Phương pháp khảo sát sinh vật đất

PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT SINH VẬT ĐẤT 1. Đặt vấn đề Thế giới sinh vật đất vô cùng đa dạng và phức tạp. Cùng với các mối quan hệ tương hỗ và những hoạt động sống của mình... sinh vật đất đóng vai trò quan trọng quyết định nhiều tính chất hóa học và lý học của đất. Chúng bao gồm từ các nhóm vi sinh vật, sinh vật đơn bào, giun dẹp, giun tròn, giun vòi, giun đốt, ve, nhện, thân mềm, giáp xác, côn trùng... cho đến một số nhóm động vật có xương sống như : lưỡng thê, bò sát, một số loài gặm nhấm... Sự hiểu biết đầy đủ về hệ sinh vật đất, trong đó có nhóm động vật đất có ý nghĩa quan trọng bởi chúng góp phần trong việc giữ gìn và phát triển tính đa dạng sinh học, cấu trúc, độ phì và sự trong sạch của hệ sinh thái đất. Hệ sinh thái đất bao gồm các quần xã sinh vật cùng môi trường đất nơi chúng sống và lớp thảm thực vật sống và chết, bao phủ trên mặt đất. Hệ động vật bao gồm những nhóm: - Nhóm ở đất đặc trưng sống suốt vòng đời trong đất (geobiontes). - Nhóm chỉ sống một phần vòng đời thường ờ giai đoạn ấu trùng hoặc con non trong đất (geophyles). - Nhóm chỉ sống tạm thời, sống tình cờ hoặc có một số hoạt động tìm kiếm thức ăn, trú ẩn, hoạt động sinh sản trong đất (geoxenes). Trong nghiên cứu sinh thái đất, người ta còn chia sinh vật đất thành các nhóm theo kích thước cơ thể của chúng như: - Nhóm vi sinh vật vi hiển vi (nanofauna và nanoflora). - Nhóm sinh vật hiển vi (microfauna và microflora). - Nhóm sinh vật cỡ trung bình (mesofauna và mesoflora). - Nhóm sinh vật cỡ lớn (macrofauna và macrofrora). Nghiên cứu động vật đất thường có năm bước sau: 1. Thu và lấy mẫu đất có động vật sống trong đó. 2. Tách nhặt động vật ra khỏi mẫu đất. 3. Xử lý, phân tích và giữ mẫu động vật đất bước đầu. 4. Định loại, tính số lượng, sinh khối và phân tích đầy đủ mẫu động vật đất. 5. Phân tích đồng bộ và giữ mẫu động vật đất lâu dài. 2. Phương pháp nghiên cứu sinh vật đất Nhóm Microfauna bao gồm các nhóm động vật không xương sống thuộc ngành Chân khớp (Arthropoda) có chiều dài cơ thể khoảng 0,1mm đến 0,2mm cho đến 2mm (có thể chui qua lỗ sàng đường kính 0,5mm đến 1mm). Chúng là các nhóm ve, bét (Acarina), bọ nhảy (Collembola), đuôi nguyên thủy (Protura), hai đuôi (Diplura), ba đuôi (Thysanura), rết tơ (Symphyla). Trong thực tế hai nhóm Acarina và Collembola, mà trong đó chủ yếu là ve giáp (Oribatei) luôn chiếm khoảng hơn 95% tổng số lượng của Microarthropoda. Sinh khối của Microarthropoda tuy không lớn (khoảng 10kg/1ha ở vùng ôn đới và nhiệt đới) nhưng số lượng của chúng đạt từ 150.000 đến hơn 800.000 cá thể trên một mét vuông mặt đất. Nhóm mesofauna đa số là các nhóm côn trùng có giai đoạn ấu trùng sống trong đất, có kích thước lớn hơn 2mm đến 20mm (có thể chui qua lỗ sàng đường kính 2mm đến 5mm). Nhóm macrofauna gồm các loài động vật đất tạm thời như lưỡng thê, bò sát, chim, gặm nhấm. Phương pháp thu mẫu Trong những thời kỳ đầu khảo sát và thu mẫu, việc đặt ô mẫu theo hệ thống là cần thiết để có một kết quả khách quan và mang tính thống kê. - Phương pháp đường cắt (transect): thu mẫu theo đường thẳng (căng dây), mỗi mẫu cách nhau từ 1,2 đến 2m