Hiện trạng các quần thể ốc ăn san hô (Druplla spp.) trên một số rạn san hô tại vườn quốc gia Cát Bà

Nhiều nghiên cứu đã cho rằng một số đặc điểm sinh thái học của Drupella có sự thay đổi lớn theo vùng địa lý, bởi vì chính những nhân tố hữu sinh, vô sinh đặc trưng của một rạn san hô cụ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

NGUYỄN ĐỨC THẾ

HIỆN TRẠNG CÁC QUẦN THỂ ỐC ĂN SAN HÔ (Drupella spp.)

TRÊN MỘT SỐ RẠN SAN HÔ TẠI VƯỜN QUỐC GIA CÁT BÀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐỘNG VẬT HỌC

MÃ SỐ NGÀNH: 60420103

Hà Nội, năm 2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

NGUYỄN ĐỨC THẾ

HIỆN TRẠNG CÁC QUẦN THỂ ỐC ĂN SAN HÔ (Drupella spp.)

TRÊN MỘT SỐ RẠN SAN HÔ TẠI VƯỜN QUỐC GIA CÁT BÀ

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐỘNG VẬT HỌC

MÃ SỐ NGÀNH: 60420103

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN VĂN QUÂN

Hà Nội, năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học, tôi đã nhận được sự hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của quí thầy cô thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật (thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) và trường Đại học Thái Nguyên

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Văn Quân đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn khoa học và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Đồng thời, tôi xin cảm ơn ban lãnh đạo Viện Tài nguyên và Môi trường biển, đã tạo điều kiện thời gian, cơ sở vật chất, thiết bị để tôi hoàn thành những nội dung nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn đến ThS Chu Thế Cường, ThS Đặng Đỗ Hùng Việt, CN Phạm Văn Chiến, ThS Vũ Duy Vĩnh và ThS Phạm Hải An, CN Đậu Văn Thảo đã giành nhiều thời gian, công sức giúp tôi khảo sát thu thập số liệu và hoàn thành các nội dung nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn đến đề án: “Xây dựng kế hoạch hành động về ĐDSH thành phố Hải Phòng đến năm 2020”, đã tạo điều kiện công tác và tài trợ kinh phí cho tôi

khảo sát để có dữ liệu viết luận văn

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn

Hà Nội, tháng 12 năm 2013

Học viên

Nguyễn Đức Thế

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam kết đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa được các tác giả khác công bố trong bất kỳ công trình nào

Tôi xin cam kết mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn

và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, tháng 12 năm 2013

Học viên thực hiện Luận văn

Nguyễn Đức Thế

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

1.1 Đặc điểm tự nhiên, sinh thái khu vực nghiên cứu 3

1.1.4 Đặc điểm thủy hóa và chất lượng môi trường nước 5 1.2 Tình hình nghiên cứu rạn hô khu vực Cát Bà và Việt Nam 6

2.3.4.1 Mô hình khu vực – điểm – mặt cắt điển hình tại khu vực nghiên cứu 25 2.3.4.2 Phương pháp khảo sát, thu mẫu ngoài thực địa 26 2.3.5 Phương pháp phân tích mẫu vật trong phòng thí nghiệm 38

3.1.1 Tỷ lệ độ phủ các hợp phần đáy tại các mặt cắt khảo sát 30

3.2 Thành phần loài, mật độ ốc Drupella spp tại khu vực nghiên cứu 33

3.3 Cấu trúc tuổi của các quần thể ốc Drupella spp 36

3.4 Cấu trúc theo không gian của các quần thể Drupella spp 39

3.4.1 Các kiểu phân bố của quần thể 39

3.4.5 Đánh giá mối liên hệ giữa các đặc trưng của rạn san hô với mật độ

phân bố của Drupella

45

3.6 Đánh giá ban đầu về tính thích nghi, khả năng tự điều chỉnh của các

quần thể ốc Drupella trên rạn san hô ở Cát Bà và khả năng bùng phát trong

tương lai

49

3.6.1 Tính thích nghi và khả năng tự điều chỉnh của các quần thể Drupella

trên rạn san hô ở Cát Bà

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

UNESCO: Tổ chức phát triển văn hóa – khoa học kỹ thuật của Liên hiệp Quốc

CITES: Công ước về buôn bán quốc tế các loài động, thực vật hoang dã nguy

cấp WWF: Quỹ Quốc tế bảo vệ thiên nhiên

IUCN: Tổ chức Bảo tồn thiên nhiên Quốc tế

VQG: Vườn Quốc gia

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Mật độ Drupella trên rạn sạn hô các vùng biển trên thế giới 12

Bảng 2.2 Tọa độ các điểm khảo sát

21 Bảng 3.1 Tỷ lệ % độ phủ các hợp phần đáy trên rạn san hô tại các điểm

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.2 Sơ đồ đặt các mặt cắt khảo sát trên rạn sạn hô 25

Hình 2.3 Các thiết bị phục vụ khảo sát hiện trường 26 Hình 2.4 Đặt ô định lượng thu mẫu trên dây mặt cắt 28

