Tổng quan luận án

Hệ sinh thái vùng triều rạn đá tại vùng biển Đông - Bắc Việt Nam sở hữu vị trí quan trọng trong việc duy trì đa dạng sinh học biển, cung cấp bãi đẻ, bãi giống và nguồn lợi hải sản. Vùng triều còn đóng vai trò vùng đệm che chắn cho lục địa trước các tai biến thời tiết, sạt lở bờ biển và tham gia điều hòa chất lượng môi trường nước. Khu vực ven biển và hải đảo Đông - Bắc tập trung hơn 2.300 hòn đảo lớn nhỏ, tiêu biểu là các huyện đảo Bạch Long Vĩ, Cô Tô và Cát Hải (quần đảo Cát Bà). Đây là những địa bàn có ý nghĩa chiến lược về quốc phòng - an ninh và phát triển kinh tế biển.

Tuy nhiên, các hệ sinh thái vùng triều rạn đá tại khu vực này đang chịu tác động kép từ điều kiện tự nhiên khắc nghiệt (nắng nóng, khô hạn khi phơi bãi, bão nhiệt đới) và các hoạt động nhân sinh (chuyển đổi diện tích bãi triều xây dựng hạ tầng cảng, du lịch, khai thác quá mức và khai thác hủy diệt). Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các nghiên cứu trước đây tại vùng triều các đảo Đông - Bắc chủ yếu mang tính chất điều tra thành phần loài đơn lẻ, rời rạc, thiếu tính đồng bộ theo không gian và thời gian; chưa làm rõ mối quan hệ liên kết sinh thái giữa vùng triều rạn đá với các sinh cảnh lân cận; đồng thời thiếu vắng một bộ tiêu chí khoa học chuẩn hóa và mô hình phân vùng chức năng chuyên biệt ứng dụng công nghệ giám sát hiện đại phục vụ công tác quản lý tài nguyên cấp huyện đảo.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm hai mục tiêu cụ thể:

  1. Đánh giá được giá trị đa dạng sinh học vùng triều rạn đá của 3 đảo chính vùng biển Đông - Bắc Việt Nam (Bạch Long Vĩ, Cô Tô, Cát Bà).
  2. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và đề xuất giải pháp bảo vệ, quản lý, bảo tồn đa dạng sinh học của khu vực nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là đa dạng sinh học hệ sinh thái vùng triều rạn đá, tập trung vào hai nhóm sinh vật chỉ thị chính gồm động vật đáy (ĐVĐ) và rong biển sống cố định trên nền đáy. Bên cạnh đó, luận án khảo sát một số loài cá kinh tế (cá Dìa chấm trắng - Siganus fuscescens, cá Hồng bạc - Lutjanus argentimaculatus, cá Kẽm) và cá rạn ăn nổi (cá dìa, cá âu bộ, cá sơn...) tại khu vực rạn đá và hệ sinh thái lân cận để xác định tính liên kết sinh thái.

Phạm vi không gian nghiên cứu bao gồm 3 đảo tiêu biểu thuộc vùng biển Đông - Bắc: đảo Bạch Long Vĩ (Tp. Hải Phòng), quần đảo Cô Tô (tỉnh Quảng Ninh) và quần đảo Cát Bà (Tp. Hải Phòng). Phạm vi thời gian thu mẫu thực địa được bố trí như sau:

  • Đảo Bạch Long Vĩ: Thu mẫu định kỳ mỗi tháng một lần từ tháng 8/2017 đến tháng 7/2018 tại 8 mặt cắt xung quanh đảo (MC 01, MC 03, MC 05, MC 07, MC 09, MC 11, MC 13, MC 15).
  • Quần đảo Cô Tô: Thu mẫu theo hai mùa gió chính gồm mùa gió Đông - Bắc (tháng 10 - 11/2017) và mùa gió Tây - Nam (tháng 5 - 6/2018) tại các điểm khảo sát thuộc Cô Tô Con (CT5.4, CT6), Cô Tô lớn (CT1, CT2, CT3) và Mã Cháu (CT8, CT9, CT10, CT11, CT12).
  • Quần đảo Cát Bà: Thu mẫu vào mùa khô (tháng 12/2017) và mùa mưa (tháng 8/2018) tại các điểm Cát Dứa (CB 3), Vạn Bội (CB 11, CB 12) và Đầu Bê (CB 13, CB 14).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan nghiên cứu về hệ sinh thái vùng triều rạn đá trên thế giới được tác giả hệ thống hóa qua 4 giai đoạn phát triển:

