Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ sinh học với đề tài "Nghiên cứu cơ sở khoa học phục vụ cho việc sinh sản nhân tạo cá nác [Boleophthalmus pectinirostris (Linnaeus, 1758)]" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Đặng Minh Dũng, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đỗ Văn Khương, bảo vệ tại Viện Nghiên cứu Hải sản năm 2022, thuộc chuyên ngành Thủy sinh vật học (mã số: 9420108).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Cá nác [Boleophthalmus pectinirostris (Linnaeus, 1758)], còn gọi là cá lác (tên tiếng Anh: Bluespotted mud hopper), là loài cá bãi triều vùng nước lợ có giá trị kinh tế cao. Dù kích thước cơ thể nhỏ (trung bình 10 - 35 g/cá thể), thịt cá nác thơm ngon và giàu dưỡng chất, được thị trường nội địa ưa chuộng và có giá trị xuất khẩu lớn sang Trung Quốc với mức giá thu mua cao (khoảng 250.000 đồng/kg). Tại các tỉnh ven biển phía Bắc Việt Nam như Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình, cá được khai thác tập trung từ tháng 1 đến tháng 9 hàng năm.

Tuy nhiên, nguồn lợi cá nác tự nhiên tại Việt Nam đang suy giảm nghiêm trọng do áp lực khai thác mang tính hủy diệt (sử dụng kích điện, lưới mắt dày, bẫy rọ), sự gia tăng diện tích nuôi nhuyễn thể làm ô nhiễm và thu hẹp bãi triều, cùng tác động ô nhiễm môi trường từ lục địa qua các cửa sông. Ở Nhật Bản và Hàn Quốc, cá nác đã bị suy giảm mạnh và được đưa vào danh sách các loài thủy sản quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng (Yang và cs, 2003). Nhận diện nguy cơ này, từ năm 2012, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã giao Viện Nghiên cứu Hải sản đưa loài cá này vào danh mục bảo tồn, lưu giữ nguồn gen.

Khoảng trống nghiên cứu lớn nhất lúc bấy giờ là Việt Nam chưa chủ động được công nghệ sản xuất giống nhân tạo để phục vụ nghề nuôi thương phẩm, mọi hoạt động tiêu thụ và thử nghiệm nuôi đều phụ thuộc vào nguồn giống khai thác tự nhiên. Các thử nghiệm thăm dò ban đầu của Đặng Minh Dũng và cộng sự (2012) tuy đã thu được 4.000 con giống nhưng tỷ lệ sống rất thấp và dao động thất thường (0 - 5,86%), ấu trùng bị hao hụt lớn ở giai đoạn biến thái (từ ngày ương thứ 16 đến ngày thứ 25). Do đó, việc nghiên cứu có hệ thống các đặc điểm sinh học sinh sản ngoài tự nhiên và xác lập các cơ sở khoa học đồng bộ cho việc sinh sản nhân tạo là đòi hỏi cấp thiết nhằm bảo tồn nguồn gen và phát triển nghề nuôi thương phẩm bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu

Luận án xác định 3 mục tiêu cụ thể:

  1. Xác định được một số yếu tố môi trường sống chủ yếu và đặc điểm sinh học sinh sản của cá nác ngoài tự nhiên.
  2. Xác định được những cơ sở khoa học cơ bản cho sản xuất giống nhân tạo cá nác.
  3. Đề xuất được các biện pháp kỹ thuật sản xuất nhân tạo cá nác nhằm cung cấp nguồn giống cho nghề nuôi thương phẩm, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn lợi cá nác.

Nội dung nghiên cứu

  1. Nội dung 1: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học sinh sản của cá nác ngoài tự nhiên (môi trường sống, phân bố, tần suất xuất hiện, dinh dưỡng, hình thái, cấu trúc tuổi, sinh trưởng, cơ cấu giới tính, kích cỡ thành thục lần đầu, các giai đoạn phát triển tuyến sinh dục, hệ số thành thục, sức sinh sản tuyệt đối và tương đối, quá trình phát triển phôi và biến thái của ấu trùng).
  2. Nội dung 2: Nghiên cứu cơ sở khoa học cơ bản cho sản xuất giống nhân tạo cá nác (nuôi vỗ thành thục cá bố mẹ; ảnh hưởng của kích dục tố đến tỷ lệ đẻ trứng; ảnh hưởng của nhiệt độ và độ muối đến phát triển phôi và tỷ lệ nở; ảnh hưởng của mật độ và thức ăn đến sinh trưởng, tỷ lệ sống của ấu trùng từ cá bột lên cá hương và từ cá hương lên cá giống).
  3. Nội dung 3: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật và xây dựng dự thảo quy trình sản xuất giống nhân tạo cá nác.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cá nác [Boleophthalmus pectinirostris (Linnaeus, 1758)], tập trung vào các đặc điểm sinh học sinh sản và các giai đoạn phát triển: cá bố mẹ, phôi, ấu trùng, cá bột, cá hương và cá giống.
  • Phạm vi không gian: Thu mẫu môi trường và cá tự nhiên tại bãi triều 4 tỉnh ven biển phía Bắc: Hải Phòng (Đồ Sơn, Tiên Lãng, Đình Vũ), Thái Bình (Thái Thụy), Nam Định (Nghĩa Hưng) và Quảng Ninh (Tiên Yên). Địa điểm triển khai các thí nghiệm sản xuất giống nhân tạo đặt tại cơ sở sản xuất giống thủy sản Bàng La (phường Bàng La, quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng).
  • Phạm vi thời gian: Nghiên cứu đặc điểm sinh học và môi trường tự nhiên thực hiện từ tháng 01/2015 đến tháng 12/2015; nghiên cứu cơ sở khoa học và giải pháp kỹ thuật sản xuất giống thực hiện từ tháng 02/2016 đến tháng 12/2019 (tổng thời gian thực hiện nghiên cứu kéo dài gần 7 năm, 2015 - 2021).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trên thế giới

Tác giả đã điểm lại hệ thống tài liệu quốc tế về cá nác theo nhiều hướng tiếp cận:

