Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ sinh học chuyên ngành Sinh thái học (mã số: 9420120) với đề tài "Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển tỉnh Phú Yên" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thu Hằng, dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Nguyễn Ngọc Lâm và TS. Nguyễn Văn Tú tại Học viện Khoa học và Công nghệ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (bảo vệ năm 2021).
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Rong biển là nhóm thực vật bậc thấp tự dưỡng sống trong môi trường biển, có giá trị sử dụng trực tiếp và gián tiếp đối với kinh tế và hệ sinh thái. Ở Việt Nam, nghề nuôi trồng rong biển đang mở ra hướng chuyển đổi sinh kế mới thay thế nghề nuôi tôm truyền thống tại các vùng ven biển và hải đảo. Trong khi các nghiên cứu tổng hợp toàn quốc ghi nhận khoảng 800 loài rong biển và các tỉnh lân cận thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ có số lượng loài phong phú (Khánh Hòa: 516 loài, Bình Thuận: 210 loài, Quảng Ngãi: 190 loài, Ninh Thuận: 121 loài, Bình Định: 78 loài), vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên trước thời điểm thực hiện luận án mới chỉ có các công bố rải rác ghi nhận 34 loài (gồm 6 loài Tảo lam, 8 loài Rong lục, 9 loài Rong nâu và 11 loài Rong đỏ).
Vùng biển Phú Yên sở hữu đường bờ biển dài 189 km với hệ thống đầm vịnh kín gió (đầm Cù Mông, đầm Ô Loan, vịnh Xuân Đài, vịnh Vũng Rô) và các rạn san hô ven bờ nhưng thiếu các công trình nghiên cứu hệ thống về phân loại học, quy luật phân bố không gian và trữ lượng các loài có giá trị kinh tế. Khoảng trống nghiên cứu được đặt ra là cần xác định đầy đủ thành phần loài rong biển, đặc trưng phân bố và sinh khối, trữ lượng của các nhóm loài có giá trị làm thực phẩm, dược liệu tại địa phương.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu được tác giả phân định thành hai cấp độ:
- Mục tiêu lâu dài: Góp phần hoàn thiện các dữ liệu nghiên cứu về khu hệ rong biển Việt Nam.
- Mục tiêu trước mắt:
- Xác định thành phần loài rong biển và các đặc trưng phân bố của chúng tại vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên.
- Đánh giá các loài rong biển có tiềm năng kinh tế làm cơ sở khoa học để thiết lập và quản lý các khu vực khai thác, bảo tồn nguồn lợi rong biển của địa phương.
Câu hỏi và nội dung nghiên cứu chính
Luận án tập trung giải quyết câu hỏi: Có bao nhiêu loài rong biển, đặc trưng phân bố của loài và sản lượng của một số loài rong có giá trị làm thực phẩm, dược phẩm được ghi nhận ở vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên?
Ba nội dung nghiên cứu chính được triển khai gồm:
- Nghiên cứu thành phần loài và đặc điểm phân bố của rong biển theo không gian, đới triều và chất nền đáy.
- Xác định các loài rong biển có tiềm năng kinh tế và phân tích thành phần hóa sinh (protein, lipit, tro, 16 loại axit amin) của các loài chủ lực.
- Ứng dụng kỹ thuật viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) kết hợp khảo sát thực địa để lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối của thảm rong Mơ (Sargassum).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các loài rong biển thuộc 4 ngành: Vi khuẩn lam (Cyanobacteria), Rong lục (Chlorophyta), Rong nâu (Ochrophyta / Phaeophyta), Rong đỏ (Rhodophyta). Trong đó, đi sâu phân tích thành phần dinh dưỡng của 6 loài có sinh khối lớn (Chaetomorpha aerea, Caulerpa racemosa, Turbinaria ornata, Sargassum mcclurei, Gracilaria salicornia, Gracilaria tenuistipitata) và lập bản đồ sinh khối cho chi rong Mơ (Sargassum).
- Phạm vi không gian: Vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên, khảo sát tại 19 điểm thuộc 9 khu vực trọng điểm (kí hiệu V1 đến V9), đại diện cho 3 kiểu hệ sinh thái chính:
- Hệ sinh thái đầm vịnh: Khu vực V1 (đầm Cù Mông), V2 (đầm Ô Loan), V9 (vịnh Xuân Đài).
