Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:280

Thêm vào BST

Báo xấu

45
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án gồm 146 trang, trong đó: Mở đầu (2 trang); Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu (28 trang); Chương 2: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu (14 trang); Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (83 trang); Chương 4: Kết luận và kiến nghị (3 trang); Những đóng góp mới của luận án (1 trang); Danh mục các công trình đã công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (14 trang). Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Phan Thị Thanh Hương NGHIÊN CỨU THỰC VẬT RỪNG NGẬP MẶN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY VÀ ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Phan Thị Thanh Hương NGHIÊN CỨU THỰC VẬT RỪNG NGẬP MẶN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY VÀ ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 9 42 01 11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Trần Huy Thái 2. TS. Nguyễn Hoài Nam Hà Nội – 2018
MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình Danh mục ảnh MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………………….................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU……………. 3 1.1. Định nghĩa rừng ngập 3 mặn………………………………………… 1.2. Phân bố và hiện trạng rừng ngập mặn………………….............. 4 1.2.1. Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới……………….. 4 1.2.2. Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam……………….... 5 1.2.3. Các tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến HST rừng ngập mặn 6 1.3. Giá trị, vai trò của rừng ngập mặn……………………………… 6 1.3.1. RNM là nơi lưu trữ, cung cấp nguồn tài nguyên động thực vật… 6 1.3.2. RNM có vai trò sinh thái – môi trường vô cùng to lớn…………... 9 1.3.3. Giá trị du lịch sinh thái của rừng ngập mặn……………………... 11 1.4. Đa dạng thực vật ngập mặn……………………………………… 11 1.4.1. Đa dạng thực vật ngập mặn trên thế giới………………………… 11 1.4.2. Đa dạng thực vật ngập mặn ở Việt Nam…………………………. 13 1.5. Các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối rừng ngập mặn……… 15 1.5.1. Các nghiên cứu trên thế giới……………………………………… 15 1.5.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam………………………………………. 17 1.6. Các nghiên cứu về hóa học và hoạt tính sinh học các loài TVNM……………………………………………………………... 19 1.6.1. Nghiên cứu hóa học các loài thực vật ngập mặn………………… 19 1.6.2. Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài thực vật ngập mặn……... 27 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………………………………………………………… 31 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu……………………………………… 31 2.2. Nội dung nghiên cứu………………………………………………… 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………… 34 2.3.1. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hệ thực vật bâc cao có mạch…. 34 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc, sinh khối quần xã thực vật ngập mặn………………………………………………………………….. 37
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học………… 40 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………. 45 3.1. Đặc điểm hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy ……………...…. 45 3.1.1. Xác định tên loài và xây dựng danh lục các loài thực vật…………. 45 3.1.2. Đa dạng các bậc taxon thực vật BCCM VQG Xuân Thủy………… 46 3.1.3. Đa dạng về dạng sống………………………………………………. 52 3.1.4. Đa dạng các yếu tố địa lý thực vật…………………………………. 55 3.1.5. Giá trị sử dụng các loài thực vật…………………………………… 56 3.1.6. Loài quí hiếm có giá trị bảo tồn trong hệ thực vật………………… 59 3.2. Nghiên cứu cấu trúc và sinh khối một số quần xã TVNM đặc trưng ở VQG Xuân Thủy……………………………………………………….. 59 3.2.1. Phân loại kiểu thảm TVNM thực thụ đặc trưng của VQG Xuân Thủy ………………………………………………………………………. 59 3.2.2. Mô tả cấu trúc và xác định sinh khối của 6 quần xã TVNM thực thụ đặc trưng ở VQG Xuân Thủy………………………………………… 59 3.3. Kết quả thu mẫu và sàng lọc hoạt sinh học các mẫu thực vật thu được……………………………………………………………………….. 