  • Phân loại học, hình thái và phân bố: Vương Dĩ Khang (Nguyễn Bá Mão dịch, 1963), Milward (1974), Piper (2007), Parenti và Jaafar (2017) xác định loài phân bố tại Đông Á, Ấn Độ Dương, Tây Thái Bình Dương; Ryu và cs (1995) điều tra 17 vị trí tại bờ biển Hàn Quốc ghi nhận sự biến mất của loài tại Boryeong và Chungnam.
  • Tập tính sống và sinh lý thích nghi lưỡng cư: Các tác giả Lee và cs (1995), Murdy (1989), Murdy và Takita (1999), Piper (2007) mô tả khả năng di chuyển trên cạn, bò trèo và nhảy cao tới 60 cm. Về trao đổi khí, Graham (1997) và Tamura và cs (1976) xác định cá nác trao đổi khí qua da chiếm 76% khi ở trên cạn và 48% khi ở dưới nước. Clayton (1993) ghi nhận cá sống tách khỏi nước đến 90% thời gian và chịu đựng được 22 - 60 giờ trong bùn ẩm. Ishimatsu và cs (1998, 2000) cùng Lee và cs (2005) phát hiện cá duy trì túi khí giàu oxy trong hang ngập nước. Cintra và cs (2020) khảo sát cấu trúc hang ở vùng bãi lầy và rừng ngập mặn (đường kính cửa hang 2 - 9 cm, sâu 30 cm đến 1,2 m). Chen và cs (2008) chỉ ra ngưỡng nhiệt độ tối ưu của cá là 23,5 - 30°C, dưới 14°C cá ẩn mình trong hang; Hong và cs (1988) xác định cá sống trong nước ngọt không quá 10 ngày.
  • Dinh dưỡng và sinh thái: Hong và cs (1988, 1989), Wang Jun và Su Yong-quan (1995), Milward (1974), Yang và cs (2003) phân tích thành phần thức ăn gồm tảo đáy, mảnh vụn hữu cơ, động vật phù du; Nanami và Takegaki (2005) ước tính tuổi thọ loài đạt 3 - 7 năm.
  • Sinh học sinh sản và sản xuất giống nhân tạo: Brillet (1976), Hong và Wang (1989), Washio và cs (1991, 1993), Kim và Jeong (2007) xác định cá nác đẻ nhiều lần trong năm, trứng dính bám vào vách hang đất ẩm, cá đực có tập tính giữ tổ và phun nước làm ẩm trứng. Zhang và cs (1987, 1989) đạt được kết quả ban đầu thu 7.000 cá bột tự nhiên và mô tả các giai đoạn phát triển phôi, ấu trùng. Hong và Wang (1989) thử nghiệm rụng trứng bằng PIM (2 µg/g) + LRHa (0,2 µg/g) + HCG (30 IU/g). Washio và cs (1991) sản xuất bán nhân tạo đạt tỷ lệ thụ tinh 60 - 90%, tỷ lệ nở 22 - 80%, ương ấu trùng 42 ngày ở 28°C, độ muối 15 - 25‰ đạt tỷ lệ sống 7,5 - 43,8%. Chen và cs (2008) sử dụng ống gốm sứ và xô nhựa làm giá thể sinh sản trong bể xi măng, đạt tỷ lệ sống 11,78%. Shiota và cs (2003) chứng minh nhiệt độ 30°C kích hoạt tạo noãn và sinh tinh, trong khi ở 18°C quá trình này ngừng trệ. Qiong Wang và cs (2008) phát hiện hàm lượng các hormon PGE2, 17α-P và testosterone biến động theo chu kỳ mặt trăng. Tang (2008) phân tích đa dạng di truyền quần thể cá nác ở sông Dương Tử.
  • Nuôi thương phẩm: Liao (1972), Ip và Low (1990) ghi nhận nghề nuôi tại Phúc Kiến, Chiết Giang, Đài Loan đạt sản lượng hàng trăm tấn nhưng nguồn giống vẫn phụ thuộc tự nhiên.

Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

  • Về cá nác: Các nghiên cứu giai đoạn trước chủ yếu khảo sát phân loại học, thành phần loài và phân bố (Nguyễn Nhật Thi, 1991; Nguyễn Văn Quân, 2003; Nguyễn Văn Quyền, 2006). Về nuôi thương phẩm, Phạm Huy Trung và cộng sự (2016) hoàn thiện quy trình nuôi cá nác hoa thương phẩm tại bãi bồi Kim Sơn (Ninh Bình) với quy mô 1,5 ha đạt 5.000 kg cá thịt, song hoàn toàn thu gom giống tự nhiên. Về sinh sản nhân tạo, Đặng Minh Dũng và cs (2012) thử nghiệm bước đầu nhưng tỷ lệ sống của giống chỉ đạt 0 - 5,86% do hao hụt lớn ở giai đoạn biến thái.
  • Về các loài liên quan trong bộ Perciformes: Luận án kế thừa các kết quả nghiên cứu trên cá bớp [Bostrichthys sinensis] của Trần Văn Đan và cs (1998, 2002, 2006); cá kèo [Pseudapocryptes elongatus] của Trần Đắc Định (2002), Lê Thị Xuân Thắm (2004) và Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II (2005 - 2009); cá thòi lòi [Periophthalmodon schlosseri] của Trần Thanh Lâm và cs (2019); cá bống tro [Bathygobius fuscus] của Nguyễn Xuân Sinh và cs (2020).
  • Về kỹ thuật sản xuất giống cá biển: Tác giả tổng hợp tài liệu về hormone kích thích sinh sản HCG, LRHa và chất kháng dopamine (Nguyễn Tường Anh, 1999; Ayson, 1991; Lin và Peter, 1996; Tucker, 2000); mật độ ương (Hatziathanasius và cs, 2002; Rowland và cs, 2004; Nguyễn Trọng Nho, 2003; Ngô Văn Mạnh, 2008); thức ăn sống gồm luân trùng siêu siêu nhỏ Proales similis (Hagiwara và cs, 2014; Wullur và cs, 2009; Lê Xân, 2010), Artemia Vĩnh Châu (Hoff và Snell, 2008), Copepoda (Bunker và Hirst, 2004; Kleppel và cs, 2005; Koven và cs, 2001; Hansen, 2011; Nguyễn Đức Tuấn và cs, 2013), và thức ăn vi hạt tổng hợp Lansy, Frippak, tảo khô Spirulina (Coutteau và Sorgeloos, 1992).

