CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG DỰA TRÊN QUAN HỆ CÁ –MÔI TRƯỜNG, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ MỘT SỐ ĐỐI TƯỢNG CÁ KINH TẾ VÙNG BIỂN ĐÔNG NAM BỘ 1.1 HƯỚNG NGHIÊN CỨU DỰ BÁO NGƯ TRƯỜNG DỰA TRÊN QUAN HỆ CÁ-MÔI TRƯỜNG Hiện nay trên thế giới có 3 khuynh hướng nghiên cứu đánh giá trữ lượng và dự báo khả năng khai thác quần thể cá đó là: 1) dựa vào nguyên lý Russel và các cải tiến trên cơ sở thống kê nghề cá, 2) quá trình trao đổi năng lượng (dinh dưỡng) của cá trên cơ chế sinh lý-sinh thái thích nghi của cá với môi trường, 3) tương tác tổng hợp cá-môi trường-khai thác dưới tác động không dừng của môi trường [41]. Theo hướng thứ nhất Đánh giá biến động nguồn lợi cá dựa vào việc đánh giá riêng biệt các thành phần trong phương trình Russel mô tả biến động số lượng cá thể đàn cá (không xét di cư, nhập cư): dN/dt = W + R– (F + M) + Trong đó, N- số lượng cá thể đàn cá, R – lượng bổ sung cho đàn cá, W – Sinh trưởng của đàn cá, F – hệ số chết do khai thác, M – hệ số chết tự nhiên, - các biến động ngẫu nhiên không lường trước. Theo hướng này có 2 nhóm mô hình được sử dụng đó là nhóm mô hình giả định và mô hình giải tích. Mô hình giả định được phát triển dựa trên giả thiết về sự đồng nhất sinh khối của toàn bộ quần thể cá khai thác.
Trong đó, có ba phương pháp phổ biến của nhóm mô hình này là: phương pháp thuỷ âm, phương pháp diện tích và phương pháp sản lượng thặng dư. Theo hướng này, ở Việt Nam đã có một số công trình được công bố của Nguyễn Khắc Bát, Bùi Đình Chung, Vũ Việt Hà, Nguyễn Viết Nghĩa, Phạm Thược, Đào Mạnh Sơn…[4, 14, 15, 16, 18, 21, 33, 34, 38, 37]. Mô hình giải tích xem xét chi tiết các quá trình diễn ra trong quần thể và các kiểu khai thác khác nhau tác động lên quần thể, bao gồm mô hình LCA, VPA, MUNTIFAL… Ở Việt Nam cũng đã có các nghiên cứu theo hướng này của Đoàn 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Văn Bộ, Nguyễn Phi Đính, Nguyễn Xuân Huấn, Chu Tiến Vĩnh… [7, 8, 9, 12, 20, 28, 29]. Theo hướng thứ hai: Đánh giá biến động nguồn lợi cá thông qua các quá trình trao đổi năng lượng (dinh dưỡng) của cá với các sinh vật khác trong hệ sinh thái biển, nhằm giải quyết các quan hệ cơ bản trong lưới thức ăn và sự chuyển hóa năng lượng qua các bậc.
Những mô hình theo hướng này thường rất chặt chẽ về logic vì phản ánh được bản chất của các quy luật tự nhiên. Ở Việt Nam cũng đã có các công trình nghiên cứu của Nguyễn Tác An, Đoàn Văn Bộ, Nguyễn Tiến Cảnh [1, 6, 13]. Tuy nhiên, do tính phức tạp của các mối quan hệ dinh dưỡng cùng với sự phức tạp của các thuật toán trong các mô hình dẫn đến việc tính toán dự báo và đánh giá trữ lượng đàn cá khai thác theo hướng này rất khó khăn. Theo hướng thứ ba Nghiên cứu tác động tổng hợp môi trường - sinh vật - con người đã trở thành hướng nghiên cứu dễ dàng hơn cho việc dự báo biến động nguồn lợi cá trong vài chục năm gần đây.
