Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa đồng mô ngải sơn, hà nội

MỤC LỤC

KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT……………………………………… i
DANH MỤC BẢNG ………………………………………ii
DANH MỤC HÌNH……………………………………………………………….iii
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1
Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái
nước………………………………… …………………………………… … 2
1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học…………………………………… … 2
1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam………………………………… …………….… 2
1.1.3. Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước….… … 5
1.2. Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa………… ………………….……… 6
1.2.1. Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa 6
1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ
chứa…………… …………………………………………….…………….8
1.2.3. Đa dạng sinh học của hệ sinh thái hồ……………… …….…………10
1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố thủy lí, thủy hóa đối với thủy sinh vật ở HST
hồ… …………………………………………………………………11
1.3.1. Các yếu tố thủy lí………… ………………………………… …….12
1.3.2. Các yếu tố thủy hóa…………………………………………… … 13
1.4. Những nghiên cứu dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng
nước trên thế giới và ở Việt Nam… …………………………………… 17
1.4.1. Khái quát về chỉ thị sinh vật, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử
dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường
nước…………………………………………………………………………17
1.4.2. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất
lượng môi trường nước…… …………………………………………… 21
1.5. Một số nét khái quát về khu vực nghiên cứu……………………… …… 23
1.5.1. Điều kiện tự nhiên………………….……………………….……… 23
1.5.2. Điều kiện Kinh tế - Xã hội……………….………………………… 26

1.5.3. Tài nguyên động, thực vật……………………….……………….…29
CHƯƠNG 2:THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU30
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu………………………………………….30
2.1.1. Thời gian nghiên cứu……………………………………………… 30
2.1.2 Địa điểm nghiên cứu………………………………………………….30
2.2. Phương Pháp nghiên cứu………………………………………………… 31
2.2.1. Phương pháp kế thừa……………………………………………… 31
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa…………………………….31
2.2.3 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm………………… 32
2.2.4. Cơ sở đánh giá môi trường nước theo phương pháp thủy lí hóa…….34
2.2.5. Phương pháp dùng chỉ số tổ hợp sinh học dựa trên quần xã cá để đánh
giá chất lượng môi trường nước……………………………………………………34
2.2.6. Phương pháp xử lý số liệu……………………………… …….… 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………… ………… 36
3.1. Thành phần loài cá ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn………… ………… 37
3.1.1. Cấu trúc thành phần loài cá…………………….………….…………37
3.1.2. Tính đa dạng của khu hệ cá theo bậc phân loại…………….……… 42
3.1.3. Tính đa dạng của khu hệ cá ở khu vực nghiên cứu so với một số khu
vực khác …………………………………………………… …… 45
3.1.4. Tính chất độc đáo của cá ở khu vực nghiên cứu…………… ………49
3.2. Biến động về thành phần loài cá theo thời gian …………………… …… 49
3.3. Đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng hồ Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà
Nội qua các yếu tố thủy lý hóa………………………………………….….… 57
3.3.1. Các yếu tố thủy lý………………………………………… ……… 57
3.3.2. Các yếu tố thủy hóa………………… …………….…….….… ….58
3.4. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở hồ Đồng
Mô- Ngải Sơn………………….…………….….………………… ………… 61
3.4.1. Ma trận các chỉ số tổ hợp sinh học cá ở hồ Đồng Mô- Ngải Sơn.… 61
3.4.2. Đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, Hà Nội
năm 2013………….……………………………………………… 62

3.4.3. So sánh kết quả đánh giá chất lượng nước bằng chỉ số tổ hợp sinh học
cá với kết quả đánh giá chất lượng nước bằng phương pháp thủy lý
hóa……………………………………………………….………… 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………… 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………65








i

KÝ HIỆU VÀ NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT
BOD
5
: Nhu cầu oxy sinh học
COD: Nhu cầu oxy hóa học
DO: Hàm lượng oxy hòa tan trong nước
ĐDSH: Đa dạng sinh học
TB: Trung bình
HST: Hệ sinh thái
IBI: Index of Biotic Intergrity (chỉ số tổ hợp sinh học)
NXB: Nhà xuất bản
SL: Số lượng
TL: Tài liệu
TT: Thứ tự

ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 .3
Bảng 2. Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước 7
Bảng 3. Số lượng và diện tích các hồ chứa theo các vùng khác nhau ở Việt Nam 8
Bảng 4. Nhiệt độ trung bình, tối cao và tối thấp trong năm 24
Bảng 5. Độ ẩm tương đối các tháng trong năm 24
Bảng 6: Lượng mưa trung bình và số ngày mưa trong các tháng 25
Bảng 7. Tỷ lệ các hướng gió (%) và tốc độ gió trung bình (m/s) 25
Bảng 8. Một số chỉ tiêu dùng trong định loại 32
Bảng 9. Các mức độ về chất lượng nước của thủy vực theo tổng điểm các chỉ số IBI 34
Bảng 10. Thành phần loài cá ở hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 36
Bảng 11. Tỷ lệ họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu 41
Bảng 12. Thành phần giống, loài trong các họ cá ở hồ chứa Đồng Mô, Hà Nội . 42
Bảng 13. Số lượng loài, giống, họ và bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở một số
thủy vực khác tại Việt Nam ………… 45
Bảng 14. Danh sách các loài cá ngoại lai/ nhập nội ở hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn….…47
Bảng 15. Sự biến động thành phần loài cá theo thời gian ở hồ chứa Đồng Mô
- Ngải Sơn 49

Bảng 16. Danh sách loài cá xác định bổ sung vào năm 2013 so với năm 2004 .55
Bảng 17. Giá trị trung bình của các yếu tố thủy lý tại hồ đo ngày 16 tháng 9
năm 2013 56
Bảng 18. Giá trị trung bình về hàm lượng DO, COD và BOD5 trong nước ở khu
vực nghiên cứu .57
Bảng 19. Giá trị trung bình một số muối hòa tan trong nước ở hồ chứa Đồng Mô
–Ngải Sơn 58
Bảng 20. Giá trị trung bình về hàm lượng một số kim loại nặng trong nước ở hồ
chứa Đồng Mô –Ngải Sơn 59
Bảng 21. Phân hạng cách tính điểm cho các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất
lượng nước hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn 60
Bảng 22. Ma trận chỉ số tổ hợp cá đánh giá chất lượng môi trường nước ở hồ chứa
Đồng Mô – Ngải Sơn, Hà Nội 2013 61

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn 4
Hình 2. Khu vực hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn 30
Hình 3. Tỷ lệ % các họ, giống, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu 44
Hình 4. Biểu đồ so sánh số lượng loài, giống, họ, bộ cá tại khu vực nghiên cứu và ở
các thủy vực khác tại Việt Nam 45



