Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu biến đổi thảm thực vật ngập mặn ven biển miền bắc việt nam trong điều kiện biến đổi khí hậu và nước biển dâng

Luận án tiến sĩ sinh học phân tích biến đổi thảm thực vật ngập mặn ven biển miền Bắc Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng.

• Tác giả: Phạm Hồng Tính
• Người hướng dẫn: PGS. Mai Sỹ Tuấn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu biến đổi thảm thực vật ngập mặn ven biển miền Bắc Việt Nam trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng

Biến đổi khí hậu và nước biển dâng là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến thảm thực vật ngập mặn tại miền Bắc Việt Nam. Nghiên cứu chỉ ra rằng, sự gia tăng nhiệt độ và mực nước biển đã tác động trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát triển của các loài cây ngập mặn. Theo dữ liệu từ trạm hải văn Hòn Dáu, mực nước biển đã tăng 20 cm từ năm 1960 đến 2005. Dự báo của IPCC cho thấy Việt Nam sẽ là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ hiện tượng này. Biến đổi khí hậu không chỉ làm thay đổi nhiệt độ và lượng mưa mà còn ảnh hưởng đến tần suất ngập triều, độ mặn và sự tích tụ trầm tích, từ đó tác động đến hệ sinh thái ngập mặn.

1.1. Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu gây ra sự thay đổi nhiệt độ và lượng mưa, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp và hô hấp của thảm thực vật ngập mặn. Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ bốc hơi nước, dẫn đến sự thay đổi độ mặn trong đất. Lượng mưa thay đổi cũng ảnh hưởng đến tần suất ngập triều, từ đó tác động đến sự phân bố và sinh trưởng của các loài cây ngập mặn. Nghiên cứu chỉ ra rằng, sự thay đổi này có thể làm giảm đa dạng sinh học và thay đổi cấu trúc thành phần loài trong hệ sinh thái ngập mặn.

1.2. Tác động của nước biển dâng

Nước biển dâng làm tăng tần suất ngập triều và thay đổi độ mặn của đất, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của thảm thực vật ngập mặn. Sự gia tăng mực nước biển cũng dẫn đến hiện tượng xói lở bờ biển, làm giảm diện tích phân bố của các loài cây ngập mặn. Nghiên cứu dự báo rằng, đến năm 2050, miền Bắc Việt Nam sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng từ hiện tượng này, đặc biệt là các khu vực ven biển như Đồng Rui, Vườn quốc gia Xuân Thủy và Đa Lộc.

II. Thảm thực vật ngập mặn và biến đổi môi trường

Thảm thực vật ngập mặn là một hệ thống động, luôn biến đổi dưới tác động của biến đổi môi trường. Nghiên cứu chỉ ra rằng, sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa và mực nước biển đã làm thay đổi cấu trúc và thành phần loài của thảm thực vật ngập mặn. Các loài cây ngập mặn như vẹt dù (B. gymnorrhiza) và trang (K. obovata) đã thay đổi mật độ và kích thước do sự thay đổi của môi trường. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cũng làm thay đổi quá trình bồi tụ trầm tích, ảnh hưởng đến tần suất ngập triều và sự phân bố của các loài cây ngập mặn.

2.1. Hiện trạng thảm thực vật ngập mặn

Nghiên cứu đánh giá hiện trạng thảm thực vật ngập mặn tại ba địa điểm chính ở miền Bắc Việt Nam: Đồng Rui, Vườn quốc gia Xuân Thủy và Đa Lộc. Kết quả cho thấy, sự đa dạng và cấu trúc thành phần loài của thảm thực vật ngập mặn đã thay đổi đáng kể do tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Mật độ cây và kích thước trung bình của các loài cây ngập mặn cũng giảm đi, đặc biệt là ở các khu vực có tần suất ngập triều cao.

2.2. Biến đổi cấu trúc và thành phần loài

Sự biến đổi của thảm thực vật ngập mặn được thể hiện qua sự thay đổi cấu trúc và thành phần loài. Nghiên cứu chỉ ra rằng, các loài cây ngập mặn như vẹt dù (B. gymnorrhiza) và trang (K. obovata) đã thay đổi mật độ và kích thước do sự thay đổi của môi trường. Biến đổi khí hậu và nước biển dâng cũng làm thay đổi quá trình bồi tụ trầm tích, ảnh hưởng đến tần suất ngập triều và sự phân bố của các loài cây ngập mặn.