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết

Luận án tập trung giải quyết khoảng trống tri thức về sinh học sinh sản chi tiết của cá nác tại vùng ven biển phía Bắc Việt Nam (đặc biệt là biến động mô học tuyến sinh dục, chu kỳ thành thục, sức sinh sản thực tế) và khắc phục điểm nghẽn kỹ thuật trong khâu sinh sản nhân tạo: xác định phác đồ kích dục tố thích hợp, dải nhiệt độ - độ muối tối ưu cho phôi và phát hiện giải pháp dinh dưỡng sống (luân trùng Proales similis, Copepoda kết hợp thức ăn tổng hợp) nhằm nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng trong giai đoạn biến thái từ cá bột lên cá hương và cá giống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

  • Hệ thống phân loại động vật học của Eschmeyer căn cứ trên cơ sở dữ liệu FishBase (2006): phân loại cá nác thuộc giới Animalia, ngành Gnathostomata, lớp Actinopterygii, bộ Perciformes, họ Periophthalmidae, giống Boleophthalmus, loài Boleophthalmus pectinirostris (Linnaeus, 1758).
  • Thang phân chia mức độ chín muồi sinh dục (CMSD) 6 giai đoạn của Kixelevits (1923) (dẫn theo Pravdin, 1973).
  • Tiêu chuẩn phân tích mô học các thời kỳ phát triển của tế bào sinh dục theo Xakun và Buxkaia (1968), được hoàn thiện bởi Nguyễn Tường Anh (1999).
  • Lý thuyết sinh trưởng Von Bertalanffy (1954) với phương trình chiều dài $L_t = L_\infty [1 - e^{-k(t - t_0)}]$ và khối lượng $W_t = W_\infty [1 - e^{-k(t - t_0)}]^b$.
  • Phương pháp tính tốc độ sinh trưởng của Lee và tốc độ sinh trưởng hàng năm: $T_t = L_t - L_{t-1}$.
  • Hệ số béo Fulton ($Q = 100 \frac{W}{L^3}$) và hệ số béo Clark (1928) ($Q = 100 \frac{W_0}{L^3}$).
  • Phương pháp phân tích thành phần thức ăn ống tiêu hóa của Biswas (1993) (kết hợp tần số xuất hiện và đếm điểm).
  • Công thức tính sức sinh sản tuyệt đối của Laurence & Briand (1990), Luquet (1986): $F_a = (n \times GW) / GW_m$ và sức sinh sản tương đối của King (2001): $F_r = F_a / BW_0$.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Phương pháp định tính:
    • Thu thập thông tin ngư trường, mùa vụ, sản lượng qua điều tra phỏng vấn trực tiếp ngư dân bằng phiếu khảo sát (phụ lục 2), tần suất 1 lần/tháng tại 4 vùng bãi triều.
    • Quan sát tập tính sinh hoạt, hoạt động đào hang, vận động trên bãi triều và hình thái ngoài phân biệt đực - cái.
    • Phân tích mô học tuyến sinh dục: cố định mẫu trong dung dịch Bouin, khử nước, đúc khối paraffin, cắt lát mỏng bằng dao vi thể, nhuộm kép Hematoxylin - Eosin đối với buồng trứng và Hematoxylin - sắt đối với tinh sào (theo Patki và cs, 1989). Soi đọc và chụp ảnh hiển vi 36 tiêu bản đại diện trên kính hiển vi Olympus SC 189 và Nikon C-DSS230.
    • Định loại thành phần sinh vật trong ống tiêu hóa bằng kính hiển vi/kính lúp, tra cứu theo khóa phân loại thực vật bậc thấp của Đặng Ngọc Thanh và cs (1980) và động vật không xương sống thủy sinh của Dương Đức Tiến (1981).
  • Phương pháp định lượng:
    • Mẫu sinh học tự nhiên: Phân tích 511 cá thể cá nác (gồm 280 cá cái và 231 cá đực) thu thập định kỳ hàng tháng trong năm 2015. Cân khối lượng toàn thân (W), khối lượng bỏ nội quan ($BW_0$), đo chiều dài tổng (L).
    • Xác định tuổi: Lấy 5 - 10 vảy ở hai bên sườn cá phía trên đường bên, làm sạch chất nhờn bằng dung dịch NaOH 5 - 10%, đọc vân vòng năm dưới kính lúp độ phóng đại 10 - 20 lần theo Pravdin (1963).
    • Sức sinh sản và đường kính trứng: Đo đường kính 30 trứng/buồng trứng bằng trắc vi thị kính. Đếm số lượng trứng ở 3 vị trí (đầu, giữa, cuối) của buồng trứng giai đoạn IV có khối lượng $\le 0,1$ g/mẫu bằng phương pháp khối lượng để quy tính sức sinh sản tuyệt đối và tương đối.
    • Phân tích trầm tích: Xử lý mẫu trầm tích bãi triều bằng $\text{H}_2\text{O}_2$ và nước cất, qua rây kích thước mắt lưới 0,063 mm để tách hai cấp hạt ($> 0,063$ mm và $< 0,063$ mm).
  • Phương pháp thực nghiệm sinh sản nhân tạo:
    • Nuôi vỗ bố mẹ: Đánh giá các loại chất đáy khác nhau và các chế độ dinh dưỡng nuôi vỗ trong bể xi măng tại trại giống Bàng La.
    • Kích thích sinh sản: Thử nghiệm các loại kích dục tố LRHa, HCG, chất kháng dopamine (DOM) với các liều lượng tiêm sơ bộ và liều quyết định khác nhau.
    • Thí nghiệm ấp nở phôi: Bố trí các lô thí nghiệm xác định ảnh hưởng của nhiệt độ (các dải từ 25 đến 31°C) và độ muối (từ 15 đến 24‰) đến thời gian phát triển phôi và tỷ lệ nở của trứng.
    • Thí nghiệm ương nuôi ấu trùng: Thử nghiệm các mức mật độ ương cá bột lên cá hương (tới 40 con/lít); thử nghiệm các tổ hợp thức ăn sống gồm luân trùng Proales similis, nauplii copepod kết hợp thức ăn vi hạt Lansy, Frippak, tảo khô Spirulina; thử nghiệm thức ăn giai đoạn cá hương lên giống (Copepoda, Artemia và thức ăn công nghiệp tổng hợp).
    • Xử lý số liệu: Số liệu quan trắc môi trường và thực nghiệm được tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và tương quan thực nghiệm.

