp [theo 34].

ở miền Bắc Việt Nam, Hortobagyi T (1966 -1969) điều tra tảo Hồ

G-ơm, Hà Nội đã công bố 128 taxon bậc loài và dới loài với tảo lục 103 taxon,

có 33 taxon mới đối với khoa học, riêng chi Scenedesmus chiếm 30 taxon

[theo 32]

Dơng Đức Tiến (1982) trong luận án Tiến sĩ khoa học Sinh học về khu

hệ tảo các thủy vực nội địa ở việt nam đã công bố 1389 loài tảo, trong đó có

167 loài thuộc bộ Protococcales Trong công trình này nhiều loại thủy vựctrên toàn quốc đã đợc khảo sát và tác giả đã chú ý nhiều đến các kiểu thủy vựccũng nh mối liên hệ giữa chúng với thành phần loài, lối sống của tảo [69]

Ông là ngời có nhiều đóng góp trong lĩnh vực tảo học ở Việt Nam, với nhiềucuốn sách có ý nghĩa quan trọng đối với việc nghiên cứu tảo ở nớc ta [41, 42,

43, 44] Ông cùng với Võ Hành biên soạn cuốn “Tảo nớc ngọt Việt Nam.Phân loại bộ tảo lục (Chlorococcales )”, trong đó mô tả chi tiết đặc điểm phânloại hơn 800 loài và dới loài tảo lục ở Việt Nam cũng nh các địa điểm phân bốcủa chúng [45] Gần đây, ông cùng cộng sự (2004) nghiên cứu hiện trạng vikhuẩn lam (Cyanobacteria) và vi tảo (microalgae) hồ chứa Cấm Sơn – BắcGiang đã xác định đợc 137 loài và dới loài thuộc 49 chi vi khuẩn lam và vitảo; tảo lục có số lợng loài nhiều nhất: 64 (chiếm 46,6%), mật độ tế bào dao

động từ 360 x 103 đến 1455 x 103 tế bào/ lít [46]

ở miền Trung, Võ Hành (1983) đã công bố 191 loài thực vật nổi với 34loài thuộc bộ Protococcales khi nghiên cứu thực vật nổi ở hồ chứa Kẻ Gỗ (HàTĩnh) [70] Năm 1994, ông đã phát hiện đợc 45 loài và dới loài thuộc bộ nàytại 18 vực nớc ngọt thuộc các tỉnh Bình Trị Thiên, trong đó có hồ chứa Cẩm

Ly (huyện Lệ Ninh – Quảng Bình), các hồ Hà Thợng (huyện Gio Linh), hồNam Hiếu (thị xã Đông Hà), hồ La Ngà (huyện Vĩnh Thủy), hồ Kim Môn(huyện Gio Bình) thuộc tỉnh Quảng Trị và hồ Châu Sơn (huyện Hơng Phú)thuộc tỉnh Thừa Thiên – Huế; tác giả đã bổ sung 19 loài cho hệ tảo miềnTrung [15] Năm 1995, khi nghiên cứu 21 thủy vực nớc ngọt thuộc 5 tỉnh BắcTrờng Sơn, tác giả đã phát hiện 65 taxon ở bậc loài và dới loài thuộc bộChlorococcales [11] Tác giả cùng cộng sự (2003) khi nghiên cứu bộProtococcales ở hồ chứa sông Rác huyện Kỳ Anh – Hà Tĩnh đã phát hiện đợc

60 loài và dới loài thuộc 9 họ, 20 chi, bổ sung vào danh lục bộ Protococcales ởViệt Nam 4 loài và dới loài [16]

Năm 1993, trong luận án Phó Tiến sĩ khoa học Sinh học, Tôn Thất Pháp

đã công bố 238 loài và dới loài thực vật thủy sinh ở Phá Tam Giang, tỉnh Thừa

Thiên - Huế (bộ Chlorococcales có một loài Pediastrum biradiatum Mey., bộ

Desmidiales có 17 loài) [31] Tác giả cùng cộng sự (2005) nghiên cứu sự nởhoa của vi tảo ở sông Nh ý, tỉnh Thừa Thiên – Huế đã xác định đợc 43 loài, 1thứ, 25 dạng tảo phù du thuộc 29 chi, 17 họ, 12 bộ, 6 lớp của 5 nghành tảo:Cyanophyta, Heterokontophyta, Dinophyta, Euglenophyta, Chlorophyta.Ngành Chlorophyta có số lợng loài lớn nhất: 24 taxon bậc loài và dới loài,chiếm 35% tổng số các taxon [32].

Phạm Hồng Phong (1998) đã phát hiện đợc 48 loài và dới loài thuộc bộProtococcales ở các thủy vực sông ngòi khu vực đèo Hải Vân [33]

Lê Thị Thúy Hà (1998) đã xác định đợc 136 loài thuộc 5 ngành vi tảo ởsông La (Hà Tĩnh) Trong đó tảo lục có 37 loài và dới loài, bộ Chlorococcalesgặp 30 loài và dới loài, bộ Desmidiales gặp 6 loài và dới loài [8, 9] Năm

2004, trong luận án Tiến sĩ, tác giả công bố 409 loài và dới loài tảo với 87 loài

và dới loài thuộc bộ Protococcales , 38 loài thuộc bộ Desmidiales ở vùng TâyNam hệ thống sông Lam (Nghệ An – Hà Tĩnh) [10]

Lê Hoàng Anh (1998) đã phân loại 160 loài và dới loài tảo ở sông Nhuệvới 12 loài thuộc bộ Desmidiales, 43 loài và dới loài bộ Chlorococcales [1]

Năm 2000, Nguyễn Đình San đã công bố 196 loài và dới loài tảo và vikhuẩn lam ở 20 thủy vực các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh (6 thủy vựcdạng hồ) Trong đó ngành Chlorophyta chiếm u thế về số lợng loài (chiếm41,33% tổng số loài phát hiện đợc) và số lợng loài nhiều nhất thuộc chi

Scenedesmus (16 loài) [34] Đến năm 2006, tác giả đã xác định đợc 63 loài và

dới loài thuộc 27 chi, 14 họ và 4 bộ của ngành tảo lục (bộ Chlorococcaleschiếm u thế) trong một số thủy vực nuôi thuỷ sản nớc lợ ở tỉnh Nghệ An và HàTĩnh [35]