- Hệ sinh thái cửa sông: Khu vực V3 (cửa Đà Diễn), V4 (cửa Đà Nông).
- Hệ sinh thái rạn san hô: Khu vực V5 (Bãi Rạng), V6 (Từ Nham), V7 (ven bờ từ xã An Ninh Đông đến cửa Đà Diễn: Mỹ Quang Bắc, Hòn Chùa, Hòn Dứa, Cù Lao Mái Nhà), V8 (ven bờ huyện Đông Hòa: Hòn Nưa, Mũi Điện).
- Phạm vi thời gian: Thu thập mẫu thực địa từ tháng 06/2017 đến tháng 05/2019 với tổng cộng 747 mẫu vật. Dữ liệu viễn thám sử dụng ảnh vệ tinh Sentinel-2 và PlanetScope chụp vào trung tuần tháng 06/2018 (thời điểm thảm rong Mơ phát triển cực thịnh).
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trên thế giới
Tác giả hệ thống hóa lịch sử nghiên cứu rong biển thế giới qua các giai đoạn:
- Giai đoạn phân loại học cổ điển (thế kỷ 18-19): Bắt đầu từ hệ thống học của Carl Linnaeus, tiếp nối bởi Gmelin, Forsskål, Turner, Mertens, Agardh, Lamouroux, Greville.
- Giai đoạn mở rộng địa lý và sinh thái (cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20): Các công trình của Okamura, Dawson, Taylor, Chapman, Tseng và cộng sự, Yoshida, Xia Bangmei và Zhang Junfo, Trono và cộng sự, Kim và cộng sự.
- Quy mô và lĩnh vực ứng dụng quốc tế:
- Sản lượng và nuôi trồng: Sản lượng nuôi trồng rong biển toàn cầu đạt khoảng 30,4 triệu tấn/năm với khoảng 30 chi kinh tế. Vùng ôn đới nuôi trồng các chi Agardhiella, Gelidium, Gigartina, Porphyra, Saccharina, Laminaria, Undaria, Monostroma, Ulva; vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới nuôi trồng Eucheuma, Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea, Kappaphycus, Cladosiphon, Caulerpa. Philippines, Tanzania, Indonesia phát triển nuôi trồng rong Sụn (Kappaphycus alvarezii) và rong Kỳ lân (Eucheuma spp.) theo phương pháp đáy cố định và giàn nổi.
- Chế biến keo công nghiệp: Chiết xuất Alginate chủ yếu từ rong nâu (Sargassum, Turbinaria, Chnoospora); Agar từ nhóm Agarophytes (Gracilaria, Gracilariopsis, Gelidium, Gelidiella) với sản lượng rong Câu đạt 74.870 tấn khô/năm; Carrageenan từ nhóm Carrageenophytes (Chondrus crispus, Kappaphycus, Eucheuma).
- Thực phẩm, phân bón và môi trường: Tiêu thụ thực phẩm với các loài Laminaria japonica (Kombu), Undaria pinnatifida (Wakame), Pyropia / Porphyra (Nori), Caulerpa lentillifera (rong Nho); sản xuất phân bón thương mại (Maxicrop, Goëmar, Algifert, Kelpak 66, Seasol); thức ăn gia súc (Ascophyllum nodosum tại Na Uy đạt 15.000 tấn bột/năm); xử lý nước thải hấp thụ kim loại nặng và dinh dưỡng dư thừa (Ecklonia maxima, Lessonia flavicans, Durvillaea potatorum).
Các hướng nghiên cứu tại Việt Nam
- Giai đoạn trước năm 1954: Các công bố bước đầu của các tác giả người nước ngoài như Loureiro (1790), Gaudichaud (1837), Pételot (1929 - khảo sát rong Câu tại Cửa Việt, Quảng Trị; Cửa Bé, Nha Trang).
- Giai đoạn sau năm 1954:
- Tại miền Nam trước 1975: Lương Công Kinh điều tra nguyên liệu chế biến agar tại các tỉnh duyên hải phía Nam.
