chương 1: Các khái niệm cơ bản về động vật thủy sinh: Động vật nổi; động vật đáy; năng suất sinh học của thủy vực… Vai trò và ứng dụng của động vật thủy sinh đối với đời sống con người; Các phương pháp nghiên cứu thường quy đối với động vật thủy sinh. Động vật nổi (Zooplankton) Động vật nổi là tập hợp những động vật sống trong môi trường nước, ở tầng nước trong trạng thái trôi nổi, cơ quan vận động rất yếu hoặc không có, vận động một cách thụ động, không có khả năng bơi ngược dòng [2]. Theo phương thức sống và sự phân trong tầng nước mà người ta chia thành các dạng: - Pleuston: Là những sinh vật nổi, sống ở màng nước (phần giới hạn giữa nước và không khí). - Neuston: Là những sinh vật nổi có kích thước hiển vi, sống ở màng nước (phần giới hạn giữa nước và không khí).
Trong nhóm này nó được chia thành 2 loại: + Epineuston: Phần cơ thể tiếp xúc với không khí nhiều hơn là tiếp xúc với nước; + Hyponeuston: Phần cơ thể tiếp xúc với nước nhiều hơn không khí. - Plankton: Là những sinh vật nổi, sống trong tầng nước, không có khả năng bơi ngược dòng nước, di động thụ động là chủ yếu. Trong nhóm sinh vật nổi này, người ta còn dựa vào kích thước để phân chia thành các dạng như: 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG + Sinh vật nổi cực lớn (Megaloplankton): Có kích thước lớn hơn 1m, điển hình là các loài sứa biển. + Sinh vật nổi lớn (Macroplankton): Có kích thước khoảng 1 - 100cm, điển hình là các loài sứa nhỏ.
+ Sinh vật nổi lớn vừa (Mesoplankton): Có kích thước trong khoảng 1 - 10mm, điển hình là các loài giáp xác chân mái chèo (Copepoda), giáp xác râu ngành (Cladocera). + Sinh vật nổi nhỏ (Microplankton): Có kích thước từ 0,05 - 1mm, điển hình là các loại ấu trùng giáp xác chân mái chèo (Copepoda), giáp xác râu ngành (Cladocera), nhuyễn thể (Mollusca) và trùng bánh xe (Rotatoria). + Sinh vật nổi cực nhỏ (Nanoplankton): Có kích thước khoảng vài chục micro mét, điển hình là các loài thuộc động vật nguyên sinh (Protozoa), vi khuẩn (Bacteria). Không khí Epineustic Nước Hyponeustic Hình 1.
Các dạng sinh vật Neuston Ngoài ra, dựa vào tập tính sống người ta chia động vật nổi thành 2 nhóm: + Sinh vật nổi hoàn toàn (Holoplankton): Là những sinh vật trong vòng đời của nó hoàn toàn sống nổi trong nước như: trùng bánh xe, giáp xác râu ngành, chân mái chèo và một số loài động vật nguyên sinh; + Sinh vật nổi không hoàn toàn (Mesoplankton): Là những sinh vật chỉ sống nổi trong một giai đoạn nào đó của vòng đời như ở giai đoạn ấu trùng, phần lớn cuộc đời còn lại sống đáy hay sống bám, như thủy tức, nhuyễn thể… 18 ĐỘNG VẬT THỦY SINH Dựa vào sự phân bố theo độ sâu (chủ yếu là sinh vật biển), sinh vật nổi cũng được chia thành 2 nhóm: + Sinh vật nổi tầng mặt (Epiplankton): Gồm những sinh vật sống ở độ sâu từ 0 - 200m, đây là có sự xâm nhập của ánh sáng, có thực vật và có quá trình tự dưỡng; + Sinh vật nổi ở tầng sâu (Nyctoplankton): Gồm những sinh vật sống ở độ sâu hơn 200m; nơi này không có ánh sáng xuyên thấu nên không có thực vật phân bố. Động vật đáy (Zoobenthos) Động vật đáy là tập hợp những động vật không xương sống thủy sinh sống trên mặt nền đáy (epifauna) hay trong tầng đáy (infauna) của thủy vực. Ngoài các đối tượng trên, có một số loài sống tự do trong tầng nước nhưng cũng có một thời gian khá dài (theo tỷ lệ thời gian sống) sống bám vào giá thể hay sống vùi mình trong tầng đáy thì vẫn được xếp trong nhóm động vật đáy. Động vật đáy sống trong một khu vực, một thủy vực không những chịu tác động của các yếu tố lý hóa học của nước mà chúng còn chịu tác động trực tiếp với chất đáy [1].