Trần Mộng Lai (2002) đã xác định đợc số lợng tế bào tảo bộProtococcales của hồ chứa sông Rác (huyện Kỳ Anh – Hà Tĩnh) tơng đốicao, dao động từ 4,5 x 105 đến 6,4 x 105 tế bào/ lít, trung bình toàn hồ đạt 5,2

x 105 tế bào/ lít [25]

Nguyễn Đức Diện (2004) đã phát hiện đợc 58 loài và dới loài vi tảotrong nớc thải nhiễm kim loại nặng tại hồ chứa nớc thải Thuộc Da Vinh, thànhphố Vinh, Nghệ An với 19 loài thuộc bộ Chlorococcales, 3 loài thuộc bộDesmidiales [4, 5]

Năm 2005, Phan Văn Mạch và cộng sự đã công bố 60 loài thực vật nổi

ở các thủy vực vùng núi thuộc 3 xã Kim Sơn, Sơn Tây, Sơn Hồng huyện HơngSơn – Hà tĩnh (các thủy vực dọc sông Đà khu vực Mờng Tè) Trong đó 25loài thuộc ngành tảo lục (họ Characiaceae: 1 loài, Hydrodictyaceae: 1 loài,Oocystaceae: 1 loài, Scenedesmaceae: 7 loài, Zygnemataceae: 4 loài,Desmidiaceae: 10 loài, Ulthriceae: 1 loài) [27] Tác giả cũng đã phát hiện đợc

53 loài thực vật nổi ở khu vực hồ Đồng Mô, Hà Tây với 2 loài thuộc họHydrodictyaceae, 2 loài thuộc họ Dictyophaeriaceae, 5 loài họScenedesmaceae và 7 loài họ Desmidiaceae [28].

Lê Thu Hà và cộng sự (2005) đã xác định đợc ở hồ Thành Công có 40loài và dới loài vi tảo và vi khuẩn lam, ngành tảo lục u thế với 20 loài thuộc 3lớp Volvocophyceae, Ulothricophyceae, Protococcophyceae; hồ Hai Bà Trng

có thành phần loài phong phú hơn cả (65 loài và dới loài tảo và vi khuẩn lam,nghành tảo lục có số lợng loài lớn nhất với 42 loài thuộc 3 lớpProtococcophyceae, Ulothricophyceae, Conjugatophyceae); hồ Thuyền Quang

có thành phần loài ít và kém đa dạng nhất (35 loài và dới loài tảo và vi khuẩnlam), ngành tảo lục là một trong 2 ngành có số lợng loài lớn nhất (có 13 loài

và dới loài) [7]

Nh vậy có thể thấy: loại hình thủy vực dạng hồ chứa cũng đã đợc một

số tác giả đề cập đến, song cha nhiều Nhất là việc nghiên cứu riêng bộProtococcales, bộ Desmidiales ở các dạng hồ chứa còn rất ít Bởi vậy chúngtôi đã tiến hành điều tra hai bộ tảo nói trên ở hồ chứa Bến En – Thanh Hóa(năm 2005, 2006)

1.2 Tầm quan trọng về sinh thái học và ứng dụng vi tảo nổi (bộ Protococcales và Desmidiales – ngành tảo lục)

Cũng nh vai trò của thực vật bậc cao trên cạn, vi tảo nổi là sinh vật sảnxuất của mọi hệ sinh thái thủy vực, cung cấp chất hữu cơ và dỡng khí cho cácsinh vật khác sống trong nớc Đại dơng và biển chiếm 71% diện tích trái đất(361 x 106 km2), nhiều tác giả cho rằng hàng năm tảo sống trong đó đã tạo nên

19 – 53 tỉ tấn chất hữu cơ, thậm chí một số tác giả ngời Mỹ còn đa ra con số

70 – 280 tỉ tấn [theo 40] Vi tảo trong các thủy vực nớc ngọt cũng khôngkém phần quan trọng, nó cung cấp dỡng khí và toàn bộ hay một phần thức ăncho cá và các động vật thủy sinh khác Chúng tạo ra chất hữu cơ phức tạp từ

CO2 và H2O nhờ phản ứng quang hợp, đó là nguồn thức ăn chủ yếu cho độngvật nổi (sinh vật tiêu thụ bậc 1) mà loài này đến lợt lại bị tiêu thụ bởi các độngvật ăn động vật Thực tế, khi nghiên cứu vực nớc thì cờng độ quang hợp đợcxem là năng suất sinh học sơ cấp [12] Nhờ quang hợp của vi tảo nổi nóichung và các loài bộ Protococcales và bộ Desmidiales nói riêng mà một khốilợng lớn cacbon dioxit từ khí quyển bị thuyên giảm và một lợng lớn oxi đợc

bổ sung

Nh vậy, mới chỉ xét riêng về mặt quang hợp, đã có thể thấy vị trí rấtquan trọng của tảo trong thế giới sống Không có tảo thì không có chu trìnhvật chất trong các thủy vực, không có nghề nuôi thủy sản

Ngoài ra, vi tảo còn biểu hiện khả năng hấp thụ một lợng lớn kim loạinặng [4, 20, 21, 24, 29, 34, 39, 49, 53] Kim loại nặng không chỉ độc hại đốivới cá và các thủy sinh vật khác mà còn tác dụng xấu tới chất lợng hệ thốngcống rãnh, ảnh hởng xấu tới quá trình xử lý sinh học, làm ô nhiễm nớc mặt vànớc ngầm Kim loại nặng, do đó ảnh hởng lớn tới sức khỏe và đời sống conngời Vì thế, việc loại bỏ kim loại nặng trong môi trờng đã và đang đợc nhiềunhà nghiên cứu đặt ra Không ít tác giả đã xem việc sử dụng vi tảo nh một ph-

ơng pháp sinh học quan trọng để xử lý ô nhiễm nớc, làm sạch nớc

Theo Vyzamal (1984), các ion Cu2+, Cr3+, Ni2+, Co2+, Fe2+ và Mn2+ có thể

đợc tích lũy bởi các loài tảo xanh Brady D và cộng sự (1994) đã phát hiện

các loài Scenedesmus selenastrum và Chlorella có khả năng tích lũy Cu2+, Pb,

Cr3+ từ 67% – 98% Nghiên cứu của Scott và cộng sự (1990) cho thấy đặctính có lợi của hầu hết các loài tảo có thể hấp thu kim loại nặng, tốc độ tíchlũy kim loại Cu2+, Pb, Cr3+ của Scenedesmus rất nhanh, chỉ sau 4 phút thí nghiệm [theo 5] Tảo Chlorella sau 9 – 10 ngày có thể loại bỏ tới 80% -90%