  • Giai đoạn trước năm 1960: Các công trình tập trung mô tả hình thái rạn đá ven bờ và phân chia các đới triều tại các vùng biển Bắc Thái Bình Dương, Bắc Đại Tây Dương, Greenland, Tây Ấn, Nam và Trung Mỹ, bờ biển Châu Phi, Địa Trung Hải, Biển Đen, Úc và Tasmania.
  • Giai đoạn 1960 - 1980: Nghiên cứu thực nghiệm tập trung vào mối quan hệ sinh thái giữa sinh vật ăn mồi và con mồi, chứng minh áp lực săn mồi của sinh vật di cư quyết định cấu trúc tổ hợp sinh vật bãi triều đá.
  • Giai đoạn 1980 - 2005: Các nhà sinh thái học biển làm rõ chức năng của bãi triều rạn đá như là bãi đẻ, nơi ươm dưỡng con giống và cơ chế phát tán ấu trùng, bào tử qua sóng và dòng hải lưu, xác lập tính liên kết sinh thái giữa các khu hệ.
  • Giai đoạn từ 2005 đến nay: Tập trung vào đánh giá tác động của các hoạt động nhân sinh (khai thác quá mức, chuyển đổi sinh cảnh ven biển) và biến đổi khí hậu (nước biển dâng, biến động nhiệt độ), từ đó tìm kiếm các mô hình quản lý và bảo tồn các loài nguy cấp.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu vùng triều được khởi xướng bởi Fischer (1950) tại Vũng Tàu, tiếp nối bởi Trần Ngọc Lợi (thập niên 1960) tại rạn đá Vịnh Nha Trang và các công trình thực vật học của Phạm Hoàng Hộ. Chương trình hợp tác Liên Xô - Việt Nam (1961) khảo sát vùng triều Vịnh Bắc Bộ và giai đoạn 1980 - 1984 tại miền Nam. Kostina (2005) đã tổng hợp dữ liệu tại 22 khu vực từ Bắc vào Nam, ghi nhận 1.664 loài và dưới loài sinh vật đáy cỡ lớn (278 loài thực vật, 1.386 loài động vật), trong đó ngành rong Đỏ chiếm ưu thế thực vật với 154 loài, động vật chân bụng có 334 loài.

Tại khu vực biển Đông - Bắc, các nghiên cứu cơ bản được phân bố theo từng khu vực:

  • Tại Cô Tô: WWF và Phân viện Hải dương học tại Hải Phòng (1994) ghi nhận 102 loài san hô cứng. Dữ liệu giai đoạn 1973 - 2000 ghi nhận 97 loài động vật phù du (ĐVPD), 208 loài ĐVĐ (151 loài Thân mềm, 36 loài Giáp xác, 15 loài Giun đốt, 5 loài Da gai). Viện Nghiên cứu Hải sản (2005) ghi nhận 15 loài thực vật ngập mặn, 66 loài rong biển, 213 loài thực vật phù du (TVPD), 97 loài ĐVPD, 208 loài ĐVĐ, 76 loài san hô cứng, 133 loài cá rạn san hô cùng nhiều loài quý hiếm trong Sách Đỏ (Codium repens, Gelidella acerosa, Pinctada margaritifera, Haliotis diversicolor, Trochus niloticus...). Đỗ Văn Khương và cộng sự (2008) chỉ ra bãi triều đá Cô Tô có hơn 100 loài ĐVĐ, vùng dưới triều có 90 loài. Đỗ Công Thung (2016) công bố sinh vật lượng ĐVĐ tại vùng triều Cô Tô đạt trung bình 717 con/m² và khối lượng 42,95 g/m² (mật độ vùng triều đạt 1.323 con/m², cao hơn vùng dưới triều đạt 111 con/m²).
  • Tại Cát Bà: Nguyễn Tiến Cảnh (1978) ghi nhận 287 loài TVPD. Nguyễn Thị Thu (1996) xác định 79 loài ĐVPD. Nguyễn Văn Tiến ghi nhận 75 loài rong biển (sau đó bổ sung thành 79 loài vào năm 2003 - 2004). Bùi Đình Chung (1999) ghi nhận 124 loài cá biển, 79 loài cá rạn san hô. Đỗ Công Thung xác định 532 loài ĐVĐ không xương sống (Thân mềm chiếm 49,1% với 261 loài; Giun đốt 27,3% với 145 loài; Giáp xác 21,2% với 113 loài; Da gai 2,4% với 13 loài). Năm 2012, Đỗ Công Thung ghi nhận sinh vật lượng ĐVĐ vùng triều Cát Bà trung bình đạt 173,25 con/m² và 130,4 g/m² (vùng triều đạt 279,5 con/m² và 258,3 g/m²; vùng dưới triều đạt 67 con/m² và 2,5 g/m²). Đỗ Văn Khương (2012) ghi nhận 95 loài TVPD, 90 loài ĐVPD, 11 họ trứng cá và cá con, 79 loài cá rạn, 115 loài san hô, 306 loài ĐVĐ, 66 loài rong biển.
  • Tại Bạch Long Vĩ: Bùi Đình Chung ghi nhận 312 loài ĐVĐ (mật độ 71 cá thể/m², sinh khối 8,51 g/m²), phát hiện động vật có dây sống là lưỡng tiêm (Branchiostoma belcheri và Asymmetron cultellum). Đàm Đức Tiến (2016) công bố 46 loài rong biển (26 loài rong Đỏ, 10 loài rong Nâu, 10 loài rong Lục). Đỗ Công Thung (2016) ghi nhận ĐVĐ trung bình đạt 510 con/m² và 902,1 g/m² (vùng triều đạt 900 con/m² và 1.750 g/m², cao nhất trong các đảo Đông - Bắc). Đỗ Văn Khương (2010) liệt kê các loài nguy cấp gồm Bào ngư chín lỗ (Haliotis diversicolor - CR), Ốc đụn đực (Tectus pyramis - EN), Trai bàn mai (Pteria penguin - EN), Trai ngọc môi đen (Pteria margaritifera - VU), Bàng chài đầu đen (Thalassoma lunare - VU). Nguyễn Văn Hiếu (2014) xác định 15 loài ĐVĐ có giá trị kinh tế với tổng trữ lượng 289.190 kg. Nghiên cứu của Ban quản lý Khu bảo tồn biển (KBTB) Bạch Long Vĩ và Viện Nghiên cứu Hải sản (2017, 2018) cho thấy mật độ Bào ngư chín lỗ giảm xuống còn 1,25 cá thể/500m², trữ lượng tức thời chỉ còn 0,05 tấn (52,54 kg) và Bào ngư xanh (Haliotis varia) là 0,113 tấn (113,54 kg).
Địa bàn nghiên cứu Các công trình tiêu biểu đã công bố Số lượng loài chính được ghi nhận Đặc trưng sinh vật lượng ĐVĐ
Cô Tô WWF & Viện Hải dương học (1994), Viện NCHS (2005), Đỗ Văn Khương (2008), Đỗ Công Thung (2016) 208 loài ĐVĐ, 66 loài rong biển, 76 loài san hô cứng, 133 loài cá rạn, 213 loài TVPD, 97 loài ĐVPD Mật độ trung bình 717 con/m², khối lượng 42,95 g/m² (vùng triều: 1.323 con/m² và 52 g/m²)
Cát Bà Nguyễn Tiến Cảnh (1978), Nguyễn Văn Tiến (2004), Bùi Đình Chung (1999), Đỗ Công Thung (2012), Đỗ Văn Khương (2012) 532 loài ĐVĐ, 79 loài rong biển, 196 loài cá (79 loài cá rạn), 115 loài san hô, 207-287 loài TVPD Mật độ trung bình 173,25 con/m², khối lượng 130,4 g/m² (vùng triều: 279,5 con/m² và 258,3 g/m²)
Bạch Long Vĩ Bùi Đình Chung (1999), Đàm Đức Tiến (2016), Đỗ Văn Khương (2010), Nguyễn Văn Hiếu (2014), Đỗ Công Thung (2016) 312 loài ĐVĐ, 46 loài rong biển, 15 loài ĐVĐ kinh tế, 100 loài tôm biển, 2 loài Bào ngư (H. diversicolor, H. varia) Mật độ trung bình 510 con/m², khối lượng 902,1 g/m² (vùng triều: 900 con/m² và 1.750 g/m²)