Theo hướng này, việc nghiên cứu đánh giá biến động nguồn lợi đàn cá khai thác thì yếu tố khai thác, điều kiện hải dương học và sinh học được coi là quan trọng như nhau. Cho đến nay, hầu hết các công trình nghiên cứu dự báo biến động nguồn lợi cá trên thế giới đều theo hướng này, dựa trên việc phân tích các mối tương tác phức tạp khí tượng hải dương - sinh vật. Điều này đã được khẳng định trong vài chục năm gần đây khi chúng ta đã tích lũy được nhiều kiến thức về bản chất tự nhiên của các hệ sinh thái biển đồng thời các kỹ thuật điều tra khảo sát biển, công nghệ viễn thám biển, công nghệ tính toán trên các máy vi tính. ngày càng hiện đại, cho phép thu nhận và xử lý những chuỗi số liệu dài, mau lẹ và đồng bộ cá-môi trường trên phạm vi không gian rộng.
NCS cũng lựa chọn hướng nghiên cứu thứ 3 để thực hiện luận án. Để hiễu rõ hơn về hướng nghiên cứu này, luận án đã tổng quan các công trình nghiên cứu ở Việt Nam cũng như trên thế giới trong mục 1. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Giữa điều kiện môi trường và sự tập trung của cá khai thác có tồn tại những mối quan hệ chặt chẽ. Mọi thay đổi của các điều kiện môi trường đều dẫn đến biến động số lượng và phân bố của đàn cá.
Theo hướng nghiên cứu thứ 3, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thành công với việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố hải dương học như là nhiệt độ, độ muối, dòng chảy, ôxy hòa tan và năng suất sinh học sơ cấp trong chuỗi thức ăn (thực vật phù du, động vật phù du, chlophyll-a.) với nhiều loài cá khác nhau và dự báo chúng rất hiệu quả cho ngư dân khai thác. Đối với mỗi loài cá ở các vùng biển khác nhau người ta dùng các yếu tố môi trường khác nhau trong mô hình dự báo. Do vậy, việc nghiên cứu mối quan hệ giữa cá với các yếu tố môi trường và lựa chọn các yếu tố môi trường để dự báo cho từng loài cụ thể là rất quan trọng và đã có nhiều công trình khoa học được công bố về vấn đề này. Dưới đây luận án sẽ điểm qua một số công trình công bố trong thời gian gần đây.
Trong hải dương học, nhiệt độ bề mặt biển là một trong những nhân tố rất quan trọng. Đối với hoạt động nghề cá, nhiệt độ nước biển bề mặt được xem như là các chỉ số trực tiếp liên quan đến các khu vực tập trung của đàn cá hoặc gián tiếp thông qua sự ảnh hưởng của chúng đến khu vực tập trung thức ăn cho cá [85]. Nhiệt độ bề mặt biển (SST) có thể ảnh hưởng đến phạm vi phân bố địa lý của hầu hết các loài sinh vật biển. Tuy nhiên, nhiều khi quan sát mối quan hệ giữa nhiệt độ với sự phân bố hay các tập tính sinh học của loài sinh vật nào đó không được thể hiện rõ mà phải thông qua một mối quan hệ khác ví dụ phân tích mối quan hệ của cá Ngừ Vây Vàng với cấu trúc nhiệt đại dương nhiều khi không thể giải thích được bằng trực tiếp nhiệt độ, mà có thể thông qua chuỗi thức ăn [72].
