Luận án Tiến sĩ Thủy sinh vật học: Nghiên cứu đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:271

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Thủy sinh vật học "Nghiên cứu đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du" trình bày xác định được đa dạng thành phần loài, đặc điểm phân bố và hiện trạng nguồn lợi rong biển tại quần đảo Nam Du, tỉnh Kiên Giang làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp khai thác bền vững, sử dụng hợp lý nguồn lợi rong biển tại quần đảo này.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Thủy sinh vật học: Nghiên cứu đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du

o BỘ GIÁO DỤC BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ ĐÀO TẠO VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN NGHIÊN CỨU HẢI SẢN ĐỖ ANH DUY NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ NGUỒN LỢI RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU LUẬN ÁN TIẾN SĨ HẢI PHÒNG, 2022
BỘ GIÁO DỤC BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ ĐÀO TẠO VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN NGHIÊN CỨU HẢI SẢN ĐỖ ANH DUY NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ NGUỒN LỢI RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU Chuyên ngành: Thủy sinh vật học Mã số: 9420108 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐÀM ĐỨC TIẾN TS. TRẦN THỊ PHƯƠNG ANH HẢI PHÒNG, 2022 ii
LỜI CAM ĐOAN Tôi Đỗ Anh Duy xin cam đoan: Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du” là công trình nghiên cứu độc lập của riêng tôi. Các nội dung nghiên cứu, phân tích, đánh giá trong luận án do chính tôi thực hiện. Các số liệu sử dụng trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã được Viện nghiên cứu Hải sản cho phép sử dụng. Cá nhân tôi là chủ nhiệm của đề tài KC.09.05/16-20: “Nghiên cứu, đánh giá tiềm năng nguồn lợi và khả năng khai thác, nuôi trồng các loài rong biển kinh tế tại các đảo tiền tiêu phục vụ phát triển kinh tế - xã hội”; là thành viên chính thực hiện đề tài KC.09.10/16-20: “Nghiên cứu cơ sở khoa học, định hướng sử dụng hợp lý đa dạng sinh học và nguồn lợi vùng biển Tây Nam Bộ”. Tất cả các số liệu tham khảo khác sử dụng trong nghiên cứu này thuộc về bản quyền của các tác giả và được trích dẫn một cách rõ ràng, minh bạch. Toàn bộ nội dung, kết quả nghiên cứu trong luận án do cá nhân tôi tìm ra và được phản ánh trung thực, khách quan, tin cậy và đã được chính tôi công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành. Nghiên cứu sinh Đỗ Anh Duy i
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án tiến sĩ này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đàm Đức Tiến, TS. Trần Thị Phương Anh, những người hướng dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, Hội đồng Khoa học và Đào tạo của Viện nghiên cứu Hải sản đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các ông chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Đỗ Văn Khương, TS. Nguyễn Khắc Bát, các cán bộ nghiên cứu của Phòng nghiên cứu Bảo tồn biển (Viện nghiên cứu Hải sản); Phòng Sinh thái và Tài nguyên Thực vật biển (Viện Tài nguyên và Môi trường biển); Phòng Công nghệ Tảo (Viện Công nghệ Sinh học); Phòng Vật liệu hữu cơ từ tài nguyên biển (Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang) đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập tư liệu, xử lý số liệu tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm, đóng góp các ý kiến quý giá để tôi thực hiện các nội dung nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Cuối cùng gia đình, bạn bè, đồng nghiệp chính là nguồn động viên, khích lệ vô giá đã đi cùng tôi trong suốt những năm tháng phấn đấu, rèn luyện để có được sản phẩm khoa học này. Hải Phòng, ngày 25 tháng 4 năm 2022 Nghiên cứu sinh Đỗ Anh Duy ii
MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ..................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. x MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1 1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................... 3 3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ............................................... 5 5. Tóm tắt những đóng góp mới của luận án ................................................ 5 Chương I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ................................. 6 1.1. Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới ....................................... 6 1.1.1. Phân loại và đa dạng thành phần loài rong biển ............................. 6 1.1.2. Ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong định loại rong biển ..... 8 1.1.3. Nghiên cứu về sinh thái học rong biển ........................................... 10 1.1.4. Đánh giá trữ lượng, sản lượng khai thác rong biển ...................... 13 1.1.5. Khai thác phát triển bền vững rong biển ........................................ 15 1.2. Tình hình nghiên cứu rong biển tại Việt Nam .................................... 16 1.2.1. Phân loại và đa dạng thành phần loài rong biển ........................... 17 1.2.2. Ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong định loại rong biển ... 21 1.2.3. Nghiên cứu về sinh thái học rong biển ........................................... 22 1.2.4. Đánh giá trữ lượng nguồn lợi rong biển ........................................ 27 1.2.5. Khai thác phát triển bền vững rong biển ........................................ 28 1.3. Khái quát điều kiện tự nhiên, môi trường biển quần đảo Nam Du .. 30 iii
Chương II. TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 33 2.1. Tài liệu và tiếp cận nghiên cứu ............................................................. 33 2.1.1. Tài liệu nghiên cứu .......................................................................... 33 2.1.2. Tiếp cận nghiên cứu ........................................................................ 35 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................... 35 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 35 2.2.2. Phạm vị không gian nghiên cứu ..................................................... 35 2.2.3. Phạm vi thời gian nghiên cứu ......................................................... 35 2.2.4. Trạm vị nghiên cứu và số liệu thu thập .......................................... 36 2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 37 2.3.1. Phương pháp thiết kế các trạm điều tra, thu mẫu.......................... 37 2.3.2. Phương pháp điều tra, đánh giá, thu mẫu rong biển..................... 38 2.3.3. Phương pháp xử lý, bảo quản tiêu bản, mẫu vật ........................... 40 2.3.4. Phương pháp định loại loài ............................................................. 41 2.3.5. Phương pháp đánh giá độ phủ ........................................................ 44 2.3.6. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm phân bố.................................. 45 2.3.7. Phương pháp đánh giá mối liên quan giữa hợp phần đáy và phân bố rong biển ................................................................................................ 46 2.3.8. Phương pháp xác định diện tích phân bố ....................................... 46 2.3.9. Phương pháp đánh giá trữ lượng nguồn lợi, khả năng khai thác 47 2.3.10. Phương pháp phân vùng khai thác, bảo vệ và phát triển nuôi trồng rong biển ........................................................................................... 48 Chương III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................... 50 3.1. ĐA DẠNG SINH HỌC RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU .............. 50 3.1.1. Đa dạng thành phần loài rong biển ................................................... 50 iv
