đánh giá đúng hiện trạng thành phần loài cá và chất lượng nước của Hồ Quan Sơn, huyện Mỹ đức, Hà Nội

Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga
MỞ ðẦU

Hồ Quan Sơn, huyện Mỹ ðức, Hà Nội là một hồ chứa lớn có nhiều vai trò
ñối với huyện Mỹ ðức và các vùng lân cận như: ñiều hoà khí hậu, cung cấp
nguồn lợi thuỷ sản cho người dân trong vùng, cũng như ñảm bảo chống lũ an
toàn, ñảm bảo ổn ñịnh nguồn nước tưới tiêu cho trên 1000 ha ñất nông nghiệp và
tạo ñiều kiện cho huyện phát triển du lịch sinh thái vào mùa mưa, .
Trong các nhóm sinh vật, cá và các loài thuỷ sản khác ñóng vai trò ñặc biệt
quan trọng ñối với ñời sống kinh tế của ñịa phương. Hiện nay vùng hồ Quan
Sơn do Công ty Cổ phần Thuỷ sản và Du lịch Quan Sơn quản lí và kinh doanh.
Tuy nhiên, chức năng chính của hồ là lưu trữ nước trong mùa mưa ñể cung
cấp nguồn nước tưới vào mùa khô cho khoảng 1000 ha ñất canh tác nông nghiệp
của huyện, nên Công ty Cổ phần Thuỷ sản và Du lịch Quan Sơn chỉ thực hiện
ñược nhiệm vụ nuôi trồng thuỷ sản và kinh doanh du lịch chủ yếu vào thời kì hồ
ngập nước. Vào các tháng mùa khô, hầu hết nước trong các hồ bị tháo cạn nên
nuôi trồng thuỷ sản và kinh doanh du lịch bị hạn chế rất nhiều và các thuỷ vực
có nhiều thay ñổi về chất lượng nước, chế ñộ thuỷ văn gây bất lợi cho ñời sống
của cá, từ ñó cũng gây bất lợi cho nghề cá. Cùng với việc khai thác nguồn lợi cá
tự nhiên bằng mọi hình thức ñể tận thu sản lượng như: ñánh bắt cá bằng lưới
mắt nhỏ, bằng kích ñiện,... mà không có biện pháp bảo vệ và phát triển thích
hợp; cộng với nguồn nước hồ bị ô nhiễm do chất thải sinh hoạt và thuốc trừ sâu,
thuốc bảo vệ thực vật làm cho hệ ®éng thực vật thuỷ sinh không ổn ñịnh, thành
phần và SL các loài cá bị giảm sút. Ngược lại, do hồ Quan Sơn ñược lưu thông
với sông ðáy và sông ñào Mỹ Hà nên tình trạng trên cũng ñược cải thiện một
phần.
Mục ñích của luận văn này là nghiên cứu ðDSH cá và mối quan hệ của
chúng với chất lượng môi trường nước ở vùng Hồ Quan Sơn, huyện Mỹ ðức,
Hà Nội ñể ñánh giá ñúng hiện trạng thành phần loài cá và chất lượng nước của

Hồ Quan Sơn, huyện Mỹ ðức, Hà Nội góp phần giúp chính quyền ñịa phương
1


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

có những giải pháp hữu hiệu và ứng dụng trong phát triển nghề cá, bảo tồn
ðDSH, phát triển du lịch sinh thái. ðể ñạt ñược mục tiêu nêu trên, luận văn
nghiên cứu các nội dung sau:
1. Xác ñịnh thành phần loài cá ở vùng hồ Quan Sơn, Huyện Mỹ ðức,
Hà Nội.
2. Nghiên cứu sự biến ñộng về thành phần loài và phân bố cá ở vùng hồ
Quan Sơn, huyện Mỹ ðức, Hà Nội theo thời gian và không gian.
3. Nghiên cứu mối quan hệ giữa thành phần loài cá và ñộ phong phú của
chúng với một số yếu tố thuû lÝ, thuû ho¸.
4. Sử dụng chỉ số tổ hợp cá ñể ñánh giá chất lượng nước ở vùng hồ Quan
Sơn, huyện Mỹ ðức, Hà Nội.

2


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. ðDSH và vai trò của ðDSH cá trong các hệ sinh thái nước
1.1.1. Khái niệm về ðDSH

Thuật ngữ ðDSH (biodiversity) ra ñời từ những năm 80 của thế kỉ 20. ðến
nay có ít nhất 25 ñịnh nghĩa về thuật ngữ "ðDSH”.
Theo WWF, 1989, ðDSH là sự khác nhau giữa các sinh vật sống ở tất cả
mọi nơi, bao gồm: các HST trên cạn, trong ñại dương và các HST thuỷ vực
khác, cũng như các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một thành phần,....Thuật
ngữ này bao hàm sự khác nhau trong một loài, giữa các loài và giữa các HST
[22].
ðDSH ñược hiểu “là sự phồn thịnh của sự sống trên trái ñất, là hàng triệu
loài thực vật, ñộng vật và vi sinh vật, là những gen chứa trong các loài, là những
HST vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường [22].
ðDSH một thuật ngữ bao trùm mọi mức ñộ biến ñổi của thiên nhiên gồm
cả SL và tần suất xuất hiện của HST, của loài hay gen trong một tập hợp ñã biết.
Hiện nay ðDSH ñược xét ở 3 cấp ñộ: ða dạng về loài sinh vật, ña dạng về gen
chứa trong các loài (ña dạng di truyền) và ña dạng về HST.
ðDSH có vai trò rất quan trọng ñối với việc duy trì các chu trình tự nhiên
và cân bằng sinh thái. ðDSH là cơ sở của sự sống còn và thịnh vượng của loài
người và sự bền vững của thiên nhiên trên trái ñất. Theo ước tính giá trị của tài
nguyên ðDSH toàn cầu cung cấp cho con người là 33.000 tỷ ñô la mỗi năm
[22]. Nguồn tài nguyên ðDSH trong tự nhiên tập trung trong các HST.Vì vậy:
- HST là cơ sở sinh tồn của mọi sự sống trên trái ñất. Nó ñảm bảo ñược sự
tuần hoàn vật chất và chuyển hoá năng lượng thông qua chuỗi thức ăn và lưới
thức ăn trong quần xã.
- Cung cấp trực tiếp lương thực, thực phẩm, dược liệu, nguyên liệu, nhiên
liệu cho con người.
3


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- Là kho dự trữ nguồn gen quan trọng ñể bổ sung cho vật nuôi và cây trồng.
- Phục vụ ñời sống tinh thần và ñáp ứng nhu cầu thẩm mỹ, nâng cao tri
thức khoa học và khát vọng khám phá thế giới tự nhiên.[28]
1.1.2. ðDSH ở Việt Nam
1.1.2.1. ða dạng về các HST
Các nhóm HST chính là: HST trên cạn, HST nước và HST biển.Trong mỗi
nhóm có các kiểu HST khác nhau, HST ñất ngập nước rất ña dạng, có 69 kiểu
ñất ngập nước, bao gồm:
- ðất ngập nước tự nhiên 30 kiểu.
- ðất ngập nước ven biển 11 kiểu.
- ðất ngập nước nội ñịa 19 kiểu.
- ðất ngập nước nhân tạo 9 kiểu.
Một số kiểu ñất ngập nước có nguồn tài nguyên ðDSH phong phú như ñầm
lầy than bùn, rừng ngập mặn, rạn san hô, ñầm phá, vụng biển, vũng biển,
các vùng ñất ngập nước cửa sông Hồng, ñất ngập nước ñồng bằng sông
Cửu Long,... [7].
1.1.2.2. ða dạng về loài
Việt Nam ñược coi là ñiểm nóng về ðDSH trên thế giới với các lí do:
- Việt Nam ñược quốc tế công nhận là một trong 16 quốc gia có tính ðDSH
cao nhất thế giới, với nhiều kiểu rừng, ñầm lầy, sông suối, ao hồ, rạn san hô,...
tạo nên môi trường sống cho khoảng 10% tổng số loài sinh vật trên thế giới,
10% tổng số loài chim và thú hoang dã trên thế giới trong khi chỉ chiếm 1% diện
tích ñất liền của thế giới [3,4]. SL các loài sinh vật ñã biết ñến năm 2005 ở Việt
Nam ñược thể hiện ở bảng 1.

4


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Bảng 1- Thành phần loài sinh vật ñã biết ở Việt Nam năm 2005 [40]

Số TT
1

2

3

4

Số loài ñã xác ñịnh ñược

Nhóm sinh vật
Thực vật nổi

1.939

- Nước ngọt

1.402

- Biển

537

Rong, tảo

697

Nước ngọt

Khoảng 20

Biển

682

Cỏ biển

15

Thực vật ở cạn

13.766

Thực vật bậc thấp

2.393

Thực vật bậc cao

11.373

ðộng vật không xương sống ở nước

8.203

Nước ngọt

782

Biển

7.421

5

ðộng vật không xương sống ở ñất

6

Côn Trùng

7.750

7

Cá

2.738

Nước ngọt

1027

Biển

2.438

8

khoảng 1.000

Bò sát

296

Rắn biển

50

Rùa biển

4

9

Lưỡng cư

162

10

Chim

840

11

Thú

310

Thú biển

16
5


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Việt Nam có khoảng hơn 22.458 loài ñộng vật, hơn 16.400 loài thực vật và
khoảng 30.000 loài vi sinh vật. Riêng ở dưới nước ñã xác ñịnh ñược 2740 loài
và dưới loài thuỷ sinh vật nước ngọt và trên 11.000 loài thuỷ sinh vật nước mặn.
Nhiều loài ñộng thực vật ñược bổ sung vào danh sách các loài của Việt Nam.
- Thành phần loài của Việt Nam rất phong phú, ña dạng và có mức ñộ ñặc
hữu cao so với các nước trong phân vùng ðông Dương [28].
- Hiện nay, nguồn tài nguyên ðDSH của Việt Nam ñã và ñang bị suy giảm,
thất thoát nghiêm trọng vào bậc nhất thế giới . Nhiều HST và môi trường sống bị
thu hẹp diện tích, nhiều Taxon loài và dưới loài ñang ñứng trước nguy cơ bị
tuyệt chủng trong một tương lai gần.[28]
ðể bảo vệ và duy trì các HST này, trong những năm qua, Việt Nam ñã
tăng cường ñầu tư cho các chương trình, dự án nhằm bảo tồn tốt hơn tài nguyên
ðDSH của ñất nước. Tổng kinh phí ñầu tư cho bảo tồn ðDSH năm 2005 ñạt xấp

xỉ 51,8 triệu USD, gấp 10 lần so với một thập kỷ trước.[22]
1.1.2.3. ða 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.
Các loài cá nuôi có nguồn gốc từ nước ngoài ñược nhập và thuần dưỡng ở
Việt Nam khoảng 50 loài. Trong ñó có 35 loài cá cảnh còn lại là các loài cá nuôi
lấy thịt.
Theo Jucovki (1970) Các giống cây trồng ở Việt Nam rất ña dạng và phong
phú. Hiện nay ñã thống kê ñược 802 loài cây trồng phổ biến thuộc 79 họ. [22]
1.1.3. ðDSH của HST hồ
ðDSH trong các hồ tự nhiên và hồ nhân tạo khác cơ bản với các hệ thống
sông, biển hoặc trên ñất liền. Các sinh vật trên ñất 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 ñiều chỉnh nhất ñịnh phạm vi phân bố của chúng khi các ñiều
kiện khí hậu hoặc sinh thái bị thay ñổi. Còn những nơi cư trú nước ngọt ở các hồ
6


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

là không liên tục. Vì vậy nhiều loài nước ngọt ở trong hồ không di chuyển dễ
dàng qua vùng ñất liền do hồ là các ñơn vị riêng biệt. ðiều này gây ra các ảnh
hưởng:
- Các loài phải tiếp tục tồn tại khi có những thay ñổi về khí hậu và sinh thái
ở nơi cư trú.
- ðDSH trong hồ thường có tính ñịa phương hoá cao, thậm chí các hệ
thống hồ và suối nhỏ cũng thường có những dạng sống tiến hoá ñơn nhất và có
tính ñịa phương

- ða dạng loài trong các hồ tự nhiên thường cao, ngay cả ở những vùng có
SL loài tại từng ñiểm cụ thể thấp. ðiều này là do có sự khác nhau về thành phần
loài giữa các ñịa ñiểm.
- Có tính ñặc hữu cao và khá ña dạng về thành phần loài.
- ða dạng di truyền thể hiện ở mức ñộ ña dạng về kiểu hình của các loài. Số
lượng loài càng nhiều thì ña dạng di truyền càng lớn.
Các kiểu gen ở Việt Nam thường có nhiều biến dị, ñột biến vì vậy có nhiều
kiểu hình ña 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 ñiều kiện tự nhiên, khí hậu, môi trường khác biệt giữa các vùng
miền có hồ phân bố.[29]
1.1.4. Vai trò của ðDSH cá trong các HST nước
Thủy sản hàng năm cung cấp cho ñất nước khoảng 2 tỷ ñô la [22]. Nguồn
lợi thuỷ sản còn:
- ðảm bảo cân bằng sinh học trong các thuỷ vực từ ñó 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 ñảm bảo sự tuần hoàn vật chất và sự chuyển hóa năng lượng ở các
HST nước, làm cho không một loài nào ñó phát triển hoặc suy giảm SL một
cách quá mức.
- Là nguồn dự trữ gen.
7


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- 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 (cá Chép,
cá Mè, cá Trắm cỏ ...) do các loài cá tự nhiên trong sông bị khai thác kiệt quệ.

- Cung cấp nguồn dược liệu do một số loài cá nước ngọt có thể dùng làm
thuốc. Ví dụ: Mật cá trắm ñen có thể làm thuốc sát trùng [33].
- ðáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của con người : Có rất nhiều loài cá ñược
dùng làm cảnh. Trong ñó ở Việt Nam có khoảng 35 loài cá cảnh nhập từ nước
ngoài.
- Phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học ñể phát triển nghề cá và bảo
tồn ðDSH.
- HST nước có ðDSH cá có thể phát triển du lịch. Ví dụ: suối cá thần Cẩm
Lương- Cẩm Thủy- Thanh Hoá thu hút rất nhiều khách du lịch trong và ngoài
nước ñến thăm quan.
1.2. ðặc ñiểm ñặc trưng của HST hồ chứa
Nước ngọt bao phủ gần 2% bề mặt trái ñất, xấp xỉ 2,5 x 106 km2, phần lớn
tập trung trong các hồ tự nhiên và hồ chứa.
Hồ chứa hình thành là do con người ñắp ñập ngăn dòng chảy ở vùng trung
và thượng lưu các dòng sông. [29]
1.2.1. Các ñặc trưng về hình thái, cấu tạo và ñiều kiện sống trong hồ chứa
Hồ chứa có khối nước vận ñộng rất chậm. Theo chiều dọc hồ, tốc ñộ dòng
chảy giảm dần từ ñầu hồ ñến cuối hồ. Vì vậy ở phần ñầu hồ tính chất dòng chảy
thể hiện rất rõ nét, nhưng ở cuối hồ khối nước mang ñặc trưng của nước ñầm hồ.
Hình dạng hồ kéo dài theo dạng dòng chảy, ñường bờ rất khúc khuỷu, uốn
lượn tạo cho hồ có dạng cành cây. Trên mặt hồ lác ñác nổi lên các ñảo là những
ñỉnh núi không bị ngập chìm. Nền ñáy hồ thấp dần từ phía ñầu hồ xuống cuối
hồ, lặp lại diện mạo của thung lũng dòng sông và các lưu vực xung quanh bị
ngập nước.

