Nghiên cứu phân loại rong biển Ulva Chlorophyta ở khu vực Hải Phòng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva Chlorophyta tại Hải Phòng, cung cấp thông tin quý giá về đa dạng sinh học.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Đàm Đức Tiến
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm
• Đề tài: Phân loại một số loài rong biển thuộc chi Ulva (Chlorophyta) phân bố tại khu vực Hải Phòng
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Mục đích nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học
• 1.5. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.6. Những điểm mới của luận văn
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN
• 2.1.1. Định nghĩa và phân loại
• 2.1.2. Đặc điểm sinh thái của rong biển
• 2.1.2.1. Khái quát về điều điện tự nhiên, môi trường sống của rong biển
• 2.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU RONG BIỂN CHI ULVA
• 2.2.1. Hệ thống phân loại và đa dạng thành phần loài
• 2.2.2. Quan điểm và tình hình nghiên cứu phân loại rong biển chi Ulva trên thế giới
• 2.2.3. Tình hình nghiên cứu và các hệ thống phân loại rong biển chi Ulva tại Việt Nam
• 2.2.4. Giá trị sinh thái và kinh tế của chi Ulva
• 2.2.4.1. Sinh thái và giá trị sinh thái của rong biển Ulva
• 2.2.4.2. Các hoạt chất sinh học và giá trị kinh tế của chi Ulva
• 2.3. ỨNG DỤNG KỸ THUẬT DNA BARCODING TRONG NGHIÊN CỨU RONG BIỂN
• 2.3.1. Sơ lược về hệ gen Lạp thể (Plastome) và gen mã hóa yếu tố kéo dài EF-Tu (tufA) trong rong Lục
• 2.3.2. Ứng dụng chỉ thị DNA barcoding (tufA) trong nghiên cứu phân loại rong biển
• 2.4. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 2.4.1. Vị trí địa lý
• 2.4.2. Khí hậu và điều kiện thủy, hải văn
• 2.4.3. Chế độ thuỷ triều
• 2.4.4. Hệ sinh thái. Hiện trạng chất lượng môi trường
• 2.5. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
• 2.5.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.5.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.5.1.3. Trang thiết bị sử dụng
• 2.5.1.4. Hóa chất sử dụng
• 2.5.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.2.1. Phương pháp điều tra khảo sát, thu thập mẫu vật
• 2.5.2.2. Phương pháp phân loại hình thái
• 2.5.2.3. Phương pháp nghiên cứu phân bố
• 2.5.2.4. Phương pháp sinh học phân tử DNA barcoding
• 2.5.2.5. Phương pháp tách chiết DNA tổng số
• 2.5.2.6. Phương pháp điện di Gel agarose
• 2.5.2.7. Phương pháp khuếch đại gen bằng PCR
• 2.5.2.8. Phương pháp tinh sạch sản phẩm PCR và giải trình tự gen
• 2.5.2.9. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.5.2.10. Xây dựng khóa phân loại các loài rong biển chi Ulva phân bố tại Hải Phòng
• 2.6. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 2.6.1. Kết quả nghiên cứu phân loại hình thái
• 2.6.2. Thành phần loài và phân bố của rong biển chi Ulva tại Hải Phòng
• 2.6.3. Đặc điểm hình thái của một số loài rong biển thuộc chi Ulva phân bố tại Hải Phòng
• 2.6.4. Kết quả sinh học phân tử DNA barcoding
• 2.6.4.1. Kết quả tách chiết DNA tổng số
• 2.6.4.2. Kết quả nhân gen (PCR)
• 2.6.4.3. Kết quả giải trình tự gen
• 2.7. LỰA CHỌN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI RONG BIỂN CHI ULVA TẠI HẢI PHÒNG
• 2.8. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về rong biển

Rong biển, hay còn gọi là rong biển, là một nhóm thực vật bậc thấp sống trong môi trường nước mặn và nước lợ. Chúng có khả năng tự dưỡng và hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường để phát triển. Ulva, thuộc ngành Chlorophyta, là một trong những chi rong biển quan trọng, với cấu trúc lá dạng phiến và khả năng thích nghi cao với nhiều môi trường sống khác nhau. Việc phân loại rong biển là rất cần thiết để hiểu rõ hơn về đa dạng sinh học và giá trị sinh thái của chúng. Nghiên cứu về rong biển tại Hải Phòng cho thấy khu vực này có điều kiện tự nhiên phong phú, tạo cơ hội cho sự phát triển của nhiều loài Ulva.