3.1.1.1. Cấu trúc thành phần loài.............................................................. 50 3.1.1.2. Đa dạng bậc phân loại .................................................................. 53 3.1.1.3. Kết quả phân loại dựa vào phân tích DNA .................................. 56 3.1.1.4. Các loài quý, hiếm, có nguy cơ đe doạ tuyệt chủng .................... 60 3.1.1.5. Các loài rong biển ghi nhận mới tại Việt Nam............................ 64 3.1.1.6. Đặc điểm hình thái, sinh thái học các loài rong biển phân bố tại quần đảo Nam Du ...................................................................................... 68 3.1.2. Đặc điểm phân bố của rong biển ....................................................... 68 3.1.2.1. Phân bố rộng ................................................................................. 68 3.1.2.2. Phân bố sâu (theo mực triều) ....................................................... 72 3.1.2.3. Phân bố theo thể nền (nền đáy cứng, đáy mềm) ......................... 73 3.1.2.4. Phân bố theo mùa vụ (phát triển/tàn lụi) .................................... 75 3.1.2.5. Tính chất khu hệ rong biển .......................................................... 75 3.1.2.6. Mối liên quan giữa hợp phần đáy và phân bố rong biển ............ 76 3.2. NGUỒN LỢI RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU............................... 78 3.2.1. Độ phủ và sinh lượng nguồn lợi rong biển ....................................... 78 3.2.1.1. Độ phủ rong biển .......................................................................... 78 3.2.1.2. Sinh lượng nguồn lợi rong biển ................................................... 80 3.2.2. Trữ lượng nguồn lợi rong biển .......................................................... 84 3.2.2.1. Trữ lượng nguồn lợi rong biển tổng thể ...................................... 84 3.2.2.2. Trữ lượng nguồn lợi rong biển chi tiết ........................................ 86 3.2.2.3. Tiềm năng sử dụng các loài rong biển tại quần đảo Nam Du.... 88 3.3. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỢP LÝ, PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG NGUỒN LỢI RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU . 91 3.3.1. Cơ sở pháp lý ........................................................................................ 91 v
3.3.2. Cơ sở khoa học và thực tiễn ................................................................. 92 3.3.3. Đề xuất giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý và phát triển bền vững nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du ....................................................... 93 a/ Giải pháp khai thác và sử dụng hợp lý .................................................... 93 b/ Giải pháp phân vùng khai thác, bảo vệ và phát triển nuôi trồng ........... 94 c/ Khuyến nghị thực hiện ............................................................................. 97 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................... 99 A. Kết luận ..................................................................................................... 99 B. Khuyến nghị ............................................................................................ 100 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ....................... 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 102 A. Tài liệu tiếng Việt .................................................................................. 102 B. Tài liệu tiếng nước ngoài ....................................................................... 