Luận án tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon của chúng ở một số đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung Việt Nam

Chia sẻ: Trần Văn Yan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:140

Thêm vào BST

Báo xấu

35
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận án nhằm xác định được thành phần loài, phân bố, cấu trúc quần xã cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam; Đánh giá được khả năng lưu trữ cacbon hữu cơ và lượng giá giá trị hấp thụ CO2 của các thảm cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon của chúng ở một số đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----  ---- CAO VĂN LƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM QUẦN XÃ CỎ BIỂN VÀ KHẢ NĂNG LƯU TRỮ CACBON CỦA CHÚNG Ở MỘT SỐ ĐẦM PHÁ TIÊU BIỂU KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội, 1 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----  ---- CAO VĂN LƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM QUẦN XÃ CỎ BIỂN VÀ KHẢ NĂNG LƯU TRỮ CACBON CỦA CHÚNG Ở MỘT SỐ ĐẦM PHÁ TIÊU BIỂU KHU VỰC MIỀN TRUNG VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9420111 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Đàm Đức Tiến 2. TS. Trần Thị Phương Anh Hà Nội, 2019 2
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án “Nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon của chúng ở một số đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung Việt Nam” là công trình của riêng bản thân tôi. Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực, chưa từng được sử dụng trong luận án nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả
ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, cho phép tôi được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS. Đàm Đức Tiến và TS. Trần Thị Phương Anh– thầy cô hướng dẫn khoa học, đã tạo điều kiện tối đa, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hướng dẫn tôi thực hiện đề tài và viết luận án, đồng thời luôn động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin trân trọng cảm ơn các đề tài mã số KC09.26/06-10, ĐTĐL.2009G/10, KC08.25/11-15 và Đề án 47 (Hợp phần 1 – Nhiệm vụ số 8) đã tạo điều kiện cho tôi tham gia và thực hiện các nội dung nghiên cứu. Tôi xin trân trọng cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Ban lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Phòng Quản lý tổng hợp, cùng các thầy cô trong Viện đã luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Phòng Sinh thái và Tài nguyên thực vật biển, Phòng Hóa - Môi trường biển và Phòng Địa – Môi trường biển (Viện Tài nguyên và Môi trường biển) đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực hiện các thí nghiệm. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã luôn động viên và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn bè trong và ngoài Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Tài nguyên và Môi trường biển đã truyền dạy kiến thức, chỉ dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình luôn là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn vợ và các con của tôi đã cho tôi thêm sức mạnh, động lực để tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Nghiên cứu sinh
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................ii MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................vii DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ .......................................................................... viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về cỏ biển và một số khái niệm ........................................................ 4 1.1.1. Tổng quan về cỏ biển ................................................................................... 4 1.1.2. Khái quát về điều kiện tự nhiên và môi trường sống ................................... 6 1.1.3. Giá trị và vai trò của cỏ biển ....................................................................... 8 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................................... 9 1.2.1. Nghiên cứu về hệ sinh thái cỏ biển .............................................................. 9 1.2.2. Nghiên cứu về khả năng hấp thụ và lưu trữ cacbon của cỏ biển .............. 16 1.3. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .................................................................... 20 1.3.1. Nghiên cứu về đa dạng loài và nguồn lợi trong các thảm cỏ biển ............ 20 1.3.2. Nghiên cứu về cacbon trong thực vật nói chung và cỏ biển nói riêng ...... 26 1.4. Một số khái niệm về đầm phá ........................................................................... 28 1.4.1. Đầm phá ..................................................................................................... 28 1.4.2. Đầm phá ven biển ...................................................................................... 29 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .... 32 2.1. Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................... 32
