Tổng quan nghiên cứu

Đầm Thị Nại thuộc tỉnh Bình Định là hệ thống đầm phá ven biển lớn thứ hai tại Việt Nam với diện tích tự nhiên khoảng 5.060 ha, chiều dài 16 km và chiều rộng dao động từ 0,5 đến 5 km. Nơi đây sở hữu hệ sinh thái rừng ngập mặn rộng hơn 1.000 ha cùng thảm cỏ biển trên 200 ha, tạo thành bãi sinh sản và bãi ương dưỡng thiết yếu cho 95 loài cá thuộc 55 họ khác nhau. Trong cấu trúc chuỗi thức ăn thủy vực, các loài cá bống thuộc bộ Gobiiformes giữ vai trò sinh thái bản địa then chốt và là nguồn sinh kế quan trọng của hàng nghìn hộ dân ven đầm. Tuy nhiên, lưu vực đầm đang tiếp nhận áp lực xả thải sinh hoạt và công nghiệp rất lớn từ mạng lưới sông Côn và sông Hà Thanh.

Các khảo sát môi trường gần đây ghi nhận mật độ ô nhiễm vi nhựa trong nước mặt đầm Thị Nại dao động từ 5,23 đến 10,33 vi nhựa/m3 và trong trầm tích đáy đạt mức báo động từ 4.133,33 đến 9.233,33 vi nhựa/kg trầm tích khô. Do đặc tính bám đáy và kiếm ăn sát tầng trầm tích tích tụ rác thải phân rã, các loài cá bống đứng trước nguy cơ phơi nhiễm hạt vi nhựa cực kỳ nghiêm trọng. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh học thực nghiệm (Mã số: 8420114) của học viên Trình Thị Thúy Hằng, dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Võ Văn Chí tại Trường Đại học Quy Nhơn, được triển khai nhằm giải quyết hai mục tiêu cốt lõi: xác định đặc điểm hình thái cơ quan tiêu hóa, phổ thức ăn tự nhiên theo mùa vụ và định lượng mức độ tích tụ vi nhựa trong ống tiêu hóa của 3 loài cá bống ưu thế gồm cá bống thệ (Oxyurichthys tentacularis), cá bống chấm mắt (Oxyurichthys microlepis) và cá bống tro (Acentrogobius caninus).

Nghiên cứu thực địa được tiến hành liên tục từ tháng 10 năm 2021 đến tháng 5 năm 2022. Đề tài mang ý nghĩa khoa học sâu sắc khi cung cấp hệ thống dữ liệu định lượng chính xác về cơ chế dinh dưỡng của cá tầng đáy, đồng thời cảnh báo thực trạng ô nhiễm rác thải vi nhựa trong chuỗi thực phẩm thủy sản địa phương. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu là nền tảng kỹ thuật trực tiếp giúp tối ưu hóa công thức thức ăn cho các mô hình nuôi thương phẩm cá bống bản địa, giảm thiểu tối đa áp lực khai thác cạn kiệt nguồn lợi tự nhiên.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái học dinh dưỡng thủy sản của Nikolsky (1963) về mối tương quan chặt chẽ giữa hình thái giải phẫu đường tiêu hóa và phổ thức ăn của các loài cá xương. Nguyên lý phân loại tính ăn dựa trên chỉ số sinh trắc ruột tương đối (Relative Length of the Gut - RLG) được áp dụng làm thước đo tiêu chuẩn: cá có RLG < 1 thuộc nhóm ăn động vật, RLG từ 1 đến 3 thuộc nhóm ăn tạp và RLG > 3 thuộc nhóm ăn thực vật. Để định lượng chính xác giá trị dinh dưỡng của từng thành phần mồi, mô hình chỉ số tầm quan trọng tương đối (Index of Relative Importance - IRI) của Hyslop (1980) được ứng dụng nhằm tích hợp ba biến số cơ bản: tần số xuất hiện (Oi%), phần trăm khối lượng (Wi%) và phần trăm số lượng (Ni%).