Nguồn tư liệu và dữ liệu

  • Dữ liệu sơ cấp thực địa: 511 mẫu cá nác thu tại các bãi triều Đồ Sơn, Tiên Lãng, Đình Vũ (Hải Phòng), Thái Thụy (Thái Bình), Tiên Yên (Quảng Ninh), Nghĩa Hưng (Nam Định).
  • Dữ liệu quan trắc môi trường: Nhiệt độ, pH, độ muối đo trực tiếp ngoài thực địa bằng máy đo đa chỉ tiêu WQC-22A (TOA, Nhật Bản); đo nhiệt độ và oxy hòa tan trong trại giống bằng máy Hanna HI9146.
  • Dữ liệu thực nghiệm: Toàn bộ thông số kích thích sinh sản, phát triển phôi, tỷ lệ nở, tỷ lệ sống và tăng trưởng qua các giai đoạn ương nuôi thực hiện tại cơ sở sản xuất giống thủy sản Bàng La (Đồ Sơn, Hải Phòng).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng thuật 3 nội dung lớn: tình hình nghiên cứu cá nác trên thế giới, tình hình nghiên cứu cá nác ở Việt Nam và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất giống nhân tạo cá biển.

Về mặt hình thái học, cá nác có thân dài dẹp bên ở phần sau, phủ vảy tròn nhỏ (hàng dọc 98 - 110, hàng ngang 30 - 40, trước vây lưng 35 - 46 vảy), số đốt sống 10 - 15. Chiều dài thân gấp 5,2 - 6,3 lần chiều cao thân; chiều dài vây đuôi bằng 18,3 - 22,2% chiều dài chuẩn (SL). Mắt cá nhô cao hơn mặt lưng đầu, mí dưới có túi bảo vệ giác mạc khi ở trên cạn. Gốc vây ngực tròn và cơ bắp rất khỏe hợp thành dạng đĩa giúp cá bò trên bùn ẩm và leo trèo. Thân cá có màu xám hoặc nâu với 6 - 7 vân đen chếch từ lưng xuống sườn, nhiều đốm nhỏ màu xanh.

Về đặc điểm sinh thái, cá nác thích nghi cao độ với môi trường bãi triều vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hệ thống hô hấp kết hợp giữa khoang mang có khả năng lưu trữ túi khí và da (chiếm 76% lượng oxy hấp thụ trên cạn). Cá đào hang sâu từ 30 cm đến 1,2 m, bên trong hang luôn có túi khí ngập nước giúp cá tồn tại khi triều lên. Ngưỡng nhiệt độ tối ưu cho cá hoạt động là 23,5 - 30°C; khi nhiệt độ giảm xuống dưới 14°C, cá ngừng hoạt động và vùi mình trong bùn. Phổ thức ăn của ấu trùng biến đổi từ noãn hoàng (ngày 1), hỗn hợp nội - ngoại sinh (ngày 2 - 4) đến ăn ngoài hoàn toàn từ ngày thứ 5 (ăn luân trùng, copepod, ấu trùng nhuyễn thể). Cá trưởng thành ăn tảo đáy, mùn bã hữu cơ và động vật phù du.

Tổng quan thực trạng sản xuất giống tại Trung Quốc và Nhật Bản cho thấy việc kích thích sinh sản cá nác trong bể xi măng đòi hỏi phải tạo giá thể thích hợp (ống gốm, xô nhựa) do tập tính đẻ trứng dính bám vào vách hang ẩm. Tại Việt Nam, trước luận án này, các công bố mới dừng lại ở ghi nhận thành phần loài (Nguyễn Nhật Thi, Nguyễn Văn Quân, Nguyễn Văn Quyền) hoặc nuôi thương phẩm bằng con giống tự nhiên (Phạm Huy Trung và cs, 2016). Thử nghiệm nhân tạo ban đầu của tác giả (Đặng Minh Dũng và cs, 2012) bộc lộ tỷ lệ sống thấp (dưới 5,86%) do thiếu hụt thức ăn cỡ hạt phù hợp ở giai đoạn biến thái. Chương này phân tích chi tiết vai trò của các kích dục tố (HCG, LRHa kết hợp DOM) và các loại thức ăn chuyên biệt như vi tảo biển, luân trùng siêu siêu nhỏ Proales similis (kích thước nhỏ hơn 38,1% chiều dài và 60,3% chiều rộng so với B. rotundiformis), ấu trùng Artemia Vĩnh Châu (kích thước 400 - 418 µm) và Copepoda.