1


MỞ ĐẦU

Hồ Đồng Mô - Ngải Sơn là một hồ chứa lớn có diện tích khoảng 1260 ha với 21
đảo lớn nhỏ. Hồ có vai trò quan trọng đối với huyện Ba Vì nói riêng và các vùng lân
cận nói chung. Trong đó, các chức năng và giá trị quan trọng như nạp và tiết nước
ngầm, cung cấp nước ngọt, điều hòa khí hậu, hạn chế lũ lụt, tạo môi trường hoạt động
cho nhiều ngành kinh tế như thủy sản, lâm nghiệp, du lịch. Ngoài ra, hồ Đồng Mô
đang là nơi sống của loài rùa Rafetus swinhoei

khổng lồ quý hiếm trên thế giới. Loài
rùa này đang được Chương trình Bảo tồn Rùa Châu Á thực hiện công tác bảo tồn.
Hiện nay, cùng với sự phát triển của kinh tế- xã hội, môi trường nước có nguy cơ
bị ô nhiễm do rác thải, nước thải, thuốc trừ sâu, làm cho hệ động vật và thực vật thủy
sinh, trong đó có cá có nguy cơ giảm sút. Để đánh giá đúng hiện trạng thành phần loài
cá và chất lượng nước của hồ chứa Đồng Mô – Ngải Sơn góp phần giúp chính quyền
địa phương có những giải pháp hữu hiệu bảo tồn ĐDSH, phát triển nghề cá và phát
triển du lịch, chúng tôi thực hiện đề tài “Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của
chúng với chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Đồng Mô - Ngải Sơn, Hà Nội” với
các nội dung nghiên cứu sau:
1. Xác định thành phần loài cá ở khu vực hồ chứa Đồng Mô- Ngải Sơn.
2. Nghiên cứu sự biến động về thành phần loài và phân bố cá ở hồ chứa Đồng
Mô- Ngải Sơn theo thời gian.
3. Sử dụng chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Đồng Mô-
Ngải Sơn.






2

Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đa dạng sinh học và vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái
nước
1.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học
Thuật ngữ đa dạng sinh học (ĐDSH) lần đầu tiên được định nghĩa bởi Norse và
McManus (1980) [42]. Đến nay, có ít nhất 25 định nghĩa cho thuật ngữ “ĐDSH”.
Định nghĩa do Quỹ Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới (1989): “ĐDSH là sự phồn
thịnh của sự sống trên trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là
những gen chứa đựng trong các loài và là những HST vô cùng phức tạp tồn tại trong
môi trường” [19]. Do vậy, ĐDSH bao gồm ba cấp độ: đa dạng gen, đa dạng loài, và đa
đạng HST.
Theo Công ước đa dạng sinh học, khái niệm ĐDSH có nghĩa là sự khác nhau
giữa các sinh vật sống ở tất cả mọi nơi, bao gồm : Các HST trên cạn, trong đại dương
và các HST thủy vực khác, cũng như các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một
thành phần,…Thuật ngữ này bao hàm sự đa dạng trong một loài (đa dạng di truyền
hay còn gọi là đa dạng gen), giữa các loài (đa dạng loài) và các HST (đa dạng HST)
[19].
Như vậy, ĐDSH được xét ở cả ba mức độ : mức độ phân tử (gen), mức độ cơ
thể và mức độ HST [24].
1.1.2. ĐDSH ở Việt Nam
1.1.2.1. Đa dạng nguồn gen
Việt Nam là một trong 12 trung tâm nguồn gốc giống cây trồng và cũng là
trung tâm thuần hóa vật nuôi nổi tiếng thế giới. Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia
đang bảo tồn 12.300 giống của 115 cây trồng, trong đó có nhiều giống bản địa với
nhiều đặc tính quý mà duy nhất chỉ có ở Việt Nam [3]. Chương trình, mạng lưới quỹ
gen được hình thành bảo tồn lưu giữ hơn 20.000 nguồn gen của 250 loài cây lương
thực, thực phẩm, cây ăn quả, cây lâm nghiệp, cây dược liệu và một số cây trồng khác
[4]. Đề án “Lưu giữ nguồn gen và giống thủy sản” được thực hiện đã góp phần bảo
tồn và lưu giữ khoảng 60 giống loài thủy sản, loài cá nước ngọt [4].

3


Đối với các loài cá có nguồn gốc từ nước ngoài được nhập và thuần dưỡng ở
Việt Nam có khoảng 50 loài, trong đó có 35 loài cá cảnh còn lại là các loài cá nuôi lấy
thịt [19].
1.1.2.2. Đa dạng loài
Việt Nam được quốc tế công nhận là một trong 16 quốc gia có tính ĐDSH cao
nhất thế giới. Với nhiều kiểu rừng, đầm lầy, sông suối, ao hồ, rạn san hô, đã tạo nên
môi trường sống cho khoảng 10% tổng số loài sinh vật trên toàn thế giới, cũng như
10% tổng số loài chim và thú hoang dã trên thế giới trong khi Việt Nam chỉ chiếm 1%
diện tích đất liến của thế giới [2]. Thành phần và số lượng các loài sinh vật đã biết ở
Việt Nam năm 2010 được thể hiện ở bảng 1.
Bảng 1. Số lượng loài của các nhóm sinh vật đã biết ở Việt Nam năm 2010 [4]
TT

Nhóm sinh vật Số loài đã biết

1
Thực vật nổi
- Nước ngọt 1438
- Biển 537
2 Rong Nước ngọt 20
Biển 653
3 Cỏ biển 14
4 Thực vật ở cạn - Thực vật bậc cao 11400
- Thực vật bậc thấp

2400
5 Thực vật ngập mặn 94

6 Động vật không xương sống nước ngọt 800
7 Động vật không xương sống ở biển

- Động vật nổi 657
- Động vật đáy Khoảng 6300
8 Động vật không xương sống ở đất Khoảng 1000
9 Sán ký sinh 190
10 Côn trùng 7750



4


TT

Nhóm sinh vật Số loài đã biết

11 Cá - Cá nước ngọt Khoảng 1000
- Cá biển Khoảng 2500
12 Bò sát trên cạn 296
13 Bò sát biển (rắn biển, rùa biển) 21
14 Lưỡng cư 162
15 Chim 840
16 Thú trên cạn 310
17 Thú biển 25

Bên cạnh tính đa dạng cao của các loài sinh vật trong các hệ sinh sinh thái thì sự
giảm sút ngày càng nhiều các cá thể, các loài trong tự nhiên là vấn đề đáng báo động ở
Việt Nam. Việt Nam được xếp vào nhóm 15 nước hàng đầu thế giới về số loài thú suy

giảm, nhóm 20 nước hàng đầu về số loài chim suy giảm, và nhóm 30 nước hàng đầu
về số loài thực vật và lưỡng cư suy giảm [4]. Số lượng loài sinh vật cần được bảo tồn
qua các giai đoạn từ năm 1992 đến năm 2007 được thể hiện ở hình 1.

