BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH ĐỖ XUÂN DƯƠNG ĐA DẠNG TẢO SILIC (BACILLARIOPHYTA) TRONG MỘT SỐ ĐẦM NI TƠM Ở TĨNH GIA - THANH HĨA Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 60.42.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ THỊ THÚY HÀ NGHỆ AN, 2012 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn trước hết tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hướng dẫn tận tình TS Lê Thị Thúy Hà Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo khoa Sinh học, Phòng đào tạo Sau đại học Trường Đại học Vinh Xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo phụ trách Phịng thí nghiệm Sinh lý - Hóa sinh, Thực vật, nuôi cấy mô thực vật thuộc Trung tâm thực hành thí nghiệm trường Đại học Vinh Xin chân thành cảm ơn sinh viên Võ Thị Lệ Quyên nhiệt tình hợp tác giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Đài khí tượng thuỷ văn Thanh Hố, Phịng thống kê Huyện Tĩnh Gia, UBND xã Xuân Lâm, bạn học viên lớp cao học 18 chuyên ngành thực vật người thân gia đình động viên, tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tác giả Đỗ Xuân Dương MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Tảo Silic (Bacillariophyta) ngành thực vật bậc thấp, thể có cấu trúc đơn bào có khả quang hợp, sống đơn độc thành tập đoàn Thành phần loài tảo Silic phong phú, giới phát khoảng 10.000 loài sống, thuộc 285 chi Chúng phân bố khắp nơi gặp đất, đá ẩm, băng tuyết, loại hình thủy vực, từ vùng khí hậu hàn đới đến khí hậu nhiệt đới Tảo Silic (Bacillariophyta) thành phần thực vật phù du nước, biển, chúng chiếm ưu thành phần lồi mà cịn đứng đầu sinh vật lượng Là mắt xích mạng lưới dinh dưỡng thủy vực Chúng sinh vật sản xuất quan trọng bậc hệ sinh thái nước Nhiều loại động vật phù du, ấu trùng, động vật thân mềm ăn lọc, lồi tơm, cá sử dụng tảo Silic nguồn thức ăn cần thiết thay Tuy chúng đối tượng khai thác phục vụ cho đời sống người thiếu chúng ảnh hưởng không nhỏ đến sinh trưởng, phát triển nguồn lợi thủy hải sản, đặc biệt nuôi tôm Ở nước ta, nghiên cứu tảo Silic (Bacillariophyta) loại hình thủy vực nước lợ ven bờ số tác giả đề cập đến Hoàng Quốc Trương (1962), Shirota A (1966), Trương Ngọc An (1993), Đặng Thị Sy (1996) , nhiên cơng trình nghiên cứu tảo Silic ao nuôi trồng thuỷ sản chưa ý nhiều Tĩnh Gia huyện có diện tích ni tơm rộng lớn tỉnh Thanh Hóa (khoảng 1.200 ha), từ trước đến chưa có cơng trình nghiên cứu tảo Silic đầm ni tơm Để tìm hiểu thêm tảo Silic ảnh hưởng điều kiện môi trường lên phân bố, sinh trưởng, phát triển chúng đầm nuôi tôm Tĩnh Gia, Thanh Hóa, chúng tơi tiến Luận văn Thạc sĩ Sinh học hành đề tài: “Đa dạng Tảo Silic (Bacillariophyta) số đầm nuôi tôm Huyện Tĩnh Gia - Thanh Hóa” Mục tiêu nghiên cứu đề tài nhằm điều