Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam sở hữu vùng biển đặc quyền kinh tế rộng trên 1 triệu km² cùng bờ biển dài 3.260 km, mang lại nguồn lợi thủy hải sản phong phú với hơn 20 loài thuộc họ Cá phèn (Mullidae). Tại vùng biển thị xã Nghi Sơn, tỉnh Thanh Hóa, nơi có 42 km bờ biển cùng hệ thống 3 cửa lạch và 2 cảng biển lớn, nghề khai thác hải sản đóng vai trò kinh tế mũi nhọn với hàng trăm tàu thuyền công suất từ 45CV trở lên. Tuy nhiên, hoạt động đánh bắt bộc phát bằng lưới cào đáy mang tính tận diệt đang làm suy giảm nghiêm trọng sản lượng cá ven bờ, trong khi các dẫn liệu phân loại học chi tiết về giống cá phèn Upeneus tại địa phương vẫn còn thiếu hụt.

Nghiên cứu được triển khai nhằm mục tiêu xác định chính xác thành phần loài, phân tích đặc điểm hình thái phân loại, đánh giá mức độ biến dị quần thể và xây dựng khóa định loại cho các loài cá trong giống Upeneus. Phạm vi không gian của đề tài tập trung tại xã Hải Bình và cảng cá Lạch Bạng thuộc thị xã Nghi Sơn. Khảo sát thực địa được thực hiện qua 4 đợt thu mẫu kéo dài từ tháng 12 năm 2019 đến tháng 12 năm 2020. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng, giúp chuẩn hóa dữ liệu ngư loại học khu vực vịnh Bắc Bộ, giảm tỷ lệ sai sót định danh phân loại xuống dưới 5% và cung cấp cơ sở khoa học tin cậy cho công tác quy hoạch, khai thác bền vững tài nguyên sinh vật biển.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phân loại học hình thái động vật biển truyền thống kết hợp nguyên lý sinh thái học quần thể cá nhiệt đới. Mô hình nghiên cứu cấu trúc hình thái dựa trên việc phân tích mối tương quan giữa các tỷ lệ đo lường cơ thể với các chỉ tiêu đếm giải phẫu học xương và vảy nhằm xác lập tính đặc trưng loài và sự thích nghi sinh thái.

Các khái niệm then chốt trong nghiên cứu bao gồm:

  • Chiều dài tiêu chuẩn (Lo): Khoảng cách từ mút mõm đến gốc vây đuôi, là kích thước chuẩn để so sánh tỷ lệ cơ thể.
  • Chiều dài đầu (T) và chiều cao thân (H): Các thước đo hình thái cơ bản xác định độ dẹp bên và hình dạng khí động học của cá.
  • Hệ số biến thiên (CV): Chỉ số thống kê sinh học phản ánh độ ổn định hoặc biến dị của từng tính trạng đo lường trong quần thể.
  • Công thức vây và số vảy đường bên (L.l): Dấu hiệu phân loại bất biến đặc trưng cho từng bậc phân loại học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập tổng cộng 79 mẫu cá thuộc giống Upeneus, trong đó bao gồm 30 mẫu Cá phèn khoai (Upeneus japonicus), 30 mẫu Cá phèn hai sọc (Upeneus sulphureus) và 19 mẫu Cá phèn sọc đen (Upeneus tragula). Phương pháp chọn mẫu kết hợp thu mẫu trực tiếp từ các tàu khai thác ven bờ tại bến cá Lạch Bạng và thu mua chọn lọc tại chợ cá địa phương thuộc xã Hải Bình. Quá trình chọn mẫu có phỏng vấn ngư dân để đảm bảo 100% mẫu vật được đánh bắt trong vùng biển Nghi Sơn.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích hình thái học theo tiêu chuẩn của Rainboth năm 1996 kết hợp khóa định loại của FAO và FishBase năm 2021 là nhằm đảm bảo tính đồng bộ quốc tế với 30 chỉ tiêu đo kích thước và 6 chỉ tiêu đếm tia vây, hàng vảy. Phương pháp thống kê sinh học được ứng dụng để loại trừ sai số mẫu nhỏ và xác định mức độ biến dị hình thái. Quá trình thu mẫu diễn ra theo 4 mốc thời gian: đợt 1 (tháng 12/2019), đợt 2 (tháng 03/2020), đợt 3 (tháng 06/2020) và đợt 4 (tháng 12/2020). Mẫu sau khi rửa sạch được ghim cố định vây, định hình bằng dung dịch formon 7% và lưu trữ dài hạn trong dung dịch formon 5% để đo đếm chính xác.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận và định danh thành công 3 loài cá phèn thuộc giống Upeneus tại vùng biển thị xã Nghi Sơn: Cá phèn khoai (Upeneus japonicus), Cá phèn hai sọc (Upeneus sulphureus) và Cá phèn sọc đen (Upeneus tragula).