(BOD5) và NH+

4 trong nớc thải [29]

Nguyễn Văn Tuyên (1992) đã tiến hành khảo sát có hệ thống cơ cấu tảotrong nớc thải thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất mô hình xử lý nớc thải kếthợp lấy sản phẩm phụ nuôi cá, kết quả cho thấy trong nớc thải có các loài tảo

thuộc các chi Microcystis, Scenedesmus, Chlorella có khả năng tiết kháng

sinh kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh [theo 49]

Lê Hiền Thảo (1997) sử dụng Chlorella pyrenoidosa xử lý ô nhiễm nớc

ở một số hồ Hà Nội và thấy sau 10 ngày nuôi cấy, hiệu quả xử lý BOD5 đạt92,8%; COD đạt 92,3%, hiệu quả làm sạch sau 5 ngày đạt giá trị lớn nhất[39]

Năm 1998, Lê Thị Thanh Hơng và cộng sự dùng tảo Chlorella pyrenoidosa Chick T5 xử lý nớc thải giàu hữu cơ ở nhà máy liên hiệp thựcphẩm Hà Tây, kết quả: ở tỉ lệ pha loãng 50% tảo phát triển tốt nhất, hiệu quả

xử lý đạt cao nhất trong vòng 10 ngày [20]

Nguyễn Đình San (2000) sử dụng Chlorella pyrenoidosa Chick và Scenedesmus quadricauda Breb xử lý nớc thải ở 6 cơ sở sản xuất ở thành phố Vinh và vùng phụ cận Tác giả đa ra kết luận: Chlorella pyrenoidosa Chick.

phát triển tốt nhất trong nớc thải ở tỉ lệ pha loãng 50% đối với nớc thải nhàmáy đờng sông Lam và xí nghiệp thuộc da Vinh, 75% đối với nhà máy dệt

Hoàng Thị Loan; tảo Scenedesmus phát triển tốt trong nớc thải ở tỉ lệ pha

loãng 75% đối với nớc thải nhà máy giấy sông Lam, nhà máy mì Vifon Vinh

và bệnh viện Việt Nam – Ba Lan Cả 2 loài tảo trên đều có khả năng làmsạch nớc thải tốt [34]

Theo Trần Văn Tựa và cộng sự (1985), tảo Chlorella pyrenoidosa có

khả năng sinh trởng và phát triển tốt nhất trong môi trờng đợc chuẩn bị từ nớcthải ơm tơ tằm so với 4 loài tảo thí nghiệm Sau 5 ngày nuôi cấy tảo ngoàithiên nhiên có thể thu đợc dịch tảo có mật độ 70 đến 100 triệu tế bào/ 1 ml vàhàm lợng protein trong sinh khối là 40% - 50% [52] Đến năm 2004, tác giả

cùng cộng sự khi nghiên cứu sự hấp thu Ni và Cr của vi khuẩn lam Nostoc carneum đã đa ra kết luận: vi khuẩn lam Nostoc carneum có khả năng sinh tr-

ởng trong môi trờng có Ni và Cr ở nồng độ thấp và các kim loại này làm giảmsinh trởng và tổng hợp sắc tố của vi khuẩn lam Nghiên cứu này cho thấy vai

trò có lợi của Nostoc carneum trong khử độc môi trờng bị nhiễm kim loại

nặng [53]

Vi tảo cũng đợc sử dụng để cải tạo môi trờng không khí Zailer và cộng

sự (1995) nuôi hàng loạt bể tảo để hấp thu CO2 do lò đốt củi thải ra và hàm ợng CO2 trong không khí đã giảm rõ rệt [theo 34]

l-Vi tảo còn có thể đợc sử dụng trong các con tàu vũ trụ trong hệ thốngkín đảm bảo sự sống Sinh khối tảo có thể đợc lên men kị khí thành CH4 với

hệ số chuyển đổi từ 50% - 70%, nên năng lợng mặt trời có thể đợc chuyểnthành năng lợng hóa học thông qua nuôi trồng tảo [49] Vi tảo là 1 trong 7nhóm sinh vật đợc dùng làm chỉ thị sinh học trong nghiên cứu đánh giá chất l-ợng nớc Các loài tảo thuộc bộ Protococcales , Desmidiales đã đợc nhiều tácgiả nh Nygaard (1949), Schroevers (1965) sử dụng để đánh giá mức độ dinhdỡng của thủy vực [theo 66]

Một trong những nguồn protein thực vật rất quí là từ vi tảo Hàm lợng

protein của Chlorella pyrenoidosa chiếm 40% - 60% trọng lợng khô, Scenedesmus chiếm 50% - 56% trọng lợng khô Các loài vi tảo này đều chứa

rất nhiều loại axit amin, trong đó có các axit amin không thay thế nh lysin,methionin, triptophan,…Vi tảo khô có thành phần các chất trao đổi chất thứcấp rất đa dạng nên đợc ứng dụng rất hiệu quả trong một số lĩnh vực thực tiễn:kích thích lên men sữa chua, làm thức ăn đóng viên dự phòng, chữa vết loét

rối loạn tiêu hoá (từ Chlorella), hoặc chế biến thành sản phẩm dợc (nh Scenedesmus), điều trị suy dinh dỡng ở trẻ em [6, 21, 49].

