Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rạn san hô tại Vườn Quốc gia Cát Bà đang đối mặt với sự suy thoái nghiêm trọng khi số lượng loài san hô giảm trung bình 42,8% trong giai đoạn 1998–2013 và độ phủ san hô sống tại rạn Ba Trái Đào sụt giảm mạnh từ gần 90% trước năm 1998 xuống còn khoảng 40% vào năm 2013. Bên cạnh áp lực từ biến đổi khí hậu và hoạt động nhân sinh, tác động tiêu cực từ các loài địch hại sinh học ăn san hô, điển hình là ốc sừng thuộc giống Drupella (lớp Chân bụng Gastropoda, họ Muricidae), là nguyên nhân trực tiếp làm suy giảm khả năng phục hồi tự nhiên của các tập đoàn san hô tạo rạn.

Nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề đánh giá hiện trạng các quần thể ốc ăn san hô trong mối tương quan với độ phủ và cấu trúc nền đáy rạn. Mục tiêu cụ thể gồm: đánh giá hiện trạng rạn san hô, xác định thành phần loài và cấu trúc kích thước quần thể Drupella, phân tích đặc điểm phân bố không gian và nhận diện tập tính lựa chọn con mồi của loài địch hại này. Phạm vi không gian nghiên cứu bao quát 7 điểm rạn tiêu biểu tại quần đảo Cát Bà (tọa độ từ 106°52' đến 107°07' kinh độ Đông và 20°42' đến 20°54' vĩ độ Bắc) thuộc thành phố Hải Phòng, được thực hiện qua 2 đợt khảo sát thực địa vào tháng 5/2013 (mùa mưa) và tháng 11/2013 (mùa khô).

Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp hệ thống số liệu định lượng về mật độ ốc dao động từ 1,07 đến 13,87 cá thể/m2, làm cơ sở xây dựng bộ chỉ thị sinh học giám sát sức khỏe rạn và bảo tồn 81 loài san hô cứng trong Khu dự trữ sinh quyển thế giới Cát Bà.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên Lý thuyết cân bằng động hệ sinh thái rạn san hô kết hợp với Lý thuyết tương tác vật dữ - con mồi (Predator-Prey Interactions) của Lotka-Volterra. Bên cạnh đó, mô hình đánh giá tương tác đa yếu tố vô sinh - hữu sinh của Cục Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA) được áp dụng để phân tích chuỗi phản ứng sinh thái khi các yếu tố môi trường nền bị xáo trộn. Ba khái niệm trung tâm chi phối toàn bộ phân tích gồm: địch hại san hô chuyên biệt (corallivore), phân đới rạn theo độ sâu (reef zonation gồm đới mặt bằng rạn và đới sườn rạn), cùng khái niệm độ phủ san hô sống (live coral cover) đóng vai trò là thước đo sức khỏe của sinh cảnh biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn tích hợp giữa số liệu điều tra thực địa năm 2013 và chuỗi tài liệu lịch sử giai đoạn 1995–2012 của Viện Tài nguyên và Môi trường biển. Phương pháp chọn mẫu điển hình được áp dụng tại 7 điểm rạn đại diện cho 2 vùng sinh thái: khu vực vụng kín (Ba Trái Đào, Tai Kéo, Vạn Bội) và khu vực hở sóng (Áng Dù, Cọc Chèo, Tùng Ngón). Cỡ mẫu khảo sát gồm 11 mặt cắt ngang với tổng cộng 330 ô định lượng kích thước 50cm x 50cm (mỗi mặt cắt dài 100m bố trí 30 ô định lượng cách đều 3m) phục vụ thu thập ốc Drupella, kết hợp 1.760 điểm chạm ghi nhận hợp phần đáy theo quy trình chuẩn Reef Check quốc tế của English và cộng sự (1997).

