Năng suất thứ cấp của vùng biển biến đổi trong khoảng 0,1 đến 0,6 trong mùa gió đông bắc cao hơn trong mùa gió tây nam và phân bố tương đối đồng đều trên vùng biển.. Trong mùa gió tây na
Trang 1một số kết quả tính toán Năng suất sinh học
của quần xã plankton vùng biển khơi nam việt nam
Đoàn Bộ
Khoa Khí tượng-Thuỷ văn và Hải dương học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội
Tóm tắt: Năng su ất sinh học của quần xã Plankton vùng biển khơi nam Việt
Nam (6-17ON, 107-115OE) được tính toán trên cơ sở các hệ số chuyển hoá năng
lượng giữa các bậc dinh dưỡng Các hệ số này được tìm từ việc giải bài toán mô
hình chu trình chuyển hoá Nitơ trong hệ sinh thái vùng biển nghiên cứu Kết quả
cho thấy:
năng suất sơ cấp có liên quan mật thiết với trường nhiệt của vùng biển trong các
mùa Hệ số chuyển hoá năng lượng tự nhiên ở vùng biển có giá trị 0,08 - 0,1%
2 Năng suất thứ cấp của vùng biển biến đổi trong khoảng 0,1 đến 0,6
trong mùa gió đông bắc cao hơn trong mùa gió tây nam và phân bố tương đối
đồng đều trên vùng biển Trong mùa gió tây nam, khu vực lân cận vùng nước trồi
có năng suất thứ cấp cao hơn các khu vực kế cận
1 Giới thiệu
Plankton là nguồn thức ăn quan trọng bậc nhất đối với đời sống sinh vật biển, chiếm 70-90% tổng thành phần thức ăn của nhiều loài cá tầng trên [2] Những vùng biển giàu Plankton cũng thường là những nơi tập trung cá khai thác Thực chất, giữa năng suất sơ cấp, năng suất thứ cấp và trữ lượng cá luôn tồn tại mối tương quan thuận trong sự chi phối chặt chẽ của các điều kiện môi trường Hiểu biết đầy đủ về quy luật phân bố, biến động số lượng, sinh khối và năng suất của Plankton biển sẽ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt trong việc đánh giá tiềm năng nguồn lợi sinh vật của vùng biển
Bài báo giới thiệu một số kết quả tính toán và những nhận định chủ yếu về sự phân bố và biến đổi mùa của năng suất sinh học sơ cấp và thứ cấp ở vùng biển khơi nam Việt Nam (6-17ON, 107-115OE) Kết quả nghiên cứu này được hoàn thành với sự hỗ
trợ kinh phí của Hội đồng Khoa học Tự nhiên giai đoạn 2004-2005 (đề tài 740704) và
nguồn tài liệu của đề tài cấp Nhà nước KC-09-03 thuộc Chương trình Biển KC-09 (2001-2004)
2 Phương pháp và tài liệu
Việc tính toán năng suất sinh học sơ cấp của thực vật nổi và năng suất sinh học thứ cấp của động vật nổi dựa vào các hệ số chuyển hoá năng lượng giữa các bậc dinh dưỡng đầu tiên trong chuỗi thức ăn ở biển Các hệ số này được tìm từ việc giải bài toán
1
Trang 2mô hình chu trình chuyển hoá Nitơ trong hệ sinh thái biển Cơ sở phương pháp luận của bài toán đã được đưa ra trong [4, 6], ở đây chỉ trình bày các kết quả nghiên cứu Trong chu trình Nitơ, nguyên tố Nitơ được chuyển hoá qua 7 hợp phần: thực vật nổi, động vật nổi, chất hữu cơ lơ lửng, chất hữu cơ hoà tan, amoni, nitrit và nitrat Các quá trình chuyển hoá được tham số hoá trên cơ sở xem xét các mối quan hệ sinh thái giữa các hợp phần trong điều kiện có tác động tổng hợp của các yếu tố ngoại cảnh Từ