1.1 Định nghĩa và phân loại

Rong biển được phân loại thành ba ngành chính: Rhodophyta, Phaeophyta, và Chlorophyta. Mỗi ngành có những đặc điểm riêng biệt về cấu trúc và sinh sản. Ulva là một chi thuộc ngành Chlorophyta, nổi bật với khả năng sinh trưởng nhanh và dễ dàng thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau. Việc phân loại chính xác các loài rong biển là rất quan trọng để bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên này.

1.2 Đặc điểm sinh thái của rong biển

Rong biển phát triển chủ yếu ở các vùng triều đáy cứng và đáy mềm. Nhiệt độ và độ mặn của nước là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố và phát triển của chúng. Các loài rong biển có thể sống trong các điều kiện khác nhau, từ nước ngọt đến nước mặn, và có khả năng chịu đựng các biến đổi môi trường. Việc nghiên cứu đặc điểm sinh thái của rong biển giúp hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong hệ sinh thái biển.

II. Tình hình nghiên cứu rong biển chi Ulva

Nghiên cứu về rong biển thuộc chi Ulva đã được thực hiện từ lâu, nhưng tại Việt Nam, thông tin còn hạn chế. Các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận được một số loài như Ulva lactuca và Ulva prolifera. Tuy nhiên, việc áp dụng các phương pháp phân loại hiện đại như sinh học phân tử vẫn chưa được phổ biến. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải có một nghiên cứu toàn diện hơn về rong biển tại khu vực Hải Phòng.

2.1 Hệ thống phân loại và đa dạng thành phần loài

Hệ thống phân loại rong biển chi Ulva hiện nay vẫn đang được cập nhật. Các nghiên cứu gần đây cho thấy có sự bổ sung về số lượng loài và phân loại. Việc sử dụng phương pháp sinh học phân tử giúp xác định chính xác hơn các loài rong biển, từ đó nâng cao hiểu biết về sự đa dạng sinh học của chúng. Điều này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn trong việc bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên biển.

2.2 Giá trị sinh thái và kinh tế của chi Ulva

Chi Ulva không chỉ có giá trị sinh thái mà còn mang lại lợi ích kinh tế lớn. Chúng được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm và làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng từ rong biển sẽ góp phần nâng cao giá trị kinh tế cho người dân địa phương và bảo vệ môi trường biển. Sự đa dạng sinh học của rong biển cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng sinh thái.

III. Ứng dụng kỹ thuật DNA barcoding trong nghiên cứu rong biển

Kỹ thuật DNA barcoding đã được áp dụng để phân loại các loài rong biển một cách chính xác hơn. Phương pháp này sử dụng các đoạn gen đặc trưng để xác định loài, giúp khắc phục những hạn chế của phương pháp phân loại hình thái truyền thống. Việc áp dụng DNA barcoding trong nghiên cứu rong biển tại Hải Phòng sẽ cung cấp thông tin quý giá về sự phân bố và đa dạng của các loài thuộc chi Ulva.

3.1 Sơ lược về hệ gen Lạp thể

Hệ gen lạp thể (plastome) và gen mã hóa yếu tố kéo dài EF-Tu (tufA) là những chỉ thị quan trọng trong nghiên cứu phân loại rong biển. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc phân tích các gen này có thể giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các loài Ulva và các chi khác. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về sự phát triển và tiến hóa của rong biển mà còn hỗ trợ trong việc bảo tồn và phát triển nguồn tài nguyên biển.

