TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA SINH HỌC VI KHUẨN LAM TRONG CÁC AO NUÔI CÁ NƯỚC NGỌT Ở XÃ THUẦN THIỆN – CAN LỘC – HÀ TĨNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM SINH HỌC Giáo viên hướng dẫn : TS. Lê Thị Thúy Hà Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Kỳ Lớp : 48A sinh học Vinh, 5/2011 1 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Thị Thúy Hà đã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Thực vậ, Bộ môn Sinh lý – Hóa sinh, Khoa Sinh học – Trường Đại học Vinh cùng toàn thể bạn bè và người thân đã giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Vinh, ngày tháng 5 năm 2011 Nguyễn Thị Kỳ 2 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN 1 MỞ ĐẨU 2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam. .4 1.2. Một số đặc điểm về cấu tạo, hình thái và sinh sản của vi khuẩn lam. .5 1.2.1. Đặc điểm, cấu tạo hình thái của vi khuẩn lam. .5 1.2.2. Hình thái của vi khuẩn lam 7 1.2.3. Sinh sản của vi khuẩn lam 8 1.2.4. Phân loại vi khuẩn lam .8 1.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn lam tới nghề nuôi cá nước ngọt. .9 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1. Đối tượng nghiên cứu 12 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .12 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 12 2.2.2.Thời gian nghiên cứu .12 2.3. Phương pháp nghiên cứu .13 2.3.1. Thu mẫu nước .13 2.3.2 Thu mẫu tảo .13 2.3.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu thủy lí thủy hóa. .13 2.3.4. Phương pháp phân tích mẫu vi khuẩn lam 14 2.3.4.1. Phương pháp xác định loài .14 2.3.4.2. Đánh giá mức độ gặp ` 14 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 15 3.1. Kết quả điều tra thành phần loài vi khuẩn lam trong một số ao nuôi cá: 15 3.2 Kết quả điều tra về sự nở hoa nước do VKL gây ra ở các ao nuôi .18 3.3. Chất lượng nước các ao nghiên cứu 18 3.3.1 Hiện trạng một số yếu tố thủy lí 18 3.3.2 Hiện trạng một số yếu tố thủy hóa 20 3.5 Sự phát triển của vi khuẩn lam trong mối quan hệ với một số yếu tố môi trường. 27 3.5.1 Quan hệ với một số yếu tố thủy lý 27 3.5.2 Quan hệ với một số yếu tố thủy hóa 27 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 29 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 4 DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Kết quả định loại vi khuẩn lam gặp ở các ao nuôi .15 Biểu đồ 3.1: Số lượng loài phân tích được ở các điểm nghiên cứu 17 Bảng 3.3.1 Nhiệt độ môi trường ở các ao nghiên cứu. .19 Bảng 3.3.3 Độ pH của nước ở các ao nghiên cứu 20 Bảng 3.3.4: Kết quả phân tích hàm lượng DO ở các ao nuôi được biểu thị qua Bảng số liệu sau. .21 Biểu đồ 3.3.1: hàm lượng DO trung bình ở các ao trong 2 đợt .22 Bảng 3.3.5 : Nhu cầu Oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) ở các hồ nuôi phân tích được qua các lần thu mẫu(đơn vị: mg O 2 /l) 23 :Biểu đồ 3.3.2: Hàm lượng COD trung bình qua các lần thu mẫu 23 Bảng 3.3.6: Hà mlượng NH 4 + ở các ao nghiên cứu (đơn vị: mg/l) 24 Biểu đồ 3.3.3: Biến động NH 4 + qua các đợt nghiên cứu và các ao nuôi 25 Biểu đồ 3.3.4: Biến động PO 4 3- qua các đợt nghiên cứu và các điểm thu mẫu 26 Bảng3.3.7: Hàm lượng PO 4 3- trong các ao nuôi (đơn vị: mg/l) .26 5 NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Ao A: Ao nuôi cá thương phẩm ở trang trại anh Nguyễn Văn Tâm Ao B: Ao nuôi cá giống ở trang trại anh Bùi Xuân Hiền DO: «xy hòa tan TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TVN: Thực vật nổi VKL: Vi khuẩn lam 6 MỞ ĐẦU Trong hệ sinh thái tự nhiên hay trong các ao nuôi trồng thủy sản, đặc biệt trong các ao nuôi cá nước ngọt thì thực vật nổi là một trong những yếu tố hữu sinh đóng vai trò hết sức quan trọng trong trao đổi vật chất và năng lượng. Chúng là cở sở thức ăn tự nhiên, tác nhân lọc sinh học và là nguồn cung cấp oxy hòa tan trong