- Tại miền Bắc: Trạm Nghiên cứu Biển Hải Phòng và Trạm Nghiên cứu nuôi thủy sản nước lợ, nước mặn (thuộc Tổng cục Thủy sản) tiến hành các chương trình điều tra nguồn lợi và thử nghiệm nuôi trồng rong Câu từ những năm 1960.
- Các công trình chuyên khảo đã xuất bản: Rong biển Việt Nam - phần phía Nam (Phạm Hoàng Hộ, 1969); Rong biển Việt Nam - phần phía Bắc (Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự, 1993); Rong Mơ (Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự); Rong Câu Việt Nam, nguồn lợi và sử dụng (Nguyễn Xuân Lý và cộng sự); Rong Lục (Chlorophyta) - Các taxon vùng biển Việt Nam (Nguyễn Văn Tú và cộng sự).
- Hiện trạng các nhóm chi kinh tế chính: Chi Gracilaria ghi nhận 19 loài và 1 thứ (ba loài nuôi trồng phổ biến: G. tenuistipitata, G. firma, Gracilariopsis bailinae, sản lượng toàn quốc khoảng 7.000 tấn khô/năm, sản xuất 430 tấn agar/năm); chi Kappaphycus (K. alvarezii nhập nội từ Philippines); chi Caulerpa (C. lentillifera nhập từ Okinawa năm 2005); chi Sargassum (trữ lượng tự nhiên hơn 5.000 tấn khô/năm); chi Hypnea (12 loài); chi Pyropia / Porphyra (rong Mứt); chi Gelidiella (3 loài: G. acerosa, G. pannosa, G. lubrica).
Khoảng trống luận án giải quyết
Mặc dù vùng biển miền Trung đã có nhiều công trình nghiên cứu, dữ liệu đa dạng sinh học và trữ lượng rong biển tại vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên vẫn dừng lại ở mức độ tổng hợp sơ bộ. Luận án giải quyết khoảng trống này bằng cách tiến hành điều tra hệ thống thành phần loài, phân tích cấu trúc khu hệ, định lượng thành phần dinh dưỡng và lần đầu tiên áp dụng kỹ thuật viễn thám kết hợp thực địa để thành lập bản đồ phân bố không gian và sinh khối thảm rong Mơ tại Phú Yên.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và phân loại học
- Phân loại học hình thái và giải phẫu: Trật tự taxon bậc ngành sắp xếp theo hệ thống của Golerbackh (1997), danh pháp áp dụng theo Luật Danh pháp Quốc tế Tokyo (1994), cập nhật theo cơ sở dữ liệu AlgaeBase, Silva và cộng sự (1987) và Nguyễn Văn Tú và cộng sự (2013). Tài liệu định loại dựa trên các khóa phân loại của Phạm Hoàng Hộ (1969), Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự (1993), Taylor (1960), Cribb (1983), Tseng (1983), Yoshida (1998), Tsutsui và cộng sự (2005), Titlyanov và Titlyanova (2012).
- Phân tích khu hệ sinh thái:
- Xác định tính chất khu hệ sinh thái theo phân vùng nhiệt độ của Tseng (1983) (hàn đới: 0-5°C, cận nhiệt đới: 20-25°C, nhiệt đới: >25°C).
- Đánh giá chỉ số Cheney (1977): $C = (\text{Số loài rong đỏ} + \text{Số loài rong lục}) / \text{Số loài rong nâu}$. (Nếu $C < 3$: khu hệ á nhiệt đới; $3 \le C \le 6$: khu hệ hỗn hợp; $C > 6$: khu hệ nhiệt đới).
- Chỉ số sinh thái và độ tương đồng:
- Tần số xuất hiện ($f$): Ưu thế ($f > 70%$), Thường thấy ($40% \le f \le 70%$), Ít gặp ($10% \le f < 40%$), Hiếm gặp ($f < 10%$).
- Chỉ số tương đồng loài Sørensen (1948): $S = 2C / (A + B)$ (với $A, B$ là số loài tại hai điểm so sánh, $C$ là số loài chung).