tra thành phần loài Tảo Silic (Bacillariophyta) mối liên hệ chúng với chất lượng nước số đầm nuôi tôm Tĩnh Gia, Thanh Hóa Để đạt mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu đề tài là: - Điều tra số tiêu thủy lý, thủy hóa số đầm ni tơm Tĩnh Gia, Thanh Hóa như: độ trong, nhiệt độ, pH, độ mặn, sắt tổng số, hàm lượng Oxi hịa tan (DO), Oxi hóa học (COD), hàm lượng NH 4+, hàm lượng NO3-, hàm lượng PO43- hàm lượng SiO2 - Xác định thành phần loài, số lượng tế bào biến động số lượng tảo Silic (Bacillariophyta) khu vực nghiên cứu - Xem xét mối quan hệ chất lượng nước với thành phần loài số lượng tảo Silic (Bacillariophyta) Đề tài tiến hành tháng năm 2012 đến tháng 10 năm 2012 phịng thí nghiệm Bộ mơn Sinh hóa, Thực vật học, Trung tâm thực hành thí nghiệm - Trường Đại học Vinh Luận văn Thạc sĩ Sinh học CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Vài nét tình hình nghiên cứu tảo Silic giới Việt Nam 1.1.1 Trên giới Nghiên cứu phân loại tảo Silic tiến hành sớm, từ thập niên đầu kỷ XIX, với cơng trình “Systema Algarum” Agardh C.A năm 1824 Sau đó, Ehrenberg C.G., Kuetzing F.T., Smith W., Ralfs J đề xuất hệ thống phân loại tảo Silic Tuy nhiên, sở phân loại tác giả đơn giản, chủ yếu dựa số lượng thể sắc tố rãnh có hay khơng để phân loại Sau đó, hệ thống phân loại tảo Silic Kastern G (1928), Kokubo A (1955), Kim Đức Tường (1965) bổ sung [1] Do phát triển chung khoa học kỹ thuật, tri thức tảo Silic ngày phong phú Chúng nghiên cứu theo nhiều hướng: phân loại, hình thái, sinh lí, sinh hóa, sinh thái ứng dụng Mặt khác chúng nghiên cứu theo hướng sinh thái khác nhau: tảo nước ngọt, tảo biển, tảo đất, tảo bì sinh, tảo sống băng tuyết Theo hướng nghiên cứu tảo phù du biển, Cupp E.E (1943) điều tra, nghiên cứu thành phần loài tảo Silic biển ven bờ khu vực Bắc Mỹ; Crossby Cassie (1959) nghiên cứu tảo Silic Ôxtrâylia Niudilân hay Sournia A (1968) khảo sát tảo Silic phù du vùng biển ven bờ Môzămbic Đáng ý công trình điều tra, khảo sát Silic vùng biển Ấn Độ Dương mà Kastern G người thực vào năm 1907 Về sau, vào năm 1964 - 1965 số nhà khoa học nghiên cứu đối tượng 103 điểm, có số khu vực mà Kastern G quan tâm 60 năm trước Kết Reimer Simonsen (1974) tổng hợp “The Diatoms Plankton of The India Ocean”, mơ tả 247 taxon lồi Luận văn Thạc sĩ Sinh học lồi thuộc 80 chi, có 15 lồi, thứ chi coi khoa học [Theo 4] Kokubo A (1955) công bố “Tảo Silic phù du” tiếng Nhật, mơ tả chi tiết 370 loài tảo Silic biển ao, hồ Nhật Bản Năm 1965, Kim Đức Tường cộng xuất “Trung Quốc hải dương phù du khuê tảo loại” trình bày 228 lồi tảo Silic phù du vùng biển Trung Quốc, nơi có mối quan hệ mật thiết với biển sơng ngịi nước ta [1] Nghiên cứu tảo Silíc giới phải kể đến cơng trình Foged N Ơng dành trọn đời để nghiên