Tiểu luận chỉ thị sinh học môi trường

MỤC LỤC
A - MỞ ĐẦU
B - NỘI DUNG
I . CÁC KHÁI NIỆM VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
1. Các khái niệm
1.1. Khái niệm về môn học
1.2. Khái niệm về môn học chỉ thị sinh học môi trường
1.3. Cơ sở chỉ thị sinh học môi trường
1.4. Khả năng biến đổi để thích nghi của sinh vật khi môi trường thay đổi
1.5. Phân nhóm sinh vật chỉ thị
1.6. Tính chất của sinh vật chỉ thị
2. Loài chỉ thị
3. Khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị
3.1. Sinh vật cảm ứng
3.2. Sinh vật tích tụ
3.3. Sinh vật thăm dò và cảnh báo
3.4. Dấu hiệu sinh học
3.5. Chỉ số sinh học
3.6. Chỉ số đa dạng
3.7. Chỉ số tương đồng
3.8. Chỉ thị sinh thái và mô
4. Vai trò ý nghĩa của chỉ thị sinh học môi trường
4.1.Qúa trình nghiên cứu phát triển và sử dụng chirt hị sinh học môi
trường
4.2. Vai trò của chỉ thị sinh học trong nghiên cứu, đánh giá và xử lý môi
trường
4.3. Giám sát quan trắc sinh học môi trường
1
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI
TRƯỜNG
2.1. Các phương pháp giám sát sinh

2.2. Phương pháp sử dụng chỉ thị sinh học của nghiên cứu ô nhiễm môi
trường
III. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NƯỚC
3.1. Đặc điểm môi trường nước
3.2. Hệ thống sinh vật chỉ thị đánh giá ô nhễm hữu cơ nguồn nước
3.3. Sinh vật phú dưỡng nguồn nước
3.4. Chỉ thị sinh học Oxy kim loại nặng nguần nước
IV- CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
4.1.Đặc điểm về môi trường không khí và các chất gây ô nhiễm
4.2. Sinh vật chỉ thị ô nhiễm môi trường không khí
4.3. Giám sát sinh học
4.4. Một số ví dụ cây chỉ thị môi trường không khí
V- CHỈ THỊ SINH HOC MÔI TRƯỜNG ĐẤT
5.1. Đặc điểm môi trường đất và vấn đề đánh giá
5.2. Giun đất: Sinh vật chỉ thị cho độ phì nhiêu đất
5.3. Thực vật – chỉ thị các tính trạng các chất khoáng trong đất

2
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Mọi sinh vật, kể cả con người trong đời sống đều chịu ảnh hưởng của các
điều kiện vật lý, hóa học ở môi trường xung quanh. Trên cơ sở hiểu biết ngày
càng sâu rộng mối quan hệ giữa sinh vật và môi trường, nhiều bí ẩn về mối
tương tác này đã được khám phá. Đối với thực vật, sự thiếu, thừa chất dinh
dưỡng trong đất hoặc sự có mặt các chất ô nhiễm trong môi trường xẽ xuất
hiện những dấu hiệu bất thường như bệnh vàng lá, bệnh vàng giữa các gân lá,
những đốm hoại tử, thậm chí cành, lá bị cháy khô và dễ dàng có thể quan sát
được bằng mắt thường. Đối với động vật, đặc biệt những động vật bậc thấp,
sự có mặt hay vắng mặt chúng trong môi trường nước nhất định có thể nhận
diện được chủng loại và nồng độ của các chất gây ô nhiễm mà không nhất
thiết phải tiến hành phân tích lý – hóa học. Những sinh vật này gọi là sinh vật

chỉ thị môi trường và thông qua chúng có thể nhận diện được sự có mặt của
các chất và đánh giá chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát
và quan trắc với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn.
Từ những năm 70 của thế kỷ XX, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và
tập trung vào một lĩnh vực mới là ứng dụng những sinh vật tích tụ, mà chủ
yếu là thực vật để xử lý ô nhiễm môi trường đất, nước. Đây là phương pháp
lành mạnh, thân thiện với môi trường, giá thành hạ, an toàn và hiệu quả cao,
đảm bảo mỹ quan nguyên vẹn của đối tượng xử lý và có thể áp dụng lâu dài.

Ở Việt Nam, các khái niệm về sinh vật chỉ thị môi trường còn rất mới mẻ
và việc ứng dụng chúng trong các nghiên cứu cũng mới chỉ là bước đầu.
Nhiễm môi trường: là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất hóa
học, sinh học gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ thể sống khác.
3
Ô nhiễm môi trường là do con người và cách quản lý của con người.
Các dạng ô nhiễm chính
Dưới đây là các hình thức ô nhiễm và các chất ô nhiễm liên quan:
Ô nhiễm không khí: việc xả khói chứa bụi và các chất hóa học vào bầu
không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh,
các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công
nghiệp và xe cộ. Ôzôn quang hóa và khói lẫn sương (smog) được tạo
ra khi các ôxít nitơ phản ứng với nước trong không khí ( chính là
sương ) xúc tác là ánh sáng mặt trời.
4
Nước thải từ các trạm xăng, gas đổ thẳng ra vịnh San Francisco
Ô nhiễm nước: xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác
công nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm.
Ô nhiễm đấ t : xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng
vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con người
như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học

