Bài giảng chỉ thị sinh học môi trường chỉ thị sinh học môi trường nước (phần 7 ếch, nhái) GS TS nguyễn thế nhã

22-Apr-15

3. CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
PHẦN BẢY – ẾCH NHÁI

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

Nguồn: Tony Li, Michael Ivanov,
Jasmine Gallup

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ
Lý do dùng ếch nhái làm sinh vật chỉ thị:
• Do hô hấp qua da nên chịu tác động nhiều hơn khi
môi trường không khí và nước bị ô nhiễm.
• Ếch nhái cần sinh cảnh có nước để sinh sản  tác
động trực tiếp của chất lượng nước khi có biến đổi
khí hậu và tác động của con người.
• Thường di chuyển giữa các sinh cảnh (ví dụ từ nước
lên cạn). Xáo trộn môi trường (ví dụ đường xá, giao
thông) có thể ảnh hưởng tới sự di chuyển này.
• Ấu trùng (nòng nọc): hệ sinh thái nước
• Trưởng thành: hệ sinh thái đồng ruộng hoặc rừng
• Hai chuỗi thức ăn: dưới nước và trên cạn

QUAN HỆ DINH DƯỠNG
1. Ếch nhái ăn gì?
– Côn trùng (đa số)
– Cá con (một số)
2. Nhóm động vật nào ăn ếch nhái?
– Cá lớn
– Chim bắt mồi ăn thịt

– Bò sát
– Thú nhỏ
3. Nòng nọc ăn gì?
– Tảo (còn sống)
– Tảo (đã chết)

1


22-Apr-15

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ
• Ếch nhái đang dần biến mất ở mức báo động.
• Nhiều loài ếch nhái là loài sinh vật chỉ thị
• Một số nguyên nhân có thể là:
– Hiện tượng nóng lên trên toàn cầu
– Sự thay đổi của tầng ozon
– Lây nhiễm virus
– Tính mẫn cảm với sự gia tăng của mức độc hại môi trường.
• Sự biến mất của 1 loài chỉ thị cho sự thay đổi nghiêm trọng
của môi trường
• Vấn đề lớn là sự thay đổi này ảnh hưởng như thế nào tới
những loài sinh vật còn lại, trong đó có con người?

BỐN YẾU TỐ CHÍNH GÂY RA
SUY THOÁI Ở ẾCH NHÁI

1. MẤT SINH CẢNH
• Đây là nguyên nhân chính
• Chúng ta đang phá hủy môi trường nước bằng

các chất ô nhiễm
• Chúng ta đang phá hủy hệ sinh thái rừng
• Xây dựng đường cao tốc, đô thị giữa hai sinh
cảnh/hai hệ sinh thái

Nhái cây mắt đỏ đang bị suy thoái trên
toàn thế giới

2


22-Apr-15

2. CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ
• Chất lượng nước và không khí xấu
• Ếch nhái có da mỏng, không có cơ chế tự vệ
với ánh mặt trời.
• Hô hấp qua da và phổi .
• Mưa acid có thể thấm qua da ếch nhái.
• Khả năng sinh sản bị ảnh hưởng

3. TIA CỰC TÍM (TỬ NGOẠI)
• Da ếch nhái rất mẫn cảm với tia cực tím.
• Ếch nhái đã có sự thích ứng với da màu tối và
trứng màu đen.
• Các nhà khoa học không tin rằng ếch nhái sẽ
thích ứng được với biến đổi khí hậu (không
theo kịp với hiện tượng nóng lên trên toàn
cầu hiện nay).
• Why not that beat the ice age!!!

4. BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
• Con người đang làm thay đổi khí hậu.
• Gia tăng kha thác sử dụng nhiên liệu hóa
thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt)
• Biến đổi khí hậu ảnh hưởng hưởng đến hệ
sinh thái.