Hình 1. Phân mức ĐDSH loài theo cấp độ cần bảo tồn [4]
5


1.1.2.3. Đa dạng các hệ sinh thái
Việt Nam có các HST chính là: HST trên cạn, HST đất ngập nước, HST biển.
Trong các kiểu HST trên cạn thì rừng có sự đa dạng về thành phần loài cao nhất.
Trong đó, các kiểu và kiểu phụ thảm thực vật có tính ĐDSH cao hơn cả là kiểu rừng
kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới, kiểu rừng thưa cây lá rộng hơi khô nhiệt đới, kiểu
phụ rừng trên núi đá vôi.
HST đất ngập nước rất đa dạng, các kiểu đất ngập nước bao gồm:
- Đất ngập nước tự nhiên: 30 kiểu
- Đất ngập nước ven biển: 11 kiểu
- Đất ngập nước nhân tạo: 9 kiểu
Một số kiểu đất ngập nước có nguồn tài nguyên sinh vật và ĐDSH phong phú
như đầm lầy than bùn, rừng ngập mặn, rạn san hô, đầm phá, các vùng đất ngập nước
đồng bằng Sông Hồng, đất ngập nước đồng bằng sông Cửu Long [6].
1.1.3. Vai trò của đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước
Đối với hệ sinh thái nước, cá có ý nghĩa và vai trò to lớn:
- Đảm bảo cân bằng sinh học trong các thủy vực từ đó tạo ra cân bằng sinh thái.
Mỗi loài cá là một mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn của các quần xã dưới nước, nó
đảm bảo sự tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng của các HST nước làm cho
không một loài nào đó phát triển hoặc suy giảm số lượng một cách quá mức.
- Là nguồn gen dự trữ.
- Cung cấp nguồn thực phẩm phong phú cho con người. Hiện nay HST hồ, ao
là nguồn cung cấp cá nước ngọt chủ yếu có chất lượng cao về thịt như cá Chép, cá

Trắm, cá Mè
- Cung cấp nguồn dược liệu. Ví dụ mật cá Trắm dùng làm thuốc sát trùng, dầu
cá Hồi…
- Đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của con người: Có nhiều loài cá được dùng làm
cảnh. Ở Việt Nam có khoảng 35 loài cá cảnh nhập từ nước ngoài.
6


- Phục vụ cho nghiên cứu khoa học để phát triển nghề cá và bảo tồn ĐDSH: ví
dụ như sử dụng một số loài cá làm sinh vật chỉ thị môi trường nước; sử dụng chỉ số đa
dạng sinh học cá IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước [30].
1.2. Đặc điểm đặc trưng của HST hồ chứa
Hồ chứa hình thành do con người đắp đập ngăn dòng chảy ở vùng trung và
thượng lưu các dòng sông [25].
1.2.1. Các đặc trưng về hình thái, cấu tạo và điều kiện sống trong hồ chứa
Hồ chứa có khối nước vận động rất chậm. Theo chiều dọc hồ, tốc độ dòng chảy
giảm dần từ đầu hồ đến cuối hồ. Vì vậy, ở phần đầu hồ, tính chất dòng chảy thể hiện
rõ nét, nhưng ở cuối hồ, khối nước mang đặc trưng của nước đứng.
Hình dạng hồ chứa kéo dài theo dòng chảy, đường bờ rất khúc khuỷu, uốn lượn
tạo cho hồ có dạng cành cây. Trên mặt hồ, lác đác nổi lên các đảo là những đỉnh đồi,
núi không bị ngập chìm. Nền đáy hồ thấp dần từ phía đầu hồ xuống cuối hồ, lặp lại
diện mạo của thung lũng dòng sông và các lưu vực xung quanh bị ngập nước.
Khối nước của hồ được chia làm hai phần: Phần nước hữu ích và phần nước
chết. Phần nước hữu ích của hồ luôn được đổi mới, phụ thuộc vào nguồn nước lưu
vực dòng chảy cấp theo mùa cho hồ và nhu cầu sử dụng nước theo chế độ canh tác.
Do mực nước hồ chứa dao động rất lớn nên vùng ven bờ trở nên bất lợi đối với
đời sống sinh vật. Ở đó thường không có mặt của đại đa số các loài động vật và thực
vật đáy. Hồ chứa có diện tích mặt nước rộng, gió thịnh hành trong các mùa thường
gây sóng lớn, vỗ đập vào bờ, gây hủy hoại nơi sống ven hồ và gây xói lở, làm tăng độ
đục của vùng nước nông ven bờ.

Một chỉ số quan trọng của hồ chứa là hệ số đổi mới của khối nước (lưu lượng
dòng chảy năm) phụ thuộc các sông, suối cung cấp nước cho hồ so với thể tích hồ. Hệ
số này càng cao, khối nước càng được đổi mới nhanh, kéo theo sự dao động mực nước
càng lớn, gây ảnh hưởng mạnh đến đời sống của thủy sinh vật trong hồ. Ở những hồ
có dung tích nhỏ, hệ số đổi mới của nước nhanh hơn so với hệ số đổi mới của nước ở
những hồ có dung tích lớn, làm cho điều kiện sống của các quần xã sinh vật trong hồ
khó khăn và kém ổn định hơn. Những hồ chứa được xây dựng trên những sông ở vùng
7


đồng bằng có hệ số đổi mới của khối nước thường dao động trong phạm vi 1- 10. Hơn
nữa, giá trị đó càng lớn, điều kiện sống trong hồ chứa càng gần với điều kiện sống của
dòng chảy.
Tuổi thọ của hồ phụ thuộc vào tốc độ bồi lắng lòng hồ, do các vật liệu được
dòng sông chuyển vào từ lưu vực xung quanh. Tốc độ bồi lắng càng nhanh khi rừng
đầu nguồn và rừng thuộc lưu vực gom nước cho hồ không được bảo vệ, bị chặt trắng.
Chính vì vậy, các hồ chứa của Việt Nam chỉ sau một số năm ngập nước, lòng hồ được
tôn cao khá nhanh do khối lượng trầm tích đưa vào hồ ngày một nhiều từ các khu vực
xung quanh mất rừng. Hậu quả là trong mùa khô, vào những năm ít nước, dung tích
hữu ích giảm nhiều, làm cho tuổi thọ của hồ bị rút ngắn so với tuổi thọ thiết kế [25].
Trong khoảng 30- 40 năm gần đây, hồ chứa ở nước ta phát triển khá nhiều,
gồm khoảng 2.470 hồ có kích cỡ khác nhau với tổng diện tích 183.580 ha (Bảng 2).
Bảng 2. Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước [8]
(Theo viện điều tra của Viện kinh tế và quy hoạch thủy sản năm 1999)
Loại
hồ
Qui cỡ Số lượng Diện tích
ha n % ha %
I
>10.000 4 0,16 102.700 55,94