Về mặt độc học môi trường, luận văn tiếp cận lý thuyết phân loại vi nhựa theo tiêu chuẩn quốc tế của GESAMP (2019), định nghĩa các hạt polyme tổng hợp có kích thước từ 1 µm đến 5 mm gồm hai nhóm nguồn gốc: vi nhựa sơ cấp (hạt vi nhựa công nghiệp, mỹ phẩm) và vi nhựa thứ cấp (mảnh vụn sinh ra do quá trình quang hóa, phong hóa cơ học từ rác thải nhựa lớn). Khung nghiên cứu mô hình hóa con đường lan truyền vi nhựa từ trầm tích đáy vào sinh vật bậc thấp, tích lũy sinh học trong mô ống tiêu hóa của cá và tiềm ẩn nguy cơ chuyển vị vào cơ thể con người thông qua thói quen ẩm thực tiêu thụ nguyên con.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 120 cá thể cá bống (40 cá thể cho mỗi loài) được đánh bắt trực tiếp từ các mẻ lưới của ngư dân tại các tiểu vùng sinh cảnh đặc trưng trên đầm Thị Nại. Quá trình lấy mẫu chia làm hai đợt tương ứng với hai mùa khí hậu: mùa mưa thu vào tháng 10 năm 2021 và mùa khô thu vào tháng 5 năm 2022 (mỗi mùa thu 20 cá thể/loài để phân tích phổ thức ăn và 10 cá thể/loài để phân tích sự tích tụ vi nhựa). Mẫu cá sau khi thu gom được bảo quản lạnh ở nhiệt độ -20°C và vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm Khoa học vật nuôi thuộc Trường Đại học Quy Nhơn.

Quy trình phân tích dinh dưỡng sử dụng phương pháp giải phẫu hình thái học, xác định kích thước thân cá (dao động từ 9,76 đến 12,47 cm) và chiều dài ruột (dao động từ 7,28 đến 9,55 cm) để tính chỉ số RLG, kết hợp soi mẫu dưới kính hiển vi quang học độ phóng đại lớn nhằm định danh 6 nhóm con mồi tự nhiên. Đối với phân tích vi nhựa, quy trình tách chiết tuân thủ phương pháp phân hủy hóa học của Alexandre (2016): ống tiêu hóa được cân khối lượng rồi ngâm trong 20 ml dung dịch KOH 10% ở nhiệt độ 60°C trong 24 giờ. Dung dịch sau phân hủy được lọc qua rây 1 mm và rây 250 µm, tiến hành kỹ thuật tuyển nổi tỷ trọng bằng dung dịch NaCl bão hòa 3 lần liên tiếp, sau đó thu hồi vi hạt trên màng lọc sợi thủy tinh GF/A kích thước lỗ 1,6 µm theo phương pháp chuẩn của Emilie và cộng sự (2021).

Mẫu vi nhựa được chụp ảnh, đo đạc kích thước và phân loại hình thái (dạng sợi, dạng mảnh, dạng màng) dưới kính hiển vi soi nổi Leica S9i kết hợp phần mềm phân tích hình ảnh LAXS. Nhằm loại trừ tuyệt đối nguy cơ ngoại nhiễm từ không khí, toàn bộ thao tác được thực hiện trong môi trường vô trùng, kỹ thuật viên mặc áo bảo hộ 100% cotton, đeo găng tay cao su không bột và kiểm soát mẫu trắng theo hướng dẫn của GESAMP (2019). Dữ liệu số học được xử lý thống kê phương sai ANOVA một yếu tố trên phần mềm Microsoft Excel 2013 với mức ý nghĩa xác thực p < 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã xác lập 4 phát hiện mang tính quy luật khoa học về sinh thái và mức độ ô nhiễm vi nhựa của các loài cá bống tại đầm Thị Nại:

Thứ nhất, cấu trúc giải phẫu ống tiêu hóa của cả 3 loài cá bống đều phản ánh đặc trưng của nhóm động vật ăn thịt nhưng có sự thích nghi phân hóa rõ nét. Chỉ số sinh trắc ruột RLG của cá bống thệ đạt mức 0,76 ở cả hai mùa; cá bống chấm mắt dao động từ 0,74 (mùa mưa) đến 0,78 (mùa khô); cá bống tro dao động từ 0,83 (mùa khô) đến 0,95 (mùa mưa). Tất cả các giá trị RLG đo đạc đều nhỏ hơn 1, đi kèm cấu tạo miệng rộng, răng hai hàm sắc nhọn và dạ dày hình túi co giãn tốt.