Chương 2: Tài liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu, địa bàn thực hiện và toàn bộ các quy trình thao tác kỹ thuật thu thập, xử lý số liệu:

  • Mẫu vật sinh học ngoài tự nhiên gồm 511 cá thể cá nác thu thập từ tháng 01 đến tháng 12 năm 2015 tại 4 tỉnh ven biển phía Bắc. Kích thước mẫu: cá đực có chiều dài dao động 7,46 - 12,7 cm, khối lượng 4,00 - 16,76 g/con; cá cái có chiều dài dao động 7,25 - 14,45 cm, khối lượng 7,96 - 19,21 g/con.
  • Dụng cụ phân tích gồm hệ thống máy đo môi trường TOA WQC-22A, máy đo oxy Hanna HI9146, cân phân tích, rây trầm tích 0,063 mm, kính hiển vi điện tử gắn trắc vi thị kính, kính giải phẫu SZ61 và hệ thống chụp ảnh vi thể Nikon C-DSS230.
  • Quy trình nghiên cứu sinh sản nhân tạo tại trại giống Bàng La (2016 - 2019):
    • Nuôi vỗ thành thục cá bố mẹ: bố trí bể xi măng, đánh giá ảnh hưởng của các dạng chất đáy (bùn, bùn cát, gốm) và chế độ thức ăn nuôi vỗ.
    • Thí nghiệm kích dục tố: kiểm tra tác dụng của LRHa3 và sự phối hợp giữa LRHa3 + HCG + DOM đối với thời gian hiệu ứng thuốc và tỷ lệ đẻ.
    • Thí nghiệm ấp phôi: xác định thời gian phát triển và tỷ lệ nở ở các mức nhiệt độ (25°C, 28°C, 31°C) và độ muối (15‰, 18‰, 21‰, 24‰).
    • Thí nghiệm ương nuôi ấu trùng qua 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 (từ cá bột lên cá hương) khảo sát mật độ ương (20, 30, 40 con/lít) và các công thức thức ăn kết hợp giữa luân trùng P. similis, nauplii copepod, Lansy, Frippak, tảo khô Spirulina. Giai đoạn 2 (từ cá hương lên cá giống) thử nghiệm các chế độ thức ăn gồm Copepoda, Artemia và thức ăn công nghiệp.
  • Phương pháp thống kê: phân tích tương quan sinh trưởng chiều dài - khối lượng, kiểm tra hệ số tương quan ($R^2$), tính toán hệ số thành thục GSI, tỷ lệ thành thục giai đoạn IV và sức sinh sản theo các công thức sinh học chuyên ngành.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ phát hiện thực nghiệm của đề tài qua 3 hợp phần chính:

1. Đặc điểm sinh học sinh sản cá nác ngoài tự nhiên

  • Phân bố và mùa vụ xuất hiện: Cá nác phân bố chủ yếu ở vùng bãi triều bùn cát, bãi lầy ngập mặn tại Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Bình và Nam Định. Tần suất bắt gặp cá đạt mức cao nhất vào các tháng mùa hè và giảm mạnh vào mùa đông.
  • Phân biệt giới tính: Tuyến sinh dục ngoài của cá đực có dạng hình tam giác, màu hồng phấn, phần bụng có màu trắng hoặc tím nhạt; cơ quan sinh dục ngoài của cá cái hình bầu dục, mềm, khi chín muồi sinh dục chuyển sang màu đỏ thẫm.
  • Cấu trúc tuổi và sinh trưởng: Cá nác thành thục sinh dục lần đầu khi đạt độ tuổi 1+. Tương quan chiều dài ($L$) và khối lượng ($W$) của cá đực và cá cái được xác lập chặt chẽ với hệ số $R^2 = 1$, tuân theo hàm lũy thừa: $$\text{Cá cái: } W = a \cdot L^b \quad (\text{dạng hàm } y = x^{3,18})$$
  • Mùa vụ sinh sản và hệ số thành thục (GSI): Mùa vụ sinh sản của cá nác kéo dài từ cuối tháng 3 - đầu tháng 4 đến tháng 8 hàng năm. Hệ số thành thục GSI của cá cái tăng nhanh vào đầu mùa xuân, đạt giá trị đỉnh điểm vào giữa tháng 5 đến tháng 6 và giảm dần vào tháng 8. Cá đẻ nhiều lần trong một mùa vụ sinh sản; sau khi đẻ, buồng trứng ở giai đoạn VI nhanh chóng phục hồi và chuyển sang giai đoạn III tích lũy noãn hoàng cho đợt đẻ kế tiếp.
  • Đặc điểm mô học tuyến sinh dục: Tuyến sinh dục phát triển qua 6 giai đoạn rõ rệt:
    • Giai đoạn I - II: Tế bào sinh dục kích thước nhỏ, tế bào chất đậm màu, noãn bào chưa tích lũy noãn hoàng; tinh sào dạng dải mảnh, tinh nguyên bào chiếm ưu thế.
    • Giai đoạn III: Noãn bào tăng kích thước, xuất hiện các giọt dầu và hạt noãn hoàng quanh nhân; tinh sào xuất hiện tinh bào cấp 1 và cấp 2.
    • Giai đoạn IV (chín muồi sinh dục): Noãn sào căng lớn, màu vàng đậm, noãn hoàng lấp đầy tế bào chất, nhân dịch chuyển về cực động vật; tinh sào màu trắng đục, chứa đầy tinh tử.
    • Giai đoạn V: Trứng rụng, tinh dịch chảy lỏng khi vuốt nhẹ bụng.
    • Giai đoạn VI: Buồng trứng và tinh sào rỗng, xuất hiện các vết xuất huyết và bao noãn rỗng thoái hóa.
  • Sức sinh sản: Sức sinh sản tuyệt đối của cá nác dao động từ 2.463 trứng/cá thể; sức sinh sản tương đối trung bình đạt $342 \pm 23$ trứng/g cá cái.
  • Phát triển phôi và biến thái: Trứng cá nác thuộc dạng trứng dính, chìm, bám chặt trên giá thể. Sau khi thụ tinh, phôi trải qua các giai đoạn phân cắt tế bào, phôi nang, phôi vị, hình thành phôi mầm, xuất hiện túi noãn hoàng, hạt dầu và mắt. Ấu trùng mới nở dài khoảng 2,58 mm. Đến ngày thứ 5, khối noãn hoàng tiêu biến hoàn toàn; ngày thứ 8 các tia vây hoàn chỉnh và hạt dầu biến mất; ngày thứ 20 dài 11 mm; ngày thứ 30 đạt 16 mm; và đến ngày 41 (chiều dài $\ge 18$ mm), ấu trùng hoàn thiện vảy tròn, kết thúc giai đoạn biến thái và bắt đầu chuyển hẳn lên sống trên mặt bùn ẩm.