hoặc thuốc trừ sâu quá nhiều, hoặc do bị rò rỉ từ các thùng chứa ngầm. Phổ
biến nhất trong các loại chất ô nhiễm đất là hydrocacbon, kim loại nặng,
MTBE, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, và các hydrocacbon clo hóa
PHẦN II : NỘI DUNG
I . CÁC KHÁI NIỆM VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
1. Các khái niệm
1.1. Khái niệm về môn học
- Từ lâu các nhà khoa học thuộc chuyên môn khác nhau đã sử dụng nhiều loại
thực vật chỉ thị điển hình phục vụ cho công tác chuyên môn ( bản đồ địa chất,
phân bố các khoáng sản, phân loại đất, đánh giá tình trạng dinh dưỡng của
thực vật.
- Khi nghiên cứu moi trường nhận thấy những sinh vật bị các chất gây ô
nhiễm hoặc các chất tự nhiên có nhiều trong môi trường tác động có thể biểu
hiện những dấu hiệu dễ nhận biết
Ví dụ: Thực vật thường biểu hiện những dấu hiệu dễ phân biệt hoặc rất đặc
trưng khi môi trường bị thiếu hoặc thừa một số chất dinh dưỡng khoáng
- Các kiểu tác động của môi trường lên sinh vật có thể quan sát bằng mắt hoặc
qua một số các biểu hiện sau:
+ Những thay đổi về thành phần loài hoặc các nhóm ưu thế trong quần xã
sinh vật
5
+ Những thay đổi về thành phần loài trong quần xã.
+ Tổng tỉ lệ chết trong quần thể gia tăng, đặc điểm ở giai đoạn non mẫn cảm
như trứng và ấu trùng.
+ Thay đổi sinh lý và tập tính trong các cá thể.
+ Sự tích lũy những chất gây ô nhiễm hoặc sự trao đổi chất của chúng trong
các mô của những cá thể.
- Do đó, trên thế giới, việc nghiên cứu và sử dụng các sinh vật để đánh giá,
kiểm soát và các hiện chất lượng môi trường đã đạt được nhiều thành tựu có ý
nghĩa khoa học và thực tiễn. Tại các nước phất triển, đặc biệt là ở một số

nước trong khu vực như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việc nghiên cứu và
sử dụng các sinh vật chỉ thị đã được tiến hành từ nhiều năm nay.
1.2. Khái niệm về môn học chỉ thị sinh học môi trường
- khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mội người thừa nhân là:
“ Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên
quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi, cũng như khả năng chống chịu
một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường và do đó, sự
hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của mooit
rường sống nàm rong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng
sinh vật đó”.
- Đối tượng sinh vật là những sinh vật chỉ thị môi trường, có thể là các loài
( loài chỉ thị) hoặc tập hợp các loài ( nhóm loài chỉ thị)
- Các điều kiện sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh như hàm lượng các
chất dinh dưỡng, nhu càu oxi, chất độc ( kim loại nặng, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,
dầu, các chất oxi hóa quang hóa – PAN, chất phóng xạ…) và các chất gây ô
nhiễm khác.
6
1.3. Cơ sở chỉ thị sinh học môi trường
1.3.1. Cơ sở của việc sử dụng chỉ thị sinh học môi trường
- Thành phần loài một quần xã sinh vật được xác định bởi các yeeus tố môi
trường
- Tất cả các cơ thể sống đều chịu tác động của các yếu tố mooit rường sống,
môi trường sống này cũng có thể bị ảnh hưởng từ môi trường xung quanh, đặc
biệt bị tác động mạnh bởi các động vật vật lý và hóa học.
- Yếu tố tác động vaò môi trường có thể hay không bị loài trừ ra khỏi quàn
thể, làm cho nó trở thành sinh vật chỉ thị cho môi trường
- Như vậy cơ sở cho việc sử dụng sinh vật sinh vật làm vật chất chỉ thị môi
trường dựa trên hiểu biết về khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố
của điều kiện sinh thái ( yếu tố vô sinh, với tác động tổng hợp của chúng)
- Các yếu tố sinh thái vô sinh của môi trường có thể là: ánh sáng, nước, ẩm

độ, các chất khí, các chất dinh dưỡng dễ tiêu.
1.3.2. Tác động của các yếu tố vô sinh lên sinh vật
* Ánh sáng
- Ánh sáng rất cần cho các hoạt động sống bình thường của động vật, cung
cấp một số chất cho động vật.
- Ánh sáng có vai trò đặc biệt quan trọng đối với thực vật, cường độ tác động
và thời gian chiếu sáng của ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình quang
hợp. Với tổng năng lượng mà phần lục địa nhận được, thực vật xanh đã sử
dụng từ 0,2-1,0% để quang hợp. Tảo silic có khả năng quang hợp khi ánh
sáng ở ngưỡng tối thiểu.
- Theo phản ứng với ánh sáng sinh vật được chia thành 2 nhóm:
+ Ưa sáng:Phi lao, bồ đề, thuốc lá, cà rốt, hòa thảo như lúa, ngô.
+ Ưa tối: cà độc dược, hành, dương xỉ, rêu.
7
- Tảo silic ở biển nhiệt đới có thể xuống sâu 400m. Tảo đỏ có thể xuống sâu
200m. Snhs sáng quá mạnh và thời gian chiếu sáng quá dài là bất lợi cho sinh
trưởng các loại tảo.
* Nhiệt độ
- Trong một phạm vi nhất định nhiệt độ càng cao càng tăng tốc độ sinh trưởng
của sinh vật. Sinh vật có thể phản ứng với nhiệt độ bằng nhiều cách khác nhau
khi nhiệt độ cao, càng tích lũy nhiều dinh dưỡng, muối, tăng khả năng giữ
nước. Cây non thường chịu lạnh tốt hơn cây già.
- Khi nhiệt độ tăng dần tới giới hạn thì tốc độ phát triển của động vật cũng
tăng lên. Động vật phản ứng với nhiệt độ bằng nhiều hình thwcas khác nhau.
Khi nóng có thể tỏa nhiệt, dẫn nhiệt, bốc hơi, giãn các mạch máu ngoại vi.
Khi lạnh nó co mạch, hình thành lớp lông dày, mỡ dưới da, hoặc nó có thể
tăng sản nhiệt do tăng quá trình chuyển hóa hoặc run rẩy.
- Do đó, chênh lẹch nhiệt độ ngày đêm lớn là một yếu tố nâng cao chất lượng
nông sản phẩm. Trong khoảng 0-30
0