117 PHỤ LỤC ............................................................................................................. a Phụ lục 1. Tọa độ các trạm khảo sát rong biển vùng biển quần đảo Nam Du ...a Phụ lục 2: Danh mục thành phần loài rong biển tại quần đảo Nam Du ........... b Phụ lục 3: Kết quả đọc và so sánh trình tự gen ................................................. n Phụ lục 4: Đặc điểm hình thái, sinh thái học của 96 loài rong biển phân bố tại quần đảo Nam Du .............................................................................................. u BẢNG TRA CỨU CÁC LOÀI RONG BIỂN QUẦN ĐẢO NAM DU........... v vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN TT Chữ viết tắt, ký hiệu Giải thích nội dung 1. Cox Cyclooxygenase 2. DNA Deoxyribonucleic acid Food and Agriculture Organization of the 3. FAO United Nations 4. GPS Global positioning system 5. KH&CN Khoa học và Công nghệ 6. MDS Multi-Dimensional scaling 7. ND Quần đảo Nam Du 8. NĐ Nghị định 9. NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn 10. NTTS Nuôi trồng thuỷ sản 11. PCA Principal component analysis 12. PCR Polymerase chain reaction 13. QĐ Quyết định 14. RAPD Random amplified polymorphic DNA 15. rbcL Ribulose bisphosphate carboxylase large chain 16. rbcS Ribulose bisphosphate carboxylase small chain 17. rRNA Ribosomal ribonucleic acid 18. SCUBA Self-contained underwater breathing apparatus 19. TB Trung bình 20. TS Thủy sản 21. TT Thông tư 22. TN&MT Tài nguyên và Môi trường 23. UBND Ủy ban nhân dân vii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ các trạm khảo sát rong biển vùng biển quần đảo Nam Du ....... 37 Hình 2.2. Phương pháp Manta-tow ..................................................................... 38 Hình 2.3. Khảo sát vùng dưới triều bằng thiết bị lặn sâu SCUBA ..................... 39 Hình 2.4. Mẫu vật tiêu bản tươi và mẫu vật tiêu bản khô ................................... 40 Hình 3.1. Tỷ lệ thành phần loài rong biển giữa các ngành rong ......................... 50 Hình 3.2. Đa dạng các bậc phân loại rong biển tại quần đảo Nam Du ............... 53 Hình 3.3. Hình ảnh và kết quả các mẫu rong biển phân tích DNA .................... 59 Hình 3.4. Rong loa cùi bắp cạnh (Turbinaria decurrens)................................... 61 Hình 3.5. Rong câu cong (Gracilaria arcuata) .................................................. 63 Hình 3.6. Rong hồng mạc nhăn/rộng (Halymenia dilatata) ............................... 63 Hình 3.7. Rong hồng mạc trơn/đốm (Halymenia maculata) .............................. 63 Hình 3.8. Loài Chondrophycus tronoi (E.Ganzon-Fortes) K.W.Nam, 1999...... 65 Hình 3.9. Loài Peyssonnelia boergesenii Weber Bosse, 1916 ........................... 66 Hình 3.10. Loài Lobophora papenfussii (W.R.Taylor) Farghaly, 1980 ............. 67 Hình 3.11. Số lượng loài rong biển ghi nhận tại từng trạm khảo sát .................. 68 Hình 3.12. Mức tương đồng loài giữa các trạm khảo sát .................................... 70 Hình 3.13. Phân tích không gian đa chiều MDS................................................. 71 Hình 3.14. Mối liên quan giữa các chỉ tiêu hợp phần đáy và phân bố rong biển 76 Hình 3.15. Mối liên quan giữa hợp phần đáy và phân bố rong biển trên MDS.. 77 Hình 3.16. Độ phủ rong biển (TB±SE) tại các trạm khảo sát ............................. 78 Hình 3.17. Sinh lượng nguồn lợi rong biển (TB±SE) tại các trạm khảo sát....... 80 Hình 3.18. Sinh lượng một số chi rong biển ưu thế tại các trạm khảo sát .......... 81 viii
Hình 3.19. Đặc trưng phân bố các chi rong biển ưu thế tại Nam Du ................. 82 Hình 3.20. Sinh lượng nguồn lợi một số chi rong biển ưu thế tại từng trạm ...... 83 Hình 3.21. Món nộm rong câu (Gracilaria) và xào ngọn rong mơ (Sargassum)89 Hình 3.22. Nguồn lợi rong mơ (Sargassum) và rong loa (Turbinaria) .............. 89 Hình 3.23. Sơ đồ phân vùng khai thác, bảo tồn, nuôi trồng phát triển nguồn lợi rong biển tại vùng biển quần đảo Nam Du ......................................................... 96 ix
