CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Cống đập Ba Lai Sông Ba Lai là một con sông lớn tại tỉnh Bến Tre, là ranh giới tự nhiên giữa cù lao An Hóa và cù lao Bảo. Sông Ba Lai chảy trọn trong địa phận tỉnh Bến Tre, có chiều dài 55 km, là ranh giới tự nhiên giữa huyện Bình Đại với Giồng Trôm và Ba Tri, chảy từ ranh giới các xã Tân Phú và Phú Đức, huyện Châu Thành ra đến biển, cửa Ba Lai. Cống đập Ba Lai là công trình thuỷ lợi chắn ngang sông Ba Lai, thuộc xã Thạnh Trị, huyện Bình Đại, tỉnh Bến Tre.
Nhiệm vụ của công trình là ngăn mặn, trữ ngọt, rửa phèn và cải tạo đất cho 115.000ha đất tự nhiên, trong đó 88.500ha đất canh tác. Ngoài ra còn cấp nước sinh hoạt cho cho dân các huyện Châu Thành, Giồng Trôm, thành phố Bến Tre. Đồng thời kết hợp phát triển giao thông đường thủy, đường bộ và cải tạo môi trường sinh thái vùng dự án. Cống đập Ba Lai được khởi công ngày 27 tháng 01 năm 2000 và đưa vào sử dụng ngày 30 tháng 4 năm 2002.
Đập có chiều dài 544 m, gồm 10 cửa xả nước vận hành tự động bằng van 2 chiều [1]. Vận hành xả nước ngọt từ thượng nguồn xuống hạ lưu (theo lịch xả 2 lần/tháng, mỗi lần 1-2 ngày hoặc hơn tùy thời điểm) khiến khu vực hạ lưu bồi lấp ngày càng nghiêm trọng. Từ đó tích luỹ các chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng hệ sinh thái và khó khăn trong công tác đánh giá và quản lý môi trường. Quan trắc sinh học 1.
Định nghĩa Quan trắc sinh học được định nghĩa là hoạt động quan sát, đánh giá trạng thái và những thay đổi liên tục của hệ sinh thái, các thành phần của đa dạng sinh học và cảnh quan, bao gồm các dạng sinh cảnh tự nhiên, quần xã, quần thể và loài. Trong đó, việc sử dụng sinh vật hay các nhóm sinh vật để nói lên đặc tính hay sự thay đổi của môi trường được gọi là chỉ thị sinh học. Phương pháp chỉ thị sinh học giải quyết được một số khuyết điểm so với việc chỉ có thể lấy các thông số vật lý và phân tích hóa học. Đối với các thông số vật lý và hoá học, rất khó để xác định toàn bộ phổ của các chất ô nhiễm, bao gồm cả những hợp chất chuyển hoá và sản phẩm sau đó.
Trong khi đó, các tế bào luôn chịu tác động tương tác phức tạp của các yếu tố hoá học và vật lý như các chất độc hại, hợp chất ô nhiễm, kim loại nặng hoặc biến động về pH, nhiệt độ, oxy hoà tan,. Các hợp chất ô 4 nhiễm có thể xâm nhập và tích tụ một lượng lớn bên trong cơ thể sinh vật, ngay cả khi nồng độ của chúng trong môi trường thấp và nó cho thấy sự phản ứng của sinh vật với chất độc hại trong thời gian tương đối ngắn [2]. Chỉ thị sinh học Trong các hệ thống thuỷ sinh, chỉ thị sinh học là một trong những phương tiện hiệu quả để đánh giá chất lượng môi trường. Phương pháp chỉ thị sinh học được sử dụng trong đánh giá tác động hoặc dự báo ảnh hưởng của tác động tiềm tàng đến môi trường.