C, Khi nhiệt độ tăng lên 10
0
C sinh trưởng
thực vật tăng gấp đôi
* Nước và độ ẩm
- Cây ưa ẩm: Mọc ở các bờ ruộng, ao, đất lầy ruộng lúa.
- Cây mộng nước như xương rồng ba cạnh, huệ
- Cây lá cứng như họ hòa thảo, họ cói, thầu dầu
- Các động vật cũng chia làm loài ưa ẩm và ưa khô.
Ở động vật ó nhieeuf khả năng chống mất nước:
+ Cấu tạo vỏ da không thấm nước.
+ Xuất hiện cơ quan hô hấp bên trong. Mang mất đi thay bằng khí quản ở côn
trùng, nhóm có nhiều chân, bằng phổi ở động vật có chân.
- Theo giới hạn ẩm thích hợp sinh vật chia thành 2 nhóm: Ẩm hẹp và ẩm
rông.
- Phân loại theo mức độ phụ thuộc nước:
8
+ Sinh vật ở nước: Cá, thực vật thủy sinh
+ Sinh vật ưa ẩm cao: Lúa, cói, lác
+ Sinh vật ưa ẩm vừa: Tếch, các cây họ bạch đàn, trầu không, trúc đào…
* các chất khí
- Khí quyển cung cấp 0
2
, CO
2
cho sinh vật, xử lý một phần các chất ô nhiễm
- Khi thành phần, tỉ trọng các chất khí trong khí quyển thay đổi, có thể có hại
cho sinh vật
- Thực vật có vai trò quan trọng trong xử lý các chất khí gây ô nhiễm môi
trường ( CO

2
, O
2
)
* Các chất khoáng hòa tan
- Chát khoáng có vai trò quan trọng trong cơ thể sinh vật, giúp điều hòa các
quá trình sinh hóa, áp xuất thẩm thấu của dịch mô và các hoạt động chức năng
khác.
- Sinh vật có khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng khác nhau.
+ Đối với cây trồng dinh dưỡng khoáng quyết định đến tình trạng sinh trưởng,
năng xuất, chất lượng sản phẩm cây trồng.
+ Theo yêu cầu dinh dưỡng của thực vật có 14 chất khoáng là dinh dưỡng thất
yếu cần cung cấp, được chia thành 2 nhóm theo nhu cầu. Đa lượng ( Ca, Mg,
S, Si) và vi lượng (Fe,Mn, Cu, Zn, Bo, Cl)
- Môi trường mất cân đối: Hàm lượng các chất khoáng có thể dẫn đến gây rối
loan quá trình trao đổi chất làm sinh vật mác bệnh.
1.4. Khả năng biến đổi để thích nghi của sinh vật khi môi trường thay đổi
* sự phản hồi của sinh vật đối với tác động của môi trường
- Sự phản ứng lên tác động của môi trường bằng 2 phương thức: chạy trốn và
thích nghi
- Sự thích nghi của sinh vật có thể là thích nghi hình thái và thích nghi di
truyền
9
+ Thích nghi hình thái: Phản ứng thích nghi xảy ra suốt thời gian sống của cơ
thể sinh vật dưới tác động thay đổi của các nhân tố môi trường như: ánh sáng,
nhiệt độ.
+ Thích nghi di truyền: suốt hiện trong quá trình phát triển cá thể của các cơ
thể không phụ thuộc vào sự có mặt hay vắng mặt của các trạnh thái môi
trường mà trong môi trường có thẻ có ích cho chúng. Những thích nghi đó
được củng cố bởi các yếu tố di truyền, vì thế gọi là thích nghi di truyền

* Biến động số lượng
- Quá trình biến động xảy ra do tác động ngẫu nhiên của các yếu tố môi
trường chủ yếu là do yếu tố thời tiết và khí hậu. Các yếu tố biến đổi có thể
ảnh hưởng lên số lượng cũng như chất lượng cá thể hoặc quần thể bằng cách
trực tiếp hay gián tiếp qua sự thay đổi trạng thái sinh lí của cây, thức ăn, hoạt
tính của thiên địch…
- Hiện nay, có nhiều cơ chế điều chỉnh số lượng sinh vật, trong đó có cả yếu
tố cạnh tranh loài. Khi nguần dự trữ thức ăn trở nên thiếu thốn thì sự cạnh
tranh trong loài xuất hiện.
* Diễn thế sinh thái và tác động đến sinh vật chỉ thị môi trường
Tất cả các hoạt động kinh tế liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến hệ sih thái
luôn luôn chịu ảnh hưởng của quá trình diễn thế sinh thái. Tất cả biểu hiện
sinh thái ở rừng đều do hiện tượng diễn thế sinh thái,thay từ một hệ sinh thái
rừng có sức sản xuất cao bằng một thảm rừng có sức sản xuất thấp hơn, hay
đồng cỏ có giá trị chăn nuôi cao thay thế bằng một thảm cỏ có nhiều cỏ độc
làm kém giá trị chăn nuôi. Nhwngxthay đổi không thích hợp cho hoạt động
của các vi sinh vật trong đất, những thay thế có hại cho thảm thực vật thủy
sinh…đều do nguyên nhân diễn thế.
- Nguyên nhân xảy ra diễn thế.
+ Nguyên nhân bên trong:
10
Theo E.P.Odum (1969), căn cứ vào động lực của quá trình diễn thế có thể
chia thành 2 dạng: nội diễn thế và ngoại diễn thế
Những nguyên nhân bên trong gây nên nội diễn thế nằm trong tính chất của
chính hệ sinh thái, sự sinh sản và cạnh tranh sinh tồn
Trong hệ sinh thái, sự cạnh tranh về điều kiện sinh tồn như ánh sáng, nước,
các chất dinh dưỡng diễn ra không ngừng giữa cá thành phần của hệ. Giống,
loaifnaof thích nghi hơn, hấp thụ được nhiều chất dinh dưỡng hơn và phát
triển nhanh hơn. Ngược lại, loài nào ít thích nghi hơn thì phát triển kém hoặc
bị tàn lụi.