Thứ hai, phổ thức ăn tự nhiên thực tế cho thấy sự thống trị của mùn bã hữu cơ thay vì con mồi động vật sống ở cá bống thệ và cá bống chấm mắt. Ở cá bống thệ, mùn bã hữu cơ chiếm chỉ số quan trọng tương đối IRI lên đến 99,23% trong mùa mưa (tần số bắt gặp 92,86%) và duy trì mức 60,44% trong mùa khô. Tương tự, cá bống chấm mắt tiêu thụ mùn bã hữu cơ chiếm 56,17% IRI ở mùa mưa và tăng vọt lên 94,18% IRI ở mùa khô. Cá chỉ đóng vai trò thức ăn thứ cấp với mức đóng góp từ 5,67% đến 34,24% IRI.

Thứ ba, cá bống tro là loài có phổ dinh dưỡng rộng nhất và thể hiện rõ nhất tập tính săn mồi chủ động. Trong mùa mưa, phổ thức ăn của cá bống tro gồm 6 nhóm (mùn bã 40,79% IRI, rong biển 23,42% IRI, cá nhỏ 19,64% IRI, tôm 14,26% IRI, ốc 1,06% IRI và động vật phù du 0,83% IRI). Sang mùa khô, cá nhỏ trở thành thức ăn quan trọng nhất của cá bống tro khi vươn lên chiếm 39,37% IRI, vượt qua mùn bã hữu cơ (32,31% IRI) và rong biển (27,08% IRI).

Thứ tư, 100% cá thể khảo sát của cả 3 loài cá bống đều phát hiện có sự tích tụ hạt vi nhựa trong đường tiêu hóa. Vi nhựa dạng sợi chiếm tỷ lệ áp đảo trên 70% tổng lượng vi hạt thu hồi, phần còn lại là vi nhựa dạng mảnh. Kích thước vi nhựa dạng sợi tập trung chủ yếu ở dải chiều dài từ 500 đến 2.000 µm, chiếm trên 65% tổng số sợi phân tích ở cả hai mùa.

Thảo luận kết quả

Sự khác biệt giữa chỉ số giải phẫu đường ruột RLG < 1 (thiên về ăn động vật) và thành phần thức ăn thực tế (ưu thế mùn bã hữu cơ) ở cá bống thệ và cá bống chấm mắt minh chứng cho tính linh hoạt sinh thái học cao của nhóm cá đáy. Tại môi trường đầm Thị Nại, lớp trầm tích mặt rất giàu phù sa hữu cơ do hai con sông Côn và Hà Thanh bồi đắp. Tập tính cạp bề mặt bùn đáy giúp cá bống tối ưu hóa năng lượng tìm kiếm thức ăn trong điều kiện nguồn con mồi động vật biến động. Kết quả này tương đồng với các công bố của nhiều chuyên gia thủy sản quốc tế khi nghiên cứu các giống cá bống ven biển Ấn Độ và miền Trung Việt Nam, khẳng định thức ăn tự nhiên của cá phụ thuộc trực tiếp vào tính sẵn có của tài nguyên nền đáy.

Các dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa sinh động thông qua biểu đồ cột chồng so sánh cơ cấu IRI theo mùa vụ và biểu đồ hình quạt thể hiện tỷ lệ phân bố hình thái vi nhựa. Biểu đồ chỉ số IRI phản ánh rõ nét sự chuyển đổi dinh dưỡng của cá bống tro: từ chỗ phụ thuộc vào 40,79% mùn bã hữu cơ mùa mưa sang ưu tiên 39,37% cá mồi vào mùa khô. Đồng thời, bảng phân tích tương quan ANOVA chỉ ra mối liên hệ thuận giữa khối lượng ống tiêu hóa và lượng vi nhựa tích lũy.

Tỷ lệ vi nhựa dạng sợi chiếm trên 70% với kích thước 500 đến 2.000 µm hoàn toàn tương thích với các khảo sát ô nhiễm vi nhựa trên các loài cá nhỏ ven biển Bình Định (với mật độ trung bình 12,45 ± 7,6 vi nhựa/cá thể, sợi chiếm 74,5%). Nguồn gốc chủ yếu xuất phát từ hoạt động giặt tẩy sợi dệt tổng hợp, nước thải sinh hoạt đô thị Quy Nhơn và rác thải ngư cụ (lưới cước, dây thừng nhựa) phân rã ven đầm. Vì cá bống là loài cá nhỏ thường được người dân địa phương chế biến nguyên con trong các bữa ăn, lượng vi nhựa tích tụ trong ống tiêu hóa sẽ đi thẳng vào chuỗi thức ăn của con người, tạo ra mối nguy tiềm ẩn về độc học sinh học và an toàn thực phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ kết hợp giữa quản lý môi trường, bảo tồn sinh thái và bảo vệ sức khỏe cộng đồng:

  1. Thiết lập hệ thống kiểm soát nguồn thải nhựa tại các cửa sông đổ vào đầm Thị Nại: Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Định phối hợp Sở Tài nguyên và Môi trường lắp đặt 5 hệ thống lưới chắn rác tự động tại hạ lưu sông Côn và sông Hà Thanh, đặt mục tiêu thu gom và cắt giảm 40% lượng rác thải nhựa trôi nổi xâm nhập vào đầm phá trong giai đoạn 2023 - 2025.
  2. Tuyên truyền thay đổi hành vi sơ chế thủy sản nhằm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng: Chi cục Thủy sản tỉnh Bình Định chủ trì chiến dịch truyền thông khuyến cáo 100% cơ sở chế biến và người dân địa phương thực hiện thao tác loại bỏ hoàn toàn ruột và mang cá bống trước khi nấu nướng, nhằm triệt tiêu nguy cơ hấp thu trực tiếp từ 10 đến 30 hạt vi nhựa trên mỗi bữa ăn, bắt đầu triển khai từ quý 4 năm 2022.
  3. Phục hồi sinh cảnh nền đáy và hệ sinh thái thảm cỏ biển, rừng ngập mặn: Ban Quản lý rừng phòng hộ phối hợp chính quyền huyện Tuy Phước và thành phố Quy Nhơn tiến hành trồng mới phục hồi 50 ha rừng ngập mặn tại tiểu khu Cồn Chim và tái tạo 10 ha thảm cỏ biển bị suy thoái đến năm 2026, nhằm nâng cao năng lực hấp thụ chất ô nhiễm tự nhiên của nền đáy đầm.
  4. Phát triển quy trình nuôi thương phẩm cá bống bản địa kiểm soát chất lượng: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bình Định xây dựng 02 mô hình nuôi bán thâm canh cá bống thệ và cá bống tro trong ao lót bạt có hệ thống xử lý nước lắng lọc, sử dụng thức ăn viên công nghiệp chứa trên 35% protein, giúp giảm 30% áp lực khai thác cạn kiệt nguồn giống tự nhiên vào năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao đối với 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

  • Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Sinh học, Thủy sản, Khoa học Môi trường: Luận văn cung cấp phương pháp luận thực nghiệm chuẩn xác về đo đạc sinh trắc giải phẫu cá (RLG), định lượng thành phần thức ăn (IRI) và quy trình chuẩn hóa tách chiết vi nhựa bằng dung dịch KOH 10% kết hợp tuyển nổi NaCl bão hòa theo khuyến cáo của GESAMP.
  • Cơ quan quản lý môi trường và nhà hoạch định chính sách thủy sản: Cán bộ thuộc Sở Tài nguyên và Môi trường cùng Chi cục Thủy sản có thể trích xuất dữ liệu thực chứng về mật độ vi nhựa nền đáy và mức độ tích lũy sinh học trong cá để xây dựng các văn bản quy chuẩn kiểm soát rác thải nhựa ven biển.
  • Kỹ sư nuôi trồng thủy sản và trang trại sản xuất giống: Tài liệu cung cấp chi tiết thành phần thức ăn tự nhiên theo từng mùa của 3 loài cá bống, làm cơ sở khoa học chính xác để xây dựng khẩu phần thức ăn nhân tạo tối ưu giai đoạn thuần hóa và nuôi thương phẩm.
  • Doanh nghiệp chế biến thủy sản và người tiêu dùng: Cung cấp bằng chứng khoa học rõ ràng về nguy cơ ô nhiễm vi nhựa trong ống tiêu hóa cá bống, từ đó chuẩn hóa quy trình sơ chế công nghiệp và nâng cao nhận thức vệ sinh an toàn thực phẩm trong bữa ăn gia đình.

Câu hỏi thường gặp

Chỉ số RLG < 1 phản ánh điều gì về cấu trúc giải phẫu và tính ăn của cá bống? Chỉ số sinh trắc ruột RLG của 3 loài cá bống nghiên cứu dao động từ 0,74 đến 0,95. Theo nguyên lý Nikolsky, giá trị này nhỏ hơn 1 cùng với sự hiện diện của răng hàm sắc và dạ dày túi chứng minh về mặt giải phẫu học, đường tiêu hóa của chúng được cấu tạo thích nghi tối ưu cho việc tiêu hóa thức ăn nguồn gốc động vật.