2. Cơ sở khoa học cho sinh sản nhân tạo cá nác

  • Nuôi vỗ cá bố mẹ: Kiểm soát ổn định các yếu tố môi trường trong bể xi măng (nhiệt độ, oxy, độ mặn). Lựa chọn chất đáy bùn cát kết hợp bố trí giá thể ống gốm cho hiệu quả thành thục sinh dục cao nhất. Khẩu phần thức ăn nuôi vỗ giàu dinh dưỡng (kết hợp nhuyễn thể, cá tạp, giáp xác) giúp buồng trứng cá cái đạt giai đoạn IV với sức sinh sản tương đương ngoài tự nhiên.
  • Kích thích sinh sản bằng kích dục tố: Thử nghiệm xác định phác đồ kích thích tối ưu gồm 2 lần tiêm đối với cá cái:
    • Liều tiêm sơ bộ: tiêm $\text{LRHa}_3$ với liều lượng $2\ \mu\text{g/kg}$ cá cái.
    • Liều tiêm quyết định (sau liều sơ bộ): tiêm phối hợp $3\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3 + 1.000\ \text{UI HCG} + 5\ \text{mg DOM/kg}$ cá cái.
    • Đối với cá đực: chỉ tiêm một liều duy nhất bằng 1/2 liều của cá cái tại thời điểm tiêm liều quyết định.
    • Phác đồ này rút ngắn thời gian hiệu ứng, nâng cao tỷ lệ thụ tinh và tỷ lệ nở của trứng.
  • Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ muối đến phôi và ấu trùng:
    • Nhiệt độ thích hợp cho quá trình phát triển phôi nằm trong khoảng 25 - 31°C, trong đó nhiệt độ tối ưu nhất là 28°C (thời gian phôi phát triển ổn định và tỷ lệ nở đạt mức cao nhất).
    • Độ muối thích hợp cho sự phát triển của phôi và ấu trùng dao động từ 15 đến 24‰, trong đó khoảng độ muối thích hợp nhất là 18 - 21‰.
  • Ương nuôi cá bột lên cá hương (từ ngày 1 đến ngày 35):
    • Mật độ ương tối ưu là 40 con/lít (đảm bảo tốc độ tăng trưởng chiều dài và tỷ lệ sống cao sau 35 ngày ương).
    • Khẩu phần thức ăn thích hợp nhất: sử dụng kết hợp $50%$ luân trùng Proales similis (kích thước $50 - 70\ \mu\text{m}$) $+ 20%$ nauplii của copepod và copepod loại nhỏ (Labidocera pavo, Calanopia thompsoni kích thước $< 80\ \mu\text{m}$) ở mật độ thức ăn 10 cá thể/ml $+ 10%$ Lansy $+ 10%$ Frippak $+ 10%$ tảo khô Spirulina. Sự kết hợp này giải quyết dứt điểm tình trạng ấu trùng hao hụt hàng loạt ở giai đoạn biến thái.
  • Ương nuôi cá hương lên cá giống (sau 30 ngày ương):
    • Thức ăn thích hợp nhất: Copepoda với mật độ $4 - 5$ cá thể/ml $+$ Artemia mật độ $4 - 5$ cá thể/ml $+$ thức ăn tổng hợp với khẩu phần $10 - 12\ \text{g/vạn cá/ngày}$.
    • Kết quả: Cá tăng trưởng chiều dài nhanh, tỷ lệ sống sau 30 ngày ương đạt mức cao từ $80,5%$ đến $81,3%$.

3. Đề xuất giải pháp kỹ thuật và dự thảo quy trình sản xuất giống

Trên cơ sở các thông số thực nghiệm, luận án đề xuất 8 yêu cầu giải pháp kỹ thuật và xây dựng bản dự thảo quy trình sản xuất giống nhân tạo cá nác bao gồm: tiêu chuẩn chọn cá bố mẹ; chế độ nuôi vỗ thành thục; kỹ thuật kích thích sinh sản bằng kích dục tố; kỹ thuật bố trí giá thể gốm cho cá đẻ trứng và thụ tinh; điều kiện môi trường ấp nở phôi; kỹ thuật quản lý nước và cho ăn giai đoạn cá bột lên cá hương; kỹ thuật chuyển tiếp thức ăn và chăm sóc giai đoạn cá hương lên cá giống; và biện pháp phòng trị bệnh, phân cỡ cá giống.

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật cốt lõi trong sản xuất giống nhân tạo cá nác:

Thông số / Chỉ tiêu kỹ thuật Giá trị / Biện pháp xác lập từ luận án
Mùa vụ sinh sản tự nhiên Cuối tháng 3 - đầu tháng 4 đến tháng 8
Tuổi thành thục lần đầu Tuổi 1+ (đẻ nhiều lần trong năm)
Sức sinh sản tương đối $342 \pm 23$ trứng/g cá cái
Liều kích dục tố tiêm sơ bộ (cá cái) $2\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3/\text{kg}$ cá
Liều kích dục tố tiêm quyết định (cá cái) $3\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3 + 1.000\ \text{UI HCG} + 5\ \text{mg DOM/kg}$ cá
Liều tiêm cho cá đực 1/2 liều cá cái (tiêm cùng lúc với liều quyết định)
Nhiệt độ ấp phôi thích hợp nhất 28°C (dải thích hợp: 25 - 31°C)
Độ muối ấp phôi và ương ấu trùng 18 - 21‰ (dải thích hợp: 15 - 24‰)
Mật độ ương cá bột lên cá hương 40 con/lít
Thức ăn giai đoạn cá bột lên cá hương $50%\ P.\text{similis} + 20%\ \text{nauplii copepod} + 10%\ \text{Lansy} + 10%\ \text{Frippak} + 10%\ \text{tảo khô}$
Thức ăn giai đoạn cá hương lên cá giống Copepoda (4 - 5 ct/ml) + Artemia (4 - 5 ct/ml) + thức ăn tổng hợp (10 - 12 g/vạn cá/ngày)
Tỷ lệ sống giai đoạn cá hương lên giống 80,5 - 81,3% (sau 30 ngày ương)