3.2 Ứng dụng chỉ thị DNA barcoding trong nghiên cứu phân loại rong biển

Chỉ thị DNA barcoding đã chứng minh được tính hiệu quả trong việc phân loại các loài rong biển. Phương pháp này giúp xác định chính xác các loài, từ đó cung cấp thông tin cần thiết cho công tác bảo tồn và phát triển. Việc áp dụng DNA barcoding trong nghiên cứu rong biển tại Hải Phòng sẽ mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu sinh học biển, đồng thời nâng cao giá trị của các loài Ulva trong phát triển kinh tế địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Rong biển chi Ulva thuộc ngành Chlorophyta là nhóm thực vật biển có vai trò sinh thái và kinh tế quan trọng, phân bố rộng khắp các vùng biển trên thế giới, trong đó có khu vực ven biển Hải Phòng. Theo ước tính, trên toàn cầu có khoảng 85 loài Ulva được công nhận về mặt phân loại, với sự đa dạng sinh học phong phú tại châu Á và Việt Nam. Vùng ven biển Hải Phòng với chiều dài bờ biển 125 km, đa dạng hệ sinh thái như rừng ngập mặn, rạn san hô, bãi cát và thảm cỏ biển, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài rong biển chi Ulva. Tuy nhiên, nghiên cứu về phân loại và phân bố các loài Ulva tại đây còn hạn chế, thiếu hệ thống và chưa ứng dụng rộng rãi các kỹ thuật sinh học phân tử hiện đại.

Mục tiêu nghiên cứu là phân loại một số loài rong biển thuộc chi Ulva phân bố tại vùng biển Hải Phòng, đồng thời xây dựng khóa phân loại và cung cấp dữ liệu sinh học phân tử hỗ trợ định danh chính xác. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các điểm khảo sát đại diện cho các hệ sinh thái biển tại Hải Phòng trong năm 2021, với tổng số 114 mẫu tiêu bản được thu thập và phân tích. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc bổ sung dữ liệu phân loại rong biển tại Việt Nam, đồng thời góp phần bảo tồn và phát triển nguồn lợi rong biển, phục vụ các ngành nuôi trồng thủy sản, dược liệu và giáo dục đào tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết phân loại thực vật biển, đặc biệt là hệ thống phân loại rong biển chi Ulva theo các công trình quốc tế và trong nước. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết phân loại hình thái học: Dựa trên đặc điểm hình thái ngoài và cấu trúc tế bào, như dạng phiến lá hai lớp tế bào, dạng ống trụ rỗng, cấu tạo bàn bám, hình dạng tế bào và kiểu sinh sản vô tính, hữu tính.

• Lý thuyết sinh học phân tử DNA barcoding: Sử dụng gen tufA mã hóa yếu tố kéo dài EF-Tu trong lục lạp làm chỉ thị phân tử để định danh và phân tích phát sinh loài. Gen tufA được chọn vì khả năng khuếch đại cao, không có intron và độ đặc hiệu tốt trong ngành tảo lục.

Các khái niệm chính bao gồm: phân loại rong biển, DNA barcoding, gen tufA, hệ sinh thái ven biển, và chỉ số tương đồng loài Bray-Curtis.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu gồm 114 mẫu rong biển chi Ulva thu thập tại 11 điểm khảo sát đại diện cho các hệ sinh thái biển tại Hải Phòng trong các tháng 3-5 năm 2021. Mẫu được thu thập bằng phương pháp lặn có sử dụng thiết bị Scuba và snockerling, xử lý mẫu tại phòng thí nghiệm với kỹ thuật phân loại hình thái và sinh học phân tử.

Phân tích hình thái dựa trên quan sát dưới kính hiển vi soi thẳng và kính soi nổi, xây dựng khóa phân loại theo kiểu lưỡng phân. Phân tích sinh học phân tử bao gồm tách chiết DNA tổng số, khuếch đại gen tufA bằng PCR, điện di gel agarose kiểm tra sản phẩm, tinh sạch và giải trình tự gen theo phương pháp Sanger. Dữ liệu trình tự được xử lý bằng phần mềm BioEdit và MEGA X, xây dựng cây phát sinh loài theo phương pháp Maximum Likelihood với mô hình Kimura 2-parameter và bootstrap 1000 lần.

Phân tích phân bố sử dụng chỉ số tương đồng Bray-Curtis, phân tích đa chiều MDS và phân cụm Cluster trên phần mềm Primer V6 để đánh giá sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm khảo sát. Phân bố sâu được xác định dựa trên bảng thủy triều và phân vùng triều theo các nguyên tắc sinh thái.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thành phần loài và phân bố rộng: Xác định được 11 loài rong biển chi Ulva phân bố tại Hải Phòng, bao gồm Ulva clathrata, U. compressa, U. conglobata, U. lactuca, U. fenestrata, U. flexuosa, U. intestinalis, U. kylinii, U. prolifera, U. ralfsii và U. spinulosa. Số lượng loài tại các điểm khảo sát dao động từ 2 đến 6 loài, với Cát Bà có đa dạng nhất (11 loài). Ví dụ, U. lactuca phân bố tại 8 điểm với 23 mẫu, U. prolifera tại 4 điểm với 9 mẫu.

