MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận án Rong biển là nhóm thực vật bậc thấp, tự dưỡng, hầu hết sống ở biển. Đây là tài nguyên biển với các giá trị sử dụng trực tiếp và gián tiếp rất cao. Nên hầu hết các quốc gia có biển (Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippine…) đều rất quan tâm đến nguồn lợi này [1]. Ở nước ta hiện nay, nuôi trồng rong biển đang là một trong ngành mới (thay cho nghề nuôi tôm tuyền thống đang bị khủng hoảng về giá trị lợi nhuận và ô nhiễm đầm nuôi) những đối tượng đang có nhiều triển vọng trong việc xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội, góp phần xóa đói, giảm nghèo cho rất nhiều hộ nông dân ven biển và các đảo tiền tiêu [2].
Tại các vùng biển ven bờ, các đảo của nước ta, hiện nay đã phát hiện được khoảng 800 loài rong biển [3]. Ở Phú Yên, đã có một số nghiên cứu về rong biển, trong các nghiên cứu công bố chính thức cho tỉnh Phú Yên có 34 loài gồm 6 loài Tảo lam (Cyanophyta), 8 loài Rong lục (Chlorophyta), 9 loài Rong nâu (Phaeophyta) và 11 loài Rong đỏ (Rhodophyta) [3]. Trong khi các tỉnh lân cận thuộc vùng Trung Bộ và Nam Trung Bộ cho thấy, tính đa dạng loài rong biển khá cao như Quảng Ngãi có 190 loài, Bình Định 78 loài, Khánh Hòa 516 loài, Ninh Thuận 121 loài, Bình Thuận 210 loài [3]. Chính vì vậy, câu hỏi đặt ra trong đề tài luận án này là có bao nhiêu loài rong biển, đặc trưng phân bố của loài, và sảnlượng của một số loài rong có giá trị làm thực phẩm, dược phẩm,.
được ghi nhận ở vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên? Để có thể trả lời câu hỏi trên, nghiên cứu sinh xây dựng đề tài luận án: “Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển tỉnh Phú Yên” với các mục tiêu và nội dung như sau: Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Mục tiêu lâu dài: Góp phần nghiên cứu 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. - Đánh giá được các loài rong biển có tiềm năng kinh tế cơ sở để thiết lập và quản lý các khu vực khai thác, bảo tồn các loài rong biển ở tỉnh Phú Yên. 2 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án - Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đã được thực hiện bao gồm: 1. Nghiên cứu thành phần loài và đặc điểm phân bố rong biển.
Xác định các loài rong biển có tiềm năng kinh tế và phân tích thành phần hóa học của một số loài rong kinh tế. Lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối của một số loài rong kinh tế ở tỉnh Phú Yên. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học -Về tính đa dạng sinh học, rong biển tỉnh Phú Yên chưa có một nghiên cứu toàn diện và hệ thống, chính vì vậy dữ liệu về đa dạng sinh học rong biển ở tỉnh Phú Yên nơi có các hệ sinh thái rất đa dạng và đặc thù là sự đóng góp quan trọng cho dữ liệu đa dạng sinh học Nam Trung Bộ và Việt Nam. - Nghiên cứu về hàm lượng các hoạt chất có giá trị kinh tế từ rong biển luôn luôn là dữ liệu được trông chờ nhằm bổ sung số lượng các loài rong có giá trị kinh tế.
- Dữ liệu hình ảnh của PlanetScope và Sentinel 2 cùng các kỹ thuật viễn thám áp dụng DII, BRI cải tiến kết hợp với lấy mẫu tại hiện trường để lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối của rong biển có ý nghĩa về mặt học thuật. Ý nghĩa thực tiễn - Các dữ liệu khoa học có được từ đề tài sẽ cung cấp cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển nguồn lợi cũng như hệ sinh thái rong biển tỉnh Phú Yên. -Các dữ liệu về sinh hóa và phân bố rong biển giúp cho Phú Yên có cơ sở khoa học để hoạch định các chính sách, đối tượng nhằm khai thác và phát triển bền vững nguồn lợi rong biển của tỉnh. Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển trên thế giới Nghiên cứu đa dạng sinh học của rong biển cũng như các loài thực vật khác được bắt đầu đẩy mạnh từ khi hệ thống học các sinh giới do Carl Linnaeus đề xuất [4].