II
1.000- 10.000 12 0,49 30.540 16,64
III
100- 1.000 104 4,21 28.482 15,51
IV
10- 100 556 22,51 14.904 8,12
V
5- 10 727 29,43 4.548 2,48
VI
< 5 1.067 43,20 2.406 1,31
Tổng cộng
2.470 100 183.580 100

Các hồ cỡ nhỏ dưới 100 ha có số lượng chiếm tới 95,14% và diện tích chiếm
11,91%. Ngược lại, hồ từ 100 ha trở lên về số lượng chỉ chiếm 4,86% nhưng diện tích
lại chiếm tới 88,01%.
8


Số lượng và diện tích hồ cũng có sự phân bố khác nhau theo các vùng (Bảng 3).
Bảng 3. Số lượng và diện tích các hồ chứa theo các vùng khác nhau ở Việt Nam [8]

TT

Các vùng
Số
tỉnh

Số hồ Diện tích
SL % ha %

1 Trung du vùng núi Bắc Bộ 14

1.735

69,03

65.629

35,75
2 Bắc Trung bộ 6

147

6,11

20.884

11,38
3 Nam Trung bộ 7

220

9,19

11.290

6,15
4 Tây Nguyên 4

280

11,62

12.672

6,90
5 Đông Nam bộ 4

88

4,05

73.105

39,82
Tổng cộng
35

2.470

100

183.580

100

Ở miền Bắc nước ta có các hồ lớn tiêu biểu như hồ Thác Bà, hồ Hòa Bình, hồ
Núi Cốc, hồ Cấm Sơn, hồ Đồng Mô- Ngải Sơn, hồ Quan Sơn….
Hồ chứa lớn ở Bắc Trung Bộ như: hồ Sông Mực, hồ Kẻ Gỗ, hồ Cẩm Ly.
Các hồ chứa tiêu biểu ở Nam Trung Bộ là hồ Phú Ninh, hồ Núi I.

Các hồ chứa tiêu biểu ở Tây Nguyên là hồ: Ea Kao, Yaly, Đắc Uy.
Các hồ chứa tiêu biểu Đông Nam Bộ là hồ: Trị An, Dầu Tiếng.
1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ chứa
[25]
Thành phần loài và số lượng sinh vật trong hồ chứa đứng vị trí trung gian giữa
sinh vật dòng chảy và hồ tự nhiên. Những hồ chứa được xây dựng từ thung lũng dòng
chảy thì ở phần đầu hồ mang điều kiện sống của sông và những cư dân của nó vẫn
được duy trì, còn ở cuối hồ điều kiện sống và cư dân mang đậm nét của hồ. Trong giai
đoạn đầu mới ngập nước, thành phần động vật gần giống với thành phần động vật của
các thủy vực ban đầu trước khi ngập nước; càng về sau chúng càng biến đổi và mang
những nét đặc trưng theo vùng địa lí của thủy vực.
9


Quá trình hình thành của khu hệ thủy sinh vật hồ chứa trải qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn đầu: là sự hủy diệt khu hệ sinh vật dòng chảy và những nhóm thủy
sinh vật khác thuộc các HST đã từng tồn tại trong lòng hồ trước khi hồ tích nước. Đây
cũng là thời kì giàu dưỡng khi hồ mới ngập nước, trong hồ hàm lượng muối vô cơ và
hữu cơ rất cao, sinh vật trong hồ ưu thế thuộc về các dạng sống nổi. Đối với động vật
đáy, ấu trùng Chironomidae chiếm ưu thế ngay ở những ngày đầu mới ngập nước, còn
Zooplankton, Crustacea và Rotatoria phát triển rất mạnh nhờ nguồn thức ăn có sẵn
trong hồ.
- Giai đoạn 2: Điều kiện sống trong hồ ổn định dần, ổ sinh thái của các loài và
mối quan hệ của chúng được xác lập, thành phần các loài đi vào trạng thái ổn định,
liên quan đến sự mất đi của các loài ưa nước chảy, nhưng thế vào đó là sự ưu thế của
các loài có nguồn gốc đầm hồ. Quá trình khoáng hóa giảm, nhưng sự lắng đọng trầm
tích tăng lên, nước phân tầng trong các hồ sâu, do đó năng suất sinh học của hồ giảm
dần.
Giai đoạn 3: Hồ bước vào trạng thái cân bằng ổn định, sự khoáng hóa kết thúc.
Do các loài sinh vật hồ chứa đã hoàn thành sự phân chia nơi ở và nguồn dinh dưỡng

nên các mối quan hệ giữa các loài và số lượng cá thể của mỗi loài cũng như mối quan
hệ sinh học khác giữa các loài được xác lập. Ở giai đoạn này mới chính thức hình
thành sinh vật đáy với sự tập trung trên nền đáy hồ một khu hệ đơn điệu. Quá trình
này diễn ra 3-4 năm kể từ khi hồ tích nước và đi kèm với điều đó là sự suy giảm mạnh
sinh khối của động vật đáy; đồng thời thành phần loài của Zooplankton cũng nghèo đi
rõ rệt. Giai đoạn này năng suất sinh học của hồ thấp và ổn định, phù hợp với điều kiện
địa lý của vùng.
Plankton chủ yếu là Bacteria, Cyanophyta, Bacillariophyta, Chlorophyta,
Infusoria, Rotatoria, và Crustacea.
- Phytoplankton trong hồ thay đổi liên quan chặt chẽ với độ đục và chế độ
chiếu sáng của tầng nước. Ở phần giữa và cuối hồ, Phytoplankton nghèo do nguồn
muối khoáng và các phân tử hữu cơ bị lắng chìm xuống đáy sâu, không quay trở lại
chu trình. Ở những hồ chứa vùng ôn đới, trong tầng được chiếu sáng thường gặp các
đại diện của Diatomae (Melosia và Asterinella), Cyanophyta (Anabaena,
10