nước. Thực vật nổi phản ứng rất nhanh với nguồn dinh dưỡng bổ sung vào môi trường nước, bởi vậy nó được xem như một chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ dinh dưỡng của các ao nuôi. Sinh khối và tốc độ sinh trưởng của thực vật nổi thay đổi theo mùa và phụ thuộc vào các yếu tố môi trường (ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn, muối dinh dưỡng…). Nhưng mức độ biến động của thực vật nổi (khi chúng phát triển nhiều hoặc ít ) lại là tác nhân chính ảnh hưởng chất lượng nước và ảnh hưởng tới các đối tượng nuôi trong ao, đặc biệt là sự phát triển quá mức của một số loài, kèm theo đó là tàn lụi và lắng đọng cũng như sự phân hủy của chúng trong các ao sẽ là nguyên nhân làm chậm sự phát triển của đối tượng nuôi, gián tiếp ảnh hưởng đến năng suất nuôi trồng. Không những thế, một số thực vật nổi gây hại đối với các đối tượng nuôi (sống bám, tiết độc tố…). Trong thành phần thực vật phù du (phytoplankton), tảo lam chiếm tới 30% về số loài cũng như là sinh vật lượng. Một số loài tảo lam có tác động tới quá trình hình thành sự phì dưỡng của thủy vực nước ngọt. Hiện tượng nở hoa nước do các tảo lam như Microcystis, Anabaena, Merismopedia gây ra làm cho cá chết hàng loạt, ảnh hưởng tới chất lượng nước dùng cho sinh hoạt, dùng trong công nghiệp [20]. Để ổn định và phát triển nghề nuôi cá, chúng ta không những hoàn thiện các quy trình nuôi mà còn phải quan tâm đến việc quản lý các yếu tố môi trường ao nuôi trong yếu tố thực vật nổi là yếu tố hết sức quan trọng. Cho nên phải tìm ra được những thành phần nào, yếu tố và thời diểm nào ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của chúng. Từ đó có biện pháp cần thiết để điều khiển các loài thực vật nổi trong ao. Song ở nước ta, các công trình nghiên cứu về thực vật nổi và 7 mối quan hệ giữa chúng với các yếu tố môi trường trong các ao nuôi cá còn quá ít. Vì thế chưa đánh giá đúng mức về sự phát triển cũng như vai trò của thực vật nổi trong hệ sinh thái ao nuôi, gây khó khăn cho việc quản lý chất lượng nước và khai thác nguồn thức ăn tự nhiên trong ao nuôi. Can Lộc là huyện có nhiều trang trại nuôi cá nước ngọt nhưng cũng chưa có công trình nào nghiên cứu những ảnh hưởng của vi tảo tới nghề nuôi cá nước ngọt. Từ thực tế đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu về đề tài : “ Vi khuẩn lam trong một số ao nuôi cá nước ngọt thuộc địa bàn xã Thuần Thiện – huyện Can Lộc – tỉnh Hà Tĩnh”. Mục tiêu của đề tài: Xác định thành phần loài vi khuẩn lam (Cyanobacteria) ở một số ao nuôi cá nước ngọt ở xã Thuần Thiện – huyện Can Lộc – tỉnh Hà Tĩnh làm cơ sở khoa học cho các giải pháp kĩ thuật nhằm ổn định và nâng cao chất lượng nguồn thức ăn tự nhiên trong các ao nuôi. Để đạt được mục tiêu trên, chúng tôi tiến hành các nội dung: 1. Xác định thành phần loài vi khuẩn lam 2. Xem xét mối quan hệ giữa vi khuẩn lam với một số yếu tố môi trường trong các ao nuôi thuộc địa bàn nghiên cứu. Đề tài được tiến hành từ tháng 10 năm 2010 đến tháng 5 năm 2011. Địa điểm thu mẫu là ở các ao nuôi cá nước ngọt thuộc địa bàn xã Thuần Thiện – huyện Can Lộc – tỉnh Hà Tĩnh và được phân tích nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Bộ môn Thực vật, Bộ môn Sinh lí hóa sinh của Khoa Sinh học – Trường Đại học Vinh. 8 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình nghiên cứu Vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam. Vào thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX các công trình nghiên cứu Vi khuẩn lam chủ yếu tập theo hương phân loại học. Những người đầu tiên nghiên cứu Vi khuẩn lam là C. Agardhi (1824) và Kuetzing (1843). Những người đặt nền móng cho hệ thống phân loại Vi khuẩn lam là Thuret (1875), Kirchner (1900). Sau năm 1914 đã xuất hiện các hệ thống mới về phân loại Vi khuẩn lam. Ở Việt Nam, các dẫn liệu đầu tiên về khu hệ tảo được thực hiện bởi các nhà khoa học nước ngoài: Bois M. và Petit P.