cứu tảo Silic nhiều nơi giới, từ châu Âu, châu Á, châu Mỹ đến châu Úc với hình vẽ chi tiết taxon tảo Silíc phát Năm 1976 [21] ông tiến hành nghiên cứu tảo Silic nước Srilanka 22 vùng khác nhau, cơng bố 310 lồi, thuộc 34 chi, có lồi tiếp năm 1978 [22] tác giả tiến hành nghiên cứu phía đơng nước Úc phát cơng bố 860 lồi thuộc 70 chi, có 10 lồi Năm 1984 [23] cơng trình “Tảo Silic ven biển Cuba” ông phát công bố 203 loài, có 16 lồi Ngồi việc điều tra phân loại tảo hướng sử dụng vi tảo có tảo Silic để thị cho chất lượng nước số tác giả đề cập đến [theo 4] 1.1.2 Ở Việt Nam Ở miền Nam, dẫn liệu tảo Silic phù du nước ta đề cập sớm Năm 1926, Rose M cơng bố 13 chi với 20 lồi tảo Silic nghiên cứu vùng biển vịnh Nha Trang [1] Hoàng Quốc Trương (1962 - 1963) phát 154 loài tảo Silic vịnh Nha Trang [19] Năm 1966, “The plankton of South Vietnam”, với loài tảo nước ngọt, Shirota A giới thiệu 213 loài tảo Silic 15 vùng nước lợ, nước mặn ven biển từ Thừa Thiên Huế đến Kiên Giang [24] Tuy Luận văn Thạc sĩ Sinh học trình bày bảng tên lồi với hình vẽ cịn đơn giản, khơng có phần mơ tả hình thái mà nêu kích thước cơng trình nghiên cứu quan trọng thực vật phù du biển Với danh mục lồi phong phú, cơng trình giới thiệu bao quát thực vật vùng ven biển miền Nam Việt Nam - điều mà trước chưa có tác giả thực Trong danh mục loài thực vật phù du vùng biển Thuận Hải, Minh Hải công bố năm 1982 Viện nghiên cứu biển Nha Trang tổ chức điều tra năm 1977 - 1980 có ghi tên 170 lồi tảo Silic[1] Gần đây, Võ Hành Phan Tấn Lượm (2010) [7] thống kê 110 lồi tảo Silic cửa Cung Hầu (sơng Tiền Giang), chi chủ đạo thuộc Coscinodiscus, Chaetoceros, Pleurosigma, Cyclotella, Nitzschia, Rhizosolenium, Gyrosigma Biddulphia Ở miền Bắc, năm từ 1959 - 1962 1965 - 1966, chương trình hợp tác điều tra tổng hợp vịnh Bắc Bộ Trung Quốc Việt Nam tiến hành vịnh Bắc Bộ, kết có 140 lồi tảo Silic cơng bố [1] Trần Trường Lưu (1970) [12], báo cáo “Tổng kết thực vật phù du vực nước điều tra”, thống kê 74 chi thực vật tảo Silic: 29, tảo lục: 23, tảo lam: 14, tảo mắt: 4, tảo giáp: 1, tảo vàng: 2, tảo vàng ánh:1 Sau đó, năm 1972 Trương Ngọc An số đồng nghiệp tiến hành khảo sát vùng cửa sông Hồng, sông Đáy, sông Ninh Cơ vùng biển ven bờ tỉnh Nam Hà Kết sơ cho thấy ưu vượt trội tảo Silic phù du (110 loài, chiếm 88%) thủy vực nước lợ [2] Năm 1972, Cudơmina A.l có báo cáo thực vật phù du mùa hè vịnh Bắc bộ, tàu Peelamida vớt mẫu vào tháng năm 1961 đưa danh lục có 61 lồi tảo Silic [1] Luận văn Thạc sĩ Sinh học Cũng Trần Trường Lưu (1975) [13] tiến hành nghiên cứu sông Hồng, sông Đà, sông Mã số sông đào khác thống kê 98 chi tảo sông thuộc ngành: tảo Silic, tảo lục, tảo lam, tảo mắt, tảo giáp, tảo vàng tảo vàng ánh Năm 1978, báo cáo “Thực vật phù du vùng