bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh trần mộng lai bộ protococcales ở hồ chứa sông rác (huyện kì anh-hà tĩnh) luận văn thạc sĩ sinh học Chuyên ngành : thực vật học mã số : 1-07-08 Cán bộ hớng dẫn khoa học: pgs.ts. võ hành vinh, 2002 Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn trực tiếp của PGS. TS Võ Hành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với sự giúp đỡ quí báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Sinh học, khoa Sau đại học, các thầy cô giáo Bộ môn Thực vật, các cán bộ các phòng thí nghiệm khoa Sinh học, các cán bộ thuộc Công ty thuỷ lợi Sông Rác (tỉnh Hà Tĩnh), NCS Lê Thị Thuý Hà, học viên CH IX - Nguyễn Đức Diện cùng bạn bè thân hữu đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này. Tác giả. 2 Mục lục Tran g Mở đầu 1 Chơng 1: Tổng quan tài liệu .3 1.1 vài nét về tình hình nghiên cứu về bộ Protococcales ở trên thế giới và Việt Nam . 3 1.1.1 Trên Thế giới . 3 1.1.2 ở Việt Nam và khu vực Miền Trung . 6 1.2 Vai trò của một số yếu tố sinh thái đối với sự sinh trởng và phát triển của vi tảo trong thuỷ vực . 10 Chơng 2: Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 14 2.1 Đối tợng nghiên cứu . 14 2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 14 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu . 14 2.2.2 Thời gian nghiên cứu . 14 2.3 Phơng pháp thu mẫu . 15 2.3.1 Thu mẫu nớc 15 2.3.2 Thu mẫu tảo . 15 2.4 Phơng pháp phân tích . 16 3 2.4.1 Phân tích mẫu nớc . 16 2.4.2 Phân tích mẫu tảo thuộc bộ Protococcales 16 * Phơng pháp xác định thành phần loài 16 * Phơng pháp xác định số lợng 17 Chơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận . 18 3.1 Một vài đặc điểm tự nhiên của địa bàn nghiên cứu: 18 3.2 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu thuỷ lí, thuỷ hóa ở hồ chứa Sông Rác huyện Kì Anh( Hà Tĩnh) . 19 3.2.1 Về chỉ tiêu thuỷ lí 19 * Nhiệt độ 19 * Độ pH . 21 * Độ trong . 21 3.2.2 Về chỉ tiêu thuỷ hoá 22 * Hàm lợng oxi hoà tan 23 * Nitơ ( NH 4 + ) . 23 * Hàm lợng nitrat (NO 3 - ), nitrit (NO 2 - ) 24 3.3 Kết quả phân tích thành phần loài vi tảo bộ Protococcales ở hồ chứa Sông Rác huyện Kì Anh (Hà Tĩnh) 26 4 3.3.1 Thành phần loài vi tảo . 26 3.3.2 Sự đa dạng của các chi trong bộ Protococcales . 33 3.4 Sự biến động thành phần loài bộ Protococcales dọc theo hồ chứa Sông Rác . 34 3.5 Mối quan hệ giữa thành phần loài bộ Protococcales với một số yếu tố sinh thái 35 3.6 Sự biến động số lợng vi tảo qua các đợt nghiên cứu 37 Kết luận và đề nghị . 40 Tài liệu tham khảo 41 Phụ lục ảnh hiển vi các loài vi tảo thuộc bộ Protococcales ở hồ chứa Sông Rác huyện Kì Anh tỉnh Hà Tĩnh Một số hình ảnh tại địa bàn thu mẫu 5 Một số kí hiệu, qui ớc trong luận văn -Bờ Nam đợc tính ở phía tay phải ( hớng xuôi theo dòng chảy từ thợng nguồn) -Bờ Bắc đợc tính ở phía tay trái ( hớng xuôi theo dòng chảy từ thợng nguồn) -Đợt 1: Thu mẫu đợt 1(tháng 1-2002), vào mùa đông -Đợt 2: Thu mẫu đợt 2(tháng 3-2002), vào mùa xuân -Đợt 3: Thu mẫu đợt 3(tháng 5-2002), vào đầu mùa hạ 6 Mở đầu Sự bùng nổ dân số và quá trình đô thị hoá diễn ra với tốc độ chóng mặt đã đặt nhân loại trớc những vấn đề cấp bách nh: an to n l ơng thực phẩm, thuốc men để phòng chống bệnh tật, giảm thiểu