Sự phân hóa về các chỉ tiêu đếm thể hiện rõ rệt nhất ở số tia vây ngực và số vảy đường bên:

  • Loài Upeneus sulphureus sở hữu số tia vây ngực từ 15 đến 16 tia và số vảy đường bên đạt từ 35 đến 36 vảy, cao hơn hẳn 18% so với hai loài còn lại.
  • Hai loài Upeneus japonicusUpeneus tragula có số tia vây ngực tương đồng từ 12 đến 13 tia, cùng số vảy đường bên dao động từ 28 đến 31 vảy.
  • Số tia gai cứng vây lưng thứ nhất (D1) tạo ranh giới nhận diện rõ rệt: Upeneus japonicus luôn có 7 gai, Upeneus sulphureus có 8 gai, còn Upeneus tragula dao động từ 7 đến 8 gai (trong đó dạng 8 gai chiếm ưu thế tuyệt đối).

Sự khác biệt về tỷ lệ đo đạc hình thái cho thấy:

  • Tỷ lệ chiều cao đầu trên chiều dài đầu (hT/T) của Upeneus sulphureus đạt trung bình 84,21%, cao hơn đáng kể so với Upeneus japonicus (78,12%) và Upeneus tragula (67,35%).
  • Tỷ lệ chiều cao thân trên chiều dài tiêu chuẩn (H/Lo) của Upeneus sulphureus đạt mức cao nhất là 27,53%, trong khi Upeneus tragula là 23,63% và Upeneus japonicus là 23,14%.

Nghiên cứu còn ghi nhận 3 cá thể Upeneus tragula có biến dị sắc tố đỏ (dạng cá phèn sọc đỏ) bên cạnh dạng sọc đen thông thường, cho thấy sự đa dạng kiểu hình thích ứng với tầng nước sinh sống.

Thảo luận kết quả

Sự phân hóa rõ nét về số vảy đường bên và tỷ lệ chiều cao thân phản ánh sự thích nghi sinh thái riêng biệt của từng loài. Loài Upeneus sulphureus có thân sâu hơn (chiều dài thân gấp 3,64 lần chiều cao thân) và vảy đường bên nhiều hơn, thích hợp bơi lội linh hoạt ở vùng nước lộng có dòng chảy mạnh. Ngược lại, Upeneus japonicusUpeneus tragula có thân thon dài hơn (chiều dài thân gấp 4,26 đến 4,34 lần chiều cao thân), phù hợp với tập tính săn mồi sát nền đáy cát bùn.

Khi so sánh với tài liệu quốc tế của FAO năm 2001 và nghiên cứu của Randall năm 1993, số tia vây ngực của mẫu Upeneus tragula tại Nghi Sơn (12-13 tia) thấp hơn một chút so với mô tả chung (13-14 tia). Tỷ lệ dài thân trên cao thân của quần thể Nghi Sơn có biên độ dao động từ 3,55 đến 5,00, rộng hơn so với các ghi nhận trước đây của Nguyễn Văn Lục năm 2007 (4,00 đến 4,20). Điều này khẳng định tính biến dị địa lý của các quần thể cá phèn tại Bắc Trung Bộ.

Các số liệu hình thái trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua hệ thống biểu đồ phân tán (scatter plot) kết hợp giữa chiều dài tiêu chuẩn với số vảy đường bên và số tia vây ngực, cùng các bảng ma trận so sánh tỷ lệ dài đầu trên đường kính mắt (T/O) và dài đầu trên dài râu (T/lbl) nhằm làm nổi bật ranh giới phân loại học giữa các loài.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Chuẩn hóa quy trình kiểm soát ngư trường: Chi cục Thủy sản tỉnh Thanh Hóa cần phối hợp với Ban quản lý Cảng cá Lạch Bạng áp dụng ngay bộ khóa định loại 3 loài cá phèn vào quy trình kiểm dịch và thống kê sản lượng khai thác, phấn đấu đạt tỷ lệ định danh chính xác 100% trong giai đoạn 2024 - 2026.

  2. Quy định kích thước mắt lưới tối thiểu: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Thanh Hóa cần ban hành văn bản quy định kích thước mắt lưới rê và lưới kéo đáy tối thiểu đạt từ 35 mm đến 40 mm, nhằm giảm 30% tỷ lệ đánh bắt cá phèn non chưa đạt kích thước thành thục sinh sản trước năm 2025.

  3. Thiết lập vùng cấm khai thác theo mùa: Ủy ban nhân dân thị xã Nghi Sơn cần quy hoạch phân khu bảo vệ nguồn lợi thủy sản rộng khoảng 1.200 ha xung quanh đảo Mê và vịnh Biện Sơn, thực hiện cấm hoàn toàn hoạt động lưới cào đáy trong mùa sinh sản cao điểm từ tháng 3 đến tháng 6 hàng năm, thực hiện từ năm 2025 đến 2030.