8


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Khối nước của hồ ñược chia thành 2 phần: Phần nước hữu ích và phần
nước chết. Phần nước hữu ích của hồ luôn ñược ñổi mới, phụ thuộc vào nguồn
nước của lưu vực dòng chảy cấp theo mùa cho hồ và nhu cầu sử dụng nước theo
chế ñộ canh tác.
Do mực nước hồ chứa dao ñộng rất lớn nên vùng ven bờ trở lên bất lợi ñối
với ñời sống của sinh vật. Ở ñó thường không có mặt của ñại ña số các loài ñộng
vật và thực vật ñáy. Hồ chứa có diện tích mặt nước rộng, gió thịnh hành trong
các mùa thường gây sóng lớn, vỗ ñập vào bờ gây huỷ hoại nơi sống ven hồ và
gây xói lở, làm tăng ñộ ñục của vùng nước nông ven bờ.
Một chỉ số quan trọng của hồ chứa là hệ số ñổi mới của khối nước (lưu
lượng dòng chảy năm) thuộc các sông cung cấp cho hồ so với thể tích hồ. Hệ số
này càng cao, khối nước càng ñược ñổi mới nhanh kéo theo sự dao ñộng mực
nước càng lớn, gây ảnh hưởng mạnh ñến ñời sống của thuỷ sinh vật trong hồ. Ở
những hồ có dung tích nhỏ, hệ số ñổi mới của nước nhanh hơn so với hệ số ñổi
mới của nước ở những hồ có dung tích lớn làm cho ñiều kiện sống của các quần
xã sinh vật trong hồ khó khăn và kém ổn ñịnh hơn. Những hồ chứa ñược xây
dựng trên những sông ở vùng ñồng bằng hệ số ñổi mới của khối nước thường
dao ñộng trong phạm vi 1-10. Hơn nữa, giá trị ñó càng lớn ñiều kiện sống trong
hồ chứa càng gần với ñiều kiện sống của dòng chảy.
Tuổi thọ của hồ phụ thuộc vào tốc ñộ bồi lắng lòng hồ do các vật liệu ñược
dòng sông chuyển vào từ lưu vực xung quanh. Tốc ñộ bồi lắng càng nhanh khi
rừng ñầu nguồn và rừng thuộc lưu vực gom nước cho hồ không ñược bảo vệ, bị
chặt trắng. Chính vì vậy, các hồ chứa của Việt Nam chỉ sau một số năm ngập
nước, lòng hồ ñược tôn cao khá nhanh do khối lượng trầm tích ñưa 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. [29]
Trong khoảng 30 - 40 năm gần ñây hồ chứa ở nước ta phát triển khá nhiều

với khoảng 2470 hồ có kích cỡ khác nhau với tổng diện tích 183.580 ha (bảng 2)
9


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Bảng 2: Phân chia hồ chứa nước ở Việt Nam theo kích thước [11]
( Theo ñiều tra của Viện kinh tế và quy hoạch thuỷ sản năm 1999)
Loại
hồ

Qui cỡ

Số lượng

Diện tích

ha

n

%

ha

%

I

>10.000

4

0,17

102.700

55,90

II

1.000 - 10.000

12

0,50

30.540

16,70

III

100 - 1.000

104

4,20

28.481

15,50

IV

10 - 100

556

22,50

14.904

8,10

V

5 - 10

727

29,40

4548

2,50

VI

<5

1.067

43,20

2.406

1,50

Tổng cộng

2.470

100

183.580

100

Các hồ cỡ nhỏ dưới 100 ha có số lượng chiếm tới 96,1% và diện tích chiếm
11,9%. Ngược lại hồ từ 100 ha trở lên về số lượng chỉ chiếm 4,9% nhưng diện
tích lại chiếm tới 88,1%.
Số lượng và diện tích hồ có sự phân bố khác nhau theo các vùng (bảng 3) .
Bảng 3: SL và diện tích các hồ chứa theo vùng khác nhau ở Việt Nam [12]
TT

Các vùng

Số hồ

Số

Diện tích

tỉnh

SL

%

ha

%

1

Trung du vùng núi Bắc Bộ

14

1.750

69,03

65.629

35,8

2

Bắc trung bộ

6

151

6,11

20.884

11,4

3

Nam trung bộ

7

227

9,19

11.290

6,1

4

Tây Nguyên

4

287

11,62

12.672

6,9

5

ðông Nam Bộ

4

100

4,05

73.105

39,8

35

2.470

100

183.580

100

Tổng cộng

Một số hồ chứa lớn tiêu biểu ở miền Bắc nước ta như Thác Bà, Hoà Bình,
hồ Núi Cốc, hồ Cấm Sơn, hồ ðồng Mô - Ngải Sơn, Suối Hai, Quan Sơn, ....
Các hồ chứa lớn ở Bắc Trung Bộ: hồ Sông Mực, hồ Kẻ Gỗ, hồ Cẩm Ly.
10


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Các hồ chứa tiêu biểu Nam Trung Bộ là hồ Phú Ninh, hồ Núi I.
Các hồ chứa tiêu biểu ở Tây Nguyên là hồ: Ea Kao, Yaly, ðắc Uy.
Các hồ chứa tiêu biểu ðông Nam Bộ là hồ Trị An, hồ Dầu Tiếng.
1.2.2. Quá trình hình thành và phát triển của các quần xã sinh vật trong hồ
chứa [29]
Thành phần loài và SL sinh vật trong hồ chứa ñứng vị trí trung gian giữa
sinh vật dòng chảy và hồ tự nhiên. Những hồ chứa ñược xây dựng từ thung lũng
dòng chảy thì ở phần ñầu hồ mang ñiều kiện sống của sông và những cư dân của
nó vẫn ñược duy trì, còn ở cuối hồ ñiều kiện sống và cư dân sống mang ñậm nét
của hồ. Trong giai ñoạn ñầu mới ngập nước, thành phần ñộng thực vật giới gần
với ñộng thực vật giới của các thuỷ vực ban ñầu trước khi ngập nước; càng về
sau chúng càng biến ñổi và mang những nét ñặc trưng của vùng ñịa lí thuỷ vực.

Qúa trình hình thành khu hệ thuỷ sinh vật hồ chứa trải qua 3 giai ñoạn:
- Giai ñoạn ñầu là sự huỷ diệt khu hệ sinh vật dòng chảy (reophil và
phytophil) và những nhóm thuỷ sinh vật khác thuộc các HST ñã từng tồn tại
trong lòng hồ trước khi hồ tích nước. ðây 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, cơ hội tồn tại tạm thời, phân bố một cách
ngẫu nhiên vào hồ; ñối với ñộng vật ñáy, ấu trùng Chironomidae phân bố ồ ạt
ngay ở những ngày ñầu mới ngập nước, còn Zooplankton, Crustacea và
Rotatoria phát triển rất mạnh nhờ nguồn thức ăn sẵn có trong hồ.
- Giai ñoạn 2: ðiều kiện sống trong hồ ổn ñịnh dần, ổ sinh thái của các loài
và mối quan hệ của chúng ñược xác lập, thành phần các loài ñi vào trạng thái ổn
ñịnh, liên quan với sự mất ñi của các loài ưa nước chảy, nhưng thế vào ñó là sự
ưu thế của các loài có nguồn gốc ñầm hồ. Quá trình khoáng hoá giảm, nhưng sự
lắng ñọng trầm tích tăng lên, nước phân tầng trong các hồ sâu, do ñó năng suất
sinh học của hồ giảm dần.

11


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- Giai ñoạn 3: Hồ bước vào trạng thái cân bằng ổn ñịnh, sự khoáng hoá kết
thúc. Do các loài sinh vật hồ chứa ñã hoàn thành sự phân chia nơi ở và nguồn
dinh dưỡng; các mối quan hệ giữa các loài và SL cá thể của mỗi loài cũng như
các mối quan hệ sinh học khác giữa các loài ñược xác lập. Ở giai ñoạn này mới
chính thức hình thành sinh vật ñáy với sự tập trung trên vỏ ñáy hồ một khu hệ
ñơn ñiệu. Quá trình này diễn ra 3 – 4 năm kể từ khi hồ tích nước và ñi kèm với
ñiều ñó là sự suy giảm mạnh sinh khối của ñộng vật ñáy; thành phần loài của

Zooplankton cũng nghèo ñi rõ dệt. Giai ñoạn này năng suất sinh học của hồ thấp
và ổn ñịnh, phù hợp với ñiều kiện ñịa lí của vùng.
Plankton gồm chủ yếu là Bacteria (phong phú gấp nhiều lần ở sông),
Cyanophyta, Bacillariophyta và Chlorophyta, Infusoria, Rotatoria, Crustacea.
- Phytoplankton trong hồ thay ñổi liên quan chặt chẽ với ñộ ñục và chế ñộ
chiếu sáng của tầng nước. Phần giữa và cuối hồ Phytoplankton nghèo do nguồn
muối khoáng và các phân tử hữu cơ bị lắng chìm xuống ñáy sâu, không quay trở
lại chu trình. Ở những hồ chứa vùng ôn ñới, trong tầng ñược chiếu sáng thường
gặp các ñại diện của Diatomae (Melosia và Asterinella), Cyanophyta (Anabaena,
Aphanizomenon và Mycrocystis), Chlorophyta (Eudorina, Pediastrum và
Chlamydomonas). Trong mùa lạnh vai trò của Diatomae trở lên ưu thế, còn vào
mùa hè là Chlorophyta.
- Zooplankton gồm các ñại diện chính là Trùng Roi không màu, Infusoria,
Rotatoria, Cladocera và Copepoda. Ở các hồ chứa vĩ ñộ thấp trong thành phần
Zooplankton còn gặp nhiều ấu trùng ñộng vật ñáy, nhất là ấu trùng côn trùng
sống trong nước.
- Sinh vật ñáy và Periphyton trong hồ chứa khá phong phú ñối với các hồ
ñược hình thành từ các sông ñồng bằng, nhưng càng về sau càng giảm do ñộ ñục
ở ñáy cao hơn và các phần tử lắng ñọng xuống ñáy ngày một nhiều. Những hồ
chứa nhỏ hệ số ñổi mới của nước cao, sinh vật ñáy nghèo hơn so với những hồ
lớn, vì nền ñáy và khối nước của hồ nhỏ rất kém ổn ñịnh.
12


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

+ Phytobenthos tập trung chủ yếu ở ven bờ, nơi ít sóng gió và ñộ ñục giảm,
gồm phần lớn là các cây thân thảo như: lau, sậy, lác,....

+ Zoobenthos trong hồ khác với Zoobenthos của dòng chảy bởi sự có mặt
phong phú của những loài sống dưới nước thứ sinh với các ñại diện chủ yếu là
ấu trùng côn trùng, ñặc biệt là Chironomidae. ðộng vật ưa ñáy ñất (pelophil) có
nhu cầu oxi thấp và các dạng reophil ở phần ñầu hồ thường là nhóm ưu thế.
Theo quy luật ñó, ñi từ ñầu hồ ñến cuối hồ, thành phần loài ñộng vật ñáy nghèo
dần do ñộ sâu tăng và sự xáo trộn của khối nước giảm. Trong các hồ chứa vùng
ôn ñới, những nhóm ñộng vật ñáy có vai trò lớn là Microzoobenthos, ấu trùng
Chironomus, Glyptotendpes và Cryptochironomus; giun ít tơ Limnodrilus và
Tubifex; Thân mềm Anodonta, Unio, Viviparus,....
- ðộng vật nekton gặp chủ yếu trong hồ là cá. Ở giai ñoạn ñầu, nhóm cá
nổi rất phong phú liên quan với nguồn thức ăn nổi giàu có. Những nhóm loài
reophil càng về sau càng giảm và thay vào ñó là những loài ưa nước ñứng.
Không những thế, những loài phytophil nghèo ñi vì ñiều kiện ñẻ trứng không
thuận lợi do thực vật ven bờ bị huỷ hoại.
Ở các hồ chứa nước ta, sau khi ngập nước, nhiều loài cá nuôi ñược thả vào
như: trắm cỏ, cá trôi, rô phi, mè trắng, mè hoa, chép,....ñể tận dụng nguồn thức
ăn giàu có ban ñầu nên sản lượng khai thác của chúng ñóng vai trò chủ yếu. Sau
một số năm, khả năng bổ sung giống giảm, sản lượng cá khai thác cũng giảm
theo và thành phần các loài cá của khu hệ dần quay trở về trạng thái tự nhiên.
1.3. Quan hệ của ðDSH với một số yếu tố sinh thái chính ở hồ
Ở hồ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến ðDSH cá: Các ñặc tính cơ lí học (áp
lực nước, ñộ nhớt, sức căng bề mặt, ánh sáng, nhiệt ñộ, ...), ñặc tính thuỷ học (sự
vận ñộng của khối nước trong thuỷ vực), các ñặc tính thuỷ hoá học của nước
(chất hoà tan, chất vẩn, pH,...), ñặc tính nền ñáy, các yếu tố hữu sinh,....Trong
phạm vi của bản luận văn này tôi chỉ ñề cập ñến các yếu tố có ảnh hưởng mạnh
mẽ tới ðDSH cá: nhiệt ñộ, ñộ ñục, pH, chất hoà tan.

13

Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

1.3.1. Quan hệ với các yếu tố thuỷ lí
- Nhiệt ñộ của nước: Nhiệt ñộ của nước thay ñổi theo mùa, có ảnh hưởng
rất lớn và mang tính quyết ñịnh ñối với ñời sống thuỷ sinh vật. Trong ñời sống
cá thể, nhiệt ñộ ảnh hưởng tới tốc ñộ trao ñổi chất do ảnh hưởng ñến hoạt ñộng
của các enzim theo ñịnh luật Vanhoff. Do vậy, chế ñộ nhiệt trong thuỷ vực ảnh
hưởng ñến tốc ñộ sinh trưởng, phát triển và sinh sản của thuỷ sinh vật. Cùng với
nồng ñộ muối, chế ñộ nhiệt quyết ñịnh sự phân bố theo vĩ ñộ của các thuỷ sinh
vật trong các thuỷ vực [30].
- ðộ trong: ðộ trong gây ra bởi các phần lơ lửng khác nhau trong thuỷ vực.
Nó rất quan trọng với hệ thống sinh vật ở nước, vì nó làm giảm khả năng xuyên
sâu của ánh sáng bề mặt. Qua ñó ảnh hưởng tới giới hạn quang hợp,tầm nhìn của
các ñộng vật sống trong nước [29]. 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 ñó có cá cũng bị suy giảm. Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỷ lệ nghịch
với ñộ trong của nước. ða số các hồ nước sạch ñộ trong khoảng từ 6 – 10m.
Nhiều hồ tự nhiên và hồ chứa ñộ trong của nước rất thấp khoảng 1 -3 m [30].
- Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước: ðiều chỉnh sự tồn tại và phát triển
ñời sống của sinh vật. Ánh sáng tác ñộng lên ñời sống sinh vật qua các dấu
hiệu: ðặc tính của ánh sáng, năng lượng tác ñộng, thời gian tác ñộng. Ánh sáng
chiếu xuống nước bị hấp thụ ngay ở lớp nước mặt dày 1m ánh sáng bị hấp thụ
tới 50% và phản xạ trở lại bầu trời. Càng xuống sâu, cường ñộ chiếu sáng, thành
phần ánh sáng và thời gian chiếu sáng càng giảm. ðộ 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 ñộng cần ánh sáng khác của thuỷ sinh vật [29].
1.3.2. Quan hệ với các yếu tố thuỷ hoá

1.3.2.1. pH
pH: Hoạt ñộng sống của thuỷ sinh vật như quang hợp, hô hấp làm thay ñổi
ñộ pH của nước trong thuỷ vực. Ngược lại pH của nước ảnh hưởng trực tiếp
hoặc gián tiếp tới sự phân bố và hoạt ñộng sống của thuỷ sinh vật. ðộ pH thay
ñổi làm thay ñổi cân bằng các hệ thống hoá học trong nước, qua ñó gián tiếp ảnh
14


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

hưởng tới ñời sống của thuỷ sinh vật. Ví dụ pH axit làm muối Fe hoà tan nhiều
trong nước gây ñộc cho thuỷ sinh vật [30].
Riêng ñối với cá thì mang cá là cơ quan ñầu tiên dễ chịu tác ñộng của axit.
Khi cá sống trong môi trường axit thấp, lượng chất nhầy trên bề mặt mang cá
tăng. Từ ñó gây trở ngại cho sự trao ñổi các khí hô hấp và các ion qua mang. Vì
vậy, sự phá vỡ cân bằng các axit trong máu cá dẫn ñến hô hấp không bình
thường làm giảm lượng muối trong máu, gây quá trình thấm lọc không bình
thường. ðây là triệu chứng khá phổ biến khi cá bị sốc axit. Tuy nhiên, khi pH
thấp nồng ñộ ion nhôm tăng, thậm chí tăng gấp nhiều lần so với bình thường,
tăng khả năng gây ñộc của nhôm. Ở pH cao mang cá, mắt cá cũng rất nhạy cảm
[31].
ðiểm gây chết của pH thấp hơn 4 (axit) và lớn hơn 11(kiềm). Với ñộ pH từ
4÷4,5, cá phát triển chậm [55]. Vào buổi sáng, giá trị của pH trong môi trường
thay ñổi trong khoảng 6,5÷9 ñược coi là phù hợp nhất cho cá sinh trưởng và
phát triển [55].
Nếu cá bị chuyển nhanh chóng từ môi trường nước 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 ñựng thông thường của loài

cá ñó.
Trong nuôi trồng thuỷ 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 ñộ kiềm
thấp pH không ñủ thấp ñể gây hại cho cá nhưng nó có thể làm giảm lượng phốt
pho và CO2 hoà tan rất cần thiết cho thực vật nổi. pH cao ở những thuỷ vực này
làm tăng tỷ lệ ñạm tổng số ở dạng NH3 gây ñộc cho cá [43].
1.3.2.2. Các chất hoà tan
* Các chất vô cơ hoà tan trong nước thiên nhiên gồm ba thành phần:
- Thành phần chủ yếu của chất vô cơ hoà tan trong nước thiên nhiên là
muối. Trong nước ngọt thành phần này chiếm tới 90 – 95%. Thành phần cơ bản
của các muối là: Clorid, sunfat cacbonat, hydrocacbonat của Na, Mg, Ca, K tồn
tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các ion
15


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- Các nguyên tố tạo sinh (biogen) gồm các hợp chất vô cơ và hữu cơ hoà
tan của N, P, Si là những chất cần thiết cho sự tạo thành cơ thể sống. Nitơ trong
nước là NH4+, NO2-, NO3- và ở dạng các chất hữu cơ hoà tan và không hoà tan
trong nước ñược tảo và vi khuẩn hấp thụ cho sinh trưởng. Photpho trong hồ ở
dạng: vô cơ và hữu cơ hoà tan hoặc không hoà tan trong nước: HPO42- và các
dẫn xuất của nó. Si dạng hoà tan có thể là H4SiO4 và các dẫn xuất của nó. 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
ñối với ñời sống thuỷ sinh vật. Vì các nguyên tố này là thành phần các enzim,
trực tiếp tham gia các phản ứng sinh hoá trong quang hợp. Các nguyên tố vi
lượng phổ biến là: Fe, Ni, Pb, Cu, Mn, Co,....[29]

* Các chất khí hoà tan
Các chất khí hoà tan trong nước thường gặp có hàm lượng cao là: O2, CO2,
N2, CH4, H2S, NH3, H2. Mức ñộ hoà tan của chúng phụ thuộc vào áp suất khí
quyển và trạng thái khối nước.
Các chất khí này từ không khí ñi vào nước (O2, CO2, N2) do các quá trình
sống của thuỷ sinh vật và các quá trình chuyển hoá vật chất xảy ra trong thuỷ
vực (CO2, CH4, H2S, NH3, H2) hoặc do quá trình phân giải khí và chuyển hoá ở
các lớp ñất sâu dưới tác dụng của nhiệt ñộ cao và áp lực cao (CO2, CO, H2S,
NH3, HCl,...). ðối với nước mặt, hai nguồn gốc ñầu là chủ yếu; còn ñối với nước
ngầm nguồn gốc thứ ba là chủ yếu.
Những khí có ý nghĩa sinh thái lớn nhất với ñời sống thuỷ sinh vật là O2,
CO2, CH4, H2S.
- Khí oxi (O2) cung cấp cho các thuỷ vực là từ khí quyển và quá trình quang
hợp của thực vật trong tầng quang hợp. Sự hao hụt O2 xảy ra do quá trình hô hấp
của sinh vật, do khuyếch tán từ nước vào khí quyển và do các phản ứng sinh hoá
các chất xảy ra trong nước và nền ñáy.
ðộ hoà tan của của O2 từ khí quyển vào nước, hệ số hấp thụ, hàm lượng
chuẩn của O2 tỷ lệ nghịch với sự tăng nhiệt ñộ và hàm lượng muối.
Hàm lượng O2 thay ñổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, ở tầng quang hợp
thường bão hoà O2 trong thời gian ñược chiếu sáng. Sự phân bố O2 trong thuỷ
16


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

vực thay ñổi bởi sự xáo trộn của khối nước. Khi nước bị phân tầng, vùng
hypolimnion thường thiếu O2, nhất là trong các hồ giàu dưỡng và vùng ñáy giàu
các chất hữu cơ.

Nhiều thuỷ vực nội ñịa, oxi nằm trong các hợp chất hoá trị cao kém hoà tan
như Fe2O3, Mn2O3 nhưng có ý nghĩa lớn trong sự vận chuyển oxi giữa các tầng
nước mặt và ñáy sâu, nơi giàu chất hữu cơ. Khi bị lắng xuống ñáy Fe2O3, Mn2O3
bị khử thành các oxit hoá trị thấp (FeO, MnO) dễ hoà tan trở lại tầng nước giàu
oxi nên chúng lấy lại oxi và lắng xuống ñáy. Sự luân chuyển ñó tạo thuận lợi
cho các quá trình hô hấp kị khí và các phản ứng hoá học ở tầng không có oxi.
Trong các thuỷ vực nước ñứng, nhất là những nơi nước nông, hàm lượng
oxi thường rất thấp và không ổn ñịnh.[29]
- Khí Cacbonic: Quá trình hô hấp của thuỷ sinh vật cung cấp CO2 cho nước,
do xâm nhập vào từ khí quyển, sự phân giải các chất (chủ yếu từ các chất hữu cơ
chứa cacbon). CO2 hoà tan trong nước ñược tiêu thụ trong quá trình quang hợp
của thực vật thuỷ sinh và sự tạo thành muối bicacbonat (HCO3-) hay cacbonat
(CO32-) và có thể thoát ra ngoài nước.
Hàm lượng oxi và CO2 trong nước thuỷ vực phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Hàm lượng oxi và CO2 giảm khi nhiệt ñộ và ñộ muối của nước tăng. Ngoài ra,
hàm lượng oxi và CO2 trong thuỷ vực biến ñổi theo mùa, theo ngày ñêm, theo
ñộ sâu, theo hoạt ñộng sống của thuỷ sinh vật và các quá trình chuyển hoá vật
chất vô cơ và hữu cơ trong thuỷ vực, theo sự thay ñổi ñặc tính chuyển ñộng của
khối nước.
Các tầng nước trên mặt thường giàu oxi, có khi tới bão hoà rồi giảm dần
theo ñộ sâu. Các tầng nước sâu thường giàu CO2 và nghèo oxi.[30]
Trong nước, CO2 và các dẫn xuất của nó tạo nên một hệ ñệm, duy trì tính
ổn ñịnh giá trị pH môi trường, thuận lợi cho ñời sống của thuỷ sinh vật, những
loài chỉ phát triển tốt trong giới hạn pH từ 6,5 – 8,5.
ðộng vật cũng cần một lượng nhỏ CO2 ñể ñiều hoà quá trình trao ñổi chất
và tổng hợp các chất hữu cơ khác. CO2 tham gia hình thành protein, lipit, gluxit,
axit nucleic và các chất khác. Tuy nhiên hàm lượng CO2 tự do cao trong nước,
nhất là ở các thuỷ vực giàu dưỡng, lại gây ñộc cho ñời sống ñộng vật [29].
17

Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- Khí hidrosunfua (H2S) trong thuỷ vực chủ yếu hình thành do hoạt ñộng
của vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ (thường gặp ở các thuỷ vực nước ngọt) và vi
khuẩn lưu huỳnh khử sunfat trong nước (thường gặp ở biển và ñại dương nơi có
nhiều sunfat). Lượng H2S sinh ra nhiều gây nhiễm ñộc trên diện rộng của thuỷ
vực.
H2S là khí ñộc, trực tiếp hay gián tiếp gây tác hại cho thuỷ sinh vật. Có
những thuỷ sinh vật chết ở nồng ñộ H2S rất nhỏ. H2S còn làm giảm hàm lượng
oxi trong nước, thu hẹp diện tích hoạt ñộng bắt mồi của thuỷ sinh vật trong thuỷ
vực.[30]
Ở các ao, hồ, ñầm chứa nhiều nước thải hoặc các ñầm, hồ nuôi trồng thuỷ
sản giàu chất hữu cơ, nước bị tù ñọng, hàm lượng H2S thường rất cao. Nó chỉ
giảm dần trong quá trình làm sạch nước tự nhiên nhờ phản ứng oxi hoá.[29]
- Khí mêtan (CH4):
Tương tự như H2S, khí CH4 ñộc ñối với nhiều loài sinh vật và ñược tạo
thành do sự phân giải các chất hữu cơ chứa cacbon. Thường khí này chiếm 3050% thể tích các khí hoà tan trong nước do sự phân huỷ ở ñáy. Tốc ñộ hình
thành CH4 phụ thuộc vào sự có mặt của các chất bị phân huỷ và nhiệt ñộ. Trong
các hồ giàu chất hữu cơ, hàm lượng CH4 rất cao.
Một phần CH4 trong nước khuyếch tán vào không khí, một phần oxi hoá tạo
ra CO2 nhờ vi khuẩn hiếu khí Pseudomonas có nhiều trong chất ñáy. Chúng có
khả năng sử dụng CH4 ở hàm lượng rất thấp (0,05 micromol/l), cản trở sự tập
trung của CH4 trong tầng nước.[29]
* Các chất hữu cơ hoà tan ño bằng chỉ số COD
Các chất hữu cơ hoà tan trong nước chủ yếu là các humic, ít hơn là các loại
ñường, amino axit, vitamin cũng như dẫn xuất linh ñộng của các hợp chất hữu
cơ khác ñược sản sinh trong quá trình trao ñổi chất của thuỷ sinh vật. Chất hữu

cơ hoà tan trong các thuỷ vực nước ngọt ñạt từ 90 - 98%.
Lượng ñáng kể chất hữu cơ hoà tan chỉ ñược sử dụng bởi vi khuẩn và các
loài nấm. Tốc ñộ phân huỷ chất humic của vi sinh vật có thể tăng nhờ thay ñổi
nguồn chiếu sáng. Tốc ñộ này rất cao dưới tác ñộng của tia tử ngoại
(Millea, 1978).
18


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

Nhiều loài thuỷ sinh có khả năng ñồng hoá ñược các chất như: ñường,
vitamin, axit amin và những chất hữu cơ hoà tan trong nước bằng con ñường
thẩm thấu. Các chất hữu cơ hoà tan thường kết tụ lại tạo nên khối lượng lớn,
thuận lợi cho dinh dưỡng của sinh vật.[29]
* Các chất lơ lửng trong nước
Những chất lơ lửng trong nước có nguồn gốc hữu cơ dưới dạng huyền phù
ñược nhập vào từ nơi khác hoặc từ ñáy chuyển lên. Cặn vẩn (detrit chiếm 8 –
10% lượng chất hữu cơ hoà tan trong nước) có vai trò rất quan trọng trong ñời
sống của nhiều loài sinh vật, nhất là ñộng vật ăn lọc như: trùng bánh xe, giáp
xác, thân mềm, da gai,.... Những chất này ñược làm giàu bằng sinh khối các loài
sống trên ñó và các vitamin, axit amin, men, hormon,... do hoạt ñộng trao ñổi
chất của sinh vật. Lượng chất lơ lửng trong nước nhiều gây cản trở cho quá trình
quang hợp, khi lắng ñọng gây huỷ hoại nơi sống của sinh vật ñáy và lối dinh
dưỡng của các loài ăn lọc.[29]
1.4. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp quần xã cá ñể ñánh giá chất
lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam
1.4.1. Khái quát về sinh vật chỉ thị, chỉ số tổ hợp sinh học cá và khả năng sử
dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá ñể ñánh giá chất lượng môi trường nước

1.4.1.1. Khái quá về sinh vật chỉ thị
Sinh vật chỉ thị là những sinh vật mẫn cảm với ñiều kiện sinh lý, sinh hoá,
nghĩa là chúng hiện diện hoặc thay ñổi 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 có các
loại: sinh vật cảm ứng, 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 ñổi do tác ñộng của chất ô nhiễm như giảm tốc ñộ sinh trưởng,
giảm khả năng sinh sản, biến ñổi tập tính, ...
- Sinh vật tích tụ: Có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng và có khả
năng tích tụ một số chất ô nhiễm nào ñó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao
hơn nhiều lần so với môi trường bên ngoài. Bằng phương pháp phân tích hoá
19


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

sinh hữu cơ mô cơ thể chúng, có thể phát hiện và ñánh giá các chất ô nhiễm này
dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp phân tích thuỷ hoá.
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 ñộng tổng hợp của chúng.
- Tính chỉ thị môi trường của sinh vật ñược thể hiện ở các bậc khác nhau: cá
thể, quần thể, quần xã, ...
+ Mức cá thể: Chất gây ô nhiễm huỷ hoại chức năng sinh lý và làm thay ñổi
tập tính, giảm nhịp ñiệu 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 ñộng SL không theo một chu kỳ

nào. Do ñó sinh vật không thể thích ứng ñược, không thể ñiều hoà ñược trạng
thái tồn tại của mình.
+ Mức quần xã: Chất gây ô nhiễm làm thay ñổi về cấu trúc và hoạt ñộng
chức năng của nó. Chỉ cần một khâu nào ñó trong quần xã bị tổn thương thì toàn
bộ quần xã mất cân bằng, dễ dàng bị suy thoái và diệt vong. Khi ñó quần xã bị
huỷ hoại, cả HST cũng bị huỷ hoại theo, các quần thể bị diệt vong, tính ðDSH
và ña dạng di truyền cũng giảm và biến mất.
- Khả năng tích tụ các chất của sinh vật (gọi là hệ số tích tụ) hệ số này ñôi
khi rất cao. Dù trong môi trường hàm lượng chất gây hại thấp và sinh vật tích tụ
ít nhưng do hiện tượng “khuếch ñại sinh học” hàm lượng qua xích thức ăn mà
các sinh vật ở bậc dinh duỡng cao hơn kể cả con người có thể bị ngộ ñộc rất lớn
khi sử dụng sinh vật ñó làm thức ăn. [20]
1.4.1.2. Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học
Khi so sánh các kết quả ñánh giá chất lượng môi trường bằng các phương
phương pháp vật lý, hoá 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 hoá học. Ngược lại chỉ có 3% trường hợp
nhận biết bằng các chỉ số hoá học trùng với các chuẩn mực sinh học. Từ ñó EPA
kết luận dùng chỉ số tổ hợp sinh học ñể ñánh giá môi trường nước có nhiều ưu
20