iv 2.2. Vật liệu và tư liệu nghiên cứu........................................................................... 36 2.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 38 2.3.1. Điều tra và thu thập mẫu vật ..................................................................... 38 2.3.2. Xác định thành phần loài ........................................................................... 40 2.3.3. Nghiên cứu định lượng .............................................................................. 43 2.3.4. Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ và lượng giá trữ lượng cacbon ........ 43 2.3.5. Thành lập sơ đồ phân bố cỏ biển ............................................................... 45 2.3.6. Phân tích số liệu ........................................................................................ 45 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 46 3.1. Thành phần loài cỏ biển và một số đặc điểm hình thái .................................... 46 3.1.1. Thành phần loài ......................................................................................... 46 3.1.2. Khóa định loại cho các taxon .................................................................... 49 3.1.3. Biến động thành phần loài cỏ biển ............................................................ 73 3.2. Các đặc trưng phân bố của cỏ biển ................................................................... 77 3.2.1. Đầm phá Tam Giang – Cầu Hai ................................................................ 77 3.2.2. Đầm Thị Nại............................................................................................... 81 3.2.3. Đầm Nại ..................................................................................................... 83 3.3. Độ phủ và mật độ chồi của cỏ biển .................................................................. 85 3.3.1. Đầm phá Tam Giang – Cầu Hai ................................................................ 85 3.3.2. Đầm Thị Nại............................................................................................... 86 3.3.3. Đầm Nại ..................................................................................................... 87 3.4. Đặc trưng định lượng của cỏ biển .................................................................... 88 3.4.1. Đầm phá Tam Giang – Cầu Hai ................................................................ 88 3.4.2. Đầm Thị Nại............................................................................................... 93
v 3.4.3. Đầm Nại ..................................................................................................... 95 3.4.4. Tỷ lệ sinh khối trên và dưới của cỏ biển .................................................. 101 3.5. Khả năng lưu trữ cacbon của cỏ biển ............................................................. 103 3.5.1. Trữ lượng cỏ biển .................................................................................... 103 3.5.2. Khả năng lưu trữ và hấp thụ cacbon của cỏ biển .................................... 105 3.5.3. Lượng giá khả năng lưu trữ và hấp thụ cacbon của cỏ biển ................... 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 115 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ............... 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 118
vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ/nghĩa tiếng Việt HST Hệ sinh thái C cacbon Corg cacbon hữu cơ USD Đô la Mỹ GEF Quỹ Môi trường toàn cầu UNEP Chương trình môi trường Liên hợp quốc IPCC Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu RaCSA Đánh giá nhanh về trữ lượng cacbon PES Chi trả dịch vụ hệ sinh thái REDD Chương trình giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng TG-CH đầm phá Tam Giang – Cầu Hai TN đầm Thị Nại KÝ HIỆU VIẾT TẮT CÁC PHÒNG TIÊU BẢN (Thường gặp trong mục Loc.class.) BM Herbarium Museum, Institute of Oceanology, Quingdao, China LE Botanical Institute Komarov, Leningrad (St. Peterbourgh), RFR (USSR) P Museum National d’Histoire Naturelle, Paris, France The Swedish Royal Museum of Natural History, Botanical Department, S Stockholm, Sweden TI Botanical Institute, Faculty of Science, University of Tokyo, Hongo, Japan UC Herbarium of the University of California, Berkeley, California, USA
vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Phân bố cỏ biển liên quan đến nền đáy ........................................................... 7 Bảng 2.1. Bộ mẫu nghiên cứu ........................................................................................ 36 Bảng 2.2. Cấp độ phủ cỏ biển ........................................................................................ 39 Bảng 3.1. Hiện trạng thành phần loài tại 3 vùng nghiên cứu ......................................... 46 Bảng 3.2. Ma trận chỉ số tương đồng Sorresson về thành phần loài ............................. 48 Bảng 3.3. Thành phần loài, phân bố cỏ biển tại Tam Giang – Cầu Hai ........................ 74 Bảng 3.4. Biến động thành phần loài cỏ biển trong đầm Thị Nại.................................. 75 Bảng 3.5. Biến động thành phần loài cỏ biển tại đầm Nại ............................................. 76 Bảng 3.6. Diện tích một số thảm cỏ biển tại Tam Giang – Cầu Hai.............................. 79 Bảng 3.7. Phân bố cỏ biển theo độ sâu ở đầm phá Tam Giang – Cầu Hai .................... 80 Bảng 3.8. Diện tích và độ phủ một số thảm cỏ biển chủ yếu ......................................... 82 Bảng 3.9. Diện tích và độ phủ các thảm cỏ biển đầm Nại ............................................. 83 Bảng 3.10. Mật độ chồi, độ phủ của cỏ biển tại đầm phá Tam Giang – Cầu Hai.......... 85 Bảng 3.11. Diện tích và độ phủ một số thảm cỏ biển chủ yếu....................................... 86 Bảng 3.12. Diện tích và độ phủ các thảm cỏ biển tại đầm Nại ...................................... 88 Bảng 3.13. Đặc trưng sinh lượng cỏ biển đầm Nại ........................................................ 99 Bảng 3.14. Tổng hợp các đặc trưng sinh lượng của các loài cỏ biển .......................... 100 Bảng 3.15. Bảng tổng hợp ước tính trữ lượng cỏ biển................................................. 104 Bảng 3.16. Trữ lượng cacbon hữu cơ trong cỏ biển và giá trị quy đổi ........................ 105
viii DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Hình thái chung của cỏ biển ............................................................................. 4 Hình 1.2. Cỏ Năn Syringodium isoetifolium .................................................................... 5 Hình 1.3. Sự sinh sản bằng hạt theo dạng thắt cổ chai .................................................. 16 Hình 2.1. Vị trí 12 đầm hồ ven biển miền Trung ........................................................... 32 Hình 2.2. Sơ đồ vị trí khảo sát tại đầm phá Tam Giang – Cầu Hai ............................... 33 Hình 2.3. Sơ đồ vị trí khảo sát tại đầm Thị Nại ............................................................. 34 Hình 2.4. Sơ đồ vị trí khảo sát tại đầm Nại .................................................................... 35 Hình 2.5. Đặt các khung thu mẫu ngẫu nhiên ................................................................ 39 Hình 2.6. Một số hình thái, cấu trúc sinh sản của cỏ biển ............................................. 41 Hình 2.7. Các đặc điểm sinh dưỡng của cỏ biển ............................................................ 42 Hình 3.1. Cỏ Lá dừa Enhalus acoroides ........................................................................ 52 Hình 3.2. Cỏ Vích Thalassia hemprichii ....................................................................... 54 Hình 3.3. Cỏ Nàn Halophila beccarii ............................................................................ 59 Hình 3.4. Cỏ Xoan Halophila ovalis .............................................................................. 60 Hình 3.5. Cỏ Xoan lớn Halophila major ....................................................................... 61 Hình 3.6. Cỏ Kim biển Ruppia maritima ....................................................................... 64 Hình 3.7. Cỏ Lươn nhật Zostera japonica ..................................................................... 67 Hình 3.8. Cỏ Hẹ ba răng Halodule uninervis ................................................................. 70 Hình 3.9. Cỏ Hẹ tròn Halodule pinifolia ....................................................................... 72 Hình 3.10. Hình thái chung của các loài cỏ biển đầm phá Tam Giang – Cầu Hai ........ 73 Hình 3.11. Hiện trạng và biến động phân bố của cỏ biển .............................................. 78 Hình 3.12. Sơ đồ phân bố cỏ biển đầm Thị Nại. ............................................................ 81 Hình 3.13. Sơ đồ phân bố cỏ biển đầm Nại ................................................................... 84
