Chương IV: CHỈ THỊ SINH THÁI MÔI TRƯỜNG

Chng IV



CHỉ THị SINH THáI MÔI TRƯờNG

I. KHI NIM

Ch th mụi trng: l mt hoc tp hp cỏc thụng s mụi

trng (hoỏ, lớ, sinh vt) ch ra c trng no ú ca mụi trng.

Ch th sinh hc: l khoa hc nghiờn cu mt loi hoc mt sinh

vt dựng nh mc cht lng hoc s bin i ca mụi trng.

Sinh vt ch th: l nhng cỏ th, qun th hay qun xó cú kh

nng thớch ng hoc rt nhy cm vi mụi trng nht nh.

Sinh vt ch th l cỏc loi sinh vt m s hin din v thay i

s lng cỏc loi ch th cho s ụ nhim hay xỏo trn ca mụi

trng. Cỏc loi ny thng cú tớnh mn cm cao vi cỏc iu kin

sinh lớ, sinh hoỏ.

Ch th sinh thỏi mụi trng: l phõn ngnh hc ca chuyờn

ngnh sinh thỏi mụi trng chuyờn nghiờn cu v cỏc khoa hc ly

sinh vt lm ch th cho tỡnh trng mc trong lnh hay ụ nhim,

thớch hp hay khụng i vi sinh vt ca mụi trng sinh thỏi.

II. MT S NGUYấN TC C BN KHI S DNG SINH

VT CH TH

Khi s dng cỏc sinh vt ch th cn cn c vo cỏc c im sau:

- Tớnh thớch nghi cao ca loi sinh vt ú. Vớ d, E.coli l mt

trong nhng sinh vt ch th cho mc ụ nhim hu c ca nc

vỡ E.coli cú th sng tt trong mụi trng nc ụ nhim hu c.

- Tớnh nhy cm vi iu kin mụi trng thay i bt li hay

thun li cho sinh vt. Con tụm rt nhy cm vi mụi trng t,



122



SINH THI HC MễI TRNG



nc b ụ nhim phốn hay phỳ dng quỏ cao, khi y tụm s

cht hng lot hoc b i ni khỏc.

- Cỏc loi sinh vt cú thớch ng hp thng l vt ch th tt

hn so vi cỏc loi thớch ng rng. Cõy c l ch th cho mụi

trng ngp mn vỡ nú phỏt trin tt rng ngp mn.

- Cỏc loi cú c th ln thng cú kh nng lm ch th tt hn

cỏc loi cú c th nh.

Trc khi tỏch mt loi ra khi loi hoc khi s dng mt loi

no ú lm sinh vt ch th, cn phi xột n cỏc du hiu thc

nghim v tớnh cht ca tng yu t gii hn.

T l s lng ca cỏc loi v c qun xó cng cn chỳ ý trong

khi xỏc nh sinh vt ch th. Cõy sim, mua phỏt trin mnh mụi

trng t hi chua hoc chua (pH = 4 ữ 5).

S phỏt trin sinh vt ú cú li hay cú hi i vi mụi trng

sng ca con ngi v cõn bng sinh thỏi.

III. PHN LOI SINH VT CH TH

Cú nhiu cỏch phõn loi sinh vt ch th, mi cỏch phõn loi

u cú nhng u, nhc im khỏc nhau v c ỏp dng cho tng

i tng, a bn nghiờn cu khỏc nhau.

- Phõn loi theo mụi trng a lớ: cỏc phõn loi ny thng s

dng vi cỏc i qun xó nh: Qun xó rng nhit i ch th cho

vựng khớ hu núng m quanh nm. Qun xó rng rng lỏ ch th cho

vựng ỏ nhit i. Qun xó rng lỏ kim ch th cho vựng ụn i.

ng rờu bc cc ch th cho vựng a lớ cc bc.

- Phõn loi theo cao: vựng nhit i ngi ta nhn thy

nh sau: Di chõn nỳi l rng nhit i vi che ph ln cú khi

lờn n 100%. cao trờn 1500 m thỡ cõy ch th l nhng cõy lỏ

nhn xen cõy rng rng ca vựng ỏ nhit i. Cao trờn 3000 m:

thc vt ụn i.