- Phân vùng đới triều thẳng đứng: Chia theo Feldmann (1937), Stephenson (1949) và Phạm Hoàng Hộ (1962) gồm triều cao, triều giữa và triều thấp.
Phương pháp thu thập và phân tích thực tế
- Thu mẫu thực địa: Thực hiện theo Quy phạm tạm thời về điều tra biển (1981) và Quy phạm điều tra Tài nguyên và Môi trường Biển. Thu mẫu vùng triều khi nước ròng kiệt; vùng dưới triều dùng thiết bị lặn SCUBA và máy ảnh kỹ thuật số dưới nước Olympus TG-5. Mẫu định loại được làm tiêu bản khô trên giấy croki và tiêu bản tươi ngâm formol 5%, phân tích vi phẫu cấu tạo trong bằng kính hiển vi Motic A300 (vật kính 4X, 10X, 40X, 100X).
- Phân tích thành phần dinh dưỡng: Gửi phân tích tại Trung tâm Dịch vụ Phân tích Thí nghiệm TP. Hồ Chí Minh (CASE) cho 6 loài rong kinh tế theo các phương pháp chuẩn:
| Chỉ tiêu phân tích |
Phương pháp / Tiêu chuẩn áp dụng |
| Lipit |
Phương pháp Case (Ref. AOAC) |
| Protein |
TCVN 4328-1:2007 (ISO 5983-1:2005) / Case.221-223 |
| Tro tổng số |
TCVN 4327:2007 |
| 16 loại Axit amin |
TCVN 8764:2012 (ISO 13903:2005) |
- Xử lý thống kê đa biến: Phân tích thành phần chính (PCA) đối với ma trận biến động 16 axit amin của 6 mẫu rong biển thông qua bộ công cụ PCA add-in chạy trong phần mềm Microsoft Excel, trích xuất hai trục thành phần chính (PCA1 và PCA2).
- Ước tính sinh lượng, độ phủ và diện tích:
- Thiết lập các tuyến mặt cắt thẳng góc với đường bờ, bố trí các ô ngẫu nhiên bằng khung sinh lượng $0,25\text{ m}^2$ (chia 25 ô nhỏ). Cân khối lượng tươi tại chỗ, sấy ở $60^\circ\text{C}$ trong 24 giờ để xác định khối lượng khô.
- Đánh giá độ phủ theo phương pháp Saito & Atobe (1970) với công thức $C(%) = \sum (Q_n \times C_n)$ dựa trên 5 bậc độ phủ: bậc 5 (hệ số 3,0), bậc 4 (hệ số 1,5), bậc 3 (hệ số 0,75), bậc 2 (hệ số 0,375), bậc 1 (hệ số 0,01875).
- Trữ lượng tức thời tính theo công thức: $W = B \times C \times S$ ($B$: sinh lượng trung bình, $C$: độ phủ, $S$: diện tích phân bố xác định qua phương pháp Manta-tow kết hợp GPS Garmin 76S).
- Điều tra xã hội học: Phát 426 phiếu khảo sát hiện trạng khai thác, sử dụng và nuôi trồng tại địa phương, thu về 410 phiếu hợp lệ. Độ tin cậy của dữ liệu kiểm tra bằng hệ số Spearman-Brown ($r_{SB} = 2 r_{hh} / (1 + r_{hh})$) thông qua hàm CORREL trong Excel.
- Kỹ thuật viễn thám và GIS:
- Sử dụng 2 cảnh ảnh vệ tinh MSI Sentinel-2B (độ phân giải 10m, 12-bit) chụp ngày 27/06/2018 và 1 cảnh ảnh PlanetScope (mã số 20180628_024114_1004_1B_AnalyticMS, độ phân giải 3,5m, 12-bit) chụp ngày 28/06/2018 trùng thời điểm chân triều kiệt.