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Cập nhật đồng bộ cơ sở dữ liệu đa dạng sinh học trên nền đáy cứng vùng triều rạn đá ở cả 3 đảo theo cùng một chu kỳ thời gian; làm rõ tính liên kết sinh thái và chức năng cung cấp thức ăn, bãi đẻ của rạn đá đối với các loài cá kinh tế; thiết lập bộ tiêu chí quản lý chuẩn hóa theo khung Hiện trạng - Áp lực - Đáp ứng - Lợi ích (S-P-R-B); thử nghiệm công nghệ bay chụp không người lái (UAV) và xây dựng phương án phân vùng chức năng quản lý tài nguyên vùng triều rạn đá áp dụng cho cấp huyện đảo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý luận về đa dạng sinh học theo định nghĩa của WWF (1989), Công ước Đa dạng sinh học (1993) và Luật Đa dạng sinh học Việt Nam (2008) ở 3 cấp độ: đa dạng gen, đa dạng thành phần loài và đa dạng hệ sinh thái. Cấu trúc sinh cảnh vùng triều rạn đá được phân tích theo hai phương:

  • Phương thẳng đứng: Xác định bởi chế độ thủy triều, quyết định thời gian ngập nước và phơi bãi, phân chia thành vùng trên triều, cao triều, trung triều và thấp triều.
  • Phương nằm ngang: Xác định bởi mức độ tác động của sóng, gió và hoàn lưu dòng chảy từ vùng biển hở đến các vụng, vịnh kín.

Khung phân tích quản lý được luận án ứng dụng là mô hình S-P-R-B (State - Hiện trạng, Pressure - Áp lực, Response - Đáp ứng, Benefit - Lợi ích), kết hợp các nguyên tắc phát triển bền vững và đồng quản lý nguồn lợi thủy sản quy định trong Luật Thủy sản năm 2017 và Luật Đa dạng sinh học năm 2008.