- Phõn loi theo mụi trng thnh phn: mụi trng khụng khớ,

mụi trng nc, mụi trng t



Chng IV. Ch th sinh thỏi mụi trng



123



- Phõn loi theo mc ụ nhim ca mụi trng: mc ch th ụ

nhim l trung bỡnh, nh v khụng ụ nhim. Vi cỏch phõn loi

ny, ngi ta s dng hai tiờu chớ: (1) loi cú tớnh nhy cm hay

thớch nghi cao; (2) S lng cỏ th ca loi ú.

ễ nhim hu c ngun nc, ngi ta dựng E.coli, mt vi sinh

vt rt thớch nghi vi iu kin ụ nhim ny v s lng cỏ th

trong mt n v th tớch mu nc.

- Phõn loi theo ngnh sinh vt: ng vt, thc vt, vi sinh vt.

- Phõn loi theo nhu cu ca sinh vt: da vo c im ca

mt s sinh vt sng trong iu kin theo nhu cu ca nú.

IV. NHNG LOI CH TH V S QUAN TRC BNG

SINH HC

Sinh vt ch th cú th c s dng quan trc nhng bin

ng, s tớch t v bin i vt cht trong mụi trng sng ca

chỳng v theo dừi cỏc nh hng v mt sinh hc ca cỏc yu t

vt cht ny. Ngoi ra, sinh vt sng cũn c ng dng ch th

cho cỏc tỏc ng v thay i iu kin sng v cỏc tỏc ng ca

nhng yu t qun lớ c t ra, ngn chn nhng bin ng

cỏc loi n thun hay qun th.

Quan trc sinh hc cú th cho chỳng ta bit nhng loi vt cht

no tham gia cu thnh c th sinh vt. Sinh vt sng c khụng

ch cn thit cho vic xỏc nh nh hng ca cỏc cht ụ nhim m

cũn cú nhiu ng dng trong vic quan trc lớ hoỏ.

Sinh vt ch th cú th c xem nh cụng c quan trc liờn tc.

Sinh vt ch th cũn cú th cung cp thụng tin v cỏc hp cht

phc tp.

Vic s dng cỏc qun th sinh vt sng lm ch th cho s

quan trc, cú th cung cp thụng tin v cỏch thc nh hng ca

cỏc cht c, cỏc kiu phn ng ca sinh vt, cỏc mụ hỡnh qun c

v cỏc quỏ trỡnh liờn quan.



124



SINH THI HC MễI TRNG



1. Vic chn cỏc sinh vt s dng cho vic quan trc mụi trng

Da trờn tc phn ng c t ra hay kh nng mn cm

vi nhng bin i khớ hu v nhit .

c tớnh sinh hc ca sinh vt nh hng mt cỏch mnh m

n nhiu loi mụ hỡnh quan trc sinh hc. Sinh vt cú i sng

ngn, phn ng kp thi vi nhng thay i mụi trng, cũn cỏc

sinh vt cú cuc sng di thỡ s phn ng sinh hc ca chỳng cú th

tri qua nhiu nm, nhiu thp k v cú th nhiu th k.

Loi sinh vt cú tc trao i cao v tc tng trng cao

thỡ thng nhy cm vi cỏc cht ụ nhim hn l nhng sinh vt cú

tc trao i thp. Nhiu loi sinh vt ngng sinh sn khi iu

kin mụi trng bt li do ú nhng thay i v tc th tinh

s l du hiu ca s thay i mụi trng.

Ngay c trong cựng loi, mt s sinh vt c coi l ch th tt

hn sinh vt kia. Thc vt cú mao mch l ch th hiu qu nht cho

ụ nhim khụng khớ, vỡ nhng loi thụng thng khụng cú mao

mch ớt nhy cm vi cỏc cht ụ nhim khụng khớ.

Mt s vớ d v sinh vt ch th:

- Thc vt trờn cn nh to, a y thng nhy cm vi cht ụ

nhim khụng khớ hn c thc vt cú mao dn, vỡ chỳng hp th trc

tip nc v cht dinh dng t khụng khớ v nc ma. Kt qu l

nng cỏc cht ụ nhim v cỏc cht c cp tớnh s vo c th

nhanh hn thc vt mao mch.