Tại sao cá bống có cấu tạo giải phẫu ăn thịt nhưng lại tiêu thụ lượng lớn mùn bã hữu cơ? Đặc tính dinh dưỡng của cá bống thể hiện tính linh hoạt sinh thái cao. Tại vùng đầm Thị Nại màu mỡ, lớp mùn bã hữu cơ mặt đáy luôn sẵn có và dồi dào, giúp cá dễ dàng cạp thức ăn để hấp thụ năng lượng nhanh chóng mà không phải tiêu tốn nhiều năng lượng săn đuổi con mồi khi mật độ cá mồi biến động.

Vi nhựa xâm nhập vào ống tiêu hóa của cá bống đầm Thị Nại qua con đường nào? Mật độ vi nhựa trong trầm tích đáy đầm Thị Nại đạt mức 4.133,33 đến 9.233,33 vi nhựa/kg khô. Trong quá trình cạp bùn đáy để lấy mùn bã hữu cơ hoặc bắt động vật đáy, các sợi và mảnh vi nhựa kích thước 500 đến 2.000 µm bị cá nuốt thụ động vào đường tiêu hóa và lưu giữ trong dạ dày, ruột.

Sự khác biệt rõ nét nhất trong phổ thức ăn của cá bống tro so với cá bống thệ là gì? Cá bống tro có phổ thức ăn đa dạng hơn gồm 6 nhóm con mồi. Đặc biệt vào mùa khô, cá bống tro chuyển đổi tập tính sang săn bắt động vật mạnh mẽ với cá nhỏ vươn lên chiếm vị trí số một (39,37% IRI), trong khi cá bống thệ vẫn duy trì tính ăn thiên về mùn bã hữu cơ (60,44% IRI).

Người tiêu dùng ăn cá bống nhỏ nguyên con chưa bỏ ruột có phải đối mặt với rủi ro gì? Nghiên cứu chỉ ra 100% cá thể cá bống đều chứa vi nhựa dạng sợi và mảnh trong nội tạng. Ăn cá nguyên con đồng nghĩa với việc đưa trực tiếp hàng chục hạt vi nhựa cùng các hóa chất phụ gia polyme vào cơ thể, tiềm ẩn nguy cơ gây viêm mô ruột và rối loạn chuyển hóa chất lâu dài.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định chính xác chỉ số sinh trắc ruột RLG của 3 loài cá bống dao động từ 0,74 đến 0,95, khẳng định đặc điểm cấu tạo giải phẫu đường tiêu hóa thích nghi với tính ăn động vật.
  • Chứng minh tính linh động dinh dưỡng cao khi mùn bã hữu cơ trở thành thức ăn chiếm ưu thế tuyệt đối ở cá bống thệ (60,44% đến 99,23% IRI) và cá bống chấm mắt (56,17% đến 94,18% IRI).
  • Làm sáng tỏ phổ thức ăn đa dạng của cá bống tro với 6 nhóm mồi và sự chuyển đổi ưu thế sang săn bắt cá nhỏ trong mùa khô (chiếm 39,37% IRI).
  • Đưa ra bằng chứng thực nghiệm đầu tiên khẳng định 100% cá thể cá bống tại đầm Thị Nại bị tích tụ vi nhựa trong ống tiêu hóa, chủ yếu là vi nhựa dạng sợi kích thước 500 đến 2.000 µm.
  • Xác lập mối liên kết sinh thái chặt chẽ giữa tập tính kiếm ăn tầng đáy và mức độ phơi nhiễm hạt vi nhựa từ môi trường trầm tích ven đầm.

Về lộ trình tiếp theo trong giai đoạn 2023 - 2025, cần mở rộng các nghiên cứu đánh giá độc tính tế bào của vi nhựa trên mô cá và triển khai các dự án xử lý rác thải nhựa tại nguồn. Các nhà quản lý môi trường, cơ sở sản xuất và cộng đồng người dân hãy chung tay bảo vệ hệ sinh thái đầm Thị Nại, đồng thời thay đổi thói quen sơ chế loại bỏ ruột cá nhỏ để bảo vệ sức khỏe gia đình ngay từ hôm nay!