III. Giải pháp bảo vệ và phát triển thảm thực vật ngập mặn

Nghiên cứu đề xuất một số giải pháp nhằm bảo vệ và phát triển thảm thực vật ngập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Các giải pháp bao gồm việc quản lý và bảo tồn các khu vực ngập mặn ven biển, tăng cường các biện pháp chống xói lở bờ biển, và phát triển các mô hình dự báo sự biến đổi của thảm thực vật ngập mặn. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nâng cao nhận thức cộng đồng về giá trị của hệ sinh thái ngập mặn và sự cần thiết của việc bảo vệ chúng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

3.1. Quản lý và bảo tồn

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp quản lý và bảo tồn thảm thực vật ngập mặn tại các khu vực ngập mặn ven biển. Các biện pháp bao gồm việc thiết lập các khu bảo tồn, tăng cường giám sát và quản lý các hoạt động khai thác tài nguyên, và phát triển các chính sách bảo vệ hệ sinh thái ngập mặn. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hợp tác giữa các cơ quan quản lý và cộng đồng địa phương trong việc bảo vệ thảm thực vật ngập mặn.

3.2. Phát triển mô hình dự báo

Nghiên cứu đề xuất việc phát triển các mô hình dự báo sự biến đổi của thảm thực vật ngập mặn trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng. Các mô hình này sẽ giúp dự báo mức độ và xu hướng biến đổi của thảm thực vật ngập mặn, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý và bảo vệ phù hợp. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cập nhật và cải thiện các mô hình dự báo để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc bảo vệ hệ sinh thái ngập mặn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu (05 trang), - Chƣơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (18 trang), - Chƣơng 2: Địa điểm, đối tƣợng, phạm vi, phƣơng pháp nghiên cứu (18 trang), - Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (68 trang), - Kết luận và kiến nghị (02 trang). Luận án có 15 bảng; 30 biểu đồ, sơ đồ, bản đồ và ảnh; 04 phụ lục; 88 tài liệu tham khảo, trong đó có 20 tài liệu tiếng Việt và 68 tài liệu tiếng Anh. 6 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. SỰ BIẾN ĐỔI THẢM THỰC VẬT NGẬP MẶN 1.

Sự phân bố của thảm thực vật ngập mặn TTVNM gồm chủ yếu là những cây ngập mặn thân gỗ sinh trƣởng ở những nơi tiếp giáp giữa đất liền và biển tại vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Những cây ngập mặn này cùng với những sinh vật tham gia nhƣ vi sinh vật, nấm và động vật tƣơng tác với những nhân tố vô sinh tạo thành hệ sinh thái ngập mặn hay hệ sinh thái ngập triều, ven biển [60]. Theo hệ thống phân loại thảm thực vật của UNESCO [6] dựa trên các tiêu chuẩn về ngoại mạo và cấu trúc thảm thực vật, TTVNM đƣợc xếp vào các thứ bậc: 1. Lớp quần hệ  1.

Phân lớp quần hệ  1. Nhóm quần hệ  1. Phân quần hệ, cụ thể nhƣ sau: - I. Rừng rậm thƣờng xanh mƣa mùa nhiệt đới cây lá cứng trên đất chịu ảnh hƣởng của thủy triều (ở cửa sông và ven biển): + I.

Cây Hai lá mầm (các quần xã sú, vẹt, trang…). Cây Một lá mầm (Nipa fruticans - dừa nƣớc). Trảng cây bụi thƣờng xanh mƣa mùa nhiệt đới lá cứng trên đất ngập thủy triều: + III. Cây lá rộng (sú, vẹt.

Nhƣ vậy, theo cách phân loại của UNESCO, TTVNM có thể đƣợc hiểu một cách đơn giản là rừng rậm (có chiều cao cây trung bình trên 5 m) hoặc thảm cây bụi (có chiều cao cây trung bình dƣới 5 m) thƣờng xanh mƣa mùa nhiệt đới lá cứng trên đất ngập thủy triều. 7 TTVNM có ở hơn 100 quốc gia và vùng lãnh thổ. Tổng diện tích TTVNM trên toàn cầu mặc dù đã có nhiều tính toán nhƣng rất chênh lệch, ví dụ 10 triệu ha [28], 14-15 triệu ha [78] hay 24 triệu ha [83]. Theo Spalding [81] tổng diện tích TTVNM trên thế giới khoảng 18 triệu ha với khoảng 41% ở Nam và Đông Nam Á, cộng với khoảng 23,5% ở Indonesia.

Theo FAO [48] tổng diện tích TTVNM khoảng 15,2 triệu ha. Trong đó, châu Á chiếm tỉ lệ cao nhất (38,5%) với 5,86 triệu ha, tập trung chủ yếu ở các nƣớc nhƣ Indonesia (2,9 triệu ha), Malaysia (565 nghìn ha), Thái Lan (240 nghìn ha), Trung Quốc (22,5 nghìn ha) và Việt Nam (157 nghìn ha). TTVNM phân bố rộng trong khoảng Vĩ tuyến 30o Nam đến 30o Bắc. Nhiệt độ và độ ẩm ảnh hƣởng rất lớn đến sự phân bố và thành phần loài cây ngập mặn của TTVNM [39], [68].