Phương pháp nghiên cứu thực địa và phân tích phòng thí nghiệm bao gồm:

  • Thiết lập tuyến và trạm thu mẫu: Bố trí 8 mặt cắt tại Bạch Long Vĩ, 10 điểm tại Cô Tô và 5 điểm tại Cát Bà. Các tuyến khảo sát vuông góc với đường bờ, chạy từ vùng cao triều xuống hạ triều.
  • Thu mẫu định lượng và định tính: Sử dụng khung đo diện tích tiêu chuẩn ($0,25\text{ m}^2$ hoặc $1\text{ m}^2$) đặt trên các đới triều để thu gom toàn bộ động vật đáy và rong biển; lặn khảo sát vùng hạ triều và rạn dưới triều. Mẫu vật được cố định bằng dung dịch Formol 5% hoặc cồn 70 - 90% tại hiện trường trước khi đưa về phòng thí nghiệm định danh hình thái học.
  • Đánh giá liên kết sinh thái và cá biển: Khảo sát mật độ cá, kích thước cơ thể và sinh cảnh nền đáy trên diện tích quan sát $400\text{ m}^2$ bằng phương pháp lặn đếm thị giác. Phân tích hồi quy tuyến tính số liệu thô (untransformed data) về mật độ của hai loài cá chỉ thị: cá Dìa chấm (Siganus fuscescens) và cá Hồng bạc (Lutjanus argentimaculatus).
  • Tính toán chỉ số sinh thái: Áp dụng chỉ số đa dạng Shannon-Wiener ($H'$), độ phong phú tương đối ($RA$), tần suất xuất hiện ($FA$) và hệ số tương đồng phân bố loài.
  • Ứng dụng công nghệ bay chụp không người lái (UAV): Sử dụng thiết bị bay chuyên dụng Phantom 4 Multispectral kết hợp phần mềm lập kế hoạch bay DJI GS Pro để thu thập dữ liệu ảnh đa phổ độ phân giải cao tại bãi triều Bạch Long Vĩ. Dữ liệu ảnh được nắn chỉnh hình học, ghép ảnh và phân loại lớp phủ nền đáy bằng phần mềm Agisoft Metashape Professional nhằm xây dựng bản đồ hiện trạng bãi triều và kiểm định độ chính xác giải đoán.
  • Nguồn tư liệu: Kế thừa dữ liệu từ các đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước, đề tài của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Tài nguyên và Môi trường biển, Viện Nghiên cứu Hải sản, số liệu khí tượng - thủy văn của Đài Khí tượng Thủy văn Đông Bắc và các số liệu điều tra kinh tế - xã hội tại các huyện Cát Hải, Bạch Long Vĩ và Cô Tô.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương I trình bày cơ sở lý luận về hệ sinh thái vùng triều rạn đá, tổng hợp lịch sử nghiên cứu trong và ngoài nước, thực trạng khung pháp lý và chính sách quản lý tài nguyên biển Việt Nam (Luật Thủy sản 2017, Luật Đa dạng sinh học 2008, Nghị định 42/2019/NĐ-CP, Nghị quyết 36-NQ/TW, Quyết định 2630/QĐ-TTg, Quyết định 1614/QĐ-UBND...). Đồng thời, chương này mô tả chi tiết điều kiện tự nhiên, cấu trúc địa chất, địa mạo, khí hậu và chất lượng môi trường tại 3 khu vực nghiên cứu:

  1. Đảo Bạch Long Vĩ: Nằm ở trung tâm Vịnh Bắc Bộ ($20^\circ07'35'' - 20^\circ08'36''\text{ B}$, $107^\circ42'20'' - 107^\circ44'15''\text{ Đ}$), cách Hải Phòng 133 km, chu vi bờ 6,5 km, diện tích đảo nổi $2,0\text{ km}^2$ (khi triều kiệt đạt $3,0\text{ km}^2$). Nhiệt độ không khí trung bình $23,3^\circ\text{C}$ (tối cao $33,9^\circ\text{C}$, tối thấp $7,0^\circ\text{C}$); độ ẩm trung bình 86%; lượng mưa $1.031\text{ mm/năm}$ (tháng 5 - 10 chiếm 83%); lượng bốc hơi $1.461\text{ mm/năm}$; bức xạ nhiệt $132,5\text{ Kcal/cm}^2$. Chịu ảnh hưởng trung bình 1 - 2 cơn bão/năm và 25 - 30 đợt gió mùa Đông - Bắc. Chế độ nhật triều đều, mực nước trung bình $1,82\text{ m}$, triều cường cực đại $3,76\text{ m}$, triều kiệt $0,16\text{ m}$. Vận tốc dòng chảy cực đại $0,65\text{ m/s}$ ở phía Đông Nam. Độ mặn nước biển cao và ổn định ($32,2 - 33,8\text{‰}$, trung bình $33,1\text{‰}$), pH dao động $7,9 - 8,4$. Địa tầng gồm hệ tầng Phù Thủy Châu (Oligoxen, dày $\sim 200\text{ m}$), hệ tầng Họa Mi (Mioxen giữa - Plioxen, dày $55 - 60\text{ m}$) và trầm tích Đệ tứ ($0,5 - 1,5\text{ m}$).