ix Hình 3.14. Biến động sinh khối cỏ Lươn nhật Zostera japonica ................................... 89 Hình 3.15. Tương quan sinh lượng loài cỏ Lươn nhật Zostera japonica ...................... 90 Hình 3.16. Biến động sinh lượng cỏ Hẹ tròn Halodule pinifolia tại Cầu Hai ............... 91 Hình 3.17. Biến động sinh khối cỏ Xoan Halophila ovalis ........................................... 92 Hình 3.18. Mật độ chồi và sinh khối cỏ biển đầm Thị Nại ............................................ 95 Hình 3.19. Mối tương quan giữa sinh khối và mật độ chồi cỏ Zostera japonica .......... 95 Hình 3.20. Biểu đồ so sánh sinh lượng của cỏ Enhalus acoroides tại đầm Nại ............ 96 Hình 3.21. Tương quan sinh khối và mật độ chồi cỏ Enhalus acoroides tại đầm Nại .. 97 Hình 3.22. Biểu đồ so sánh sinh lượng của cỏ Halophila ovalis tại đầm Nại ............... 98 Hình 3.23. Tỷ lệ SKT/SKD giữa các loài cỏ biển tại đầm phá Tam Giang – Cầu Hai 101 Hình 3.24. Tỷ lệ sinh khối trên và sinh khối dưới giữa các loài cỏ biển đầm Thị Nại 102 Hình 3.25. Tỷ lệ sinh khối trên và sinh khối dưới ở các loài cỏ biển tại đầm Nại ...... 103 Hình 3.26. Hàm lượng cacbon hữu cơ trong một số loài cỏ biển đầm Thị Nại ........... 108 Hình 3.27. Tương quan giữa sinh khối và hàm lượng cacbon đầm Thị Nại................ 108 Hình 3.28. Tương quan giữa mật độ chồi và hàm lượng cacbon đầm Thị Nại ........... 109 Hình 3.29. Biểu đồ so sánh trữ lượng cacbon hữu cơ trung bình ................................ 110 Hình 3.30. Giá tín chỉ CO2 theo EEX .......................................................................... 111 Hình 3.31. Giá tín chỉ CO2 theo EUAs ........................................................................ 111 Hình 3.32. Giá tín chỉ CO2 theo BLUENEXT ............................................................. 112 Hình 3.33. Giá tín chỉ CO2 theo từng khu vực hoặc quốc gia...................................... 112 Hình 3.34. Dự báo giá tín chỉ CO2 đến năm 2050 theo EUAs ..................................... 113 Hình 3.35. Áp giá tín chỉ CO2 của chính phủ Úc ......................................................... 113
1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài luận án Cỏ biển là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trường biển và nước lợ. Tuy có số lượng loài tương đối ít so với các nhóm sinh vật biển khác, nhưng cỏ biển có vai trò sinh thái rất quan trọng không kém rạn san hô và rừng ngập mặn. Hội nghị quốc tế về cỏ biển lần thứ III họp tại Manila – Philipin tháng 4/1998 đã nhất trí thông qua “Hiến chương cỏ biển” gửi Tổng thư ký Liên hợp quốc và các nước có biển cần phải quan tâm tới việc bảo vệ và phát triển nguồn lợi cỏ biển [1]. Hệ sinh thái (HST) cỏ biển là một trong ba HST biển điển hình của vùng nhiệt đới (gồm rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô). Costansa (2000) cho rằng vai trò của cỏ biển là rất quan trọng, chúng tham gia trong chu trình dinh dưỡng ở biển ven bờ, ước tính khoảng 3,8 nghìn tỷ USD và giá trị trung bình đạt 212.000 USD/1 ha cỏ biển/năm [1]. Ngoài giá trị sinh thái như điều chỉnh môi trường, bãi đẻ của một số loài hải sản, v.v. cỏ biển còn được sử dụng trực tiếp trong nhiều ngành kinh tế như làm giấy viết, hóa chất, vật liệu xây dựng, thuốc chữa bệnh, thực phẩm, thủ công mỹ nghệ, phân bón, v.v. Gần đây, cỏ biển đã được công nhận với khả năng lưu trữ cacbon của chúng và được ước tính trên toàn cầu vào khoảng 19,9 Pg (tương đương 19,9 tỷ tấn) cacbon hữu cơ (Corg), gấp 2 - 3 lần khả năng lưu trữ cacbon hữu cơ của rừng thường xanh [2]. Trong khi các thảm cỏ biển chỉ chiếm 0,2% diện tích đáy đại dương của thế giới, nhưng lại chứa 10 - 18% tổng số cacbon hữu cơ có trong đó, lưu trữ cacbon hữu cơ ở mức 48 - 112 Tg /năm (tương đương 48 – 112 triệu tấn) [3, 4, 5]. Nếu tốc độ suy giảm HST cỏ biển hiện tại không thay đổi sẽ dẫn đến việc phát thải cacbon được lưu trữ trước đây lên đến 299 triệu tấn C/năm [2]. Căn cứ vào tỷ lệ mất đi hàng năm từ 0,4 - 2,6% diện tích cỏ biển trên toàn cầu, tương ứng với 5 - 33 triệu tấn CO2 phát thải trở lại vào bầu khí quyển, tỷ lệ này tương đương với lượng khí phát thải CO2 hằng năm ở nhiều quốc gia nhỏ. Lượng lớn khí CO2 ở trên phát thải vào khí quyển có thể dẫn đến một chi phí khoảng 1,9 - 13,7 tỷ USD/năm để khắc phục các hậu quả [6].