Trong nghề nuôi cá, vi tảo đóng vai trò then chốt [55], việc nghiên cứutảo làm thức ăn cho thực vật thủy sinh đang phát triển thành một công nghệ ởnhiều nớc trên thế giới Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng

vi tảo làm thức ăn cho thủy sản [23], cho gà [22], tằm [14], gia súc có sừng,ong, …[theo 21, 49] làm tăng sản lợng và chất lợng sản phẩm của đối tợngnuôi

Chlorella cũng có hoạt tính kích thích sinh trởng tơng tự nh Spirulina platensis, kích thích sinh trởng của lúa sau nảy mầm ở điều kiện bình thờng và

trong điều kiện lạnh 60C trong 5 ngày [theo 49]

Cùng với những lợi ích mà vi tảo đã thể hiện thì một số loài (có cả tảolục) gây hiện tợng “nở hoa nớc” ảnh hởng xấu đến sinh trởng, phát triển củacác thủy sinh vật khác trong thủy vực [30, 32, 51, 55, 74]

Nh vậy, mặc dù sinh khối tảo đến nay cha cạnh tranh đợc với proteintruyền thống song lại đợc dùng với hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực Vấn đềnày đặt ra yêu cầu cấp thiết về phân loại vi tảo, nghiên cứu sâu hơn nữa vềsinh lý, sinh hóa, di truyền tế bào cũng nh việc ứng dụng vi tảo trong thựctiễn Đúng nh Chadefaud và Emberger (1960) đã đánh giá: Tảo chiếm vị tríchủ chốt, nó nằm ở trái tim của thế giới sinh vật Các nhà sinh học không baogiờ đợc quên chúng [theo 51]

1.3 Vai trò của một số yếu tố sinh thái đối với sự sinh trởng và phát triển của vi tảo bộ Protococcales và bộ Desmidiales trong thủy vực

Môi trờng nớc có nhiều đặc điểm thuận lợi cho sự sống của thủy sinhvật nói chung và vi tảo nổi – bộ Protococcales và bộ Desmidiales nói riêng

Đó là: nớc có khối lợng riêng cao, độ nhớt thấp đảm bảo cho thủy sinh vật đợcnâng đỡ và di chuyển dễ dàng; có nhiệt dung riêng cao và dẫn nhiệt kém đảmbảo cho môi trờng nớc có nhiệt độ ổn định hơn so với môi trờng không khí; cókhả năng hòa tan nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ tạo nguồn thức ăn cho vi tảo;

có sức căng bề mặt lớn tạo điều kiện cho vi tảo sống phù du;…Ngợc lại, vi tảonổi cũng có những cấu tạo thích nghi riêng với lối sống trôi nổi (nh: cơ thể cógai, u lồi, bao nhầy, một số loài có khả năng đào thải kim loại nặng, tích lũykim loại nhẹ)

Phần lớn các loài bộ Protococcales sống trôi nổi tự do, tìm thấy trongcác ao, đầm lầy, hồ nhỏ, hồ chứa nớc, sông, suối, … Trong khi đó, hầu hếtcác loài bộ Desmidiales sống đáy và sống lẫn với thực vật gần bờ của thủyvực Tại đây chúng có thể sinh trởng thành quần thể sống phù du [66]

Bộ Protococcales có nhiều đặc điểm thể hiện rõ nét sự thích nghi của

chúng với đời sống trôi nổi Các chi Oocystis và Nephrocytium có màng bao ngoài; Radiococcus, Kirchneriella, Gloeoactinium, Dictyosphaerium và Trallatos có bao nhầy; Pediastrum, Scenedesmus và Crucigenia có dạng cộng

tộc hình đĩa dẹt hoặc hình vuông, hình chữ nhật; một số đại diện có gai hoặclông dài, cứng [64] Các loài thuộc bộ Desmidiales lại chủ yếu là dạng đơnbào đối xứng hai bên qua phần giữa (thờng bị thắt lại nhỏ hơn) [12]

Cũng nh các loài thủy sinh vật khác, vi tảo bộ Protococcales và bộDesmidiales chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố sinh thái: ánh sáng, nguồn dinh

dỡng, nhiệt độ nớc, độ pH, độ trong của nớc, các chất vô cơ hòa tan trong nớc,

Một số loài khác lại thờng phát triển vào mùa lạnh do thích hợp với nhiệt độ

190C – 250C nh: Nephrocytium lunatum, N agardhianum, Dimorphococcus lunaris, Pediastrum duplex var coronatum, P muticum var longicorne, Dictyosphaerium ehrenbergianum, Scenedesmus arcuatus var capitatus Tuy

nhiên, nhiệt độ không khí từ 260C – 29,50C là thuận lợi cho sự phát triển của

đa số các loài bộ Protococcales, chẳng hạn: Ankistrodesmus spiralis, Kirchneriella lunaris, Dimorphococcus lunatus, Pediastrum duplex var reticulatum, Pediastrum duplex var clathratum và Pediastrum duplex var gracillimum, Crucigenia tetrapedia, Scenedesmus tropicus, S acutiformis, S dimorphus, S denticulatus, Coelastrum scabrum [64].

Độ pH và các chất dinh dỡng hòa tan trong nớc cũng ảnh hởng khôngnhỏ đến sự sinh trởng, phát triển của vi tảo Môi trờng nớc với độ pH thấp thìthờng cũng nghèo dinh dỡng (nghèo nitrat và phosphate) Ngợc lại nớc với độ

pH từ 7 – 9 lại thờng giàu dinh dỡng, đồng nghĩa với sự phát triển của một ợng lớn tảo Thêm vào đó có loại nớc loạn dinh dỡng nh ở các ao bùn độ axitcao, nghèo dinh dỡng và có màu nâu do than bùn hòa tan [66]

l-Điểm đặc biệt của các loài thuộc bộ Desmidiales là chúng a sống ở cácvực nớc ngọt với độ pH thấp (pH: 4- 7), trong các ao bùn [66] Đa số các loài

bộ Protococcales lại phù hợp với độ pH: 6,2 – 7,1 ở pH > 7,7 gặp một số

loài phát triển mạnh, nh: Actinastrum hantzschii, Pediastrum simplex var duodenarium, Coelastrum microporum, Scenedesmus dimophus, S abundan,

S quadricauda var longispina Độ pH 7,7 – 8,5 lại phù hợp cho các loài: Micractinium pusillum, Tetraedron minimum, Pediastrum tetras var tetraoedron, Crucigenia apiculata, Scenedesmus denticulatus,…Một số loài

khác lại phù hợp với mẫu nớc trung tính hoặc axit nhẹ nh: Ankistrodesmus

falcatus, A spiralis, Dimorphococcus lunatus, Pediastrum biradiatum, Scenedesmus acuminatus [64].