2. Phân bố thành phần loài theo hệ sinh thái: Phân tích Cluster và MDS cho thấy các điểm khảo sát nhóm thành hai nhánh lớn tương ứng với hệ sinh thái rừng ngập mặn, đầm nước lợ (nền đáy mềm, độ mặn thấp) và hệ sinh thái biển như rạn san hô, vũng vịnh, bãi cát (nền đáy cứng). Sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm dao động từ 0% đến 100%, trung bình khoảng 36%.

3. Phân bố theo độ sâu: Tất cả 11 loài phân bố trong vùng triều, trong đó một số loài như U. fenestrata phân bố cả vùng dưới triều đến độ sâu -8 m. Các loài khác như U. conglobata, U. kylinii, U. ralfsii chủ yếu phân bố ở vùng triều cao (khoảng 1,8 m).

4. Kết quả sinh học phân tử: DNA tách chiết thành công từ các mẫu, gen tufA được khuếch đại và giải trình tự với độ dài khoảng 900 bp. Phân tích phát sinh loài cho thấy các mẫu nghiên cứu phù hợp với các loài Ulva đã biết trên cơ sở dữ liệu Genbank, xác nhận độ chính xác của phân loại hình thái và bổ sung dữ liệu phân tử cho khu vực Hải Phòng.

Thảo luận kết quả

Sự đa dạng loài Ulva tại Hải Phòng phản ánh điều kiện môi trường đa dạng và phức tạp của vùng ven biển, với sự phân bố khác biệt theo hệ sinh thái và độ sâu. Kết quả phân tích Cluster và MDS minh họa rõ sự phân nhóm thành phần loài theo đặc điểm sinh thái, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng của nền đáy và độ mặn đến phân bố rong biển.

Việc ứng dụng kỹ thuật DNA barcoding gen tufA đã giúp khắc phục hạn chế của phân loại hình thái truyền thống do tính biến đổi cao của đặc điểm hình thái rong biển Ulva. Kết quả phân tử đồng thuận với phân loại hình thái, nâng cao độ tin cậy trong định danh loài, đồng thời phát hiện một số loài mới cho khu vực nghiên cứu.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, thành phần loài Ulva tại Hải Phòng tương đồng với các khu vực biển nhiệt đới và cận nhiệt đới, đồng thời bổ sung dữ liệu cho hệ thống phân loại rong biển Việt Nam vốn còn thiếu sót. Các biểu đồ phân bố và cây phát sinh loài có thể được trình bày để minh họa sự đa dạng và mối quan hệ di truyền giữa các loài.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường ứng dụng kỹ thuật sinh học phân tử trong nghiên cứu phân loại rong biển để nâng cao độ chính xác và phát hiện đa dạng sinh học tiềm năng, đặc biệt là gen tufA và các chỉ thị phân tử khác. Thời gian thực hiện: 2-3 năm; chủ thể: các viện nghiên cứu và trường đại học.

2. Xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu và bộ mẫu tiêu bản chuẩn cho các loài rong biển chi Ulva tại Việt Nam, phục vụ công tác bảo tồn và nghiên cứu khoa học. Thời gian: 3 năm; chủ thể: Viện Tài nguyên và Môi trường biển phối hợp với các đơn vị chuyên môn.

3. Phát triển chương trình giám sát đa dạng loài rong biển ven biển Hải Phòng định kỳ theo mùa vụ và hệ sinh thái để đánh giá tác động môi trường và biến đổi khí hậu. Thời gian: hàng năm; chủ thể: Sở Tài nguyên Môi trường, Viện nghiên cứu biển.

