I. Tổng quan nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du Đà Nẵng
Nghiên cứu về đa dạng sinh học tảo phù du tại các thủy vực nước ngọt đóng vai trò nền tảng trong việc đánh giá sức khỏe hệ sinh thái. Tảo phù du, hay vi tảo, là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn, có vai trò then chốt trong việc chuyển hóa năng lượng mặt trời thành sinh khối. Luận văn thạc sĩ của tác giả Lâm Thị Hồng Ngát (2019) đã cung cấp một cái nhìn toàn diện về hiện trạng và sự phân bố của các loài tảo tại một số thủy vực nước ngọt tại thành phố Đà Nẵng. Tảo phù du không chỉ là nguồn thức ăn cho động vật thủy sinh mà còn là nhân tố quan trọng trong chu trình sinh địa hóa, đặc biệt là chu trình oxy và cacbon. Sự hiện diện và cấu trúc quần xã của chúng phản ánh trực tiếp chất lượng môi trường nước. Do có vòng đời ngắn và nhạy cảm với sự thay đổi của các yếu tố lý hóa, tảo phù du được xem là sinh vật chỉ thị lý tưởng cho tình trạng ô nhiễm. Một sự thay đổi nhỏ trong hàm lượng dinh dưỡng như nitơ hay phospho có thể dẫn đến sự bùng phát của một số loài, gây ra hiện tượng "nước nở hoa". Vì vậy, việc thực hiện một công trình nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du chuyên sâu là vô cùng cần thiết. Công trình này không chỉ bổ sung dữ liệu khoa học còn thiếu cho khu vực Đà Nẵng mà còn đặt cơ sở cho việc xây dựng các công cụ giám sát sinh học, góp phần vào công tác quản lý tài nguyên nước bền vững. Việc xác định thành phần loài và mối tương quan của chúng với môi trường là bước đi đầu tiên để hiểu rõ động thái của hệ sinh thái, từ đó đề xuất các giải pháp bảo tồn và quản lý hiệu quả cho các thủy vực nước ngọt tại thành phố Đà Nẵng.
1.1. Vai trò quan trọng của tảo phù du trong hệ sinh thái nước ngọt
Tảo phù du là sinh vật sản xuất sơ cấp, tạo nên nền tảng của lưới thức ăn trong hầu hết các hệ sinh thái thủy vực. Chúng thực hiện quá trình quang hợp, chuyển hóa CO2 và năng lượng ánh sáng thành các hợp chất hữu cơ, đồng thời giải phóng oxy vào môi trường nước. Vai trò này đặc biệt quan trọng trong việc duy trì nồng độ oxy hòa tan (DO), yếu tố sống còn của các sinh vật hiếu khí. Ngoài ra, sinh khối của tảo phù du là nguồn thức ăn trực tiếp cho động vật phù du, ấu trùng tôm, cá và các loài nhuyễn thể. Giá trị dinh dưỡng của chúng rất cao, chứa nhiều protein, lipid và vitamin thiết yếu. Trong các thủy vực chịu tác động của ô nhiễm hữu cơ, tảo phù du góp phần làm sạch môi trường bằng cách hấp thụ một lượng lớn các chất dinh dưỡng dư thừa như nitơ và phospho, ngăn chặn tình trạng phú dưỡng hóa nghiêm trọng.
1.2. Tính cấp thiết của việc đánh giá đa dạng sinh học thủy vực
Thành phố Đà Nẵng sở hữu một hệ thống sông ngòi và hồ chứa phong phú, nhưng các nghiên cứu về đa dạng sinh học tại đây chủ yếu tập trung vào động thực vật bậc cao. Khoảng trống kiến thức về các sinh vật bậc thấp như tảo phù du là rất lớn. Việc đánh giá đa dạng sinh học tảo phù du trở nên cấp thiết khi các thủy vực nước ngọt tại thành phố Đà Nẵng đang phải đối mặt với áp lực từ quá trình đô thị hóa và hoạt động công nghiệp. Nghiên cứu thành phần loài và sự phân bố của tảo không chỉ cung cấp dữ liệu khoa học cơ bản mà còn là cơ sở để nhận diện các loài có giá trị kinh tế hoặc các loài có khả năng gây hại. Đây là tiền đề khoa học quan trọng để tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về phân lập, nuôi trồng và ứng dụng tảo trong các lĩnh vực như xử lý môi trường, sản xuất nhiên liệu sinh học và nuôi trồng thủy sản.