Theo các đặc tính phân bố cũng như kích thước mà người ta phân chia làm các nhóm: - Dựa vào loại hình thủy vực, nơi mà sinh vật đáy phân bố, người ta xếp chúng vào các nhóm như: sinh vật đáy biển, sinh vật đáy ao, sinh vật đáy hồ… - Dựa vào kích thước mà sinh vật đáy được phân chia thành: + Sinh vật đáy cỡ lớn (Mcrobenthos): nhóm này bao gồm các sinh vật đáy có kích thước lớn hơn 2mm; + Sinh vật đáy cỡ vừa (Mesobenthos): sinh vật trong nhóm này có kích thước 0,1 - 2mm; + Sinh vật đáy cỡ nhỏ (Microbenthos): có kích thước nhỏ hơn 0,1mm. - Dựa vào cấu trúc nền đáy nơi chúng phân bố mà chia thành các dạng: sinh vật ưa đãy bùn, ưa đáy cát, cát bùn… - Dựa vào tập tính sống mà chia chúng thành các dạng: + Sinh vật đáy sống cố định: do đời sống cố định nên một số cơ quan bị thoái hóa như hệ vận động, hệ thần kinh nhưng cũng có một số phần hay cơ quan phát triển để thích nghi như xúc giác, xúc tu… 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG + Sinh vật sống đục khoét: chúng đục gỗ hay đá và chui vào đó để sống hay làm tổ; + Sinh vật bơi, bò ở đáy: thường thấy ở giáp xác; + Sinh vật dưới đáy: những loài này ít di động và phát triển theo hướng có vỏ để bảo vệ như Da gai (Echinodermata); + Sinh vật chui sâu dưới đáy: chúng sống chui sâu vào nền đáy, đặc điểm thích nghi là cơ thể dài, có phần phụ như ống hút thoát nước; + Sinh vật sống bám. Năng suất sinh học của thủy vực Thủy sinh vật trong thủy vực quan hệ với nhau chủ yếu bằng con đường dinh dưỡng, chúng liên hệ nhau thông qua chuỗi thức ăn (food chain) hay mạng thức ăn (food web); sinh vật này là nguồn thức ăn của sinh vật kia, kết quả làm cho các nhóm sinh vật phát triển và có sự gia tăng sinh khối. Tổng hợp tất cả các khối lượng sinh vật trong thủy vực gọi là sinh lượng và sự gia tăng sinh lượng trong một thời gian nào đó của thủy vực gọi là năng suất sinh học của thủy vực.
Quá trình chuyển hóa vật chất từ dạng sống thành không sống và từ không sống thành sống trong một thủy vực gọi là chu kỳ vật chất trong thủy vực. Năng suất sinh học sơ cấp hay năng suất sinh học bậc I là năng suất sinh học của thực vật thủy sinh mà trong thủy vực chủ yếu là của tảo. Năng suất sinh học thứ cấp hay năng suất sinh học bậc II là năng suất sinh học của động vật thủy sinh. Sự đa dạng Số loài trong quần xã (sự phong phú về thành phần loài) tăng theo sự phức tạp của mạng lưới thức ăn và điều kiện sinh thái của vùng đó.
Đánh giá sự đa dạng về loài thì rất phức tạp do có nhiều quần xã, loài ưu thế và có rất nhiều loài hiếm (Pielou, 1977). Có nhiều chỉ số đa dạng được sử dụng nhưng chỉ số được dùng phổ biến nhất để đánh giá sự xuất hiện thường xuyên cũng như là số loài là chỉ số Shannon, ký hiệu là H’. H’= -∑ni=1 Pi log 2 Pi. ni Với Pi là tỷ số giữa số cá thể loài i với toàn bộ số lượng loài (Pi = ).