đó đã xây dựng hệ 7 phương trình vi phân thường mô phỏng sự biến đổi sinh khối và nồng độ của các hợp phần Bài toán được giải trong điều kiện dừng bằng sơ đồ lặp Runge-Kutta cho vùng biển khơi nam Việt Nam với các dữ liệu ban đầu bao gồm:
- Trường nhiệt độ lớp nước mặt vùng biển nghiên cứu trung bình nhiều năm mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam được tính toán thống kê trên các ô 0,5 độ kinh-vĩ từ nguồn số liệu WOA phát hành năm 2001 [7]
- Cường độ bức xạ được tính toán theo các điều kiện thiên văn trung bình trên các
vĩ độ địa lý của vùng biển nghiên cứu trong 2 mùa đặc trưng
- Các tham số sinh thái trong mô hình được lựa chọn phù hợp với điều kiện biển nhiệt đới Việt Nam và vùng biển nghiên cứu, đã được công bố trong [1, 2, 3, 4, 5]
- Số lượng và sinh khối sinh vật nổi trung bình mùa được tổng hợp từ các số liệu khảo sát từ 1975 đến 2003 tại vùng biển nghiên cứu, tính trên các ô 1 độ kinh-vĩ (nguồn
từ đề tài KC-09-03)
3 Kết quả và thảo luận
3.1 Đặc điểm phân bố và biến đổi mùa của năng suất sinh học sơ cấp
Nét nổi bật của bức tranh phân bố thực vật phù du (TVPD) trong cả 2 mùa gió là
sự tập trung với mật độ cao trong dải nước biển ven bờ, nhất là khu vực biển phía đông
và nam Bình Thuận (hình 1), với số lượng đạt tới 5.000.000 tb/m3, biển đổi trong giới hạn khá rộng từ 50.000 đến 5.000.000 tb/m3 Khu vực biển sâu phía đông kinh tuyến
110oE có số lượng TVPD ít hơn, dao động trong khoảng từ dưới 50.000 đến trên 500.000 tb/m3 Khu vực biển ven bờ Đà Nẵng có mật độ TVPD tương đối cao, từ trên dưới 200.000 tb/m3 trong mùa gió Tây Nam đến cỡ 1.000.000 tb/m3 trong mùa gió Đông Bắc
Đặc điểm này có thể liên quan đến khối nước giàu dinh dưỡng từ phía bắc lan truyền tới, nhất là trong mùa gió Đông Bắc Riêng trong mùa gió Tây Nam, TVPD sự tập trung với mật độ tương đối cao ở khu vực nước trồi ngoài khơi Khánh Hoà với số lượng đạt từ 200.000 đến trên 1.000.000 tb/m3
Trang 3Trường Sa
Hoàng Sa
Trường Sa
2
3
4 5
1
2
3
4 5
Ghi chú: (1): <50; (2): 50-200; (3): 200-500; (4): 500-1000; (5):1000-5000 (.10 3 tb/m 3 )
Hình 1 Phân bố số lượng thực vật phù du) trong mùa gió đông bắc (trái) và mùa gió tây nam (phải)
Nhìn chung, số lượng TVPD trong cả 2 mùa gió không có sự khác biệt nhiều, ngoại trừ khu vực nước trồi ngoài khơi Khánh Hoà là có sự khác biệt đáng kể: trong mùa gió Đông Bắc đạt 50.000-200.000 tb/m3, trong mùa gió Tây Nam đạt 50.000-1.000.000 tb/m3
Trong mùa gió Đông Bắc, năng suất sơ cấp tinh của TVPD có giá trị từ 38 đến 54 mgC/m3/ngày, phân bố với xu thế tăng dần từ bắc vào nam Hầu hết toàn vùng biển có năng suất sơ cấp đạt trên 50 mgC/m3/ngày, riêng khu vực biển ven bờ Đà Nẵng có giá trị thấp hơn, đạt khoảng 40-50 mgC/m3/ngày (hình 2) Mặc dù TVPD có thể tập trung với mật độ tương đối cao ở khu vực biển ven bờ Đã Nẵng như đã thấy trên hình 1, song
do nền nhiệt khu vực này trong mùa gió Đông Bắc khá thấp (23-25oC) nên tốc độ tổng hợp chất hữu cơ của TVPD không cao Tuy nhiên, sự khác biệt này không nhiều và có thể coi trường năng suất sơ cấp ở vùng biển nghiên cứu trong mùa gió Đông Bắc là tương đối đồng nhất
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