Nygaard (1949), Schroevers (1965) đã đa ra công thức tính độ dinh ỡng của thủy vực dựa vào thành phần loài vi tảo, trong đó có vi tảo thuộc bộProtococcales và bộ Desmidiales [theo 66] Điều đó cho thấy tình trạng dinhdỡng của thủy vực có ảnh hởng không nhỏ đến sự phong phú về thành phầnloài của 2 bộ tảo này

d-Nghiên cứu ở một số hồ tại Scotland cho thấy trong 50 loài Desmidiales

đợc ghi nhận thì 50% đợc phát hiện ở hồ nghèo dinh dỡng, 8% ở mức dinh ỡng trung bình và 24% ở nớc giàu dinh dỡng [theo 66] Trong khi đó hầu hếtcác loài tảo bộ Protococcales thích hợp với môi trờng có hàm lợng N/ P thấp,

d-nh: Pediastrum simplex var duodenarium, P duplex var subgranulatum, Coelastrum microporum, Scenedesmus dimorphus Một số loài khác lại phát triển u thế ở môi trờng giàu N/P nh: Kirchneriella lunaris, Pediastrum duplex var coronatum và Pediastrum duplex var gracillimum, Botryococcus protuberans, Coelastrum cambricum var intermidium Còn Scenedesmus quadricauda var longispina thì thích ứng rộng với sự thay đổi của hàm lợng

N/ P [64]

Những nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng độ phong phú và tính đadạng của bộ Desmidiales trong môi trờng tơng đối nghèo dinh dỡng là do ảnhhởng của độ pH thấp nhiều hơn là do lợng dinh dỡng ít Theo Moss, điều đó

có mối liên hệ gián tiếp với hệ thống cacbondioxide – bicarbonate Moss đãkhám phá ra rằng Desmidiales “nghèo dinh dỡng” và “giàu dinh dỡng” đều có

pH cực tiểu cho sự phát triển là 4, nhng các loài “giàu dinh dỡng” chịu đựng

đợc độ pH cực đại (pH = 9) lớn hơn so với các loài “nghèo dinh dỡng” (pH =

8 - 8,5) Từ những nghiên cứu của ông, Moss đa ra kết luận: các loài “nghèodinh dỡng” có thể chỉ hút và sử dụng CO2 tự do nh một nguồn cacbon choquang hợp CO2 này hiện diện trong nớc ngọt độ pH dới 8 – 8,5 Ngợc lại,loài “giàu dinh dỡng” có thể sử dụng bicarbonate thông thờng có lợng lớn ở

pH từ 8 – 9 Điều này cho thấy các loài “giàu dinh dỡng” có u thế cạnh tranhhơn các loài “nghèo dinh dỡng” ở độ pH cao [theo 66]

Theo Vũ Trung Tạng (1997), tảo Chlorophyta rất phong phú vào mùa

hè khi hàm lợng sắt giảm, còn muối nitơ gia tăng nhờ vào sự phân giải cácchất hữu cơ có chứa nitơ [37]

Sự biến đổi tuần tự của chế độ ánh sáng, chế độ nhiệt gây nên sự biến

động số lợng theo chu kì của vi tảo Mùa xuân đợc đặc trng bởi sự phát triểnmạnh của vi tảo Khi gặp điều kiện thuận lợi, một số loài tảo phát triển vợt bậcgây hiện tợng “nở hoa nớc” Một số loài bộ Protococcales thờng tham gia hiện

tợng đó nh: Golenkia radiata, Micractinium pusillum, Tetraedron minimum, Selenastrum gracile, Pediastrum duplex var clathratum, P duplex var reticulatum, P duplex var gracillimum, Botryococcus sp., Coelastrum microporum, Scenedesmus bijugatus, S quadricauda var quadricauda , S quadricauda var longispina Nhiệt độ nớc tăng, cờng độ ánh sáng mạnh kèm

theo hàm lợng muối dinh dỡng thờng giảm làm tảo sinh trởng phát triển kémhơn Chuyển sang mùa thu, nhiệt độ nớc đang ở mức cao giảm dần xuống, l-ợng muối dinh dỡng tăng lên phù hợp với những loài rộng nhiệt Mùa đông,nhiệt độ và cờng độ chiếu sáng đều thấp, thực vật nổi nói chung, vi tảo nổi nóiriêng đạt cực tiểu và không gặp sự phân tầng của nó vào mùa này [64]

1.4 Vài nét về hệ sinh thái hồ, hồ chứa Bến En

Hệ sinh thái hồ là một hệ động lực hở, có quá trình hình thành, pháttriển tiến hóa để đạt đến trạng thái ổn định (climax) và tồn tại lâu dài nếukhông có sự hủy hoại từ bên ngoài Song, các hồ hiện nay trên thế giới đều ítnhiều bị hủy hoại bởi các hoạt động sống của con ngời

Hồ tự nhiên và hồ nhân tạo (hồ chứa) là hai nhóm hồ chính [37] Hồchứa khác hồ tự nhiên ở chỗ thờng rộng và sâu hơn, thời gian tồn lu nớc ngắnhơn rất nhiều, lợng trầm tích bồi lắng nhanh và nhiều hơn hồ tự nhiên do vùng

lu vực rộng lớn, chế độ thủy học biến đổi theo mùa rõ rệt và phức tạp Do đó

đặc tính thủy sinh vật hồ chứa khác hồ tự nhiên cả về định tính lẫn định lợng[38]

Thủy vực dạng hồ chứa ở Việt Nam mới đợc hình thành đầu những năm

1960, nên những hiểu biết về thủy sinh vật hồ chứa cha nhiều ở Việt Nam cóhơn 4000 hồ chứa lớn nhỏ [38] Sự giàu có của phytoplankton trong hồ chứaphụ thuộc rất lớn vào độ đục, mức độ chiếu sáng [37] Hầu hết các hồ chứa

đều hình thành một gradient về hàm lợng các yếu tố thủy hóa theo chiều dọc

từ thợng lu tới hạ lu hồ [38]

Hồ Bến En nằm về phía đông của vờn Quốc gia Bến En (vờn Quốc giaBến En cách thành phố Thanh Hóa 46 km, cách bãi biển Sầm Sơn 60 km vềphía Tây, có tọa dộ địa lý: 19028’ – 19041’ vĩ độ Bắc và 105020’ – 105035’kinh độ Đông) Hồ đợc xây dựng trên sông Mực, hoàn thành năm 1976 Mứcnớc biến đổi từ cốt 13 m đến cốt 33 m, diện tích mặt hồ (ở cốt 29 m) là 2.281

ha Hồ dài 20 km, chỗ rộng nhất 4,6 km (vùng đập Mẩy ở cốt nớc 33 m) vớidung tích nớc biến động 250 – 400 triệu m3 (trung bình 325 triệu m3) Hồ cónớc quanh năm, có khả năng cung cấp nớc tới nhờ hệ thống tới cho 2 huyện

Nh Thanh và Nông Cống phía hạ lu và một phần huyện Tĩnh Gia [54, 58, 63]

Năm 1996 – 1997, công trình thủy điện sông Mực đợc xây dựng nhngsau đó không đợc sử dụng Hiện tại (năm 2006), phía bên kia hồ Bến En tại

chân đập Mẩy đang xây dựng công trình thủy điện mới trên cơ sở khôi phụclại nhà máy thuỷ điện cũ, khởi công ngày 26/ 6/ 2006, do tổ chức phi chínhphủ của Nhật Bản đầu t nhng cha hoàn thành, vì thế cha ảnh hởng đến hệ sinhthái hồ chứa Bến En.