80 3.3.1. Kết quả thu mẫu.................................................................................. 80 3.3.2. Kết quả sàng lọc hoạt tính sinh học các mẫu thực vật..................... 82 3.4. Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học 2 loài thực vật ngập mặn……………………………………………………………................... 88 3.4.1. Kết quả phân lập các hợp chất từ cây Bần chua …………………. 88 3.4.2. Kết quả phân lập các hợp chất phân lập từ cây Đước vòi ……….. 102 3.5. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học các hợp chất phân lập được từ hai loài Đước vòi và Bần chua ……………………………………… 113 3.5.1. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng VSVKĐ………………………… 113 3.5.2. Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào…………………………. 114 3.6. Đề xuất biện pháp bảo tồn hệ sinh thái RNM và hướng sử dụng loài có triển vọng ở VQG Xuân 114 Thủy…………………………………… 3.6.1. Đề xuất biện pháp bảo tồn hệ sinh thái RNM……………………. 114 3.6.2. Đề xuất hướng sử dụng đối với loài có triển vọng về hoạt tính sinh học……………………………………………………………. 122 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………. 128 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN…………………………… 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ……………………. 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………….. 133
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BCCM Bậc cao có mạch CHCl3 Chloroform CH2Cl2 Dichloromethan COSY Correlated Spectroscopy 13 Carbon - 13 Nuclear Magnetic Resonance C-NMR Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân) DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer DMSO Dimethyl sulfoside ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phun mù điện tử) EtOAc Ethyl acetate HR-ESI-MS Hight Resolution Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy (Phổ khối lượng phun mù điện tử phân giải cao) 1 Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy H-NMR (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H) HMBC Heteronuclear Multipe Bond Coherence (Tương tác dị hạt nhân qua nhiều liên kết) HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence (Tương tác dị hạt nhân qua một liên kết) IC50 Inhibitory concentration 50% (Nồng độ ức chế 50%) J; δ Hằng số tương tác; độ dịch chuyển hóa học KDTSQ Khu dự trữ sinh quyển MeOH, MeOD Methanol MIC Minimum Inhibitory Concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu) NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy
OTC Ô tiêu chuẩn RNM Rừng ngập mặn s/d/t/dd/m Singlet/douplet/triplet/douplet of douplet/multiplet SĐVN Sách đỏ Việt Nam TLC Thin layer chromatography TVNM Thực vật ngập mặn VQG Vườn quốc gia VSVKĐ Vi sinh vật kiểm định YTĐL Yếu tố địa lý W/Wtop/Wr/Wtb Sinh khối/Sinh khối trên mặt đất/Sinh khối rễ/Sinh khối trung bình
DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Biến động diện tích RNM thế giới từ 1980 đến 2005………….. 4 Bảng 1.2. Biến động diện tích RNM ở Việt Nam giai đoạn 1943 – 2000… 5 Bảng 1.3. Thành phần hóa học, đặc tính dược lý và hoạt tính sinh học của một số loài thực vật RNM………………………………………………… 27 Bảng 2.1. Các tuyến điều tra được lựa chọn………………………………. 32 Bảng 2.2. Danh sách các OTC được lực chọn nghiên cứu………………… 32 Bảng 2.3. Tỉ trọng gỗ ρ của một số loài thực vật ngập mặn………………. 39 Bảng 3.1. Sự phân bố họ, chi, loài của các ngành thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy, tỉnh Nam Định……………………………………………….. 46 Bảng 3.2. So sánh cấu trúc tỷ lệ % số loài hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy (Nam Định) với RNM Nam Bộ……………………………………… 47 Bảng 3.3. Sự phân bố của họ, chi, loài ở 2 lớp Ngọc Lan và Hành trong ngành Ngọc Lan…………………………………………………………… 48 Bảng 3.4. Các chỉ số đa dạng của ngành và cả hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy………………………………………………………………………. 49 Bảng 3.5. Thống kê 10 họ đa dạng nhất trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy………………………………………………………………………. 