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Danh sách các mẫu rong biển phân tích DNA ................................... 42 Bảng 2.2. Trình tự mồi được sử dụng để nhân gen trong các mẫu rong biển..... 42 Bảng 2.3. Bảng hệ số độ phủ theo Saito & Atobe (1970) ................................... 44 Bảng 3.1. Số lượng loài rong biển được xác định trong các ngành rong............ 52 Bảng 3.2. So sánh mức độ đa dạng loài rong biển Nam Du với một số khu vực54 Bảng 3.3. Kết quả phân tích và so sánh DNA các mẫu rong biển ...................... 57 Bảng 3.4. Trình tự gen rong biển đăng ký và được cấp mã số trên ngân hàng gen (GenBank) .................................................................................................... 60 Bảng 3.5. Phân bố các loài rong biển quý, hiếm tại một số đảo xa bờ Việt Nam62 Bảng 3.6. So sánh độ phủ rong biển Nam Du (TB±SE) với một số khu vực ..... 79 Bảng 3.7. So sánh sinh lượng rong biển Nam Du (TB±SE) với một số khu vực84 Bảng 3.8. Trữ lượng tươi tức thời rong biển (TB±SE) tại quần đảo Nam Du .... 85 Bảng 3.9. Sinh lượng, diện tích phân bố và trữ lượng tươi tức thời các nhóm loài rong biển ưu thế tại quần đảo Nam Du ............................................................... 87 x
MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Rong biển là một nhóm thực vật bậc thấp sống ở biển, đây là một hợp phần quan trọng của tài nguyên biển. Rong biển không những là một nguồn tài nguyên quan trọng, có giá trị kinh tế từ lâu đã được con người sử dụng trong các lĩnh vực của cuộc sống mà còn là một đối tượng có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu lý luận. Trong thực tiễn, rong biển đang được dùng làm nguyên liệu cho rất nhiều ngành công nghiệp để chế biến ra các sản phẩm giá trị gia tăng như agar, alginate, carrageenan, các hợp chất sinh học (axit amin, kích thích tố sinh trưởng...). Hiện rong biển đã, đang được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực của cuộc sống con người như dệt vải, phụ gia cho công nghiệp nước giải khát, các loại keo chuyên dụng, các chế phẩm dược… Ở nước ta hiện nay, rong biển đang là một trong những đối tượng có nhiều triển vọng trong công cuộc xây dựng và phát triển kinh tế xã hội. Một số nhóm rong kinh tế như rong câu (Gracilaria), rong sụn (Eucheuma, Kappaphycus), rong nho (Caulerpa) hiện đang là những đối tượng được nuôi trồng rộng rãi phục vụ các nhu cầu trong nước và xuất khẩu, là một trong những ngành nghề góp phần đáng kể làm thay đổi bộ mặt các vùng nông thôn, nhất là các vùng nông thôn ven biển. Sự có mặt của rong biển trong các loại hình thuỷ vực còn đóng một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành nên mắt xích đầu tiên của quá trình chuyển hoá năng lượng mặt trời thành các hợp chất hữu cơ thông qua quá trình quang hợp. Nguồn vật chất và năng lượng thông qua quá trình này không những đáp ứng được đầy đủ nhu cầu cho các hoạt động sống của chính các loài rong biển mà còn cung cấp cho cả các nhóm sinh vật khác. Ngoài ra, các thảm rong biển còn có vai trò không nhỏ trong việc giữ cân bằng sinh thái và điều hoà môi trường của vùng biển, bảo vệ nền đáy khỏi các tác động do dòng chảy, thuỷ triều và sóng biển gây nên. Một số loài rong có thể dùng làm sinh vật chỉ thị môi 1
