Tổng quan nghiên cứu

Vùng biển Việt Nam có chiều dài bờ biển hơn 3.260 km cùng diện tích vùng đặc quyền kinh tế vượt trên 1 triệu km2, tạo ra nguồn tài nguyên thủy hải sản dồi dào và đa dạng sinh học cao. Trong đó, họ Cá phèn (Mullidae), đặc biệt là giống Upeneus Cuvier and Valenciennes, 1829, giữ vai trò quan trọng về mặt sinh thái biển và sở hữu giá trị kinh tế đáng kể nhờ hàm lượng protein, khoáng chất và vitamin phong phú. Tuy nhiên, hoạt động khai thác hải sản tự phát, việc lạm dụng lưới cào đáy hủy diệt cùng áp lực đánh bắt quá mức tại các vùng ven bờ đang khiến sản lượng nhiều loài cá phèn sụt giảm nghiêm trọng.

Thị xã Nghi Sơn thuộc tỉnh Thanh Hóa sở hữu chiều dài bờ biển 42 km, 3 cửa lạch lớn và 2 cảng biển sầm uất với hệ thống bãi triều rộng lớn. Đây là ngư trường trọng điểm nhưng các dữ liệu về phân loại học, đặc điểm hình thái định lượng và cấu trúc quần thể cá phèn tại địa phương vẫn chưa được nghiên cứu toàn diện. Luận văn thạc sĩ này tập trung giải quyết vấn đề phân loại hình thái học, xác định thành phần loài, đánh giá mức độ biến dị và xây dựng khóa định loại chính xác cho giống Upeneus tại vùng biển Thị xã Nghi Sơn.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện qua 4 đợt khảo sát thực địa từ tháng 12 năm 2019 đến tháng 12 năm 2020 tại xã Hải Bình và cảng cá Lạch Bạng. Đề tài đã thu thập và xử lý tổng cộng 79 mẫu cá trưởng thành. Kết quả nghiên cứu không chỉ hoàn thiện cơ sở dữ liệu ngư loại học cho khu vực Bắc Trung Bộ mà còn cung cấp bộ chỉ số sinh học đạt độ tin cậy trên 95%, hỗ trợ đắc lực cho các cơ quan quản lý nghề cá trong việc giám sát nguồn lợi và xây dựng chiến lược khai thác bền vững.

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 học cổ điển kết hợp với nguyên lý sinh thái học quần thể cá biển nhiệt đới. Mô hình phân tích dựa trên khung chuẩn hóa đo đạc 30 chỉ tiêu kích thước giải phẫu và 8 chỉ tiêu đếm tia vây, hàng vảy theo quy chuẩn quốc tế của Rainboth (1996) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO, 2001).

Bốn khái niệm then chốt được áp dụng xuyên suốt luận văn gồm:

  • Đặc điểm chẩn loại hình thái (diagnostic morphological characters): Các tính trạng giải phẫu cố định dùng để phân biệt các loài.
  • Biến dị kiểu hình thích nghi sinh thái (ecophenotypic variation): Biến đổi hình thái hoặc màu sắc của quần thể dưới tác động của độ sâu và môi trường sống.
  • Hệ số biến thiên sinh học (Coefficient of Variation - CV): Đại lượng thống kê đánh giá mức độ ổn định hoặc phân tán của các tính trạng đo đạc.
  • Tỷ lệ hình thái học chuẩn hóa: Các chỉ số tương quan giữa kích thước các bộ phận so với chiều dài tiêu chuẩn (Lo) và chiều dài đầu (T).

Hệ thống phân loại và danh pháp khoa học của các loài được đối chiếu, cập nhật đồng bộ theo hệ thống phân loại của FishBase (2021) và Danh lục cá thế giới của Eschmeyer (2021).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn được thu thập trực tiếp tại cảng cá Lạch Bạng và xã Hải Bình thuộc Thị xã Nghi Sơn qua 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). Tổng cỡ mẫu thu được là 79 cá thể, 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 áp dụng là chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng từ sản lượng đánh bắt thực tế của các đội tàu khai thác ven bờ và các điểm thu mua địa phương, đảm bảo đại diện cho các nhóm kích thước sinh thái. Mẫu vật sau khi thu gom được làm sạch, ghim cố định các vây trên tấm xốp bằng dung dịch formon 7% và lưu trữ bảo quản dài hạn trong dung dịch formon 5%.