49 Bảng 3.6. Thống kê 10 chi đa dạng nhất trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy………………………………………………………………………. 51 Bảng 3.7. Thống kê dạng sống các loài trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy………………………………………………………………………. 52 Bảng 3.8. Thống kê các yếu tố địa lý thực vật của hệ thực vật VQG Xuân Thủy……………………………………………………………………….. 55 Bảng 3.9. Thống kê giá trị sử dụng và bảo tồn các loài thực vật VQG Xuân Thủy……………………………………………………………………….. 57 Bảng 3.10. Số lượng, mật độ, các loài Trang ở OTC 01………………….. 61 Bảng 3.11. Phân cấp đường kính thân của loài Trang trong OTC 01……... 61 Bảng 3.12. Mật độ cây tái sinh trong OTC 01……………………………… 62 Bảng 3.13. Sinh khối các loài Trang trong OTC 01……………………….. 62 Bảng 3.14. Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02……. 63 Bảng 3.15. Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02……………………………………………………………………. 64 Bảng 3.16. Thành phần, mật độ cây tái sinh trong OTC 02……………….. 66
Bảng 3.17. Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02……………. 66 Bảng 3.18. Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03….. 67 Bảng 3.19. Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03......................................................................................................... 68 Bảng 3.20. Thành phần, mật độ cây tái sinh trong OTC 03......................... 69 Bảng 3.21. Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03…………... 70 Bảng 3.22. Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04…... 71 Bảng 3.23. Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04......................................................................................................... 71 Bảng 3.24. Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 04...................... 72 Bảng 3.25. Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04…………... 72 Bảng 3.26. Số lượng, mật độ của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 05 74 Bảng 3.27. Phân cấp đường kính thân các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 05………………………………………………………………………….. 75 Bảng 3.28. Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 05…………….. 76 Bảng 3.29. Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 05................... 76 Bảng 3.30. Số lượng, mật độ của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 06 77 Bảng 3.31. Phân cấp đường kính thân các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 06…………………………………………………………………………... 78 Bảng 3.32. Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 06……………… 79 Bảng 3.33. Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 06………….... 80 Bảng 3.34. Danh sách 22 mẫu thực vật ngập mặn đã được thu thập tại VQG Xuân Thủy…………………………………………………………... 81 Bảng 3.35. Kết quả sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 22 mẫu thực vật trên 8 chủng VSV………………………………………………… 83 Bảng 3.36. Kết quả sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào của 22 mẫu thực vật 85 Bảng 3.37. Kết quả xác định hoạt tính độc tế bào trên dòng tế bào ung thư KB…………………………………………………………………………. 86 Bảng 3.38. Kết quả xác định hoạt tính độc tế bào trên dòng tế bào ung thư LU…………………………………………………………………………. 87 Bảng 3.39. Tổng kết các kết quả khảo sát hoạt tính sinh học……………… 87 Bảng 3.40. Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập được từ cây Bần chua 90 Bảng 3.41. Cấu trúc hóa học các hợp chất hóa học phân lập từ cây Đước vòi…………………………………………………………………………. 103
DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1. Bản đồ khu vực nghiên cứu và các tuyến điều tra……………… 31 Hình 2.2. Bản đồ vị trí các OTC trên ảnh vệ tinh…………………………. 32 Hình 3.1. Thành phần loài thực vật tại VQG Xuân Thủy dựa trên đặc điểm sinh thái……………………………………………………………………. 45 Hình 3.2. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % của họ, chi, loài trong các ngành của hệ thực vật VQG Xuân Thủy………………………………………………… 46 Hình 3.3. Biểu đồ so sánh cấu trúc tỷ lệ % số loài hệ thực vật VQG Xuân Thủy với RNM Nam Bộ…………………………………………………... 47 Hình 3.4. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số họ, chi, loài ở hai lớp Ngọc lan và Hành trong ngành Magnoliopyta VQG Xuân Thủy……………………… 48 Hình 3.5. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số họ, chi, loài của 10 họ đa dạng nhất với cả hệ thực vật VQG Xuân Thủy……………………………………… 50 Hình 3.6. Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số chi, loài của 10 chi đa dạng nhất với cả hệ thực vật VQG Xuân Thủy………………………………………….. 52 Hình 3.7. Biểu đồ phổ dạng sống hệ thực vật VQG Xuân Thủy………… 53 Hình 3.8. Biểu đồ tỷ lệ % của các nhóm cây chồi trên (Ph) của hệ thực vật VQG Xuân Thủy…………………………………………………………. 54 Hình 3.9. Biểu đồ tỷ lệ % các yếu tố địa lý thực vật các loài thực vật ở VQG Xuân Thủy………………………………………………………….. 56 Hình 3.10. Biểu đồ tỷ lệ % lượt các nhóm giá trị sử dụng của các loài thực vật ở VQG Xuân Thủy……………………………………………………. 58 Hình 3.11. Cấu trúc và các tương tác HMBC của BCW1………………… 91 Hình 3.12. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW2………. 92 Hình 3.13. Cấu trúc các tương tác HMBC của hợp chất BCW3………….. 93 Hình 3.14. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW4………. 94 Hình 3.15. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW7………. 95 Hình 3.16. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW5………. 96 Hình 3.17. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW6………. 97 Hình 3.18. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA21……… 98 Hình 3.19. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA16……… 99 Hình 3.20. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA17……… 99 Hình 3.21. Cấu trúc của hợp chất BCA8…………………………………. 100
Hình 3.22. Cấu trúc của hợp chất BCA7…………………………………. 100 Hình 3.23. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA24……… 101 Hình 3.24. Cấu trúc của hợp chất DV1 và các chất so sánh 1a, 1b……….. 105 Hình 3.25. Các tương tác COSY và HMBC của DV1……………………. 105 Hình 3.26. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV8A………. 106 Hình 3.27. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV10………. 107 Hình 3.28. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV12………. 108 Hình 3.29. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV19………. 108 Hình 3.30. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV18………. 110 Hình 3.31. Cấu trúc của hợp chất DV8B…………………………………. 111 Hình 3.32. Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV16……….. 111 Hình 3.33. Cấu trúc của hợp chất DV17………………………………….. 112
DANH MỤC ẢNH Trang Ảnh 3.1. Rừng phi lao bị chết do sóng biển xâm thực................................. 115 Ảnh 3.2. Thảm thực vật tại Cồn Xanh trước và sau bão.............................. 115 Ảnh 3.3. Diện tích rừng ngập mặn bị chết do biển xâm lấn kết hợp với triều cường............................................................................................................ 116 Ảnh 3.4. Cây Bần chua bị rụng lá, chết do rét đậm, rét hại........................... 117 Ảnh 3.5. Cây ngập mặn bị Hà bám ở cuối Cồn Ngạn................................... 117 Ảnh 3.6. Người dân khai thác thủy, hải sản trong RNM.............................. 118 Ảnh 3.7. Hình ảnh các đầm tôm ở khu vực vùng đệm VQG Xuân Thủy..... 119 Ảnh 3.8. Cán bộ Vườn và lực lượng biên phòng đi tuần tra, giám sát.......... 120 Ảnh 3.9. Hình ảnh vườn ươm và trồng cây con trên các diện tích trống tại VQG.............................................................................................................. 121 Ảnh 3.10. Đước vòi – Rhizophora stylosa.................................................... 123 Ảnh 3.11. Sú - Aegiceras corniculatum........................................................ 125