N 20 ĐỘNG VẬT THỦY SINH 1. Năng suất tối ưu Giá trị năng suất tối ưu (standing crop hay standing stock) là khối lượng chất hữu cơ có thể thu hoạch được tại một thời điểm nào trong một đơn vị diện tích. Nó là thuật ngữ thường được dùng trong sinh thái thủy sinh và được tính toàn như là sinh lượng (biomass). Giá trị này và sức sản xuất có sự khác biệt lớn trong một hệ sinh thái; thí dụ thực vật nổi trong hồ có sức sản xuất cao nhưng giá trị năng suất tối ưu lại rất thấp; nếu thực vật nổi bị động vật nổi tiêu thụ ở mức độ thấp nhưng tảo lại không bị hạn chế sự phát triển do thiếu ánh sáng hay chất dinh dưỡng thì nó vẫn tạo ra chất hữu cơ.
Ngược lại, nếu mật độ tảo rất cao gần đến giá trị khả năng của môi trường và sự hạn chế về nguồn lợi này sẽ gây hậu quả là năng suất thấp hơn so với giá trị của năng suất tối ưu [3]. VAI TRÒ CỦA ĐỘNG VẬT THỦY SINH 1. Thành phần của mạng lưới thức ăn, thức ăn tự nhiên trong thủy vực Mối quan hệ chủ yếu của các sinh vật trong thủy vực là quan hệ thức ăn thông qua chu trình vật chất. Các mối quan hệ đó được biểu diễn theo sơ đồ (hình 1.2): Sinh vật bắt đầu là tảo (sinh vật tự dưỡng) cho đến sinh vật cuối cùng là cá (nguồn lợi sinh vật mà con người có thể sử dụng).
Nguồn dinh dưỡng bắt đầu cho tảo được cung cấp từ bên ngoài và cả quá trình tích tụ bên trong thủy vực đó. Các mối quan hệ trực tiếp hay gián tiếp được thể hiện qua mũi tên chỉ dẫn trực tiếp đến hay qua nhiều giai đoạn để đến sản phẩm cần thiết. Một đặc tính trong chu trình vật chất này là chu trình càng dài thì năng lượng tiêu hao (năng lượng không sử dụng) càng lớn. Thành phần trong năng suất sinh học của thủy vực Theo quá trình chuyển hóa thì sinh vật trước trong chuỗi (hay mạng) thức ăn sẽ là nguồn cung cấp năng lượng cho sinh vật bậc kế tiếp, quá trình đó có thể tóm tắt theo sơ đồ sau: Tảo → Động vật nổi nhỏ → Động vật nổi lớn → Cá ăn động vật nổi → Cá dữ.
Tảo → Động vật đáy → Cá ăn đáy → Cá dữ. Theo sơ đồ này thì sinh vật đứng trước là nguồn thức ăn cho sinh vật đứng phía sau, nếu mất đi một mắt xích thì chu trình không được hoàn chỉnh và gây ra tình trạng mất cân bằng sinh thái. 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẠ LONG 1. Lọc sạch nước của thủy vực Do đặc tính dinh dưỡng của từng nhóm sinh vật trong quần xã mà tính chất này được coi như là đặc tính ưu việt nhất của thủy sinh vật, quá trình lọc sạch được thể hiện ở các dạng như sau: Làm giảm nguồn hữu cơ gây ô nhiễm môi trường: Đặc tính ăn lọc của các nhóm sinh vật không xương thủy sinh như Protozoa, Rotatoria, Cladocera, Mollusca sẽ làm giảm đi nguồn vật chất hữu cơ.
Sự phân giải vật chất hữu cơ trong môi trường nước thành vật chất vô cơ của vi sinh vật cũng góp phần quan trọng trong việc làm sạch môi trường.