Aphanizomenon và Mycrocystis), Chlorophyta (Eudorina, Pediastrum và
Chlamydomonas). Trong mùa lạnh, vai trò của Diatomae trở nên ưu thế, còn vào mùa
hè là Chlorophyta.
- Zooplankton gồm các đại diện chính là Trùng roi không màu, Infusoria,
Rotatoria, Cladocera và Copepoda. Ở các hồ chứa vĩ độ thấp, trong thành phần của
Zooplankton còn gặp nhiều ấu trùng động vật đáy, nhất là ấu trùng côn trùng sống
trong nước.
- Sinh vật đáy và Periphyton trong hồ chứa khá phong phú đối với các hồ được
hình thành từ các sông đồng bằng, nhưng càng về sau càng giảm do độ đục ở đáy cao
hơn và các phần tử lắng đọng xuống đáy ngày một nhiều. Những hồ chứa nhỏ, hệ số
đổi mới của nước cao, sinh vật đáy nghèo hơn so với những hồ lớn vì nền đáy và khối
nước của hồ nhỏ rất kém ổn định.
- Phytobenthos tập trung chủ yếu ở ven bờ, nơi ít sóng gió và độ đục giảm,

gồm phần lớn là các cây thân thảo như: lau, sậy, lác.
- Zoobenthos trong các hồ khác với Zoobenthos của dòng chảy bởi sự có mặt
phong phú của những loài sống dưới nước thứ sinh, với các đại diện chủ yếu là ấu
trùng côn trùng, đặc biệt là Chironomidae.
- Động vật Nekton gặp chủ yếu trong hồ là cá. Ở giai đoạn đầu, nhóm cá nổi rất
phong phú liên quan đến nguồn thức ăn nổi giàu có. Những nhóm loài Reophil càng
về sau càng giảm và thay vào đó là những loài ưa nước đứng. Không những thế,
những loài Phytophil nghèo đi vì điều kiện đẻ trứng không thuận lợi do thực vật ven
bờ bị hủy hoại.
Ở các hồ chứa nước ta, sau khi ngập nước, nhiều loài cá nuôi được thả vào như:
trắm cỏ, cá trôi, cá rô phi, mè trắng, mè hoa, cá chép….để tận dụng nguồn thức ăn
giàu có ban đầu nên sản lượng khai thác của chúng đóng vai trò chủ yếu. Sau một số
năm, khả năng bổ sung giống giảm dần, sản lượng cá khai thác cũng giảm theo và các
thành phần loài cá của khu hệ dần trở về trạng thái tự nhiên.


11


1.2.3. Đa dạng sinh học của hệ sinh thái hồ
ĐDSH trong các hồ tự nhiên và nhân tạo khác cơ bản với các hệ thống sông,
biển hoặc trên đất liền. Các sinh vật trong đất liền hoặc trong sông, biển sống trong
các môi trường mà ít nhiều có sự liên tục trên một vùng rộng lớn, và các loài sẽ có sự
điều chỉnh nhất định trong phạm vi phân bố của chúng khi các điều kiện khí hậu hoặc
sinh thái bị thay đổi. Còn những nơi cư trú nước ngọt ở các hồ là không liên tục. Vì
vậy, nhiều loài sinh vật nước ngọt trong hồ không di chuyển dễ dàng qua vùng đất liền
do hồ là đơn vị riêng biệt. Điều này gây ra các ảnh hưởng:
- Các loài phải tiếp tục tồn tại khi có những thay đổi về khí hậu và sinh thái ở
nơi cư trú.
- ĐDSH trong hồ thường có tính địa phương hóa cao, thậm chí các hệ thống hồ

và suối nhỏ cũng thường có những dạng sống tiến hóa đơn nhất và có tính địa phương.
- Đa dạng loài trong các hồ tự nhiên thường cao, ngay cả những vùng có số
lượng loài tại từng địa điểm cụ thể thấp. Điều này do có sự khác nhau về thành phần
loài giữa các địa điểm.
- Có tính đặc hữu cao và khá đa dạng về thành phần loài.
- Đa dạng di truyển thể hiện ở mức độ đa dạng về kiểu hình của các loài. Số
lượng loài càng nhiều thì đa dạng di truyền càng lớn.
Các kiểu gen của nhiều loài sinh vật ở Việt Nam thường có nhiều biến dị, đột
biến, vì vậy có nhiều kiểu hình đa dạng phong phú. Ngay cả khi cùng một kiểu gen, ở
sinh vật thủy sinh cũng biểu hiện ra nhiều kiểu hình khác nhau phụ thuộc vào sự phức
tạp của các HST hồ và điều kiện tự nhiên, khí hậu, môi trường khác biệt giữa các vùng
miền có hồ phân bố [25].
1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố thủy lí, thủy hóa đối với thủy sinh vật ở HST
hồ
Ở hồ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến ĐDSH cá như: các đặc tính cơ lí học
(áp lực nước, độ nhớt, sức căng bề mặt, ánh sáng, nhiệt độ,…), đặc tính thủy học (sự
vận động của khối nước trong thủy vực), các đặc tính thủy hóa học của nước (chất hòa
tan, chất vẩn, pH,…), đặc tính nền đáy, các yếu tố hữu sinh,…Trong phạm vi luận văn
12


này chúng tôi chỉ đề cập đến các yếu tố thủy lí, thủy hóa có ảnh hưởng mạnh mẽ tới
ĐDSH cá như: nhiệt độ, độ đục, pH, chất hòa tan và một số kim loại nặng.
1.3.1. Các yếu tố thủy lí
- Nhiệt độ nước:
Nhiệt độ nước thay đổi theo mùa, có ảnh hưởng lớn và mang tính quyết định
đối với đời sống thủy sinh vật. Trong đời sống cá thể, nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ
trao đổi chất do ảnh hưởng đến hoạt động của các enzim theo định luật Vanhoff. Do
vậy, chế độ nhiệt trong thủy vực ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng, phát triển và sinh
sản của thủy sinh vật. Cùng với nồng độ muối, chế độ nhiệt quyết định sự phân bố