Hoàng Sa Hoàng Sa
Hình 2 Giá trị trung bình năng suất sơ cấp tinh (mg-C/m 3 /ngày) trong mùa gió đông bắc (trái) và mùa gió tây nam (phải)
Trang 4Trong mùa gió Tây Nam, hầu hết các khu vực của vùng biển nghiên cứu có năng suất sơ cấp tinh trong khoảng 42-48 mgC/m3/ngày, thấp hơn so với mùa gió đông bắc và cũng đồng nhất hơn Tuy vậy cũng có thể thấy khu vực biển Khánh Hoà, Phan Thiết và Trường Sa có tốc độ tổng hợp chất hữu cơ cao hơn các khu vực khác
Theo các kết quả nghiên cứu trước đây, nhiệt độ thích hợp cho quang hợp của TVPD vùng biển nhiệt đới Việt Nam trong khoảng 26-28oC [2, 3] So sánh nền nhiệt trung bình mùa ở vùng biển nghiên cứu với giá trị này thấy rằng trong mùa gió đông bắc toàn khu vực phía nam vĩ tuyến 14oN có nhiệt độ nước tầng mặt đạt 26-27,5oC (trừ dải nước sát bờ Nha Trang, Phan Thiết), trong khi nền nhiệt trung bình trong mùa gió tây nam thường cao hơn 28oC Đây là một trong những nguyên nhân làm cho năng suất sinh học sơ cấp toàn vùng biển trong mùa gió tây nam thấp hơn trong mùa gió Đông Bắc
3.2 Đặc điểm phân bố và biến đổi mùa của năng suất sinh học thứ cấp
Sinh khối động vật phù du (ĐVPD) toàn vùng biển nghiên cứu trong cả 2 mùa gió
có sự khác biệt không nhiều, chủ yếu nằm trong khoảng 50 đến trên 80 mg-tươi/m3
(hình 3)
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
Hoàng Sa Hoàng Sa
Hình 3 Phân bố sinh khối động vật phù du (mg-tươi/m 3 ) trong mùa gió đông bắc (trái) và mùa gió tây nam (phải)
Trong mùa gió Đông Bắc, hầu hết toàn vùng biển có sinh khối ĐVPD cao trên 50
đến trên 100 mg/m3, một vài nơi tới 160 mg/m3 Nơi có sinh khối cao hơn thuộc về các khu vực Hoàng Sa, Trường Sa, ngoài khơi Khánh Hoà, nam Phan Thiết Trong mùa gió tây nam, sinh khối ĐVPD có giá trị trong khoảng từ dưới 25 đến trên 75 mg/m3, nhỏ
Trang 5hơn so với mùa gió Đông Bắc Nơi có sinh khối cao hơn thuộc về các khu vực biển khơi
Đà Nẵng, lân cận vùng nước trồi ngoài khơi Khánh Hoà và Trường Sa
Kết quả tính toán năng suất thứ cấp của ĐVPD được thể hiện trên hình 4 cho thấy đại lượng này có giá trị biến đổi trong khoảng 0,1 đến 0,6 mgC/m3/ngày, nhỏ hơn năng suất sơ cấp gần 100 lần Như vậy có thể thấy tỷ lệ chuyến hoá năng lượng giữa 2 bậc dinh dưỡng đầu tiên ở vùng biển nghiên cứu vào khoảng 0,01
Năng suất thứ cấp trong mùa gió Đông Bắc cao hơn trong mùa gió Tây Nam và phân bố tương đối đồng đều trên vùng biển nghiên cứu Trong mùa này hầu hết toàn vùng biển có năng suất thứ cấp trong khoảng 0,3 đến trên 0,5 mgC/m3/ngày, có nơi trên 0,6 mgC/m3/ngày Vị trí các khu vực có năng suất thứ cấp cao trùng hợp tương đối với các khu vực có sinh khối cao của ĐVPD Trong mùa gió Tây Nam, năng suất thứ cấp có giá trị trong khoảng 0,1 đến 0,5 mgC/m3/ngày, chủ yếu từ 0,2-0,4 mgC/m3/ngày Khu vực lân cận vùng nước trồi có năng suất thứ cấp cao hơn các khu vực khác
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
107 108 109 110 111 112 113 114 115
107 108 109 110 111 112 113 114 115
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Đà Nẵng
Nha Trang
Phan Thiết