trường (các loài thuộc chi Sargassum, Colpomenia, Ulva, Chaetomorpha...). Đây là một hướng ứng dụng rất mới mẻ nhằm đánh giá đúng mức độ ô nhiễm môi trường bằng chỉ thị sinh học. Bên cạnh đó, thảm rong biển còn là nơi sống, nơi trú ẩn của các loài sinh vật khác nhất là thời kỳ còn non, tránh được những tác động bất lợi của môi trường. Chính vì thế, bảo vệ và phát triển các thảm rong biển cũng là một phương pháp tích cực góp phần phục hồi nguồn lợi sinh vật biển, làm ổn định môi trường và nghề cá ven biển. Do rong biển có ý nghĩa khoa học và kinh tế cao như vậy, cho nên các quốc gia có biển đều chú trọng nghiên cứu sinh học, sinh thái, khai thác, nuôi trồng, chế biến và sử dụng rong biển. Theo thống kê của FAO, những năm gần đây sản lượng khai thác, nuôi trồng rong biển trên thế giới ngày càng tăng. Tổng sản lượng rong biển thu hoạch trên toàn thế giới năm 2018 khoảng 32.386 nghìn tấn (FAO, 2020). Quần đảo Nam Du nằm trong vịnh Thái Lan, có toạ độ địa lý trung tâm: 9°41′8″ vĩ độ Bắc, 104°20′47″ kinh độ Đông, thuộc huyện Kiên Hải, tỉnh Kiên Giang. Quần đảo có diện tích khoảng 10,54 km2 gồm khoảng 21 đảo lớn nhỏ, thuộc chủ quyền của nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam. Quần đảo Nam Du có vị trí địa lý vô cùng quan trọng trong việc phát triển kinh tế và an ninh quốc phòng (nằm trên đường hàng hải quốc tế nối giữa Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương, khu vực rất giàu có nguồn tài nguyên thiên nhiên như dầu mỏ, dầu khí...). Tuy vậy, những hiểu biết về nguồn lợi sinh vật biển nói chung và nguồn lợi rong biển nói riêng tại quần đảo này còn chưa nhiều, ít được biết đến. Nguyên nhân chính là quần đảo này nằm ở xa đất liền, phương tiện đi lại khó khăn, điều kiện tài chính eo hẹp... Từ trước đến nay, người dân tại quần đảo này chủ yếu chỉ tập trung khai thác nguồn lợi hải sản (tôm, cua, cá...), chưa quan tâm đến khai thác hay nuôi trồng rong biển, các kết quả nghiên cứu về nguồn lợi sinh vật biển tại quần đảo này còn rất ít, rải rác và chưa có tính hệ thống. 2
Việc điều tra, nghiên cứu và công bố bất cứ kết quả nào có được từ quần đảo Nam Du sẽ góp phần bổ sung hiểu biết về thành phần loài, nguồn lợi tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên, trong đó có nguồn lợi sinh vật biển và nguồn lợi rong biển là rất ý nghĩa. Nếu có được thông tin đầy đủ về nguồn lợi rong biển tự nhiên tại quần đảo này, sẽ là cơ sở khoa học để đưa ra được kế hoạch bảo vệ, khai thác hợp lý và sử dụng bền vững nguồn lợi rong biển tự nhiên, bảo vệ môi trường, phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, góp phần vào chiến lược phát triển kinh tế biển của nước ta là việc làm có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn. Đứng trước yêu cầu thực tế nói trên, nghiên cứu sinh đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du” làm nội dung nghiên cứu của luận án. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được đa dạng thành phần loài, đặc điểm phân bố và hiện trạng nguồn lợi rong biển tại quần đảo Nam Du, tỉnh Kiên Giang làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất giải pháp khai thác bền vững, sử dụng hợp lý nguồn lợi rong biển tại quần đảo này. 3. Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Nghiên cứu, xác định đa dạng thành phần loài, đặc điểm phân bố rong biển quần đảo Nam Du - Tổng hợp tư liệu nghiên cứu đa dạng thành phần loài, đặc điểm phân bố rong biển trên thế giới và ở Việt Nam. - Nghiên cứu đa dạng loài, cấu trúc thành phần loài rong biển quần đảo Nam Du: + Phân tích mẫu rong biển thu được qua các đợt khảo sát. 3
+ Định loại các taxon (tới loài). + Tổng hợp kết quả nghiên cứu, tham khảo tài liệu và xây dựng danh mục các taxon rong biển tại quần đảo Nam Du. - Xác định danh mục những loài có giá trị: kinh tế, quý, hiếm, có nguy cơ đe dọa, tuyệt chủng, loài/nhóm loài ưu thế. - Phân tích đặc điểm phân bố: phân bố rộng, phân bố sâu, phân bố theo các kiểu hình chất đáy. - So sánh thành phần các loài đặc trưng cho khu hệ. So sánh với các khu hệ rong biển lân cận. Nội dung 2: Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du - Tổng hợp tư liệu nghiên cứu nguồn lợi rong biển trên thế giới và tại Việt Nam. - Xác định độ phủ, diện tích phân bố tự nhiên nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du. - Đánh giá sinh lượng, trữ lượng nguồn lợi tự nhiên tức thời (đánh giá chung và đối với nhóm loài ưu thế). - Phân tích mối liên quan giữa hợp phần đáy và phân bố của rong biển tại quần đảo Nam Du. Nội dung 3: Đề xuất giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý và phát triển bền vững nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du - Phân tích các căn cứ pháp lý, đánh giá các cơ sở khoa học và thực tiễn. - Đề xuất các giải pháp khai thác, sử dụng hợp lý và phát triển bền vững nguồn lợi rong biển quần đảo Nam Du. 4
