tiểu luận

ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ

Bài tiểu luận
Chỉ thị sinh học và ứng dụng chỉ thị sinh học
trong quan trắc sinh học
Tác giả: A.Gerhardt
Học viên: Hoàng Thị Hồng Nhung
GVHD: Dương Văn Hiếu
Lớp:
Khoa học môi trường Quảng Trị 2015
Quảng Trị, tháng 11 năm 2016


Tóm tắt
• Khái niệm về các lồi chỉ thị là dựa trên sự
phát triển mơ hình stress-response ( mơ hình
phản ứng với các chất kích thích, kích thíchđáp ứng) ở các khía cạnh khác nhau.
• (1) các định nghĩa về một chất chỉ thị sinh học
đã được suy ra do đó tạo ra sự nhầm lẫn từ 1
phía và 1 lĩnh vực, phạm vi rộng


Tóm tắt
(2) khái niệm chất chỉ thị sinh học đã được thể hiện
nguyên vẹn trong phương pháp sử dụng động vật đáy để
đánh giá nhanh, tiếp theo là thể hiện trong các phương
pháp quan trắc chỉ số sinh học, với sự kết hợp việc sử
dụng và chức năng của chất chỉ thị là căn cứ các phương
pháp thuộc sinh thái học trong cấu trúc cộng đồng. Khơng
có kết luận chung cho phương pháp quan trắc sinh học tuy
nhiên, nó phải được lựa chọn theo các mục tiêu, chính

sách, nhu cầu sử dụng của con người trong hiện thực và
tương lai, tình trạng ơ nhiễm và chi phí.


Tóm tắt
(3) Các bước mới nhất trong sự phát triển của hệ
thống chỉ tiêu về môi trường đối với chất lượng
của hệ sinh thái được dựa trên mơ hình pressurestate-impact-response (áp lực-hiện trạng-tác
động-phản ứng đáp lại) với các thông số đa dạng
sinh học và phát triển bền vững.
Việc sử dụng các cơ sở dữ liệu, các mơ hình và
các thơng số nhóm, thơng số tổng qt tiết kiệm
chi phí. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến 1 khái
niệm quan trắc sinh học toàn diện và toàn cầu.


1. Chỉ thị sinh học:
• Chỉ thị sinh học là những phản ứng của các sinh vật hoặc các cộng đồng sinh
vật mà các phản ứng này đươc quan sát để đánh giá tình hình, đưa ra những
thơng tin về tình trạng của tồn bộ hệ sinh thái.
• Các chỉ thị sinh học có yêu cầu cụ thể, chi tiết đối với các đại lượng vật lý
hoặc hóa học như những thay đổi về sự có mặt hoặc vắng mặt; con sơ; hình
thái; sinh lý hay hành vi của lồi đó chỉ ra rằng các chất vật lý, hóa học đã sẵn
có có thể thay đổi nằm ngồi giới hạn ưu thích của sinh vật.
• Chủ yếu, những chỉ thị sinh học được định nghĩa hạn chế cho những loài
phản ứng với các hiệu ứng do tác động của con người tới mơi trường, cịn
những chỉ thị sinh học cho các lồi có phản ứng với những thay đổi của môi
trường tự nhiên không được sử dụng nhiều.

1. Chỉ thị sinh học

• Tuy nhiên, nhìn chung, các định nghĩa của 1 chỉ số sinh học sẽ là: “1 lồi hoặc 1 nhóm lồi dễ
dàng phản ánh tình trạng về các yếu tố vô sinh, sinh học của môi trường, thể hiện những tác
động từ những thay đổi trong 1 môi trường sống, cộng đồng hoặc các hệ sinh thái hoặc là cho
thấy sự đa dạng của 1 tập hợp con của các loài hay toàn bộ sự đa dạng trong 1 khu vực”.
• Chỉ thị sinh học có lợi trong 3 tình huống: 1) khi các yếu tố môi trường cần xác định, đánh giá
không thể đo lường, vd trong tình huống mà các yếu tố mơi trường trong quá khứ được xây
dựng lại như biến đổi khí hậu, nghiên cứu trong quan trắc sinh học palaeo. 2) các yếu tố cần xác
định khó đo lường, vd dư lượng thuốc trừ sâu hoặc nước thải có chứa 1 số hóa chất tương tác
độc hại, phức tạp. 3) các yếu tố mơi trường cần xác định có thể dễ dàng đo được nhưng khó
khăn để giải thích, vd những thay đổi của đối tượng quan sát có ý nghĩa sinh thái.