- Quy trình xử lý ảnh: Nắn chỉnh hình học $\rightarrow$ Che vùng đất liền (Mask) $\rightarrow$ Chuẩn hóa bức xạ $\rightarrow$ Hiệu chỉnh khí quyển (thuật toán Dark Subtraction / ACOLITE) $\rightarrow$ Hiệu chỉnh cột nước $\rightarrow$ Áp dụng chỉ số dải quang phổ đáy hiệu chỉnh (BRI cải tiến) $\rightarrow$ Phân tích hồi quy đơn biến và đa biến (hàm đa thức bậc 2) giữa tín hiệu phổ và số liệu sinh khối thực địa $\rightarrow$ Đánh giá độ chính xác phân loại bằng ma trận sai số Kappa $\rightarrow$ Xuất bản đồ GIS phân bố và sinh khối rong Mơ.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan
Chương 1 trình bày tổng quan cơ sở tài liệu về đa dạng sinh học, trữ lượng, tình hình nuôi trồng, chế biến và sử dụng rong biển trên thế giới và tại Việt Nam. Đồng thời, chương này khái quát các đặc điểm điều kiện tự nhiên và chất lượng môi trường vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên:
- Địa hình - thủy văn: Đường bờ biển dài 189 km với hệ thống đầm Cù Mông, đầm Ô Loan, vịnh Xuân Đài, vịnh Vũng Rô và các cửa sông Đà Diễn, Đà Nông. Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ không khí trung bình năm $26,6^\circ\text{C}$ (thấp nhất $23,3^\circ\text{C}$, cao nhất $29,8^\circ\text{C}$); số giờ nắng trung bình 2.467 giờ/năm.
- Thủy hải văn: Nhiệt độ nước biển tầng mặt mùa mưa trung bình $25,2^\circ\text{C}$ ($23 - 27,6^\circ\text{C}$), mùa khô trung bình $27,8^\circ\text{C}$ ($23,8 - 31,5^\circ\text{C}$). Chế độ nhật triều không đều (khoảng 20 ngày nhật triều/tháng, biên độ triều 1,2 - 2,2 m). Độ mặn ngoài khơi đạt 33,6 - 34‰, vùng đầm đạt 20 - 30‰. Chế độ gió mùa Đông Bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau; gió mùa Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 9.
- Chất lượng nước biển ven bờ: Các đợt quan trắc ghi nhận tại một số khu vực tiếp nhận nước thải KCN Đông Bắc Sông Cầu, cảng cá và bãi tắm có thông số TSS, COD, $\text{NH}_4^+$ cục bộ vượt quy chuẩn cho phép.
Chương 2. Đối tượng, tư liệu và phương pháp
Chương 2 mô tả chi tiết địa điểm thu mẫu gồm 19 điểm khảo sát tại 9 khu vực ven biển Phú Yên, thông số kỹ thuật của 747 mẫu vật và các cảnh ảnh vệ tinh Sentinel-2B và PlanetScope năm 2018. Chương này công bố toàn bộ quy trình thực nghiệm, từ phương pháp phân tích giải phẫu thực vật học, các tiêu chuẩn phân tích sinh hóa TCVN/ISO tại CASE, thuật toán thống kê đa biến PCA đến quy trình xử lý ảnh viễn thám tích hợp thuật toán phân loại đáy biển và hồi quy sinh khối.
Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 3 công bố các phát hiện khoa học chính của luận án:
1. Đa dạng thành phần loài và cấu trúc khu hệ
- Thành phần loài: Xác định 169 loài rong biển thuộc 4 ngành thực vật, bổ sung mới 147 loài cho vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên so với 34 loài đã công bố trước đây.
| Ngành rong biển |
Số lượng loài |
Tỷ lệ (%) |
| Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) |
4 |
2,37 |
| Rong lục (Chlorophyta) |
59 |
34,91 |
| Rong nâu (Ochrophyta) |
23 |
13,61 |
| Rong đỏ (Rhodophyta) |
83 |
49,11 |
| Tổng cộng |
169 |
100,00 |
- Tính chất khu hệ: Chỉ số Cheney tính được là:
$$C = \frac{83 + 59}{23} = \frac{142}{23} \approx 6,17$$
Với giá trị $C = 6,17 > 6$, khu hệ rong biển Phú Yên mang tính chất nhiệt đới điển hình.
- So sánh địa phương: Số lượng loài tại Phú Yên (169 loài) cao hơn tỉnh Bình Định (78 loài) và Ninh Thuận (121 loài), nhưng thấp hơn tỉnh Khánh Hòa (516 loài), Bình Thuận (210 loài) và Quảng Ngãi (190 loài).