+ Nguyên nhân bên ngoài: bao gồm các yếu tố từ bên ngoài tác động lên hệ
sinh thái làm thay đổi nó, gây nên ngoại diễn thế
Vũ Trung Tạng (2000), trích lược từ E.P.Odum (1969) cho biết, quá trình
diễn thế thường trải qua 6 phạm trù lớn vớ 23 điểm đặc trưng cho 2 trạng thái:
đang phát triển và trạng thái đỉnh cực
Bảng các khuynh hướng phát triển của hệ sinh thái theo E.P>Odum
(1969)
Những thuộc tính của hệ sinh
thái
Giai đoạn chưa
thành thục
Giai đoạn thành
thục
A.Chiến lược năng lượng của quần xã
Sản lượng thô và hô hấp của
quần xã ( P/R)
>1 ~ 1
Sản lượng thô và sinh vật
lượng (P/B)
Cao Thấp
Sản vật lượng / đơn vị dòng
năng lượng (B/E)
Thấp Cao
Sản lượng nguyên của quần xã Cao thấp
Các xích thức ăn
Đường thẳng ( chủ
yếu ăn cỏ)
Kiểu mạng (chủ yếu
ăn phế liệu)
Những thuộc tính của hệ sinh Giai đoạn chưa Giai đoạn thành

11
thái thành thục thục
B. Cấu trúc của quần xã
Tổng vật chất hữu cơ Nhỏ Lớn
Chất dinh dưỡng vô cơ Ngoại sinh học Nội sinh học
Đa dạng loài Thấp Cao
Đa dạng tính bình quân Thấp Cao
Đa dạng sinh hóa Thấp Cao
Tính hỗn hợp về sự phân tầng
và phân lớp
Được tổ chức kém Được tổ chức tốt
C. Lịch sử đời sống
Đặc trưng hóa về ổ sinh thái Rộng Hẹp
Kích thước của cơ thể Nhỏ Lớn
Chu kì sống Ngắn, đơn giản Dài, phức tạp
D. Chu trình các chất dinh dưỡng
Nhịp điệu trao đổi chất dinh
dưỡng (cơ thể và môi trường)
nhanh Chậm
Vai trò của mùn bã trong tái
tạo
Không quan trọng Quan trọng
E. Áp lực chọn lọc
Dạng tăng trưởng
Sản phẩm của quá trình sản
xuất
Tăng trưởng
nhanh,chọn lọc “r” số
lượng
Kiểm tra ngược,

chọn lọc “k” chất
lượng
F. Cân bằng chung
Cộng sinh trưởng Kém phát triẻn Phát triển
Bảo tồn chất dinh dưỡng nghèo Tốt
Tính ổn định (chống lại sự xáo
trộn tè bên ngoài)
Kém Tốt
Entropy Cao Thấp
Thông tin Thấp Cao
Như vậy, quá trình phát triển tiến hóa của hệ sinh thái diễn ra do:
+ Những biến đổi của các điều kiện môi trường vật lý dưới sự kiểm soát chặt
chẽ của quần xã sinh vật
12
+ Cấu trúc lại thành phần loài và số lượng cá thể của từng loài phù hợp với
mối quan hệ cạnh tranh – chung sống giữa những loài cấu tạo nên quần xã
trong điều kiện cân bằng mới của quần xã với môi trường.
1.5. Phân nhóm sinh vật chỉ thị
Các nhóm sinh vật chỉ thị môi trường có thể phân thành các nhóm theo tác
dụng:
- Công cụ để giai doan môi trường là các loài sinh vật chỉ thị mẫn cảm với
điều kiện môi trường trong thích hợp, có thể sử dụng chúng làm cong cụ để
nhận biết tính trạng môi trường.
- Công cụ thăm dò đố là những sinh vật chỉ thị thích nghi với môi trường nhất
định, sự xuất hiện của chúng để đo phản ứng và thích nghi đối với sự thay đổi
môi trường.
- Công cụ tích lũy sinh học- các loài sinh vật chỉ thị có khả năng tích lũy các
hóa chất trong mô của chúng
- Sinh vật thử nghiệm: Các sinh vật được chọn lọc để nghiên cứu trong điều
kiện thí nghiệm nhằm xá định các chất ô nhiễm.