4. Khuyến khích ứng dụng rong biển chi Ulva trong nuôi trồng thủy sản và công nghiệp sinh học dựa trên các giá trị sinh thái và kinh tế đã được chứng minh, như xử lý ô nhiễm, thức ăn thủy sản, sản xuất dược liệu. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: doanh nghiệp, viện nghiên cứu, nông dân nuôi trồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu sinh học biển và thực vật biển: Sử dụng dữ liệu phân loại và sinh học phân tử để phát triển các nghiên cứu đa dạng sinh học, sinh thái học và tiến hóa.

2. Cơ quan quản lý tài nguyên và môi trường ven biển: Áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách bảo tồn, quản lý bền vững nguồn lợi rong biển và giám sát chất lượng môi trường.

3. Ngành nuôi trồng thủy sản và công nghiệp sinh học: Khai thác giá trị kinh tế của rong biển chi Ulva trong sản xuất thức ăn, xử lý môi trường và phát triển sản phẩm dược liệu.

4. Giảng viên và sinh viên ngành sinh học, công nghệ sinh học: Là tài liệu tham khảo học thuật, hỗ trợ đào tạo và nghiên cứu khoa học thực nghiệm về phân loại và ứng dụng sinh học phân tử.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn gen tufA làm chỉ thị phân tử trong nghiên cứu rong biển Ulva?
   Gen tufA có khả năng khuếch đại cao (95% loài tảo lục), không chứa intron, và có độ đặc hiệu tốt trong phân loại tảo lục, giúp định danh chính xác các loài Ulva, vượt trội so với các gen khác như rbcL hay ITS.

2. Số lượng loài Ulva được phát hiện tại Hải Phòng là bao nhiêu?
   Nghiên cứu xác định 11 loài Ulva phân bố tại Hải Phòng, với sự đa dạng loài khác nhau tại các điểm khảo sát, phản ánh điều kiện sinh thái đa dạng của vùng biển này.

3. Phân bố của các loài Ulva có liên quan như thế nào đến hệ sinh thái ven biển?
   Các loài Ulva phân bố theo nhóm hệ sinh thái, với nhóm rừng ngập mặn và đầm nước lợ có nền đáy mềm, độ mặn thấp, và nhóm rạn san hô, bãi cát có nền đáy cứng. Sự tương đồng thành phần loài giữa các điểm khảo sát phản ánh đặc điểm sinh thái này.

4. Phương pháp thu thập mẫu rong biển trong nghiên cứu là gì?
   Mẫu được thu thập bằng phương pháp lặn sử dụng thiết bị Scuba và snockerling ở vùng nước nông (0-15 m), sau đó xử lý tại phòng thí nghiệm bằng phân loại hình thái và kỹ thuật sinh học phân tử.

5. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu này đối với ngành nuôi trồng thủy sản?
   Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để nhận biết, bảo tồn và phát triển nguồn lợi rong biển Ulva, đồng thời hỗ trợ ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản như thức ăn cho bào ngư, cải thiện chất lượng và giảm ký sinh trùng.

Kết luận

• Xác định thành công 11 loài rong biển chi Ulva phân bố tại vùng biển Hải Phòng, với sự đa dạng loài phong phú và phân bố theo hệ sinh thái đặc trưng.
• Ứng dụng hiệu quả kỹ thuật DNA barcoding gen tufA trong phân loại và định danh loài, nâng cao độ chính xác so với phương pháp hình thái truyền thống.
• Phân tích thành phần loài và phân bố cho thấy sự tương đồng và khác biệt rõ rệt giữa các điểm khảo sát, phản ánh ảnh hưởng của điều kiện môi trường và hệ sinh thái.
• Nghiên cứu bổ sung dữ liệu khoa học quan trọng cho hệ thống phân loại rong biển Việt Nam, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn lợi sinh vật biển.
• Đề xuất các giải pháp ứng dụng kỹ thuật phân tử, xây dựng cơ sở dữ liệu và giám sát đa dạng sinh học nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác bền vững.

Tiếp theo, cần triển khai mở rộng nghiên cứu ứng dụng các chỉ thị phân tử khác, đồng thời phát triển chương trình giám sát đa dạng sinh học rong biển định kỳ tại các vùng biển Việt Nam. Mời các nhà khoa học, quản lý và doanh nghiệp quan tâm phối hợp nghiên cứu và ứng dụng kết quả để phát huy giá trị nguồn tài nguyên quý giá này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ RONG BIỂN 1. Định nghĩa và phân loại Rong biển (Seaweed hay Marine macroalgae) là một thuật ngữ thông dụng và thiếu một định nghĩa chính thức chỉ những thực vật dạng tản (Thallus) gồm một hay nhiều tế bào tập hợp.