Hình 3.1 Biến động phân bố san hô vùng Hạ Long–Cát Bà 32

Hình 3.2 Hình thái ngoài các loài ốc ăn san hô (Drupell) tại khu vực Cát Bà 34

Hình 3.3 Mật độ ốc Drupella theo khu vực khảo sát tại đới MBR và SR 36

Hình 3.4 Các nhóm kích thước (chiều dài vỏ - L) của các quần thể Drupella 37

Hình 3.5 Ốc Drupella phân bố đơn lẻ - theo nhóm trên rạn san hô khu vực

Cát Bà

39

Hình 3.6 Tương quan giữa mật độ ốc Drupella với độ phủ của san hô sống

trên đới mặt bằng rạn tại các địa điểm khảo sát

Hình 3.9 Tỷ lệ % Drupella phân bố trên các kiểu hợp phần đáy 44

Hình 3.10 Mối tương quan giữa đặc trưng cấu trúc các hợp phần đáy của

rạn san hô với phân bố mật độ của Drupella

46

Hình 3.11 Sự thay đổi con mồi của ốc Drupella theo thời gian 48 Hình 3.12 Sơ đồ sự tương tác giữa các yêu tố vô sinh, hữu sinh có liên quan 51

đến hệ sinh thái rạn san hô

Hình 3.13 Xu thế biến động mật độ cá thể một số họ cá rạn san hô điển

hình vùng biển Cát Bà – Hạ Long

52

Hình 3.14 Xu hướng lan truyền ấu trùng Drupella tầng mặt sau 29 ngày 53

Hình 3.15 Xu hướng lan truyền ấu trùng Drupella tầng giữa sau 29 ngày 54

Hình 3.16 Xu hướng lan truyền ấu trùng Drupella tầng đáy sau 29 ngày 54

MỞ ĐẦU

Rạn san hô là một hệ sinh thái nhiệt đới điển hình phân bố rộng ở vùng biển ven

bờ và xung quanh nhiều đảo gần và xa bờ của Việt Nam Rạn là nơi có mức đa dạng sinh học rất cao, năng suất sơ cấp lớn, cảnh quan kỳ thú Tuy nhiên, sự suy thoái rạn

do hoạt động của con người, tai biến thiên nhiên, bệnh dịch và địch hại là các vấn đề

lớn đã được cảnh báo trong những năm gần đây Ốc sừng ăn san hô (Drupella) thuộc

lớp chân bụng Gastropoda, họ Muricidae được xác định là địch hại nguy hiểm của san

hô Chúng phân bố phổ biến trên khắp các rạn san hô ở Ấn Độ -Thái Bình Dương (Indo – Pacific) Hoạt động ăn san hô của chúng có tác động đến sự sống còn và tăng trưởng của các tập đoạn san hô tạo rạn, đồng thời làm thay đổi cấu trúc cũng như chức năng sinh thái cơ bản của rạn san hô [40], [57] Ba vùng rạn chính từng là chủ đề của

nhiều báo cáo khoa học về sự gia tăng mật độ trong quần thể Drupella liên quan đến

suy giảm diện tích các rạn san hô tại tại Ningaloo Tây Úc, Biển Đỏ [26], [34], Vịnh Aqaba [16], Nhật Bản [27], [30] và Hồng Kong [25], [42] Điển hình là tại Ningaloo

Tây Úc sự gia tăng mật độ Drupella từ 0,0002 cá thể/m2

(vào những năm 1970) lên 1-2

cá thể/m2

(năm 1997) thì nó đã phá hủy đến 90% diện tích rạn san hô ở khu vực này

[45] Gần đây nhất sự bùng phát Drupella đã xảy ra tại Đảo Koh Tao ở Tây vịnh Thái

Lan trong năm 2010, sau khi bùng phát dịch có khoảng 70% các nhánh san hô đã bị tiêu diệt [32] Như vậy, khả năng phá hủy san hô của chúng có thể diễn ra tại bất kì khu vực nào trong khu vực Ấn Độ – Thái Bình Dương, không ngoại trừ các rủi ro tiềm tàng cho các rạn san hô tại Việt Nam

Vùng biển Cát Bà là một vùng biển đảo rất quan trọng không chỉ của nước ta mà còn cả thế giới về các giá trị văn hóa, thẩm mỹ, địa chất, kinh tế và sinh học Vườn Quốc gia Cát Bà đã được UNESCO công nhận là Khu dự trữ sinh quyển của Thế giới, điều đó đã xác định giá trị ngoại hạng và giá trị toàn cầu của khu vực Cát Bà Giá trị về

da dạng sinh học, mà cụ thể sự tồn tại của các rạn san hô đã góp phần vô cùng quan trọng để đưa Cát Bà đạt được danh hiệu trên Việc duy trì sự tồn tại và bảo vệ các rạn san hô tại Cát Bà là vô cùng quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn và phát huy tối đa những giá trị đó

Rạn san hô vùng Cát Bà có những đặc điểm đặc trưng điển hình của các rạn san

hô vùng Đông Bắc Việt Nam, không giống với các rạn san hô khác của khu vực Ấn Độ

- Thái Bình Dương, chúng rất phong phú các loài san hô tảng (Poritidae, Faviidae), đặc

biệt là các giống Porites và Goniopora thích nghi tốt với độ đục cao, chống chịu với sự

ngọt hoá tốt, khả năng phục hồi nhanh San hô chỉ phân bố tới độ sâu 6 - 7 m (sườn dốc rạn), tập trung nhất ở độ sâu tương đối nông 2 - 4 m (mặt bằng rạn) cho nên chúng hết sức nhạy cảm với sự biến động của các yếu tố môi trường Thực tế cho thấy, điều

kiện môi trường tại đây khá khắc nghiệt đối với sự tồn tại của san hô: san hô phân bố gần khu vực cửa sông, chịu tác động của mưa bão nhiệt đới dẫn tới sự ngọt hóa cục bộ

và đặc biệt là nơi phải trải qua mùa đông lạnh dẫn tới nhiệt độ nước biển hạ thấp [1], [3], [14], [15], [36], [43] Nhiều nghiên cứu đã cho rằng một số đặc điểm sinh thái học

của Drupella có sự thay đổi lớn theo vùng địa lý, bởi vì chính những nhân tố hữu sinh,

vô sinh đặc trưng của một rạn san hô cụ thể sẽ quy định hoặc tác động trực tiếp nên