Các dòng đại dƣơng cũng ảnh hƣởng tới sự phân bố TTVNM bằng cách ngăn cản sự phát tán của các trụ mầm [37]. Mỗi loài cây ngập mặn khác nhau về thời gian phát triển trụ mầm, khả năng sinh trƣởng và giới hạn thích nghi của chúng. Các nhân tố này không hoàn toàn đồng nhất trên toàn thế giới và luôn tƣơng tác lẫn nhau tạo ra giới hạn phân bố của hầu hết các loài. Phan Nguyên Hồng và cs [9] đã nghiên cứu sự phân bố và các đặc điểm sinh thái của TTVNM Việt Nam.

Dựa vào các yếu tố địa lý, khảo sát thực địa và một phần kết quả nghiên cứu ảnh viễn thám ông đã chia TTVNM Việt Nam thành 4 khu vực (KV) với 12 tiểu khu. - KV 1: Ven biển Đông Bắc: từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn - KV 2: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ: từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trƣờng - KV 3: Ven biển Trung Bộ: từ mũi Lạch Trƣờng đến mũi Vũng Tàu - KV 4: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên. Sự phân vùng thảm thực vật ngập mặn Sự phân bố tập trung một số loài cây ngập mặn tại một vị trí nhất định đã đƣợc quan sát thấy không chỉ ở một vùng nhất định mà còn ở những vùng địa lý khác nhau. Có nhiều giả thuyết khác nhau để giải thích hiện tƣợng đó nhƣ là do quá trình diễn thế, sự phân vùng hay tƣơng quan cấu trúc.

Theo quan điểm sự phân vùng là biểu hiện không gian của diễn thế, các quần xã cây ngập mặn đƣợc phân vùng từ biển vào đất liền. Chẳng hạn nhƣ trƣờng hợp đã xảy ra đối với các loài cây ngập mặn ở mũi Chùa, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh. Ban đầu, các loài trong chi Mắm (Avicennia) có các đặc điểm thích nghi với độ ngập sâu, độ mặn cao và cƣờng độ chiếu sáng mạnh nhƣ hệ rễ hô hấp, rễ dinh dƣỡng phát triển, lá có tuyến tiết muối thừa… đã là loài tiên phong tại các bãi lầy mới hình thành ở xa biển, đất bùn cát lỏng. Sau đó, đất đƣợc dâng cao lên thuận lợi cho sự tái sinh của các loài thuộc chi Đƣớc (Rhizophora) hay Vẹt (Bruguiera)… cho đến khi đất cao không còn ngập triều nữa.

Khi đó, các loài cây không chịu mặn xuất hiện và thay thế các cây ngập mặn. Nhƣ vậy, quan điểm sử dụng diễn thế làm cơ sở để giải thích sự phân vùng của TTVNM là hợp logic [9]. Bên cạnh đó, một số giả thuyết khác cũng có thể giải thích cho sự phân vùng TTVNM, nhƣ giả thuyết về quá trình địa mạo gây ra sự phân vùng TTVNM; giả thuyết về sự tác động qua lại giữa độ mặn, thủy văn và sự phân vùng TTVNM; giả thuyết về sự phát tán và sống sót của cây con hay giả thuyết về sự cạnh tranh giữa các loài cây ngập mặn với nhau… 1. Sự biến đổi thảm thực vật ngập mặn Từ những năm 1860, Henry David Thoreau đã công bố bài báo về “diễn thế cây rừng”, trong đó ông đã mô tả sự biến đổi của rừng sồi.

Sự 9 biến đổi của các TTV sau đó tiếp tục đƣợc quan tâm bằng những nghiên cứu cơ bản của Cowles [35] về diễn thế TTV trên những diện tích đất đã bị rút nƣớc ở hồ Michigan (Mỹ) hay những nghiên cứu của Clements [33] về diễn thế của những hồ và bãi lầy đƣợc bồi tụ ở Ai Len. Davis [37], Chapman [31] hay Lugo [63] đã có những đánh giá đầu tiên về sự biến đổi TTVNM, đặc biệt là sự diễn thế TTVNM. Các nghiên cứu này đều cho thấy TTVNM có sự phân vùng, nhƣng câu hỏi đặt ra là liệu một phần nhỏ TTVNM trong toàn bộ diện tích TTVNM có đƣợc coi là một hệ sinh thái hay không? Tƣơng tự, Lugo [63] đã đặt ra câu hỏi: liệu chúng ta có thể coi TTVNM là một hệ diễn thế (có sự biến đổi tiếp nối) hay là một hệ thống có trạng thái ổn định? Về câu hỏi thứ nhất, hầu hết các công trình nghiên cứu về TTVNM đều công nhận một phần nhỏ TTVNM là một phân hệ của hệ sinh thái lớn hơn gồm toàn bộ diện tích TTVNM [31]. Lugo cũng giải thích hệ diễn thế là một hệ thống có khả năng thay đổi môi trƣờng tới một giới hạn mà nó đƣợc thay thế bởi một hệ khác và hệ ổn định là hệ có khả năng tự duy trì và không bị thay thế bởi một hệ sinh thái khác.