ven biển Quảng Ninh - Hải Phòng”, Trương Ngọc An giới thiệu bảng tên loài ghi danh 156 loài tảo Silic Dựa vào nguồn tài liệu trước ơng biên soạn “Phân loại tảo Silic phù du biển Việt Nam” mơ tả 225 lồi tảo thuộc bộ, 18 họ, 60 chi tảo Silic [1] Với danh mục lồi phong phú, phần mơ tả chi tiết, dễ hiểu, hình vẽ rõ ràng, sách thực tài liệu chuyên sâu phân loại có giá trị, cần thiết thuận lợi nghiên cứu tảo Silic Dương Đức Tiến (1981) [27] nghiên cứu thực vật số sông, suối tiêu biểu thuộc miền khác Việt Nam, phát 286 lồi/dưới lồi, tảo Silic chiếm ưu với 180 lồi Ở số sơng lớn sơng Hồng, số 55 lồi vi tảo phát có 33 lồi tảo Silic, sơng Hương có 64 lồi tảo Silic (trong số 95 lồi tìm thấy), cịn sơng Cửu Long tác giả phát 136 lồi vi tảo, tảo Silic có 83 lồi/dưới lồi Ở miền Trung, Tơn Thất Pháp (1993) nghiên cứu phá Tam Giang (Thừa Thiên Huế) cơng bố 244 taxon bậc lồi lồi thực vật thủy sinh, có 159 lồi tảo Silic [15] Năm 1996, Đặng Thị Sy luận án PTS với đề tài: “Tảo Silic vùng cửa sông ven biển Việt Nam” cơng bố 338 taxon bậc lồi loài [17] Lê Thị Thúy Hà, Võ Hành (1999), cơng trình “Chất lượng nước thành phần lồi vi tảo (Microalgae) sơng La - Hà Tĩnh” xác định 136 loài loài có 60 lồi tảo Silic (chiếm 44,12%) [9] Nguyễn Đình San (2001), giới thiệu Luận án Tiến sĩ Sinh học danh mục gồm 196 lồi thuộc ngành tảo số thủy Luận văn Thạc sĩ Sinh học vực bị ô nhiễm tỉnh Bắc miền Trung, có 59 lồi tảo Silic phù du [16] Ở sông Lam (Nghệ An), Lê Thị Thuý Hà (2004) với đề tài“Khu hệ thực vật vùng Tây Nam hệ thống sông Lam (Nghệ An - Hà Tĩnh)”, Luận án Tiến sỹ Sinh học, phát 165 loài tảo Silic, Discales Diraphinales có nhiều lồi Tác giả nghiên cứu yếu tố phân bố địa lý theo Murapharov(1981) kết luận yếu tố địa lý tảo Silic vùng Tây Nam hệ thống sông Lam mang đầy đủ yếu tố: Yếu tố phân bố rộng (134 lồi), yếu tố ơn đới Bắc (17 loài), yếu tố nhiệt đới nhiệt đới (7 loài), yếu tố châu Úc đại dương (1 loài) [8] Lương Quang Đốc (2007) phát 113 loài/dưới loài tảo Silic sống đáy mềm đầm, phá tỉnh Thừa Thiên - Huế [5] Hiện nay, nghiên cứu tảo gắn liền với nhiều thiết bị phương pháp đại, việc sử dụng kính hiển vi điện tử nghiên cứu sâu nhóm tảo giúp cho việc phân loại xác Các phương pháp phân tích ADN áp dụng với số nhóm tảo, với nhóm có tính độc tố giúp cho việc xây dựng phát sinh chủng loại phát loài loài thẩm định lại lồi biết Có thể kể đến cơng trình Nguyễn Thị Thu Liên, Lê Như Hậu Nguyễn Hữu Đại, Đặng Diễm Hồng cộng sự, Đặng Đình Kim cộng Các ứng dụng tốn học tin học sinh học sử dụng để đánh giá tác động yếu tố môi trường lên tảo [11] Bên cạnh thành tựu nói trên, chắn cịn có nhiều điều tra, khảo sát tiến hành quy mô nhỏ hay mang tính địa phương chưa cơng bố đầy đủ, dù chúng có đóng góp đáng kể việc nghiên