Dữ liệu thu thập được xử lý bằng phân tích phương sai ANOVA để kiểm định sai biệt mật độ giữa các đới độ sâu, phân tích hồi quy tuyến tính nhằm xác định tương quan giữa độ phủ san hô với mật độ ốc, và phân tích thành phần chính PCA để đánh giá ảnh hưởng của các thông số môi trường (nhiệt độ nước từ 15°C đến 31°C, độ mặn từ 19‰ đến 34‰, độ đục từ 10 đến 51 mg/l). Việc lựa chọn kết hợp phân tích thống kê đa biến với mô hình thủy động lực 3 chiều Delft3D-Part là phương án tối ưu, cho phép giải thích mối quan hệ sinh thái thực địa đồng thời mô phỏng chính xác đường đi và phạm vi phát tán của ấu trùng ốc trôi nổi trong chu kỳ 30 ngày từ vùng phát tán nguồn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu ghi nhận sự hiện diện của 3 loài ốc ăn san hô tại Cát Bà gồm Drupella margariticola, Drupella cornus và Drupella rugosa, bổ sung thêm 2 loài so với danh mục công bố trước đây. Trong đó, loài Drupella margariticola giữ vị thế ưu thế tuyệt đối, chiếm hơn 85% tổng số cá thể thu thập được tại hầu hết các mặt cắt.

Thứ hai, mật độ ốc Drupella thể hiện sự phân hóa rõ rệt theo độ sâu và cấu trúc rạn. Tại đới mặt bằng rạn (độ sâu 0–3m), mật độ đạt giá trị rất cao, đỉnh điểm tại Cọc Chèo đạt 13,87 ± 10,85 cá thể/m2 và Tùng Ngón đạt 12,80 ± 1,22 cá thể/m2. Ngược lại, tại đới sườn rạn (độ sâu 3–6m), mật độ suy giảm mạnh xuống còn 1,07 ± 1,07 đến 1,87 ± 0,50 cá thể/m2, tương đương mức giảm từ 85% đến 92% so với vùng nông.

Thứ ba, cấu trúc quần thể bị chi phối bởi các cá thể trưởng thành (chiều dài vỏ trên 10mm đối với Drupella margariticola và trên 20mm đối với Drupella cornus), chiếm tỷ trọng trên 70%. Tỷ lệ ốc non chưa trưởng thành chỉ chiếm dưới 30% do sự suy giảm nguồn thức ăn san hô cành Acropora.

Thứ tư, ốc Drupella tại Cát Bà đã có sự dịch chuyển con mồi rõ nét. Trước sự suy kiệt của các loài san hô cành Acroporidae (từng giảm từ 78 loài xuống 22 loài tại Hang Trai), ốc chuyển sang gặm mô các giống san hô khối có khả năng chịu đục cao như Galaxea và Goniopora, chiếm tới 80% số tập đoàn san hô bị chiếm đóng.

Thảo luận kết quả

Mật độ ốc tập trung cao ở đới mặt bằng rạn xuất phát từ sự tương thích với độ phủ san hô sống (đạt 30% đến 44% ở các rạn ngoài như Cọc Chèo, Tùng Ngón) và nguồn ánh sáng đầy đủ hơn lớp nước sâu vốn có độ đục trung bình 30 mg/l. So sánh với các đợt bùng phát dịch Drupella trên thế giới, mật độ 13,87 cá thể/m2 tại Cọc Chèo tiệm cận ngưỡng bùng phát tại rạn Ningaloo ở Tây Úc (16,3 cá thể/m2) và cao hơn vùng bùng nổ tại Nhật Bản (5,12 cá thể/m2). Tuy nhiên, tại Cát Bà loài chiếm ưu thế là Drupella margariticola chứ không phải Drupella cornus hay Drupella fragum như ở các vùng biển nhiệt đới khác.

Hiện tượng suy giảm cá thiên địch ăn ốc (như cá bò Balistapus undulatus hay cá bàng chài Thalassoma lunare) do áp lực khai thác thủy sản đã làm mất cân bằng kiểm soát sinh học tự nhiên. Dữ liệu phân bố mật độ và tương quan độ phủ có thể được minh họa trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh giữa hai đới mặt bằng rạn - sườn rạn và biểu đồ phân tán hồi quy tuyến tính thể hiện hệ số tương quan giữa độ phủ san hô sống với mật độ ốc.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, thiết lập chương trình quan trắc sinh học định kỳ (Monitoring) đối với địch hại Drupella tại 6 điểm rạn trọng điểm của Vườn Quốc gia Cát Bà. Mục tiêu duy trì mật độ quần thể ốc dưới ngưỡng cảnh báo 3,0 cá thể/m2. Lộ trình thực hiện định kỳ 3 tháng một lần trong giai đoạn 2024–2026, do Phòng Bảo tồn biển thuộc Vườn Quốc gia Cát Bà chủ trì phối hợp với các viện nghiên cứu chuyên ngành.