Khu vực vờn Quốc gia Bến En có cùng tính chất chung của chế độ khíhậu phía Nam tỉnh Thanh Hóa Là khu vực cách biển không xa nên vờn Quốcgia Bến En nói chung và hồ chứa Bến En nói riêng vừa chịu ảnh hởng của khíhậu biển, vừa chịu ảnh hởng của đai cao địa hình [54] Với khí hậu cận nhiệt

đới, vờn Quốc gia Bến En có mùa đông ấm áp và khô, mùa hè nóng và ấm áp[58]

Theo tài liệu của trạm quan trắc khí tợng Bái Thợng (cho 2 huyện NhThanh và Nh Xuân – Thanh Hóa) từ đầu năm 2004 đến tháng 6 năm 2006,nhiệt độ không khí vờn Quốc gia Bến En dao động theo mùa với biên độ nhiệtlớn Các tháng nóng nhất là tháng 6 và tháng 7 (nhiệt độ cao nhất là 39,80C).Tháng lạnh nhất là tháng 1 (nhiệt độ có thể xuống tới 6,70C) Thờng xuất hiệnsơng giá ở miền núi trong các tháng mùa đông, ảnh hởng nhiều tới năng suấtcây trồng Lợng ma trong vùng khá cao (> 1500 mm/ năm) và đợc phân làmhai mùa rõ rệt Mùa ma từ tháng 5 đến tháng 11, chiếm 90% tổng lợng matrong năm, nên vào mùa này thờng có lũ lớn Từ tháng 4 đến tháng 6 thờngxuất hiện những đợt gió lào rất khô và nóng, dễ gây hỏa hoạn và ảnh hởng tới

đời sống vật nuôi, cây trồng nhất là cây gieo ơm, mùa trồng rừng Mùa khô từtháng 12 đến tháng 4 năm sau, lợng ma mùa này chỉ chiếm 10% tổng lợng matrong năm Tuy nhiên, thờng có ma phùn và hơi nớc bốc lên từ hồ chứa Bến

En nên độ ẩm khá cao, do vậy làm hạn chế sự khô hạn gay gắt trong mùa này[48]

Chơng ii

đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

2.1 Đối tợng nghiên cứu

Đối tợng nghiên cứu của đề tài là thành phần loài và số lợng tế bào vitảo thuộc bộ Protococcales (lớp Chlorophyceae) và bộ Desmidiales (lớpConjugatophyceae hay Zygnematophyceae) của ngành tảo lục (Chlorophyta) ở

hồ chứa Bến En (vờn Quốc gia Bến En – Thanh Hóa)

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Địa điểm nghiên cứu

Để khảo sát đợc sự phân bố của các loài vi tảo thuộc bộ Protococcales

và bộ Desmidiales và một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa ở hồ chứa Bến En (vờnQuốc gia Bến En – Thanh Hóa) chúng tôi đã tiến hành thu mẫu nớc và mẫutảo tại 4 mặt cắt tạm qui ớc (hình 1):

- Mặt cắt I: Vùng gần đập Mẩy

- Mặt cắt II: Ngã ba của hồ (ngã ba Bến En)

- Mặt cắt III: Vùng trên của hồ (gần trạm Bãi Cao)

- Mặt cắt IV: Đầu suối Tây Tọn, thuộc địa phận xã Xuân Thái (huyện

Nh Thanh) – vùng trên cùng của hồ chứa

Tại mỗi vùng trên, chúng tôi thu mẫu theo mặt cắt ngang của hồ chứa.Mỗi mặt cắt thu ở 3 vị trí: bờ Nam, bờ Bắc và lòng hồ Tổng cộng chúng tôi đãthu mẫu tại 12 điểm thuộc 4 mắt cắt trên

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Chúng tôi đã tiến hành thu mẫu theo 3 đợt:

- Đợt 1: vào ngày 02 tháng 4 năm 2005 (cuối mùa xuân)

- Đợt 2: vào ngày 29 tháng 10 năm 2005 (cuối mùa thu)

- Đợt 3: vào ngày 23 tháng 8 năm 2006 (cuối mùa hè)

Hình 1 Sơ đồ các điểm thu mẫu tảo ở hồ chứa Bến En

Công việc ngoài hiện trờng đợc thực hiện trong khoảng thời gian từ 8h

đến 15h trong ngày ở cả 3 đợt thu mẫu

Tổng số mẫu nớc của 3 đợt thu là 144 mẫu

2.3.1.2 Thu mẫu tảo

Mẫu tảo đợc thu trùng với các điểm thu mẫu nớc Dùng lới vớt thực vậtnổi No75 vớt qua vớt lại trên tầng mặt nhiều lần để thu mẫu định tính Đong

10 lít nớc lọc qua lới No75 trên để thu 50 ml, dùng để định lợng Các mẫu tảo

định tính đợc cho vào lọ thủy tinh nhỏ, các mẫu tảo định lợng đợc cho vàochai nhựa và cố định bằng formol 4%

Trong cả 3 đợt, chúng tôi đã thu đợc 108 mẫu định tính và 108 mẫu

Để xác định các chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa, chúng tôi sử dụng các phơng

pháp phân tích theo tài liệu: Standard methos for examination of water and“

waste water” của tổ chức y tế Mỹ, tái bản lần thứ 16 (1985) [57], có tham khảo thêm tài liệu H “ ớng dẫn phân tích thủy hóa” của Tổng cục khí tợng thủy

văn (1979) [47]

