Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học chuyên ngành Thủy sinh vật học (mã số: 62420108) của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Hiếu, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Đỗ Công Thung và TS. Nguyễn Khắc Bát tại Viện Nghiên cứu Hải sản (năm 2022), tập trung vào đề tài: "Nghiên cứu đa dạng sinh học, nguồn lợi hải miên (Porifera) ở một số vùng biển ven đảo Việt Nam và đánh giá nguồn nguyên liệu phục vụ cho y dược". Công trình kế thừa và sử dụng nguồn dữ liệu từ đề tài cấp nhà nước ĐTĐL.2012-G/10 "Khảo sát nguồn lợi hải miên trong hệ sinh thái ven đảo và đánh giá khả năng cung cấp nguồn nguyên liệu cho y dược".

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Ngành Thân lỗ (Porifera), thường gọi là hải miên hay bọt biển, là nhóm động vật đa bào nguyên thủy đóng vai trò cấu trúc nền tảng trong hệ sinh thái biển, đặc biệt là hệ sinh thái rạn san hô, đồng thời tham gia tích cực vào chu trình lọc nước và chuyển hóa vật chất đáy. Từ nửa sau thế kỷ 20, các nghiên cứu hóa sinh trên thế giới đã xác định hải miên là nguồn sinh vật biển chứa đựng nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học giá trị như kháng viêm, gây độc tế bào ung thư, kháng virus, kháng sinh và diệt nấm.

Tại Việt Nam, các nghiên cứu sinh vật biển trước đây chủ yếu tập trung vào các đối tượng thủy sản phục vụ nhu cầu thực phẩm. Nhóm tài nguyên sinh vật phi thực phẩm có tiềm năng y dược, đặc biệt là quần xã hải miên, chưa được điều tra toàn diện về phân bố sinh thái, sinh lượng và trữ lượng tự nhiên. Đây là khoảng trống dữ liệu khoa học cần được giải quyết nhằm phục vụ công tác quản lý tài nguyên, bảo tồn đa dạng sinh học và định hướng khai thác bền vững nguồn nguyên liệu y dược biển.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Xác định danh mục thành phần loài thường gặp, cấu trúc quần xã và đặc điểm nguồn lợi hải miên (đa dạng loài, phân bố, trữ lượng nguồn lợi) tại một số khu vực ven biển, ven đảo ở vùng biển Việt Nam.
  2. Xác định thành phần loài, nhóm loài và tiềm năng nguồn lợi hải miên có khả năng cung cấp nguyên liệu phục vụ cho y dược.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Quần xã hải miên thuộc ngành Thân lỗ (Porifera) và các hợp phần nền đáy liên quan trong hệ sinh thái ven đảo.
  • Phạm vi không gian: Điều tra, khảo sát thực địa tại 04 vùng biển ven đảo đại diện cho các vùng sinh thái biển Việt Nam:
    1. Quần đảo Cô Tô (tỉnh Quảng Ninh – vùng biển Vịnh Bắc Bộ).
    2. Vùng biển Hải Vân – Sơn Chà (tỉnh Thừa Thiên Huế – vùng biển Trung Bộ).
    3. Quần đảo Phú Quý (tỉnh Bình Thuận – vùng biển Đông Nam Bộ / Nam Trung Bộ).
    4. Quần đảo Phú Quốc / khu vực An Thới (tỉnh Kiên Giang – vùng biển Tây Nam Bộ).
  • Phạm vi thời gian: Số liệu khảo sát thực địa được thu thập chính trong giai đoạn 2013–2014 và được cập nhật, phân tích tổng hợp hoàn thành năm 2022.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Nghiên cứu hải miên trên thế giới

Hệ thống phân loại ngành Porifera hiện đại ghi nhận khoảng hơn 11.000 loài đã được mô tả, trong đó xấp xỉ 8.500 loài hợp lệ, phân bố trong 4 lớp: Demospongiae (chiếm 83%), Calcarea (8%), Hexactinellida (8%) và Homoscleromorpha (1%) (Van Soest et al., 2012; Hooper et al., 2002; Boury-Esnault). Các nghiên cứu sinh thái học chỉ ra vai trò của hải miên trong chu trình sinh địa hóa silic, nitơ và tương tác cộng sinh vi sinh vật (Davy et al.; Wilkinson, 1983; Vopel, 2001; Dayton, 1971; McClintock et al., 2005; Carballo & Moreno, 2006).