tùy theo mục đích nghiên cứu. Tại mỗi khu vực thu mẫu thực hiện ít nhất ba đường cắt mỗi đường từ 12 đến 15 mẫu. - Phương pháp ô mẫu (quadrat): trên những ô vuông 4x4 hoặc 8x8m2 chia đều thành 16 ô nhỏ (1x1 hoặc 2x2m2), thu mẫu trên những góc của hình vuông nhỏ, tổng cộng được 25 mẫu. Về sau, theo kinh nghiệm quan sát hoàn cảnh, hiện trạng có khả năng đánh giá ước lượng được tính đồng nhất của các điều kiện môi trường, có thể thay đổi số lượng ô mẫu cho phù hợp với điều kiện về thời gian, nhân lực và kinh phí. Các ô mẫu có thể được định vị bằng cách ném đá ngẫu nhiên để chọn. Kích thước các ô mẫu thay đổi theo kích thước các nhóm động vật đất: - Nhóm macrofauna đặt bẩy sập - Nhóm mesofauna ô mẫu hình vuông từ 20x20cm đến 50x50cm. Lấy mẫu đất trong ô mẫu ray qua các lỗ sàng từ 2mm đến 5mm, bắt trực tiếp các con vật bị giữ lại trên ray và cho và cồn bảo quản. - Nhóm Microfauna ô mẫu hình vuông (hoặc hình tròn) từ 1,2x1,2cm đến 10x10cm. Sinh vật được thu bằng bộ phễu lọc Berlese qua lỗ sàng 0,5 đến 1mm. Ngoài ra, đối với nhóm mesofauna và nhóm microfauna có thể được thu bằng phương pháp bẩy rơi (pittfall-trap) : - Kích thước bẩy tùy thuộc và kích thước từng nhóm động vật. - Cho vào bẩy dung dịch cồn, hoặc dấm, hoặc nước đường (pha loãng). - Sau 24 đến 48 giờ thu sinh vật bị rơi vào bẩy. Tính toán một vài đặc trưng của quần thể được kiểm tra nhanh trong thời gian thực địa bằng các công thức đơn giản. 3. Xác định kiểu phân bố của quần thể Sự phân bố trong quần thể biểu hiện tính thích nghi của loài đối với điều kiện ngoại cảnh cũng như biểu hiện mối quan hệ của các cá thể trong chủng quần nhằm giải quyết tốt các vấn đề như dinh dưỡng, vi khí hậu, sinh sản...có thể theo 3 kiểu sau đây: Kiểu phân bố đồng đều Kiểu phân bố vô tổ chức Kiểu phân bố từng nhóm Phương pháp xác định kiểu phân bố của quần thể: dựa vào trị số s2 (phương sai) : : nếu n 30 ; n : số lần đi thu mẫu m : số lượng cá thể trung bình của n lần đi thu mẫu x : số lượng cá thể mỗi lần đi thu mẫu Dựa vào trị số của s2 ta có thể xác định được kiểu phân bố của quần thể. s 2 = 0 phân bố đồng đều s 2 = m phân bố vô tổ chức s 2 m và s 2 càng lớn thì mức độ tập trung càng lớn 4. Mật độ quần thể Xác định mật độ quần thể theo công thức sau: s 2 = I = I : Mật độ quần thể IS : số lượng cá thể trên một đơn vị mẫu V : thể tích mẫu (cm3) 5. Xác định giới hạn quần xã Hệ số tương đồng theo Sorensen: a : số lần lấy mẫu chỉ có loài A b : số lần lấy mẫu chỉ có loài B c : số lần lấy mẫu có cả 2 loài A và B Hệ số tương đồng theo Jaccard: nếu q > c hai loài không có quan hệ tương đồng nếu q = c hai loài do ngẫu nhiên cùng cư trú một nơi nếu q < c hai loài có khuynh hướng tương đồng và sự sống chung là thực chất 6. Tính chất quần xã Độ phong phú Tần số Độ thường gặp được biểu thị bằng công thức sau: q = * 100 q= *100 c = p : số lần lấy mẫu có loài nghiên cứu P : tổng số địa điểm các lần lấy mẫu c > 50% loài thường gặp 50% > c > 25% loài ít gặp c < 25% loài ngẫu nhiên Loài ưu thế là những loài đóng vai trò quan trọng trong quần xã do số lượng, cỡ lớn hay tính chất hoạt động của chúng Độ đa dạng: chỉ mức độ phong phú về số lượng loài trong một quần xã.