  4. Ứng dụng công nghệ mã vạch di truyền (DNA Barcoding): Trường Đại học Hồng Đức cùng các viện nghiên cứu chuyên ngành cần mở rộng phân tích trình tự gen ty thể COI cho 100% các loài cá phèn ven bờ Thanh Hóa trong giai đoạn 2025 - 2027 để hoàn thiện ngân hàng dữ liệu gen phục vụ truy xuất nguồn gốc sinh học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Nhà nghiên cứu ngư loại học và sinh thái biển: Luận văn cung cấp bộ dữ liệu đo đếm hình thái học chuẩn xác với 30 chỉ số kích thước và 6 chỉ tiêu đếm tia vây, vảy, là nguồn tư liệu cơ sở tin cậy để so sánh biến dị địa lý giữa các quần thể cá biển nhiệt đới.
  • Cán bộ quản lý thủy sản và kiểm ngư: Cung cấp khóa định loại thực địa nhanh gọn thông qua màu sắc râu, hoa văn thân và số tia vây ngực, hỗ trợ đắc lực cho công tác kiểm tra, giám sát tàu cá tại các cảng biển.
  • Giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Sinh học: Tài liệu đóng vai trò như một cẩm nang mẫu mực về phương pháp nghiên cứu hình thái cá theo Rainboth kết hợp kỹ thuật thống kê sinh học xử lý biến dị quần thể.
  • Doanh nghiệp thu mua và chế biến thủy sản xuất khẩu: Giúp phân loại chính xác các loài cá phèn thương phẩm có giá trị kinh tế khác nhau, nâng cao hiệu quả định giá và tiêu chuẩn hóa chất lượng nguyên liệu thủy sản.

Câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để phân biệt nhanh 3 loài cá phèn giống Upeneus tại bến cá? Người quan sát có thể dựa vào màu sắc thân và râu: Upeneus sulphureus có 2 sọc vàng dọc thân và râu trắng; Upeneus tragula có 1 sọc đen hoặc đỏ dọc thân, đuôi có 5-6 vệt đen và râu vàng; còn Upeneus japonicus có thân màu đỏ hồng không sọc và râu màu vàng.

Tại sao loài Upeneus tragula lại xuất hiện hai dạng sọc đen và sọc đỏ? Nghiên cứu cho thấy dạng sọc đen và sọc đỏ có cấu tạo giải phẫu và chỉ tiêu hình thái hoàn toàn giống nhau. Sự sai khác màu sắc là hiện tượng biến dị thích nghi kiểu hình khi quần thể phân bố ở các tầng nước có độ sâu và điều kiện ánh sáng khác nhau.

Đặc điểm đếm nào phân biệt tuyệt đối giữa Upeneus sulphureus và hai loài còn lại? Số vảy đường bên và số tia vây ngực là tiêu chuẩn phân biệt tuyệt đối: Upeneus sulphureus có 35-36 vảy đường bên và 15-16 tia vây ngực, trong khi Upeneus tragulaUpeneus japonicus chỉ có từ 28 đến 31 vảy đường bên và 12-13 tia vây ngực.

Dung dịch bảo quản formon có làm thay đổi đặc điểm phân loại cá phèn không? Formon làm nhạt và mất các vệt màu tươi trên thân và vây sau thời gian lưu trữ. Do đó, các chỉ tiêu đếm tia vây, vảy và các tỷ lệ đo xương không biến đổi trở thành tiêu chuẩn phân loại mang tính quyết định.

Tại sao cần tiếp tục nghiên cứu sinh học phân tử cho giống cá phèn? Mặc dù phương pháp hình thái phân tích rất tốt các sai khác kiểu hình, phân tích gen ty thể COI là bước tiếp theo cần thiết để xác định chính xác mối quan hệ phát sinh chủng loại và giải mã các biến dị di truyền ẩn sâu trong quần thể.

Kết luận

  • Xác định và định danh chính xác 3 loài thuộc giống Upeneus (Upeneus japonicus, Upeneus sulphureus, Upeneus tragula) hiện diện tại vùng biển thị xã Nghi Sơn qua 79 mẫu vật thực tế.
  • Xây dựng thành công hệ thống dữ liệu hình thái học toàn diện với 30 chỉ tiêu đo kích thước và 6 chỉ tiêu đếm tia vây, vảy đường bên.
  • Xác lập khóa định loại thực địa 4 bước rõ ràng, dễ ứng dụng dựa trên các tiêu chí vảy trước mắt, sọc thân, màu sắc râu và số lượng tia vây ngực.
  • Phát hiện hiện tượng biến dị màu sắc của loài Upeneus tragula và xác định các hệ số biến thiên ổn định trong quần thể cá phèn Bắc Trung Bộ.
  • Đề xuất lộ trình bảo tồn nguồn lợi thủy sản Nghi Sơn giai đoạn 2025 - 2030 kết hợp nghiên cứu sinh học phân tử để bảo vệ hệ sinh thái biển bền vững.