Về mặt nguồn lợi và dược liệu, các quốc gia khu vực Địa Trung Hải, Caribe và Mỹ đã tiến hành đánh giá trữ lượng quần xã hải miên phục vụ khai thác thương mại và quản lý nghề cá (Stevely et al.; DiResta et al.; John et al., 1991). Khảo sát của Tse-Lynn Loh và Joseph R. Pawlik (2014) trên 69 rạn san hô Caribe xác định 109 loài hải miên với 67 loài chứa chất bảo vệ tự nhiên, đồng thời ghi nhận 10 loài ưu thế thuộc lớp Demospongiae (Aplysina cauliformis, Xestospongia muta, Niphates erecta...).

Hàng loạt hoạt chất sinh học đã được phân lập từ hải miên trên thế giới:

  • Kháng viêm: Hợp chất Manoalide từ Luffariella variabilis (De Silva & Scheuer, 1980), Topsentin từ Topsentia genitrix (Jacobs et al., 1994), Smenohaimien A–F từ Smenospongia cerebriformis (P. Kiem et al., 2017).
  • Chống ung thư, gây độc tế bào: Halichondrin B từ Halichondria okadai (Hirata & Uemura, 1986; Bai et al., 1991), Discodermolide từ Discodermia dissoluta (Ter Haar et al., 1996), Swinholide A từ Theonella swinhoei (Bubb et al., 1995), Dactyloquinone D từ Smenospongia cerebriformis (P. Kiem et al., 2017).
  • Kháng virus: Avarol từ Dysidea avara (Muller et al., 1987, 1991), Papuamides C–D từ Theonella mirabilis (Ford et al., 1999), Haplosamates A–B từ Xestospongia sp. (Qureshi & Faulkner, 1999).
  • Kháng sinh, diệt nấm: Cribrostatin 3 từ Cribrochalina sp., Arenosclerins A–C từ Arenosclera brasiliensis (Torres et al., 2002), (+)-hydroxymanazamine A từ Pachypellina sp. ức chế vi khuẩn lao Mycobacterium tuberculosis H37Rv (Sophia et al., 2019).

Nghiên cứu hải miên tại Việt Nam

Lịch sử nghiên cứu phân loại hải miên ở Việt Nam khởi đầu từ các công bố của Lindgren (1898) tại Nha Trang (20 loài), Dawydoff (1952) tại vùng biển Đông Dương (102 loài và 17 loài chưa định danh), Lévi (1961) tại Nha Trang (30 loài), Gurjanova (1972) tại Vịnh Bắc Bộ, và Nguyễn Văn Chung cùng cộng sự (1977–1978) ghi nhận 142 loài. Đầu thế kỷ 21, Hooper et al. (2000) công bố 126 loài ở Biển Đông; Chervyakova (2007) xác định 89 loài tại vịnh Nha Trang; Barbara Calcinai et al. (2006) ghi nhận 36 loài ở Vịnh Hạ Long; Thái Minh Quang và Lim et al. (2016, 2017) rà soát danh mục 141 loài. Nguyễn Khắc Bát và cộng sự (2016) công bố 257 loài thuộc 3 lớp tại 07 đảo ven biển.

Về hóa sinh và dược liệu, các công trình của Cao Phương Dung (1996), Hoàng Thanh Hương (2002), Châu Văn Minh và cộng sự (2005, 2006–2008, 2010), Nguyễn Khắc Bát và cộng sự (2015, 2016), Đặng Xuân Cường (2018), Đỗ Thị Việt Hương (2020) đã chứng minh hoạt tính sinh học từ các giống Dysidea, Haliclona, Ircinia, Xestospongia.