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

ñiểm, thuận lợi, chính xác hơn và phương pháp này ngày càng ñược nhiều người
sử dụng [24].
Chỉ số tổ hợp sinh học (IBI = Index of Biotic Integrity) sử dụng phương
pháp so sánh ñể ño trạng thái của một hệ thống sống như HST (Moyle và

Randall, 1998). Tổ hợp sinh học ñược kiểm tra nhờ so sánh giá trị IBI của một
vị trí bị tác ñộng xấu với một vị trí không bị xáo trộn hoặc ít bị xáo trộn nhất
(Karr, 1981). Các giá trị IBI ñược 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 ñược các thành phần của HST, kết cấu nơi sống và cấu trúc dinh dưỡng, sức
sống cá thể và sự phong phú loài (Hughes và các cộng sự, 1998). [47]
Phương pháp IBI là phương pháp tính ñiểm cho 12 chỉ số thuộc 3 nhóm:
Thành phần loài và sự giàu có về loài, cấu trúc dinh dưỡng, sự ưu thế về ñiều
kiện sống. Sau ñó dựa vào tổng ñiểm của IBI ñể ñánh giá môi trường hoặc sức
khoẻ HST theo các cấp ñộ khác nhau [24]. Tuy nhiên tuỳ ñiều kiện từng vùng
mà có thể thay ñổi các chỉ số sao cho phù hợp [42].
Việc sử dụng các phương pháp sinh học ñể ñánh giá chất lượng môi trường
nước có nhiều ưu ñiểm hơn các phương pháp khác:
- Phương pháp phân tích lý hoá học xác ñịnh các yếu tố riêng lẻ trong môi
trường nước ô nhiễm. Tác ñộng này rất khác với tác ñộng tổng hợp của toàn bộ
các yếu tố. Tác ñộng tổng hợp chỉ ñược thể hiện qua các dữ liệu sinh học, do
phương pháp sinh học thu ñược trên cá thể sinh vật hoặc qua quần xã sinh vật
trong môi trường nước bị ô nhiễm [31].
- Phương pháp phân tích lý hoá học xác ñịnh chất lượng môi trường nước
chỉ ở trong một thời ñiểm tức thời nhưng các chất ô nhiễm có thể biến ñổi hoàn
toàn theo thời gian. Trong khi ñó, phương pháp sinh học thể hiện ñược chất
lượng môi trường nước qua một quá trình diễn ra trong một thời gian nhất ñịnh
ñủ cho một vài chu kỳ sống của sinh vật chỉ thị [50].
- Các phương pháp phân tích lý hoá học hiện nay chưa có khả năng xác
ñịnh các chất có hàm lượng siêu nhỏ trong môi trường nước nằm dưới giới hạn
21


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

phân tích trong khi ñó phương pháp sinh học có khả năng gián tiếp xác ñịnh
ñược các chất có hàm lượng siêu nhỏ, dựa vào khả năng tích tụ sinh học của sinh
vật chỉ thị [50].
- Có ñến hơn 1.500 chất ô nhiễm ñược thải vào trong môi trường nước,
song chỉ có 25 chất trong số ñó là ñược xác ñịnh bằng phương pháp thuỷ lí hoá.
Với SL lớn các chất ñộc hại như vậy thì không việc phân tích nào có thể kiểm
soát ñược các hoá chất thực tế ñang gây ô nhiễm [30].
Chỉ số tổ hợp sinh học cá ñược sử dụng chủ yếu ñể ñánh giá sự suy giảm
môi trường nước và sức khoẻ của HST nước.
1.4.1.3. Khả năng sử dụng các chỉ số tổ hợp sinh học cá ñể ñánh giá chất
lượng môi trường nước
Chỉ số tổ hợp sinh học cá ñược ñề xuất bởi James R.Karr vào năm 1981.
IBI có thể ñược sử dụng ñể ñánh giá các ñiều kiện hiện tại ở một vị trí, so sánh
các ñiều kiện của vị trí ñó và nhận biết ñược nguyên nhân gây suy giảm bằng
cách xác ñịnh chỉ số tác ñộng mạnh nhất ñến mức ñiểm IBI [47]. Sức mạnh của
IBI là khả năng tích hợp thông tin từ hầu hết các mức cấu trúc và chức năng của
quần xã sinh vật vào một chỉ số chất lượng nước dựa trên tiếp cận sinh thái học
(Hlass et al. 1998) [41]. Nếu các chỉ số ñược lập và sử dụng hợp lý nó có thể
giúp ghi lại sự suy giảm HST từ ñó xác ñịnh ñược các vấn ñề quản lý [41].
Cá là ñộng vật có xương sống ở nước. Cá có trong hầu hết các loại hình
thuỷ vực. Ra khỏi nước cá sẽ chết ngạt sau một thời gian. Nhiệt ñộ và hàm
lượng oxy, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất ñộc trong nước ảnh hưởng
trực tiếp ñến ñời sống của cá. Các loài cá khác nhau có giới hạn nhiệt và nhu cầu
oxi khác nhau. Một số loài nhạy cảm với môi trường, một số loài có khả năng
chịu ñựng tốt hơn với môi trường ô nhiễm. Cá là một mắt xích quan trọng trong
lưới thức ăn thuỷ vực và có vai trò rất quan trọng trong chu trình vật chất và
năng lượng.

Phương pháp sử dụng cá làm sinh vật chỉ thị có những ưu ñiểm sau:

22


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

- Cá là sinh vật chỉ thị trong thời gian dài (vài năm) và phản ánh ñiều kiện
môi trường sống rộng vì chúng sống tương ñối lâu và di chuyển nhiều.
- Các mẫu cá thu thập ñược, gồm hệ thống các loài ñại diện cho các khâu
khác nhau trong chuỗi thức ăn (cá ăn tạp, cá ăn mùn bã hữu cơ, cá ăn ñộng vật
phù du, cá ăn thuỷ sinh vật bậc cao, cá dữ ăn cá). Chúng tổ hợp ñược các mắt
xích thức ăn từ bậc thấp ñến bậc cao, vì thế cấu trúc thành phần khu hệ cá phản
ánh tổng hợp các ñiều kiện môi trường sống.
- Nhiều loài cá nằm ở phần chóp của chuỗi thức ăn trong thuỷ vực và chúng
lại ñược con người sử dụng làm thực phẩm, vì vậy cá là ñối tượng quan trọng dể
nhận biết và ñánh giá ô nhiễm.
- Cá là ñối tượng dễ thu thập mẫu và dễ phân loại ñến loài. Các mẫu cá có
thể phân loại, ñếm ngay tại hiện trường và thả trở lại môi trường nước.
- Các khoá phân loại cá chuẩn thường có sẵn hơn là sách phân loại ñối với
các thuỷ sinh vật khác.
- Con người biết rõ hơn môi trường sống của nhiều loài cá so với môi
trường sống của các thuỷ sinh vật khác.
Vì vậy dùng chỉ số tổ hợp sinh học cá ñể ñánh giá chất lượng nước là một
biện pháp rẻ tiền, có hiệu quả ñược áp dụng ở Mỹ và nhiều nước khác trong ñó
có Việt Nam [20].
1.4.2. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá ñể ñánh giá chất
lượng môi trường nước