Các nghiên cứu phân loại học rong biển và hệ thống học rong biển được bổ sung và đóng góp bởi nhiều nhà khoa học trong giai đoạn thế kỉ 17 đến 19 gồm Gmelin [5]; Forsskål [6]; Turner [7 ]; Mertens [8]; Agardh [9]; Lamouroux [10]; Greville [11]. Vào những năm cuối thế kỉ 19 và những năm đầu thế kỉ 20, các nghiên cứu về những khía cạnh khác nhau của rong biển như: phân loại, khu hệ, nguồn lợi, nuôi trồng và sử dụng. được mở rộng trên nhiều vùng địa lý khác nhau ở hầu hết các châu lục với những công trình của các tác giả nước ngoài đáng phải kể đến là: Okamura [12], Dawson [13], Taylor [14], Chapman [15], Tseng [16], Tseng và nnk. [17], Yoshida [18], Xia Bangmei và Zhang junfu [19]; Trono và nnk.
[20], Kim và nnk. Về hệ thống học. Cho đến nay, trên thế giới đã phát hiện được khoảng 12.000 loài rong biển (> 7.000 loài rong nâu; khoảng 1.500 rong lục; và áng chừng 1.500 loài vi khuẩn lam). Dựa theo cấu trúc, rong biển được chia thành 2 nhóm là đơn bào và đa bào [25].
Các loài rong biển được sắp xếp thành 4 ngành: 1 - Ngành khuẩn lam (Cyanobacteria); 2 - Ngành rong Nâu (Phaeophyta); 3 - Ngành rong Đỏ (Rhodophyta); 4- Ngành rong Lục (Chlorophyta). Về nuôi trồng rong biển Đối tượng : Trên thế giới có nhiều nước (Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Canada, Chilê) đang trồng rong biển ở quy mô lớn với tổng sản lượng hàng năm khoảng 30,4 triệu tấn [26]. Các loài rong được nuôi trồng chủ yếu thuộc khoảng 30 chi Agardhiella, Eucheuma, Gelidium, Gigartina, Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea, Kappaphycus, Meristotheca, Porphyra (ngành rong Đỏ - Rhodophyta); Saccharina, Laminaria, Undaria,Cladosiphon (ngành rong Nâu - heterokontophyta hay Phaeophyta) và Monostroma, Ulva, Caulerpa (ngành rong Lục - Chlorophyta). Các loài thuộc các chi Agardhiella, Gelidium, Gigartina, Porphyra, Saccharina, Laminaria, Undaria, Monostroma Ulva thường được nuôi trồng ở vùng biển ôn đới còn các loài thuộc các 4 chi Eucheuma, Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea, Kappaphycus, Cladosiphon, Caulerpa được nuôi trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới [27].
Đặc biệt là Philliphine,Tanzania, Indonesia đã và đang trồng loài rong Sụn (K. alvarezii), rong Kì lân (Eucheuma spp.) rất thành công bằng phương pháp trồng trên nền đáy (fixed off-bottom method) và phương pháp giàn nổi (floating method) [24]. Philiphine đã sản xuất khoảng 1.832 tấn tươi rong sụn mỗi năm [28]. Các mô hình trồng rong biển + Trong ao, đầm: trồng các loài Gracilaria spp., Kappaphycus alvarezii, Caulerpa lentillifera bằng hình thức trồng trên nền đáy, dây hoặc lưới.