Thứ hai, triển khai biện pháp can thiệp cơ học bằng cách thu gom thủ công ốc Drupella tại các khu vực ghi nhận mật độ trên 8,0 cá thể/m2 (điển hình như Cọc Chèo, Ba Trái Đào, Áng Dù). Mục tiêu giảm thiểu 60% số lượng cá thể trưởng thành trước mùa sinh sản chính (tháng 3 đến tháng 6 hàng năm). Lực lượng thực hiện nòng cốt là đội tuần tra kiểm lâm kết hợp thợ lặn chuyên nghiệp và các câu lạc bộ lặn biển tình nguyện.

Thứ ba, phục hồi chuỗi thức ăn tự nhiên thông qua việc ban hành quy chế bảo vệ nghiêm ngặt các loài cá săn mồi ăn ốc Drupella (họ Cá bò Balistidae, họ Cá bàng chài Labridae). Mục tiêu nâng mật độ cá thiên địch lên tối thiểu 15 cá thể/100m2 rạn vào năm 2028. Cơ quan chịu trách nhiệm là Chi cục Thủy sản Hải Phòng phối hợp cùng cộng đồng ngư dân địa phương thiết lập các khu vực cấm đánh bắt theo mùa vụ.

Thứ tư, kiểm soát chặt chẽ các nguồn ô nhiễm hữu cơ và trầm tích lơ lửng từ hoạt động nuôi trồng thủy sản, tàu thuyền du lịch tại vụng Vạn Bội và Bến Bèo. Mục tiêu kéo giảm hàm lượng chất rắn lơ lửng xuống dưới 20 mg/l trong giai đoạn 2024–2030, do Ủy ban nhân dân huyện Cát Hải và Sở Tài nguyên và Môi trường Hải Phòng chịu trách nhiệm quản lý.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Ban quản lý các khu bảo tồn biển và vườn quốc gia (như Vườn Quốc gia Cát Bà, Khu bảo tồn biển Cô Tô, Cù Lao Chàm). Cán bộ quản lý có thể ứng dụng trực tiếp quy trình điều tra 30 ô định lượng trên mặt cắt 100m để giám sát sớm dịch hại và đưa ra quyết định khoanh vùng bảo vệ rạn.

Nhóm 2: Các chuyên gia, nhà nghiên cứu thuộc lĩnh vực Động vật học, Sinh thái biển và Hải dương học. Luận văn cung cấp bộ dữ liệu thực địa chuẩn xác cùng mô hình phát tán ấu trùng Delft3D-Part trong 30 ngày, phục vụ công tác đối sánh dữ liệu sinh học quần thái biển khu vực Đông Bắc Việt Nam.

Nhóm 3: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Quản lý tài nguyên môi trường, Khoa học biển. Tài liệu là mẫu hình chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu liên ngành, kết hợp kỹ thuật lặn SCUBA thu mẫu với các công cụ phân tích thống kê ANOVA, PCA và hồi quy sinh thái học.

Nhóm 4: Các tổ chức phi chính phủ quốc tế hoạt động trong lĩnh vực bảo tồn thiên nhiên (IUCN, WWF). Dữ liệu về 81 loài san hô và hiện trạng ốc ăn thịt là cơ sở khoa học tin cậy để thẩm định, xây dựng các hồ sơ tài trợ và dự án phục hồi rạn san hô thích ứng với biến đổi khí hậu.

Câu hỏi thường gặp

Ốc Drupella gây tổn hại cho các tập đoàn san hô tại Cát Bà theo cơ chế nào? Ốc Drupella sử dụng dải răng lược sắc nhọn có cấu tạo đặc biệt để gặm lớp mô sống bên ngoài của san hô vào ban đêm, để lộ bộ xương vôi trắng bên dưới. Vết thương hở không chỉ khiến san hô mất năng lượng mà còn tạo điều kiện cho tảo sợi và vi khuẩn xâm nhập, cản trở hoàn toàn khả năng tự tái sinh của rạn.