ô nhiễm môi trờng .Một trong những lĩnh vực khoa học đã góp phần tích cực để giải quyết các vấn đề trên đó chính là Tảo học. Tảo học là khoa học chuyên nghiên cứu và phát hiện thành phần loài tảo trong các môi trờng khác nhau nh: nớc, đất . Trong quá trình nghiên cứu, ngoài việc bổ sung những dẫn liệu mới về khu hệ tảo nó còn có nhiệm vụ phát hiện các loài có ý nghĩa kinh tế từ đó phân lập và nuôi trồng chúng để ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống nh: thu sinh khối để tạo thức ăn bổ sung cho ngời và vật nuôi, làm nguyên liệu để chiết các hoạt chất có khả năng phòng và chữa bệnh . Một trong những đối tợng có vai trò quan trọng đó chính là tảo lục (Chlorophyta). Trong các thuỷ vực nớc ngọt tảo lục (Chlorophyta) chiếm u thế cả về thành phần loài cũng nh về số lợng cá thể. Chúng là nguồn thức ăn quan trọng của động vật phù du, cá tôm, và các loài nhuyễn thể . Vì vậy, năng suất sinh học của các thuỷ vực phụ thuộc trực tiếp vào sự phát triển của chúng. Bên cạnh đó, tảo lục còn đợc xem là lá phổi xanh của các thuỷ vực. Thông qua quá trình quang hợp, tảo lục làm giảm đáng kể lợng CO 2 trong n- ớc, phục hồi lợng oxi hoà tan (DO), đồng thời giúp điều tiết lợng oxi hoá hoá học (COD). Nhiều loài trong chúng có khả năng hấp thụ các nguyên tố kim loại nặng và một số các chất khoáng trong nớc vì thế đã đợc ứng dụng để xử lí ô nhiễm môi trờng. Đối với tảo lục thì bộ Protococcales (Chlorococcales) là bộ trung tâm của ngành. Đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về bộ này ở các loại hình thuỷ vực khác nhau ở nớc ta, tuy nhiên đối với dạng hồ chứa cha đợc chú ý đúng mức, đặc biệt ở khu vực Bắc Trung bộ trong đó có hồ chứa Sông Rác thuộc huyện Kì Anh tỉnh Hà Tĩnh (có diện tích khoảng 15km 2 , đợc xây dựng từ năm 1987 và đa vào sử dụng năm 1993) nhng cho đến nay vẫn cha có một tác giả nào đề cập đến. 7 Xuất phát từ những lí do đó chúng tôi tiến hành đề tài: "Bộ Protococcales ở hồ chứa Sông Rác (huyện Kì Anh tỉnh Hà Tĩnh)". Mục tiêu của đề tài nhằm: - Điều tra thành phần loài của bộ Protococcales. - Xem xét sự biến động về số lợng của chúng ở hồ chứa Sông Rác 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 và phát triển của chúng. Đề tài đợc tiến hành từ tháng 1-2002 đến tháng 10-2002 tại khoa Sinh học trờng Đại học Vinh. 8 Chơng 1. tổng quan tài liệu 1.1 Vài nét về tình hình nghiên cứu bộ Protococcales ở trên thế giới và Việt Nam 1.1.1 Trên Thế giới Khi các ngành khoa học về thực vật bậc cao đã đạt đợc những thành tựu nổi bật trong nhiều lĩnh vực thì ngành khoa học về thực vật bậc thấp nói chung và về vi tảo nói riêng chỉ mới thực sự đợc bắt đầu kể từ khi có kính hiển vi ra đời. Với nhóm thực vật bậc thấp tự dỡng thì ngành tảo lục (Chlorophyta) chiếm u thế về thành phần loài và số lợng, trong đó bộ Protococcales là bộ trung tâm của ngành. Vì vậy nó là đối tợng quan trọng đ- ợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Bộ Protococcales lần đầu tiên đợc N. Wille (1897) mô tả và phân loại. Theo hệ thống của ông bộ này đợc chia làm 6 họ: Volvocaceae, Tetrasporaceae, Chlorosphaeraceae, Pleurococcaceae, Protococcaceae và Hydrodictyaceae. Về sau ông tách thêm một số họ mới và đa số họ của bộ lên 10 họ [24]. Năm 