+ Trong hồ, bể chứa: mô hình trồng rong trong hồ hoặc bể chứa (bằng bê tông hoặc composit) được áp dụng từ những năm 70 ở Canada và Hoa Kỳ [24], hiện nay đã mở rộng ra nhiều nước khác như Israel, Mexico, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản [29]. + Trồng rong biển kết hợp nuôi các loài hải sản khác: phương pháp nuôi ghép các đối tượng hải sản (thường là tôm, cá, thân mềm) để nâng hiệu quả nuôi trồng. Các chất hữu cơ dư thừa trong quá trình nuôi (amoni, nitrat và phosphat) là nguồn hữu cơ cung cấp cho rong biển, rong biển hấp thụ những chất này và làm môi trường vùng nuôi trở nên trong sạch hơn. Như vậy, không những chỉ tăng hiệu quả kinh tế trong nuôi trồng mà còn góp phần bảo vệ, cải tạo môi trường nước biển, giảm ô nhiễm vì thế có thể duy trì cân bằng tự nhiên trong các vùng nuôi tập trung, mật độ cao [30, 31].
Sử dụng rong biển Từ lâu rong biển được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nguyên liệu cho sản xuất thuốc; chiết một số loại keo (agar, alginate, carrageenan), sản xuất khí đốt, phân bón, xử lý môi trường và làm thức ăn như một dạng thực phẩm xanh cho con người [32, 33]. Dùng làm dược liệu Mặc dù rong biển đã được sử dụng trong dân gian từ rất lâu nhưng trong khoảng ba thập kỷ gần đây mới được nghiên cứu sâu hơn [33]. Rong biển có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao như các sắc tố, các polysaccharid, lipit dự trữ, các vitamin. có tiềm năng ứng dụng cao trong lĩnh vực y dược.
Một số vùng ven biển, người dân đã biết sử dụng rong biển như một loại dược liệu thông thường để chữa một số bệnh đơn giản hay dùng để bồi bổ sức khỏe (tăng tuần hoàn thận, bài tiết thẩm thấu độc tố, chống đông máu, chống tạo huyết khối. Ngoài các nhóm có hoạt tính sinh học cao như trên, trong rong biển còn chứa nguồn polysaccharit (alginate, agar và carrageenan) rất có ý nghĩa 5 trong ngành y dược agar là môi trường nuôi cấy vi khuẩn, sản xuất thuốc nhuận tràng, làm vỏ bọc cho những loại thuốc khó uống.; alginates được sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch, chống đông máu, chống oxy hóa và hạ huyết áp.; carrageenan hoạt động như một dạng sợi hòa tan, hấp thụ nước và làm chậm lại sự rỗng của dạ dày giúp chữa tiểu đường, kiểm nghiệm các loại thuốc mới. Từ rong biển có thể sản xuất một số loại thuốc (chữa lao, viêm khớp, cảm lạnh, cúm, giun sán dịch chiết từ hai loài Dumontiaceae sp. Trung Quốc là nước đã có nhiều kinh nghiệm dân gian trong việc sử dụng rong biển làm thuốc chữa bệnh.
Một số loài rong biển thường được sử dụng (Saccharina japonica - tên thương phẩm: Laminaria hoặc haidai; Ecklonia kurome; một số loài thuộc chi Sargassum – haizao) và Porphyra có tác dụng để điều trị ung thư (ức chế khối u bằng polysaccharides mạch dài); Saccharina khô dùng để làm giãn cổ tử cung. Một số loài khác có thể hỗ trợ điều trị sưng các mô mềm (u nang buồng trứng, khối u ở vú, sưng hạch bạch huyết…) [24]. Làm nguyên liệu chiết các loại keo (là các polysaccharit). Chiết alginate: Phần lớn các loài rong Nâu, đặc biệt các loài thuộc chi Sargassum được dùng làm nguyên liệu chiết alginate.
Hiện tại, trên thế giới đã phát hiện được khoảng 400 loài Sargassum, phân bố rất rộng rãi ở các vùng khí hậu khác nhau nhưng các loài ở vùng nước lạnh (Bắc và Nam bán Cầu) có giá trị hơn ở các vùng nước ấm. Một số chi khác (Turbinaria, Chnoospora) cũng được dùng để chiết alginate nhưng không nhiều. Hầu hết các loài rong Nâu dùng để chiết alginate là loài tự nhiên (chưa nuôi trồng được trừ Sargassum japonica) [24]. Chiết agar (nhóm agarophytes): Nhóm này gồm các chi Gelidium, Gelidiella, Gracilariopsis và Gracilaria, trong đó Gelidium có giá trị cao hơn.