/>
3


22-Apr-15

ẾCH NHÁI LÀ SINH VẬT CHỈ THỊ

Ký sinh trùng

• Ô nhiễm có thể làm cho ếch nhái trở nên biến
dạng “xấu xí” (malformed). “Hoàng tử Ếch”
• Nguyên nhân dị dạng bao gồm bị ký sinh
trùng, ảnh hưởng của hóa chất và tia cực tím

• Giun dẹp/sán Ribeiroia ondatrae, một loài ký sinh,
được cho là nguyên nhân làm dị dạng.
• Sống trong nhiều loài ếch nhái, được xác định
thường gây ra hiện tượng dị dạng ở chân
• Không chỉ có Ribeiroia là nguyên nhân gây ra dị dạng
vì chúng KHÔNG được tìm thấy ở tất cả nơi có hiện
tượng dị hình của ếch nhái.

• Một số dấu hiệu cho thấy mức dinh dưỡng cao (phú
dưỡng) là nguyên nhân làm tăng số lần bị lây nhiễm
sán Ribeiroia.

Kingdom:
Subkingdom:
(unranked):
Superphylum:
Phylum:
Class:
Subclass:
Order:
Suborder:
Family:
Genus:

Ribeiroia
Animalia
Eumetazoa
Bilateria
Platyzoa
Platyhelminthes
Trematoda
Digenea
Echinostomida
Echinostomata
Psilostomatidae
Ribeiroia

Tình hình báo động về sự mất dần

của rất nhiều loài ếch… những con
ếch "quái vật" ... Các nguyên nhân
của tình trạng biến hình này có thể là
các chất hoá học nông nghiệp hoặc
các kim loại nặng trong những quả
mìn. ….
Xem thêm Sinh học đại cương

4


22-Apr-15

Ký chủ trung
gian cấp 1

Ấu trùng KS

Ký sinh
trưởng
thành

Hóa chất

Ấu trùng dạng
tim có đuôi

Trứng

Bào nang

chứa ấu
trùng

Ký chủ
trung
gian cấp
2 - ếch
nhái

Vòng đời
Ribeiroia
ondatrae

Tia cực tím/tử ngoại
• Tia cực tím là nguyên nhân gây ra dị dạng ở
ếch nhái.
• Một số hợp chất hữu cơ có thể trở nên độc
hại khi bị phơi nhiễm tia cực tím

• Thuốc BVTV là nguyên nhân gây ra dị dạng hay cái
chết của ếch nhái.
• Methoprene, một loại thuốc trừ muỗi gây ra dị dạng
ở Rana sphenocephala (southern leopard frog).
• Xem thêm Ếch nhái dị dạng ở Minnesota

Tài liệu tham khảo
• />phibians&m=bioindicators
• />
5

22-Apr-15

ẾCH NHÁI Amphibians:
CHỈ THỊ TÌNH TRẠNG MÔI TRƯỜNG
SINH THÁI

Michael Ellefson
Joe Ryan

KHÁI QUÁT
• Suy thoái quần thể KỲ
• Suy thoái quần thể nhái
NHÔNG
– Tia cực tím
– Tăng ô nhiễm Acid
Ultraviolet Radiation
– Tăng mức ô nhiễm
– Tăng mức ô nhiễm
thuốc BVTV
do vi sinh vật gây
bệnh (Sán Ribeiroia)
– Mất sinh cảnh
– Tăng mức ô nhiễm
– Virus lây truyền bệnh
thuốc BVTV (Đặc biệt
– Ô nhiễm kim loại nặng
là nhóm Atrozine và
(nhất là Cadmium)
Methoprene)

Thông tin tổng quát về
vấn đề ô nhiễm Acid
• Ô nhiễm bao gồm: Mưa
Acid, sương mù acid, tuyết
acid, hơi acid …
• Nguyên nhân mưa acid là
do sự gia tăng của Sulfur
Dioxide (SO2) và Nitrogen
Oxides (NO)
• 2/3 SO2 và ¼ NO do nhà
máy nhiệt điện (sử dụng
chất đốt hóa thạch)

