Luận văn Thạc sĩ Khoa học sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cỏ xoan Halophila ovalis (R. Br.) Hook.f. trong đầm nuôi thủy sản huyện Cát Hải (Hải Phòng) và khả năng nảy mầm của hạt trong phòng thí nghiệm

Chia sẻ: Dương Kiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc nghiên cứu về một số đặc điểm sinh học, sinh thái, biến động theo mùa, khả năng cho nảy mầm hạt loài cỏ Xoan sẽ góp phần quan trọng không những trong việc bổ sung những hiểu biết chung về hệ sinh thái cỏ biển mà còn có ý nghĩa rất lớn trong việc trồng phục hồi loài này ngoài tự nhiên. Đó là lí do người viết lựa chọn đề tài "Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cỏ xoan Halophila ovalis (R. Br.) Hook.f. trong đầm nuôi thủy sản huyện Cát Hải (Hải Phòng) và khả năng nảy mầm của hạt trong phòng thí nghiệm"

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học sinh học: Nghiên cứu đặc điểm sinh học loài cỏ xoan Halophila ovalis (R. Br.) Hook.f. trong đầm nuôi thủy sản huyện Cát Hải (Hải Phòng) và khả năng nảy mầm của hạt trong phòng thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT CAO VĂN LƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC LOÀI CỎ XOAN Halophila ovalis (R.Br.) Hook. f. TRONG ĐẦM NUÔI THỦY SẢN HUYỆN CÁT HẢI (HẢI PHÒNG) VÀ KHẢ NĂNG NẢY MẦM CỦA HẠT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: THỰC VẬT HỌC MÃ SỐ NGÀNH: 60420111 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐÀM ĐỨC TIẾN HÀ NỘI, NĂM 2013 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chƣơng trình cao học, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn và góp ý nhiệt tình của quí thầy cô thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật (thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) và trƣờng Đại học Thái Nguyên. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Đàm Đức Tiến đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hƣớng dẫn khoa học và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Đồng thời, tôi xin cảm ơn quí anh, chị đồng nghiệp và ban lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trƣờng biển (thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) nơi tôi công tác, đã tạo điều kiện thời gian và cơ sở vật chất để hoàn thành những nội dung nghiên cứu. Xin gửi lời cảm ơn đến đề tài cơ sở: “Nghiên cứu khả năng trồng bằng hạt loài cỏ Xoan (Halophila ovalis (R. Br.) Hooker, 1858) ở phòng thí nghiệm”; đề tài: “Nghiên cứu hiện trạng môi trường, biến động nguồn lợi, đa dạng sinh học hệ sinh thái vùng triều ven biển miền Bắc Việt Nam (từ Quảng Bình trở ra), đề xuất mô hình khai thác, nuôi trồng, bảo tồn và quản lý bền vững” và dự án: “Điều tra các loài thực vật thủy sinh biển có khả năng hấp thụ CO2 giảm hiệu ứng nhà kính, chống biến đổi khí hậu” đã tạo điều kiện công tác và tài trợ kinh phí cho tôi khảo sát để có dữ liệu viết luận văn. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đƣợc những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên LỜI CAM KẾT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa đƣợc các tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào. Tôi xin cam kết mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
MỤC LỤC trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam kết Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU 1 Chƣơng I – TỔNG QUAN 4 1.1. Tình hình nghiên cứu cỏ biển trên thế giới 4 1.2. Tình hình nghiên cứu cỏ biển ở Việt Nam 13 1.3. Khái niệm và đặc điểm hình thái của cỏ biển 16 1.4. Vai trò của cỏ biển 18 1.5. Tổng quan về điều kiện tự nhiên, môi trƣờng sống của Cỏ biển 18 1.5.1. Chất đáy 18 1.5.2. Độ muối 20 1.5.3. Nhiệt độ 20 1.5.4. Độ đục 20 1.5.5. Ánh sáng 21 1.6. Một số đặc điểm tự nhiên vùng nghiên cứu 21 Chƣơng II – ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 23 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 24 2.3. Tài liệu nghiên cứu 25 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 25 2.4.1. Nghiên cứu thực địa 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
