Loài chỉ thị là sinh vật mà sự có mặt, vắng mặt hay tình trạng sức khoẻ của nó cho biết chất lượng môi trường. Địa y nhạy với khí lưu huỳnh đioxit nên là "máy đo" ô nhiễm không khí; ấu trùng chuồn chuồn, phù du, cánh lông chỉ sống được trong nước sạch nên là "máy đo" chất lượng sông suối. Ưu điểm của loài chỉ thị là chúng sống liên tục tại chỗ, nên phản ánh điều kiện trong nhiều tháng, nhiều năm, chứ không chỉ khoảnh khắc lấy mẫu như một phép đo hoá học.
Chim hoàng yến trong hầm mỏ: loài chỉ thị nổi tiếng nhất
Từ cuối thế kỷ 19, thợ mỏ than ở Anh mang theo lồng chim hoàng yến xuống hầm. Chim nhỏ, thở nhanh, nhạy với khí cacbon monoxit hơn người nhiều. Khi chim lả đi, thợ mỏ biết phải rút lên. Cách làm này được dùng ở Anh cho tới năm 1986, khi được thay hẳn bằng máy dò khí điện tử. Câu "chim hoàng yến trong mỏ than" từ đó thành thành ngữ chỉ một dấu hiệu cảnh báo sớm.
Loài chỉ thị trong sinh thái học làm việc theo đúng nguyên lý đó, chỉ là không ai phải nhốt chúng: ta đọc tín hiệu từ những sinh vật đang sống ngoài tự nhiên.
Địa y: máy đo không khí mọc trên vỏ cây
Địa y là một sinh vật ghép: nấm sống chung với tảo hoặc vi khuẩn lam. Chúng không có rễ, hút nước và khoáng trực tiếp từ mưa, sương và không khí. Vì vậy mọi thứ có trong không khí đều ngấm thẳng vào địa y, và chúng không có cách gì lọc ra.
Khí lưu huỳnh đioxit (SO₂) từ việc đốt than làm hỏng phần tảo bên trong địa y. Ở nước Anh thời công nghiệp, các nhà tự nhiên học thế kỷ 19 đã nhận ra địa y biến mất khỏi thân cây quanh các thành phố. Năm 1970, David Hawksworth và Francis Rose công bố một thang đo địa y cho Anh và xứ Wales: dựa vào loài địa y nào còn mọc trên vỏ cây, người ta ước lượng được nồng độ SO₂ trung bình của khu vực, từ vùng "sa mạc địa y" ở trung tâm công nghiệp tới vùng không khí sạch có địa y dạng sợi rủ dài.
Ba dạng địa y và mức chịu ô nhiễm
| Dạng địa y | Hình dáng | Mức chịu SO₂ (nói chung) |
|---|---|---|
| Dạng vảy (vảy bám) | Như lớp sơn mỏng dính chặt vào vỏ cây, đá | Chịu tốt nhất |
| Dạng lá | Như những chiếc lá nhỏ xếp chồng, mép hơi vểnh | Trung bình |
| Dạng cành, dạng sợi | Như bụi cây tí hon hoặc râu rủ xuống | Nhạy nhất, chỉ có ở nơi không khí rất sạch |
Khi nhiều nước châu Âu giảm mạnh khí SO₂ từ cuối thế kỷ 20, nhiều loài địa y đã quay lại thành phố. Nhưng một số loài khác lại tăng bất thường vì một chất ô nhiễm khác — khí amoniac từ phân bón và chăn nuôi. Địa y giờ được dùng để theo dõi cả ô nhiễm nitơ.
Chuồn chuồn và những sinh vật "báo nước sạch"
Chuồn chuồn, chuồn chuồn kim trải qua giai đoạn ấu trùng dưới nước có khi tới vài năm, thở bằng mang. Nhiều loài chỉ sống được trong nước giàu oxy, ít chất hữu cơ phân huỷ. Khi một con sông bị ô nhiễm, loài nhạy cảm biến mất trước, chỉ còn vài loài chịu đựng. Con trưởng thành bay lượn, dễ nhìn, dễ đếm — nên chuồn chuồn hay được chọn làm chỉ thị cho sức khoẻ vùng đất ngập nước.
Các nhà sinh học nước còn dùng cả một nhóm động vật không xương sống cỡ lớn sống ở đáy (nhìn thấy bằng mắt thường), gồm:
- Nhóm nhạy cảm: ấu trùng phù du (con vờ), cánh úp (bọ đá), cánh lông (sống trong ống tự làm bằng sỏi, lá). Gọi tắt là nhóm EPT theo tên khoa học ba bộ. Có nhiều EPT là nước sạch.
- Nhóm chịu đựng trung bình: ấu trùng chuồn chuồn, nhiều loài ốc, tôm nước ngọt, cà cuống.
- Nhóm chịu ô nhiễm: giun ít tơ (giun đỏ), ấu trùng muỗi lắc đỏ, đỉa, ốc có phổi thở không khí. Nếu chỉ còn nhóm này, nước đang ô nhiễm hữu cơ nặng.
Từ đó các nhà khoa học xây dựng những chỉ số sinh học: mỗi họ sinh vật có một điểm theo mức nhạy cảm, cộng lại ra điểm của đoạn sông. Chỉ số BMWP của Anh là một ví dụ, và đã có những phiên bản điều chỉnh để dùng cho sông suối Việt Nam trong các nghiên cứu, quan trắc. Cách làm này rẻ, không cần máy đo đắt tiền, và phản ánh tình trạng nước trong cả quãng thời gian sinh vật sống ở đó.