2 Ven bờ miền Trung Việt Nam có 12 đầm phá (lagoon) tiêu biểu phân bố ở khoảng 110 – 160 vĩ Bắc (từ Thừa Thiên Huế tới Ninh Thuận ) và chiếm khoảng 21% chiều dài đường bờ biển. Các đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thuộc tỉnh Thừa Thiên – Huế, đầm Thị Nại thuộc tỉnh Bình Định và đầm Nại thuộc tỉnh Ninh Thuận là các đầm tiêu biểu trong số đó. Với 08 loài cỏ biển sinh trưởng và phát triển, phân bố trên 2000 ha, chúng đóng vai trò quan trọng về mặt sinh thái, nguồn lợi cũng như nơi sinh sản và phát triển của nhiều loài thủy hải sản ở đây [7, 8, 9, 10]. Tuy nhiên, tại 03 đầm nêu trên còn ít những nghiên cứu cụ thể về đặc điểm quần xã cỏ biển, mối quan hệ giữa chúng với các yếu tố vô cơ và hữu cơ khác và đặc biệt chưa có nghiên cứu nào về khả năng lưu trữ cacbon các thảm cỏ biển ở đây. Xuất phát từ những thực tế nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon của chúng ở một số đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung Việt Nam”. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Xác định được thành phần loài, phân bố, cấu trúc quần xã cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam; - Đánh giá được khả năng lưu trữ cacbon hữu cơ và lượng giá giá trị hấp thụ CO 2 của các thảm cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam. Nội dung nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra, đề tài tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: - Điều tra, xác định thành phần, phân bố, cấu trúc quần xã và xây dựng khóa định loại các loài cỏ biển tại ba đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, đầm Thị Nại và đầm Nại; - Điều tra, xác định các đặc trưng định lượng, của các loài cỏ biển ở khu vực nghiên cứu; - Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ của các loài cỏ biển, từ đó tính toán trữ lượng cacbon hữu cơ theo đơn vị diện tích phân bố; - Phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa các yếu tố điều tra (mật độ chồi, chiều dài lá, sinh lượng, hàm lượng cacbon hữu cơ);
3 - Lượng giá khả năng hấp thụ CO2 của các quần xã cỏ biển. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: kết quả của luận án góp phần bổ sung và hoàn chỉnh hiểu biết về các loài cỏ biển ở Việt Nam. - Ý nghĩa thực tiễn: cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ phát triển và mở rộng các khu vực bảo tồn cỏ biển, ngoài việc duy trì, tái tạo hệ sinh thái ven biển và hệ đầm phá, còn cung cấp cơ sở khoa học cho Việt Nam chuẩn bị tham gia vào thị trường cacbon, hướng đến giảm thiểu phát thải khí CO2. Những đóng góp mới của luận án - Tại 03 đầm phá tiêu biểu miền Trung (đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, đầm Thị Nại và đầm Nại), đã phát hiện và bổ sung cỏ Hẹ ba răng Halodule uninervis (Forssk.) Ascherson vào thành phần loài cỏ biển ở đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên - Huế) và cỏ Xoan lớn Halophila major (Zoll.) Miquel vào thành phần loài cỏ biển ở đầm Nại (tỉnh Ninh Thuận). Xây dựng được khóa định loại theo danh pháp mới từ họ đến loài và mô tả chi tiết 09 loài cỏ biển phân bố ở 03 đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung; - Lần đầu tiên đã xác định hàm lượng cacbon hữu cơ trong các loài cỏ biển, đánh giá trữ lượng cacbon hữu cơ, chuyển đổi tín chỉ cacbon và lượng giá khả năng hấp thụ CO2 của các quần xã cỏ biển ở khu vực nghiên cứu.