- Trong mụi trng nc, to v vi khun Cyanobacteria l

nhng sinh vt ch th hu dng cho nhng thay i khỏc nhau. S

gia tng cỏc cht dinh dng (hin tng phỳ dng) cú th c

ỏnh giỏ nh vo sinh khi ca to (Spinogyroy oedogonium;

Stigeolconium v Wasdophora). To cỏt v mt s loi to khỏc

cú kh nng tớch t kim loi nng v cỏc cht phúng x trong c

th chỳng.

- ng vt thõn mm c s dng nh l cụng c quan trc

trong mụi trng nc vi mng li quan trc ton cu. Mt s



Chng IV. Ch th sinh thỏi mụi trng



125



loi c s dng bao gm loi Mytius sp., Grasstrea sp., Ostrea

sp ngoi khi v vựng duyờn hi ca sụng. Loi Geukensia sp

vựng triu v Anodonta cựng h hng ca nú cỏc h nc ngt,

ca sụng, sui.

- Mũng bin c s dng kim soỏt ụ nhim hoỏ cht.

- Cỏc nh sinh vt v c hc cũn dựng mt s ng vt cú vỳ

lm ch th khi kho sỏt nh hng ca c cht n con ngi.

2. Quan trc v lp ngõn hng lu tr mu vt

Qua nghiờn cu cỏc nh khoa hc thy rng:

- Sinh vt cú th tớch ly cỏc cht ụ nhim mụi trng trong t

bo nhng nng ca chỳng s thay i theo tui i sinh vt, khi

cht xỏc hoc cht thi ca chỳng cng s cha nhng cht c

ny. Vỡ vy, vic lp ra mt chng trỡnh quan trc v ngõn hng

d liu l rt cú ý ngha.

- D liu s cung cp cho ta bit khuynh hng ụ nhim di

hn. Lp ngõn hng d liu cũn cú th ỏnh giỏ c nhng hp

cht hoỏ hc ó b b quờn trong quỏ trỡnh thu thp d liu.

V. CC LOI SINH VT CH TH

Sinh vt ch th cú th gm ng vt, thc vt v vi sinh vt.

Khụng phi tt c cỏc sinh vt c dựng lm ch th vựng ny

u cú th ỏp dng cho vựng khỏc m sinh vt ch th cũn tựy thuc

vo c im v tớnh cht ca cỏc h sinh thỏi.

1. Vi sinh vt ch th

ễ nhim t v ngun nc cỏc nc phỏt trin, thng do

vic s dng phõn bún hoỏ hc, thuc bo v thc vt, iu hũa

tng trng cỏc nc ang phỏt trin thng do nhng tỏc

nhõn sinh hc nh cỏc loi vi sinh gõy bnh, m nguyờn nhõn do

hot ng nụng nghip, cụng nghip, thi b cht thi vo t, vc

nc... v tp quỏn sinh hot lc hu.



126



SINH THI HC MễI TRNG



ễ nhim bi tỏc nhõn sinh hc ch yu l do cỏc vi sinh vt

gõy bnh cú ngun gc t phõn, nh trc khun Shigella

dysenteriae gõy bnh l, trc khun Salmonella tiphi gõy bnh thng hn, phy khun Vibrio cholera gõy bnh t. Cỏc vi sinh vt

gõy bnh ny cú kh nng sinh sn trong ng tiờu hoỏ ca ngi

v gõy bnh dự vi mt lng rt nh, v rt khú khn trong vic

xỏc nh chỳng ch vi mt lng rt nh.

Mt s loi vi sinh vt thng c dựng lm ch th sinh hc:

- Vi khun Coliform - sinh vt ch th v mt v sinh mụi

trng. Nhng nhúm vi khun c xp vo nhúm coli l nhng

loi c tỡm thy trong cỏc vt liu b nhim phõn.