Vị trí và khoảng trống luận án giải quyết

Hầu hết các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam chỉ dừng lại ở khảo sát danh lục phân loại định tính hoặc phân tích hóa học cấu trúc phân tử trên các mẫu vật thu thập ngẫu nhiên. Luận án này kết hợp đồng bộ giữa phân loại hình thái vi xương, phân tích cấu trúc sinh thái quần xã, đo đạc độ phủ nền đáy, ước tính trữ lượng nguồn lợi sinh khối tự nhiên và đánh giá tiềm năng cung cấp nguyên liệu y dược tại 04 vùng đảo trọng điểm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và phân loại học

Luận án áp dụng hệ thống phân loại học động vật thân lỗ theo tiêu chuẩn quốc tế của Hooper et al. (2002) và Van Soest et al. (2012), dựa trên hình thái đại thể và giải phẫu vi xương (spicules: megascleres, microscleres) cùng cấu trúc mạng lưới sợi collagen/spongin. Về mặt sinh thái, luận án sử dụng lý thuyết cấu trúc quần xã sinh vật đáy, quan hệ tương tác sinh cảnh giữa hải miên và các hợp phần đáy rạn san hô.

Phương pháp thu thập dữ liệu thực địa

  • Khảo sát diện rộng: Sử dụng kỹ thuật Manta tow kéo ván lặn để ghi nhận sơ bộ địa hình nền đáy và khoanh vùng phân bố của quần xã hải miên.
  • Khảo sát mặt cắt định lượng: Thiết lập các tuyến mặt cắt vuông góc hoặc song song với đường bờ tại 4 vùng đảo nghiên cứu. Thu thập mẫu vật và số liệu định lượng bằng phương pháp lặn có bình khí (SCUBA) tại các đai độ sâu khác nhau.
  • Ghi nhận hợp phần đáy: Đánh giá tỷ lệ phần trăm độ phủ của các hợp phần đáy: San hô sống (HC), San hô chết (DC), San hô mềm (SC), Vụn san hô (RB), Cát (SD), Đá (RC), Rong (NIA), Bùn sét (SI), Các dạng đáy khác (OT) và Hải miên (SP).

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm và xử lý số liệu

  • Xử lý mẫu vi xương: Mẫu hải miên được xử lý hòa tan mô mềm bằng axit nitric ($HNO_3$) đậm đặc hoặc dung dịch Javel để giải phóng vi xương vô cơ, sau đó quan sát, đo đạc kích thước và chụp ảnh cấu trúc vi xương dưới kính hiển vi quang học chuyên dụng.
  • Phân tích cấu trúc quần xã:
    • Chỉ số đa dạng Shannon – Wiener: $$H' = -\sum_{i=1}^{S} P_i \ln(P_i)$$
    • Phân cấp mức độ đa dạng $Dv$ theo tiêu chuẩn Chen Quingchao (1994).
    • Độ tương đồng thành phần loài bằng chỉ số Sorensen và phân tích nhóm theo ma trận tương đồng Bray – Curtis.
    • Phân tích tương quan giữa độ phủ hải miên và các hợp phần đáy bằng phương pháp phân tích thành phần chính (PCA).
  • Phương pháp tính toán nguồn lợi:
    • Xác định diện tích phân bố ($S$, đơn vị $ha$ hoặc $km^2$) thông qua bản đồ địa hình và tuyến khảo sát.
    • Đo đạc sinh lượng trung bình ($B$, tính bằng $g/m^2$ hoặc $kg/ha$).
    • Ước tính trữ lượng tức thời ($W$, tính bằng tấn): $$W = S \times \bar{B}$$

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở dữ liệu về ngành Thân lỗ trên quy mô toàn cầu và tại Việt Nam. Tác giả tổng hợp đặc điểm sinh học của 4 lớp hải miên (Demospongiae, Calcarea, Hexactinellida, Homoscleromorpha), cơ chế ăn lọc qua hệ thống tế bào cổ áo (choanocyte), chu trình dòng nước qua lỗ hút và lỗ thoát (osculum), cùng vai trò sinh thái trong chu trình khoáng hóa.

Phần tổng quan dược học phân loại chi tiết các nhóm hoạt chất tự nhiên từ hải miên theo 4 nhóm tác dụng chính: kháng viêm, chống ung thư / gây độc tế bào, kháng virus (bao gồm HIV, HSV, virus cúm), và kháng sinh / diệt nấm (bao gồm cả vi khuẩn kháng thuốc và vi khuẩn lao).