  2. Quần đảo Cô Tô: Nằm ở Tây - Bắc Vịnh Bắc Bộ ($20^\circ58'11'' - 21^\circ03'05''\text{ B}$, $107^\circ44'48'' - 107^\circ49'48''\text{ Đ}$). Mùa hè có nhiệt độ tối cao $37 - 38^\circ\text{C}$, thịnh hành gió Nam (vận tốc trung bình $7,14\text{ m/s}$, cực đại $35\text{ m/s}$). Mùa đông nhiệt độ xuống $4 - 5^\circ\text{C}$, gió Đông Bắc trung bình $7,4\text{ m/s}$ (cực đại $>27\text{ m/s}$). Lượng mưa trung bình $1.685\text{ mm/năm}$ (tháng 7 - 9 chiếm 57%). Chế độ nhật triều đều với biên độ triều đạt $4,2 - 4,5\text{ m}$ (mực nước cao nhất $4,59\text{ m}$, thấp nhất $-0,14\text{ m}$, trung bình $2,49\text{ m}$). Sóng mùa đông hướng Đông Bắc (trung bình $0,61\text{ m}$, cực đại $4,6\text{ m}$), mùa hè hướng Nam (trung bình $0,69\text{ m}$, cực đại $6,0\text{ m}$). Địa chất cấu tạo từ hệ tầng Cô Tô ($O_3\text{-}S_1ct_1$ dày $800\text{ m}$ gồm cát kết tufogen, $O_3\text{-}S_1ct_2$ dày $700\text{ m}$ gồm bột kết, sét kết) và hệ tầng Đồ Sơn ($D_1ds$). Địa hình đồi núi thấp chia cắt mạnh (Thanh Lân cao $199\text{ m}$, đảo Trần $187\text{ m}$, Cô Tô $174\text{ m}$).

  3. Quần đảo Cát Bà: Gồm 366 đảo lớn nhỏ với diện tích $9.200\text{ ha}$ ($20^\circ43'15''\text{ B}$, $107^\circ06'14''\text{ Đ}$). Đặc trưng địa hình karst nhiệt đới với vách dốc, tùng, áng (Tùng Giỏ, Tùng Gấu, Tùng Chàng), bãi cát vỏ vôi sinh vật (Cát Dứa, Cát Tiên) và thềm san hô viền đảo (Vạn Bội, Ba Trái Đào, Hang Trai, Đầu Bê). Lượng mưa trung bình $1.992\text{ mm/năm}$ (tháng 5 - 10 chiếm 88% với $1.772\text{ mm}$, tháng 8 cao nhất $446\text{ mm}$); độ ẩm trung bình 82%; 87 ngày dông/năm. Nhật triều đều với biên độ cực đại $4,3\text{ m}$. Nhiệt độ nước biển biến đổi $19,5 - 33,5^\circ\text{C}$; độ mặn biến động mạnh theo mùa ($17 - 34\text{‰}$, mùa khô trung bình $32,5\text{‰}$, mùa mưa trung bình $28\text{‰}$ do nước lục địa); pH dao động $7,8 - 8,3$; hàm lượng oxy hòa tan DO đạt $5,12 - 7,27\text{ mg/l}$; độ đục $8 - 20\text{ FTU}$; các thông số dinh dưỡng: $\text{NO}_2^-$ ($0,2 - 23,6\text{ }\mu\text{g/l}$), $\text{NO}_3^-$ ($49,5 - 200\text{ }\mu\text{g/l}$), $\text{NH}_4^+$ ($13,0 - 90,2\text{ }\mu\text{g/l}$), $\text{PO}_4^{3-}$ ($2,8 - 37,8\text{ }\mu\text{g/l}$).

Thông số tự nhiên / môi trường Đảo Bạch Long Vĩ Quần đảo Cô Tô Quần đảo Cát Bà
Vị trí / Khoảng cách bờ Giữa Vịnh Bắc Bộ (cách Hải Phòng 133 km) Đông - Bắc VBB (cách bờ Cẩm Phả ~40-50 km) Ven bờ (cách Hải Phòng 45 km, Hạ Long 25 km)
Đặc trưng địa chất, địa hình Địa hình phân bậc, thềm đá gốc xếp tầng, bãi triều rộng tới 500-600 m Đồi núi thấp chia cắt mạnh, trầm tích lục nguyên flis, bãi triều thoải rộng Địa hình karst đá vôi, vách dốc đứng, tùng áng, thềm mài mòn hẹp
Nhiệt độ không khí trung bình $23,3^\circ\text{C}$ ($7,0 - 33,9^\circ\text{C}$) $22,5 - 23,5^\circ\text{C}$ ($4,0 - 38,0^\circ\text{C}$) $23,0 - 24,0^\circ\text{C}$ ($15,0 - 33,5^\circ\text{C}$)
Lượng mưa trung bình năm $1.031\text{ mm}$ $1.685\text{ mm}$ $1.992\text{ mm}$
Chế độ thủy triều Nhật triều đều ($0,16 - 3,76\text{ m}$) Nhật triều đều ($ -0,14 - 4,59\text{ m}$) Nhật triều đều (cực đại $4,30\text{ m}$)
Độ mặn nước biển Cao và ổn định ($32,2 - 33,8\text{‰}$) Tương đối ổn định ($28,9 - 31,8\text{‰}$) Biến động mạnh ($17,0 - 34,0\text{‰}$) do dòng lục địa