theo vĩ độ của các thủy sinh vật trong các thủy vực [26].
- Độ đục:
Độ đục gây ra bởi các phần lơ lửng khác nhau trong thủy vực. Nó rất quan
trọng với hệ thống thủy sinh vật ở nước, vì nó làm giảm khả năng xuyên sâu của ánh
sáng bề mặt, qua đó ảnh hưởng tới giới hạn quang hợp, tầm nhìn của các động vật
sống trong nước [26]. Khi quang hợp bị giới hạn thì sự sống của hệ thực vật cũng bị
giới hạn theo làm cho các sinh vật tiêu thụ ở các bậc khác nhau trong đó có cá cũng bị
suy giảm. Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỉ lệ nghịch với độ trong của nước. Đa số
các hồ nước sạch có độ trong khoảng từ 6 -10m. Nhiều hồ tự nhiên và hồ chứa có độ
trong của nước rất thấp, chỉ trong khoảng 1 -3m [26].
- Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước:
Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước điều chỉnh sự tồn tại và phát triển đời
sống sinh vật. Ánh sáng tác động lên đời sống sinh vật qua các dấu hiệu: đặc tính của
ánh sáng, năng lượng tác động, thời gian tác động. Ánh sáng chiếu xuống nước bị hấp
thụ ngay ở lớp nước mặt dày 1m tới 50% và phản xạ lại vào khí quyển. Càng xuống
sâu, cường độ chiếu sáng, thành phần ánh sáng và thời gian chiếu sáng càng giảm. Độ
trong càng lớn thì bức xạ bề mặt xâm nhập càng sâu. Ánh sáng hồng ngoại tạo nhiệt
quan trọng cho các HST nước. Ánh sáng tán xạ trong nước là phần năng lượng bổ
sung cho quá trình quang hợp và các hoạt động cần ánh sáng khác của thủy sinh vật
[25].
13


1.3.2. Các yếu tố thủy hóa
1.3.2.1. pH
Hoạt động sống của thủy sinh vật như quang hợp, hô hấp làm thay đổi độ pH
của nước trong thủy vực. Ngược lại, pH của nước ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp
tới sự phân bố và hoạt động sống của thủy sinh vật. Độ pH thay đổi làm thay đổi cân
bằng các hệ thống hóa học trong nước, qua đó gián tiếp ảnh hưởng tới đời sống của
thủy sinh vật. Ví dụ, pH axit làm muối Fe hòa tan nhiều trong nước gây độc cho thủy

sinh vật [26].
Riêng đối với cá thì mang là cơ quan đầu tiên dễ chịu tác động của axit. Khi cá
sống trong môi trường axit thấp, lượng chất nhầy trên bề mặt mang cá tăng. Từ đó gây
trở ngại cho sự trao đổi các khí hô hấp và các ion qua mang. Vì vậy, sự phá vỡ cân
bằng axit trong máu cá dẫn đến hô hấp không bình thường làm giảm lượng muối trong
máu, gây quá trình thấm lọc không bình thường. Đây là triệu chứng khá phổ biến khi
cá bị sốc axit. Tuy nhiên, khi pH thấp, nồng độ ion nhôm tăng, thậm chí tăng gấp
nhiều lần so với bình thường, tăng khả năng gây độc của nhôm. Ở pH cao, mang cá,
mắt cá cũng rất nhạy cảm [27].
Điểm gây chết của pH nằm ngoài khoảng 4 < pH < 11. Với độ pH từ 4 – 4,5, cá
phát triển chậm. Vào buổi sáng, giá trị pH của môi trường thay đổi trong khoảng 6,5 -
9 được coi là phù hợp nhất cho cá sinh trưởng và phát triển [32, 45].
Nếu cá bị chuyển nhanh chóng từ môi trường này sang môi trường nước khác
có sự khác nhau nhiều về pH thì cá bị sốc hoặc chết, ngay cả khi pH của môi trường
mới chuyển sang trong khoảng chịu đựng thông thường của loài cá đó.
Trong nuôi trồng thủy sản, ảnh hưởng trực tiếp của pH cao hay thấp thường ít
quan trọng hơn ảnh hưởng gián tiếp của pH. Trong nhiều vực nước có độ kiềm thấp,
pH không đủ thấp để gây hại cho cá nhưng nó có thể làm giảm lượng photpho và CO
2

hòa tan rất cần thiết cho thực vật nổi. pH cao ở những thủy vực này làm tăng tỷ lệ đạm
tổng số ở dạng NH
3
gây độc cho cá [43].
1.3.2.2. Các chất hòa tan
* Các chất vô cơ hòa tan trong nước thiên nhiên gồm ba thành phần:
14


- Thành phần chủ yếu của chất vô cơ hòa tan trong nước thiên nhiên là muối.

Trong nước ngọt, thành phần này chiếm tới 90 - 95%. Thành phần muối cơ bản là
muối Clorua, muối sunfat cacbonat, và muối hydrocacbonat của Na, Mg, Ca, K. Các
muối này tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng ion.
- Các nguyên tố tạo sinh (biogen) gồm các hợp chất vô cơ và hữu cơ hòa tan
của N, P, Si, cần thiết cho sự tạo thành cơ thể sống. Nitơ trong nước là NH
4
+
, NO
2
ˉ ,
NO
3
ˉ
và ở dạng các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan trong nước được tảo và vi
khuẩn hấp thụ cho sinh trưởng. Photpho trong hồ ở dạng vô cơ và hữu cơ hòa tan hoặc
không hòa tan trong nước dưới dạng HPO
4
2-
và các dẫn xuất của nó. Si dạng hòa tan
có thể là H
4
SiO
4
và các dẫn xuất của nó. Ngoài ra, còn có một số muối dinh dưỡng
khác như: Na, Ca, K, Mg,…
- Các nguyên tố vi lượng chỉ cần một lượng rất nhỏ nhưng không thể thiếu đối
với đời sống thủy sinh vật vì các nguyên tố này là thành phần của các enzim trực tiếp
tham gia các phản ứng sinh hóa trong quang hợp. Các nguyên tố vi lượng phổ biến là:
Fe, Ni, Pb, Cu, Mn, Co,… [25]
* Các chất khí hòa tan

Các chất khí hòa tan trong nước thường gặp có hàm lượng cao là: O
2
, CO
2
, N
2
,
CH
4
, H
2
S, NH
3
, H
2
. Mức độ hòa tan của chúng phụ thuộc vào áp suất khí quyển và
trạng thái khối nước.
Các chất khí O
2
, CO
2
, N
2
đi từ không khí vào nước do các quá trình sống của
thủy sinh vật và các quá trình chuyển hóa vật chất xảy ra trong thủy vực tạo ra CO
2
,
CH
4
, H