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Huy Thái, TS. Nguyễn Hoài Nam, những người thầy đã hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ và định hướng khoa học cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn khoa Sinh thái tài nguyên và Môi trường – Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã luôn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại cơ sở đào tạo. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể cán bộ phòng Tài nguyên thực vật - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, phòng Dược liệu biển - Viện Hóa sinh biển đã tận tình giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp quý báu để tôi thực hiện luận án này. Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hóa sinh biển, Ban Quản lý Vườn quốc gia Xuân Thủy. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp, bạn bè, những người đã luôn ở bên động viên, chia sẻ, ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua./. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Phan Thị Thanh Hương
LỜI CAM ĐOAN Để đảm bảo tính trung thực của luận án, tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Huy Thái và TS. Nguyễn Hoài Nam, các tham khảo đều được trích nguồn rõ ràng và đầy đủ. Các kết quả trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố ở bất kỳ công trình nào trước đây./. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Phan Thị Thanh Hương
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Rừng ngập mặn có tầm quan trọng sinh thái lớn và ý nghĩa kinh tế xã hội quan trọng đối với con người. Rừng ngập mặn được coi như là một trung tâm của sinh học biển nhiệt đới, là một trong những hệ sinh thái giàu đa dạng sinh học và di truyền nhất thế giới. Có khoảng 90% sinh vật biển sống trong hệ sinh thái này và 80% số lượng thủy hải sản đánh bắt trên toàn cầu phụ thuộc vào rừng ngập mặn [1]. Tuy nhiên hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng rất dễ bị tổn thương do tác động của con người và biến đổi khí hậu. Cho đến nay, đã có nhiều báo cáo cho thấy diện tích rừng ngập mặn trên thế giới đang bị suy giảm nghiêm trọng [2]. Trong nỗ lực bảo vệ hệ sinh thái đặc biệt quý giá này, các nhà khoa học đã và đang tiến hành nghiên cứu rừng ngập mặn theo nhiều hướng khác nhau nhằm khai thác, bảo tồn và phát triển các nguồn lợi này một cách khoa học, hiệu quả. Với hơn 3.000 km bờ biển, Việt Nam là quốc gia có hệ thống rừng ngập mặn phong phú trải dài từ Bắc đến Nam. Rừng ngập mặn không chỉ có vai trò to lớn trong việc đảm bảo sinh kế của dân cư ven biển mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo môi sinh, giảm thiểu tác hại của thiên nhiên, khắc phục hiện tượng nước biển dâng, xâm lấn ngập mặn … Nằm trong hệ thống các hệ sinh thái rừng ngập mặn phía Bắc, Vườn quốc gia Xuân Thủy nằm ở phía đông nam huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, ngay tại cửa Ba Lạt của sông Hồng. Theo các tài liệu được công bố trước đây, diện tích toàn bộ vườn khoảng 7.100 ha, bao gồm: 3.100 ha diện tích đất nổi có rừng và khoảng 4.000 ha đất rừng ngập mặn. Đây là điểm Ramsar thứ 50 của thế giới, đầu tiên của Đông Nam Á và duy nhất của Việt Nam từ 1989 đến 2005. Theo báo cáo của Vườn quốc gia Xuân Thuỷ, tại đây hiện đang lưu giữ những giá trị sinh thái quý hiếm, như rừng ngập mặn rộng hàng ngàn ha, nguồn lợi thuỷ sản phong phú trong đó có những loài rong tảo có giá trị kinh tế. Nguồn tài nguyên của Vườn quốc gia Xuân Thủy có triển vọng khai thác các chất có hoạt tính sinh học gồm: 1) Các loài thực vật ngập mặn; 2) Các loài thân mềm (molluscs); 3) Các loài thực vật sống trong điều kiện ngập mặn; 4) Các vi tảo và vi sinh vật của rừng ngập mặn. Trong đó, thực vật ngập mặn đóng vai trò trung tâm của hệ sinh thái ngập mặn. Nguồn tài nguyên sinh học này hiện chưa được nghiên cứu, khai thác và sử dụng một cách hiệu quả. Cùng với nguy cơ suy thoái do tác động