2.4.1.1. Thu mẫu sinh học cỏ biển 25 2.4.1.2. Thu hạt cỏ biển 26 2.4.2. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 27 2.4.2.1. Phƣơng pháp định loại 27 2.4.2.2. Ƣơm hạt cỏ biển 27 2.4.2.3. Trồng cỏ biển 28 2.4.2.4. Phân tích trầm tích 29 2.4.2.5. Quan trắc một số yếu tố môi trƣờng 29 2.4.2.6. Xử lý số liệu 29 Chƣơng III – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1. Đặc điểm hình thái của loài cỏ Xoan trong đầm nuôi thủy sản 30 3.1.1. Thân 30 3.1.2. Rễ 30 3.1.3. Lá, phiến lá 31 3.1.4. Vảy lá 31 3.1.5. Hoa 32 3.1.6. Quả và hạt 32 3.2. Một số đặc điểm sinh thái của loài cỏ Xoan 33 3.2.1. Một số thông số môi trƣờng trong đầm nuôi 33 3.2.1.1. Nhiệt độ nƣớc 34 3.2.1.2. Cƣờng độ ánh sáng 34 3.2.1.3. Nồng độ muối 34 3.2.1.4. Nền đáy 35 3.2.2. Sự biến động theo mùa của cỏ biển trong đầm nuôi 36 3.2.2.1. Phân bố và diện tích 36 3.2.2.2. Biến động các chỉ tiêu sinh lƣợng 37 3.2.3. Mùa ra hoa của cỏ Xoan 42 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
3.3. Khả năng nảy mầm của hạt cỏ Xoan 43 3.3.1 Kết quả thu hạt 43 3.3.1.1. Thu trực tiếp trên cây 43 3.3.1.2. Thu trong trầm tích 43 3.3.2. Kết quả ƣơm hạt 44 3.3.3. Kết quả gieo trồng 45 3.3.3.1. Hình thái 45 3.3.3.2. Tỷ lệ sống 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 57 MỞ ĐẦU Cỏ biển (Seagrass) là nhóm thực vật bậc cao (ngành Anthophyta, lớp Monocotyledons, bộ Helobiae), sống trong môi trƣờng nƣớc mặn và lợ. Hệ sinh thái cỏ biển (Seagrass ecosystem) là một trong những hệ sinh thái điển hình của vùng biển nhiệt đới (cùng với san hô và rừng ngập mặn), có năng suất sơ cấp cao, khả năng ổn định nền đáy, tổng hợp các chất hữu cơ từ vô cơ, tham gia vào chuỗi thức ăn, chu trình dinh dƣỡng và là nơi sống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
cho nhiều loài sinh vật có giá trị kinh tế cao. Ngoài ra, trên các thảm cỏ biển, con ngƣời thu đƣợc nhiều lợi ích trực tiếp và gián tiếp khác nữa [6]. Cho đến nay, tại các vùng ven biển Việt Nam đã phát hiện đƣợc khoảng 14 loài cỏ biển, trong đó có loài cỏ Xoan - Halophila ovalis (R. Br) Hook. f. (thuộc chi Halophila, họ Hydrocharitaceae). Về hình thái, loài cỏ Xoan tƣơng đối giống rong biển (các loài thuộc chi Caulerpa) nhƣng thực chất lại hoàn toàn khác ở chỗ cỏ biển là thực vật bậc cao có thân, rễ, lá, hoa và quả [8], [9], [11]. Chi Halophila là một trong số ít các chi có liên quan tới nguồn gốc xuất hiện sớm nhất của cỏ biển trong quá trình tiến hóa [19]. Halophila có khả năng tồn tại ở những vùng luôn bị tác động, ánh sáng yếu và độ đục cao. Halophila có vùng phân bố rộng và giữ vai trò “tiên phong” trong khả năng mở rộng những vùng biển sâu hơn với các loài khác [62]. Ở Việt Nam, chi Halophila có 4 loài, phân bố tƣơng đối rộng và cỏ Xoan Halophila ovalis là một loài cỏ biển nhiệt đới phân bố ở các vùng triều và cả vùng nƣớc sâu [19], [38], [62] có sinh khối thấp so với các loài khác [17], nhƣng lại có chu kỳ sinh trƣởng nhanh hơn các loài các bởi kích thƣớc nhỏ bé của chúng [22], [62]. Chịu nhiều tác động (nơi có nhiều hoạt động của con ngƣời (nhƣ đổ thải, khai hoang lấn biển, xây dựng, v.v) và các tác động bất lợi từ thiên nhiên (nhƣ sóng, dòng chảy, phù sa, v.v) nên diện tích phân bố ngày càng bị thu hẹp. Tại một số vùng trƣớc kia có cỏ Xoan thì đến nay hầu nhƣ không còn nữa [9]. Ở các vùng ven biển Đông Nam Á, các nghiên cứu cho thấy các thảm cỏ biển đang dần biến mất. Ở Indonesia khoảng 30 - 40% các thảm cỏ biển bị mất trong khoảng 50 năm qua, trong đó riêng ở Java bị mất khoảng 60% [58]. Ở Philippin các thảm cỏ biển bị mất khoảng 30 – 50%, còn ở Thái Lan, con số này khoảng 20 – 30%. Việt Nam cũng không nằm ngoài tình trạng trên với 50% tổng diện tích cỏ biển đã biến mất trên khắp các vùng ven biển cả nƣớc [6]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Cát Hải là một huyện đảo thuộc thành phố Hải Phòng. Trong những năm trƣớc đây (trƣớc 1995), có thể thu đƣợc mẫu cỏ Xoan tại nhiều nơi (trong và ngoài đầm nuôi trồng hải sản) nhƣng đến nay, cỏ Xoan chỉ còn thấy trong một số đầm nuôi. Kết quả nghiên cứu về cỏ biển (nói chung) và cỏ Xoan (nói riêng) ở nƣớc ta chƣa nhiều và tại Cát Hải thì hầu nhƣ chƣa có. Một vài công trình về cỏ biển tại Cát Hải chủ yếu nghiên cứu về thành phần loài, phân bố chƣa nghiên cứu về đặc điểm sinh học, mùa vụ, sinh sản,...