2
S, NH
3
, H
2
hoặc do quá trình phân giải khí quyển và chuyển hóa ở các lớp đất
sâu dưới tác dụng của nhiệt độ cao và áp lực cao tạo ra CO
2
, CO, H
2
S, NH
3
, HCl. Đối
với nước mặt, hai nguồn gốc đầu là chủ yếu; còn đối với nước ngầm nguồn gốc thứ ba
là chủ yếu.
Những khí có ý nghĩa sinh thái lớn nhất đối với đời sống thủy sinh vật là O
2
,
CO
2
, CH
4
, H
2
S.
Khí oxi cung cấp cho các thủy vực là từ khí quyển và quá trình quang hợp của
thực vật trong tầng quang hợp. Sự hao hụt oxi xảy ra do quá trình hô hấp của sinh vật,
15

do khuếch tán từ nước vào khí quyển và do các phản ứng sinh hóa các chất xảy ra
trong nước và nền đáy.
Độ hòa tan của oxi (O
2
) từ khí quyển vào nước, hệ số hấp thụ, hàm lượng
chuẩn của O
2
tỷ lệ nghịch với sự tăng nhiệt độ và hàm lượng muối.
Hàm lượng O
2
thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là ở tầng quang
hợp bão hòa O
2
trong thời gian được chiếu sáng. Sự phân bố O
2
trong thủy vực thay
đổi bởi sự xáo trộn của khối nước. Khi nước bị phân tầng, vùng hypolimnion thường
thiếu O
2
, nhất là trong các hồ giàu dưỡng và vùng đáy giàu các chất hữu cơ.
Ở nhiều thủy vực nội địa, oxi nằm trong các hợp chất hóa trị cao kém hòa tan như
Fe
2
O
3
, Mn
2
O
3
nhưng có ý nghĩa lớn trong sự vận chuyển oxi giữa các tầng nước mặt

và đáy sâu, nơi giàu chất hữu cơ. Khi bị lắng xuống đáy, Fe
2
O
3
, Mn
2
O
3
bị khử thành
các oxit hóa trị thấp (FeO, MnO) dễ hòa tan trở lại tầng nước giàu oxi nên chúng lấy
lại oxi và lắng xuống đáy. Sự luân chuyển đó tạo thuận lợi cho các quá trình hô hấp kị
khí và các phản ứng hóa học ở tầng không có oxi.
Trong các thủy vực nước đứng, nhất là những nơi nước nông, hàm lượng oxi
thường rất thấp và không ổn định [25].
- Khí Cacbonic:
Quá trình hô hấp của thủy sinh vật cung cấp CO
2
cho nước và còn do xâm nhập
vào từ khí quyển, sự phân giải các chất (chủ yếu từ các chất hữu cơ chứa cacbon).
CO
2
hòa tan trong nước được tiêu thụ trong quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh
và sự tạo thành muối bicacbonat (HCO
3
-
) hay cacbonat CO
3
2-
và có thể thoát ra ngoài
nước.

Hàm lượng O
2
và CO
2
trong nước thủy vực phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Hàm
lượng O
2
và CO
2
giảm khi nhiệt độ và độ muối tăng. Ngoài ra, hàm lượng O
2
và CO
2

trong thủy vực biến đổi theo mùa, theo ngày đêm, theo độ sâu, theo hoạt động sống
của thủy sinh vật và các quá trình chuyển hóa vật chất vô cơ và hữu cơ trong thủy vực;
theo sự thay đổi và đặc tính chuyển động của khối nước.
Các tầng nước trên mặt thường giàu oxi, có khi tới bão hòa rồi giảm dần theo
độ sâu. Các tầng nước sâu thường giàu CO
2
và nghèo O
2
[27].
16


Trong nước, CO
2
và các dẫn xuất của nó tạo nên một hệ đệm, duy trì tính ổn
định giá trị pH môi trường, thuận lợi cho đời sống của thủy sinh vật, những loài chỉ

phát triển tốt trong giới hạn pH từ 6,5- 8,5.
Động vật cũng cần một lượng nhỏ CO
2
để điều hòa quá trình trao đổi chất và
tổng hợp các chất hữu cơ khác. CO
2
tham gia hình thành protein, lipit, gluxit, axit
nucleic và các chất khác. Tuy nhiên, hàm lượng CO
2
tự do cao trong nước, nhất là ở
các thủy vực giàu dưỡng, lại gây độc cho đời sống động vật [25].
* Các chất hữu cơ hòa tan đo bằng chỉ số COD
Các chất hữu cơ hòa tan trong nước chủ yếu là các humic, ít hơn là các loại
đường, amino axit, vitamin cũng như dẫn xuất linh động của các hợp chất hữu cơ khác
được sản sinh trong quá trình trao đổi chất của thủy sinh vật. Chất hữu cơ hòa tan
trong các thủy vực nước ngọt đạt từ 90- 98%.
Lượng đáng kể chất hữu cơ hòa tan chỉ được sử dụng bởi vi khuẩn và các loài
nấm. Tốc độ phân hủy chất humic của vi sinh vật có thể tăng nhờ thay đổi nguồn
chiếu sáng. Tốc độ này rất cao dưới tác động của tia tử ngoại (Millea, 1978) [25].
Nhiều loài sinh vật có khả năng đồng hóa được các chất như: đường, vitamin,
axit amin và những chất hữu cơ hòa tan trong nước bằng con đường thẩm thấu. Các
chất hữu cơ hòa tan thường kết tụ lại tạo nên khối lượng lớn, thuận lợi cho dinh dưỡng
của sinh vật [25].
* Các chất lơ lửng trong nước
Những chất lơ lửng trong nước có nguồn gốc hữu cơ dưới dạng huyền phù
được nhập vào từ nơi khác hoặc từ đáy chuyển lên. Cặn vẩn (Detrit chiếm 8- 10%
lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước) có vai trò rất quan trọng trong đời sống của
nhiều loài sinh vật, nhất là động vật ăn lọc như: trùng bánh xe, giáp xác, thân mềm, da
gai,…Những chất này được làm giàu bằng sinh khối các loài sống trên đó và các
vitamin, axit amin, enzym, hormone,…do hoạt động trao đổi chất của sinh vật. Lượng

chất lơ lửng trong nước nhiều gây cản trở cho quá trình quang hợp, còn khi lắng đọng,
gây hủy hoại nơi sống của sinh vật đáy và ảnh hưởng đến lối dinh dưỡng của các loài
ăn lọc [25].
17