Chương II: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Chương II mô tả chi tiết phương pháp tiếp cận và quy trình xử lý dữ liệu:

  • Mạng lưới trạm thu mẫu: Thiết lập 8 mặt cắt tại Bạch Long Vĩ (MC01 đến MC15), 10 điểm khảo sát tại Cô Tô (CT1 - CT3, CT5.4, CT6, CT8 - CT12) và 5 trạm tại Cát Bà (CB3, CB11 - CB14).
  • Phân tích sinh học: Tiến hành định danh thành phần loài ĐVĐ, rong biển, phân tích cấu trúc kích thước quần thể các loài kinh tế (Bào ngư, Vọp Gafrarium pectinatum, Ốc đen Planaxis sulcatus); tính toán chỉ số đa dạng loài Shannon-Wiener ($H'$), chỉ số tương đồng giữa các khu vực; phân tích hồi quy tuyến tính số liệu thô về mật độ của hai loài cá Dìa chấm và cá Hồng bạc theo sinh cảnh nền đáy trên diện tích quan trắc $400\text{ m}^2$.
  • Quy trình ứng dụng UAV: Thiết lập tuyến bay chụp tự động bằng Phantom 4 Multispectral qua phần mềm DJI GS Pro, xử lý dữ liệu ảnh thô bằng phần mềm Agisoft Metashape Professional để xây dựng mô hình trực ảnh số và bình đồ giải đoán các kiểu nền đáy (nền đá, rạn san hô, thảm rong, hồ nước triều).
  • Khung xây dựng bộ tiêu chí: Ứng dụng mô hình S-P-R-B với bảng câu hỏi cốt lõi để lượng hóa hiện trạng đa dạng sinh học, các áp lực nhân sinh - tự nhiên, hiệu quả công tác đáp ứng chính sách và giá trị lợi ích kinh tế - sinh thái đem lại.

Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương III trình bày toàn bộ kết quả phân tích định lượng, định tính và các đề xuất quản lý:

  1. Hiện trạng đa dạng sinh học:
  • Động vật đáy: Cập nhật danh mục thành phần loài ĐVĐ tại 3 đảo. Bạch Long Vĩ có mật độ và sinh khối ĐVĐ cao nhất, với sự phân bố ưu thế của các loài thân mềm (Gafrarium pectinatum, Planaxis sulcatus), giáp xác và da gai. Phân tích chỉ số đa dạng sinh học $H'$ cho thấy giá trị $H'$ biến thiên theo kiểu nền đáy, độ sâu và mức độ tác động của sóng gió.
  • Rong biển: Ghi nhận sự phân bố của 3 ngành rong chính (Rhodophyta, Phaeophyta, Chlorophyta). Vùng triều Bạch Long Vĩ ghi nhận các chi rong có giá trị kinh tế như Sargassum, Turbinaria, Hypnea, Laurencia, Caulerpa, Codium, Padina.
  • Các loài quý hiếm và kinh tế: Xác định các loài có giá trị bảo tồn cao theo Sách Đỏ Việt Nam gồm Bào ngư chín lỗ (Haliotis diversicolor - CR), Ốc đụn đực (Tectus pyramis - EN), Trai bàn mai (Pteria penguin - EN), Trai ngọc môi đen (Pteria margaritifera - VU), Bàng chài đầu đen (Thalassoma lunare - VU), Vẹm xanh (Perna viridis), Tu hài (Lutraria philippinarum / L. hychaena).
  1. Tính liên kết sinh thái và chức năng của bãi triều rạn đá:
  • Bãi triều rạn đá đóng vai trò bãi đẻ, bãi ươm dưỡng con non và vùng kiếm ăn thiết yếu cho các loài cá kinh tế (Siganus fuscescens, Lutjanus argentimaculatus) và động vật đáy. Khi triều lên, đàn cá di chuyển vào bãi triều đá và các hồ nước triều (pool) để tìm kiếm thức ăn (tảo, sinh vật bám); khi triều rút, chúng rút về các rạn san hô và vùng nước sâu hạ triều.
  • Phân tích hồi quy tuyến tính số liệu thô ($400\text{ m}^2$) xác nhận mật độ cá Hồng bạc và cá Dìa chấm tương quan chặt chẽ với cấu trúc rạn đá, độ phức tạp của nền đáy và sinh khối rong biển.
  1. Đánh giá sự suy giảm đa dạng sinh học và các yếu tố ảnh hưởng:
  • Tác động tự nhiên: Nhiệt độ không khí cực đoan khi phơi bãi vào mùa hè ($>38^\circ\text{C}$), rét lạnh mùa đông ($<5^\circ\text{C}$), bão lớn (lên tới cấp 17 tại Bạch Long Vĩ) và sóng mạnh gây gãy đổ rạn, vùi lấp nền đáy.
  • Tác động nhân sinh: Mở rộng diện tích xây dựng cảng cá tại Bạch Long Vĩ từ $29,9\text{ ha}$ (2008) lên $74,91\text{ ha}$ (2019); các công trình hạ tầng du lịch tại Cát Bà tăng từ $12\text{ ha}$ (2000), $20\text{ ha}$ (2008) lên $40\text{ ha}$ (2019) gây mất sinh cảnh bãi triều. Áp lực khai thác quá mức và khai thác hủy diệt (chất độc, nổ mìn, xung điện) làm cạn kiệt nguồn lợi Bào ngư chín lỗ, Ốc đụn và Tu hài.
  1. Đề xuất giải pháp quản lý:
  • Xây dựng và kiểm định bộ tiêu chí S-P-R-B phục vụ quan trắc nhanh hiện trạng vùng triều rạn đá.
  • Ứng dụng UAV Phantom 4 Multispectral và Agisoft Metashape Professional xây dựng khóa giải đoán và bản đồ hiện trạng phân bố nền đáy bãi triều Bạch Long Vĩ với độ chính xác cao.
  • Thiết lập phương án phân vùng chức năng quản lý vùng triều rạn đá đảo Bạch Long Vĩ thành các phân khu chuyên biệt: phân khu bảo vệ nghiêm ngặt, phân khu phục hồi sinh thái và phân khu sử dụng hợp lý / dịch vụ du lịch.
  • Đề xuất 5 nhóm giải pháp tổng thể: (1) Hoàn thiện chính sách pháp luật; (2) Củng cố tổ chức bộ máy quản lý và cơ chế đồng quản lý; (3) Ứng dụng khoa học công nghệ, kỹ thuật quan trắc; (4) Tuyên truyền giáo dục, nâng cao nhận thức cộng đồng và hợp tác quốc tế; (5) Định hướng quy hoạch không gian sử dụng hợp lý đa dạng sinh học.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lý luận và thực tiễn được luận án tự nêu bao gồm:

  • Cung cấp bộ số liệu cập nhật đầy đủ và đồng bộ về cấu trúc thành phần loài, phân bố, sinh vật lượng của các nhóm sinh vật đáy và rong biển sống cố định trên vùng triều rạn đá tại 3 đảo tiêu biểu vùng biển Đông - Bắc (Bạch Long Vĩ, Cô Tô, Cát Bà); xác định đặc trưng khu hệ và làm sáng tỏ tính liên kết sinh thái giữa vùng triều rạn đá với các hệ sinh thái lân cận.
  • Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá đa dạng sinh học vùng triều rạn đá dựa trên khung phân tích Hiện trạng - Áp lực - Đáp ứng - Lợi ích (S-P-R-B), tạo công cụ chuẩn hóa phục vụ công tác quan trắc và giám sát định kỳ.
  • Đề xuất mô hình tổng thể phân vùng chức năng quản lý vùng triều rạn đá cấp huyện đảo áp dụng thử nghiệm tại huyện đảo Bạch Long Vĩ; đồng thời ứng dụng thiết bị bay không người lái đa phổ (UAV) trong việc thành lập bản đồ hiện trạng và giải đoán nền đáy bãi triều.
  • Đề xuất hệ thống 5 nhóm giải pháp tổng thể có tính khả thi nhằm bảo tồn, khai thác và sử dụng bền vững đa dạng sinh học vùng triều rạn đá khu vực Đông - Bắc Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của luận án: Do lĩnh vực nghiên cứu mang tính tổng hợp liên ngành giữa đa dạng sinh học, điều kiện tự nhiên, môi trường và kinh tế - xã hội, bộ tiêu chí S-P-R-B mới chỉ được kiểm định thực tế tại 3 đảo nghiên cứu thuộc vùng biển Đông - Bắc nên chưa bao phủ toàn diện mọi đặc thù sinh cảnh vùng triều rạn đá ở các vùng biển khác của Việt Nam.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Tiếp tục bổ sung, hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng của bộ tiêu chí S-P-R-B cho các đảo ven bờ và hải đảo xa bờ trên phạm vi cả nước.
  • Nâng cao quy trình bay chụp và giải đoán ảnh UAV đa phổ trong các điều kiện khí tượng, thủy văn và độ đục nước biển phức tạp hơn.
  • Triển khai áp dụng mô hình phân vùng chức năng tại các huyện đảo Cô Tô, Cát Hải và các khu bảo tồn biển mới thành lập.