Tại sao mật độ ốc Drupella ở đới mặt bằng rạn lại cao hơn rất nhiều so với đới sườn rạn? Đới mặt bằng rạn ở độ sâu 0–3m có độ phủ san hô sống cao hơn (đạt 40% đến 44% tại Cọc Chèo, Tùng Ngón) và nhận được lượng ánh sáng quang hợp tốt hơn vùng nước sâu vốn có độ đục lên đến 51 mg/l. Do đó, nguồn thức ăn dồi dào và điều kiện sống thuận lợi đã thu hút ốc tập trung với mật độ gấp 5 đến 12 lần vùng sườn rạn.

Mật độ ốc Drupella tại Vườn Quốc gia Cát Bà đã đạt mức bùng phát thành dịch hay chưa? Mật độ trung bình tại các rạn hở như Cọc Chèo (13,87 cá thể/m2) và Tùng Ngón (12,80 cá thể/m2) đã vượt xa ngưỡng bình thường và tiệm cận mức bùng phát dịch nguy hiểm (tương đương mức 16,3 cá thể/m2 từng ghi nhận tại rạn Ningaloo, Tây Úc). Tuy nhiên, hiện tượng này mang tính cục bộ tại các đới rạn nông chứ chưa lan tràn trên toàn bộ sườn sâu.

Làm thế nào để phân biệt 3 loài ốc Drupella xuất hiện trong nghiên cứu? Loài Drupella margariticola có vỏ ngoài màu tím hoặc xám, miệng vỏ tím và có 5 nốt sần ở vành ngoài. Loài Drupella cornus có vỏ trắng với 4 hàng gai nhọn phân bố thưa, miệng vỏ vàng nhạt không có nốt sần. Loài Drupella rugosa có vỏ nhọn với 5 hàng gai nhỏ mịn màu nâu đen và miệng vỏ màu hồng có từ 6 đến 8 nốt sần.

Mô hình Delft3D-Part đóng vai trò gì trong công tác dự báo nguy cơ phát tán ốc Drupella? Mô hình Delft3D-Part mô phỏng quá trình lan truyền 3 chiều của ấu trùng ốc trôi nổi trong môi trường nước suốt 30 ngày dưới tác động của dòng triều và gió mùa. Nhờ đó, cơ quan quản lý xác định được nguồn phát tán chính từ rạn Ba Trái Đào và dự báo chính xác các vùng rạn lân cận có nguy cơ cao bị ấu trùng bám đáy xâm chiếm.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định chính xác thành phần gồm 3 loài ốc ăn san hô tại Cát Bà, khẳng định Drupella margariticola là loài địch hại giữ vai trò ưu thế sinh thái chủ đạo.
  • Phân tích định lượng chỉ ra sự phân tầng mật độ rõ nét, cao nhất ở đới mặt bằng rạn Cọc Chèo (13,87 cá thể/m2) và thấp nhất tại vùng sườn rạn Tai Kéo (1,60 cá thể/m2).
  • Ghi nhận sự thích nghi sinh thái quan trọng của quần thể Drupella khi chuyển đổi đối tượng con mồi từ san hô cành Acropora sang các giống san hô khối Galaxea và Goniopora.
  • Ứng dụng thành công mô hình thủy động lực 3 chiều Delft3D-Part mô phỏng chính xác đường phát tán ấu trùng ốc trong chu kỳ 30 ngày từ rạn nguồn Ba Trái Đào.
  • Đề xuất hệ thống 4 nhóm giải pháp đồng bộ kết hợp quan trắc sinh học, thu gom cơ học thủ công và tái lập cân bằng quần thể thiên địch tự nhiên.

Công trình là nghiên cứu chuyên sâu đầu tiên tại Việt Nam giải mã toàn diện các đặc tính sinh thái học và nguy cơ bùng phát của địch hại ốc ăn san hô Drupella trên các rạn san hô miền Bắc. Trong giai đoạn 2024–2026, các cơ quan chức năng cần triển khai ngay mạng lưới giám sát định kỳ 6 tháng một lần và mở rộng mô hình nghiên cứu ra toàn bộ vịnh Hạ Long. Các nhà quản lý, nhà khoa học và cộng đồng địa phương hãy chung tay hành động khẩn cấp nhằm kiểm soát địch hại sinh học, bảo vệ tính toàn vẹn của Di sản Thiên nhiên Thế giới và Khu dự trữ sinh quyển Cát Bà.