1.4. Những nghiên cứu dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng
nước trên thế giới và ở Việt Nam
1.4.1. Khái quát về chỉ thị sinh vật, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử dụng
các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước
1.4.1.1. Khái quát về chỉ thị sinh vật
Sinh vật chỉ thị là những sinh vật mẫn cảm với điều kiện sinh lý, sinh hóa,
nghĩa là chúng hoặc hiện diện hoặc thay đổi hình thái, sinh lý, tập tính, số lượng cá thể
do môi trường bị ô nhiễm hay môi trường bị xáo trộn. Sinh vật chỉ thị gồm các loại:
sinh vật cảm ứng và sinh vật tích tụ
* Sinh vật cảm ứng: Là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong
môi trường ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất của sinh vật chỉ thị, song có ít
nhiều biến đổi do tác động của chất ô nhiễm như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm khả
năng sinh sản, biến đổi tập tính…
* Sinh vật tích tụ: Có tính chất chỉ thị trong môi trường thích ứng và có khả
năng tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn
nhiều lần so với môi trường bên ngoài. Bằng phương pháp phân tích hóa sinh mô cơ
thể có thể phát hiện và đánh giá các chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều so với
phương pháp phân tích thủy hóa.
Tính chỉ thị môi trường của sinh vật có những thuộc tính cơ bản sau:
- Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh
vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng.
- Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá
thể, quần thể, quần xã…
+ Mức cá thể: Chất gây ô nhiễm hủy hoại chức năng sinh lý và làm thay đổi tập

tính, giảm nhịp điệu tăng trưởng, tăng mức tử vong.
+ Mức quần thể: Chất gây ô nhiễm làm giảm số lượng và sinh vật lượng,, giảm
mức sinh sản, tăng mức tử vong, làm biến động số lượng không theo một chu kì nào.
18


Do đó sinh vật không thể thích ứng được, không thể điều hòa được trạng thái
tồn tại của mình.
+ Mức quần xã: Chất gây ô nhiễm làm thay đổi về cấu trúc và hoạt động chức
năng của nó. Chỉ cần một khâu nào đó trong quần xã bị tổn thuơng thì toàn bộ quần xã
mất cân bằng, dễ dàng bị suy thoái và diệt vong. Khi đó quần xã bị hủy hoại, cả hệ
sinh thái cũng bị hủy hoại theo, các quần thể bị diệt vong, tính đa dạng sinh học và đa
dạng di truyền cũng giảm và biến mất [15].
- Khả năng tích tụ các chất của sinh vật (còn gọi là hệ số tích tụ) đôi khi rất
cao. Dù trong môi trường hàm lượng chất gây hại thấp và sinh vật tích tụ ít nhưng do
hiện tượng “khuếch đại sinh học” hàm lượng qua xích thức ăn mà các sinh vật ở bậc
dinh dưỡng cao hơn, kể cả con người, có thể bị ngộ độc rất lớn khi sử dụng sinh vật
đó làm thức ăn [15].
1.4.1.2. Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học
Khi so sánh các kết quả đánh giá chất lượng môi trường nước bằng các
phương pháp vật lí, hóa học và sinh học thì Cục môi trường Mỹ (EPA) nhận thấy
rằng, 50% trường hợp suy giảm môi trường nhận biết bằng các chỉ số sinh học trùng
với sự suy giảm các chỉ số hóa học. Ngược lại, chỉ có 3% trường hợp nhận biết bằng
các chỉ số hóa học trùng với các chuẩn mực sinh học. Từ đó EPA kết luận dùng chỉ số
tổ hợp sinh học để đánh giá môi trường nước có nhiều ưu điểm, thuận lợi và chính xác
hơn. Phương pháp này ngày càng được nhiều người sử dụng [22].
Chỉ số tổ hợp sinh học (IBI- Index of Bioctic Integrity) sử dụng phương pháp
so sánh để đo trạng thái của một hệ thống sống như hệ sinh thái (Moyle và Randall,
1998) [43]. Các giá trị IBI được lập ra dựa trên hầu hết các thuộc tính hệ thống sống
mà có chứa thông tin về cấu trúc, chức năng và tổ chức của các quần xã sinh vật

(Osborne và các cộng sự, 1992). Nhờ có các thuộc tính này mà IBI phản ánh được các
thành phần của hệ sinh thái, kết cấu nơi sống và cấu trúc dinh dưỡng, sức sống cá thể
và sự phong phú loài [34].
Phương pháp IBI là phương pháp tính điểm cho 12 chỉ số thuộc 3 nhóm: thành
phần loài và sự giàu có về loài, cấu trúc dinh dưỡng, sự ưu thế vể điều kiện sống. Sau
19


đó dựa vào tổng điểm của IBI để đánh giá môi trường hoặc sức khỏe của hệ sinh thái
theo các cấp độ khác nhau [31, 36]. Tuy nhiên, tùy điều kiện từng vùng mà có thể thay
đổi các chỉ số sao cho phù hợp [39].
Việc sử dụng các phương pháp sinh học để đánh giá chất lượng môi trường
nước có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp khác:
- Phương pháp phân tích lí, hóa học xác định các yếu tố riêng lẻ trong môi
trường nước ô nhiễm. Tác động này rất khác với tác động tổng hợp của toàn bộ các
yếu tố. Tác động tổng hợp chỉ được thể hiện qua các dữ liệu sinh học, do phương pháp
sinh học thu được trên cá thể sinh vật hoăc qua quần xã sinh vật trong môi trường
nước bị ô nhiễm [27].
- Phương pháp phân tích lí hóa học xác định chất lượng môi trường nước chỉ ở
một thời điểm tức thời nhưng các chất ô nhiễm có thể biến đổi hoàn toàn theo thời
gian. Trong khi đó, phương pháp sinh học thể hiện được chất lượng môi trường nước
qua một quá trình diễn ra trong một thời gian nhất định đủ cho một vài chu kì sống
của sinh vật chỉ thị [39, 40].
- Các phương pháp phân tích lí hóa học hiện nay chưa có khả năng xác định
các chất có hàm lượng siêu nhỏ trong môi trường nước năm dưới giới hạn phân tích,
trong khi đó phương pháp sinh học có khả năng gián tiếp xác định được các chất có
hàm lượng siêu nhỏ, dựa vào khả năng tích tụ sinh học của sinh vật chỉ thị [36]
- Có đến hơn 1.500 chất ô nhiễm được thải vào trong môi trường nước, song
chỉ có 25 chất trong số đó là được xác định bằng phương pháp thủy lí hóa. Với số
lượng lớn các chất độc hại như vậy thì không phải cách phân tích lí, hóa nào cũng có

thể kiểm soát được các hóa chất thực tế đang gây ô nhiễm [27].
1.4.1.3. Khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng
môi trường nước
Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học IBI đã được ứng dụng ở
nhiều sinh vật khác nhau như: cá, động vật không xương sống, sự kết hợp giữa cá và
những sinh vật khác [31]. Nhưng chỉ số tổ hợp sinh học cá được ứng dụng nhiều nhất
vì cá có nhiều ưu điểm sau: