MỤC LỤC
A - MỞ ĐẦU
B - NỘI DUNG
I . CÁC KHÁI NIỆM VỀ CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG
1. Các khái niệm
1.1. Khái niệm về môn học
1.2. Khái niệm về môn học chỉ thị sinh học môi trường
1.3. Cơ sở chỉ thị sinh học môi trường
1.4. Khả năng biến đổi để thích nghi của sinh vật khi môi trường thay đổi
1.5. Phân nhóm sinh vật chỉ thị
1.6. Tính chất của sinh vật chỉ thị
2. Loài chỉ thị
3. Khái niệm mở rộng về sinh vật chỉ thị
3.1. Sinh vật cảm ứng
3.2. Sinh vật tích tụ
3.3. Sinh vật thăm dò và cảnh báo
3.4. Dấu hiệu sinh học
3.5. Chỉ số sinh học
3.6. Chỉ số đa dạng
3.7. Chỉ số tương đồng
3.8. Chỉ thị sinh thái và mô
4. Vai trò ý nghĩa của chỉ thị sinh học môi trường
4.1.Qúa trình nghiên cứu phát triển và sử dụng chirt hị sinh học môi
trường
4.2. Vai trò của chỉ thị sinh học trong nghiên cứu, đánh giá và xử lý môi
trường
4.3. Giám sát quan trắc sinh học môi trường
1
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHỈ THỊ SINH HỌC MÔI
TRƯỜNG
2.1. Các phương pháp giám sát sinh

chỉ thị môi trường và thông qua chúng có thể nhận diện được sự có mặt của
các chất và đánh giá chất lượng môi trường nhằm phục vụ cho việc giám sát
và quan trắc với ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn.
Từ những năm 70 của thế kỷ XX, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu và
tập trung vào một lĩnh vực mới là ứng dụng những sinh vật tích tụ, mà chủ
yếu là thực vật để xử lý ô nhiễm môi trường đất, nước. Đây là phương pháp
lành mạnh, thân thiện với môi trường, giá thành hạ, an toàn và hiệu quả cao,
đảm bảo mỹ quan nguyên vẹn của đối tượng xử lý và có thể áp dụng lâu dài.

Ở Việt Nam, các khái niệm về sinh vật chỉ thị môi trường còn rất mới mẻ
và việc ứng dụng chúng trong các nghiên cứu cũng mới chỉ là bước đầu.
Nhiễm môi trường: là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất hóa
học, sinh học gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ thể sống khác.
3
Ô nhiễm môi trường là do con người và cách quản lý của con người.
Các dạng ô nhiễm chính
Dưới đây là các hình thức ô nhiễm và các chất ô nhiễm liên quan:
Ô nhiễm không khí: việc xả khói chứa bụi và các chất hóa học vào bầu
không khí. Ví dụ về các khí độc là cacbon mônôxít, điôxít lưu huỳnh,
các chất cloroflorocacbon (CFCs), và ôxít nitơ là chất thải của công
nghiệp và xe cộ. Ôzôn quang hóa và khói lẫn sương (smog) được tạo
ra khi các ôxít nitơ phản ứng với nước trong không khí ( chính là
sương ) xúc tác là ánh sáng mặt trời.
4
Nước thải từ các trạm xăng, gas đổ thẳng ra vịnh San Francisco
Ô nhiễm nước: xảy ra khi nước bề mặt chảy qua rác thải sinh hoạt, nước rác
công nghiệp, các chất ô nhiễm trên mặt đất, rồi thấm xuống nước ngầm.
Ô nhiễm đấ t : xảy ra khi đất bị nhiễm các chất hóa học độc hại (hàm lượng
vượt quá giới hạn thông thường)do các hoạt động chủ động của con người
như khai thác khoáng sản, sản xuất công nghiệp, sử dụng phân bón hóa học

nước trong khu vực như Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việc nghiên cứu và
sử dụng các sinh vật chỉ thị đã được tiến hành từ nhiều năm nay.
1.2. Khái niệm về môn học chỉ thị sinh học môi trường
- khái niệm chung và cơ bản của sinh vật chỉ thị được mội người thừa nhân là:
“ Những đối tượng sinh vật có yêu cầu nhất định về điều kiện sinh thái liên
quan đến nhu cầu dinh dưỡng, hàm lượng oxi, cũng như khả năng chống chịu
một hàm lượng nhất định các yếu tố độc hại trong môi trường và do đó, sự
hiện diện của chúng biểu thị một tình trạng về điều kiện sinh thái của mooit
rường sống nàm rong giới hạn nhu cầu và khả năng chống chịu của đối tượng
sinh vật đó”.
- Đối tượng sinh vật là những sinh vật chỉ thị môi trường, có thể là các loài
( loài chỉ thị) hoặc tập hợp các loài ( nhóm loài chỉ thị)
- Các điều kiện sinh thái chủ yếu là các yếu tố vô sinh như hàm lượng các
chất dinh dưỡng, nhu càu oxi, chất độc ( kim loại nặng, thuốc trừ sâu, diệt cỏ,
dầu, các chất oxi hóa quang hóa – PAN, chất phóng xạ…) và các chất gây ô
nhiễm khác.
6
1.3. Cơ sở chỉ thị sinh học môi trường
1.3.1. Cơ sở của việc sử dụng chỉ thị sinh học môi trường
- Thành phần loài một quần xã sinh vật được xác định bởi các yeeus tố môi
trường
- Tất cả các cơ thể sống đều chịu tác động của các yếu tố mooit rường sống,
môi trường sống này cũng có thể bị ảnh hưởng từ môi trường xung quanh, đặc
biệt bị tác động mạnh bởi các động vật vật lý và hóa học.
- Yếu tố tác động vaò môi trường có thể hay không bị loài trừ ra khỏi quàn
thể, làm cho nó trở thành sinh vật chỉ thị cho môi trường
- Như vậy cơ sở cho việc sử dụng sinh vật sinh vật làm vật chất chỉ thị môi
trường dựa trên hiểu biết về khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố
của điều kiện sinh thái ( yếu tố vô sinh, với tác động tổng hợp của chúng)
- Các yếu tố sinh thái vô sinh của môi trường có thể là: ánh sáng, nước, ẩm

C, Khi nhiệt độ tăng lên 10
0
C sinh trưởng
thực vật tăng gấp đôi
* Nước và độ ẩm
- Cây ưa ẩm: Mọc ở các bờ ruộng, ao, đất lầy ruộng lúa.
- Cây mộng nước như xương rồng ba cạnh, huệ
- Cây lá cứng như họ hòa thảo, họ cói, thầu dầu
- Các động vật cũng chia làm loài ưa ẩm và ưa khô.
Ở động vật ó nhieeuf khả năng chống mất nước:
+ Cấu tạo vỏ da không thấm nước.
+ Xuất hiện cơ quan hô hấp bên trong. Mang mất đi thay bằng khí quản ở côn
trùng, nhóm có nhiều chân, bằng phổi ở động vật có chân.
- Theo giới hạn ẩm thích hợp sinh vật chia thành 2 nhóm: Ẩm hẹp và ẩm
rông.
- Phân loại theo mức độ phụ thuộc nước:
8
+ Sinh vật ở nước: Cá, thực vật thủy sinh
+ Sinh vật ưa ẩm cao: Lúa, cói, lác
+ Sinh vật ưa ẩm vừa: Tếch, các cây họ bạch đàn, trầu không, trúc đào…
* các chất khí
- Khí quyển cung cấp 0
2
, CO
2
cho sinh vật, xử lý một phần các chất ô nhiễm
- Khi thành phần, tỉ trọng các chất khí trong khí quyển thay đổi, có thể có hại
cho sinh vật
- Thực vật có vai trò quan trọng trong xử lý các chất khí gây ô nhiễm môi
trường ( CO