- Escherichia coli (E.coli) - sinh vt ch th v mt v sinh mụi

trng. E.coli ban u khụng cú trong rut ngi, sau khi a tr

c sinh ra E.coli s xut hin sau khi em bộ n ung v nú s

sng trong rut ngi cho ti khi cht. E.coli c thi ra bờn

ngoi mụi trng theo con ng i tin. Vỡ vy, khu vc no

phỏt hin ra E.coli cú nhiu l khu vc ú ó nhim phõn ti. Vi

c tớnh ny E.coli c dựng lm vi sinh vt ch th sinh hc, sinh

vt ch th v mt v sinh mụi trng. Nhng mu t nhim phõn

ti thỡ E.coli chim u th trong nhúm Coliform. E.coli c tỡm

thy trong ng tiờu hoỏ ca con ngi v cỏc ng vt mỏu

núng, chỳng hin din trong phõn. E.coli ch phỏt trin trong cỏc

loi ng vt cú s tip xỳc vi con ngi v him khi phỏt hin

thy trong cỏc loi ng vt hoang dó.

- Streptococcus sp. v Clostridium perfringens - sinh vt ch

th v mt v sinh trong mụi trng t v nc.

- Streptococcus faecalis chim u th trong phõn ngi trong

khi Streptococcus faecium chim u th trong phõn gia sỳc,

Streptococcus bovis cu v Streptococcus equinus nga. Nhng

loi vi khun ny s c chuyn t t ụ nhim vo thc vt.

- Clostridium perfringens l loi vi sinh vt k khớ sng trong

ng tiờu hoỏ ca ngi v cỏc ng vt, chỳng khụng sng trong

cỏc vựng t sch v vỡ vy cú th s dng nú lm sinh vt ch th



Chng IV. Ch th sinh thỏi mụi trng



127



cho ụ nhim phõn. Cỏc loi Clostridium perfringens tn ti lõu

trong mụi trng. Nh tớnh cht ny m chỳng c dựng lm ch

th cho tỡnh trng ụ nhim t ó lõu hay ch mi bt u. Nhng

mu t cú cha c Clostridium perfringens ln Coliform l nhng

mu mi b nhim phõn.

2. Thc vt ch th

Thc vt ch th thng l nhng thc vt cú nhy cm vi

mụi trng sng d tha cht dinh dng hoc mụi trng b ụ

nhim bi cỏc cht c.

Thc vt l nhng ch th c bit tt cho hin tng phỳ

dng hoỏ ca vc nc. Khi xy ra hin tng phỳ dng hoỏ dn

n hin tng bựng n cỏc thc vt phự du, c bit l to, lm

thay i qun xó thc vt, do ú ch cũn tn ti nhng loi thc vt

chu ng c iu kin sng thiu ụxi.

Thc vt cng l mt trong nhng loi sinh vt nhy cm vi

cỏc cht c ụ nhim mụi trng. Cỏc triu chng tn thng: rng

lỏ, ỡnh tr quỏ trỡnh quang hp, kộm phỏt trin, nng sut thp, tớch

ly cỏc cht c

Vi mt nng SO2 nht nh lm phỏ hu s hụ hp, cht

dip lc, kỡm hóm s sinh trng ca a y, do ú nhng vựng cú

s ụ nhim SO2 cao, a y hu nh khụng tn ti, nờn cú th cú mt

s kt lun v s ụ nhim SO2 trong khụng khớ khu vc.

3. ng vt ch th

Nhng sinh vt hp l cỏc sinh vt ch th tt hn cỏc sinh vt

rng bi vỡ chỳng rt nhy cm vi mụi trng. Cỏc loi ng vt

dựng lm ch th sinh thỏi cho mụi trng t: loi cỏy Uca, dó

trng Sopimera ch sng bói cỏt, rn ỏ thuc vựng triu.

ng vt cú kớch thc ln lm vt ch th tt hn. Loi gu

Bc cc l ng vt ch th cho vựng cú khớ hu giỏ lnh bng vic

tớch ly mt lp m dy di da cựng vi mt b lụng dy m ỏp.



128



SINH THI HC MễI TRNG



VI. CH TH SINH HC TRONG QUAN TRC MễI TRNG

KHễNG KH

Hin nay, cỏc nghiờn cu v ch th sinh hc cho ụ nhim

khụng khớ cha c cụng b nhiu. Nm 1997, mt nghiờn cu ti

H Lan nhn thy rng s gia tng ca cỏc bnh ng hụ hp nh

viờm ph qun, ung th phi ca ngi dõn ụ th cao hn nhiu

ln so vi ngi dõn nụng thụn. Nguyờn nhõn: do s ụ nhim mụi

trng khụng khớ t cỏc hot ng giao thụng vn ti v sn xut

cụng nghip khu vc ụ th.