1. Chỉ thị sinh học

Hình 1: phạm vi sử dụng loại chỉ thị sinh học
trong quan trắc sinh học


1. Chỉ thị sinh học

• Các loại chỉ thị sinh học khác nhau có thể được mơ tả từ những
quan điểm khác nhau (hình 1). Theo mục đích, có 3 loại chỉ thị sinh
học đáng chú ý:
1) chỉ thị tuân thủ.
2) chỉ thị phát hiện, dự báo
3) chỉ thị cảnh báo sớm
• chỉ thị tn thủ: vd, thuộc tính số lượng cá được xác định bằng
mức độ dân số, cộng dồng hoặc các hệ sinh thái và đang tập trung

vào các vấn đề như tính bền vững của cộng đồng. chỉ số cảnh báo
sớm và chỉ số dự báo được xác định trên cá nhân riêng lẻ hoặc sinh
vật có độ đại diện (dấu hiệu sinh học), với chỉ số cảnh báo sớm sẽ
có phản ứng nhanh và nhạy cảm với sự thay đổi của môi trường.
các loại chỉ thị tích lũy (vd trai, rêu, địa y) được phân biệt từ khả
năng chỉ thị chất độc hại, khả năng này đang được nghiên cứu trên
các mức độ tổ chức sinh học khác nhau.


1. Chỉ thị sinh học

• Theo ứng dụng khác nhau của chỉ thị mơi trường, có 3 loại có thể được phân biệt:
1) Chỉ số môi trường: đây là 1 lồi hoặc nhóm lồi phản ứng lại sự xáo trộn, thay đổi môi
trường (vd phát hiện, cảnh báo, xét nghiệm sinh học). Một hệ thống chỉ số môi trường là
một tập hợp các chỉ số nhằm dự đoán, đánh giá trạng thái của mơi trường nhằm xây
dựng chính sách mơi trường.
2) Chỉ số sinh thái: đây là 1 loài được biết đến với đặc điểm nhạy cảm với ô nhiễm, sự
chia cắt nơi ở hoặc các nguyên nhân khác. Phản ứng của các chỉ số này là đại diện cho 1
nhóm, cộng đồng.
3) Chỉ số đa dạng sinh học: chỉ số phong phú của các loài trong 1 đơn vị phân loại được sử
dụng như là 1 chỉ số đại diện cho sự phong phú của các loài trong 1 cộng đồng. Tuy nhiên,
định nghĩa của chỉ số đa dạng sinh học đã được mở rộng để làm thang đo lường của đa
dạng sinh học, bao gồm các thông số như: phong phú về lồi, đặc hữu, thơng số di
truyền, các tham số dân số cụ thể và các thông số về cảnh quan.


1. Chỉ thị sinh học

• Ở cấp độ cảnh quan, theo nghĩa rộng hơn thì các chỉ số có thể
được phân biệt trong mơ hình stress-response (áp lực-phản

ứng) (chuỗi PSIR): (P) chỉ số mô tả cường độ của các hoạt động
của con người làm thay đổi chất lượng hoặc số lượng của hệ
sinh thái. (S) chỉ số mô tả trạng thái, hiện trạng của chất lượng
hoặc số lượng của hệ sinh thái, 1 áp lực, nguyên nhân mà từ đó
có thể dẫn đến 1 trạng thái mới của hệ. (I) chỉ số mô tả sự ảnh
hưởng của chức năng và tác dụng của hệ sinh thái. Khi chức
năng hoặc tác dụng của hệ sinh thái bị ảnh hưởng, tác động thì
có 1 phản ứng rộng sẽ có khả năng xảy ra. Điều này được mô tả
bởi các chỉ số phản ứng (R). Các phản ứng nhằm vào 1 sự cân
bằng mới của hệ thống.