Phương pháp phân tích hình thái học bao gồm việc đo đạc chi tiết 30 kích thước (chiều dài toàn thân, chiều dài tiêu chuẩn, chiều cao thân, đường kính mắt, chiều dài râu cằm...) bằng thước kẹp điện tử có độ chính xác 0,01 mm và đếm số lượng tia vây lưng, vây ngực, vây bụng, vây hậu môn, vây đuôi cùng số vảy đường bên dưới kính lúp soi nổi sinh học. Số liệu sau đó được xử lý bằng các thuật toán thống kê sinh học nhằm tính giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, sai số trung bình và hệ số biến thiên. Lý do lựa chọn phương pháp này là vì tính chuẩn hóa cao, cho phép loại bỏ sai số do kích thước cơ thể tuyệt đối và phản ánh chính xác sự phân hóa hình học giữa các quần thể.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã phát hiện và ghi nhận 3 loài cá thuộc giống Upeneus hiện diện tại vùng biển Thị xã Nghi Sơn, đồng thời làm rõ sự phân hóa sâu sắc về hình thái và màu sắc:

  • Sự phân hóa rõ rệt ở số tia vây ngực: Loài Cá phèn hai sọc (Upeneus sulphureus) sở hữu số tia vây ngực cao nhất với 15 đến 16 tia (trung bình 15,03 tia), cao hơn khoảng 22% so với hai loài còn lại là Cá phèn khoai (Upeneus japonicus) với 12 đến 13 tia (trung bình 12,13 tia) và Cá phèn sọc đen (Upeneus tragula) với 12 đến 13 tia (trung bình 12,37 tia).
  • Sai khác về số vảy đường bên: Upeneus sulphureus có số vảy đường bên vượt trội từ 35 đến 36 vảy (trung bình 35,50 vảy), trong khi Upeneus tragula có 29 đến 31 vảy (trung bình 30,00 vảy) và Upeneus japonicus có 28 đến 30 vảy (trung bình 28,89 vảy).
  • Tính ổn định của gai vây lưng thứ nhất (D1): Upeneus japonicus luôn cố định ở 7 gai cứng (CV = 0,00), Upeneus sulphureus cố định ở 8 gai cứng (CV = 0,00), trong khi Upeneus tragula dao động từ 7 đến 8 gai cứng (trung bình 7,89 gai).
  • Tương quan tỷ lệ kích thước thân và đầu: Tỷ lệ chiều cao thân so với chiều dài tiêu chuẩn (H/Lo) đạt cao nhất ở Upeneus sulphureus với mức trung bình 27,53%, cao hơn Upeneus tragula (23,63%) và Upeneus japonicus (23,14%). Tỷ lệ chiều cao đầu so với chiều dài đầu (hT/T) ở Upeneus sulphureus đạt tới 84,21%, vượt xa mức 78,12% của Upeneus japonicus và 67,35% của Upeneus tragula.

Thảo luận kết quả

Sự sai khác về tỷ lệ cơ thể và số lượng tia vây giải thích cho khả năng thích nghi môi trường sinh thái riêng biệt của từng loài. Chiều cao thân lớn và số lượng tia vây ngực nhiều hơn ở Upeneus sulphureus giúp loài này tạo lực đẩy mạnh mẽ hơn khi kiếm mồi tại các nền đáy bùn cát có dòng chảy xiết. Ngược lại, thân thon dài mảnh ở Upeneus japonicusUpeneus tragula giúp giảm sức cản nước khi di chuyển linh hoạt ở các bãi rạn hoặc vùng nước nông ven bờ.

Đáng chú ý, nghiên cứu đã ghi nhận 3 cá thể Upeneus tragula có sọc đỏ và các vệt đỏ tươi trên thân thay vì sọc đen truyền thống (chiếm khoảng 15,79% tổng số mẫu loài này). Kết quả này hoàn toàn tương đồng với phát hiện của các nghiên cứu tại vùng biển đảo Phú Quốc, khẳng định đây là hiện tượng biến dị thích nghi theo độ sâu sinh thái của cùng một loài chứ không phải là loài mới.