1.6. Tính chất của sinh vật chỉ thị
- Khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và
tác động tổng hợp của chúng (là đặc điểm-tính chất của sinh vật chỉ thị)
- Đặc điểm phản hồi lên tác động của nhân tố môi trường bằng 2 hình thức:
Chạy trốn hay thích nghi.
- Tính chỉ thị môi trường của sinh vật chỉ thị được thể hiện ở các bậc khác
nhau:
+ Sinh vật chỉ thị đấu hiệu về sinh lý, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của cá
thể sinh vật chỉ thị.
+ Quần thể sinh vật chỉ thị- cấu trúc quần thể các loài chỉ thị.
13
+ Quần xã sinh vật chỉ thị - một số nhóm sinh vật chỉ thị nào đó (sinh vật nổi-
sinh vật đáy)
+ Nhờ tính chất của sinh vật chỉ thị có thể sử dụng khả năng tích tụ các chất ô
nhiễm trong cơ thể và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của các yếu tố môi
trường lên sinh vật để đánh giá môi trường thuận lợi và hiệu quả với phương
pháp lý hóa học.
1.7. Tiêu chuẩn để chọn sinh vật làm chỉ thị
- Sinh thái đã được định loại rõ ràng.
- Dễ thu mẫu trong tự nhiên, kích thước vừa phải.
- Có phân bố rộng (phân bố toàn cầu)
- Có nhiều tài liệu về sinh thái cá thể
- có giá trị kinh tế hoặc là nguồn dịch bệnh.
- Dễ tích tụ các chất ô nhiễm.
- Dễ nuôi trong phòng thí nghiệm (vi sinh vật)
- Ít biến dị.
2. Loài chỉ thị
- Loài chỉ thị là các cá thể loài hay nhóm các loài sinh vật có đặc điểm sinh lý,
sinh hóa mẫn cảm với tác động của tình trạng môi trường chúng hoawch hiện
diện thay đổi sinh vật các loài khi môi trường sống của chúng bị ô nhiễm hay

bị xáo trộn.
- Một số loài địa y chỉ thị cho sự mẫn cảm với oo nhiễm sunfuadioxyt ( SO
2
)
-nhóm sinnh vật chỉ thị môi trường đất secpentine có đặc điểm phát triển rời
rạc và lùn.
14
- Một số nhóm loại cây rừng không chống chịu được sự sáo trộn môi trường
có thể là làm các cây chỉ thị cho tuổi của rừng cây.
- Các nhóm sinh vật chỉ thị có thể sử dụng đánh giá điều kiện sinh thái ( nhóm
quần thể sinh vật chỉ thị, diều kiện sinh thía cần được bảo tồn) các cá thể chỉ
thị dùng dánh giá môi trường và trong việc sử dụng để lập bản đồ về sự mẫn
cảm với môi trường.
3. Khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị
3.1. Sinh vật cảm ứng
- Sinh vật chỉ thị có thể tồn tại trong môi trường ô nhiễm dù có thể biến đổi do
tác động của chất ô nhiễm.
- Nhờ đặc điểm này mà sinh vật cảm ứng có thể nhận biết về đặc điểm môi
trường.
3.2. Sinh vật tích tụ
- Sinh vật tích tụ không bị biến đổi trong môi trường bị ô nhiễm do có khả
năng đặc biệt trong việc tích tụ những loại chất gây ô nhiễm nhất định trong
mô với hàm lượng cao hơn nhiều so với môi trường.
- Vì vậy, sinh vật tích tụ không chỉ có khả năng chỉ thị cho môi trường nhất
định mà còn dễ bị phát hiện hơn qua những phần tích tụ hóa học.
- Trong số các loài này rêu thường được sử dụng rộng rãi nhất tảo , thực vật
lớn cũng thường được sử dụng, cá và động vật không xương sống cũng có thể
sử dụng
3.3. Sinh vật thăm dò và cảnh báo
- Là những loài sinh vật bản địa đơn lẻ, có khả năng thể hiên phản ứng có thể

đo đươc đối với chất ô nhiễm.
- Sinh vật thăm dò và cảnh báo được sử dụng như 1 chỉ thị cảnh báo sớm về
sinh vật có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường. Cần thận trọng khi
chọn loại điển hình, cân nhắc tính mẫn cảm và khả năng phơi nhiễm đối với
15
các chất gây ô nhiễm, vị trí của nó trong quần xã, trong phân bố sinh thái và
địa lý, độ phong phú của nó.
3.4. Dấu hiệu sinh học
- Dấu hiệu sinh học là những thể hiện sự phản ứng của sinh vật đối với các tác
động của chất ô nhiễm trong môi trường.
- Dấu hiệu sinh học có 2 loại chính: Dấu hiệu sinh học sinh lý hóa sinh và dấu
hiệu sinh thái.
+ Dấu hiệu sinh lý hóa sinh:
. Dấu hiệu để nhận biết.
. Có nhiều ý nghĩa nhất là các chỉ số liên quan tới khả năng sống, sự sinh
trưởng của cá thể, sự sinh sản của quần thể.
+ Dấu hiệu sinh thái:
. Thể hiện sự biến đổi của cáu trúc quần thể hoặc quần xã sinh vật dưới tác
động của chất ô nhiễm
. Khó nhận biết hơn có thể nhận biết dánh giá bằng một số chỉ số thiếu hụt
loài đa dạng sinh học, loài ưu thế.
. Chỉ số thiếu hụt số loài được xác định trong trường hợp có số liệu khảo sát
định kì về thành phần loài có mặt trong một khu định cư
. Chỉ số đa dạng sinh học: là chỉ số mang tính chất tổng hợp số lượng loài và
số cá thể và 1 giá trị chung, để đơn giản hóa sự phức tạp của cáu trúc quàn xã
sinh vật.
. Chỉ số loài ưu thế: Khi mức ô nhiễm nặng, một số loài phát triển ưu thế về
số lượng.
3.5. Chỉ số sinh học
16