cứu tảo Silic nước ta Luận văn Thạc sĩ Sinh học Biểu đồ Độ đầm nghiên cứu qua đợt thu mẫu Biểu đồ Độ mặn môi trường nước đầm nghiên cứu qua đợt thu mẫu Biểu đồ Độ pH môi trường nước đầm nghiên cứu qua đợt thu mẫu Biểu đồ Hàm lượng Oxy hịa tan mơi trường nước đầm nghiên cứu qua đợt thu mẫu Biểu đồ Hàm lượng Oxy hóa học mơi trường nước đầm qua đợt thu mẫu Biểu đồ Hàm lượng NO3- môi trường nước qua đợt nghiên cứu Biểu đồ Hàm lượng NH4+ môi trường nước qua đợt nghiên cứu Biểu đồ Hàm lượng PO43- môi trường nước qua đợt nghiên cứu Biểu đồ 10 Hàm lượng SiO2 môi trường nước qua đợt nghiên cứu Biểu đồ 11 Hàm lượng sắt tổng số Fets mơi trường nước qua đợt nghiên cứu Hình 1.1 Đa dạng tảo silic nhìn từ mặt vỏ Hình 1.2 Cấu tạo vỏ tảo Silic Hình Bản đồ vị trí thu mẫu số đầm ni tơm Tĩnh Gia, Thanh hố 22 24 25 26 25 29 30 31 32 34 10 16 Luận văn Thạc sĩ Sinh học Phụ lục Ảnh hiển vi, hình vẽ lồi/dưới lồi tảo silic(Bacillariophyta) khu vực nghiên cứu Cyclotella comta (Ehr.) Kuetzing(x600) Cyclotella meneghiniana (Ag.) Gomont (d = 20µ) Cyclotella operculata (Ag.) Kuetz (d= 25µ) Coscinodiscus concinnus W Smith Cyclotella stylorum Beightwell(x600) Coscinodiscus angstii Gran(x600) (d = 320µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học Coscinodiscus nodulifer A Schmidt(x600) Coscinodiscus perforatus Ehr var pavillardi (Farti) Hustedt (d = 260 µ) Coscinodiscus radiatus Ehrenberg(x600) 10 Leptocylindrus danicus Cleve (d = 10µ, l = 62µ) 11 Guinardia flaccida (Castracane) 12 Corethron hystrix Hensen Peragallo(l = 52x60µ) (d=30µ, l=61µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 13 Rhizosolenia setigera Brightwell (d= 25µ, l =150µ) 14 Rhizosolenia styliformis Brightwell var longispina Hustedt(d =30µ, l=300µ) 15 Biddulphia mobiliensis Bailey 16 Fragilaria construens (Kutz.) Rab (l = 120x42µ) (l = 25x12 µ) 17 Fragilaria crotonensis Kitton 18 Asterionella japonica Cleve (l = 130x3µ) (l = 150x5-10µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 19 Diatoma vulgare Bory(x400) 20 Synedra fulgens ( Greville ) W Smith (l = 150x10µ) 22 Synedra tabulata (Ag.) Kuetz (l = 150x7µ) 21 Synedra gaillonii (Bory) Ehrenberg (l =160x9µ) 23 Synedra ulna (Nitzsch) Ehr (l = 50x5µ) 24 Synedra ulna (Nitzsch) Ehr var amphirhynchus (Ehr.) Grun(l =110x6 µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 26 Synedra pulchella Kuetz (l = 75x8µ) 27 Synedra amphicephala Kuetz var 25 Synedra ulna (Nitzsch) Ehr var oxyrhynchus (Kuetz.) V H (l = 70x8µ) 28 Thalassiothrix frauenfeldii (Grunow) Cleve et Grunow(l = 250x7µ) austriaca Grun(l = 60x4µ) 30 Grammatophora angulosa 29 Raphoneis surirella (Ehr.) Grunow Ehrenberg(x600) (l = 25x8µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 31 Achnanthes inflata (Kuetz.) Grun(x600) 32 Achnanthes lanceolata (Breb.) Grun(x600) 34 Achnanthes nodosa A Cl (l = 26x7µ) 35 Achnanthes triodis (W Sm.) Grun (l =24x6 µ) 33 Achnanthes microcephala (Kuetz) Grun (l = 26x3µ) 36 Cocconeis disculus (Schum) Cl (l = 25x16µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 38 Cocconeis placentula Ehr(x600) 37 Cocconeis pinnata W.Gregory ex Greville(x1000) 39 Cocconeis placentula Ehr var euglypta (Ehr.) Cl.(x1000) 40 Cymbella hebridica (Greg.) Grun (l = 40x8µ) 41 Cymbella tumida (Berb.) V H 42 Cymbella skvortzowii Skabitsch (l = 70x22µ) (l = 26x11µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 43 Cymbella stuxbergii Cl (l = 75x25µ) 44 Eunotia praerupta Ehr var inflata Grun (l = 50x10µ) 46 Navicula gastrum Ehr (l = 60x20µ) 47 Navicula gastrum Ehr var limnetica Skv(l = 60x31µ) 45 Navicula gracilis Ehr(x600) 48 Navicula inflata Donk(l = 26x8µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 49 Navicula placentula (Ehr.) 50 Navicula radiosa Hust(l = 120x19µ) 51 Navicula trivialis Grunow(x400) 54 Gyrosigma astrigile W Smith(x600) Grun(x600) 52 Navicula viridula Kuetz(80x15µ) 53 Diploneis smithii (Breb.) Cleve (l=50x26µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 55 Gyrosigma balticum (Ehr.) Cleve (l = 280x28µ) 56 Gyrosigma spencerii Haeckel(x600) 57 Pleurosigma angulatum W Smith (l = 280x62µ) 58 Pleurosigma elongatum W Smith (l = 300x25µ) 59 Pleurosigma dilicatulum W Smith 60 Amphora linenata Ehr.(x600) (l = 150x20µ) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 61 Amphora ovalis Kuetz var libyca Ehr (l = 27x10µ) 64 Nitzschia closterium (Kutz.) Grun (x400) 62 Amphora quadrata (Claus.) Brélisson(x600) 63 Nitzschia pugens Grunow(l = 95x6µ) 65 Nitzschia longissima (Bréb.) Ralfs var reversa Grunow(x600) 66 Nitzschia lorenziana Grunow(x600) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 68 Surirella tenera Greg (l = 80 x 22µ) 67 Nitzschia paradoxa Gmelin (l = 70 x 6µ) 69 Surirella robusta Ehr var splendida Ehr (x 600) 70 Campylodiscus echeneis Ehrenberg (d = 120µ) 71.Campylodiscus hibernicus Ehr (x600) Ghi chú: 10µ Luận văn Thạc sĩ Sinh học ... phát triển chúng đầm nuôi tơm Tĩnh Gia, Thanh Hóa, chúng tơi tiến Luận văn Thạc sĩ Sinh học hành đề tài: ? ?Đa dạng Tảo Silic (Bacillariophyta) số đầm nuôi tôm Huyện Tĩnh Gia - Thanh Hóa? ?? Mục tiêu... đối đa dạng số họ (12), đa dạng số chi (26), đa dạng loài (71) Luận văn Thạc sĩ Sinh học 39 Bảng 3.15 Sự phân bố taxon loài/dưới loài tảo Silic qua đợt nghiên cứu số đầm nuôi tơm Tĩnh Gia, Thanh. .. Danh lục thành phần loài tảo Silic số đầm tôm Tĩnh Gia - Thanh Hóa qua đợt nghiên cứu Luận văn Thạc sĩ Sinh học 35 Đợt TT Taxon (2/2012) (4/2012) Đầm Đầm Đầm Đầm Đầm Đầm 1 10 11 12 13 14 15 16