[1], [10]. Việc phục hồi các hệ sinh thái trên cạn đã đƣợc nghiên cứu từ lâu và đang có một số kết quả khá tốt, nhƣng phục hồi các hệ sinh thái dƣới nƣớc, nhất là ở biển mới chỉ đƣợc bắt đầu trong vài thập niên gần đây. Phục hồi hệ sinh thái cỏ biển còn gặp khó khăn hơn nhiều do cỏ biển thƣờng phân bố tại các vùng nƣớc nông ven bờ, nơi có nhiều hoạt động của con ngƣời (nhƣ đổ thải, khai hoang lấn biển, xây dựng, v.v) và các tác động bất lợi từ thiên nhiên (nhƣ sóng, dòng chảy, phù sa, v.v). Một khó khăn nữa khi trồng phục hồi cỏ biển bằng chồi là kinh phí rất tốn kém, khó thực hiện trên diện rộng vì không đủ nguồn giống cung cấp và hiệu quả thấp. Hơn nữa, phƣơng pháp trên còn làm ảnh hƣởng không nhỏ tới bãi cỏ biển hiện có. Việc trồng bằng hạt các loài cỏ biển có rất nhiều ƣu thế và có thể trồng đƣợc trên diện tích rộng, nhƣng việc trồng phục hồi các thảm cỏ biển bằng hạt chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều hoặc mới ở mức ý tƣởng. Kết quả nghiên cứu về một số đặc điểm sinh học, sinh thái, biến động theo mùa, khả năng cho nảy mầm hạt loài cỏ Xoan sẽ góp phần quan trọng không những trong việc bổ sung những hiểu biết chung về hệ sinh thái cỏ biển mà còn có ý nghĩa rất lớn trong việc trồng phục hồi loài này ngoài tự nhiên. Chính vì thế, chúng tôi đã chọn đề tài: “Đặc điểm sinh học loài cỏ Xoan - Halophila ovalis (R.Br.) Hook. f. trong đầm nuôi thủy sản huyện Cát Hải - Hải Phòng và khả năng nảy mầm của hạt trong phòng thí nghiệm” làm báo cáo cho luận văn tốt nghiệp cao học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng I - TỔNG QUAN 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Vào đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của cuộc cách mạng khoa học sinh học, lần đầu tiên cỏ biển đã đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu tại trạm Sinh thái học Copenhagen, Đan Mạch. Ngay sau đó, đã đạt đƣợc những thành tựu đáng kể. Trong đó, Ostenfeld (1905) và Pertersen và Boyer - Jensen (1905) là những ngƣời đã bƣớc đầu mở rộng việc nghiên cứu sinh thái trên cỏ lƣơn [52], [53]. Những đặc điểm sinh học và sinh thái của cỏ biển đã sự quan tâm của các nhà khoa học ngay từ khi đối tƣợng này đƣợc biết đến. Đến nay, công việc điều tra nguồn lợi biển này đã đƣợc mở rộng trên phạm vi toàn thế giới, số lƣợng các công trình nghiên cứu đã và đang tăng lên một cách nhanh chóng. Công việc định loại của cỏ biển chủ yếu dựa vào đặc điểm hình thái của các cơ quan trên cây, nhất là cơ quan sinh sản bởi ngay trong một chi các loài thƣờng có hoa khác nhau. Để làm đƣợc điều đó, phải kể đến Den Hartog (1970), Phillips và Meñez (1988) là những nhà phân loại học cỏ biển. Họ đã có những đóng góp to lớn trong việc nghiên cứu về sinh thái học cỏ biển. Điều đó thể hiện ở hai cuốn sách về hệ thống phân loại: “Cỏ biển thế giới - The seagrass of the world” của Den Hartog (1970) và “Cỏ biển - Seagrass” của Phillips và Meñez (1988). Các nhà phân loại học đã đƣa ra đƣợc những đặc điểm cơ bản để phân loại cỏ. Hệ thống phân loại cỏ biển chủ yếu dựa trên các đặc điểm chung giống nhƣ với thực vật có hoa khác nhƣ: cụm hoa, hoa, quả, hạt, hệ gân lá, chất tanin, răng cƣa ở mép lá và đỉnh lá... [15], [53]. Xác định hệ thống phân loại cỏ biển là rất cần thiết, nó là tiền đề cho các hƣớng nghiên cứu về cỏ biển ở các khía cạnh khác nhau của hệ thực vật biển này. Do đó không thể chỉ dựa trên việc giải phẫu hình thái mà ngày nay ngƣời Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ta còn dựa trên di truyền học, phân tích phân tử [29]. Đó là bƣớc tiến mới trong khoa học sinh học nói chung và trong nghiên cứu cỏ biển nói riêng. Nhiều tác giả cũng đã có những bất đồng về số loài thuộc ba chi Halophila, Zostera và Posidonia [29]. Quả thật, khi sử dụng phƣơng pháp đánh dấu phân tử Les và cộng sự (1997) nhận thấy sự khác biệt về di truyền giữa Heterozostera và Zostera giống với các loài thuộc chi Zostera, điều đó cho thấy 2 chi này nên xác định trong cùng 1 chi [36]. Nhƣng cho đến nay, điều này vẫn đang tiếp tục bàn luận và cần tiếp tục nghiên cứu. Cũng có thể do sự phân bố của cỏ biển rộng khắp trên địa cầu, nên nó chịu tác động rất lớn của điều kiện địa lý và có thể do điều kiện tự nhiên đã tác động đến hình thái ngoài của cỏ biển. Vì vậy, nghiên cứu đặc điểm di truyền bộ nhiễm sắc thể của chúng để phân loại là