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt học thuật và thực tiễn

Luận án tự xác định 3 điểm mới cốt lõi cung cấp cho lĩnh vực chuyên ngành Thủy sinh vật học và Nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam:

  1. Mô tả chi tiết và có hệ thống đặc điểm sinh học sinh sản: Lần đầu tiên công bố đầy đủ dữ liệu sinh học sinh sản của cá nác tại Việt Nam: xác định mùa vụ sinh sản kéo dài từ cuối tháng 3 - đầu tháng 4 đến tháng 8 hàng năm; cá tham gia sinh sản lần đầu ở độ tuổi 1+; có tập tính đẻ nhiều lần trong năm; sức sinh sản tuyệt đối dao động từ 2.463 trứng/cá thể và sức sinh sản tương đối trung bình đạt $342 \pm 23$ trứng/g cá cái; mô tả chi tiết 6 giai đoạn phát triển mô học tuyến sinh dục và toàn bộ quá trình phát triển phôi, biến thái của ấu trùng.
  2. Cung cấp cơ sở khoa học đồng bộ cho sản xuất giống nhân tạo: Xác định chính xác công thức kích dục tố kích thích cá sinh sản hiệu quả (liều sơ bộ $2\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3$; liều quyết định $3\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3 + 1.000\ \text{UI HCG} + 5\ \text{mg DOM/kg}$ cá cái); xác lập dải nhiệt độ phát triển phôi từ 25 đến 31°C (thích hợp nhất 28°C); xác lập dải độ muối thích hợp cho phôi và ấu trùng từ 15 đến 24‰ (thích hợp nhất 18 - 21‰); giải quyết bài toán nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng ở mật độ 40 con/lít bằng khẩu phần thức ăn phối hợp ($50%\ P.\text{similis} + 20%\ \text{nauplii copepod} + 10%\ \text{Lansy} + 10%\ \text{Frippak} + 10%\ \text{tảo khô}$); và chế độ ương cá hương lên giống bằng Copepoda kết hợp Artemia và thức ăn tổng hợp đạt tỷ lệ sống cao từ 80,5 đến 81,3%.
  3. Đề xuất giải pháp kỹ thuật và dự thảo quy trình công nghệ: Đề xuất 8 yêu cầu giải pháp kỹ thuật mang tính thực tiễn và xây dựng hoàn chỉnh bản dự thảo quy trình sản xuất giống nhân tạo cá nác, tạo cơ sở để chuyển giao công nghệ sản xuất giống chủ động tại Việt Nam.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Sớm triển khai áp dụng dự thảo quy trình công nghệ sản xuất giống nhân tạo cá nác vào thực tế sản xuất ở quy mô lớn hơn tại các cơ sở giống thủy sản nước lợ mặn ven biển.
  • Đẩy mạnh nghiên cứu hoàn thiện quy trình nuôi thương phẩm cá nác sử dụng con giống nhân tạo tại các vùng đất bãi bồi, vùng đất nhiễm mặn ven biển khó nuôi tôm, góp phần chuyển đổi cơ cấu con nuôi và tạo sinh kế bền vững cho ngư dân.
  • Tiếp tục thực hiện các chương trình bảo tồn lưu giữ nguồn gen và phục hồi, tái tạo nguồn lợi cá nác tự nhiên tại các vùng cửa sông ven biển phía Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Phạm vi địa lý thu mẫu: Mẫu cá tự nhiên và các thông số môi trường chỉ mới được thu thập tại 4 tỉnh ven biển phía Bắc (Hải Phòng, Quảng Ninh, Thái Bình, Nam Định), chưa mở rộng điều tra so sánh với các quần thể cá nác ở các thủy vực bãi triều miền Trung và miền Nam.
  • Quy mô thực nghiệm: Các thí nghiệm nuôi vỗ, kích thích sinh sản và ương nuôi ấu trùng mới được triển khai tập trung tại cơ sở sản xuất giống thủy sản Bàng La (quận Đồ Sơn, Hải Phòng); quy trình sản xuất giống mới dừng lại ở mức "dự thảo quy trình", cần được kiểm chứng lặp lại ở quy mô công nghiệp để đánh giá toàn diện tính ổn định qua nhiều vụ sản xuất khác nhau.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Triển khai nghiên cứu hoàn thiện và chuẩn hóa quy trình nuôi cá nác thương phẩm bằng con giống nhân tạo ở các quy mô nuôi khác nhau (nuôi quảng canh cải tiến, bán thâm canh trong ao đất bãi triều).
  • Nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng chuyên biệt để sản xuất thức ăn công nghiệp dạng viên chuyên dùng cho cá nác ở giai đoạn nuôi thương phẩm.
  • Nghiên cứu sâu hơn về bệnh học, ký sinh trùng và các biện pháp phòng trừ dịch bệnh cho cá nác trong điều kiện nuôi vỗ bố mẹ và ương giống mật độ cao.
  • Ứng dụng các chỉ thị phân tử để đánh giá chi tiết cấu trúc di truyền quần thể cá nác tự nhiên phục vụ công tác quản lý và bảo tồn nguồn gen lâu dài.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho nhiều đối tượng trong nghiên cứu, đào tạo và sản xuất thủy sản:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Thủy sinh vật học, Sinh học biển, Nuôi trồng thủy sản: Cung cấp phương pháp luận và dữ liệu thực nghiệm mẫu mực về nghiên cứu mô học tuyến sinh dục cá bãi triều, phương pháp phân tích tăng trưởng Bertalanffy, và kỹ thuật giải quyết điểm nghẽn dinh dưỡng cho ấu trùng cá biển cỡ miệng siêu nhỏ. Phần phương pháp mô học (Chương 2) và kết quả giải phẫu mô học tuyến sinh dục 6 giai đoạn (Chương 3) là tài liệu tham khảo chuyên môn rất giá trị.
  • Giảng viên các trường đại học, cao đẳng chuyên ngành nông - lâm - ngư nghiệp: Cung cấp dẫn liệu khoa học xác thực, bảng số liệu và hình ảnh chuyên khảo phục vụ giảng dạy các học phần Sinh học cá, Ngư loại học, Sinh thái học thủy sinh vật và Kỹ thuật sản xuất giống cá biển.
  • Kỹ thuật viên, cán bộ quản lý tại các trại sản xuất giống thủy sản nước lợ mặn: Tham khảo trực tiếp các thông số kỹ thuật đã được tối ưu hóa (công thức phối hợp kích dục tố LRHa3 + HCG + DOM, ngưỡng nhiệt độ 28°C, độ muối 18 - 21‰, mật độ ương 40 con/lít, khẩu phần thức ăn luân trùng siêu siêu nhỏ P. similis kết hợp copepod) để ứng dụng vào thực tế sản xuất giống cá nác tại địa phương.
  • Nhà quản lý và hoạch định chính sách thủy sản (Bộ Nông nghiệp và PTNT, Viện Nghiên cứu Hải sản, Sở Nông nghiệp các tỉnh ven biển): Có cơ sở khoa học tin cậy để xây dựng đề án bảo tồn nguồn gen quý hiếm, quy hoạch khai thác bền vững và định hướng phát triển đối tượng con nuôi mới cho các vùng bãi bồi ven biển bị nhiễm mặn.