II. Thách thức trong quản lý chất lượng nước thủy vực Đà Nẵng
Quản lý chất lượng môi trường nước tại các thủy vực ở Đà Nẵng đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là sự biến động của các yếu tố lý hóa và áp lực từ nguồn thải. Kết quả phân tích từ nghiên cứu của Lâm Thị Hồng Ngát cho thấy sự khác biệt rõ rệt về chất lượng nước giữa 10 điểm khảo sát. Đáng báo động là tình trạng tại hồ Bàu Trảng và hồ Công Viên. Tại hồ Bàu Trảng, chỉ số pH lên tới 10,93, vượt xa ngưỡng cho phép của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cho thấy môi trường có tính kiềm rất cao, có thể gây hại cho hầu hết các sinh vật thủy sinh. Đồng thời, hàm lượng oxy hòa tan (DO) ở đây rất thấp, trong khi hàm lượng nitơ tổng số (TN) lại cao vượt trội (18,039 mg/L). Tình trạng tương tự cũng được ghi nhận tại hồ Công Viên. Nồng độ DO thấp và TN cao là những dấu hiệu điển hình của ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, thường xuất phát từ nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý. Những thách thức này đòi hỏi một hệ thống giám sát hiệu quả. Việc sử dụng các sinh vật chỉ thị như tảo phù du trong nghiên cứu đa dạng sinh học là một hướng tiếp cận hiệu quả và tiết kiệm chi phí để theo dõi và cảnh báo sớm các vấn đề về chất lượng môi trường nước tại các thủy vực nước ngọt của thành phố Đà Nẵng.
2.1. Biến động các thông số môi trường pH DO TN và PO4
Kết quả khảo sát cho thấy các thông số môi trường tại các thủy vực có sự phân hóa mạnh. Trong khi hầu hết các điểm có pH ổn định trong ngưỡng an toàn (7,18 – 7,97), thì hồ Bàu Trảng lại có tính kiềm cao bất thường. Hàm lượng DO cũng dao động lớn, từ mức rất thấp ở hồ Bàu Trảng và hồ Công Viên, đến mức cao tại hồ Hói Khê (8,46 mg/L). Đặc biệt, hàm lượng phosphat (PO4) và nitơ tổng số (TN), hai chỉ số quan trọng về mức độ phú dưỡng, cho thấy sự chênh lệch rõ rệt. Các thủy vực dạng sông có hàm lượng PO4 trung bình cao gấp 10 lần các thủy vực dạng hồ. Nồng độ TN cao kỷ lục tại hồ Bàu Trảng và hồ Công Viên là bằng chứng cho thấy đây là hai điểm nóng về ô nhiễm.
2.2. Hiện trạng ô nhiễm hữu cơ tại một số hồ và sông chính
Hiện trạng ô nhiễm hữu cơ được thể hiện rõ nét qua các chỉ số DO thấp và TN cao. Hồ Bàu Trảng, với vai trò là hồ điều tiết nước thải chưa qua xử lý từ khu vực sân bay, đã trở thành một điểm ô nhiễm kéo dài. Tương tự, hồ Công Viên cũng ghi nhận hàm lượng TN cao và DO thấp. Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến hệ sinh thái tại chỗ mà còn có nguy cơ lan rộng ra các thủy vực kết nối. Phân tích tương quan đa biến (PCA) cũng xác nhận TN và DO là hai yếu tố có trọng số ảnh hưởng lớn nhất đến sự khác biệt về chất lượng nước giữa các điểm nghiên cứu. Thực trạng này nhấn mạnh sự cần thiết phải có các biện pháp kiểm soát nguồn thải và cải tạo môi trường nước khẩn cấp.
III. Phương pháp nghiên cứu thực địa tảo phù du tại 10 thủy vực
Để có được kết quả chính xác về đa dạng sinh học tảo phù du, một phương pháp luận khoa học và chặt chẽ đã được áp dụng. Nghiên cứu được tiến hành tại 10 thủy vực nước ngọt tại thành phố Đà Nẵng, bao gồm cả sông và hồ, như sông Hàn, sông Cu Đê, hồ Công Viên, và hồ Bàu Trảng. Việc lựa chọn các địa điểm đa dạng về loại hình và mức độ chịu tác động giúp mang lại một bức tranh tổng thể. Mẫu định tính tảo phù du được thu bằng lưới vớt phiêu sinh Juday với kích thước mắt lưới 30μm, đảm bảo thu được cả những loài vi tảo kích thước nhỏ. Ngay tại hiện trường, mẫu được cố định bằng dung dịch Formalin 4% để bảo toàn cấu trúc tế bào cho quá trình định danh sau này. Song song với việc thu mẫu tảo, mẫu nước cũng được lấy để phân tích các chỉ tiêu lý hóa quan trọng. Quá trình này tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn TCVN. Trong phòng thí nghiệm, việc định danh các loài tảo được thực hiện dưới kính hiển vi có độ phóng đại cao, dựa trên các tài liệu chuyên ngành trong và ngoài nước. Các chỉ số sinh học như độ giàu loài và chỉ số tương đồng Bray-Curtis được sử dụng để phân tích và so sánh cấu trúc quần xã giữa các thủy vực. Cách tiếp cận hệ thống này là nền tảng vững chắc cho việc đánh giá đa dạng sinh học tảo phù du và mối liên hệ với chất lượng môi trường nước.