rất cần thiết. Và cần có sự kết hợp giữa hình thái học và di truyền học để giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong định loại cỏ biển. Năm 1950, đã có sự thay đổi trong hƣớng nghiên cứu về cỏ biển với một báo cáo hoàn thiện về sự phân bố và sinh thái của cỏ biển ở bang Florida (Mỹ). Sau bài báo này, nhiều nhà nghiên cứu bƣớc đầu tập trung nghiên cứu các thành phần trong hệ sinh thái cỏ biển nhiệt đới. Từ năm 1960 đến năm 1970 nghiên cứu cỏ biển đã rộng hơn về mô tả định tính và các nghiên cứu về định lƣợng. Các quan niệm về hệ sinh thái cỏ biển đã đƣợc hoàn chỉnh và đẩy đủ hơn. Một nghiên cứu đồ sộ về cỏ Lƣơn ở Alaska đã đƣợc hoàn thiện vào năm 1966 bởi McRoy [53]. Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học cỏ biển, thì cần phải có sự phối hợp, trao đổi kinh nghiệm và kiến thức giữa các nhà khoa học nghiên cứu về cỏ biển. Do vậy, lần đầu tiên một cuộc hội thảo quốc tế đƣợc tổ chức vào năm 1973 tại Leiden, Hà Lan, do Viện Khoa học Quốc gia Hà Lan tài trợ, bao gồm 38 nhà khoa học từ 11 nƣớc trên thế giới. Hội thảo này chủ yếu đƣa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ra những kết quả và thảo luận về những nghiên cứu đã đƣợc thực hiện và những ý kiến đóng góp về những vấn đề sẽ làm trong tƣơng lai. Từ sau hội thảo quốc tế này, số lƣợng các công trình nghiên cứu cỏ biển đã tăng lên nhanh chóng ở nhiều nơi trên thế giới đặc biệt ở Nhật, Úc, Pháp, Hà Lan, Ấn Độ, Canada, Papua New Guinea và Phillipine. Và cho đến năm 1978, các nhà khoa học đã liệt kê đƣợc một thƣ mục sách tham khảo về nghiên cứu sinh thái cỏ biển bao gồm hơn 1400 bài trên toàn thế giới [64]. Vào năm 1982, một phân tích về cỏ biển ở Nam Florida đã bao gồm hơn 550 tài liệu tham khảo [53]. Điều đó chứng tỏ rằng số lƣợng các nghiên cứu về cỏ biển đã tăng lên nhanh chóng. Và từ cuộc hội thảo về hệ sinh thái cỏ biển lần thứ I ở Leiden, Hà Lan cho đến nay, thì các cuộc hội thảo quốc tế về cỏ biển lần thứ II, III và thứ IV nữa đã lần lƣợt đƣợc diễn ra. Vào năm 1998 - năm quốc tế đại dƣơng, hơn 100 nhà khoa học đã tập trung tại cuộc hội thảo cỏ biển lần thứ III đƣợc tổ chức tại Philippine. Hội thảo về cỏ biển vào năm quốc tế đại dƣơng đã phản ánh đƣợc sự trƣởng thành của khoa học cỏ biển và những tiền đề cho việc quản lý hệ sinh thái quan trọng này và những việc cần làm trong tƣơng lai. Sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà khoa học trên thế giới, sự tạo lập một mạng lƣới nghiên cứu trên toàn cầu là mục tiêu của cuộc hội thảo quốc tế lần thứ IV vào năm 2000 tại đảo Corsica, Pháp. Những cuộc hội thảo nhƣ vậy đã thu hút đƣợc sự quan tâm của các nhà khoa học, nhất là các nhà khoa học trẻ muốn đi sâu nghiên cứu hơn nữa. Kiến thức về cỏ biển ngày càng đƣợc mở rộng và nâng cao thể hiện ở số lƣợng các bài báo về cỏ biển đƣợc công bố ngày càng nhiều trên các tạp trí lớn trên thế giới [20]. Trong những năm gần đây, mỗi năm đã có khoảng 100 bài báo đƣợc xuất bản, nhƣng chủ yếu tập trung ở một số tạp trí lớn nhƣ: Thuỷ sinh học (Aquatic Botany), Sinh thái học Biển (Marine Ecology Progress Series) và Tạp chí Sinh học và Sinh thái Biển (Journal of Experimental Marine Biology and Ecology). Tuy số lƣợng các công trình Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
nghiên cứu tăng lên nhƣng chƣa đồng đều. Các nghiên cứu chủ yếu tập trung ở các nƣớc phát triển, nhất là Châu Âu còn ở các nƣớc đang phát triển thì cỏ biển thực sự là một đối tƣợng mới mẻ, chƣa đƣợc sự quan tâm đúng đắn của các tổ chức chính phủ và phi chính phủ [20]. Vì vậy, trong những năm gần đây, đã có nhiều dự án phối hợp giữa các nƣớc có nền khoa học cỏ biển phát triển với những nƣớc đang phát triển nhằm đào tạo các nhà nghiên cứu trẻ cho các nƣớc này để tạo khả năng bảo vệ và quản lý nguồn lợi thực vật biển và để có đƣợc một mạng lƣới nghiên cứu hệ sinh thái cỏ biển hoàn thiện hơn trên toàn cầu. Trong đó, Việt Nam cũng là một trong những nƣớc Đông Nam Á bƣớc đầu đã có sự trao đổi sinh viên trong đào tạo về sinh thái cỏ biển với các nƣớc trong cộng đồng Châu Âu và các nƣớc trong vùng có hệ sinh thái thực vật biển này. Trong các nghiên cứu về cỏ biển, các nhà khoa học đã nhận thấy ý nghĩa sinh thái của sự biến động cấu trúc thân, rễ, tốc độ sinh trƣởng và sự phân nhánh của thân cỏ và các cơ quan khác. Vì vậy, đã có nhiều nghiên cứu tập trung điều tra tỷ lệ sinh khối trên mặt đất (chồi lá và chồi hoa) và sinh khối dƣới mặt đất (rễ và thân) của cỏ biển. Trong đó, Verhagen và Nienhuis (1983), đã mô tả sự thay đổi có tính mùa vụ của sinh khối trên mặt đất và sinh khối dƣới mặt đất của ở cỏ lƣơn bởi kỹ thuật đánh dấu trên lá [62]. Xác định sinh khối (sinh khối trên và dƣới mặt đất) của cỏ biển và đánh giá vai trò của chúng trong hệ sinh thái là rất quan trọng [17], [51]. Trong đó hệ thân, rễ cỏ là cơ quan giúp cây sinh sản vô tính, một thành phần quan trọng của hệ sinh thái này. Tuy nhiên, Nelsson (1997) cho rằng sinh khối trên và tổng sinh khối có mối liên quan chặt chẽ với nhau, nhƣng sinh khối dƣới thì không [48]. Kiểm tra sinh khối dƣới đƣợc coi nhƣ sự đánh giá khả năng đâm sâu vào trong nền đáy của cỏ biển và điều đó cũng có thể đƣợc giải thích rằng các chồi mới sinh ra cần năng lƣợng từ thân hơn là những chồi đã trƣởng thành [17], [64]. Các cơ quan bên dƣới mặt đất giữ vai trò quan trọng trong dinh dƣỡng, cố định và Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
phát triển của cỏ biển. Sự sinh trƣởng và sự phân nhánh của thân ảnh hƣởng đến biến động, sinh trƣởng và tồn tại của quần thể sinh sản vô tính [51]. Điều đó rất cần thiết trong môi trƣờng biển, nơi có nhiều tác động đến những biến động của hệ thực vật là vô cùng quan trọng. Bên cạnh sự duy trì và phát triển quần thể bằng cách sinh sản vô tính bằng thân chồi, cỏ biển còn sinh sản bằng hạt. Cách đánh giá khả năng sinh sản của cỏ biển là số lƣợng các cây con đƣợc nảy mầm từ hạt vào mùa ra hoa, hay số lƣợng hạt từ cây mẹ. Những hạt ở trạng thái ngủ dài bị chôn vùi trong nền đáy và có khả năng hình thành nguồn dự trữ mà cho phép nó nảy mầm trong điều kiện thích hợp đƣợc gọi là ngân hàng hạt. Theo nghiên cứu của Hootsmans và cộng sự (1987), hạt thƣờng nảy mầm ở nhiệt độ cao và nồng độ muối thấp, và sự nảy mầm sẽ giảm ở nhiệt độ thấp và nồng độ muối cao. Vì vậy, có hiện tƣợng ngủ đông của hạt [30]. Việc thí nghiệm di trồng cỏ biển trong phòng thí nghiệm đƣợc tiến hành từ rất lâu. Trƣớc tiên là những thí nghiệm để tìm hiểu khả năng phát triển của cỏ biển trong điều kiện môi trƣờng đƣợc kiểm soát và sau đó là trồng cỏ trong phòng thí nghiệm cho mục đích tìm hiểu khả năng ra hoa, tạo quả và lấy hạt. Có thể nói Setchell (1924) [56] là ngƣời đầu tiên đã trồng cỏ Kim (Ruppia maritima) trong các bể sinh cảnh. Sau đó, từ thập niên 60 trở đi, có nhiều công trình nuôi cỏ biển nhƣ Fuss và Kelley (1969) và Kirkman (1989) nghiên cứu trồng cỏ Thalassia testudium đƣợc 12 tháng trong bể nuôi có nƣớc biển chảy lƣu thông [26], [32]. Họ đã lƣu ý rằng thân ngầm của cỏ biển phát triển chậm và đề nghị chỉ dùng phần nhỏ còn non ở đầu ngọn của thân ngầm (có thân đứng) để trồng và họ cũng cho rằng nuôi cỏ ngoài trời, dƣới ánh sáng tự nhiên thành công hơn là nuôi trong điều kiện ánh sáng đèn. Các thí nghiệm trồng cỏ biển ở quy mô trong phòng thí nghiệm đƣợc thực hiện bởi McMillan[ 39], [40], [41], [42], [43], [44], [45], [46] đã dùng bể nhựa dung tích 500 lít. Kết quả là họ đã nuôi cỏ biển đƣợc 2 năm, họ đã nuôi thử nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
các loài cỏ biển thƣờng có hoa thuộc 10 chi cỏ biển khác nhau là: Thalassia, Thalassodendron, Syringodium, Halodule, Halophila, Enhalus, Zostera, Amphibolis, Posidonia và Cymodocea. Các thí nghiệm này đƣợc nuôi ngoài trời và cả trong bể sinh cảnh (ánh sáng đèn điện), nhằm mục đích xem xét khả năng phát triển thân ngầm, thân đứng, các sự biển đổi về hình thái và khả năng ra hoa, quả. Các loại cỏ này đƣợc trồng từ cơ quan sinh sản sinh dƣỡng (thân đứng, thân ngầm) thu hái trong các thảm cỏ ngoài tự nhiên. Yếu tố chất đáy rất quan trọng. Các thử nghiệm đã dùng nhiều loại chất đáy khác nhau. Thí nghiệm có kết quả tốt nhất đối với chất đáy là cát mịn có nguồn gốc đá vôi lục địa của bang Texas, cách vịnh Mexico khoảng 300 km. Sử dụng nƣớc biển nhân tạo có độ mặn 35‰ và ánh sáng nhân tạo đƣợc duy trì ở mức 8.000 – 40.000 lux. Nhiệt độ đƣợc điều chỉnh giống nhƣ điều kiện nơi lấy giống (18 - 300C). Orth và Moore (1983) đã kiểm tra sự nảy mầm của hạt thông qua