- Là chỉ số dựa trên ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường và tác động của sự
phân hủy chất hữu cơ lên sinh vật để đo đạc các tính chất của môi trường,
dánh giá sinh thái môi trường.
- Trong quan trắc chất lượng nước. Các loại chỉ thị và mức mẫn cảm của
chúng với ô nhiễm, sinh vật nhóm sinh vật chỉ thị có hoặc vắng mặt của
chúng để tính toán chỉ số sinh học.
- Chỉ số sinh học rất đa dạng theo vùng địa lý.
3.6. Chỉ số đa dạng
- Biểu thị độ phong phú loài trong môi trường đã chọn ở dạng giá trị loài.
- Có ý nghĩa gián tiếp chỉ ra sự tăng ô nhiễm của một hệ sinh thái làm cho các
loại mẫn cảm sẽ bị giảm thiểu dẫn đến suy giảm tính đa dạng tổng thể quần xã
sinh vật.
Ví dụ: Hiện tượng tăng số lượng, một số loài sinh vật trong những hồ kiệt
dưỡng tự nhên khi hồ bị tác động do ô nhiễm hữu cơ từ chất thải.
- Sử dụng chỉ số đa dạng để đánh giá cáu trúc quần xã sinh vật.
+ Số lượng loài hoặc độ phong phú
+ Tổng lượng sinh vật ( độ phong phú) của mỗi loài.
+ Tính đồng nhất phân bố của các cá thể giữa các loài khác nhau (tính đông
đảo của sinh vật).
+ Hiện tượng có một số phương pháp thông dụng tính chỉ số đa dạng là
Shannan-weiner (H’), Simpson (D), Malgdef (DMg)
3.7. Chỉ số tương đồng
- Chỉ số tương đồng là sự so sánh độ phong phú loài tại 2 điểm thu mẫu khác
nhau trong đó 1 điểm được xem là đối chứng.
17
- Có nhiều kiểu tính chỉ số tương đống,những thông số duy nhất là phương
pháp tính chỉ số Sorensen (C), hệ số Jaccard (J), Chỉ số tương đồng quần xã
Pimkhan và Pearson (P)
- Sử dụng chỉ số tương đồn và chỉ số đa dạng có những ưu điểm và hạn chế
nhất định.

3.8. Chỉ thị sinh thái và mô
- Các thông số về hình thái, cung cấp những dấu hiệu có thể đo được hoặc
nhìn thấy rõ tác hại do chất gây ô nhiễm gây nên cho sinh vật
- Khác nhau giữa động vật và thực vật.
3.8.1.Đối với thực vật
- Các thông số ( chỉ tiêu) thường sử dụng trong chỉ thị hình thái và mô
+ Tốc đọ sinh trưởng tương đối, trọng lượng tươi, chỉ số diên tích lá và nhiều
tính chất hình thái khác.
+ Sự hư hại thực vât (có thể quan sát được bằng mắt thường) như lá bị vàng,
bị đốm hoặc hoại sinh (đặc biệt để quan trắc mua axit gây nên)
- Trong nhiều trường hợp chỉ số hình thái và mô của một số loài thực vật
được sử dụng để phát hiện sự có mặt một số chất gây ô nhiễm không khí ( hư
hại lá cây thuốc lá chỉ số dẫn ô nhiễm ozon).
3.8.2. Đối với động vật
- các thông số (chỉ tiêu) thường sử dụng trong chỉ thị hình thái và mô
+ Tuổi, kích thước, tốc độ tăng trọng, tỉ lệ sinh sản.
+ Sinh trưởng không đối xứng, bất thường từ một phía của cơ thể so với phía
khác và những thay đổi hình thái không do bệnh lý
18
+ Sự xuất hiện các đặc tính bệnh lý như: Lở loét, u beoeis, viêm tủy, hoại tử,
nhiễm bệnh kí sinh…đôi khi cũng liên quan đến sự có mặt của các chất ô
nhiễm. Tuy nhiên, việc chuẩn đoán những thay đổi này thường đòi hỏi các
chuyên gia giàu kinh nghiệm nên thường khó phân biệt các biểu hiên bình
thường của bệnh và bệnh do ô nhiễm gây nên.
4. Vai trò ý nghĩa của chỉ thị sinh học môi trường
4.1.Qúa trình nghiên cứu phát triển và sử dụng chi thị sinh học môi
trường
- Con người đã sử dụng các thủy vực, đất làm nơi đổ rác thải, ngay từ khi mới
bắt đầu định cư, Thường thấy các dấu vết ô nhiễm rác thải trong các hồ và
biến đổi tự nhiên của chúng qua nhiều thế kỉ.

- Vào thế kỉ 19, nghiên cứu về ô nhiễm hồ đã bắt đầu phát triển như một bộ
phận quan trọng trong nghiên cứu môi trường nước
* Đối với môi trường nước
- Đầu tiên một số tác giả đã sử dụng động vật không xương sống cỡ lớn để
đánh giá ô nhiễm hữu cơ các thủy vực (ưu điểm thu thập, định lượng, bảo
quản dễ, thuận lợi cho giám định)
- Sau đó nhiều nhà nghiên cứu khác đã dùng các nhóm sinh vật khác làm sinh
vật chỉ thị ô nhiễm hữu cơ nguần nước thành công.
+ Liebman (1942) đã nhấn mạnh tầm quan trọng của các sinh vật trong việc
đánh giá sự ô nhiễm hữu cơ và đã chỉ ra rằng, các sinh vật sống ở nơi nước ô
nhiễm nghiêm trọng hầu hết có cỡ hiển vi.
+ Butcher (1946) đã khẳng định, tảo sinh trưởng trên các tấm lam kính đặt ở
nước là các vật chỉ dẫn cho sự ô nhiễm hữu cơ, chính xác hơn nếu là ô nhiễm
kim loại nặng.
+ Kabler (1957) đã coi nhóm vi khuẩn E.coli như là cá loài chỉ thị ô nhiễm về
chất lượng nước uống.
19
+ Lackey (1957) chỉ ra rằng, nếu xả trực tiếp nước thải vào sông suối thì hàm
lượng oxi sẽ giảm và loại trừ hầu như tất cả các sinh vật, ngoại trừ một số
trùng tiêm mao kỵ khí và trùng roi không màu.
+ Dondoroff (1957) sử dụng các loài cá (có khả năng chống chịu nhiệt độ,
hàm lượng oxi, độ pH) làm sinh vật chỉ thị.
+ Patrick (1963) chỉ rõ: có thể dùng tảo silic để xác định mức ô nhiễm, do
chúng rất nhạy cảm với tính chất vật lý và hóa học của nước.
* Đối với môi trường đất
- Việc phân tích cây tồng như một phương pháp xác định nhu cầu của cây về
phân bón đã được ứng dụng từ khá lâu. Từ những năm 1932-1957 nhiều tác
giả (Lagatu, Thomas, Ulrich, Chapman, Lunderhard, Bergmanm) đã nghiên
cứu về chẩn đoán dinh dưỡng qua lá và phân tích lá.
- Việc “nhìn cây biết đất” đối với nhiều tác giả đã trở nên quen thuộc