Rong biển phân bố ở môi trường nước mặn và nước lợ, trên các rạn san hô, các vách đá, hoặc các vật bám vô cơ hay hữu cơ. Rong biển là các sinh vật tự dưỡng và toàn dưỡng, có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng từ trong môi trường thuỷ vực tạo thành chất hữu cơ nuôi dưỡng cơ thể. Quá trình phát sinh cũng không trải qua giai đoạn phôi mà chỉ dừng ở hợp tử, hợp tử tách ra khỏi cơ thể mẹ và phát triển thành cơ thể mới [20, 21]. Rong biển có ba hình thức sống là sống bám, sống tự do-cài quấn vào nhau, hay sống bì sinh (epiphyte).

Các rong sống bám thường có cơ quan bám (rễ giả- rhizines hoặc bàn bám), còn các rong cài quấn không có cơ quan bám, chúng sống vùi mình hoặc cài quấn vào các vật bám và thường là các loại rong sống ở vùng nước lợ, cửa sông [22]. Cho đến nay, ở trên thế giới chưa có một hệ thống phân loại rong biển nào được xem là thống nhất và hợp lý, các tác giả phân loại rong biển chia làm 3 ngành chính thuộc các nhóm tảo nhân chuẩn gồm: Ngành rong đỏ (Rhodophyta), Ngành rong Nâu (Phaeophyta), Ngành rong Lục (Chlorophyta) [23–27]; và một số nghiên cứu khác cho rằng nhóm tảo nhân sơ – Ngành tảo Lam (Cyanophyta) được chấp nhận là một ngành thuộc rong biển [20, 22, 28–31]. Tại Việt Nam, dựa vào thành phần cấu tạo, sắc tố, đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh sản mà các tác giả Phạm Hoàng Hộ [32], Nguyễn Hữu Dinh và cộng sự [33] đã sắp xếp, xây dựng hệ thống phân loại các loài rong biển thuộc 4 ngành (Bảng 1.1), gồm: Ngành vi khuẩn Lam (Cyanophyta) Rong lam là nhóm sinh vật có khả năng quang hợp và cố định đạm, thường bám trên các vật bám khác nhau, mọc thành đám hay sống tự do. Trong nhóm này, các sinh vật quang hợp có màu là cyanophycin, allo-phycocyanin và erythro- phycocyanin.

Tản của chúng biến động từ đơn bào tới tế bào dạng sợi hay dị bào dạng sợi. Một vài tế bào trong chuỗi có hình dạng khác được gọi là dị bào nang (heterocysts) có khả năng cố định nitơ trong khí quyển trong các điều kiện ưa khí Luan van 5 hay kị khí bằng các dị bào và một dạng khác được gọi là tế bào nghỉ (ankinetes). Rong lam không có sinh sản hữu tính, chỉ có sinh sản dinh dưỡng (bằng tảo đoạn) và vô tính (bằng bào tử) [20, 21]. Tuy nhiên, cơ thể chúng lại không có sự biệt hóa thành các mô riêng biệt.

Thành tế bào rong đỏ có một lớp cứng bằng cellulose ở bên trong và một lớp gelatin ở bên ngoài, ở một số loài thành tế bào calci hóa (khảm canxi) dòn và dễ gẫy. Tế bào của chúng có thể có một hay nhiều nhân tùy thuộc vào từng loài. Tế bào phân chia bằng cách nguyên phân. Rong đỏ hoàn toàn không có roi bơi; không có các tế bào có khả năng di chuyển ở bất kỳ dạng nào.

Lục lạp trong tế bào rong đỏ có phycobilin, chlorophyl a, carotene và xanthophyll, vì vậy màu sắc của rong đỏ được quyết định bởi sự phối hợp và thành phần của các sắc tố này. Chu trình sống của rong đỏ vô cùng phức tạp, liên quan tới một pha đơn bội và hai pha lưỡng bội [20, 21]. Ngành rong Nâu (Phaeophyta) Rong nâu thuộc nhóm Heterokontophyta , một nhóm lớn các sinh vật nhân thực được phân biệt nổi bật nhất là có lục lạp được bao quanh bởi bốn lớp màng, cho thấy nguồn gốc từ mối quan hệ cộng sinh giữa một sinh vật nhân chuẩn cơ bản và một sinh vật nhân chuẩn khác. Các sắc tố quang hợp bao gồm chlorophyll- a và chlorophyll-c, β carotene, fucoxanthin, violaxanthin, diatoxanthin và các xanthophylls khác.