Giá trị tham khảo

Luận án mang lại giá trị tham khảo học thuật và thực tiễn cho nhiều đối tượng:

  • Giảng viên, nghiên cứu sinh, học viên cao học thuộc các chuyên ngành Quản lý tài nguyên và môi trường, Sinh thái học biển, Hải dương học và Quản lý biển: Tham khảo khung phương pháp luận đánh giá liên kết sinh thái, quy trình ứng dụng UAV trong viễn thám rạn đá nông và phương pháp xây dựng bộ chỉ số S-P-R-B.
  • Các cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Chi cục Thủy sản các tỉnh/thành phố Quảng Ninh, Hải Phòng): Sử dụng nguồn số liệu cơ sở về các loài nguy cấp, quý hiếm và trữ lượng nguồn lợi để điều chỉnh các quy định về mùa vụ, kích thước và ngư cụ khai thác.
  • Ban quản lý các Khu bảo tồn biển (Bạch Long Vĩ, Cô Tô - Đảo Trần, Cát Bà - Long Châu) và Ủy ban nhân dân các huyện đảo: Ứng dụng trực tiếp phương án phân vùng chức năng, quy trình quan trắc hiện trạng bằng UAV và các nhóm giải pháp chính sách nhằm kiểm soát ô nhiễm, ngăn chặn khai thác hủy diệt và quản lý bền vững tài nguyên sinh vật.

Câu hỏi thường gặp

  1. Luận án lựa chọn 3 đảo nào làm địa bàn nghiên cứu và đặc điểm địa hình rạn đá của từng đảo có gì khác biệt? Luận án nghiên cứu tại 3 đảo: Bạch Long Vĩ, Cô Tô và Cát Bà. Bạch Long Vĩ là đảo xa bờ giữa Vịnh Bắc Bộ, bãi triều rạn đá gốc thoải rộng từ 500 - 600 m phân bậc xếp tầng, chịu sóng gió lớn; Cô Tô gồm các đảo đồi núi thấp với nền đá lục nguyên flis, bãi triều thoải rộng; Cát Bà là đảo ven bờ có cấu trúc địa hình karst đá vôi điển hình, thềm mài mòn rạn đá hẹp viền quanh chân vách đứng và các tùng, áng kín sóng.

  2. Hai nhóm sinh vật chỉ thị chính được luận án tập trung khảo sát định lượng là gì? Luận án tập trung vào nhóm Động vật đáy (thân mềm, giáp xác, da gai, giun nhiều tơ) và nhóm Rong biển (rong Đỏ, rong Nâu, rong Lục) sống cố định hoặc cư trú thường xuyên trên nền đáy rạn đá vùng triều.

  3. Khung phân tích nào được luận án ứng dụng để xây dựng bộ tiêu chí quản lý đa dạng sinh học vùng triều rạn đá? Luận án ứng dụng mô hình S-P-R-B (State - Hiện trạng, Pressure - Áp lực, Response - Đáp ứng, Benefit - Lợi ích) nhằm lượng hóa các chỉ số sinh thái, áp lực tự nhiên - nhân sinh, năng lực quản lý của địa phương và hiệu quả kinh tế - sinh thái đem lại.

  4. Thiết bị và phần mềm nào được sử dụng để bay chụp và giải đoán hiện trạng nền đáy vùng triều rạn đá? Luận án sử dụng thiết bị bay không người lái Phantom 4 Multispectral, phần mềm lập kế hoạch bay tự động DJI GS Pro và phần mềm Agisoft Metashape Professional để ghép ảnh, nắn chỉnh hình học và phân loại giải đoán các lớp phủ nền đáy tại đảo Bạch Long Vĩ.

  5. Những loài sinh vật quý hiếm nào thuộc Sách Đỏ Việt Nam được ghi nhận tại các đảo nghiên cứu? Các loài nguy cấp ghi nhận gồm Bào ngư chín lỗ (Haliotis diversicolor - CR), Ốc đụn đực (Tectus pyramis - EN), Trai bàn mai (Pteria penguin - EN), Trai ngọc môi đen (Pteria margaritifera - VU), Bàng chài đầu đen (Thalassoma lunare - VU), ốc Đụn cái (Trochus niloticus), Vẹm xanh (Perna viridis) và Tu hài (Lutraria philippinarum).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Đào Minh Đông đã giải quyết đồng bộ việc cập nhật cơ sở dữ liệu đa dạng sinh học động vật đáy và rong biển tại 3 đảo tiêu biểu vùng biển Đông - Bắc Việt Nam (Bạch Long Vĩ, Cô Tô, Cát Bà), đồng thời xác lập cơ sở khoa học về tính liên kết sinh thái bãi triều rạn đá với các sinh cảnh lân cận. Công trình đóng góp bộ tiêu chí chuẩn hóa theo mô hình S-P-R-B và thử nghiệm thành công công nghệ bay chụp UAV đa phổ phục vụ giám sát hiện trạng rạn đá. Mô hình phân vùng chức năng chuyên biệt tại đảo Bạch Long Vĩ cùng hệ thống 5 nhóm giải pháp tổng thể là tài liệu khoa học phục vụ công tác quy hoạch, quản lý và sử dụng bền vững tài nguyên sinh vật biển đảo.