Chỉ thị sinh học là các sinh vật hoặc quần xã có các đặc điểm chức năng liên quan chặt chẽ đến các yếu tố môi trường cụ thể mà bất kỳ thay đổi nào trong môi trường đều có thể tạo ra sự thay đổi có thể dự đoán được trong quần xã sinh vật [3]. Theo các ứng dụng sinh thái của chúng, chỉ thị sinh học có thể được chia thành ba loại chính: (1) Chỉ báo môi trường – phản hồi với các xáo trộn môi trường; (2) Chỉ thị sinh thái – phản hồi với ô nhiễm, phân mảnh môi trường sống, hoặc các yếu tố căng thẳng khác; và (3) Chỉ số đa dạng sinh học – bao gồm sự phong phú của loài, đặc hữu, các thông số di truyền, các thông số đặc trưng của quần thể và các thông số cảnh quan [4]. Các nhóm sinh vật chỉ thị Một đối tượng chỉ thị sinh học hoàn hảo phải có các đặc điểm sau: (1) có thể tích tụ lượng chất ô nhiễm cao mà không gây chết; (2) sống cố định, do đó chắc chắn là đại diện cho tình trạng ô nhiễm cục bộ; (3) số lượng cá thể tương đối lớn và phân bố rộng rãi để lấy mẫu và so sánh lặp lại; (4) tuổi thọ đủ dài để so sánh giữa các độ tuổi khác nhau; (5) có thể cung cấp mô hoặc tế bào đích phù hợp cho các nghiên cứu sâu hơn ở cấp độ vi mô; (6) dễ lấy mẫu và dễ nuôi trong phòng thí nghiệm; (7) có thể tái sinh trong nước; (8) chiếm vị trí quan trọng trong chuỗi thức ăn; (9) mối quan hệ giữa liều lượng và phản ứng có thể quan sát được [5]. Tuỳ vào mục đích quan trắc mà có thể chọn đối tượng chỉ thị sở hữu toàn bộ hoặc một vài đặc điểm nêu trên.
Các nhà khoa học trên thế giới sử dụng rất nhiều nhóm sinh vật để chỉ thị cho chất lượng môi trường, từ các loài phiêu sinh, động vật đáy không xương sống đến các loài động vật có xương sống. Những nhóm sinh vật này sẽ có xu hướng biến đổi thành phần loài theo chất lượng môi trường nước tại đó, từ môi trường tự nhiên cho đến ô 5 nhiễm nhẹ, ô nhiễm, rất ô nhiễm và quá mức ô nhiễm mà sinh vật không thể sống được. Trong số các loài thủy sinh có tính chất đó, tuyến trùng thuộc nhóm động vật đáy không xương sống đã được chứng minh là công cụ hiệu quả để chỉ thị cho chất lượng môi trường thủy vực [6]. Quần xã tuyến trùng 1.
Tổng quan chung Tuyến trùng, hay còn gọi là giun tròn, thuộc ngành động vật không xương sống. Nhóm giun tròn ban đầu được Karl Rudolphi xác định năm 1808 với tên là Nematoidea, sau đó được phân loại lại thành họ Nematodes bởi Burmeister năm 1837 và bộ Nematoda bởi Diesing năm 1861 [7]. Tuyến trùng rất phong phú và đa dạng trong giới động vật, với ước tính có khoảng 40.000 loài [8], phân bố rộng khắp từ môi trường sống nguyên sinh đến những môi trường sống cực kỳ ô nhiễm mà các loài sinh vật khác không thể tồn tại. Chúng là sinh vật quan trọng và chiếm ưu thế về số lượng trong các hệ sinh thái, với 80% cá thể động vật đa bào trên cạn là tuyến trùng và con số đó ở môi trường nước là 90% [9].
Vai trò của tuyến trùng trong hệ sinh thái thuỷ vực Trong hệ sinh thái thuỷ vực, tuyến trùng là thành phần đa dạng nhất của cộng đồng sinh vật đáy. Chúng thường sống tự do với mật độ rất cao (>1 triệu cá thể trên m²) và thành phần loài đa dạng dựa vào kiểu kiếm ăn và nguồn thức ăn sẵn có (tảo, vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh, sinh vật đáy khác và chất hữu cơ) [10]. Ví dụ, nhiều họ thuộc Tylenchina chỉ ăn rễ của thực vật bậc cao nhưng không bao giờ ăn vi khuẩn; hoặc Cephalobidae và Plectidae ăn vi khuẩn nhưng không ăn thực vật bậc cao hoặc nấm; hoặc Mononchidae và Anatonchidae là những họ chuyên săn mồi các loài giun tròn khác và không ăn thực vật bậc cao hoặc nấm [11]. Đổi lại, tuyến trùng cũng cung cấp nguồn thức ăn cho các loài động vật có xương sống và động vật không có xương sống có kích thước lớn hơn chúng [12].