3.1. Quy trình thu mẫu và cố định thực vật phiêu sinh chuẩn
Phương pháp thu mẫu ngoài thực địa được chuẩn hóa để đảm bảo tính đồng nhất. Lưới Juday được sử dụng để thu các mẫu định tính, cho phép cô đặc một lượng lớn vi tảo từ cột nước. Sau khi thu, mẫu được cố định ngay lập tức bằng Formalin 4%, một hóa chất phổ biến giúp ngăn chặn sự phân hủy và giữ nguyên hình thái tế bào, vốn là đặc điểm quan trọng trong phân loại. Mỗi mẫu đều được dán nhãn cẩn thận với thông tin về địa điểm, thời gian và ký hiệu. Các ghi chú thực địa về điều kiện môi trường như dòng chảy, sinh cảnh xung quanh cũng được ghi chép lại để hỗ trợ quá trình diễn giải kết quả.
3.2. Phân tích định danh loài và các chỉ số sinh học trong PTN
Tại phòng thí nghiệm, các mẫu tảo được quan sát dưới kính hiển vi quang học với độ phóng đại từ 40x đến 1000x. Việc định danh được thực hiện dựa trên các đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào, đối chiếu với các khóa phân loại uy tín của Shirota (1966) và Dương Đức Tiến. Để đánh giá sâu hơn về cấu trúc quần xã, các chỉ số sinh học được tính toán. Độ giàu loài được ước tính bằng các chỉ số Chao, Jacknife 2. Mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các thủy vực được xác định bằng chỉ số Bray-Curtis. Phân tích tương quan đa biến CCA (Canonical Correspondence Analysis) được áp dụng để làm rõ mối quan hệ giữa sự phân bố của các ngành tảo và các yếu tố chất lượng môi trường nước.
IV. Kết quả đa dạng loài tảo phù du Ghi nhận 104 loài mới
Công trình nghiên cứu đa dạng sinh học tảo phù du tại Đà Nẵng đã mang lại những kết quả ấn tượng, ghi nhận tổng cộng 104 loài thuộc 34 họ và 6 ngành tảo khác nhau. Đây là một bộ dữ liệu quan trọng, bổ sung vào danh lục vi tảo của Việt Nam. Trong đó, ngành Tảo lục (Chlorophyta) chiếm ưu thế với số lượng loài lớn nhất là 32 loài (chiếm 30,8%). Tiếp theo là ngành Luân tảo (Charophyta) với 29 loài (27,9%), một nhóm tảo đặc trưng cho môi trường nước ngọt. Ngành Tảo mắt (Euglenophyta) ghi nhận 15 loài (14,4%), thường xuất hiện ở những nơi giàu chất hữu cơ. Ngành Tảo silic (Bacillariophyta) có 13 loài (12,5%), là thành phần quan trọng trong các thủy vực có dòng chảy. Hai ngành có số lượng loài thấp nhất là Tảo giáp (Dinophyta) (7 loài) và Tảo lam (Cyanophyta) (8 loài). Một phát hiện đáng chú ý là sự khác biệt lớn về cấu trúc quần xã giữa các địa điểm nghiên cứu, với chỉ số khác biệt Bray-Curtis dao động từ 58,14% đến 100%. Điều này cho thấy mỗi thủy vực sở hữu một quần xã tảo đặc trưng, phản ánh điều kiện môi trường riêng biệt. Kết quả này khẳng định tiềm năng đa dạng sinh học to lớn tại các thủy vực nước ngọt của thành phố Đà Nẵng và sự cần thiết phải có các biện pháp bảo tồn.
4.1. Phân tích cấu trúc thành phần loài tảo lục và luân tảo
Sự chiếm ưu thế của ngành Tảo lục và Luân tảo là một đặc điểm phổ biến của các thủy vực nước ngọt không bị ô nhiễm nặng. Trong nghiên cứu này, 32 loài Tảo lục và 29 loài Luân tảo đã được xác định. Đặc biệt, trong ngành Luân tảo, họ Closteriaceae và Desmidiaceae có số lượng loài rất phong phú, đây là những nhóm thường được coi là chỉ thị cho môi trường nước sạch, có độ pH trung tính đến hơi axit. Sự đa dạng của hai ngành này cho thấy nhiều thủy vực tại Đà Nẵng, như khu vực thượng nguồn sông Cu Đê hay hồ Đồng Xanh - Đồng Nghệ, vẫn còn duy trì được chất lượng môi trường tương đối tốt.