Nhóm hoạt tính Hợp chất tiêu biểu Loài hải miên nguồn gốc Nhóm hóa học Tài liệu trích dẫn
Kháng viêm Scalaradial Cacospongia scalaris Scalarane sesterterpene De Carvalho & Jacobs, 1991
Manoalide Luffariella variabilis Sesterterpenoid Bennet et al., 1987
Topsentin Topsentia genitrix Bis-indole alkaloid Jacobs et al., 1994
Smenohaimien A–F Smenospongia cerebriformis Merosesquiterpene P. Kiem et al., 2017
Chống ung thư Halichondrin B Halichondria okadai Polyether macrolide Hirata & Uemura, 1986
Discodermolide Discodermia dissoluta Polyketide lactone Ter Haar et al., 1996
Swinholide A Theonella swinhoei Macrocyclic lactone Bubb et al., 1995
Dactyloquinone D Smenospongia cerebriformis Merosesquiterpene P. Kiem et al., 2017
Kháng virus Avarol Dysidea avara Sesquiterpenoid hydroquinone Muller et al., 1987, 1991
Papuamides C & D Theonella mirabilis Peptit vòng Ford et al., 1999
Haplosamates A & B Xestospongia sp. Sulfamated steroid Qureshi & Faulkner, 1999
Kháng khuẩn / nấm Arenosclerins A–C Arenosclera brasiliensis Alkylpiperidine Torres et al., 2002
Cribrostatin 3 Cribrochalina sp. Isoquinolinequinone Sheu et al., 2000
(+)-Hydroxymanazamine A Pachypellina sp. Heterocyclic alkaloid Sophia et al., 2019

Chương này cũng mô tả khái quát điều kiện địa lý, khí tượng, chế độ thủy triều, sóng và đặc điểm địa hình đáy biển tại 4 khu vực nghiên cứu: Cô Tô (biên độ triều lớn 3–4 m), Hải Vân – Sơn Chà (bờ dốc, đáy đá hẹp), Phú Quý (chịu ảnh hưởng nước trồi, đáy đá núi lửa và san hô), Phú Quốc (vịnh nông, nhật triều không đều).

Chương 2: Phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết thiết kế nghiên cứu thực địa, sơ đồ các mặt cắt khảo sát tại 4 đảo, quy trình thu mẫu bằng lặn SCUBA, kỹ thuật bảo quản mẫu cồn $70^\circ - 90^\circ$, quy trình hòa tan mô hữu cơ để tách chiết vi xương phục vụ định loại. Chương này xác lập các công thức toán học và sinh thái học được sử dụng để tính toán độ phong phú, chỉ số tương đồng Bray–Curtis, chỉ số đa dạng loài $H'$, phân cấp đa dạng $Dv$, và phương pháp nội suy diện tích phân bố để tính trữ lượng tự nhiên cho từng loài và toàn bộ quần xã hải miên.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Nội dung chương 3 chia thành ba phần chính:

1. Đa dạng sinh học quần xã hải miên

  • Thành phần loài: Xác định danh mục thành phần loài hải miên tại 4 vùng đảo nghiên cứu. Lớp Demospongiae chiếm ưu thế tuyệt đối về số lượng loài và họ.
  • Ghi nhận mới: Phát hiện và mô tả bổ sung 03 loài hải miên mới cho khu hệ biển Việt Nam:
    1. Tethya robusta (Bowerbank, 1873)
    2. Haliclona (Soestella) peixinhoae
    3. Cliona varians (Duchassaing et al.)
  • Cấu trúc và phân bố sinh thái:
    • Phân tích chỉ số đa dạng $H'$ và mức độ đa dạng $Dv$ tại các trạm khảo sát.
    • Phân tích phân bố theo độ sâu: sinh lượng và số loài có xu hướng thay đổi rõ rệt giữa đai triều nông (<5 m), vùng dưới triều trung bình (5–15 m) và vùng nước sâu hơn (>15 m).
    • Phân bố theo thể nền: Số lượng loài tập trung cao nhất trên dạng nền đáy cứng (đá tảng, rạn san hô sống, rạn san hô chết), một số loài chuyên biệt thích nghi trên nền đáy mềm (hỗn hợp đá – bùn – cát như giống Haliclona).
    • Phân tích PCA xác lập mối tương quan giữa độ phủ của hải miên với các hợp phần đáy: hải miên có tương quan thuận rõ rệt với nền san hô chết, vụn san hô và nền đá, đồng thời thể hiện sự cạnh tranh không gian sống với san hô sống và rong biển.