6


22-Apr-15

Ảnh hưởng của ô nhiễm acid đến quần thể
KỲ NHÔNG
• Trong vòng 7 năm kích thước
quần thể loài Kỳ nhông hổ
(Ambystoma tigrinum
nebulsun) của núi đá Colorado
đã giảm đi 65%
• Nghiên cứu cho thấy trứng kỳ
nhông có mức LD-50, pH 5,6,
vượt xa điều kiện sống bình
thường của trứng.

• Hình minh họa: Mức pH 6.1,
5.7, 5.3, và 4.9 Tỷ lệ sống suy
giảm nghiêm trọng!!

• TPT giết chết tế bào của • TPT và Kỳ nhông
người dẫn đến mất sinh
– Gây chết và chậm phát triển
lực, mất khả năng đề
ở loài Kỳ nhông
(Ambystoma barbouri)
kháng u bướu và sự tấn
– Tốc độ phát triển chậm
công của virus
(chán ăn) dẫn đến biến thái
chậm, thành thục sinh dục

chậm
– Trứng bị ô nhiễm TPT ở mức
5 ug/L đã bị ung tới 93%
– Trứng bị ô nhiễm mức 1
ug/L không bị ung nhưng có
tốc độ phát triển chậm

Mất sinh cảnh
• Điều tra quần thể kỳ
nhông cho thấy ở khu
vực không bị tác động
có 80% trong khi ở khu
vực bị tác động chỉ còn
20%

Thuốc BVTV
TPT (Triphenyltin)

• Sự khác nhau: Do rửa
trôi các loại hóa nông
nên làm tăng độ pH của
dòng chảy mặt
• Điều tra của GS
Petranka cho thấy có tới
14 triệu kỳ nhông bị
chết mỗi năm do mất
sinh cảnh

Irido virus: RRV và ATV
• Irido virus gây bệnh cho động vật
không xương sống, cá và lưỡng cư
• Regina rani virus (RRV) đã được tìm
thấy ở kỳ nhông khu vực Vonda,
Saskatchewan
• Ambystoma tigrinum (ATV) được tìm
thấy ở khu vực Tây Nam
• ATV và RRV đã góp phần làm giảm
77% quần thể kỳ nhông ở hai khu vực
này

7


22-Apr-15

Triệu chứng nhiễm
ATV và RRV
• Regina rani virus (RRV)
phân lỏng, phân có
máu, biếng ăn, nôn
mửa, tụ huyết trên da
• RRV-ảnh hưởng tới tất
cả các cơ quan và hệ cơ,
hệ thần kinh

Catmi và Ếch nhái
• LD-50 xảy ra ở mức
nhiễm Cd: 227,3 mu g/L
dưới 10 ngày và ở mức
193,1 mu g/L dưới 24
giờ đối với trứng Kỳ
nhông
• Trong quá trình biến
thái mức ô nhiễm này
gây ra ức chế sinh
trưởng ở ấu trùng
(bệnh còi cọc)

• Ở mức 12.8 mu g/L
không gây chết cũng
như hiện tượng bất
thường nào.

Gia tăng ô nhiễm kim loại nặng như

Cadmium (catmi)
• Bình thường có nồng độ
thấp trong tự nhiên
• Bón phân cho cây, luyện kim
và sử dụng thuốc BVTV là
nguồn làm gia tăng nồng độ
catmi.