(1904). Từ những năm 60 của thế kỉ XX trở đi mới xuất hiện các công trình nghiên cứu về tảo của người Việt Nam. Người Việt Nam nghiên cứu và công bố kết quả đầu tiên chuyên về tảo lam đó là Cao Ngọc Phương (1964). Bà đã viết về 23 taxon tảo lam sát mặt đất ở Sài Gòn và Đà Lạt, trong đó có 11 chi với 2 chi có tế bào dị hình và 9 chi không có tế bào dị hình, một loài mới đối với khoa học: Phormidium vietnamensis và một thứ mới: Gloeocapsa punctata var. phamhoangii. Trong bài báo về “Tảo lam cố định đạm trên đất trồng lúa miền Bắc Việt Nam” của Dương Đức Tiến (1977) đã công bố 13 loài tảo lam thuộc 6 chi với đặc điểm phân loại và khả năng cố định đạm của chúng [21]. Sau đó vào năm 1984, Trần Văn Nhị và cộng sự đã nâng tổng số tảo lam cố định đạm ở Việt Nam lên tới 40 taxon. Phùng Thị Nguyệt Hồng (1992) đã công bố bằng tiếng Pháp toàn bộ công trình nghiên cứu nhiều năm của mình về tảo lam ở châu thổ sông Mê Công với 94 taxon, trong đó có một loài mới đối với khoa học. Năm 2001, Nguyễn Đình San đã công bố 196 loài và dưới loài của tảo và vi khuẩn lam ở 20 thủy vực các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh (6 thủy vực dạng hồ) [17], Hồ Sĩ Hạnh (2007) đã xác định được 129 loài VKL trong đất trồng ở tỉnh Đắc Lắc có một chi (Westiellopsis) và 38 loài và dưới loài mới đối với Việt Nam [10] .Bên cạnh những nghiên cứu về thành phần loài vi tảo trong các thủy vực thì một số nghiên cứu mới cũng được 9 mở ra: Mối quan hệ giữa vi tảo với một số các yếu tố môi trường, về tảo gây độc, về khả năng ứng dụng thực tiễn của vi tảo trong việc xử lý ô nhiễm môi trường nước Tiêu biểu như các công trình của Lê Thu Hà, Nguyễn Thùy Liên (2005), Võ Hành và cộng sự (1995), Nguyễn Đình San và cộng sự (1997-1998), Nguyễn Đức Diện (2002) .[3]. Song song với những nghiên cứu về phân loại, khu hệ tảo lam ở Việt Nam còn có những công trình nghiên cứu chuyên sâu, thử nghiệm về một số loài tảo lam có ý nghĩa thực tiễn ngày một tăng trong khoảng chục năm gần đây. Những công trình nghiên cứu về tảo lam cộng sinh trong bèo hoa dâu của Nguyễn Hữu Thước, Nguyễn Văn Mẫn (1982); nghiên cứu về tảo lam cố định đạm của Nguyễn Đức (1984-1985). Nghiên cứu sinh lý quang hợp, sinh hóa của tảo lam giàu đạm như Spirulina platensis giành được nhiều sự chú ý của hàng loạt các tác giả Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, Vũ Văn Vụ [ 20] Nghiên cứu mối quan hệ giữa môi trường và tảo lam được tiến hành tại nhà máy phân đạm Hà Bắc: Dương Đức Tiến, Trần Văn Nhân, Nguyễn Thị Loan. Ngoài những công trình chuyên sâu về phân loại còn có các công trình nghiên cứu riêng về sinh vật phù du của các thủy vực nước ngọt, nước biển và nước lợ, trong đó có những phần nghiên cứu về tảo lam. Danh mục tảo lam đã phát hiện được ở Việt Nam lên tới hàng trăm loài của các tác giả: Phạm Hoàng Hộ, Shirota và Hoàng Quốc Trương, Nguyễn Văn Tuyên, Dương Đức Tiến . [23] 1.2. Một số đặc điểm về cấu tạo, hình thái và sinh sản của vi khuẩn lam. 1.2.1. Đặc điểm, cấu tạo hình thái của vi khuẩn lam. Xét về cấu trúc hình thái, cơ thể tảo lam thường gặp các mức độ sau: đơn bào, tập đoàn, sợi. Vi khuẩn lam là những cơ thể mà tế bào chưa có nhân điển hình, không có màng nhân, các vật liệu di truyền chủ yếu tập trung trong chất nhân, ADN được tạo thành một sợi duy nhất khép lại thành vòng. Cơ thể không có roi. Vi khuẩn lam có cấu trúc gần giống với vi khuẩn nhưng khác với vi 10 . TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA SINH HỌC VI KHUẨN LAM TRONG CÁC AO NUÔI CÁ NƯỚC NGỌT Ở XÃ THUẦN THIỆN – CAN LỘC – HÀ TĨNH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM SINH HỌC. phần loài vi khuẩn lam (Cyanobacteria) ở một số ao nuôi cá nước ngọt ở xã Thuần Thiện – huyện Can Lộc – tỉnh Hà Tĩnh làm cơ sở khoa học cho các giải pháp