- Trong xuất thế kỉ 20 nhờ hiểu biết về ảnh hưởng của ô nhiễm hữu cơ lên các
quần xã sinh vật (nước, đất) và phản ứng của chúng quan trắc sinh học môi
trường ngày càng được mở rộng, là một trong những cơ sở làm công nghệ xử
lý rác thải có nhiều tiến bộ. Sự tăng sử dụng các hóa chất tổng hợp tạo ra
nhiều nguần ô nhiễm. Nhiều loài hóa chất chỉ ở nồng độ rất thấp cũng tác
động nghiêm trong lên hệ sinh thái. Nhiều nghiên cứu cho thấy, nhiều loại
hóa chất có khả năng phá vỡ chức năng nội tiết ở quần thể động vật và chức
năng trao đổi chất ở thực vật. Đây là cơ sở cho việc phát triển sử dụng chirt hị
sinh học trong nghiên cứu đánh giấ ô nhiễm hóa chất.
- Hiên nay, nhiều loài sinh vật được sử dụng làm chỉ thị sinh học môi trường
để dánh giá mức độ ô nhiễm, xác định nguần ô nhiễm địa diiemr ô nhiễm và
thời gian ô nhiễm.
- Nhiều loài thực vật (cây thuốc lá, cây lúa mạch, rêu, tảo…) và động vật
(nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cá, chim…) được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức
độ ô nhiễm khối lượng kim loại nặng trong nước, trong đất và không khí
20
- Hiên nay ở nhiều nước đã hình thành phương pháp sử dụng hiệu quả các
sinh vật chỉ thị để giám sát, quan trắc môi trường.
- Ở Nhật Bản, Mỹ, Úc đã và đang sử dụng rộng rãi loài cỏ lươn (zostera
marina) và loài trai (Mytilusedulis) trong phát hiện nguần thải và đánh giá
mức độ ô nhiễm kim loại nặng của các thủy vực
Ví dụ: Dùng ong đo mức độ ô nhiễm trong mặt ong.
* Ở Việt Nam việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá chất
lượng môi trường nước cũng đã được tiến hành. Cụ thể là ở trường ĐHQG
Hà Nội
- Đã lập một khóa định loại động vật không xương sống cỡ lớn quy trình lấy
mẫu và hệ tính điểm cho quan trắc sinh học, ở các thủy vực nước chảy tại
Việt Nam.
- Sử dụng một số loài sinh vật tích tụ để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng
trong môi trường đất và nước.

- hoàn thiện khóa nhận diện biểu hiện trên thực vật biểu hiện trên thực vật khi
môi trường đất thiếu các chất dinh dưỡng
- Nhìn chung việc sử dụng các sinh vật chỉ thị để quan trắc đánh giá môi
trường còn mới đối với nước ta.
4.2. Vai trò của chỉ thị sinh học trong nghiên cứu, đánh giá và xử lý môi
trường
4.2.1. Vai trò của chỉ thị trong đánh giá môi trường
- Sự thiếu hay thừa dinh dưỡng gây ảnh hưởng lớn đến tình trạng sinh trưởng
và sức sản xuất của thực vật làm trên là thực vật xuất hiện những dấu hiệu bất
thường có thể quan sát được bằng mắt (cây còi cọc, vàng lá, màu tía, một
màu, hoại tử)
21
Dựa vào những dấu hiệu trên ở thực vật cho phép đánh giá nhanh, rẻ tiền và
hiệu quả hơn về những chất gây ô nhiễm môi trường ở các nồng độ khác nhau
so với phương pháp hiện đại khác.
- Trong những trường hợp cần thiết, bổ sung phương pháp phân tích đất, nước
và thực vật, còn đối với các chuyên gia chỉ thị sinh học môi trường không
nhất thiết phải tiến hành phân tích thêm.
- Trong nhiều trường hợp sử dụng chỉ thị sinh học môi trường còn là bước
khởi đầu cho việc sử dụng hiệu quả các phương pháp nghiên cứu và đánh giá
môi trường khác.
- Đặc biệt là khai thác khái niệm khả năng tích tụ các chất ô nhiễm và tác
động tổng hợp các yếu tố môi trường lên các sinh vật tích tụ làm chỉ thị sinh
học môi trường là chỉ dẫn quan trọng cho việc sử thực hiện các phương pháp
lý, hóa học.
4.2.2. Vai trò chỉ thị sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường
- Xử lý môi trường bị ô nhiễm là một quá trình phức tạp (công nghệ, hiểu biết
sâu về cơ chế haapsthu, chuyển hóa… chi phí cũng rất cao)
- Trong khi đó khả năng làm sạch môi trường đất và nước bị ô nhiễm (bởi các
kim loại nặng các chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ) bằng thực