Nhìn chung, tuyến trùng đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái thuỷ vực vì nó là mắt xích trung gian trong lưới thức ăn liên kết giữa nhóm sinh vật đáy nhỏ và nhóm sinh vật cỡ trung bình và lớn hơn. 6 Bên cạnh đó, thông qua các hoạt động trao đổi chất, chúng cũng có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản. Chính vì thế, nhóm tuyến trùng đóng vai trò trong việc phân hủy và chuyển hóa vật chất nền đáy [12-13]. Quần xã tuyến trùng làm sinh vật chỉ thị Quần xã tuyến trùng (QXTT) bao gồm nhiều loài, chi, họ khác nhau thể hiện đặc điểm của sinh cảnh sống tại đó và những thay đổi cụ thể trong lưới thức ăn hoặc thành phần môi trường sẽ được phản ánh thông qua các chỉ số đánh giá.
Do tính đa dạng sinh học cao và có mật độ lớn nên khi nghiên cứu về tuyến trùng, có thể dễ dàng thu một lượng nhỏ mẫu đã đủ cho các nghiên cứu và phân tích thống kê. Quan trọng hơn, tuyến trùng có phản ứng khác nhau với các yếu tố căng thẳng trong môi trường. Một số loài có khả năng chịu đựng nhưng một số loài khác cực kỳ nhạy cảm với các dạng xáo trộn [14-15], chúng sẽ phản ứng với điều kiện môi trường thông qua thay đổi các đặc điểm quần xã: (i) thành phần quần xã (một số loài bị biến mất), (ii) kiểu dinh dưỡng, (iii) cấu trúc, mật độ và sự đa dạng, (iv) hình thái, sinh khối, (v) khả năng sinh sản, (vi) sinh hoá, sinh lý và (vii) cấu trúc di truyền [17]. Ví dụ, số lượng loài, chi nhìn chung tăng khi độ sâu mực nước tăng và giảm khi hạt trầm tích không đồng nhất hoặc đường kính hạt trung bình tăng [18].
Những yếu tố ảnh hưởng đến QXTT có thể là vô sinh (nhiệt độ, độ mặn, cấu trúc hạt, nồng độ oxy,.) và hữu sinh (sự phát triển của loài ăn thịt, cạnh tranh,.) có thể tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên sự hình thành và phát triển QXTT [19]. Tính chất và hàm lượng chất ô nhiễm cũng quyết định đến sự xuất hiện của những thay đổi nhất định trong cấu trúc QXTT [19-20]. Quần xã tuyến trùng sống tự do được sử dụng để đánh giá chất lượng thuỷ vực lần đầu tiên vào những năm 1970 với nghiên cứu của Zullini [22]. Các nhà khoa học tiếp tục sử dụng chúng để đánh giá tác động của con người lên các hệ sinh thái thuỷ vực khác nhau, bao gồm môi trường nước mặn, nước lợ, nước ngọt và các khu vực đất ngập nước khác [7, 22, 23].
Tuyến trùng cũng có thể sử dụng như một mô hình cho các nghiên cứu sinh thái cơ bản về mối tương tác giữa đa dạng sinh học và hoạt động của hệ sinh thái [25]. Những hướng nghiên cứu toàn diện và có hệ thống, ví dụ: tuyến trùng sống ở vùng 7 nước chuyển động nhanh, tuyến trùng sống ở các vùng đất ngập nước trong thời gian dài, so sánh các quần thể tuyến trùng phản ứng với tác động của con người và các quần thể trong điều kiện tương đối không bị xáo trộn, định lượng khả năng chịu đựng của chúng với các yếu tố môi trường chính khác nhau.