đặc trưng về sự lựa chọn con mồi và phân bố của Drupella trên không gian rạn san hô [28], [61] Rất tiếc, cho tới nay tại Việt Nam, nghiên cứu chuyên sâu về Drupella trên

các rạn san hô vẫn chưa được công bố trong bất cứ một báo cáo nào, ngoại trừ các thông báo về sự xuất hiện của chúng nằm rải rác trong các báo cáo chuyên đề, báo cáo

kỹ thuật của các đề tài, dự án được triển khai trong khu vực Trước những diễn biến phức tạp của hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu thì những loài là địch hại của san hô

như Drupella có thể làm suy giảm đáng kể khả năng tự phục hồi tự nhiên của các tập

đoạn san hô tạo rạn vốn đã phải hứng chịu những điều kiện khắc nghiệt như tại Cát Bà Nếu có được lời đáp cho vấn đề trên thì đó sẽ là cơ sở khoa học quý giá cho việc giám sát hiện trạng rạn san hô (monitoring) cũng như xây dựng các giải pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ và phục hồi các rạn san hô đã bị suy thoái tại đây và là cơ sở để tiến hành những nghiên cứu chuyên sâu tiếp theo về địch hại trên hệ sinh thái rạn san hô tại Việt

Nam Chính vì vậy, chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Hiện trạng các quần thể ốc ăn san hô (Drupella spp.) trên một số rạn san hô tại Vườn Quốc gia Cát Bà” làm báo cáo cho

luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Sinh học

Đề tài được đặt ra nhằm đạt được 4 mục tiêu sau:

(1) Đánh giá được hiện trạng rạn san hô khu vực quần đảo Cát Bà

(2) Xác định được thành phần loài, cấu trúc của các quần thể Drupella trên một số

rạn san hô tại Vườn Quốc gia Cát Bà

(3) Xác định được đặc điểm phân bố của các quần thể Drupella trên một số rạn

san hô tại Vườn Quốc gia Cát Bà

(4) Xác định được sự lựa chọn con mồi và giá thể bám của Drupella trên một số

rạn san hô tại Vườn Quốc gia Cát Bà

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm tự nhiên, sinh thái khu vực nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu

Vùng biển Vườn quốc gia Cát Bà thuộc huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng Huyện Cát Hải nằm ở phía Đông Nam thành phố Hải Phòng, cách nội thành khoảng 60

km đường thủy, Cát Hải được hình thành bởi 366 hòn đảo lớn nhỏ với diện tích tự nhiên khoảng 345 km2, trong đó lớn nhất là đảo Cát Bà, thứ đến là đảo Cát Hải [8], [9], [10] Đảo Cát Bà với diện tích khoảng 200 km2, phía Bắc giáp với di sản Hạ Long qua lạch Ngăn, phí đông giáp Nam di sản vịnh Hạ Long qua của Lạch Đầu Xuôi và Lạch Vạn, phía Nam ăn thông với vịnh Bắc Bộ, phía Tây giáp với đảo Cát hải qua Lạch Huyện Quần đảo Cát Bà có tọa độ 1060

52, - 1070 07, Đông, 200 42, - 200 54, độ vĩ Bắc Đảo có vị trí tiền tiêu, cửa ngõ của thành phố Hải Phòng

Địa hình Cát Hải rất phân tán phức tạp, Rừng núi chiếm hơn 2/3 diện tích, có những dãy núi đá vôi trùng điệp, tạo ra những vũng vịnh xen kẽ những bãi cát vàng

Độ cao trung bình khoảng 100m so với mặt biển

1.1.2 Đặc điểm khí tượng

- Chế độ gió: Gió có liên quan đến hình thành sóng và dòng chảy ven bờ tác động

trực tiếp lên cấu trúc RSH Gió vùng Cát Bà từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau thịnh hành

hướng Bắc, Đông Bắc, hướng gió Bắc thống trị với tần xuất khoảng 30% Tốc độ gió

về mùa đông đạt trung bình 3 - 5 m/s Từ tháng 4 đến tháng 8 gió thịnh hành hướng ĐN

và N với tần suất 25 - 40% với tốc độ gió trung bình 3,5 - 5,0 m/s Từ tháng 4 đến tháng 8 khu vực này còn bị ảnh hưởng (tuy không lớn) của gió mùa Tây - Nam khô và nóng và gió mùa Đông - Bắc lạnh, ẩm ướt (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau) [8], [9], [10], [13], [15]

- Chế độ mưa: Vùng ven bờ Bắc bộ có lượng mưa trung bình năm đạt 1700mm,

lượng mưa thay đổi theo mùa, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4, năm sau Lượng mưa mùa khô ít, trung bình 150- 200mm và chiếm 10 - 15% tổng lượng mưa cả năm Mưa ít nhất vào tháng 12 và tháng 1, mưa nhiều nhất vào tháng 7, 8, 9 Lượng mưa tăng cao khi có bão cùng với lượng nước lũ thượng nguồn sông Hồng đã tải lượng phù sa khổng lồ cung cấp cho dải ven bờ Lượng mưa mùa khô thấp do vậy bồi tích cung cấp từ các cửa sông chủ yếu vào mùa hè đạt 80 - 85% [8], [9],