Mt nghiờn cu khỏc cho thy, mc nhim chỡ v cadmi

ca cỏc khu vc khỏc nhau c phn ỏnh trong cỏc phn mm ca

cỏc loi b cõu sng trong khu vc ú, b cõu cú th c coi l

ng vt ch th cho ụ nhim chỡ, cadmi trong khụng khớ.

Sõu, b ch th cho mụi trng cú nng CO2 cao. u nnh

trong mụi trng cú nng CO2 cao thu hỳt nhiu b cỏnh cng

Nht Bn trng thnh.

Mt s loi ng vt ch th cho s tng lờn ca nhit khụng

khớ, nh cỏc loi chim di c n vựng phớa Bc; loi th Pika sng

ni sn dc, nhy cm vi nhit tng cao v ngy cng cú xu

hng di chuyn lờn vựng cao trỏnh s núng lờn ca khớ hu.



B cõu ch th ụ nhim chỡ, cadmi Cõy Ut kim hng ch th ụ nhim flo

Hỡnh 4.1. Sinh vt ch th mụi trng khụng khớ



Chng IV. Ch th sinh thỏi mụi trng



129



Cõy tỏo, anh o, c rt: nhy cm vi khớ sunfur. Cõy thuc

lỏ, cõy kim t hng, hng dng, i mch: nhy cmvi khớ

Florua. Cõy ut kim hng, mai, b o cú th giỏm sỏt v o

lng khớ Flo. Tỏo, i mch, o ngụ, hnh tõy tng i nhy

cm, cú th giỏm sỏt v o lng khớ Clo. Cõy chõn vt cú th giỏm

sỏt v o lng ụ nhim bc x: bỡnh thng lỏ cú mu xanh lam,

nu b ụ nhim bc x tuy vi nng rt thp, lỏ cng chuyn

sang mu . (Hỡnh 4.1).

VII. CH TH SINH HC TRONG QUAN TRC MễI

TRNG NC

Ch th sinh hc trong mụi trng nc ó c nghiờn cu

nhiu. õy l phng phỏp va ớt tn kộm va an ton cho mụi

trng v con ngi. Trờn th gii cú rt nhiu h thng phõn loi

ụ nhim ca thu vc bng cỏc sinh vt ch th nh ng vt

thõn mm, cụn trựng, to, nm, giỏp xỏc, u trựng, ng vt ỏy

khụng xng sng, to...

Nm 1902, Kolkwitz Marsson v cỏc nh nghiờn cu thng

nht chia thu vc thnh 4 loi vi cỏc mc nhim bn khỏc

nhau, th hin trong bng 4.1.

Bng 4.1. H thng phõn loi ụ nhim theo sinh vt ch th

ca Kolkwitz Marsson (1902)

Mc

ụ nhim



Cha nhiu hp cht hu c

giai on phõn hu u tiờn, hu

nh khụng cú thc vt quang

hp, hm lng ụxi hũa tan rt

thp, thc vt bc cao kộm phỏt

trin, sinh vt ym khớ phỏt trin

mnh vi lng ln cỏc vi khun.



Rt bn



Bn

loi



c tớnh ca thu vc



va



Mụi trng cú tớnh ụxi hoỏ do cú

hm lng ụxi hũa tan, xut

hin cỏc loi to lc, to lam, s

lng vi khun lờn ti hng trm

ngn, mi xut hin dng phõn

hu protit



Cỏc sinh vt ch th

in hỡnh

To Polytoma

Vi khun

Thiopolycocus,

Sphaerotilus natans

ng vt

Paramaccium,

Putrinum Vorticella

Puttrina, Tubifex

Oscillatoria, Euglena

Viridis, Stentor,

Coeruleus,

Chironomus



SINH THI HC MễI TRNG



130

Mc

ụ nhim

Bn

loi



va



c tớnh ca thu vc

Mụi trng ó xut hin hp

cht dng nitrat v nitrit, cú ụxi

hũa tan, cú thc vt quang hp,

s lng vi khun ch n hng

chc ngn



Cỏc sinh vt ch th

in hỡnh

Plumosus

Melosira Navicula,

Spyrogyra,

Ceratophyllum,

Heliozoa Prorifera,

Plumatella

mesocyclops Leuckarti,

Moina rectirostris



t bn



Hm lng ụxi hũa tan c

phc hi, cỏc cht ụ nhim cũn

li rt ớt, s lng vi khun ch

tớnh n hng ngn



Peridinea, Daphnia

longispina Dreissena

v cỏc loi cỏ nc

ngt cú giỏ tr kinh t.