Hầu hết các loại rong nâu đều chứa sắc tố fucoxanthin , sắc tố này chịu trách nhiệm tạo ra màu nâu xanh đặc biệt mang lại tên gọi cho chúng. Thành tế bào được cấu tạo bởi xenlulozơ, axit fucic và axit alginic. Rong nâu sinh sản bằng ba hình thức khác nhau gồm: sinh sản dinh dưỡng; sinh sản vô tính bằng bào tử động và bào tủ không động hình thành trong các túi bào tử một ngăn (Unilocular sporangia), và túi bào tử nhiều ngăn (Plurilocular sporangia); sinh sản hữu tính bằng hình thức giao phối giữa giao tử đực và cái theo kiểu đẳng giao (isogamy), dị giao (anisogamy) và noãn giao (oogonia) [20, 21]. Ngành rong Lục (Chlorophyta) Rong lục thuộc giới Plantae, là nhóm sinh vật nguyên sinh quang dưỡng có thể là đơn bào, đa bào, hoặc coenocytic.

Vỏ tế bào do chất nguyên sinh phân hoá tạo ra, gồm có cellulose ở phía trongvà pectin ở phía ngoài. Chất nguyên sinh tạo Luan van 6 thành 1 lớp mỏng ở sát thành vỏ tế bào; ở giữa tế bào là một không bào lớn chứa đầy dịch bào. Thể sắc tố có các dạng phiến, đai vành móng ngựa, hình sao nhiều cạnh, hình xoắn lò xo, mắt lưới, dạng hạt nhỏ v. Sắc tố chủ yếu là chlorophyl a, chlorophyl b làm cho rong có màu xanh, β-caroten và 10 loại xanthophyll.

Trong thể sắc tố còn có các hạt tạo bột hình tròn nhỏ. Hạt tế bào thường nằm ở giữa khoang túi dịch bào, hay sát bên thành lớp nguyên sinh. Thể nhiễm sắc hình que ngắn hay hạt nhỏ, số lượng ít. Sản phẩm đồng hoá là tinh bột hoặc đôi khi là chất bơ.

Trong dịch bào, sản phẩm của quá trình trao đổi chất chủ yếu là đường, tanin, canxi sunfat và các chất có màu antocyan. Rong lục có ba kiểu sinh sản là: sinh sản dinh dưỡng, sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính [20, 21]. Thành phần sắc tố đặc trưng của các ngành rong biển Việt Nam Ngành Chlorophylls Sắc tố Phycobilins β-carotene, Rong Lam C-phycocyanin (+) a myxoxanthophyll, (Cyanophyta) C-phycoerythrin (-) zeaxanthin β-carotene, Rong Đỏ R-phycocyanin (-) a, d lutein, (Rhodophyta) R-phycoerythrin (+) zeaxanthin β-carotene, Rong Nâu a, c fucoxanthin, (Phaeophyta) violaxanthin β-carotene, lutein, Rong Lục a, b neoxanthin, (Chlorophyta) violaxanthin, zeaxanthin Ghi chú: (+) hiện diện trong % lớn hơn; (-) hiện diện trong % nhỏ hơn. Đặc điểm sinh thái của rong biển 1.

Khái quát về điều điện tự nhiên, môi trường sống của rong biển Nền đáy: Có 2 kiểu nền đáy chủ yếu liên quan đến phân bố của rong biển là vùng triều đáy cứng và vùng triều đáy mềm. (i) Vùng triều đáy cứng: bao gồm Luan van 7 đá, cuội, sỏi, san hô chết ở các chân núi đá vôi ven biển, ven các đảo, bãi san hô, các loại vật liệu hữu cơ và vô cơ. Ở đây thành phần loài rong biển rất đa dạng và thường gặp là rong Mứt (Porphyra), rong Gai (Acanthophora), rong Guột (Caulerpa),v. (ii) Vùng triều đáy mềm: gồm đáy cát, đáy cát bùn, đáy bùn,… Trên các loại hình này số loài thường ít do ít vật bám, nền đáy ít ổn định.