[10], [13], [15]

- Nhiệt độ không khí: Khu vực ven bờ Bắc bộ có nhiệt độ trung bình năm đạt 23 -

24oC, nhiệt độ thay đổi theo mùa, về mùa đông nhiệt độ trung bình 20oC, có khi nhiệt

độ thấp xuống còn 10o

C và kéo dài 5 - 7 ngày Về mùa hè nhiệt độ cao 27o đến 28oC,

có khi đến 35 - 36oC và kéo dài nhiều giờ trong ngày Nhiệt độ cao vào ban ngày trong các giờ 11, 12, 13 giờ trùng với mực nước thấp của thủy triều đã cung cấp một nguồn năng lượng cho đất ướt ngập triều, tạo sự phát triển cao của thế giới sinh học và làm

tăng tính đa dạng sinh học [8], [9], [10], [13], [15]

1.1.3 Đặc điểm hải văn

- Thủy triều và mực nước: Chế độ thuỷ triều mang đặc điểm chung của thuỷ triều

vịnh Bắc bộ, thuộc loại nhật triều đều biên độ cực đại khoảng 4m

Kết quả thống kê số liệu quan trắc mực nước nhiều năm tại trạm Hòn Dáu cho thấy: + Mực nước trung bình nhiều năm : 1,90m

+ Mực biển cao nhất : 4,21m

+ Mực biển thấp nhất : - 0,07m

+ Độ lớn triều lớn nhất : 3,94m

- Sóng: Chế độ sóng phụ thuộc vào chế độ gió mùa và địa hình vùng ven biển Khu

vực Cát Bà, sóng thường xuất hiện và phát triển ở các hướng đông bắc, đông và đông nam Sóng hướng đông bắc có độ cao trung bình 1,0 - 1,5m chiếm tần suất 30% chủ yếu xuất hiện vào thời kỳ gió mùa đông bắc thịnh hành từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau Sóng hướng đông nam chiếm tần suất 25% chủ yếu phát triển ở độ cao 0,5 - 1,0m thường gặp vào mùa hè từ tháng 5 đến tháng 8 Sóng hướng nam thường xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 8, độ cao lớn nhất có thể đạt tới 2,8m Sóng hướng đông thường xuất hiện vào thời kỳ chuyển tiếp giữa hai mùa gió có tần suất lớn nhưng độ cao nhỏ [8], [9], [10], [13], [15]

- Dòng chảy: Chế độ dòng chảy trong khu vực vừa chịu ảnh hưởng của hệ thống

hoàn lưu vịnh Bắc bộ, vừa mang những đặc trưng riêng của vùng biển kín ven bờ Do đặc điểm địa hình và hình thái đường bờ rất phức tạp, gồm nhiều vịnh nhỏ và các đảo, phân bố độ sâu rất khác nhau đã làm cho hệ thống dòng chảy trong khu vực biến đổi mạnh và khác nhau ngay cả trong một vùng nước nhỏ Dòng chảy quanh đảo chủ yếu

do dòng triều, dòng chảy gió thay đổi theo mùa và dòng ven bờ khá phức tạp, tốc độ trung bình 8 - 12cm/s, nơi mạnh 20 - 30cm/s và có thể đạt tới 50 cm/s ở các lạch hẹp [8], [9], [10], [13], [15]

- Nhiệt độ nước biển: Nhiệt độ nước biển vùng Cát Bà thay đổi khá lớn, phụ thuộc

vào nhiệt độ khí quyển Trong năm, nước biển vùng này có nhiệt độ thấp nhất vào tháng 2, khoảng 15oC và cao nhất vào tháng 7, nhiệt độ của lớp nước mặt có thể đạt tới

31oC Vào mùa mưa (từ tháng 5 đến tháng 10) nhiệt độ nước nằm trong khoảng từ

21oC đến 31oC Vào mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 4) nhiệt độ nước nằm trong khoảng từ 15oC đến 20oC Đây là mùa có nhiệt độ nước thấp và khá ổn định trong năm Đồng thời sự phân bố nhiệt độ nước khá đồng nhất [8], [9], [10], [13], [15]

1.1.4 Đặc điểm thủy hóa và chất lượng môi trường nước

- Độ muối: Độ muối của nước biển Cát Bà dao động từ 19 0/00 (vào tháng 8) đến

340/00 (vào tháng 2) Vào mùa mưa, độ muối thay đổi trong một khoảng khá rộng, từ

190/00 đến 290/00 do ảnh hưởng của nước lục địa, mùa mưa độ muối trung bình là 280/00 Vào mùa khô, độ muối cao và ổn định, nằm trong khoảng từ 30 - 340

/00 Độ muối trung bình khoảng từ 32,50

/00 [3], [8], [9], [10], [13], [15]

- pH: pH của nước biển Cát Bà biến đổi trong một khoảng khá hẹp, từ 7,9 đến 8,3 Vào mùa mưa, pH thấp và nằm trong khoảng từ 7,9 - 8,2, trung bình khoảng 8,0 Vào mùa khô, pH cao hơn so với mùa mưa và nằm trong khoảng từ 8,1 - 8,3, trung bình khoảng 8,2