- Đo nhiệt độ bằng máy pH AB 28066 sản xuất tại Đài Loan

- Chỉ tiêu pH đo bằng máy pH AB 28066 sản xuất tại Đài Loan

- Đo độ trong bằng đĩa secxi

- Xác định chỉ tiêu DO (lợng oxi hòa tan trong 1 lít nớc) theo phơngpháp Winkler

- Xác định hàm lợng NH4+ bằng phơng pháp so màu với thuốc thửNessler

- Xác định hàm lợng PO43- bằng phơng pháp so màu với axitphosphomolipdic và thuốc thử SnCl2

- Xác định hàm lợng sắt tổng số theo phơng pháp so màu với dungdịch cyanua

2.5 Phơng pháp phân tích mẫu tảo thuộc bộ Protococcales và Desmidiales

2.5.1 Phơng pháp xác định thành phần loài

Để định danh các loài vi tảo thuộc bộ Protococcales và bộ Desmidiales,chúng tôi sử dụng các tài liệu:

- Bộ Protococcales của Philipose M T., 1967 (tiếng Anh) [64]

- Khóa định loại bộ Protococcales của Ergashev A E., 1979 (tiếngNga) [71, 72]

- Chi Scenedesmus của Hegawald E., 1990 (tiếng Anh) [59 ]

- Die algen của Lindau G và cộng sự, 1930 (tiếng Đức) [67]

- Tảo nớc ngọt Việt Nam Phân loại bộ tảo lục Chlorococcales Dơng

Đức Tiến, Võ Hành, 1997 [45]

Tất cả các mẫu tảo đều đợc quan sát dới kính hiển vi quang học, mô tả,

đo kích thớc, vẽ hình chi tiết và chụp ảnh hiển vi

Hệ thống danh lục các loài vi tảo thuộc 2 bộ nghiên cứu sau khi đã địnhdanh đợc sắp xếp theo Van den Hoek và cộng sự (1995) [66]

2.5.2 Phơng pháp xác định số lợng

+ Xác định mức độ gặp các loài vi tảo thuộc bộ Protococcales, các loài

vi tảo thuộc bộ Desmidiales theo qui ớc:

Mỗi mẫu tảo ở mỗi điểm thu mẫu đợc quan sát trên 15 tiêu bản, nếumỗi loài tảo thuộc bộ Protococcales, bộ Desmidiales xuất hiện trong số tiêubản trên chiếm:

Từ 70 – 100%: gặp nhiều : +++

Từ 50 – 70% : thờng gặp: ++

Dới 50% : gặp ít : +

+ Số lợng tế bào vi tảo thuộc bộ Protococcales, bộ Desmidiales đợc xác

định bằng buồng đếm Goriaev (buồng đếm hồng cầu) Đếm số tế bào vi tảothuộc mỗi bộ nghiên cứu trên 25 ô lớn của buồng đếm (1 ô lớn gồm 16 ô nhỏ)với thể tích 10-4 ml Nguyên tắc là phải đếm theo đờng zíc zắc

Số tế bào đếm đợc trong 1 ml nớc mẫu đã cô đặc là: m x 104 tế bào/ ml

Số tế bào đếm đợc trong 1 lít nớc đã cô đặc là: m x 107 tế bào/1 lít nớc.Khi thu mẫu chúng tôi đã lấy 10 lít nớc hồ chứa, lọc qua lới vớt thực vậtnổi No75 còn lại 50 ml, nh vậy đã cô đặc 200 lần Nên số tế bào tảo trong 1 lítnớc hồ chứa đợc xác định theo công thức:

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

3.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa ở hồ chứa Bến En – Thanh Hóa

Sự sinh trởng và phát triển của thủy sinh vật nói chung và vi tảo – bộProtococcales và bộ Desmidiales nói riêng phụ thuộc rất nhiều vào các chỉ tiêuthủy lý thủy hóa của thủy vực Sau 3 đợt thu mẫu nớc tại địa điểm thu mẫu (hồchứa Bến En – Thanh Hóa) và phân tích một số chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa, kếtquả thu đợc nh sau:

sống của thủy sinh vật Thông thờng, nhiệt độ nớc ở tầng mặt các thủy vựcxấp xỉ nhiệt độ không khí hoặc chênh lệch vài độ C.

Qua bảng 1 có thể thấy: ở đợt 2 khi nhiệt độ không khí thấp 18,60C thìmôi trờng nớc vẫn duy trì ở nhiệt độ 20,40C Cuối mùa hè (đợt 3) khi nhiệt độkhông khí khá cao: 35,40C thì nhiệt độ nớc vẫn giữ đợc ở mức 30,90C Mặtkhác, nhiệt độ môi trờng phản ánh khí hậu đặc trng cho từng mùa rõ rệt

Thời điểm thu mẫu đợt 1 là vào cuối mùa xuân (tháng 4 năm 2005),ngày chúng tôi thu mẫu nhiệt độ không khí trung bình là 27,80C và nhiệt độ n-

ớc trung bình là 24,70C Nhiệt độ này tơng đối phù hợp với sự phát triển của vitảo, trong đó có bộ Protococcales và Desmidiales thuộc ngành tảo lục Đợt 2chúng tôi thu mẫu vào cuối mùa thu (tháng 10 năm 2005), lúc này khí hậu

đang chuyển sang mùa đông, nhiệt độ trung bình của đợt này là thấp nhất:18,60C đối với nhiệt độ không khí và 20,4 0C đối với nhiệt độ nớc Đợt 3 cónhiệt độ trung bình cao nhất: 35,40C đối với nhiệt độ không khí và 30,9 0C đốivới nhiệt độ nớc Đó là vào thời điểm cuối mùa hè (tháng 8 năm 2006) tiết trời

đang dần chuyển sang mùa thu, nhiệt độ không khí còn khá cao nhng đã giảmbớt so với tháng 6, tháng 7 Hơn nữa, khí hậu ở khu vực vờn Quốc gia Bến Enmát mẻ hơn so với khí hậu vùng lân cận

Bảng 1: Nhiệt độ không khí và nhiệt độ môi trờng nớc

qua các đợt nghiên cứu (0C)

Chỉ tiêu

Nhiệt độkhông khí

Nhiệt độkhông khítrung bình

Nhiệt độmôi trờngnớc

Nhiệt độ môitrờng nớctrung bình

Độ pH là yếu tố quan trọng của môi trờng nớc, nó thể hiện chiều hớngcác quá trình sinh học, hóa học xảy ra trong các thủy vực Độ pH quá caohoặc quá thấp đều ảnh hởng xấu đến sự thẩm thấu của màng tế bào (làm rốiloạn sự trao đổi muối và nớc giữa cơ thể sinh vật với môi trờng bên ngoài) Vìthế, độ pH ảnh hởng đến quá trình hấp thụ dinh dỡng của thủy sinh vật và từ