số lƣợng cây con thu đƣợc trong năm. Tại cùng Thái Bình Dƣơng, số lƣợng hạt nảy mầm cao nhất trong thời điểm từ tháng 4 đến tháng 7, trong khi ở vùng biển Đại Tây Dƣơng có hai giai đoạn hạt nảy mầm. Giai đoạn thứ nhất hạt nảy mầm vào cuối thu, giai đoạn hai có khoảng 66% hạt nảy mầm từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau. Các cây con rất dễ bị tổn thƣơng, tỷ lệ sống là rất thấp (xấp xỉ 2%) và cỏ biển có tỷ lệ sống dạng cổ chai trong suốt vòng đời của nó. Nghĩa là có khoảng 10% cây trƣởng thành ra hoa, 10% số hoa trên sẽ hình thành quả, 1% - 10% số quả ấy có hạt hình thành và 1% - 10% số hạt trên sẽ nảy mầm, 1% - 10% hạt nảy mầm phát triển thành cây con, cuối cùng chỉ có 10% số cây con trên phát triển trƣởng thành và ra hoa [49]. Các yếu tố về hình dạng ngoài và các đặc điểm sinh thái, sinh lý của từng loài quyết định phƣơng pháp trồng chúng. Có 5 mục tiêu chính đƣợc đặt ra cho việc nghiên cứu di trồng và trồng phục hồi thảm cỏ biển đó là: - Độ phủ của các thảm thực vật biển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Cân bằng diện tích bao phủ của các thảm thực vật và các diện tích phân bố của chúng đã bị suy giảm hoặc mất đi - Gia tăng diện tích của các thảm thực vật này nếu có thể - Thay thế đúng loài chúng ta mong muốn vào các khu vực cỏ biển bị mất đi - Sau cùng là để bảo đảm sự đa dạng sinh học và phát triển các quần xã động vật sống trong hệ sinh thái. Có nhiều phƣơng pháp di trồng cỏ biển nhƣng tổng quát có thể tập hợp thành 3 phƣơng pháp chính [16]: - Đào bứng thân đứng cùng với nguyên rễ và phần trầm tích còn dính với rễ (phƣơng pháp 1) - Dùng hạt (phƣơng pháp 2) - Dùng thân đứng, thân ngầm không có rễ (phƣơng pháp 3) Ở phƣơng pháp 1, có nhiều cách để lấy phần thân đứng với cùng nguyên bộ rễ. Đối với những loài cỏ nhỏ có thể dùng ống nhựa hoặc ống kim loại cắm xuống bùn để lấy, sau đó vận chuyển nguyên cả khối này đặt vào các hốc đã đào sẵn ở nơi định di trồng. Thuận lợi của phƣơng pháp này là một lƣợng lớn thân ngầm còn nguyên rễ và trầm tích đƣợc di chuyển đến nơi trồng mới làm cho cỏ biển dễ thích nghi và phát triển, tuy nhiên sự bất lợi của phƣơng pháp này là phải đào hố, làm đục nƣớc, xáo trộn nơi cƣ trú sinh vật, có thể gây xói lở, thêm vào đó rất tốn công. Phƣơng pháp 2, dùng hạt dễ dàng hơn nhờ việc thu thập các cây đã có quả đã gần chín từ các bãi cỏ ngoài tự nhiên rồi giữ các cây này trong nƣớc biển cho đến khi hạt đƣợc phóng thích. Thuận lợi của phƣơng pháp này là một số lƣợng lớn hạt thu đƣợc, kiểm soát đƣợc nguồn giống, không gây xáo trộn và việc trồng đƣợc dễ dàng, nhanh chóng trên một diện tích lớn. Tuy nhiên bất lợi của phƣơng pháp này là tác động cơ học của nƣớc biển có thể làm cho hạt cỏ bị vùi lấp, di chuyển. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Phƣơng pháp 3, dùng thân đứng và phần thân ngầm không có rễ với các đoạn ngắn từ 2 – 20 cm tuỳ loài. Các đoạn thân này có thể đƣợc trồng riêng lẻ hay ghép thành nhóm. Có thể dùng một đoạn thép để cắm xuống nền đáy nhƣ là một cái neo cài. Hoặc 5 - 6 cây có thể đƣợc buộc chung rồi neo cắm xuống đáy bằng một đoạn thép. Là thực bậc cao trong môi trƣờng biển, khả năng sinh sản bằng hạt là cách ƣu việt trong việc bảo tồn giống cũng nhƣ việc phát tán và lan truyền các thảm cỏ. Sự tạo hoa và quả của các loài cỏ biển phụ thuộc vào nhiều điều kiện môi trƣờng, chủ yếu là các yếu tố ánh sáng, nhiệt độ và độ mặn. Mc Millan (1982), đã nghiên cứu thực nghiệm ở Taxas trong các điều kiện để cho các loài cỏ biển phân bố ở miền Tây Đại Tây Dƣơng và ấn Độ - Thái Bình Dƣơng có thể tạo hoa và quả. Các chi Halodule, Thalassia, Syringodium và Halophila xuất hiện cơ quan sinh sản trong điều kiện chiếu sáng liên tục và nhiệt độ từ 20 - 260C. Một vài loài của chi Halophila chỉ ra hoa ở nhiệt độ 260C [43]. Cỏ biển có tuổi thọ trung bình từ vài tuần đến hang chục năm, phụ thuộc vào kích thước của từng loài. Những loài cỏ có kích thước lớn với thân dày, lá rộng và rễ dày có thể sống rất lâu trong nhiều năm, nhưng những loài có kích thước nhỏ thì thời gian sống ngắn hơn chỉ dưới một tháng. Do chu kỳ sống của chúng rất ngắn, nên những loài cỏ có kích thước nhỏ thường có khả năng tái sinh chồi rất nhanh, ví dụ kích thước cỏ Halophila