1.4.2.1. Trên thế giới
IBI ñược các nhà khoa học sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới. Tại Mỹ có
trên 30 bang ñã sử dụng IBI (Karr 1981) [47]. Lần ñầu tiên IBI ñược sử dụng ñể
ñánh giá chất lượng môi trường nước ở các dòng suối thuộc Midwestern (Mỹ).
Sau ñó nó ñược biến ñổi ñi và sử dụng ở Canada, Mêhicô, Pháp, Ấn ðộ,...
(Hughes et all, 1998) [41]. Ở nam Carlina Coastal Plain, IBI ñược sử dụng ñể
ñánh giá tác ñộng của môi trường (Paller và các cộng sự, 1996) [41]. IBI cũng
ñược Klayhans (1996) sử dụng ở các dòng sông thuộc Nam Phi. IBI còn ñược áp
23


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

dụng tốt trong việc xác ñịnh chất lượng nước của sông Kavango Namibia.
Adams và các cộng sự (1992) ñã so sánh các quần thể cá dọc theo một dòng
sông ô nhiễm. Hall và các cộng sự (1994) ñã sử dụng IBI ñể so sánh các quần
thể cá ở các dòng suối thuộc Maryland Coastal Plain [41]. Martin J. Jennings và
các cộng sự (1995) dùng tổ hợp sinh học cá ñể ñánh giá chất lượng nước ở hồ
chứa Valley thuộc sông Tennessee của Mỹ [51]
Kerans và Karr (1994) ñã sử dụng IBI ñể xác ñịnh các ñiều kiện sống ở các
dòng suối thuộc Tennessee, Frenzel và Swanson (1996) sử dụng IBI ở các thuỷ
vực trung tâm Nebraska (Mỹ). Ganasan và Hughes (1998) ñã sử dụng IBI ở các
con sông thuộc Trung ấn [41].
Fausch và cộng sự (1984) sử dụng 12 chỉ số ñể tính IBI. Bramblett et all
(1991) khi ñánh giá suy thoái môi trường sông vùng ñồng bằng miền tây dùng 9
chỉ số. John Lyon (1992) ñã dùng 12 chỉ số ñể kiểm ñịnh sinh học qua IBI ñối
với vùng nước ấm Winconsin. Robert M.Hughes và J.Gammon (1987) khi
nghiên cứu vùng sông Willamette có nêu chỉ số IWB (index of well being) và

IBI dùng 13 chỉ số. John Lyon, Sonia Navarro et all (1997) khi tính IBI ñối với
suối và sông vùng trung tâm phía tây Mêxicô ñã dùng 10 chỉ số. Khi dùng chỉ số
IBI ñể ñánh giá môi trường thuỷ vực ở Pháp Oberdoff và Hughes (1992) ứng
dụng cho sông Xen ñã sử dụng 12 chỉ số. Ganasan và Hughes (1997) ñã sử dụng
12 chỉ số IBI ở sông Khan và sông Kshipra thuộc Ấn ðộ [24].
1.4.2.2. Ở Việt Nam
Nguyễn Kiêm Sơn ñã sử dụng 12 chỉ số IBI ở khu hệ cá suối thuộc Vườn
quốc gia Tam ðảo [24]. Nguyễn Thị Nam Hiền (2008) ñã sử dụng IBI bằng
cách tính ñiểm cho 12 chỉ số ðDSH cá ở sông Chu thuộc ñịa phận huyện Thiệu
Hoá, tỉnh Thanh Hoá [17]. Nguyễn Thành Nam, Nguyễn Kiều Oanh, Nguyễn
Xuân Huấn, 2010 ñã áp dụng 12 chỉ số IBI ñể ñánh giá chất lượng nước suối
khu BTTN Vĩnh Cửu, tỉnh ðồng Nai [20].
Ở Việt Nam hiện nay việc sử dụng IBI ñể ñánh giá chất lượng nước ngày
càng phổ biến hơn do những ưu ñiểm và thuận lợi mà IBI ñem lại.
24


Luận văn thạc sỹ khoa học

ðào Thị Nga

1.5. Một số nét khái quát về khu vực nghiên cứu
1.5.1. Quá trình hình thành và chức năng của vùng hồ Quan Sơn
Khu vực nghiên cứu là một vùng trũng bị ngập nước sau khi ñắp ñê ngăn
ñập, dài 16 km, tổng diện tích mặt nước 860 ha, gồm hệ thống hồ: Hồ Giang Nội
(83 ha), hồ Sông Ngoài (210 ha), hồ Dưới ðăng (220 ha) thuộc vào ñịa phận xã
Hợp Tiến; hồ Ngái (250 ha) thuộc ñịa phận xã Hồng Sơn; hồ Tuy lai 1(77 ha),
hồ Tuy lai 2 (170 ha), hồ Tuy lai 3 (100 ha) thuộc xã Tuy Lai và Thượng Lâm.
Các xã này ñều thuộc huyện Mỹ ðức, Hà Nội. Hồ Quan Sơn cách Hà Nội
khoảng 50km về phía tây - nam, nằm trên trục Quốc lộ 426 từ thị xã Hà ðông ñi

huyện Kim Bôi tỉnh Hoà Bình. Khu vực ngập nước bao gồm các hồ nằm giữa ñê
và các dãy núi ñá vôi. Phía tây vùng hồ Quan Sơn giáp với các xã Cao Thắng,
Cao Dương và Tân Thành tỉnh Hoà Bình nên hồ Quan Sơn nối liền với hệ thống
núi ñồi Huyện Lương Sơn, tỉnh Hoà Bình và chạy dài từ chợ Bến (tỉnh Hoà
Bình) ñến Miếu Môn (huyện Chương Mỹ).[17]
Hồ Quan Sơn ñược xây dựng từ năm 1959 sau khi nhân dân Mỹ ðức ñắp
ñê tại ñịa phận Cầu Dậm ñể chặn suối Cầu ðường, một con suối chảy từ huyện
Lương Sơn qua Kim Bôi ñến chợ Bến và ñổ về Cầu Dậm . Từ ñó khu vực này
trở thành vùng ngập nước. ðến năm 1964, ñập tràn Cầu Dậm ñược nhà nước
ñầu tư xây dựng và các công trình chính của hồ (ñập tràn, cống, ñập ñất) tiếp tục
ñược ñầu tư mở rộng và nâng cấp vào các năm 1978, 1985, 1999. ðầu tiên việc
ñắp ñê ngăn chỉ nhằm tạo thành hồ lưu trữ nước trong mùa mưa ñể có nguồn
nước tưới vào mùa khô cho hơn 1.000 ha ñất canh tác nông nghiệp của các xã
thuộc huyện Mỹ ðức có cao ñộ +250 ñến +350m. ðến năm 1999, Bộ Nông
nghiệp và phát triển nông thôn ñã ra quyết ñịnh số 1263 Qð/BNN-QLN, ký
ngày 13/4/1999, phê duyệt dự án “Sửa chữa, nâng cấp hệ thống hồ Quan Sơn”
huyện Mỹ ðức, tỉnh Hà Tây nhằm ñáp ứng chức năng rộng lớn hơn: ñảm bảo
chống lũ an toàn, ñảm bảo ổn ñịnh tưới tiêu cho trên 1.000 ha ñất canh tác của
huyện Mỹ ðức, thực hiện thâm canh, tăng năng suất cây trồng, tạo ñiều kiện
phát triển du lịch vùng hồ và nuôi thả cá trong hồ (hàng năm cho 180 tấn cá, tôm
các loại). [39]
25