Sau ú, mt s tỏc gi cng da trờn mc ụ nhim ca

ngun nc phõn loi, chỳ trng vo s cú mt ca cỏc vi sinh

vt ch th v s bin i sinh thỏi v sinh lớ hc ca nhúm vi sinh

vt ch th. H thng phõn loi cú tớnh n s bin i sinh thỏi v

sinh lớ hc ca nhúm sinh vt ch th th hin trong bng 4.2.

Bng 4.2. H thng phõn loi ụ nhim thu vc cú tớnh n s bin i

sinh thỏi v sinh lớ hc ca nhúm sinh vt ch th

Mc

nhim bn



Cỏc loi sinh vt ch th



Rt bn



Vi khun < 100 t bo/ml. To in hỡnh l Claclophora.

Thc vt Grammarus pulex, Hydrosyche. Cỏ hi, cỏ qu.



Bn va

loi



Vi khun < 100.000 t bo/ml. To Claclophosa, Spirogyra.

Thc vt Potamogenton, Helodea, Batrachium... Cụn trựng

Tubifex, Chironimus, Beatis, Accelus gamma pule, Baetis.

Cỏ Spgaerum pisidium, Planoihis, Aneyelus.



Bn va

loi



Vi khun < 100.000 t bo/ml. To xanh thm, xanh lc,

diatom. Thc vt Potamogenton crispus. Cụn trựng Tubifex,

Chironimus, Acellus aquaticu, Sialis. Cỏ Stiekback,

Schaerium, Herbobdell.



t bn



Vi khun < 1.000.00 t bo/ml, Beggiatoa, Sphaerotilus

Apodyalac tea, Fusarium, Aqueduetum, ng vt nguyờn

sinh. Carehesium, Vorticella, Bodo, Englena, Colpidium,

Glaneoma. To xanh lc, Osllatoria. Cụn trựng Tubifex,

Chironimus, Eistatis, Ptichopi....



Chng IV. Ch th sinh thỏi mụi trng



131



Tuy nhiờn, cỏc h thng phõn loi trờn cha tht chi tit v

cha phõn bit c c hi ca cỏc tỏc nhõn ụ nhim.

Mt h thng phõn loi hin nay ang c a dựng chõu u

l s dng loi ng vt ỏy khụng xng sng lm ch th (bng

4.3). Lớ do:

1. Cỏc loi ng vt ny ph bin trong h ao v a dng v

loi. S phỏt trin ca chỳng c trng cho iu kin thu vn, cu

trỳc nn ỏy v cht lng nc lu vc.

2. Chỳng sng tng i c nh tng ỏy do vy chu ng

s thay i liờn tc ca cht lng nc cng nh ch thu vn

trong ngy.

3. Quỏ trỡnh sinh sn khỏ lõu, d thu mu v phõn loi.

Khi ỏnh giỏ mc ụ nhim ngun nc sụng, ngi ta

thng hay s dng h thng phõn loi ny da vo ch s xỏc nh

s loi v phõn b ca ng vt ỏy khụng xng sng.

Bng 4.3. H thng phõn loi ụ nhim BMWP

(Biological Monitoring Working Parti)

Nhúm (H)



im



ỏnh giỏ

ngun nc



u trựng Mayfly (Ephemridae, Heplagenidae)



10



Sch



u trựng Stonefly (Leuctricdae, Perlolydae)



ễ nhim



u trựng Cased Caddis



9



u trựng Chun chun



8



u trựng Caddis (Philopotamidae)



8



u trựng Mayfly (Cacnidae)



7



Trai nc ngt ln > 5cm (Unionnidae)



6



Tụm nc ngt (Ganimaridae)

Rp nc (Coricidae)

B cỏnh cng nc (Dytiscidae)

u trựng rui (Tipulidae)



5