2. Đặc điểm phân bố sinh thái
- Phân bố không gian: Số lượng loài tập trung cao nhất ở các sinh cảnh rạn san hô ven bờ (khu vực V5 Bãi Rạng, V7 Mỹ Quang - Hòn Chùa - Cù Lao Mái Nhà, V8 Hòn Nưa - Mũi Điện) và các đầm vịnh (V1 Cù Mông, V2 Ô Loan, V9 Xuân Đài). Ngược lại, khu vực cửa sông (V3 cửa Đà Diễn, V4 cửa Đà Nông) có số loài thấp nhất do biến động mạnh về độ mặn và độ đục phù sa.
- Phân bố theo đới triều: Đới triều giữa và triều thấp có mức độ đa dạng loài và sinh khối ưu thế vượt trội so với đới triều cao.
- Phân bố theo nền đáy: Nền đáy đá và rạn san hô chết là giá thể bám chính của các loài rong Mơ (Sargassum), rong Gai (Turbinaria), rong Đông (Hypnea); nền đáy cát bùn trong đầm vịnh là nơi phân bố chủ yếu của các loài rong Câu (Gracilaria).
3. Thành phần dinh dưỡng và phân tích đa biến PCA
- Phân tích sinh hóa trên 6 loài rong kinh tế thu tại hiện trường tháng 05/2019 xác định hàm lượng lipit, protein, tro tổng số và 16 loại axit amin (đặc biệt chiếm tỷ lệ cao là Glutamic acid, Aspartic acid và Arginine):
| Loài rong phân tích |
Khu vực thu mẫu |
Thành phần nổi bật |
| Chaetomorpha aerea (Rong lục) |
Mỹ Quang |
Hàm lượng khoáng tro, axit amin |
| Caulerpa racemosa (Rong lục) |
Mỹ Quang |
Protein, Glutamic acid, Aspartic acid |
| Turbinaria ornata (Rong nâu) |
Mỹ Quang |
Khoáng tro, Arginine |
| Sargassum mcclurei (Rong nâu) |
Mỹ Quang |
Alginat, khoáng, axit amin |
| Gracilaria salicornia (Rong đỏ) |
Mỹ Quang |
Protein, tro, axit amin |
| Gracilaria tenuistipitata (Rong đỏ) |
Đầm Ô Loan |
Protein cao, Glutamic acid |
- Kết quả phân tích thành phần chính (PCA) với hai trục PCA1 và PCA2 phân tách rõ nét các nhóm loài theo hàm lượng và tương quan giữa các axit amin đặc trưng.
4. Ứng dụng viễn thám thành lập bản đồ phân bố và ước tính sinh khối
Luận án đã xây dựng thành công bộ bản đồ phân bố không gian và bản đồ mật độ sinh khối cho các thảm rong Mơ (Sargassum) năm 2018 tại 9 khu vực trọng điểm của tỉnh: xã An Chấn, Hòn Yến, Cù Lao Mái Nhà, dải Bãi Nồm - Bãi Tràm, cụm Hòa Lợi - Hòn Nhàn - Vịnh Hòa (đầm Cù Mông), Bãi Rạng, vịnh Xuân Đài, Mũi Điện và Hòn Nưa. Kết quả chỉ ra năng suất sinh khối thảm rong Mơ đạt đỉnh cao vào tháng 5 - tháng 6 trước khi tàn lụi vào mùa mưa bão cuối năm.
5. Hiện trạng khai thác, sử dụng và tiềm năng nuôi trồng
- Khai thác tự nhiên: Hoạt động thu hái tự nhiên tập trung vào rong Mơ (Sargassum phơi khô xuất bán tiểu ngạch), rong Mứt (Pyropia tại gành đá làm thực phẩm giá trị cao), rong Bông Trang, rong Câu tại đầm Ô Loan.