2. Đặc điểm nguồn lợi hải miên

  • Sinh lượng và phân bố: Đánh giá chi tiết sinh lượng trung bình ($g/m^2$) của các họ hải miên ưu thế tại từng vùng đảo trong giai đoạn 2013–2014.
  • Đặc trưng riêng tại từng khu vực:
    • Khu vực Cô Tô: Đặc trưng bởi các loài thích nghi với nền đáy đá và biên độ triều cao.
    • Khu vực Hải Vân – Sơn Chà: Phân bố hẹp theo dải sườn bờ dốc đáy đá.
    • Khu vực Phú Quý: Mật độ cao ở các bãi rạn san hô và nền đá bazan ngầm.
    • Khu vực Phú Quốc: Phổ biến ở khu vực cụm đảo An Thới với diện tích phân bố rộng.
  • Trữ lượng nguồn lợi: Tính toán tổng diện tích phân bố, sinh lượng trung bình và ước tính tổng trữ lượng hải miên tự nhiên tại các vùng nghiên cứu.

3. Đánh giá tiềm năng nguyên liệu y dược từ hải miên

  • Xác định danh mục loài dược liệu: Sàng lọc và lập danh lục 38 loài/nhóm loài hải miên có chứa các hợp chất hoạt tính sinh học đã được y văn thế giới và Việt Nam kiểm chứng (như các loài thuộc giống Dysidea, Haliclona, Ircinia, Xestospongia, Callyspongia, Aaptos, Clathria, Petrosia, Stylissa, Smenospongia).
  • Trữ lượng nguồn nguyên liệu y dược: Tổng trữ lượng của 38 loài/nhóm loài hải miên có tiềm năng y dược tại 04 vùng nghiên cứu ước tính đạt khoảng 13.824 tấn.
  • Đánh giá tiềm năng cung cấp nguyên liệu theo từng đảo và phân tích khả năng khai thác hợp lý gắn với bảo tồn nguồn gen.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp về mặt khoa học

  1. Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu có hệ thống đầu tiên tại Việt Nam về đa dạng sinh học, cấu trúc quần xã, đặc điểm phân bố sinh thái học và trữ lượng nguồn lợi hải miên tại 04 khu vực ven đảo đại diện (Cô Tô, Hải Vân – Sơn Chà, Phú Quý, Phú Quốc).
  2. Bổ sung 03 loài hải miên ghi nhận mới cho danh mục khu hệ động vật thân lỗ biển Việt Nam: Tethya robusta, Haliclona (Soestella) peixinhoae, và Cliona varians.
  3. Xác lập mối quan hệ tương quan không gian giữa độ phủ của hải miên với các hợp phần nền đáy rạn san hô thông qua phân tích thành phần chính (PCA).

Đóng góp về mặt thực tiễn

  1. Lần đầu tiên đánh giá định lượng và xác định trữ lượng nguồn lợi của 38 loài/nhóm loài hải miên có tiềm năng chiết xuất hoạt chất y dược, với tổng trữ lượng ước tính đạt 13.824 tấn tại 04 khu vực khảo sát.
  2. Cung cấp luận cứ khoa học thực chứng giúp các cơ quan quản lý nhà nước xây dựng quy hoạch khai thác, khoanh vùng bảo vệ nguồn lợi sinh vật biển phi thực phẩm và định hướng phát triển ngành công nghệ sinh học dược phẩm biển.