- Hàm lượng một số muối dinh dưỡng: Nitrit (NO2-): Hàm lượng nitrit biến đổi từ 0,2 - 1,9 mg N/l Phosphat (PO4-3): Hàm lượng phosphat biến đổi từ 2,8 - 5,0 mg P/l Silicat (SiO3-2): Hàm lượng silicat biến đổi từ 590 - 1200 mg Si/l

- Oxy hoà tan biến đổi trong một khoảng từ 5,12 - 7,27 mg/l

- Nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD5) biến đổi trong khoảng từ 0,19 - 2,67 mg/l

- Nhu cầu ôxy hoá học (COD) biến đổi trong khoảng từ 1,37 - 3,47 mg/l

- Dầu trong nước biến đổi trong khoảng từ 0,15 - 0,70 mg/l

- Một số kim loại nặng trong nước: Hàm lượng đồng trong nước biển Cát Bà từ 1,5 – 4 mg/l, trung bình 3,1 mg/l trong lớp nức mặt Trong lớp nước đáy, các giá trị tương ứng là 6,4 – 7,7 mg/l, và 7,3 mg/l Hàm lượng chì trong lớp nước mặt vùng biển Cát Bà

từ 0,8 – 1 mg/l, trung bình 0,9 mg/l Trong lớp nước đáy, các giá trị tương ứng là 2,0 – 2,2 mg/l, và 2,1 mg/l Hàm lượng cadimi trong lớp nước mặt vùng biển Cát Bà gần 0,1 mg/l Trong lớp nước đáy cũng chỉ khoảng 0,1 mg/l Hàm lượng thuỷ ngân trong nước biển Cát Bà luôn luôn thấp hơn 0,1 mg/l cả trong nước tầng mặt và tầng đáy [3], [8], [9], [10], [13], [15]

- Độ đục của nước: Trong năm độ đục của nước biển thay đổi không lớn và không

có sự khác biệt lớn giữa các mùa Vào mùa mưa, độ đục của nước nằm trong khoảng từ

10 - 50 mg/l, trung bình là 30 mg/l Vào mùa khô, độ đục của nước nằm trong khoảng

từ 20 - 50 mg/l, trung bình là 31 mg/l Trong cả hai mùa, độ đục của lớp nước tầng đáy luôn cao hơn so với lớp nước tầng mặt [3], [8], [9], [10], [13], [15]

Nhận xét chung điều kiện môi trường sống rạn san hô khu vực Cát Bà:

Hiện trạng điều kiện tự nhiên vùng Cát Bà nhìn chung không có những biến động lớn Tuy nhiên một số yếu tố có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của san hô tạo rạn là: nhiệt độ có lúc hơi thấp vào mùa đông (15oC) và hơi cao vào mùa hè (31o

C),

độ muối thấp vào mùa mưa (biến động từ 190

/00 đến 290/00), độ đục cao (10 - 51 mg/l), trung bình tới 30mg/l Các yếu tố sinh thái này là nguyên nhân hạn chế sự phát triển của san hô tạo rạn ở vùng biển này Ngoài ra, vùng biển nông có nhiều bùn là yếu tố đe dọa

cho san hô mỗi khi có bão hoặc gió lớn gây biển động Vùng phân bố rạn san hô là vùng đảo ven bờ và gần các cửa lớn như cửa Bạch Đằng, Cửa Văn Úc, Cửa Lục đổ vào vịnh

Hạ Long, vào mùa mưa lượng lớn nước ngọt mang theo phù sa đổ ra biển, đã làm hạ độ mặn đột ngột và trầm tích lơ lửng sẽ hạn chế ánh sáng chiếu xuống san hô khu vực Cát

Bà

1.2 Tình hình nghiên cứu san hô khu vực Cát Bà và Việt Nam

Rạn san hô là một hệ sinh thái biển điển hình ở vùng biển nhiệt đới Bên cạnh

việc tham gia hình thành và bảo vệ hàng ngàn hòn đảo lớn nhỏ trên toàn thế giới, rạn đóng vai trò quan trọng trong duy trì cân bằng sinh thái của môi trường biển cũng như cung cấp nhiều nguồn lợi có giá trị lớn phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo đảm sinh kế cho nhiều cộng đồng ven biển

Ở Việt Nam, nghiên cứu về rạn san hô đã được tiến hành từ cuối thể kỉ 19 song chủ yếu do các tác giả nước ngoài và ở các phần biển phía nam Việt Nam Từ năm

1975 đến năm 2000, những nghiên cứu cơ bản về rạn san hô được quan tâm trong các công trình khoa học biển của Nhà nước và nhất là trong các chuyến khảo sát liên hợp Việt - Xô Các công trình xuất bản trong thời kỳ này đã cung cấp những dẫn liệu cơ bản

về phân bố, quần xã sinh vật rạn, thành phần loài san hô tạo rạn và hiện trạng của nhiều rạn san hô ở vùng biển ven bờ miền Trung và quần đảo Trường Sa Những kết quả đáng chú ý của giai đoạn này được xuất bản vào những năm sau đó [15], [36]