ovalis nhỏ nhưng chu kỳ sống của chúng chỉ khoảng vài tháng, còn Posidonia oceanica có thể sống tới 11 năm [16]. Cấu trúc của cỏ biển còn phụ thuộc vào đặc điểm vùng phân bố. Các loài có kích thước nhỏ thường mọc trên các vùng triều, còn cỏ có kích thước lớn thường thấy ở vùng thấp triều và dưới triều. Thêm vào đó, cỏ trên nền đáy nhiều cát có lá hẹp hơn cỏ trên nền đáy nhiều bùn. Hơn nữa, vùng nước nông là nơi chịu ảnh hưởng của sự thay đổi môi trường nhiều hơn vùng nước sâu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thực vật sống ở vùng nước nông thường bị ảnh hưởng của ánh nắng mặt trời nhiều, trong khi thực vật vùng nước sâu chỉ nhận được rất ít [38]. Nhưng khả năng chịu tác động và khả năng phục hồi của thảm cỏ biển ở vùng nước sâu rất khác với các quần xã cỏ biển ở vùng nước nông, chúng có khả năng chống chịu trước những cơn bão nhưng khả năng phục hồi thì chậm chạp. Đây là một đặc trưng rất điển hình đối với cỏ biển vùng nhiệt đới [63]. Cỏ biển là thực vật hạt kín sống hoàn toàn trong môi trường biển. Những nhu cầu về sinh trưởng cũng giống với thực vật hạt kín trên cạn. Tuy nhiên, trong môi trường biển cỏ biển vẫn có những khác biệt về một số đặc điểm đối với thực vật sống trên cạn. Các nhà khoa học đều nhất trí rằng sự phân bố và sự phát triển của cỏ biển bị tác động bởi các yếu tố môi trường. Tất cả những biến đổi đó đều rất quan trọng đối với cỏ biển. Các yếu tố môi trường quan trọng tác động lên các thảm cỏ biển như ánh sáng, độ đục, trầm tích ... Trong đó, cỏ biển bị tác động mạnh bởi hai nhât tố chính là: ánh sáng và sự lắng đọng trầm tích. Sự sinh trưởng và phát triển của cỏ biển chịu sự chi phối của ánh sáng, một nhân tố quan trọng cho 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 ngày. Vào thập kỷ trước, các nhà nghiên cứu cỏ biển đã tìm hiểu về khả năng quang hợp của cỏ biển trong môi trường nước biển bị hạn chế ánh sáng. Các tác giả đã đi sâu nghiên cứu sản lượng và sinh khối của cỏ và vai trò của chế độ ánh sáng lên sự sinh trưởng của cỏ [38]. Khả năng quang hợp của cỏ biển đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đối với các mức ánh sáng khác nhau [15]. Ánh sáng không chỉ bị chi phối bởi độ cao triều và độ đục của nước, mà nó còn chịu ảnh hưởng bởi mật độ thực vật biểu sinh sống bám trên bề mặt của phiến lá cỏ. Hiện tượng phì dinh dưỡng ở vùng bờ biển Hà Lan đã phá huỷ các thảm cỏ biển Z. marina và Z. noltii. Hiện tượng phì dinh dưỡng kết hợp với sự lắng đọng bùn làm giảm ánh sáng khuyếch tán tới các thảm cỏ biển. Hạn chế sự phát triển của cỏ biển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
cũng chính làm giảm các yếu tố bảo vệ cho nền đáy hay tăng sự xáo trộn nền đáy vì vậy giảm ánh sáng là làm hạn chế sự phát triển của các thảm cỏ. Trong giai đoạn từ năm 1968 đến 1981, hàm lượng chlorophyll tăng lên gấp đôi ở vùng biển phía tây Hà Lan, và điều đó cũng ảnh hưởng đến thực vật biểu sinh tăng nhanh. Tất cả những điều đó đã tác động tiêu cực đến sự quang hợp và sự sinh trưởng của cỏ biển gây ra sự cạnh tranh về các-bon và nguồn dinh dưỡng làm giảm sút chất lượng nguồn lợi cỏ biển [29]. Các loài cỏ biển có kích thƣớc nhỏ thƣờng rất dễ bị tổn thƣơng dƣới sức ép của nƣớc và sự lắng đọng trầm tích. Đó cũng là một trong những nguyên nhân làm giảm khả năng phát triển diện tích một cách nhanh chóng của các thảm cỏ biển ở vùng biển đông nam Châu Á [24]. Sự nhiễu loạn ở các vùng biển cũng dẫn đến các thảm cỏ biển có hệ số đa dạng Shanon - Weaver thấp hơn so với các tổ chức thực vật biển khác. Các thảm cỏ biển thƣờng là đơn loài, với hệ số đa dạng thấp nhất là 0. Chỉ số đa dạng Shanon - Weaver cao (1,56) là thảm cỏ biển gồm 7 loài ở vùng biển Bolinao (Philippines), và chỉ số lớn hơn 1 là vùng Ấn Độ - Thái Bình Dƣơng [29]. 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Việt Nam là một nƣớc có vùng bờ biển dài hơn 3000 km thuộc vùng biển Đông Nam Á, là nơi có sự đa dạng sinh học cao trên thế giới. Trong những năm gần đây, Đông Nam Á đƣợc coi là vùng có khả năng phát triển nền khoa học về cỏ biển nhanh bởi sự đa dạng về thành phần loài (nhất là Philippines, có chỉ số đang dạng thuộc loại cao 1,56) [9]. Cũng nhƣ các vùng bờ biển khác, Việt Nam cũng có các hệ sinh thái thực vật biển phong phú, trong đó có hệ sinh thái cỏ biển. Tuy nhiên, những hiểu biết về hệ sinh thái này vẫn còn hạn chế và chƣa đƣợc sự quan tâm nhiều. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Việc phát hiện và nghiên cứu cỏ biển trƣớc năm 1960 hoàn toàn do ngƣời nƣớc ngoài thực hiện. Năm 1885, Halophila ovalis đã đƣợc một ngƣời nƣớc ngoài tên là Balansa phát hiện thấy ở gần Quảng Yên. Năm 1939, Tsang đã thu đƣợc một loài có phiến lá dài và mỏng ở Hà Cối - Quảng Ninh, đó là phát hiện đầu tiên về loài Zostera japonica ở Việt Nam; hai loài Thalassia hemprichii và Halodule pinifolia đƣợc tìm thấy ở Cửa Bé - Khánh Hoà vào năm 1949 bởi chuyên gia cỏ biển tên là Deroux [9]. Từ những phát hiện bƣớc đầu về sự có mặt của một số loài cỏ biển ở vùng biển nƣớc ta, những nhà khoa học trong nƣớc cũng bắt đầu nghiên cứu cỏ biển từ năm 1960 trở về đây. Phạm Hoàng Hộ đã ghi lại những phát hiện về cỏ biển ở Qui Nhơn (1960) và ở Phú Quốc (1985) [9]. Tổng số 15 loài cỏ biển đƣợc phát hiện từ trƣớc đến nay, nhƣng số lƣợng loài thay đổi giữa 3 miền (miền Bắc 5 loài, miền Trung 7 loài và nhiều nhất là ở miền Nam có 11 loài). Thành phần loài giữa các miền cũng khác nhau, có nhiều loài chỉ xuất hiện tại một miền mà không có ở nơi khác. Ở Việt Nam, các hoạt động gây mất hay suy giảm các thảm cỏ biển xảy ra mạnh khoảng hai thập niên gần đây. Theo thống kê, diện tích các thảm cỏ biển của nƣớc ta đã giảm đi 40 – 60% (riêng ở vùng biển Hải Phòng, nơi mà các hoạt động nuôi thủy sản, du lịch và xây dựng xảy ra mạnh mẽ, các thảm cỏ biển này gần nhƣ đã biến mất) [1], [2], [3], [6], [9], [10]. Các loài cỏ biển đều có thể sinh sản bằng hạt (sinh sản hữu tính) và bằng chồi (sinh sản sinh dƣỡng). Cho đến nay, tại Việt Nam đã có nghiên cứu về trồng phục hồi cỏ biển (trồng bằng chồi) và kết quả bƣớc đầu đạt đƣợc còn hạn chế, vì phần lớn các bãi cỏ biển đƣợc trồng phục hồi đều đã bị tàn phá bởi con ngƣời và tự nhiên [1], [8]. Việc di trồng cỏ biển lần đầu tiên thực hiện với loài cỏ lá Dừa Enhalus acoroides. Loài này đã đƣợc di trồng trong tự nhiên vùng Đầm Già, Hòn Tre, vịnh Nha Trang về khu vực gần cảng Cầu Đá, Nha Trang, trong khuôn khổ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thử nghiệm nhỏ [1]. Khoảng 300 thân đứng cỏ Lá dừa đƣợc di trồng (Phƣơng pháp 2). Sau 2 năm chúng phát triển gần nhƣ tự nhiên với mật độ tăng gấp 3 lần, có nơi bao phủ đến 60%. Việc thu quả đã già của cỏ lá Dừa (140 hạt) và cỏ Vích (180 hạt) ở Sông Lô (vịnh Nha Trang) cho vào các bể thí nghiệm, sau 2 – 4 ngày hạt đƣợc giải phóng. Số hạt trên đƣợc gieo trong các bể kính có kích thƣớc 40 x 80 x 60 cm, đáy phủ một lớp bùn pha cát dày khoảng 20 cm có tỷ lệ bùn và cát là 1: 3 (bùn nhuyễn ở biển và cát mịn). Nƣớc biển đƣợc để lắng trong và cho chảy tràn liên tục qua bể từ 8 giờ sang đến 4 giờ chiều hằng ngày với khả năng có thể thay đƣợc khoảng 200 lít/giờ (100% nƣớc trong bể/ngày). Dùng ánh sáng tự nhiên, có che lƣới đen, mỏng để giảm bớt cƣờng độ ánh sáng và nhất là bức xạ nhiệt. Kết quả sau 10 ngày, hạt cỏ Vích nảy mầm với tỷ lệ 98,4% và 97,2% với cỏ Lá Dừa, các cây mầm khi đƣợc 15 ngày tuổi đều xuất hiện rễ và có từ một đến ba lá. Sau ba tháng ƣơm nuôi ở điều kiện phòng thí nghiệm, mật độ các cây mầm cỏ Vích là 927 cây/m2, cỏ lá Dừa là 708 cây/m2 [1]. Tại Phân viện Hải dƣơng học tại Hải Phòng (nay là Viện Tài nguyên và Môi trƣờng biển), Nguyễn Văn Tiến và cộng sự (1998) [7] đã có những nghiên cứu về các loài cỏ biển ven bờ biển Việt Nam và ông đã đƣa ra đƣợc một bức tranh tổng quát về sự phân bố và thành phần cỏ biển nƣớc ta, đặc biệt là nghiên cứu cỏ biển ở vùng biển phía Bắc Việt Nam. Năm 2002, Nguyễn Văn Tiến và cộng sự đã thử nghiệm trong việc trồng một số loài cỏ biển mang từ miền Nam ra trồng tại miền Bắc, và đã thu đƣợc một số kết quả nhất định. Đó cũng là những bƣớc khởi đầu cho các nghiên cứu về hệ sinh thái quan trọng này ở vùng biển Việt Nam. Tuy nhiên, do còn có những hạn chế nên mới chỉ ở một số bài báo công bố. Vì vậy, những hiểu biết đầy đầy đủ về đặc điểm sinh học và sinh thái của cỏ biển ở Việt Nam, nhất là những nghiên cứu về sinh sản phục hồi vẫn còn những giới hạn nhất định. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/