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Cập nhật, bổ sung cơ sở khoa học về đa dạng sinh học và nguồn lợi rong biển phân bố tại vùng biển ven quần đảo Nam Du, góp phần bổ sung cơ sở dữ liệu khoa học về tài nguyên thiên nhiên biển đảo Việt Nam. - Cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất, xây dựng các giải pháp nhằm khai thác, bảo tồn, phục hồi, phát triển và sử dụng bền vững nguồn lợi rong biển; góp phần đề xuất xây dựng, thành lập khu bảo tồn biển quần đảo Nam Du. 5. Tóm tắt những đóng góp mới của luận án - Lần đầu tiên ghi nhận và công bố 96 loài rong biển tại vùng biển ven quần đảo Nam Du, tỉnh Kiên Giang, trong đó bổ sung 03 loài rong biển mới cho Danh mục các loài rong biển Việt Nam. - Đã ghi nhận 01 loài rong biển nguy cấp, quý, hiếm có nguy cơ đe dọa tuyệt chủng cần ưu tiên bảo vệ trong Sách Đỏ Việt Nam (2007); 03 loài rong biển nằm trong Nhóm I của Danh mục loài nguy cấp, quý, hiếm theo Nghị định số 26/2019/NĐ-CP ngày 08/3/2019 của Chính phủ; 06 gen rong biển được cấp mã số trên ngân hàng gen quốc tế (GenBank); 43 loài rong biển kinh tế tại quần đảo Nam Du. - Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc khai thác bền vững, sử dụng hợp lý nguồn lợi rong biển tại quần đảo Nam Du; góp phần đề xuất, quy hoạch thành lập khu bảo tồn biển quần đảo Nam Du. 5
Chương I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới Rong biển thuộc nhóm thực vật thủy sinh bậc thấp sống ở biển và vùng nước lợ, chúng thích nghi với điều kiện ngập nước, có khả năng chịu đựng được các ngưỡng dinh dưỡng, độ muối, độ sâu, nhiệt độ, thời gian phơi cạn và mức độ sóng vỗ... khác nhau tùy theo từng loài, từng vĩ độ địa lý và thời gian trong năm. Cơ thể rong biển có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp, các tế bào trong cơ thể chứa hệ thống sắc tố giúp cho quá trình quang hợp tạo ra các sản phẩm hữu cơ từ các chất vô cơ, nhờ đó chúng có khả năng tự dưỡng (Phạm Hoàng Hộ, 1969; Nguyễn Hữu Dinh & cs., 1993). Đã có nhiều ghi nhận từ hàng nghìn năm trước, người Trung Quốc đã biết sử dụng rong biển làm thực phẩm, làm thuốc; rất nhiều quốc gia ở Châu Á đã biết sử dụng rong biển và các sản phẩm từ rong biển phục vụ đời sống, xã hội. Từ thế kỷ XVIII, XIX, nhiều nước ở Tây Âu đã sử dụng rong biển làm thức ăn cho động vật, làm nguyên liệu chế biến ra soda, iodine và một số loại dược phẩm (FAO, 1976). Tuỳ từng loài rong biển con người có thể sử dụng trực tiếp làm thức ăn; chiết xuất được các loại keo rong biển như agar, carrageenan, alginate… phục vụ các ngành công nghiệp, y dược, đời sống; chiết xuất các hoạt chất sinh học dùng để điều chế thuốc chữa bệnh, thực phẩm chức năng, làm giấy hoặc sử dụng làm nguyên liệu sinh học… 1.1.1. Phân loại và đa dạng thành phần loài rong biển Trên thế giới, đến nay đã có khá nhiều công trình nghiên cứu về phân loại, đa dạng thành phần loài và nguồn lợi rong biển. Một số tác giả có các công trình nghiên cứu tiêu biểu phải kể đến như: Okamura (1907-1936); Dawson (1954); Taylor (1960); Segawa (1962); Gayral (1962-1965); Tseng (1983); Abbott & Noris (1985); Lewmanomont & Ogawa (1995); Yoshida (1998); Trono (1998); Abbott (1999); Tseng & Lu (2000); Abbott & Huisman (2004); Kraft (2007, 2010); Sahoo (2009); Huisman (2015, 2018)… 6