* Biến động số lượng
- Quá trình biến động xảy ra do tác động ngẫu nhiên của các yếu tố môi
trường chủ yếu là do yếu tố thời tiết và khí hậu. Các yếu tố biến đổi có thể
ảnh hưởng lên số lượng cũng như chất lượng cá thể hoặc quần thể bằng cách
trực tiếp hay gián tiếp qua sự thay đổi trạng thái sinh lí của cây, thức ăn, hoạt
tính của thiên địch…
- Hiện nay, có nhiều cơ chế điều chỉnh số lượng sinh vật, trong đó có cả yếu
tố cạnh tranh loài. Khi nguần dự trữ thức ăn trở nên thiếu thốn thì sự cạnh
tranh trong loài xuất hiện.
* Diễn thế sinh thái và tác động đến sinh vật chỉ thị môi trường
Tất cả các hoạt động kinh tế liên quan trực tiếp hay gián tiếp đến hệ sih thái
luôn luôn chịu ảnh hưởng của quá trình diễn thế sinh thái. Tất cả biểu hiện
sinh thái ở rừng đều do hiện tượng diễn thế sinh thái,thay từ một hệ sinh thái
rừng có sức sản xuất cao bằng một thảm rừng có sức sản xuất thấp hơn, hay
đồng cỏ có giá trị chăn nuôi cao thay thế bằng một thảm cỏ có nhiều cỏ độc
làm kém giá trị chăn nuôi. Nhwngxthay đổi không thích hợp cho hoạt động
của các vi sinh vật trong đất, những thay thế có hại cho thảm thực vật thủy
sinh…đều do nguyên nhân diễn thế.
- Nguyên nhân xảy ra diễn thế.
+ Nguyên nhân bên trong:
10
Theo E.P.Odum (1969), căn cứ vào động lực của quá trình diễn thế có thể
chia thành 2 dạng: nội diễn thế và ngoại diễn thế
Những nguyên nhân bên trong gây nên nội diễn thế nằm trong tính chất của
chính hệ sinh thái, sự sinh sản và cạnh tranh sinh tồn
Trong hệ sinh thái, sự cạnh tranh về điều kiện sinh tồn như ánh sáng, nước,
các chất dinh dưỡng diễn ra không ngừng giữa cá thành phần của hệ. Giống,
loaifnaof thích nghi hơn, hấp thụ được nhiều chất dinh dưỡng hơn và phát
triển nhanh hơn. Ngược lại, loài nào ít thích nghi hơn thì phát triển kém hoặc
bị tàn lụi.

11
thái thành thục thục
B. Cấu trúc của quần xã
Tổng vật chất hữu cơ Nhỏ Lớn
Chất dinh dưỡng vô cơ Ngoại sinh học Nội sinh học
Đa dạng loài Thấp Cao
Đa dạng tính bình quân Thấp Cao
Đa dạng sinh hóa Thấp Cao
Tính hỗn hợp về sự phân tầng
và phân lớp
Được tổ chức kém Được tổ chức tốt
C. Lịch sử đời sống
Đặc trưng hóa về ổ sinh thái Rộng Hẹp
Kích thước của cơ thể Nhỏ Lớn
Chu kì sống Ngắn, đơn giản Dài, phức tạp
D. Chu trình các chất dinh dưỡng
Nhịp điệu trao đổi chất dinh
dưỡng (cơ thể và môi trường)
nhanh Chậm
Vai trò của mùn bã trong tái
tạo
Không quan trọng Quan trọng
E. Áp lực chọn lọc
Dạng tăng trưởng
Sản phẩm của quá trình sản
xuất
Tăng trưởng
nhanh,chọn lọc “r” số
lượng
Kiểm tra ngược,