• Gây bệnh tiêu chảy, đau dạ
dày, nôn mửa, mềm yếu
xương, gầy mòn,
• Gây hại hệ thần kinh trung
ương, rối loạn sinh lý,
• có thể gây hại DNA hoặc gây
ung thư

Con người có thể làm gì?
• Giảm mức tích tụ axit: giảm mức phát thải SO và NO
• Thuốc BVTV: Hạn chế hoặc sử dụng loại thuốc khác
• Mất sinh cảnh: nâng cao trách nhiệm

8


22-Apr-15

Ếch nhái
VÀ
VẤN ĐỀ DỊ DẠNG CỦA CHÚNG

ẾCH NHÁI DỊ DẠNG
• Hiện tượng dị dạng được thấy ở hơn 60 loài.
• Ếch nhái dị dạng được tìm thấy ở khắp thế giới .
• Trong tự nhiên hiện tượng dị dạng (bình thường) chỉ
chiếm ít hơn 5%. Nhưng hiện nay tỷ lệ này quá cao .

ẾCH NHÁI DỊ DẠNG
• Năm 1995, mọt nhóm trẻ
em chơi bời ở Henderson,
Minnesota.
• Hôm đó hơn nửa trong số
22 con ếch bọn trẻ tìm
thấy là những con dị dạng
• Một số có 5 chân hoặc
nhiều chân hơn, không có
chân sau và không có mắt

CÁC NGUYÊN NHÂN
• Ba nguyên nhân chính:
– Tia cực tím
– Ô nhiễm thuốc BVTV
– Ký sinh trùng

9


22-Apr-15

TIA CỰC TÍM
• Tia cực tím có thể

giết chết phôi, ấu
trùng, gây bệnh ở
mắt nên đôi khi
không thấy rõ được
sự dị dạng ở ếch
nhái

• Gây hại hệ miễn dịch
và rối loạn di truyền
• Vấn đề trở nên
nghiêm trọng hơn
cùng với suy giảm
tầng ozon

Ảnh hưởng của tia cực tím
• Tỷ lệ sống của phôi ở
các độ sâu khác nhau
• Sinh cảnh có mực nước
nông có tỷ lệ sống thấp
do tác động của tia cực
tím .

Ô NHIỄM
• Ô nhiễm thuốc BVTV như
Retinoid, gần giống
methoprene, có ý nghĩa rất
lớn đối với sự phát triển của
chân sau của ếch nhái

• Atrazine là thuốc trừ cỏ gây

ra dị dạng ở ếch nhái
• Atrazine tàn phá hệ miễn
dịch của ếch nhái khiến
chúng trở thành loài bị nguy
cấp, rất mẫn cảm với virus

Hiện tượng biến dạng ở ấu trùng Xenopus laevis
do tác động của axit retinoic ở nồng độ 0,6 và 2
g/L (hình giữa và dưới)

10


22-Apr-15

Tần suất dị dạng và sự hiện diện của ký
sinh Ribeiroia

Ký sinh trùng
• Ký sính trùng, đặc biệt là
loài Ribeiroia ondatrae,
gây dị dạng ở ếch nhái .
• Ribeiroia hình thành u
nang ở trong thân thể
ếch nhái, đặc biệt là vùng
chân sau khiến mọc ra
chân mới ở các khu vực
khác nhau
• Ribeiroia được tìm thấy ở
những nơi có hiện tượng

dị dạng

• Mối quan hệ khá rõ ràng

Ký sinh trùng Rib. Nguyên nhân của
vấn đề dị dạng

Vòng đời ký sinh
Vòng đời ký sinh trùng
Ếch nhái
Dị dạng

Sán lá
trưởng thành

• Số lượng sán có đuôi có quan hệ tỷ lệ thuận với hiện
tượng dị dạng, quan hệ tỷ lệ nghịch với tỷ lệ sống của
ếch Nhái cây (Hyla regilla)

Ký chủ
Đầu tiên
Trứng
Ký sinh

Ấu trùng
ếch nhái
U nang ký sinh

Ốc sên

11


22-Apr-15

Ấu trùng dị dạng

Tác động kết hợp gây dị dạng
• Thuốc BVTV và ký sinh trùng Ribeiroia
– Thuốc BVTV làm yếu khả năng đề kháng của
ếch nhái, suy giảm hệ miễn dịch
– Dẫn đến dễ bị ký sinh trùng tấn công
• Thuốc BVTV khiến ếch nhái ít hoạt động trở
nên “lười biếng”  dẽ bị tổn thương và trở
nên nguy cấp… và dị dạng