4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về cỏ biển và một số khái niệm 1.1.1. Tổng quan về cỏ biển Cỏ biển là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trường biển và nước lợ, thuộc ngành Anthophyta [11] (= ngành hạt kín Angiospermae [11], = Angiosperms = ngành mộc lan Magnoliophyta [12]), lớp một lá mầm Monocotyledoneae [11, 13] (= lớp hành Liliopsida = Monocotyledons [12]), phân lớp Alismatidae [11, 12] (= Helobiae [12]), bộ Hydrocharitales [11, 12]. Cũng giống như các loài thực vật bậc cao trên cạn, cỏ biển có rễ, thân bò, thân đứng, lá, bẹ lá, cuống lá, hoa, quả và hạt. Cỏ biển khác các cây trên cạn là có một số cấu trúc thích nghi với môi nước biển ven bờ, ven đảo. Cùng với các loài sinh vật phù du, rong biển và cây ngập mặn, cỏ biển đã tạo nên nhóm những loài thực vật biển rất quan trọng đối với hệ sinh thái biển nói chung [11]. Về đặc điểm hình thái, các loài cỏ biển đã được nghiên cứu tương đối đầy đủ trong C. den Hartog (1970) và C. Phillips and G. Menez (1988) [14, 15]. Hầu hết cỏ biển có hình thái ngoài khá giống nhau, bao gồm thân bò phân đốt, thân đứng, rễ, chồi mang lá, hoa và quả tùy thuộc vào từng thời điểm sinh trưởng (hình 1.1). Hình 1.1. Hình thái chung của cỏ biển (Nguồn: www.seagrasswatch.org)
5 + Rễ (root): Rễ thường mọc ra từ các đốt ở phần dưới của thân bò, hệ thống rễ phát triển mạnh, rễ của mỗi loài đều có đặc điểm riêng, phân nhánh như ở chi Cymodoceae hoặc ít phát triển, không phân nhánh kèm theo nhiều lông mịn như ở chi Halophila. Số lượng rễ ở mỗi đốt có thể là một hay nhiều tùy vào mỗi loài. + Thân (rhizome): Thân gồm có phần thân bò hoặc thân ngầm và chồi đứng hoặc thân đứng (shoot). Thân thường có dạng hình trụ tròn hoặc dẹp; chia nhánh theo kiểu đơn trục hay không có qui luật. Trên thân bò có nhiều đốt, khoảng cách giữa các đốt là lóng (gióng). Tùy loài mà thân bò mọc ngầm dưới lớp bùn (cát) đáy hoặc bò lan trên mặt nền đáy. Từ đốt mọc lên một hay nhiều chồi đứng, chồi đứng thường mang các lá. + Lá – phiến lá (leaf blade): Lá hình thành từ mô sinh trưởng ở các mấu thân; có hình dải dài, ô van hay trụ tròn. Đây là chỉ tiêu hình thái quan trọng trong định loại cỏ. Đa phần các loài cỏ có lá không có cuống, ngoại trừ ở một số chi Halophila. Lá có cuống thường có hình ô van, còn các lá không cuống có hình dải dài như ở chi Cymodoceae. Trên lá có các gân chạy song song hay gần hình lông chim, các gân song song được nối với nhau bằng cách vách ngăn. Chóp lá tròn nhẵn hay có gai nhọn. Lưỡi (bìa) lá nhẵn hoặc có răng cưa nhỏ. Hình 1.2. Cỏ Năn Syringodium isoetifolium (Asch.) Dandy (Côn Đảo năm 2017) Phiến lá hầu hết đều mỏng, bề mặt phẳng, diện tích lớn, ngoại trừ ở loài cỏ Năn biển Syringodium isoetifolium (hình 1.2) có lá hình trụ tròn, tất cả các loài khác
6 đều có lá dẹp. Ngoài chức năng quang hợp, phiến lá còn có khả năng hấp thụ dinh dưỡng và trao đổi khí. Lá cỏ biển còn là nơi sống bám của nhiều loài rong và động vật không xương sống [1, 11]. + Bẹ lá (sheath): Bẹ lá là phần cuống lá phình ra ôm lấy chồi đứng (thân đứng) và bọc lấy những lá non đang phát triển. Bẹ lá có dạng lưỡi nhỏ, màu trắng do không có lục lạp nên không có chức năng quang hợp. + Sẹo lá (leaf scars): Khi các lá rụng đi sẽ để lại các sẹo trên thân đứng, sẹo lá mở (như ở loài Cymodoceae serrulata) hay sẹo lá đóng (như ở loài Cymodoceae rotundata) là tùy vào mỗi loài. Các sẹo lá là một kiểu biểu thị cách sắp xếp của lá. + Hoa, quả và hạt: Hoa, quả và hạt là cơ quan sinh sản hữu tính của thực vật hạt kín nói chung và của cỏ biển nói riêng. Ở cỏ biển, một số có hoa đực và hoa cái trên cùng một cây (đơn tính cùng gốc), số khác có hoa đực và hoa cái riêng biệt trên mỗi cây (đơn tính khác gốc). Quả được hình thành từ sự phát triển của bầu sau thụ tinh (giao phấn) và mang các hạt bên trong. Hạt được hình thành từ sự phát triển của noãn. Hoa, quả và hạt của mỗi loài tùy vào điều kiện sống mà chúng có cấu trúc và hình dạng khác nhau. 1.1.2. Khái quát về điều kiện tự nhiên và môi trường sống  Chất đáy Các loài cỏ biển khác nhau có thể phân biệt bởi sự thích nghi của chúng với các loại hình chất đáy. Loài Zostera japonica thường xuất hiện ở vùng triều kín, cửa sông hay đầm nước lợ, nền đáy bùn sét bột và bùn nhão. Các loài Halophila ovalis, H. beccarii và Ruppia maritima phổ biến ở vùng triều ven sông, đầm nuôi thủy sản,nền đáy là bùn sét hoặc cát mịn. Loài Cymodocea serrundata phổ biển ở nền đáy bùn cát, cát san hô và ít thấy trên nền cát thô và sỏi [1]. Một số loài (Phyllospadix spp., Posidonia oceanica và Thalassodendron spp.) có thể sống trên nền đá ở vùng bờ biển Thái Bình Dương [16, 17]. Tất cả những loài sinh trưởng trên đá cần có bộ rễ cứng cáp, chúng có thể xâm nhập và bám chắc vào các kẽ trên đá. Tuy nhiên, hầu hết các loài cỏ biển đều sinh trưởng trên nền đáy cát, bùn nơi bộ rễ của chúng rất dễ dàng bám giữ vào nền đáy và tạo điều kiện cho hạt nảy mầm. Ở những vùng có dòng chảy và sóng hoạt động mạnh làm xáo trộn nền đáy, gây ra sự xói mòn không thuận lợi cho sự tồn tại và phát triển của cỏ biển.