2 của biến đổi khí hậu và con người ngày càng rõ rệt. Tuy nhiên cho đến nay, những nghiên cứu về thực vật ngập mặn ở Vườn quốc gia Xuân Thủy theo định hướng hoạt tính sinh học còn rất ít ỏi và chưa thực sự toàn diện. Để góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến hệ sinh thái rừng ngập mặn, luận án “Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững” đã được triển khai. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án  Ý nghĩa khoa học Luận án được thực hiện đã góp phần bổ sung các dẫn liệu về đa dạng hệ thực vật bậc cao có mạch, cấu trúc, sinh khối của một số quần xã thực vật ngập mặn thực thụ đặc trưng, thành phần hóa học, hoạt tính sinh học một số loài thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy  Ý nghĩa thực tiễn Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án đã lựa chọn ra những loài thực vật ngập mặn có hoạt tính sinh học và đề xuất khả năng sử dụng bền vững một số loài có giá trị y dược, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy. 3. Bố cục của luận án Luận án gồm 146 trang, trong đó: Mở đầu (2 trang); Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu (28 trang); Chương 2: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu (14 trang); Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (83 trang); Chương 4: Kết luận và kiến nghị (3 trang); Những đóng góp mới của luận án (1 trang); Danh mục các công trình đã công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (14 trang).
3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Định nghĩa rừng ngập mặn Thuật ngữ “rừng ngập mặn”, tiếng Anh là “mangrove”, rất khó định nghĩa một cách chính xác. Tác giả Saeger đã đưa ra định nghĩa cây rừng ngập mặn (RNM) là loại cây cao (thân gỗ, bụi, cọ dừa, thảo mộc hoặc dương xỉ) vốn mọc chiếm ưu thế ở các vùng bán nhật triều ven biển nhiệt đới, cận nhiệt đới, thể hiện một cấp độ rõ rệt về sức chịu đựng trước điều kiện đất yếm khí và nồng độ muối cao, có trụ mầm có thể sống được trong điều kiện phát tán nhờ nước biển [3]. Lại có thêm một thuật ngữ khác nữa đó là “cây rừng ngập mặn thực thụ” và “cây tham gia rừng ngập mặn”. Điển hình là quyển “Sổ tay rừng ngập mặn Đông Nam Á” có liệt kê 268 loài cây sống ở vùng RNM bán nhật triều, nhưng trong đó chỉ có 52 loài được coi là cây RNM thực thụ. Các loại cây còn lại chỉ được xem là các loài cây tham gia RNM. Chúng thường sống ở những vùng đất phía sau RNM, gần giới hạn triều cao và phần thượng lưu của sông ngòi ngập triều. Mặc dù chúng góp phần vào tính đa dạng thực vật của môi trường RNM nhưng hiếm khi hình thành các quần xã thực vật ưu thế [4]. Theo tác giả Vũ Đoàn Thái, RNM là thảm thực vật đặc biệt, bao gồm những loài cây gỗ hoặc cây bụi, cùng sinh trưởng tạo ra cộng đồng cây sống ưu thế trong vùng ngập mặn. Tuy các loài cây ngập mặn sống trong cùng môi trường nhưng mỗi loài lại có đặc điểm chịu mặn khác nhau. Nhìn chung, cây ngập mặn phân bố có giới hạn, phụ thuộc vào độ mặn, nhiệt độ và không có khả năng chịu được lạnh cao [5]. Tác giả Phan Nguyên Hồng đã chia hệ thực vật ngập mặn thành hai nhóm đó là: nhóm cây ngập mặn thực thụ, phân bố ở các bãi lầy ngập triều định kỳ và nhóm cây tham gia RNM sống trên đất chỉ ngập triều cao, hoặc một số loài gặp cả ở vùng đất nước ngọt [6]. Có thể nói, RNM là một tổ hợp đa dạng của các loài cây gỗ, cây bụi và địa dương xỉ sinh trưởng trong môi trường sống đặc thù – vùng ven biển hay vùng bán nhật triều là nơi giao thoa giữa đất liền và biển. Thuật ngữ “rừng ngập mặn” cũng thường được dùng để diễn đạt cả quần xã thực vật cấu thành lẫn môi trường sống của chúng. Cùng với hệ động vật và các sinh vật khác trong cùng một môi trường sống, chúng hình thành nên một kiểu hệ sinh thái tiêu biểu, đó là hệ sinh thái RNM.
4 1.2. Phân bố và hiện trạng rừng ngập mặn 1.2.1. Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới 1.2.1.1. Phân bố rừng ngập mặn trên thế giới Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu ở vùng xích đạo và vùng nhiệt đới của hai bán cầu (giữa vĩ độ 23oN và 23oS), thường ở bờ biển liên tục, chuỗi đảo chạy dài liên tục và dòng hải lưu ấm đem theo mầm cây từ các vùng RNM phong phú đến khu vực lạnh hơn. Rừng ngập mặn trên thế giới có phân bố ở 124 quốc gia và các vùng miền. Rừng ngập mặn chiếm khoảng 1% diện tích rừng trên bề mặt thế giới và xuất hiện ở khoảng 75 % bờ biển nhiệt đới trên toàn thế giới [3]. Các số liệu thống kê cho thấy, RNM phân bố rộng nhất ở châu Á (39%) tiếp theo là Châu Phi (21%), Bắc và Trung Mỹ (15%), Nam Mỹ (12,6%) và Châu Đại Dương (Úc, Papua New Guinea, New Zealand, đảo Nam Thái Bình Dương) (12,4%) [1]. Theo một số tác giả thì sự phân bố của RNM ở khu vực giữa Malaysia và Bắc Australia được coi là trung tâm tiến hóa của khu hệ thực vật ngập mặn [7]. 