Câu hỏi thường gặp

1. Mùa vụ sinh sản tự nhiên và sức sinh sản của cá nác ở vùng ven biển phía Bắc được xác định như thế nào?

Theo kết quả nghiên cứu của luận án, mùa vụ sinh sản của cá nác kéo dài từ cuối tháng 3 - đầu tháng 4 đến tháng 8 hàng năm. Cá bắt đầu tham gia sinh sản lần đầu ở độ tuổi 1+ và có tập tính đẻ nhiều lần trong một mùa sinh sản. Sức sinh sản tuyệt đối của cá dao động từ 2.463 trứng/cá thể, và sức sinh sản tương đối trung bình đạt $342 \pm 23$ trứng/g cá cái.

2. Công thức và liều lượng kích dục tố nào mang lại hiệu quả kích thích cá nác sinh sản nhân tạo tốt nhất?

Luận án xác định phác đồ kích thích sinh sản tối ưu cho cá nác cái gồm 2 lần tiêm:

  • Liều sơ bộ: sử dụng kích dục tố $\text{LRHa}_3$ với liều lượng $2\ \mu\text{g/kg}$ cá cái.
  • Liều quyết định: sử dụng kết hợp $3\ \mu\text{g}\ \text{LRHa}_3 + 1.000\ \text{UI HCG} + 5\ \text{mg DOM/kg}$ cá cái.
  • Đối với cá đực: chỉ tiêm một liều duy nhất bằng 1/2 liều của cá cái tại thời điểm tiêm liều quyết định.

3. Ngưỡng nhiệt độ và độ muối thích hợp nhất cho quá trình phát triển phôi và ấu trùng cá nác là bao nhiêu?

Nhiệt độ thích hợp cho quá trình phát triển phôi cá nác nằm trong khoảng 25 đến 31°C, trong đó nhiệt độ thích hợp nhất là 28°C. Độ muối thích hợp cho sự phát triển của phôi và ấu trùng dao động trong dải 15 - 24‰, trong đó khoảng độ muối thích hợp nhất được xác định là 18 - 21‰.

4. Giải pháp dinh dưỡng nào giúp khắc phục tỷ lệ chết cao của ấu trùng cá nác giai đoạn từ cá bột lên cá hương?

Luận án đã khắc phục sự hao hụt lớn của ấu trùng ở giai đoạn biến thái bằng cách ương ở mật độ 40 con/lít và cung cấp khẩu phần thức ăn phối hợp gồm: $50%$ luân trùng siêu siêu nhỏ Proales similis (kích thước $50 - 70\ \mu\text{m}$) $+ 20%$ nauplii của copepod và copepod loại nhỏ (Labidocera pavo, Calanopia thompsoni kích thước $< 80\ \mu\text{m}$) với mật độ thức ăn đạt 10 cá thể/ml, kết hợp bổ sung $10%$ Lansy $+ 10%$ Frippak $+ 10%$ tảo khô Spirulina.

5. Kết quả ương cá nác từ giai đoạn cá hương lên cá giống đạt tỷ lệ sống bao nhiêu và sử dụng chế độ thức ăn gì?

Ở giai đoạn từ cá hương lên cá giống, chế độ dinh dưỡng tối ưu được xác định là sử dụng Copepoda với mật độ $4 - 5$ cá thể/ml kết hợp với Artemia mật độ $4 - 5$ cá thể/ml và thức ăn tổng hợp với liều lượng $10 - 12\ \text{g/vạn cá/ngày}$. Sau 30 ngày ương nuôi với chế độ này, tỷ lệ sống của cá giống đạt mức cao, dao động từ $80,5%$ đến $81,3%$.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Đặng Minh Dũng đã giải quyết một cách toàn diện và có cơ sở khoa học các vấn đề cốt lõi về đặc điểm sinh thái, sinh thái học sinh sản và quá trình phát triển cá thể của cá nác [Boleophthalmus pectinirostris (Linnaeus, 1758)] tại dải ven biển phía Bắc Việt Nam. Công trình đã làm sáng tỏ cơ chế thành thục, mùa vụ đẻ, cấu trúc mô học tuyến sinh dục, đồng thời chuẩn hóa thực nghiệm các thông số kỹ thuật chủ chốt về kích thích sinh sản bằng kích dục tố, ngưỡng nhiệt độ - độ muối ấp nở và phác đồ thức ăn sống chuyên biệt cho ấu trùng qua giai đoạn biến thái. Các phát hiện này không chỉ cung cấp luận cứ khoa học quan trọng cho công tác lưu giữ, bảo tồn nguồn gen cá nác quý hiếm mà còn tạo tiền đề thực tiễn vững chắc để xây dựng quy trình công nghệ sản xuất giống nhân tạo chủ động phục vụ nghề nuôi thủy sản nước lợ mặn tại Việt Nam.