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.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.
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.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,. 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. 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. 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.vn/ Chƣơng I - TỔNG QUAN 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. 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. 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.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.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.