vật đang được coi trọng như một loại công nghệ mới, đơn giản và rất hiệu
quả.
-Hiện nay vấn đề oo nhiễm kim loại nặng và các chất hữu cơ nguy hại khác
với môi trường đất, nước đang phổ biến.
- Có rất nhiều phương pháp sử lý kim loại nặng trong đất như mang đât sô
nhiễm đi chôn lấp ở chỗ khác, rửa đất, cố định các chất ô nhiễm… nhưng các
phương pháp nãy đều rất tốn kém
22
- Do đó, phương pháp sử dụng thực vật để sử lý ô nhiễm kim loại nặng trong
đất, nước được quan tâm đặc biệt bởi kĩ thuật đơn giản, chi phí đầu tư thấp, an
toàn.
4.3. Giám sát quan trắc sinh học môi trường
4.3.1. Khái niệm và gián sát và quan trắc sinh học môi trường
- Giám sát sinh học goomf các khảo sát giống nhau tiến hành trong cùng một
môi trường trong môt thời gian (biến động) trong đó khảo sát sinh học ( điều
tra sinh học) là sự kiểm kê tĩnh các sinh vật, các biến đổi và những quá trình
xảy ra trong một môi trường đã chọn.
- Quan trắc sinh học là việc giám sát sinh học với mục đích đặc trưng để đảm
bảo sự tuân thủ những giới hạn các chất gây ô nhiễm trong môi trường theo
bộ tiêu chuẩn đã được pháp luật quy định.
- Mặc dù quan trắc sinh học bao gồm giám sát sinh học, tuy nhiên cần phân
biệt rõ giữa 2 khái niệm này.
4.3.2. Ý nghĩa
- Nghiên cứu các phương pháp giám sát sinh học cho việc quan trắc chất
lượng môi trường có thể thay thế các phương pháp phân tích hóa học đất tiền
- Các phương pháp quan trắc sinh học còn có thể tạo ra những ưu việt đáng kể
so với phân tích hóa học
- Nhiều chất ô nhiễm có thể có mặt trong môi trường nhưng không phát hiện
được bằng phân tích hóa học, trong khi đó có thể quan trắc bằng quan trắc
sinh học.

- Do các sinh vật chỉ thị của quần xã sinh vật có khả năng phản hồi với bất kì
chất ô nhiễm nào có trong môi trường dù mức độ rất thấp nên sự thay đổi
được phát hiện trên sinh vật chỉ thi đều có thể là dấu hiệu báo trước cho việc
lấy mẫu phân tích hóa học đạt kết quả tốt.
23
- Tuy nhiên khi sử dụng quan trắc sinh học để đánh giá ô nhiễm cũng cần chú
ý tới khả năng ảnh hưởng xấu tới kết quả của các yếu tố liên quan.
- Những đặc điểm tác động nhiều đến các quần xã động vật đáy thủy vực vĩ
độ, kinh độ, độ dốc và độ cao, khoảng cách từ nguần, chiều rộng, độ sâu trung
bình, nền đáy và độ kiềm có thể ảnh hưởng lên quần xã sinh vật đáy làm kết
quả đánh giá môi trường bằng sinh vật có thể sai lệch đáng kể.
4.3.3. Các phương pháp quan trắc sinh học
- Trong thực tế sử dụng nhiều phương pháp quan trắc sinh học môi trường
trong mỗi loại có đặc điểm khác nhau về: loại giám sát, sinh vật chính được
sử dụng, loại chất ô nhiễm chính được đánh giá, ưu điểm, nhược điểm.
- Các phương pháp quan trắc sinh học môi trường:
Loại giám
sát
Sinh vật
chính sử dụng
Những chất ô
nhiễm chính
được đánh
giá
Ưu điểm Nhược điểm
Nghiên cứu
cấu trúc
quần xã
Động vật
không xương

sống
Chất thải hữu
cơ và chất
nguy hại,
giàu dinh
dưỡng
Dễ sử dụng
giá thành
thấp, không
có yêu cầu
cao về thiết bị
và kiền thức
chuyên gia
Đòi hỏi kiến
thức của
một chuyên
gia nhất
định sử
dụng cục
bộ, không
đặc trưng
24
Các chỉ thị
sinh học
Động vật
không xương
sống, cỡ lớn
thực vật lớn,
tảo. địa y
Chất thải hữu

cơ giàu dinh
dưỡng. axit
hóa học, khí
độc
Dễ sử dụng
giá thành rẻ,
không đòi hỏi
thiết bị
chuyên dụng
Cần kiến
thức một số
chuyên gia
sử dụng cục
bộ, không
đặc trưng
Phương
pháp vi sinh
vạt
Vi khuẩn
Vật liệu phân
và hữu cơ
Giá thành
tương đối
thấp, trực tiếp
liên quan đến
sức khỏe con
người
Cần thiết bị
và kiến thức
chuyên gia

Sinh vật tích
tụ
Thực vật lớn,
động vật
không xương
sống
Chất thải
nguy hại, chất
phóng xạ
Chỉ thị liên
quan đến sức
khỏe con
người
Tốn thời
gian, đắt,
đồi hỏi thiết
bị cá nhân
và nhân lực
đào tạo
Phép thử
sinh học
Vi sinh vật,
thực vật lớn,
động vật
không xương
sống, động
vật có xương
sống nhỏ
Chất hữu cơ,
các khí độc,

chất thải độc
hại
Kết quả
nhanh, giá
thành tương
đối thấp, có
khả năng
nghiên cứu đa
dạng
Cần các
nghiên cứu
quan trắc
tiếp theo
trong thực
tế
4.3.4. Lựa chọn sinh vật chỉ thị để quan trắc sinh học.
- Đầu tiên cần dựa vào tiêu chuẩn sinh vật chỉ thị để lựa chọn cho phù hợp với
những trường hợp cụ thể.
25