So với các tài liệu chuẩn của FAO (2001) và các nghiên cứu tại vùng biển Nhật Bản hay Nga, quần thể Upeneus japonicus tại Nghi Sơn có biên độ dao động tỷ lệ chiều dài thân trên chiều dài đầu rộng hơn (3,53 đến 4,18 so với 3,35 đến 3,55), phản ánh tốc độ sinh trưởng mạnh mẽ trong môi trường nhiệt đới gió mùa. Dữ liệu hình thái này được mô tả trực quan thông qua hệ thống biểu đồ phân tán hai chiều thể hiện rõ ranh giới tách biệt giữa các cụm loài dựa trên tọa độ tương quan giữa chiều dài tiêu chuẩn và số lượng tia vây ngực, kết hợp cùng bảng ma trận đối sánh hình thái giúp việc định danh đạt độ chính xác tuyệt đối.

Dựa trên các sai khác hình thái ổn định, luận văn đã xây dựng thành công khóa định loại lưỡng phân thực địa cho 3 loài:

  1. Phần trước mắt không có vảy; thân có 2 sọc vàng; râu trắng; 15-16 tia vây ngực; 35-36 vảy đường bên: Upeneus sulphureus.
  2. Phần trước mắt có vảy; thân không có sọc hoặc có 1 sọc đen/đỏ; râu vàng; 12-13 tia vây ngực; 28-31 vảy đường bên.
  3. Thân có 1 sọc đen hoặc đỏ; thùy trên và thùy dưới vây đuôi có 5-6 vệt màu đen: Upeneus tragula.
  4. Thân màu đỏ hồng không có sọc; thùy trên và thùy dưới vây đuôi có 3-4 vệt màu nâu đỏ: Upeneus japonicus.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm bảo tồn đa dạng sinh học và phát triển bền vững nguồn lợi cá phèn tại khu vực ven biển Thanh Hóa, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp cụ thể:

  • Quy định kích thước mắt lưới khai thác tối thiểu: Chi cục Thủy sản tỉnh Thanh Hóa cần phối hợp với Ban quản lý Cảng cá Lạch Bạng ban hành quy định bắt buộc kích thước mắt lưới kéo đáy và lưới rê tối thiểu từ 28 mm trở lên, nhằm giảm thiểu 35% tỷ lệ đánh bắt cá phèn con dưới 100 mm trong giai đoạn 2024 - 2026.
  • Thiết lập thời gian cấm biển theo mùa sinh sản: Ủy ban nhân dân Thị xã Nghi Sơn phối hợp với Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn áp dụng lệnh cấm đánh bắt bằng lưới cào tại các vùng rạn ven đảo Mê và cửa Lạch Bạng từ tháng 3 đến tháng 6 hàng năm, hướng tới mục tiêu phục hồi 20% sinh khối quần thể cá phèn vào năm 2027.
  • Số hóa và phổ biến sổ tay hướng dẫn nhận dạng: Phòng Kinh tế Thị xã Nghi Sơn cùng các nhóm nghiên cứu hoàn thiện sổ tay định danh nhanh 3 loài cá phèn dựa trên khóa phân loại lưỡng phân, tổ chức 6 lớp tập huấn và phát hành 1.500 bản hướng dẫn cho ngư dân các xã ven biển trước quý 3 năm 2025.
  • Mở rộng nghiên cứu sinh học phân tử: Các cơ sở đào tạo đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành cần chủ trì đề tài giải mã trình tự gen COI và 16S rRNA trên quy mô 150 mẫu cá phèn bổ sung giai đoạn 2025 - 2028 nhằm làm sáng tỏ toàn diện cấu trúc di truyền quần thể và mối quan hệ phát sinh chủng loại.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Động vật học, Sinh học biển và Thủy sản: Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng 30 chỉ tiêu hình thái chuẩn xác cùng phương pháp thống kê sinh học để ứng dụng trong giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu.
  • Cán bộ quản lý thủy sản và lực lượng kiểm ngư: Sử dụng bộ khóa định loại và số liệu phân bố mùa vụ để xây dựng quy chuẩn kích thước khai thác và tuần tra kiểm soát ngư trường hiệu quả.
  • Chuyên gia tư vấn đánh giá tác động môi trường (ĐTM): Ứng dụng dữ liệu thành phần loài cá phèn làm chỉ thị sinh thái nền nhằm quan trắc biến động chất lượng môi trường nước tại Khu kinh tế Nghi Sơn.
  • Doanh nghiệp thu mua, chế biến và chủ tàu khai thác thủy sản: Tận dụng đặc điểm sinh học và kích thước thương phẩm tiêu chuẩn của từng loài để nâng cao hiệu quả phân loại nguyên liệu và gia tăng giá trị kinh tế thương phẩm thêm 15% đến 20%.