Hoàng Sa Hoàng Sa
Hình 4 Phân bố năng suất thứ cấp của động vật phù du (mg-C/m 3 /ngày) trong mùa gió đông bắc (trái)
và mùa gió tây nam (phải)
Mặc dù có sự khác biệt về giá trị năng suất thứ cấp giữa 2 mùa, song sự khác biệt này không nhiều và có thể coi là tương đối ổn định Điều này phù hợp với đặc trưng của
hệ sinh thái biển nhiệt đới nam Việt Nam, nơi mà sự biến đổi năm của các yếu tố sinh thái môi trường không nhiều như ở các vùng biển phía bắc [1, 2]
Trang 64 Kết luận
1 Năng suất sơ cấp tinh của vùng biển đạt cỡ 38 đến 54 mgC/m3/ngày trong mùa gió Đông Bắc và 42-48 mgC/m3/ngày trong mùa gió Tây Nam Phân bố của năng suất sơ cấp có liên quan mật thiết với trường nhiệt của vùng biển trong các mùa Hệ số chuyển hoá năng lượng tự nhiên ở vùng biển có giá trị 0,08 - 0,1%
2 Năng suất thứ cấp của vùng biển biến đổi trong khoảng 0,1 đến 0,6 mgC/m3/ngày, nhỏ hơn năng suất sơ cấp khoảng 100 lần Năng suất thứ cấp trong mùa gió Đông Bắc cao hơn trong mùa gió Tây Nam và phân bố tương đối đồng đều trên vùng biển Trong mùa gió tây nam, khu vực lân cận vùng nước trồi có năng suất thứ cấp cao hơn các khu vực kế cận
Tài liệu tham khảo
biển Nam Trung Bộ, Các công trình nghiên cứu vùng nước trồi mạnh Nam Trung bộ, NXB
Khoa học & Kỹ thuật Hà Nội, 1997, tr 114-130
nước trồi thềm lực địa Nam Trung bộ, Tạp chí Sinh học, Hà Nội, T.19, No4, 1997, tr 35-42
hệ của chúng với các yếu tố môi trường, Tạp chí Thuỷ Sản, số 6, 2001, tr 16-18
ĐHQG, Hà Nội, T19, No1, 2003, tr 10-21
of RP-VN JOMSRE-SCS 1996, Proceedings: Conference on the Philippines-Vietnam Joint
Oceanographic and Marine Scientific Research Expedition in the South China Sea 1996, Hanoi, 22-23 April 1997, pp 72-86
model of the Black Sea at the basin scale, Sensitivity to Change: Black Sea, Baltic Sea and
North Sea, Ed by Ozsoy E and A Mikaelyan, 1997, pp 487-499
VNU JOURNAL OF SCIENCE, Nat., Sci., & Tech., T.xXI, n 0 3AP., 2005
the some results of calculating the Biological production of plankton community in the
south Vietnam open sea
Doan Bo
Department of Hydro-Meteorology & Oceanography
College of Science, VNU
The biological production of plankton community in the south Vietnam open sea (6-17ON, 107-115OE) was calculated basing on the energy transformation coefficients
Trang 7between nutrient hierarchies The coefficients were found by solving a model for Nitrogen transformation cycle in marine ecosystems The results are given bellow The primary production in the sea was about 38-54 mgC/m3/day in the winter and 42-48 mgC/m3/day in the summer The distribution of primary production related
to the water temperature field The natural energy transformation effectiveness in the sea was about 0.08-0.1%
The secondary production (of zooplankton) in the sea varied from 0.1 to 0.6 mgC/m3/day and was only equal to about 1/100 of primary one The secondary production in the winter was higher than one in the summer
This work was supported by the Natural Science Council of Vietnam (Subject
740704, 2004-2005) and data base of Subject KC-09-03 (2001-2004)