1915 A. Pascher đề xuất gọi tên bộ Protococcales là Chlorococcales. Thực ra thuật ngữ Chlorococcales lần đầu tiên đợc Marchand (1895) khởi xớng và nó thực sự đợc sử dụng chính thức từ năm 1927 (West and Fritsch) [theo 24]. Theo hệ thống phân loại của M.T. Philipose (1967), bộ Protococcales (Chlorococcales) có 14 họ. Hiện nay số họ của bộ này lên tới con số18 ( theo A. E. Ergashev, 1977)[5]. Kết quả nghiên cứu của Korschikov (1953) đã phát hiện đợc 446 loài và dới loài, chúng thuộc 133 chi [theo 5]. Theo M. T. Philipose thì trên thế giới đã thống kê đợc 1079 loài, chúng tập trung trong 173 chi. Trong số đó ở ấn Độ có 56 chi với 208 loài (có 34 loài đặc hữu) [24]. 9 ở các loại hình thuỷ vực vùng Trung á, Ergashev A. E. (1977) đã phát hiện đợc 510 loài [6]. Theo Obukh P. A. thì bộ Protococcales có trên 1100 loài [23], riêng chi Scenedesmus có tới 150 loài và dới loài [18]. Đáng lu ý là nhiều loài trong bộ Protococcales có ý nghĩa thực tiễn lớn, đặc biệt thuộc chi Chlorella Beijer. (1890) [1] vì chúng giàu protein (chiếm tới 47% trọng lợng khô) và Đức là nớc đầu tiên nuôi trồng loài tảo này (ngay từ năm 1953 tại vùng Rubin - nơi có nhiều nhà máy sản xuất) để tận dụng nguồn khí CO 2 thải ra cho việc nuôi trồng tảo. Mặc dù vậy, nớc đầu tiên sản xuất Chlorella và bán sinh khối tảo này để làm thức ăn bổ sung ( protein) cho ngời, gia súc và gia cầm lại thuộc về Nhật Bản. Cũng từ Chlorella họ đã chiết đợc hoạt chất gọi là "nhân tố sinh trởng Chlorella" cùng với 15 loại vitamin khác nhau đợc ứng dụng rộng rãi trong y học [theo 15]. Trên các chuyến bay của các nhà du hành vũ trụ thì cây trồng lí tởng nhất thuộc về Chlorella. Ngời ta còn gọi chúng là "mùa màng không rơm rạ". Khả năng quang hợp gấp 5-6 lần so với cây trồng ( sau 24h nếu đảm bảo đầy đủ điều kiện sống thì chúng có thể tăng sinh khối lên 1000 lần và thải ra lợng oxi mỗi ngày gấp 200 lần thể tích của chúng). Chỉ cần 50 lít dịch tảo Chlorella là có thể cung cấp đầy đủ oxi cho một nhà du hành vũ trụ, mặt khác sinh khối của Chlorela có thể coi là thức ăn bổ dỡng hơn bất kì một loại thức ăn thông thờng nào khác [4]. Chick (1903) cho rằng Chlorella pyrenoidosa thích ứng rộng trong các thuỷ vực bị ô nhiễm. Nhận xét này cũng phù hợp với kết quả của Ramen (1959) khi nghiên cứu Chlorella và Scenedesmus trong các hồ chứa rác thải [theo 24]. Và ý tởng sử dụng vi tảo để làm sạch môi trờng nớc đã đợc Oswald và cộng sự ở trờng đại học California đề cập vào năm 1975[theo 15]. A. E. Ergashev, 1981 đã nghiên cứu khá kĩ lỡng thành phần loài tảo bộ Chlorococcales trong các ao hồ bị ô nhiễm bởi nớc thải sinh hoạt và nớc thải công, nông nghiệp ở vùng Taskent (Uzbekistan). Kết quả cho thấy nhóm chủ đạo thuộc về Chlorella, Scenedesmus, Ankistrodesmus, và Pediastrum. Sau khi các tảo này đợc phân lập, nhân giống đạt mật độ cao và cho trở lại môi trờng cũ thì thấy hiệu quả làm sạch nớc bẩn rất cao. 10 . hành đề tài: " ;Bộ Protococcales ở hồ chứa Sông Rác (huyện Kì Anh tỉnh Hà Tĩnh)". Mục tiêu của đề tài nhằm: - Điều tra thành phần loài của bộ Protococcales. . bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học vinh trần mộng lai bộ protococcales ở hồ chứa sông rác (huyện kì anh- hà tĩnh) luận văn thạc