7 Bảng 1.1. Phân bố cỏ biển liên quan đến nền đáy Dạng nền Loài đặc trưng Địa điểm đáy Bùn bột nhỏ Zostera japonica Đầm Buôn (Quảng Ninh) Bùn sét bột Halophila ovalis Cát Bà (Hải Phòng) Ruppia maritima, Xuân Lộc (Thanh Hóa), Bùn Halophila beccarii Kim Trung (Ninh Bình) Bột lớn Halodule pinifolia Hòn Nôm (Quảng Bình) Tam Giang – Cầu Hai, Cát nhỏ Halodule pinifolia Lăng Cô (Thừa Thiên – Huế), Côn Đảo (Bà Rịa – Vũng Tàu) Cam Ranh (Khánh Hòa), Bùn cát Enhalus acoroides Phú Quốc (Kiên Giang) Cymodocea serrtulata, Cát san hô Cồn Đảo (Bà Rịa – Vũng Tàu) Thalassia hemprichii Syringodium Cát Phú Quốc (Kiên Giang) isoetifolium (Nguồn: Nguyễn Hữu Đại và cộng sự, 1999 [18]; Nguyễn Văn Tiến, 1999 [19]) Chất đáy có quan hệ chặt chẽ với sự sinh trưởng và phát triển của cỏ biển. Ở các bãi ngang ven biển, ven đảo, nền đáy là san hô chết lẫn cát, đá cuội, vỏ sò, vỏ ốc thì cỏ biển ít phong phú, cằn cỗi. Ở nơi được che sóng chất đáy là cát lẫn bùn và nhất là trong các vũng vịnh, đầm, chất đáy là bùn hay bùn cát thì cỏ biển phát triển tốt. Chúng thích nghi nhất với nền đáy bùn và bùn cát [11].  Độ muối Vùng ven biển và ven đảo của Việt Nam, nơi có cỏ biển phân bố, độ muối thường dao động từ 5‰ - 32‰ (Zostera japonica, Halodule pinifolia, Halophila ovalis), dưới 25‰ (Halophila beccarii, Ruppia maritima) và trên 25‰ (Enhalus acroides, Thalassia hemprichii, Cymodocea serrulata, C. rotundata, Thalassodendron ciliatum, Halodule uninervis, Halophila decipiends, H. minor).