Những loài chỉ thị khác
| Loài / nhóm | Báo hiệu điều gì |
|---|---|
| Ếch nhái | Da mỏng, thấm nước và hoá chất, sống cả trên cạn lẫn dưới nước — nhạy với thuốc trừ sâu, ô nhiễm nước, nấm bệnh |
| San hô | Tẩy trắng khi nước biển ấm kéo dài; chết khi nước đục, nhiều bùn hoặc nhiều dinh dưỡng |
| Rêu | Hút kim loại nặng từ không khí; được dùng để đo bụi kim loại quanh nhà máy, đường lớn |
| Chim săn mồi | Đứng ở đỉnh chuỗi thức ăn — vỏ trứng mỏng, số lượng giảm báo hiệu chất độc tích luỹ (như vụ DDT) |
| Một số loài cây | Cây ưa chua, cây ưa mặn, cây chịu phèn cho biết tính chất đất — nông dân từ xưa đã nhìn cỏ để đoán đất |
| Hai mảnh vỏ (trai, vẹm, hàu) | Lọc nước liên tục, tích kim loại nặng và chất độc — dùng để quan trắc nước ven biển |
Kinh nghiệm dân gian Việt Nam cũng có những "loài chỉ thị" theo cách riêng: thấy cỏ năng, cỏ lác mọc là đất phèn; thấy chuồn chuồn bay thấp là sắp mưa (chuồn chuồn bay theo đàn côn trùng nhỏ bị đẩy xuống thấp khi độ ẩm tăng). Những câu này có phần đúng nhưng không thay được đo đạc.
Chọn loài chỉ thị thế nào cho tốt
Không phải loài nào cũng làm chỉ thị được. Một loài chỉ thị tốt thường:
- Dễ nhận dạng, dễ tìm, dễ đếm.
- Phản ứng rõ ràng, có thể đo được với một yếu tố môi trường cụ thể.
- Ít di chuyển, nên phản ánh đúng điều kiện tại chỗ.
- Phân bố rộng, để so sánh được giữa nhiều nơi.
- Phản ứng đủ sớm để cảnh báo trước khi hệ sinh thái hỏng nặng.
Cũng cần cẩn trọng: một loài vắng mặt có thể vì nhiều lý do khác ngoài ô nhiễm (mùa, thời tiết, kẻ săn mồi). Vì vậy các nhà khoa học thường dùng cả một nhóm loài và kết hợp với đo hoá học.
Góc nhìn hôm nay: tự làm một khảo sát địa y nhỏ
Một hoạt động hay cho học sinh: chọn vài cây cùng loài ở ba nơi — gần đường lớn, trong công viên, ngoài vùng quê. Dùng một khung giấy bóng kính kẻ ô vuông áp lên vỏ cây ở độ cao ngang ngực, đếm số ô có địa y và ghi dạng địa y (vảy, lá, sợi). So kết quả giữa ba nơi. Không cạo địa y khỏi cây, chỉ chụp ảnh.
Với sông suối, chỉ khảo sát ở chỗ nước nông, chảy chậm, có người lớn đi cùng. Lật nhẹ vài hòn đá, nhìn sinh vật bám dưới đá rồi đặt đá lại đúng chỗ, không mang sinh vật về. Rửa tay kỹ sau khi tiếp xúc nước suối, ao.
Đọc thêm: bài báo của Hawksworth và Rose (Nature, 1970); các tài liệu hướng dẫn quan trắc sinh học nước ngọt bằng động vật không xương sống của các viện nghiên cứu, trường đại học trong nước.
Câu hỏi thường gặp
Loài chỉ thị là gì?
Là sinh vật mà sự có mặt, vắng mặt hay tình trạng của nó phản ánh chất lượng môi trường. Ví dụ địa y báo hiệu không khí sạch hay ô nhiễm, ấu trùng phù du và cánh lông báo hiệu nước suối sạch.
Vì sao địa y là sinh vật chỉ thị ô nhiễm không khí?
Địa y không có rễ, hút nước và khoáng trực tiếp từ không khí và nước mưa, nên hấp thụ luôn các chất ô nhiễm. Khí lưu huỳnh đioxit làm hỏng phần tảo bên trong, khiến các loài nhạy cảm biến mất ở nơi không khí bẩn.
Chuồn chuồn cho biết điều gì về môi trường?
Ấu trùng chuồn chuồn sống dưới nước, nhiều loài cần nước giàu oxy và ít ô nhiễm. Số loài chuồn chuồn đa dạng thường cho thấy vùng nước, đất ngập nước còn khoẻ mạnh.
Nhóm EPT là gì?
EPT là ba nhóm côn trùng có ấu trùng sống dưới nước rất nhạy với ô nhiễm: phù du (con vờ), cánh úp và cánh lông. Đoạn sông suối có nhiều EPT thường là nước sạch.
Chim hoàng yến trong mỏ than là gì?
Thợ mỏ than ở Anh từng mang chim hoàng yến xuống hầm vì chim nhạy với khí độc cacbon monoxit hơn người. Chim lả đi là dấu hiệu phải rút lên. Cách làm này được dùng tới năm 1986.