1.6. Tính chất của sinh vật chỉ thị
- Khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và
tác động tổng hợp của chúng (là đặc điểm-tính chất của sinh vật chỉ thị)
- Đặc điểm phản hồi lên tác động của nhân tố môi trường bằng 2 hình thức:
Chạy trốn hay thích nghi.
- Tính chỉ thị môi trường của sinh vật chỉ thị được thể hiện ở các bậc khác
nhau:
+ Sinh vật chỉ thị đấu hiệu về sinh lý, sinh hóa, tập tính, tổ chức tế bào của cá
thể sinh vật chỉ thị.
+ Quần thể sinh vật chỉ thị- cấu trúc quần thể các loài chỉ thị.
13
+ Quần xã sinh vật chỉ thị - một số nhóm sinh vật chỉ thị nào đó (sinh vật nổi-
sinh vật đáy)
+ Nhờ tính chất của sinh vật chỉ thị có thể sử dụng khả năng tích tụ các chất ô
nhiễm trong cơ thể và giá trị biểu thị tác động tổng hợp của các yếu tố môi
trường lên sinh vật để đánh giá môi trường thuận lợi và hiệu quả với phương
pháp lý hóa học.
1.7. Tiêu chuẩn để chọn sinh vật làm chỉ thị
- Sinh thái đã được định loại rõ ràng.
- Dễ thu mẫu trong tự nhiên, kích thước vừa phải.
- Có phân bố rộng (phân bố toàn cầu)
- Có nhiều tài liệu về sinh thái cá thể
- có giá trị kinh tế hoặc là nguồn dịch bệnh.
- Dễ tích tụ các chất ô nhiễm.
- Dễ nuôi trong phòng thí nghiệm (vi sinh vật)
- Ít biến dị.
2. Loài chỉ thị
- Loài chỉ thị là các cá thể loài hay nhóm các loài sinh vật có đặc điểm sinh lý,
sinh hóa mẫn cảm với tác động của tình trạng môi trường chúng hoawch hiện
diện thay đổi sinh vật các loài khi môi trường sống của chúng bị ô nhiễm hay

đo đươc đối với chất ô nhiễm.
- Sinh vật thăm dò và cảnh báo được sử dụng như 1 chỉ thị cảnh báo sớm về
sinh vật có mặt của các chất ô nhiễm trong môi trường. Cần thận trọng khi
chọn loại điển hình, cân nhắc tính mẫn cảm và khả năng phơi nhiễm đối với
15
các chất gây ô nhiễm, vị trí của nó trong quần xã, trong phân bố sinh thái và
địa lý, độ phong phú của nó.
3.4. Dấu hiệu sinh học
- Dấu hiệu sinh học là những thể hiện sự phản ứng của sinh vật đối với các tác
động của chất ô nhiễm trong môi trường.
- Dấu hiệu sinh học có 2 loại chính: Dấu hiệu sinh học sinh lý hóa sinh và dấu
hiệu sinh thái.
+ Dấu hiệu sinh lý hóa sinh:
. Dấu hiệu để nhận biết.
. Có nhiều ý nghĩa nhất là các chỉ số liên quan tới khả năng sống, sự sinh
trưởng của cá thể, sự sinh sản của quần thể.
+ Dấu hiệu sinh thái:
. Thể hiện sự biến đổi của cáu trúc quần thể hoặc quần xã sinh vật dưới tác
động của chất ô nhiễm
. Khó nhận biết hơn có thể nhận biết dánh giá bằng một số chỉ số thiếu hụt
loài đa dạng sinh học, loài ưu thế.
. Chỉ số thiếu hụt số loài được xác định trong trường hợp có số liệu khảo sát
định kì về thành phần loài có mặt trong một khu định cư
. Chỉ số đa dạng sinh học: là chỉ số mang tính chất tổng hợp số lượng loài và
số cá thể và 1 giá trị chung, để đơn giản hóa sự phức tạp của cáu trúc quàn xã
sinh vật.
. Chỉ số loài ưu thế: Khi mức ô nhiễm nặng, một số loài phát triển ưu thế về
số lượng.
3.5. Chỉ số sinh học
16