Sơ lược về hệ thống phân loại: Trên thế giới, đến nay có khá nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống phân loại rong tảo. Tiêu biểu phải kể đến như: Gollerbakh (1977) khi nghiên cứu về các đặc điểm hình thái ngoài và cấu trúc tế bào, tác giả đã sắp xếp hệ thống phân loại và tiến hoá của nhóm rong tảo theo thứ tự 10 ngành như sau: 1- Ngành Cyanophyta; 2- Ngành Pyrrophyta; 3- Ngành Chrysophyta; 4- Ngành Bacillariophyta; 5- Ngành Rhodophyta; 6- Ngành Phaeophyta; 7- Ngành Xanthophyta; 8- Ngành Euglenophyta; 9- Ngành Chlorophyta và 10- Ngành Charophyta. Năm 1997, Sze ngoài dựa vào đặc điểm hình thái ngoài và cấu trúc trong (giải phẫu), kết hợp một phần với phân tích DNA, ông đã sắp xếp nhóm rong tảo theo thứ tự 9 ngành như sau: 1- Ngành Cyanophyta, 2- Ngành Rhodophyta, 3- Ngành Chlorophyta, 4- Ngành Chromophyta, 5- Ngành Haptophyta, 6- Ngành Dinophyta, 7- Ngành Cryptophyta, 8- Ngành Euglenophyta và 9- Ngành Chrarachniophyta. Đến năm 2006, Barsanti & Gualtieri đã ứng dụng cả phương pháp phân tích hình thái (giải phẫu), phân tích hóa sinh và ứng dụng công nghệ sinh học phân tử DNA, các tác giả đã sắp xếp hệ thống phân loại cho nhóm rong tảo thành 11 ngành, cụ thể như sau: 1- Ngành Cyanophyta, 2- Ngành Prochlorophyta, 3- Ngành Glaucophyta, 4- Ngành Rhodophyta, 5- Ngành Heterokontophyta (Phaeophyta), 6- Ngành Haptophyta, 7- Ngành Cryptophyta, 8- Ngành Chlorarachniophyta, 9- Ngành Dinophyta, 10- Ngành Euglenophyta và 11- Ngành Chlorophyta. Hiện nay, các hệ thống phân loại này đều vẫn được các nhà khoa học sử dụng tùy vào mục đích nghiên cứu mặc dù có sự sắp xếp, định tên khác nhau, bởi thứ tự tiến hóa, phát sinh loài của các hệ thống phân loại này không có nhiều thay đổi. Trong đó, 4 ngành rong tảo có các loài kích thước lớn (macroalgae) được đề cập đến trong nghiên cứu này là: 1- Ngành rong lam Cyanophyta 7
(Cyanobacteria), 2- Ngành rong đỏ Rhodophyta, 3- Ngành rong nâu Phaeophyta (Ochrophyta), 4- Ngành rong lục Chlorophyta. Về đa dạng thành phần loài: Tổng hợp các công trình nghiên cứu đến tháng 4/2022, trên toàn thế giới đã xác định được 24.186 loài và dưới loài rong tảo biển thuộc 04 ngành rong tảo (Guiry & Guiry, 2022) được chấp nhận. Trong đó, ngành tảo lam (rong lam) có 5.200 loài và dưới loài; ngành rong nâu có 4.477 loài và dưới loài (trong đó lớp Phaeophyceae có 2.097 loài và dưới loài); ngành rong lục có 7.039 loài và dưới loài. Số loài đa dạng nhất thuộc về ngành rong đỏ có 7.470 loài và dưới loài. Về rong biển kinh tế: Trên cơ sở tổng hợp các báo cáo của các quốc gia có biển trên thế giới trong hai năm 1994 và 1995, Zemke-White & Ohno (1999) đã thống kê các loài rong biển kinh tế được sử dụng ở các quốc gia trên thế giới. Theo các tác giả này thì có ít nhất 221 loài rong biển kinh tế phân bố ở 39 quốc gia và vùng lãnh thổ trên khắp thế giới đã được sử dụng vào các mục đích khác nhau của con người. Trong đó, 145 loài được sử dụng làm thực phẩm, 101 loài được sử dụng để chiết xuất các sản phẩm phycocolloid. Trong số 221 loài rong biển kinh tế có 32 loài thuộc ngành rong lục, 125 loài thuộc ngành rong đỏ và 64 loài thuộc ngành rong nâu. Khi xem xét số loài rong biển được sử dụng cho từng mục đích thì hai tác giả trên thấy rằng, trong số 145 loài dùng làm thực phẩm có 79 loài thuộc ngành rong đỏ, 28 loài thuộc ngành rong lục và 38 loài thuộc ngành rong nâu. Trong số 101 loài rong biển sử dụng để chiết xuất các hợp chất phycocolloid có 41 loài được sử dụng để chiết xuất alginate, 33 loài được sử dụng để chiết xuất agar và 27 loài dùng để chiết xuất carrageenan. Có 24 loài rong biển được sử dụng làm các bài thuốc truyền thống. 1.1.2. Ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong định loại rong biển Hiện nay đối với rong biển, phân loại dựa vào đặc điểm hình thái vẫn là cơ sở khoa học cho việc xác định loài và dưới loài (Song et al., 2014). Tuy nhiên, hình thái của rong biển hết sức đa dạng và các đặc điểm hình thái này rất 8