1.2.1.2. Hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới Fisher và Spalding (1993) đã đưa ra số liệu diện tích RNM thế giới là 198.818 km2 [8]. C. Giri và các cộng sự trong báo cáo của mình năm 2010 đã cho biết, tổng diện tích RNM trong năm 2000 là 137.760 km2, phân bố ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của thế giới [9]. Những dải bờ biển nhiệt đới và cận nhiệt đới của Nam và Đông Nam Á được ban cho những khu RNM có năng suất cao. Những RNM ở khu vực Indo - Malayan này được coi là các sinh cảnh RNM lâu đời và đa dạng nhất hiện nay. Theo báo cáo năm 2010 thì các sinh cảnh RNM này trải dài trên 6.113 triệu ha và chiếm gần 40,4 % RNM toàn cầu [10]. Ngày nay, diện tích RNM đang ngày càng bị thu hẹp do tác động của biến đối khí hậu và sức ép dân số. Bảng 1.1. Biến động diện tích RNM thế giới từ 1980 đến 2005 [2]
5 Một ví dụ về sự suy giảm diện tích RNM đã được ghi nhận trong nghiên cứu của FAO năm 2007. Báo cáo này đã chỉ ra rằng trong khoảng thời gian từ 1980 – 2005 diện tích RNM trên thế giới có nhiều biến động lớn cả về số lượng cũng như trữ lượng (Bảng 1.1). Tổng số diện tích RNM trên toàn thế giới từ năm 1980 là 18,8 triệu ha đã giảm xuống còn 15,2 triệu ha trong năm 2005 [2]. 1.2.2. Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam 1.2.2.1. Phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam Nước ta có 29 tỉnh và thành phố có rừng và đất ngập mặn ven biển chạy suốt từ Móng Cái đến Hà Tiên. Theo Phan Nguyên Hồng và cộng sự [6], RNM Việt Nam được chia ra thành 4 khu vực và 12 tiểu khu: Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn; Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường; Khu vực III: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu; Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên. 1.2.2.2. Hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam Trong Công bố hiện trạng rừng tính đến năm 2015 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2016 cho biết, diện tích RNM trong cả nước tính đến ngày 31/12/2015 là 57.210 ha, rừng tự nhiên là 19.559 ha, rừng trồng là 37.652 ha. Từ năm 1997, hầu hết các tỉnh thành miền Bắc, được sự quan tâm của các tổ chức quốc tế và chính quyền địa phương, diện tích RNM đã tăng lên nhiều so với thời gian trước. Số liệu thống kê tính đến ngày 31/12/2015 cho thấy, diện tích RNM của tỉnh Quảng Ninh là cao nhất với 369.880 ha, tỷ lệ che phủ là 53,6 %. Các tỉnh còn lại như Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng, Ninh Bình, diện tích và tỷ lệ che phủ đều tương đối thấp. Trong đó, riêng Nam Định chỉ có 3.112 ha RNM và chủ yếu là rừng trồng, tỷ lệ che phủ đạt 1,7 % [11]. Theo nhiều tài liệu thống kê cho thấy, diện tích RNM của Việt Nam đã có sự suy giảm rõ rệt trong giai đoạn từ 1943 – 2000 (Bảng 1.2) [11]. Bảng 1.2. Biến động diện tích RNM ở Việt Nam giai đoạn 1943 - 2000 Năm Nguồn Diện tích (ha) % diện tích rừng so với năm 1943 1943 Paul Maurand 400.000 100 1962 Rollet 290.000 72,5 % 1975 Ross 286.400 71,6 % 1983 Viện ĐTQH Rừng 252.000 63 % 2000 Bộ NN và PTNT 156.608 39,1 %
6 Như vậy, có thể thấy cho đến nay diện tích RNM ở Việt Nam đã bị suy giảm rất nghiêm trọng. Diện tích rừng còn lại cần phải được bảo tồn nghiêm ngặt và có các biện pháp phát triển phù hợp. 1.2.3. Các tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến HST rừng ngập mặn Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng có năng suất cao nhưng rất nhạy cảm với các tác động của con người và thiên nhiên. Sự phá hủy rừng ngập mặn đang xảy ra trên phạm vi toàn cầu. Những biến đổi khí hậu toàn cầu như mực nước biển dâng có thể ảnh hưởng đến RNM, mặc dù tỉ lệ bồi lấp trong RNM có thể đủ lớn để bù đắp cho mực nước biển dâng cao hiện nay. Quan trọng