Câu hỏi thường gặp

1. Làm thế nào để phân biệt nhanh Cá phèn khoai và Cá phèn hai sọc ngoài thực địa?

Cách nhận biết nhanh nhất là dựa vào màu sắc cơ thể và số tia vây ngực. Cá phèn hai sọc (Upeneus sulphureus) có 2 sọc vàng chạy dọc thân, râu cằm màu trắng và có 15 đến 16 tia vây ngực; trong khi Cá phèn khoai (Upeneus japonicus) toàn thân có màu đỏ hồng không sọc, râu cằm màu vàng và chỉ có 12 đến 13 tia vây ngực.

2. Sự xuất hiện của dạng cá phèn sọc đỏ có phải là loài mới không?

Không phải loài mới. Việc ghi nhận 3 mẫu cá phèn có sọc đỏ tại Nghi Sơn là hiện tượng biến dị màu sắc thích nghi sinh thái của loài Cá phèn sọc đen (Upeneus tragula). Các chỉ số hình thái cốt lõi như số vảy đường bên (29 đến 31) và số tia vây ngực (12 đến 13) của dạng sọc đỏ hoàn toàn đồng nhất với dạng sọc đen.

3. Chỉ tiêu hình thái nào có giá trị chẩn loại cao nhất trong giống Upeneus?

Số lượng tia vây ngực, số vảy đường bên và số gai cứng ở vây lưng thứ nhất (D1) là ba chỉ tiêu có tính chẩn loại cao nhất. Các chỉ tiêu này có hệ số biến thiên rất thấp (CV từ 0,00 đến 0,04), cho phép phân tách chính xác các loài mà không bị nhầm lẫn bởi biến động tuổi hay kích thước cơ thể.

4. Cỡ mẫu 79 cá thể qua 4 đợt khảo sát có đảm bảo tính đại diện thống kê không?

Cỡ mẫu 79 cá thể thu thập qua 4 mùa (tháng 12/2019, 03/2020, 06/2020, 12/2020) hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn thống kê sinh học của Fisher. Dữ liệu phân tích thể hiện sai số trung bình (mx) rất nhỏ (dưới 0,15 đối với các chỉ tiêu đếm), đảm bảo độ tin cậy khoa học cao cho toàn bộ quần thể tại vùng biển Nghi Sơn.

5. Luận văn đóng góp giải pháp gì cho công tác bảo tồn nguồn lợi hải sản địa phương?

Luận văn cung cấp căn cứ khoa học xác thực về kích thước chiều dài tiêu chuẩn trung bình của các loài (từ 100,94 mm đến 145,66 mm), làm cơ sở chuẩn xác để cơ quan quản lý ban hành quy định kích thước mắt lưới tối thiểu 28 mm và thiết lập thời gian cấm khai thác mùa cá đẻ từ tháng 3 đến tháng 6.

Kết luận

  • Xác định và mô tả chi tiết 3 loài thuộc giống Upeneus tại vùng biển Thị xã Nghi Sơn: Upeneus japonicus, Upeneus sulphureusUpeneus tragula.
  • Thiết lập hệ thống dữ liệu định lượng chuẩn xác gồm 30 chỉ tiêu kích thước và 8 chỉ tiêu đếm, làm sáng tỏ các tính trạng chẩn loại then chốt về tia vây ngực, vảy đường bên và gai vây lưng.
  • Ghi nhận và giải thích hiện tượng biến dị màu sắc thích nghi môi trường nước sâu ở quần thể Cá phèn sọc đen Upeneus tragula.
  • Xây dựng thành công khóa định loại lưỡng phân tiện ích, hỗ trợ đắc lực cho việc nhận dạng nhanh ngoài thực địa.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp quản lý nghề cá gắn liền với mốc thời gian và chỉ tiêu cụ thể từ nay đến năm 2028.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là hoàn thiện cơ sở dữ liệu phân loại học định lượng cho họ Cá phèn (Mullidae) tại vùng biển Bắc Trung Bộ. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng phân tích mã vạch di truyền DNA giai đoạn 2025 - 2027. Hãy ứng dụng ngay bộ khóa định loại và dữ liệu chuẩn này vào công tác quản lý nghề cá thực tế để bảo tồn hiệu quả nguồn tài nguyên sinh vật biển.