3.8. Chỉ thị sinh thái và mô
- Các thông số về hình thái, cung cấp những dấu hiệu có thể đo được hoặc
nhìn thấy rõ tác hại do chất gây ô nhiễm gây nên cho sinh vật
- Khác nhau giữa động vật và thực vật.
3.8.1.Đối với thực vật
- Các thông số ( chỉ tiêu) thường sử dụng trong chỉ thị hình thái và mô
+ Tốc đọ sinh trưởng tương đối, trọng lượng tươi, chỉ số diên tích lá và nhiều
tính chất hình thái khác.
+ Sự hư hại thực vât (có thể quan sát được bằng mắt thường) như lá bị vàng,
bị đốm hoặc hoại sinh (đặc biệt để quan trắc mua axit gây nên)
- Trong nhiều trường hợp chỉ số hình thái và mô của một số loài thực vật
được sử dụng để phát hiện sự có mặt một số chất gây ô nhiễm không khí ( hư
hại lá cây thuốc lá chỉ số dẫn ô nhiễm ozon).
3.8.2. Đối với động vật
- các thông số (chỉ tiêu) thường sử dụng trong chỉ thị hình thái và mô
+ Tuổi, kích thước, tốc độ tăng trọng, tỉ lệ sinh sản.
+ Sinh trưởng không đối xứng, bất thường từ một phía của cơ thể so với phía
khác và những thay đổi hình thái không do bệnh lý
18
+ Sự xuất hiện các đặc tính bệnh lý như: Lở loét, u beoeis, viêm tủy, hoại tử,
nhiễm bệnh kí sinh…đôi khi cũng liên quan đến sự có mặt của các chất ô
nhiễm. Tuy nhiên, việc chuẩn đoán những thay đổi này thường đòi hỏi các
chuyên gia giàu kinh nghiệm nên thường khó phân biệt các biểu hiên bình
thường của bệnh và bệnh do ô nhiễm gây nên.
4. Vai trò ý nghĩa của chỉ thị sinh học môi trường
4.1.Qúa trình nghiên cứu phát triển và sử dụng chi thị sinh học môi
trường
- Con người đã sử dụng các thủy vực, đất làm nơi đổ rác thải, ngay từ khi mới
bắt đầu định cư, Thường thấy các dấu vết ô nhiễm rác thải trong các hồ và
biến đổi tự nhiên của chúng qua nhiều thế kỉ.

- Trong xuất thế kỉ 20 nhờ hiểu biết về ảnh hưởng của ô nhiễm hữu cơ lên các
quần xã sinh vật (nước, đất) và phản ứng của chúng quan trắc sinh học môi
trường ngày càng được mở rộng, là một trong những cơ sở làm công nghệ xử
lý rác thải có nhiều tiến bộ. Sự tăng sử dụng các hóa chất tổng hợp tạo ra
nhiều nguần ô nhiễm. Nhiều loài hóa chất chỉ ở nồng độ rất thấp cũng tác
động nghiêm trong lên hệ sinh thái. Nhiều nghiên cứu cho thấy, nhiều loại
hóa chất có khả năng phá vỡ chức năng nội tiết ở quần thể động vật và chức
năng trao đổi chất ở thực vật. Đây là cơ sở cho việc phát triển sử dụng chirt hị
sinh học trong nghiên cứu đánh giấ ô nhiễm hóa chất.
- Hiên nay, nhiều loài sinh vật được sử dụng làm chỉ thị sinh học môi trường
để dánh giá mức độ ô nhiễm, xác định nguần ô nhiễm địa diiemr ô nhiễm và
thời gian ô nhiễm.
- Nhiều loài thực vật (cây thuốc lá, cây lúa mạch, rêu, tảo…) và động vật
(nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cá, chim…) được sử dụng rộng rãi để đánh giá mức
độ ô nhiễm khối lượng kim loại nặng trong nước, trong đất và không khí
20
- Hiên nay ở nhiều nước đã hình thành phương pháp sử dụng hiệu quả các
sinh vật chỉ thị để giám sát, quan trắc môi trường.
- Ở Nhật Bản, Mỹ, Úc đã và đang sử dụng rộng rãi loài cỏ lươn (zostera
marina) và loài trai (Mytilusedulis) trong phát hiện nguần thải và đánh giá
mức độ ô nhiễm kim loại nặng của các thủy vực
Ví dụ: Dùng ong đo mức độ ô nhiễm trong mặt ong.
* Ở Việt Nam việc nghiên cứu sử dụng sinh vật chỉ thị để đánh giá chất
lượng môi trường nước cũng đã được tiến hành. Cụ thể là ở trường ĐHQG
Hà Nội
- Đã lập một khóa định loại động vật không xương sống cỡ lớn quy trình lấy
mẫu và hệ tính điểm cho quan trắc sinh học, ở các thủy vực nước chảy tại
Việt Nam.
- Sử dụng một số loài sinh vật tích tụ để nghiên cứu ô nhiễm kim loại nặng
trong môi trường đất và nước.