Các loài thường gặp: rong Câu (Gracilaria), rong Guột (Caulerpa), rong Lông cứng (Cladophora),… Cũng có nhiều loài rong biển sống trôi nổi thành những bè rối [20, 21]. Nhiệt độ: Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của rong. Ngưỡng chịu nhiệt của mỗi loài khác nhau và khu hệ rong biển trên thế giới được chia ra thành các loài nhiệt đới, loài cận nhiệt đới, loài ôn đới, loài ôn đới cận cực, và loài phân bố toàn cầu [21, 34]. Ví dụ loài rong Tóc đốt cần - Chaetomorpha antennina (Bory) Kützing.

phát triển tốt trong ngưỡng nhiệt độ 19 - 25oC và chết hàng loạt ở ngưỡng 37 - 39oC [35]. Sự thay đổi nhiệt độ nước theo mùa và theo vùng dẫn đến sự phân bố, thay đổi thành phần loài. Ở khu vực miền Bắc Việt Nam, chủ yếu là loài nhiệt đới (40%) và cận nhiệt đới (31,7%) [32, 33, 36]. Còn khu vực miền Nam, chủ yếu là loài nhiệt đới (63%) [18].

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, ở nhiệt độ 20 - 25oC là nhiệt độ thích hợp cho bào tử của nhiều loài rong biển nảy mầm và phát triển. Nhiệt độ trên 30 oC là ngưỡng nhiệt độ không thuận lợi cho bào tử rong phát triển và ở nhiệt độ 37 - 40oC kéo dài làm cho rong ngừng phát triển dẫn đến tàn lụi. Điều này phù hợp với thực tế là vào tháng 12 đến tháng 1 hàng năm những tản nhỏ rong biển xuất hiện và phát triển vào đầu hè khoảng tháng 3 - 4. Sang mùa hè, nhiệt độ tăng cao, rong biển vùng triều tàn lụi hàng loạt [37].

Độ mặn: Các loài rong biển thích nghi với độ mặn tương đối rộng, thay đổi từ 10 - 35‰ [33]. Đa số các loài đều sinh trưởng ở độ mặn cao. Khi độ mặn hạ thấp và kéo dài dẫn đến sự tàn lụi của rong biển. Loài rong Câu và rong Sụn phát triển ở độ mặn trong khoảng 25 - 30‰, chịu được độ mặn dưới 20‰ nhưng làm giảm khả năng sinh sản [38–40].

Ở các đầm nước lợ, vào mùa đông, độ mặn tăng cao từ 10‰ lên đến 20‰ thậm chí 25 - 30‰ nên thời gian này là thời gian xuất hiện của các loài rong biển, tháng 3 - 4 là thời kỳ rong biển phát triển. Đến tháng 7, 8 khi mùa mưa xuất hiện, độ mặn ở những vùng ven biển giảm xuống thấp cùng với nhiệt độ nước tăng cao, vì vậy rong biển tàn lụi rất nhanh. Qua đó có thể thấy Luan van 8 rằng không chỉ nhiệt độ nước mà độ mặn cũng là yếu tố quan trọng quyết định đến mùa vụ xuất hiện và sự tàn lụi của rong biển ở vùng triểu. Độ đục: Độ đục tác động mạnh đến các hoạt động quang hợp của rong biển.

Chúng sẽ không nhận được ánh sáng cần thiết cho quang hợp nên không phát triển. Ngoài ra độ đục gia tăng có nghĩa là có nhiều trầm tích bùn nhuyễn bám lên bề mặt của rong làm giảm quang hợp [41]. Ánh sáng: Ánh sáng là một trong những yếu tố môi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển của rong biển [42, 43]. Tuy nhiên, đối với một số loài rong thì tốc độ phát triển của rong không phụ thuộc nhiều vào cường độ ánh sáng.

Như một số loài rong Đỏ có thể tồn tại ở độ sâu từ 58m - 268m trong khi nhiều loài khác không thể tồn tại ở độ sâu vài mét do không đủ ánh sáng để quang hợp [44, 45].