đó ảnh hởng đến sự sinh trởng và phát triển của chúng Chẳng hạn: khi độ pHcao (nớc kiềm) thì tảo đói sắt và sắt bị kết tủa

Bảng 2: Độ pH tại các địa điểm qua các đợt nghiên cứu

Mặt cắt

pH

I II III IV Đợt 1 6,9 7,0 7,0 7,0

Đợt 2 7,1 7,2 7,3 7,1

Đợt 3 6,6 6,8 6,8 6,7

Từ kết quả ở bảng 2 cho thấy giá trị pH của nớc hồ chứa Bến En ở đợt

1 là trung tính (7,0), đợt 3 pH nớc có trị số hơi axit (6,6 – 6,8) Riêng đợt 2

Nhìn chung, các giá trị pH của hồ chứa Bến En ở cả 3 đợt thu mẫu đềuthích hợp đối với sự sinh trởng của hầu hết các loài thuộc bộ Protococcales vàDesmidiales

3.1.1.3 Độ trong

Độ trong thể hiện khả năng chiếu sáng của ánh sáng trong nớc và chịu

ảnh hởng của các yếu tố nh: các chất cặn lơ lửng trong nớc (suspendedsolution), thủy sinh vật Độ trong thờng giảm thấp vào mùa lũ Giữa độ trong

và độ sâu của thủy vực có mối quan hệ khá đặc trng nhng không ổn định

Do ảnh hởng đến sự truyền ánh sáng trong nớc, nên độ trong có ảnh ởng không nhỏ đến quá trình quang hợp của vi tảo Độ trong càng lớn, ánhsáng truyền xuống càng sâu tạo điều kiện thuân lợi cho quá trình quang hợpcủa thủy sinh vật nói chung và vi tảo nói riêng

h-Bảng 3: Độ trong tại các địa điểm qua các đợt nghiên cứu

(tính theo cm)

Kết quả đo độ trong qua 3 đợt nghiên cứu phản ánh ở bảng 3 cho thấy:

ở cả 3 đợt thu mẫu, độ trong của nớc hồ Bến En là tơng đối cao (từ 130 – 149

cm ở đợt 1; 124 – 145 cm ở đợt 2 và 145 – 155 cm ở đợt 3) Theo chúng tôinguyên nhân là do xung quanh hồ chứa có các hệ thống đảo nổi và rừng baophủ Sự bao phủ của rừng rất cần thiết cho việc bảo vệ lu vực hồ chứa, giảm đ-

ợc hiện tợng xói mòn đổ xuống lòng hồ Độ trong cao nhất (từ 145 – 155 cm)

ở đợt 3 vào cuối mùa hè Đây cũng là thời điểm ứng với nhiệt độ tơng đối cao

và ánh sáng mạnh

ở 4 mặt cắt thì độ trong của mặt cắt I (gần chân đập Mẩy) trong cả 3

đợt thu mẫu đều lớn nhất Điều này có thể giải thích bởi phía gần chân đập có

sự lắng các vật chất lơ lửng Độ trong thấp nhất trong cả 3 đợt thu mẫu là ởmặt cắt III (gần trạm Bãi Cao) và mặt cắt IV (đầu suối Tây Tọn thuộc địa phậnxã Xuân Thái)

3.1.2 Về chỉ tiêu thủy hóa

Chúng tôi đã tiến hành phân tích một số chỉ tiêu thủy hóa, gồm: DO(hàm lợng oxi hòa tan), NH4+(amonium), PO43- (phosphat), hàm lợng sắt tổngsố

3.1.2.1 Hàm lợng oxi hòa tan

Hàm lợng oxi hòa tan (DO – Dissolved oxygen) là điều kiện đầu tiên

đảm bảo sự tồn tại, phát triển của thủy sinh vật và cũng là chỉ tiêu quan trọng

để đánh giá chất lợng nguồn nớc Khi nớc bị nhiễm bẩn thì giá trị của thông

số này thấp (do trong quá trình oxi hóa các chất, nhất là sản phẩm hữu cơ đãlàm cạn kiệt hàm lợng oxi hòa tan trong nớc) và do đó ảnh hởng xấu đến sựsinh trởng, phát triển của thủy sinh vật

Bảng 4: Hàm lợng oxi hòa tan tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu

(mg O2/ lít nớc hồ) Mặt cắt

các thủy sinh vật sống trong đó Trong một thủy vực, hàm lợng oxi hòa tan ờng tăng lên vào ban ngày do thực vật quang hợp, còn ban đêm lại giảmxuống bởi hô hấp của thủy sinh vật.

Kết quả bảng 4 cho thấy, hàm lợng oxi hòa tan trong nớc ở các đợtnghiên cứu tại cả 4 mặt cắt khá cao, dao động từ 6,8 – 8,0 mg O2/ l Điều nàychứng tỏ tính chất nớc hồ Bến En rất tốt cha có nhiều tác nhân xâm nhập,thuận lợi cho sự sinh trởng, phát triển của các loài thủy sinh vật Qua 3 đợt thumẫu, đợt 3 tại thời điểm thu mẫu có hàm lợng oxi cao nhất (dao động từ 7,3– 8,0 mg O2/ l) Đây là thời điểm cuối mùa hè, ánh sáng mạnh, nhiệt độ nớckhông quá cao (trung bình 30,90C) nên quang hợp của thực vật thủy sinh diễn

ra mạnh mẽ, hàm lợng oxi hòa tan ở tầng nớc mặt cũng tăng lên

l-Trong môi trờng nớc tự nhiên không bị ô nhiễm thì amoni thờng códạng vết ở Việt Nam giới hạn cho phép đối với giới hạn A (giới hạn đối vớinớc mặt dùng để sinh hoạt) là 0,05 mg/ l, giới hạn B (giới hạn với nớc dùngcho nuôi trồng thủy sản) là 1 mg/ l [2]

Kết quả phân tích mẫu ở cả 3 đợt đợc trình bày ở bảng 5:

Bảng 5: Hàm lợng NH4+ tại các mặt cắt qua các đợt nghiên cứu