Các nghiên cứu về san hô thực hiện trong thời gian 1990-2000 chủ yếu tập trung vào những vấn đề liên quan đến tiềm năng đa dạng sinh học, hiện trạng khai thác sử dụng và cơ sở khoa học cho việc thành lập các khu bảo tồn biển Trong đó, những báo cáo điều tra của các đội khảo sát Quỹ bảo vệ động vật hoang dã Quốc tế (WWF) và Viện Hải Dương học (Nha Trang và Hải Phòng) là cơ sở ban đầu để đề xuất hệ thống khu bảo tồn biển Việt Nam Song song với vấn đề bảo tồn thiên nhiên, việc tổng kết và nghiên cứu cũng cho phép giải quyết một số vấn đề cơ bản như địa động vật, phân vùng

đa dạng sinh học dựa trên đặc tính khu hệ san hô tạo rạn

Từ năm 2000 đến nay, Viện Hải dương học Nha Trang phối hợp với một số tổ chức Quốc tế khác tiến hành các chương trình nghiên cứu cơ bản về hệ sinh thái rạn san hô, nhưng tiêu biểu là 2 nghiên cứu tổng thể đa dạng sinh học làm cơ sở khoa học cho việc phân vùng và thiết lập khu bảo tồn biển ở vịnh Nha Trang (Khánh Hòa) và Cù Lao Chàm (Quảng Nam) Từ kết quả khảo sát đó, 2 khu bảo tồn biển đầu tiên ở Việt Nam đã được thiết lập vào các năm 2001 và 2003 Đối với rạn san hô miền Bắc, từ năm 2003-2004 Viện Nghiên cứu Hải sản cùng với Viện Tài nguyên Môi trường Biển

đã thực hiện chương trình nghiên cứu đa dạng sinh học tại 2 đảo Cát Bà và Cô Tô làm

cơ sở khoa học cho việc xây dựng khu bảo tồn biển

Gần đây nhất đã có các đề tài nghiên cứu về rạn san hô khu vực Cát Bà như: nghiên cứu của Nguyễn Huy Yết và nnk (2010) [15], Nguyễn Đăng Ngải (2011) [3],

đã đưa ra được những luận chứng khoa học về ảnh hưởng của các hoạt động kính tế xã hội, biến đổi khí hậu đến hệ sinh thái rạn san hô Cát Bà, đồng thời đánh giá được mức

độ suy thoái và dự báo xu thế biến động của các hệ sinh thái rạn san hô khu vực Cát

Bà, ngoài ra nghiên cứu của Phạm Thế Thư (2012) [12] đã có những dẫn liệu nghiên cứu về hiện trạng các nhóm vi khuẩn, vi rút và vi tảo cộng sinh trên san hô khu vực Cát

Bà

- Phân bố san hô khu vực Cát Bà:

Do các đặc điểm rất riêng biệt của quần xã rạn san hô, chúng chỉ phân bố ở những nơi có điều kiện thuận lợi như nước trong, độ mặn cao, nền đáy cứng (đáy đá) nên chúng phù hợp với điều kiện ở một số vùng nhất định Qua các kết quả khảo sát trong nhiều năm ở vùng biển Hải Phòng cho thấy san hô chỉ phân bố ở phía đông nam của đảo Cát Bà, quần đảo Long Châu và đảo Bạch Long Vĩ [15]

Quần đảo Cát Bà nằm gần bờ, chịu tác động mạnh của các cửa sông lớn như Cửa Cấm, Lạch Chay, Văn Úc nên phía tiếp giáp với vùng ven bờ như phía tây, tây nam của quần đảo có độ mặn thấp, nước đục quanh năm, nên đáy nông, chất đáy chủ yếu là bùn nên không phù hợp cho san hô phát triển Riêng khu vực phía đông nam của quần đảo Cát Bà nơi tiếp giáp với vịnh Bắc Bộ có đáy biển sâu, đáy đá ít bị tác động của khối nước ngọt từ lục địa nên có độ muối cao, nước trong nên san hô phát triển khá tốt phân

bố rải rác ven các đảo đá Nhìn một cách tổng thể, hiện nay san hô ở khu vực Cát Bà tập trung ở một số khu vực chính có diện tích và độ phủ cao là Ba Trái Đào, Hang Trai

và Đầu Bê, các khu vực khác như Vạn Bội, Hang Tối, Hang Sáng diện tích và phạm vi phân bố nhỏ hơn Còn lại các khu vực khác san hô rất thưa thớt không còn tạo nên rạn

mà chỉ có một vài tập đoàn nhỏ phân bố rải ven các đảo Đặc biệt tại một số nơi gần khu dân cư hoặc nơi có các hoạt động du lịch và nuôi trồng thuỷ sản mạnh như Áng Thảm, Cát Dứa, Bãi Bèo san hô đã chết gần hết, trước kia ở những nơi này san hô rất phát triển tạo thành các rạn khá dài và rộng Độ sâu phân bố của san hô khu vực Cát Bà nhìn chung là nông do bị chi phối bởi các yếu tố như địa hình, chất đáy, độ trong nước biển Do vậy phần lớn các rạn san hô phân bố trong phạm vi từ 0mHĐ xuống đến độ sâu 6m, phổ biến trong phạm vi từ 1-4m [3], [14], [15], [43]

- Đa dạng quần xã san hô khu vực Cát Bà:

Ở khu vực Cát Bà đã phát hiện được tổng số 81 loài san hô cứng thuộc 31 giống

11 họ Trong đó, họ Faviidae có số loài nhiều nhất 26 loài (chiếm 32,1%), tiếp theo là Acroporidae có 15 loài (chiếm 18,5%) riêng hai họ này có số loài chiếm trên 50% tổng

số Với số lượng giống loài (31 giống, 81 loài) thì khu vực Cát Bà thể hiện là vùng có

số loài san hô kém đa dạng Trong đó số lượng loài san hô khối khá nhiều, san hô cành