8 Đa số các loài đều sinh trưởng ở độ muối cao. Khi độ muối hạ thấp và kéo dài kéo theo sự tàn lụi của cỏ biển [11].  Nhiệt độ Các loài cỏ biển sinh trưởng và phát triển ở vùng biển ven bờ do đó chúng thích nghi với chế độ nhiệt của vùng ven bờ miền Bắc nước ta. Nhiệt độ nước biển có giá trị cực tiểu vào tháng 1, cực đại vào tháng 7 hàng năm. Kết quả đo ngày 09/01/1997 tại thảm cỏ Ruppia maritima ở Đình Vũ (Hải Phòng nhiệt độ nước đạt 160C. Các đợt khảo sát cỏ biển chủ yếu thực hiện vào tháng 5 và tháng 8, nhiệt độ nước thay đổi từ 24 – 340C. Cá biệt, ở cửa sông Hàn (Đà Nẵng) lúc triều xuống, thảm cỏ phơi bãi, nhiệt độ nước trong các vũng nước lên đến 370C [11].  Độ đục Độ đục tác động mạnh đến các hoạt động quang hợp của cỏ biển. Chúng sẽ không nhận được năng lượng từ ánh sáng cần thiết cho quang hợp nên không phát triển. Ngoài ra độ đục gia tăng có nghĩa là có nhiều trầm tích bùn nhuyễn bám lên bề mặt của lá làm giảm quang hợp [11].  Ánh sáng Sự sinh trưởng và phát triển của thực vật nói chúng, của cỏ biển nói riêng chịu sự chi phối của ánh sáng, nhân tố có vai trò quan trọng đến khả năng quang hợp của cỏ biển. Sự phân bố theo độ sâu của cỏ biển chủ yếu phụ thuộc vào thời gian chiếu sáng [11, 17]. Cường độ quang hợp của cỏ biển được đánh giá thông qua tốc độ giải phóng oxy vào môi trường [11]. Khả năng quang hợp giữa các loài cũng khác nhau [20]. Ngoài những điều kiện nêu trên, một số yếu tố khác như pH, cường độ sóng, chế độ thủy triều, các yếu tố vô sinh và hữu sinh cũng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cỏ biển. Sự phơi bãi lúc thủy triều xuống thấp nhất vào ban ngày mùa hè, trời nắng và nhiệt độ cao làm chết cỏ. Đây cũng là yếu tố chính gây ra sự biến động sinh khối của cỏ ở vùng triều [11]. 1.1.3. Giá trị và vai trò của cỏ biển Theo nghiên cứu của Wood, Odum và Zieman (1969) [22] cho thấy, cỏ biển có các chức năng chính như sau:
9  Cố định và có tác dụng làm giảm sự xáo trộn nền đáy khi có những áp lực lớn bởi sóng và các trận bão;  Lá cỏ biển làm giảm và làm chậm dòng chảy và sóng, thúc đẩy sự lắng đọng trầm tích và các vật chất hữu cơ và vô cơ;  Các thảm cỏ là nơi sống cho một số động vật trưởng thành và là vườn ươm cho các ấu trùng, trong đó nhiều loài có giá trị kinh tế cao;  Lá cỏ biển đem lại nguồn thức ăn trực tiếp cho các loài động vật ăn cỏ hay thực vật biểu sinh;  Là nhóm thực vật có năng suất sơ cấp cao, tốc độ sinh trưởng nhanh;  Cỏ biển tham gia vào chu trình dinh dưỡng của hệ sinh thái, là một mắt xích quan trọng trong lưới thức ăn. Gần đây, cũng đã có một số nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của cỏ biển. Người ta phát hiện ra khả năng giảm đau của rễ cỏ Lá dừa Enhalus acoroides. Một số loài cỏ thuộc chi Cymodocea có thể làm thuốc an thần cho trẻ em và giúp các bà mẹ đang mang thai chống lại bệnh ho và bệnh sốt rét. Những loài cỏ thuộc chi Halophila như là một loại thuốc khá hiệu quả đối với bệnh sốt rét và bệnh ngoài da, đặc biệt đối với với bệnh phong trong giai đoạn đầu [23]. 1.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.2.1. Nghiên cứu về hệ sinh thái cỏ biển Trong nhiều năm vừa qua, khi các nghiên cứu về hệ sinh thái cỏ biển còn chưa nhiều và còn rải rác thì các thảm cỏ biển đang chịu những tác động rất lớn từ các điệu kiện tự nhiên và con người (suy thoái loài, giảm mật độ, sinh khối và diện tích phân bố). Các nghiên cứu cho thấy, diện tích cỏ biển trên toàn thế giới đã giảm tới 10 lần so với vài thập kỷ gần đây, trong đó có hơn 40 bãi cỏ biển quan trọng đã biến mất ở những khu vực khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp tới “sức khỏe” của ít nhất 24 loài cỏ biển [17]. Nguyên nhân được đánh giá là 70% từ các tác động của con người [24]. Theo Short và Wyllie-Echeverria (1996), khoảng 12.000 km2 diện tích các thảm cỏ biển đã biến mất trên toàn cầu trong những năm 90 [25]. Trong đó, vùng biển châu Á – Thái Bình Dương có 10 điểm đáng báo động về sự suy giảm cỏ biển