- Tiềm năng nuôi trồng: Luận án đề xuất quy hoạch phát triển nuôi trồng rong Sụn (Kappaphycus alvarezii), rong Nho (Caulerpa lentillifera), rong Câu cước (Gracilariopsis bailinae) và rong Câu chỉ vàng (Gracilaria tenuistipitata) tại các đầm vịnh kín gió (Ô Loan, Cù Mông, Xuân Đài) kết hợp mô hình nuôi ghép đa tầng sinh thái với tôm cá để làm sạch môi trường đầm nuôi.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt khoa học
- Cung cấp bộ dẫn liệu có tính hệ thống và đầy đủ nhất về thành phần loài rong biển tỉnh Phú Yên gồm 169 loài (bổ sung mới 147 loài cho khu hệ thực vật biển địa phương).
- Xác lập đặc trưng khu hệ rong biển tỉnh Phú Yên mang tính chất nhiệt đới dựa trên tính toán chỉ số Cheney ($C = 6,17$).
- Cung cấp dẫn liệu định lượng về thành phần hóa sinh (protein, lipit, tro tổng số, 16 loại axit amin) của 6 loài rong kinh tế bản địa và ứng dụng mô hình thống kê đa biến PCA để phân nhóm đặc trưng dinh dưỡng.
- Xây dựng quy trình tích hợp tư liệu ảnh viễn thám độ phân giải cao (Sentinel-2, PlanetScope) với thuật toán chỉ số BRI cải tiến và hàm hồi quy đa thức bậc 2 để lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối thảm rong Mơ (Sargassum) tại vùng biển ven bờ.
Đóng góp thực tiễn và giải pháp đề xuất
- Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác quy hoạch, thành lập các khu bảo vệ, bảo tồn sinh thái cảnh quan vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên.
- Đề xuất khung mùa vụ khai thác rong Mơ hợp lý (nghiêm cấm thu hái vào giai đoạn sinh sản tháng 3 - tháng 4 để bảo vệ bãi đẻ thủy sản) và quy hoạch các vùng nuôi trồng tập trung đối với rong Câu, rong Nho, rong Sụn.
- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật nuôi ghép rong biển trong các đầm nuôi trồng thủy sản nhằm hấp thụ chất hữu cơ dư thừa ($\text{NH}_4^+$, photphat), giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Căn cứ theo nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản:
- Hạn chế: Tư liệu ảnh viễn thám và đánh giá sinh khối tập trung chính vào đối tượng thảm rong Mơ (Sargassum) trong giai đoạn sinh trưởng cực thịnh (tháng 6/2018), chưa mở rộng chuỗi dữ liệu ảnh đa thời gian cho tất cả các mùa trong năm; phân tích sinh hóa chi tiết mới thực hiện trên 6 loài đại diện có sinh khối lớn.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu biến động sinh khối và trữ lượng theo mùa của các nhóm rong kinh tế khác (rong Câu, rong Đông, rong Lục); triển khai thử nghiệm các mô hình nuôi trồng thâm canh và luân canh rong Sụn, rong Nho trên các vùng đầm vịnh và hải đảo tiền tiêu; nghiên cứu sâu các hoạt chất sinh học đặc thù (alginat, carrageenan, fucoidan) phục vụ y dược học.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với nhiều nhóm đối tượng:
- Nghiên cứu sinh, học viên và giảng viên: Chuyên ngành Sinh thái học, Hải dương học, Thực vật học biển và Quản lý Tài nguyên Môi trường biển; hữu ích ở phương pháp luận định loại giải phẫu thực vật học, xử lý thống kê sinh học PCA và danh mục 169 loài.
- Cán bộ nghiên cứu viễn thám và GIS ứng dụng: Tham khảo quy trình hiệu chỉnh khí quyển, hiệu chỉnh cột nước và giải đoán phân loại sinh cảnh đáy biển ven bờ từ ảnh Sentinel-2 và PlanetScope.
- Cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách: Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Yên và các tỉnh ven biển miền Trung tham khảo số liệu trữ lượng, bản đồ GIS phân bố để xây dựng quy hoạch không gian biển, thành lập khu bảo tồn và định hướng phát triển kinh tế rong biển bền vững.
Câu hỏi thường gặp
1. Luận án đã ghi nhận bao nhiêu loài rong biển tại vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên và cơ cấu giữa các ngành như thế nào?