ít chứng tỏ rạn ở đây thường là một dạng thuần nhất không tạo được sự đa dạng về kiểu đáy và ít các khe hở cho các sinh vật ẩn náu nên ở các rạn san hô kiểu này thường có sự

đa dạng sinh học thấp hơn những rạn có số lượng loài san hô cành nhiều Rạn san hô vùng Cát Bà có những đặc điểm đặc trưng điển hình của các rạn san hô vùng Đông Bắc Việt Nam, không giống với các rạn san hô khác của khu vực Châu Á - Thái Bình Dương, chúng rất phong phú các loài san hô tảng (Poritidae, Faviidae), Một số rạn còn

có sự thống trị đơn loài của san hô khối, ví dụ rạn Ba Trái Đào có giống Galaxea, rạn Vạn Bội có giống Goniopora chiếm đến 80% độ phủ như vậy trên toàn rạn hầu như chỉ

thuần nhất một kiểu đáy [3], [14], [15], [43]

Các loài quí hiếm: San hô là những loài được các tổ chức bảo vệ quốc tế bảo vệ rất nghiêm ngặt như cấm khai thác, buôn bán và các hoạt động làm hư hại đến rạn san hô Điển hình là công ước quốc tế về buôn bán vận chuyển các loài có nguy cơ bị tuyệt chủng đe dọa CITES đã được các nước trên thế giới đồng thuận trong đó toàn bộ các loài thuộc bộ san hô cứng Scleractinia không được phép buôn bán Trong thành phần khu hệ san hô Hải Phòng có 8/11 loài san hô cứng có trong Sách đỏ Việt Nam trong

diện nguy cấp (EN) và sẽ nguy cấp (VU) như Acropora aspera, A nobilis, A cerealis,

A austera, A formosa, Acropora florida, Porites lobata, Stylophora pistilata Đây là

những loài thường được khai thác làm cảnh và dễ bị chết do sự biến đổi bất thường của điều kiện sống Hiện nay mật độ của những loài này còn rất ít do vậy cần phải có những biện pháp bảo vệ các rạn san hô nói chung và những loài quý hiếm này nói riêng [3], [15]

- Hình thái rạn san hô khu vực Cát Bà

Các rạn san hô ở quanh các phía của đảo, các vũng, vịnh khác nhau đều có hình thái khác nhau và kiểu phân đới khác nhau Từ những kết quả của Latypov Yu.Ya.,

1992 [36], Nguyễn Huy Yết, 2000 [14], Nguyễn Huy Yết & nnk, 2010 [15] và của Nguyễn Đăng Ngải, 2002, 2011 [3], [43], có thể chia các rạn san hô vùng Cát Bà thành

2 nhóm: nhóm các rạn có cấu trúc không điển hình và nhóm các rạn có cấu trúc điển hình

Kiểu rạn có cấu trúc không điển hình là nhóm các rạn không tạo được các tích tụ

trầm tích cacbonat đáng kể có nguồn gốc từ sinh vật rạn san hô Trên rạn, san hô chỉ phân bố rải rác thành từng đám không liên tục, đôi khi là các tập đoàn dạng khối lớn đơn lẻ Chúng hầu như không làm thay đổi hình thái bề mặt đáy Khi đó bề mặt đáy chủ yếu là các tảng đá gốc có kích thước lớn và trung bình, đôi chỗ là các khối đá san hô chết Sự phân đới hình thái trên nhóm rạn này thể hiện không rõ ràng, hầu như chỉ phản ánh hình thái của đáy biển, riêng đới sườn rạn là vẫn được thể hiện rõ [3], [14], [15], [36], [43]

Các rạn có cấu trúc điển hình thường được hình thành trên nền đáy có nguồn gốc

sinh vật và có sự phân đới về hình thái - cấu trúc khá rõ Trên phần lớn các rạn này có thể phân biệt được các lagun ven bờ nhỏ (đới khe rãnh ven bờ); đới mặt bằng rạn, đôi khi còn phân biệt rõ các phần bên trong và bên ngoài; đới sườn rạn ngắn nhưng rõ ràng với các rãnh ngang, dọc và đáy khe rãnh; đới mào rạn (hay còn gọi là đới cản sóng) không rõ ràng, tại đây san hô chết được liên kết bởi tảo vôi làm nền rạn rắn chắc hơn các vùng khác Trên rạn san hô kiểu này có sự phân đới rõ ràng về cấu trúc thành phần loài san hô và các sinh vật đáy đi kèm và về đặc điểm chất đáy mà rạn san hô phát triển trên đó Các đới này thường nằm song song với bờ và liên quan đến sáu độ sâu nhất định, có thể được miêu tả tổng quát như sau:

- Vùng triều (đới có san hô): Thường có chất đáy là đá - sỏi với những trầm tích

hạt mịn và xác san hô chết Bề rộng của đới này thường dao động trong khoảng 2 -10m,

độ sâu trung bình 0,5m Trên đới thường gặp các tập đoàn san hô dạng khối hay phủ ở vùng thấp triều, san hô cành hầu như không có, độ phủ san hô sống không quá 5% [3], [14], [15], [36], [43]

- Đới san hô bên trong: Nền đáy là đá, cát và vụn san hô chết, trên đới thường gặp các dạng microatoll (phần lớn là các tập đoàn Porites, đôi khi là Goniastrea)