vật đang được coi trọng như một loại công nghệ mới, đơn giản và rất hiệu
quả.
-Hiện nay vấn đề oo nhiễm kim loại nặng và các chất hữu cơ nguy hại khác
với môi trường đất, nước đang phổ biến.
- Có rất nhiều phương pháp sử lý kim loại nặng trong đất như mang đât sô
nhiễm đi chôn lấp ở chỗ khác, rửa đất, cố định các chất ô nhiễm… nhưng các
phương pháp nãy đều rất tốn kém
22
- Do đó, phương pháp sử dụng thực vật để sử lý ô nhiễm kim loại nặng trong
đất, nước được quan tâm đặc biệt bởi kĩ thuật đơn giản, chi phí đầu tư thấp, an
toàn.
4.3. Giám sát quan trắc sinh học môi trường
4.3.1. Khái niệm và gián sát và quan trắc sinh học môi trường
- Giám sát sinh học goomf các khảo sát giống nhau tiến hành trong cùng một
môi trường trong môt thời gian (biến động) trong đó khảo sát sinh học ( điều
tra sinh học) là sự kiểm kê tĩnh các sinh vật, các biến đổi và những quá trình
xảy ra trong một môi trường đã chọn.
- Quan trắc sinh học là việc giám sát sinh học với mục đích đặc trưng để đảm
bảo sự tuân thủ những giới hạn các chất gây ô nhiễm trong môi trường theo
bộ tiêu chuẩn đã được pháp luật quy định.
- Mặc dù quan trắc sinh học bao gồm giám sát sinh học, tuy nhiên cần phân
biệt rõ giữa 2 khái niệm này.
4.3.2. Ý nghĩa
- Nghiên cứu các phương pháp giám sát sinh học cho việc quan trắc chất
lượng môi trường có thể thay thế các phương pháp phân tích hóa học đất tiền
- Các phương pháp quan trắc sinh học còn có thể tạo ra những ưu việt đáng kể
so với phân tích hóa học
- Nhiều chất ô nhiễm có thể có mặt trong môi trường nhưng không phát hiện
được bằng phân tích hóa học, trong khi đó có thể quan trắc bằng quan trắc
sinh học.

sống
Chất thải hữu
cơ và chất
nguy hại,
giàu dinh
dưỡng
Dễ sử dụng
giá thành
thấp, không
có yêu cầu
cao về thiết bị
và kiền thức
chuyên gia
Đòi hỏi kiến
thức của
một chuyên
gia nhất
định sử
dụng cục
bộ, không
đặc trưng
24
Các chỉ thị
sinh học
Động vật
không xương
sống, cỡ lớn
thực vật lớn,
tảo. địa y
Chất thải hữu

Sinh vật tích
tụ
Thực vật lớn,
động vật
không xương
sống
Chất thải
nguy hại, chất
phóng xạ
Chỉ thị liên
quan đến sức
khỏe con
người
Tốn thời
gian, đắt,
đồi hỏi thiết
bị cá nhân
và nhân lực
đào tạo
Phép thử
sinh học
Vi sinh vật,
thực vật lớn,
động vật
không xương
sống, động
vật có xương
sống nhỏ
Chất hữu cơ,
các khí độc,