1. Chỉ thị sinh học
• Chuỗi PRIS là 1 cơng thức mới của mơ hình stress – response (áp lực-phản
ứng) trên hệ sinh thái và đã được áp dụng gần hết trong hệ thống chỉ tiêu
môi trường mới. Hầu hết trong hệ thống chỉ tiêu môi trường, chỉ thị sinh học
được chọn, không chỉ cho thấy những phản ứng của hệ sinh thái với lượng
khí thải độc hại mà cịn có khả năng đánh giá các vấn đề lớn hơn, vs như các
chương trình nghiên cứu lưu vực sơng quốc tế “Salmon 2000” trên sống
Rhine hay sự trở lại của hải ly ở sơng Elbe. Các lồi là đại diện cho các yếu tố
về chức năng sinh thái, vấn đề môi trường (chất lượng nước, sử dụng đất) và
các biện pháp (giảm phát thải, mục tiêu phục hồi sinh thái) của vùng nghiên
cứu.


1. Chỉ thị sinh học

• Bảng 1: Tiêu chí của chỉ thị sinh học.

1. Chỉ thị sinh học


1. Chỉ thị sinh học

• Các chỉ thị sinh học lý tưởng phải đáp ứng các tiêu chí trong bảng 1, tuy nhiên,
khơng có 1 lồi nào có thể đáp ứng tất cả các tiêu chí, nên có xu hướng là sử
dụng 1 nhóm hoặc 1 bộ của các lồi chỉ thị.
• Các tiện ích của chỉ thị sinh học nằm trong khả năng dự đoán của nhà nghiên
cứu, được xác định bởi sự nhạy cảm, tính nhạy cảm của loài và sự phổ biến
của các phản ứng hoặc các mối quan hệ mà nó thể hiện.
• Các giá trị chỉ số (IndVal) phụ thuộc vào 1) tính đặc thù cao, tức là 1 chỉ thị sinh
học phải là là duy nhất cho 1 loại nhất định của môi trường và 2) độ trung thực
cao, tức là 1 chỉ thị sinh học nên là loài phong phú và rộng rãi trong mơi
trường. Các giá trị chỉ số (IndVal) sau đó được xác định là mức độ (%) mà một
loài đáp ứng các tiêu chí đặc thù và độ trung thực trong bất kỳ nhóm cụ thể.
Khi IndVal được tính độc lập của các loài khác trong cộng đồng, so sánh trực
tiếp giữa các lồi khơng liên quan có thể được thực hiện.


1. Chỉ thị sinh học

• Sự phong phú cao của các loài chỉ thị tại các điểm
nghiên cứu là 1 vấn đề gây tranh cãi. Loài rất
phong phú thường bị từ chối chỉ vì nó có thể có
những đặc điểm cơ hội phát triển mạnh hơn là
chịu các chất ô nhiễm tác động, như khả năng sinh
sản cao và cơ chế phát tán tốt. Mặt khác, các lồi
q hiếm khơng thể được sử dụng vì nó có thể ít
tìm thấy do các lý do khác chứ không phải do tác

động của ơ nhiễm. Do đó, lồi có sự phong phú ở
mức độ trung gian đc khuyến khích sử dụng làm
chỉ số sinh học.