Ông đã chứng minh rằng TTVNM là hệ có biến đổi hay ổn định tùy thuộc vào các tiêu chí mà ngƣời nghiên cứu sử dụng. Davis [36] đã khẳng định TTVNM sẽ luôn luôn đƣợc thay thế bởi một hệ sinh thái khác. Ông cũng cho rằng rừng trên cạn, hệ sinh thái đại dƣơng hay hệ sinh thái đất ngập nƣớc ngọt là những hệ sinh thái có thể thay thế TTVNM. Trƣờng hợp này có thể áp dụng cho những vùng bờ biển đang đƣợc mở rộng hay ở những nơi đang có sự bồi tụ mạnh.

Lugo [63] lại cho rằng TTVNM cũng có thể đƣợc xem là một hệ thống ổn định ở khía cạnh chúng là những hệ sinh thái tự duy trì ổn định và đỉnh cực ở môi trƣờng đất ngập nƣớc ven biển nhiệt đới và cận nhiệt đới. 10 Theo Phan Nguyên Hồng và cs [9], sự thay đổi một cách nhanh chóng các nhân tố môi trƣờng ở vùng cửa sông, ven biển do hoạt động của thuỷ triều và lƣu lƣợng sông khiến cho đất bị bồi tụ hoặc bị xói lở đã ảnh hƣởng trực tiếp đến sự phân bố của các loài cây ngập mặn và có sự thay thế loài này bằng loài khác. Các tác giả cũng cho rằng các quần xã thực vật ngập mặn phát triển theo hƣớng tiến hóa hoặc suy thoái và hai hƣớng này có thể xảy ra nối tiếp tại cùng một địa điểm. Phan Nguyên Hồng và cs [9] cũng cho rằng, môi trƣờng bãi triều có các cây tiên phong cố định đất, giữ phù sa và trầm tích làm cho đất bùn ngày càng chặt hơn, độ ngập triều giảm, lƣợng nƣớc ngọt đƣợc tăng cƣờng đã tạo điều kiện cho các loài đến sau sinh trƣởng thuận lợi hơn, nên số loài phong phú dần lên, sinh khối cũng cao hơn quần xã trƣớc đó.

Đến một mức phát triển nhất định sự cạnh tranh về dinh dƣỡng, ánh sáng,. tăng cao, dẫn đến sự thay thế của các loài chiếm ƣu thế, những loài đến trƣớc yếu hơn sẽ bị tiêu diệt dần. Do đó mà ở các giai đoạn ổn định về sau các quần xã sẽ đơn giản hơn về thành phần loài và cấu trúc quần xã. Đến giai đoạn cuối, khi đất không còn ngập nƣớc triều, làm cho bùn khô hơn, thì diễn thế chuyển sang dạng thoái hoá do môi trƣờng đã thay đổi không phù hợp với cây ngập mặn nữa.

Phía sau của diễn thế đó có thể là một vùng thấp trũng ngấm nƣớc mặn với thảm cỏ, một vùng đất mặn hoang hoá, một rừng núi đá vôi, rừng nội địa, rừng cây họ Dầu (Dipterocarpaceae), tuỳ theo vị trí địa hình và bắt đầu chuyển sang một TTV khác không giống tính chất của TTVNM. Tóm lại, hầu hết các công trình nghiên cứu của các tác giả trong nƣớc và quốc tế đều khẳng định TTVNM là một hệ thống luôn biến đổi. Khi các quần xã cây ngập mặn phát triển trên một diện tích bãi triều nhất định, chúng làm biến đổi môi trƣờng, tạo điều kiện thuận lợi cho các quần xã khác phù 11 hợp hơn phát triển trên chính diện tích đó và cuối cùng, khi môi trƣờng tiếp tục thay đổi không phù hợp với các loài cây ngập mặn, thì quần xã cây ngập mặn có thể đƣợc thay thế bởi một quần xã thực vật trên cạn hay một vùng đất mặn hoang hóa.