4.2. Sự khác biệt về độ giàu loài giữa thủy vực dạng hồ và sông
Nghiên cứu chỉ ra sự khác biệt rõ rệt trong thành phần loài giữa hai loại hình thủy vực. Thủy vực dạng hồ (nước tĩnh) ghi nhận sự phong phú của ngành Tảo mắt (14 loài) và một số họ của ngành Luân tảo (Desmidiaceae). Ngược lại, thủy vực dạng sông (nước chảy) lại là nơi chiếm ưu thế của ngành Tảo silic (12 loài). Tảo silic có cấu tạo vỏ silic cứng cáp, giúp chúng thích nghi tốt với môi trường có dòng chảy. Trong khi đó, Tảo mắt phát triển mạnh trong môi trường nước tù, giàu dinh dưỡng hữu cơ, điều này lý giải sự hiện diện dày đặc của chúng tại các hồ ô nhiễm như hồ Bàu Trảng (ghi nhận 13 loài). Sự phân hóa này khẳng định cấu trúc quần xã tảo phù du là một tấm gương phản chiếu chính xác các đặc điểm thủy văn và hóa học của môi trường.
V. Cách tảo phù du phản ánh chất lượng môi trường nước ngọt
Một trong những đóng góp quan trọng nhất của luận văn là đã xác lập được mối tương quan chặt chẽ giữa cấu trúc thành phần loài tảo phù du và chất lượng môi trường nước. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh tảo phù du không chỉ tồn tại trong môi trường mà còn phản ứng và thay đổi theo môi trường đó, biến chúng thành những sinh vật chỉ thị sinh học hiệu quả. Điển hình là mối quan hệ giữa ngành Tảo mắt (Euglenophyta) với các thông số pH và nitơ tổng số (TN). Nghiên cứu ghi nhận một mối tương quan thuận rõ rệt: ở những nơi có nồng độ TN cao và pH biến động mạnh như hồ Bàu Trảng, số lượng loài Tảo mắt tăng đột biến. Điều này củng cố giả thuyết rằng Tảo mắt là nhóm chỉ thị cho tình trạng ô nhiễm hữu cơ. Ngược lại, sự phong phú của Tảo silic (Bacillariophyta) trong các thủy vực dạng sông cho thấy vai trò của chúng như một chỉ báo cho hệ sinh thái nước chảy. Việc hiểu rõ các mối tương quan này mở ra hướng ứng dụng thực tiễn trong việc sử dụng đa dạng sinh học tảo phù du như một công cụ giám sát môi trường chi phí thấp, nhanh chóng và hiệu quả cho các thủy vực nước ngọt tại thành phố Đà Nẵng.
5.1. Mối tương quan giữa tảo mắt và chỉ số ô nhiễm hữu cơ TN
Phân tích thống kê cho thấy thông số pH và TN có ảnh hưởng lớn nhất đến tần suất xuất hiện của các loài thuộc ngành Tảo mắt. Cụ thể, mô hình tương quan tuyến tính đã xác lập mối tương quan thuận giữa số lượng loài Tảo mắt và nồng độ TN trong nước. Tại hồ Bàu Trảng, nơi có hàm lượng TN cao nhất, cũng là nơi ghi nhận số lượng loài Tảo mắt đa dạng nhất (13 loài). Nhiều loài trong ngành này, chẳng hạn như các loài thuộc chi Phacus và Euglena, từ lâu đã được thế giới công nhận là sinh vật chỉ thị cho môi trường giàu dinh dưỡng (eutrophic) đến ô nhiễm nặng (polysaprobic). Kết quả này khẳng định giá trị của việc sử dụng Tảo mắt để đánh giá mức độ ô nhiễm hữu cơ tại các hồ đô thị ở Đà Nẵng.
5.2. Tảo silic như một sinh vật chỉ thị cho môi trường sông
Trong khi Tảo mắt đặc trưng cho các hồ ô nhiễm, thì Tảo silic lại thể hiện vai trò chỉ thị cho các hệ sinh thái sông. Nghiên cứu ghi nhận 12 trên tổng số 13 loài Tảo silic được tìm thấy ở các thủy vực dạng sông như sông Hàn, sông Cẩm Lệ và sông Cu Đê. Các loài thuộc ngành này có yêu cầu đặc biệt về silic hòa tan để xây dựng vách tế bào và thường phát triển mạnh trong môi trường nước chảy, có sự xáo trộn tốt. Sự vắng mặt của chúng ở hầu hết các thủy vực dạng hồ (chỉ ghi nhận 2 loài) và sự phong phú ở các con sông cho thấy thành phần loài Tảo silic có thể được sử dụng để phân biệt và đánh giá đặc tính của các loại hình thủy vực khác nhau tại Đà Nẵng.