2. Sinh vật tích tụ
• Chỉ số tích lũy sinh học là 1 thành phần đặc biết của chỉ số sinh vật. Những sinh vật tích tụ sẽ tập
trung các chất ô nhiễm từ môi trường xung quanh hoặc thức ăn của nó, phân tích các mơ của nó
cho biết thời gian có trong mơi trường và nồng độ của các chất gây ơ nhiễm.
• Sinh vật tích tụ là những sinh vật không bị hư hại, chết do phản ứng với các tác nhân ơ nhiễm.
Thường là các lồi ít di chuyển nên kết quả có thể đánh giá được tình trạng của nơi nghiên cứu.
Các lồi phải đủ lớn để và có độ phong phú để cung cấp đủ mơ phân tích. Cần có phân bố rộng rãi
để có thể so sánh.
• Cần phải sống đủ lâu để đủ thời gian nghiên cứu dài hạn và có thể dễ dàng thu thập để xử lý. Việc
sử dụng các sinh vật tích lũy để giám sát ơ nhiễm nước đã được bắt đầu từ 25 năm trước đây
trong môi trường biển và ven biển, vd động vật thân mềm hai mảnh có vỏ ( Vẹm Watch) và động
vật giáp xác đối vối ô nhiễm kim loại và rêu cho kim loại và nuclit phóng xạ trong mơi trường. Trai
xanh Mytilus esulis được sử dụng để giám sát ô nhiễm kim loại ở Mỹ.


2. Sinh vật tích tụ
Các thủ tục lựa chọn 1 sinh vật tích tụ thích hợp
baoa gồm 1) phương pháp khảo sát, nơi lựa chọn
là trong tâm ô nhiễm trong hệ sinh thái. Nồng độ
các chất ô nhiễm được lựa chọn trong các mơ của
sinh vật tích tụ được xác định định kỳ. 2) Phương
pháp thực nghiệm nhằm điều chỉnh, hiệu chỉnh
sinh vật tích tụ. Những rác động của nhân tố vô
sinh và hữu sinh sối với dự hấp thu các chất ơ
nhiễm đến các lồi tích tụ cần được xác định. 3)

Nồng độ các chất độc trong nước có thể thể hiện
trong cơ thể sinh vật tích tụ.


3. Các lồi chủ chốt:
• Lồi chủ chốt là lồi mà sự tồn tại của nó
quyết định sự tồn tài của các loài khác trong
hệ sinh thái. Việc loại bỏ 1 loài chủ chốt coa
ảnh hưởng lớn đến nhiều loài và các chức
năng của hệ sinh thái.
• Lồi kỹ thuật của hệ sinh thái là những sinh
vật trực tiếp hoặc gián tiếp điều chỉnh các
nguồn lực sẳn có với các loài khác.


4. Các lồi nguy cấp

• Lồi nguy cấp là lồi bị suy giảm trong phân bố và phong phú trong thời gian qua, chủ
yếu do tác động của con người gây ra. Trong danh sách đỏ (RL) phân cấp độ hiếm của 1
loài: 0) bị diệt vong, 1) bị đe dọa diệt vong, 2) vô cùng nguy cấp, 3) nguy cấp, 4) có khả
năng tuyệt chủng, 5) lồi trong danh sách cảnh báo sớm, 6) loài với giới hạn địa lý, 7)
lồi thiếu số liệu để đánh giá, 8) khơng được liệt kê trong danh sách đỏ, 9) cực kỳ quý
hiếm. các danh mục này được áp dụng ở các quốc gia khác nhau và khu vực Châu Âu, là
1 cơ sở quan trọng để bảo vệ các loài và hoạt động bảo tồn thiên nhiên. Nhìn chung
phương pháp này chỉ nên được sử dụng bổ sung, tham khảo. để đánh giá 1 khu bảo tồn
thiên nhiên các tiêu chí sau cần được xem xét: Mức độ độc đáo của khu vực, hiếm của
lồi (RL), mức độ tác động, kích thước của quần thể, tính đauh diện của lồi.
• SERCON (hệ thống đánh giá sơng bảo tồn) là 1 ví dụ tốt cho việc đánh giá toàn diện về
các khu bảo tồn thiên nhiên.

5. Nghĩa rộng của Chỉ thị sinh học

:

Chỉ thị sinh học sử dụng tất cả các loại thông
số chỉ định và bao gồm chỉ thị sinh học đại diện
sinh vật, loài chỉ thị sinh học, quan trắc sinh học
và các lồi sinh vật tích tụ cũng như các chỉ số
sinh thái, vd đa dạng loài. Chỉ thị sinh học là cơ
sở cho quan trắc sinh học hiện đại.


"CHÂN THÀNH CẢM ƠN!"