Luận án xác định được 169 loài rong biển thuộc 4 ngành thực vật, bổ sung mới 147 loài cho khu vực Phú Yên so với 34 loài đã công bố trước đây. Cơ cấu gồm: ngành Rong đỏ (Rhodophyta) chiếm tỷ lệ cao nhất với 83 loài (49,11%); ngành Rong lục (Chlorophyta) có 59 loài (34,91%); ngành Rong nâu (Ochrophyta) có 23 loài (13,61%); ngành Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) có 4 loài (2,37%).
2. Tính chất khu hệ rong biển tỉnh Phú Yên được xác định bằng chỉ số nào và mang đặc trưng gì?
Tính chất khu hệ được xác định dựa trên chỉ số Cheney (1977) với công thức $C = (\text{Số loài rong đỏ} + \text{Số loài rong lục}) / \text{Số loài rong nâu}$. Giá trị tính toán thực tế tại Phú Yên là $C = (83 + 59) / 23 = 142 / 23 \approx 6,17$. Do $C > 6$, khu hệ rong biển ven bờ tỉnh Phú Yên được xác định mang tính chất nhiệt đới điển hình.
3. Phương pháp viễn thám nào đã được áp dụng để lập bản đồ phân bố và sinh khối rong Mơ (Sargassum)?
Tác giả sử dụng các cảnh ảnh vệ tinh MSI Sentinel-2B (độ phân giải 10m) và PlanetScope (độ phân giải 3,5m) chụp vào tháng 06/2018 kết hợp định vị GPS thực địa. Dữ liệu phổ sau khi nắn chỉnh hình học, che vùng, chuẩn hóa bức xạ, hiệu chỉnh khí quyển (Dark Subtraction / ACOLITE) và hiệu chỉnh cột nước được áp dụng chỉ số đáy hiệu chỉnh BRI cải tiến, kết hợp hàm hồi quy tuyến tính đa biến và đa thức bậc 2 để ước tính sinh khối và thành lập bản đồ GIS.
4. Những loài rong nào đã được chọn để phân tích thành phần dinh dưỡng và gồm những chỉ tiêu gì?
Sáu loài rong có sinh khối lớn được phân tích gồm: Chaetomorpha aerea, Caulerpa racemosa, Turbinaria ornata, Sargassum mcclurei, Gracilaria salicornia (thu tại Mỹ Quang) và Gracilaria tenuistipitata (thu tại đầm Ô Loan). Các chỉ tiêu phân tích gồm: hàm lượng lipit, protein (theo TCVN 4328-1:2007), tro tổng số (theo TCVN 4327:2007) và 16 loại axit amin (theo TCVN 8764:2012 / ISO 13903:2005) tại CASE TP.HCM.
5. Phạm vi khảo sát thực địa của luận án gồm những khu vực nào?
Khảo sát thực địa thu thập 747 mẫu vật tại 19 điểm thuộc 9 khu vực (V1 đến V9) trên địa bàn tỉnh Phú Yên: đầm Cù Mông (V1), đầm Ô Loan (V2), cửa Đà Diễn (V3), cửa Đà Nông (V4), Bãi Rạng (V5), Từ Nham (V6), dải ven bờ An Ninh Đông đến cửa Đà Diễn gồm Mỹ Quang, Hòn Chùa, Hòn Dứa, Cù Lao Mái Nhà (V7), dải ven bờ huyện Đông Hòa gồm Hòn Nưa, Mũi Điện (V8) và vịnh Xuân Đài (V9).
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thị Thu Hằng là công trình nghiên cứu hệ thống và toàn diện về đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển tại vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên, ghi nhận 169 loài và xác lập tính chất nhiệt đới của khu hệ ($C = 6,17$). Công trình đã phân tích định lượng thành phần sinh hóa của 6 loài rong kinh tế bản địa và ứng dụng thành công công nghệ viễn thám độ phân giải cao kết hợp GIS để thành lập bộ bản đồ phân bố và sinh khối thảm rong Mơ (Sargassum). Các kết quả đạt được cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho việc bảo tồn sinh cảnh biển, quy hoạch không gian nuôi trồng thủy sản và quản lý khai thác bền vững tài nguyên rong biển tại tỉnh Phú Yên.