Kiến nghị và đề xuất

  • Xây dựng quy chế quản lý và định mức giới hạn sản lượng khai thác tự nhiên đối với các loài hải miên có giá trị dược liệu cao nhằm tránh suy thoái rạn san hô.
  • Đẩy mạnh các nghiên cứu công nghệ sinh học: nuôi cấy vi sinh vật cộng sinh và thử nghiệm nhân giống/nuôi trồng bán tự nhiên hải miên nhằm chủ động nguồn sinh khối nguyên liệu, thay thế việc thu hoạch trực tiếp từ tự nhiên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Phạm vi nghiên cứu thực địa mới tập trung tại 04 khu vực ven đảo trọng điểm; các vùng biển sâu ngoài khơi xa, vùng bãi ngầm và thềm lục địa chưa được khảo sát đầy đủ do hạn chế về kỹ thuật lặn sâu.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng điều tra định lượng tại các vùng biển xa bờ và các khu bảo tồn biển khác trên toàn quốc.
    • Ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử (DNA barcoding) kết hợp giải phẫu vi xương để chuẩn hóa hệ thống phân loại các nhóm loài phức tạp (đặc biệt là chi Haliclona).
    • Phối hợp nghiên cứu chuyên sâu về quy trình chiết tách, tinh chế và thử nghiệm dược lý tiền lâm sàng trên các loài hải miên có trữ lượng lớn đã được phát hiện.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành có giá trị cho:

  • Nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên thuộc các chuyên ngành Thủy sinh vật học, Sinh học biển, Sinh thái học, Hải dương học và Hóa hợp chất thiên nhiên.
  • Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp dược phẩm: Tham khảo danh mục 38 loài hải miên tiềm năng, bản đồ phân bố và trữ lượng sinh khối tự nhiên để xây dựng dự án khai thác hoặc nghiên cứu hoạt chất mới.
  • Cơ quan quản lý nhà nước (Bộ Nông nghiệp & PTNT, Chi cục Thủy sản, Ban quản lý các Khu bảo tồn biển): Sử dụng số liệu độ phủ, mối tương quan nền đáy và trữ lượng để xây dựng chính sách bảo tồn đa dạng sinh học và quy hoạch khai thác tài nguyên biển bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã bổ sung những loài hải miên mới nào cho danh mục sinh vật biển Việt Nam?

Luận án ghi nhận và mô tả bổ sung 03 loài mới cho khu hệ hải miên biển Việt Nam bao gồm: Tethya robusta (Bowerbank, 1873), Haliclona (Soestella) peixinhoae, và Cliona varians (Duchassaing et al.).

2. Có bao nhiêu loài hải miên được xác định có tiềm năng làm dược liệu và tổng trữ lượng ước tính là bao nhiêu?

Luận án đã xác định được 38 loài/nhóm loài hải miên có tiềm năng cung cấp hoạt chất cho y dược, với tổng trữ lượng tự nhiên ước tính tại 04 khu vực nghiên cứu là khoảng 13.824 tấn.

3. Nghiên cứu thực hiện khảo sát tại những khu vực địa lý nào?

Nghiên cứu được triển khai tại 04 vùng biển ven đảo: Quần đảo Cô Tô (Quảng Ninh), khu vực Hải Vân – Sơn Chà (Thừa Thiên Huế), Quần đảo Phú Quý (Bình Thuận), và Quần đảo Phú Quốc (Kiên Giang).

4. Hải miên có mối tương quan phân bố như thế nào với các hợp phần nền đáy biển?

Kết quả phân tích thành phần chính (PCA) cho thấy độ phủ của hải miên có tương quan thuận rõ nét với các dạng nền đáy cứng, rạn san hô chết, vụn san hô và nền đá; đồng thời có sự phân hóa sinh thái và cạnh tranh không gian với nền san hô sống và rong biển.

Kết luận

Luận án của nghiên cứu sinh Nguyễn Văn Hiếu là công trình khoa học toàn diện về phân loại học, cấu trúc sinh thái quần xã và trữ lượng nguồn lợi hải miên (Porifera) tại 04 vùng đảo đặc trưng của Việt Nam. Tác giả đã bổ sung 03 loài mới cho khu hệ biển Việt Nam và lần đầu tiên lượng hóa trữ lượng 13.824 tấn của 38 loài có tiềm năng dược học. Kết quả nghiên cứu cung cấp hệ thống dữ liệu thực chứng quan trọng, làm cơ sở khoa học cho công tác quản lý tài nguyên sinh vật biển và định hướng phát triển bền vững nguồn dược liệu tự nhiên từ biển.