Tập tính di chuyển…

Yếu tố con người

• Với sự có mặt của động vật ăn thịt số lượng ký
sinh trùng tăng lên rõ rệt
• Ấu trùng ếch nhái kém linh hoạt do có các loài
động vật ăn thịt chúng thường có tỷ lệ bị ký
sinh cao hơn

• Con người là nguyên nhân của 3 loại nguyên nhân .
• Pha shủy tầng ozon và tia cực tím
• Bón phân N, P khiến chúng ngấm xuống nước tạo
nên hiện tượng “nở hoa” bùng nổ tảo…

• Cái đó tạo ra nhiều nguồn thức ănhơn cho ốc sên,
tạo cơ hội tốt cho ký sinh trùng phát triển. .
• Nhiều chất dinh dưỡng dẫn đến ấu trùng lười di
chuyển
• Con người tạo ra ao hồ có nhiều động vật bắt mồi ăn
thịt hơn
• …. Ô nhiễm nặng hơn

12


22-Apr-15

Vì vậy phải luôn thận trọng
• Ếch nhái có nơi ở rất hẹp
• Ếch nhái rất mẫn cảm với môi trường bị tác động vì
chúng hô hấp qua da
• Trứng ếch nhái rất mẫn cảm
• Dị dạng là chỉ thị rõ rệt cho vấn đề môi trường bị tác
động xấu.

Nghiên cứu ảnh hưởng của Sán lá
đến ếch cây
Pieter T.J. Johnson, Kevin B. Lunde,
Euan G. Ritchie, and Alan E. Launer
Science. 284: 802-804 (1999)

Observations
Ếch cây - Hyla regilla

Điều tra ao hồ cho thấy 4/13 ao có H. regilla với
chân sau dị dạng
Kiểm tra nước có thuốc BVTV, PCBs, hoặc kim loại
nặng s
Trứng ếch nở bình thường trong phòng thí nghiệm

Photo by Chris Brown

/>
4 ao có chứa ốc sên Planorbella tenuis (Ký chủ trung
gian của Sán lá Ribeiroia sp.)

Sán lá Ribeiroia có gây ra biến dạng ở loài
Ếch cây H. regilla?

13


22-Apr-15

PHƯƠNG PHÁP
Thu thập trứng ếch H. regilla egg masses ở nơi không
có hiện tượng dị dạng

Công thức thí nghiệm:
1. Đối chứng ( 0 Reibeiroia cercariae)
2. Nhiễm nhẹ (16 Reibeiroia cercariae)
3. Nhiễm trung bình (32 Reibeiroia cercariae)

Đưa vào bình chứa dung tích 1 L container có nước

sạch sau khi nởt

4. Nhiễm nặng (48 Reibeiroia cercariae)
5. 80 Alaria mustelae cercariae
6. Kết hợp 80 Alaria mustelae và 32 Reibeiroia cercariae

Xử lý ấu trùng trong 4 chậu cho lây nhiễm ký sinh trong
10 ngày

Kết quả
85% ếch nhái sống sót có hiện tượng dị dạng
chân
Tỷ lệ sống dưới 50% ở công thức nhiễm trung
bình và nhiễm nặng

Công thức đối chứng có tỷ lệ sống là **%, tỷ lệ dị
dạng chân =0%

Abnormality
frequency

Survivorship to
metamorphosis

Increased density of Ribeiroia cercariae leads to:
increased abnormal limb development and
decreased tadpole survivorship

14

22-Apr-15

Solid survivorship
Clear abnormality
frequency

Shows that Alaria has no effect on survivorship or
on limb deformities

15