hơn, đó là những tác động của con người như chuyển đổi RNM sang đất nông nghiệp, đô thị hóa, sự khai thác quá mức các nguồn tài nguyên RNM, các tác động của chiến tranh, dẫn đến những mất mát đáng kể về diện tích RNM trên toàn cầu [12]. Ở Việt Nam, theo tác giả Phan Nguyên Hồng, thảm thực vật ngập mặn đã bị suy thoái nghiêm trọng dưới tác động của chiến tranh hóa học giai đoạn 1962 – 1971. Ngày nay, tình trạng khai thác bừa bãi, phá rừng lấy đất xây dựng đô thị, cảng, sản xuất nông nghiệp, làm ruộng muối, đặc biệt là việc phá rừng, kể cả rừng phòng hộ ven biển làm đầm nuôi tôm đã và đang là một hiểm họa to lớn đối với hệ sinh thái RNM. Cùng với đó là sự biến đổi khí hậu khắc nghiệt gây ra những hiện tượng thời tiết cực đoan như gió bão, xói lở đường bờ biển, xâm nhập mặn, … cũng ảnh hưởng rất lớn đến hệ sinh thái RNM ven biển ở Việt Nam [6]. 1.3. Giá trị, vai trò của rừng ngập mặn Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng, vừa là tấm lá chắn bảo vệ vừa mang lại nhiều loại hàng hóa và dịch vụ cho cộng đồng người dân sống ở vùng ven biển. Khối nguồn lợi từ RNM đó gồm có các lâm sản từ gỗ và ngoài gỗ, nguồn lợi thủy sản, thấm lọc sinh học, phòng hộ ven biển, tồn trữ và hấp thụ các bon, nơi giải trí, du lịch sinh thái. 1.3.1. RNM là nơi lưu trữ, cung cấp nguồn tài nguyên động thực vật 1.3.1.1. RNM cung cấp các sản phẩm lâm nghiệp, thực phẩm và dược liệu Theo truyền thống, cây ngập mặn được khai thác để xây dựng nhà ở, đồ nội thất, bè mảng, tàu thuyền, hàng rào, ngư cụ, và sản xuất tannin phục vụ trong lĩnh vực thuộc da [13]. Cây ngập mặn thân gỗ với hàm lượng tannin cao được khai thác lấy
7 gỗ, có độ bền cao. Thân gỗ của các loài Avicennia marina (Forssk.) Vierh, Bruguiera cylindrica (L.) Blume, Bruguiera parviﬂora (Roxb.) Wight & Arn. Ex Griff., Xylocarpus granatum J. Koening và Sonneratia apetala Buch.-Ham. được sử dụng để làm nhà ở. Các loài thân xốp được sử dụng để làm nút chai lọ, phao, bè mảng. Cỏ và lá cỏ được sử dụng để làm thảm, làm thuyền buồm, làm vách và mái nhà tranh [14]. Các loài trong chi Đước (Rhizophora) được sử dụng trong công nghiệp dệt [13]. Rừng ngập mặn còn là nguồn cung cấp thực phẩm cho cộng đồng dân cư sống ven biển. Trái cây của các loài Bruguiera gymnorhiza (L.) Lam., Phoenix paludosa Roxb., Sonneratia alba Sm., Sonneratia caseolaris (L.) Engl. được sử dụng như rau [14]. Ở bờ biển phía Nam và Tây Nam Sri Lanka, các cộng đồng địa phương ở Kalametiya và Kahandamodara sử dụng nước ép trái Bần chua (S. caseolaris) làm nước uống [15]. Cây ngập mặn còn có giá trị dược liệu và đã được sử dụng trong dân gian chữa nhiều loại bệnh khác nhau của cư dân địa phương. Người dân nông thôn ven biển phụ thuộc hoàn toàn hoặc một phần vào cây cỏ xung quanh để trị bệnh. Chẳng hạn, để điều trị nhức đầu và các bệnh viêm nhiễm họ sử dụng dịch chiết của cây Muống biển (Ipomoea pescaprae (L.) R. Br.), hoặc thuốc lá điếu làm từ vỏ thân cây xắt nhỏ của loài này có thể chữa viêm xoang. Ở Đông Nam Á, lá và chồi non nghiền nát của loài Muống biển trộn với rượu được dùng chữa đau lưng, đau khớp và tắm để điều trị ghẻ [13]. Quả của cây Xylocarpus molluscensis (Lam.) M. Roem. được sử dụng trong y học dân gian Đông Phi làm thuốc kích dục [16]. Trà thảo dược của loài Ô rô hoa trắng (Acanthus ebracteatus Vahl.) điều trị các chứng đau nhức cơ thể, dị ứng, cảm lạnh, kém miễn dịch, mất ngủ, vết thương nhiễm khuẩn và sốt [17]. Cư dân từ các làng chài La Pitahaya ở Mexico, dùng một loại trà thảo dược được làm từ lá Avicennia germinans (L.) L. Trà này được xem là có hiệu quả trong điều trị rối loạn dạ dày [18]. Ngư dân từ các làng ở Teacapan-Agua Brava, Mexico, từng uống trà từ vỏ cây Rhizophora mangle L. và Laguncularia racemosa (L.) C.F. Gaertn. để điều trị bệnh tiểu đường, sỏi thận, bệnh ngoài da, cải thiện chức năng thận và thanh lọc máu [19]. Ở nước ta, nhiều tác giả cũng đã nghiên cứu và đưa ra các nhận định về giá trị lâm nghiệp, thực phẩm, dược liệu của rừng ngập mặn như đã được nêu ở trên [20, 21, 22].