Đối với cá biển, nhiệt độ là một tham số hải dương học quan trọng để nghiên cứu môi trường sống của nhiều loài cá, mỗi loài cá đều có một khoảng thích ứng riêng với nhiệt độ như: cá Ngừ Vằn ở vùng nhiệt đới thích ứng với nhiệt độ trong khoảng từ 14,7-30,0oC trong khi ở vùng biển Nhật Bản thấy chúng ở dải nước có nhiệt độ là 18,0-28,0oC. Hay đối 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com với đàn cá thu lớn ở vùng biển gần bờ của miền Trung Đại Tây Dương di cư trong phạm vi khoảng nhiệt độ hẹp từ 8-13oC.[55] Việc sử dụng ngày càng nhiều dữ liệu viễn thám biển trong dự báo ngư trường khai thác các loài cá đã được nhiều công trình công bố với việc thiết lập mô hình dự báo dựa trên mối quan hệ giữa sự phân bố của các loài cá với nhiệt độ nước biển tầng mặt và hàm lượng chlorophyll-a. Trong đó, phải kể đến các công trình của Silva và nnk (2000), công trình này đã chỉ ra mối quan hệ giữa sản lượng khai thác của các loài cá thu, cá cơm và cá trích tại vùng biển bắc của Chile có liên hệ mật thiết với nhiệt độ nước biển bề mặt (SST) và hàm lượng chlorophyll-a [86]. Ở Ấn Độ, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp phân tích không gian chồng bàn đồ hàm lượng chlorophyll-a và nhiệt độ nước biển bề mặt từ ảnh viễn thám độ phân giải cao (AVHRR) và số liệu nghề cá để tìm ra khu vực có khả năng tập trung các đàn cá [87].
Mansor và nnk (2001) đã xây dựng hệ thống dự báo ngư trường khai thác hải sản ở Biển Đông bằng việc phân tích dữ liệu ảnh viễn thám về nhiệt độ nước biển bề mặt và chlorophyll-a (sử dụng GIS) tìm ra những khu vực có nước trồi, nước chìm hay khu vực có khẳ năng tập trung cao thực vật phù du từ đó xác định được khu vực tiềm năng tập trung các loài cá. Trên cơ sở đó ông đã xây dựng thành công phần mềm DSS hay được gọi là TroFFS để phục vụ cho quá trình dự báo đàn cá trong vùng biển nhiệt đới [75]. Ở Indonesia, các bản dự báo ngư trường khai thác cá bạc má cũng được xây dựng dựa trên trường nhiệt bề mặt và hàm lượng chlorophyll-a [80]. Mukti và nnk (2011) phân tích mối quan hệ giữa năng suất khai thác cá Ngừ Vằn với 2 thông số là nhiệt độ nước biển bề mặt và hàm lượng chlorophyll-a thu thập từ viễn thám biển.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được các khoảng thích ứng sinh thái của cá Ngừ Vằn với 2 thông số này và sử dụng chúng vào xây dựng dự báo cá Ngừ Vằn ở vùng Bone Bay-Flores [78]. Nhóm tác giả khẳng định rằng, yếu tố nhiệt độ nước biển và hàm lượng chlorophyll-a là nhân tố chính so với các yếu tố khác. Ngoài ra ở Đài Loan, các nhà khoa học xây dựng mô hình dự báo cá ngừ đại dương dưa trên phân tích hồi quy tuyến tính mối quan hệ giữa năng suất khai thác của nghề câu vàng cá ngừ đại dương với các yếu tố hải 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dương học (nhiệt độ, chlorophyll-a và lớp đột biến nhiệt độ) trong đó có sử dụng phân tích thành phần chính (PCA) ở vùng biển xích đạo Đại Tây Dương [71]. Ở vùng biển Ấn Độ Dương, để xây dựng dự báo ngư trường khai thác của cá Ngừ Vây Vàng, các nhà khoa học đến từ Học viện Công nghệ Châu Á, Nhật Bản và Sri Lanka đã sử dụng các thông số như: nhiệt độ nước biển (SST), hàm lượng chlorophyll-a và độ cao động lực bề mặt biển (SSH) từ dữ liệu viễn thám của NOAA với độ phân giải 0,25 x 0,25 độ kinh vĩ.