Chiều rộng đới này biến động trong khoảng 5 - 20m, độ sâu không quá 2m San hô chủ

yếu là các loài thuộc họ Poritidae và Faviidae, có thể có dạng cành Acropora và dạng phủ Montipora phân bố rải rác Độ phủ dao động trong khoảng 15 - 40% Các loài sinh vật đáy phổ biến là xoang tràng Zoanthidae , hải miên Xestospongia, thân mềm hai vỏ Septifer, Arca, da gai Holothuria atra và Parasalinia boninensis [3], [14], [15], [36],

[43]

- Đới san hô bên ngoài : Nền đáy là đá – san hô chết, đôi chỗ có bùn cát và mùn

bã thực vật Đặc trưng của đới này có các rãnh dọc, ngang trên nền trầm tích san hô Bề rộng đới này biến động trong khoảng 10 - 80m, độ sâu cũng không quá 2m San hô trên

đới này phân bố thành các thảm đơn loài của giống Acropora, Goniastrea, Galaxea, Sarcophyton, hoặc các bụi đơn loài hay đa loài của họ Faviidae Độ phủ của san hô

thường dao động trong khoảng 40 - 60%, còn trong các thảm đơn loài có thể đạt 100% Động vật đáy trên đới này khá đa dạng, ưu thế về mật độ vẫn là các loài thân mềm hai

vỏ, cầu gai, nhưng đa dạng hơn cả là nhóm hải miên [3], [14], [15], [36], [43]

- Phần trên đới sườn rạn: Phần này ngắn và dốc, sâu 2 - 3m, nền đáy là san hô

chết và rong vôi, phủ trên đó là san hô sống Một xu thế chung là san hô thường tạo ra

các thảm đơn loài từ đại diện của các giống Goniopora, Pavona và Acropora, độ phủ

có thể đạt 100% phủ đáy [3], [14], [15], [36], [43]

- Phần dưới đới sườn dốc: Nền đáy chủ yếu là san hô chết, song đôi khi có đá

gốc lộ ra, chiều rộng đới này dao động trong khoảng 2 - 10m và thường ở độ sâu 2 - 6m San hô sống phong phú, đa dạng về hình thái tập đoàn và thành phần loài, đôi chỗ

có từng đám đơn loài của các giống Goniopora, Lobophyllia, Galaxera, hoặc Pavona Trong số các loài động vật đáy, chiếm ưu thế là thân mềm 2 vỏ Isognomon, Septifer, Barbatia, hải miên xanh, đôi khi gặp loài hải miên khổng lồ Petrosia testudinaria Cuối

đới này có thể gặp các loài san hô mềm, san hô sừng và Cereanthidae [3], [14], [15], [36], [43]

- Đới mặt bằng chân rạn: Nền đáy là cát trộn lẫn mùn bã hữu cơ nằm trên một

lớp bùn dày Dưới đó nữa là nền đáy bùn Độ sâu đới này biến động trong khoàng 4,5 14m, đôi chỗ có thể sâu hơn San hô cứng chỉ phân bố lác đác gồm các tập đoàn dạng khối, dạng bán cầu, dạng phễu Đôi chỗ gặp các quần thể san hô sừng đông đúc với mật

-độ lên tới 7 tập đoàn/m2 Các loài sinh vật khác có trai cánh, hải sâm, Cereantus sp.,

huệ biển, nhưng với mật độ thấp [3], [14], [15], [36], [43]

1.3 Tình hình nghiên cứu về ốc ăn san hô

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

- Về địch hại của san hô: Những nhóm sinh vật sống trên rạn san hô được chia

thành hai dạng là ăn trực tiếp mô san hô và dạng đục thân hoặc cạnh tranh về nơi ở với

san hô

Nhóm cá ăn Polyp san hô (cá Mó, cá Bướm, cá Bò), nhóm ốc và giun nhiều tơ

đục san hô, nhóm ốc ăn san hô gồm hai giống (Drupella và Coralliophila) và Sao biển gai (Acanthaster planci) là những địch hại trực tiếp ăn mô san hô tạo thành những vết

sẹo trắng Những tổn thương do nhóm địch hại này gây ra sẽ làm chậm quá trình phục hồi tự nhiên của san hô Trong trường hợp phần mô của san hô bị địch hại ăn quá lớn

có thể làm san hô chết và với số lượng bùng phát về mật độ của địch hại thì chúng có thể phá hủy phần lớn rạn san hô [45]

Nhóm Hải miên, Hải quỳ và Cúc biển (Zoanthidea) là những đối tượng cạnh tranh mạnh mẽ về không gian sống với san hô Trong điều kiện bất lợi đối với san hô như là

độ đục cao, biến động độ mặn lớn chúng sẽ phát triển cơ hội và chiếm phần lớn nơi ở của san hô, điều này sẽ làm san hô mất khả năng tự phục hồi sau khi môi trường ổn định trở lại [45]

Ngoài những yếu tố trên, san hô còn có thể bị chết do rất nhiều yếu tố môi trường khác, nhưng đặc biệt là trầm tích lơ lửng trong nước khi phủ nên bề mặt san hô có thể làm san hô bị tẩy trắng Tương tự như vậy, hiện tượng nóng lên toàn cầu làm gia tăng nhiệt độ nước biển sẽ gây ra hiện tượng tẩy trắng san hô hàng loạt do sự mất tảo (Zooxanthellae) cộng sinh trên các loài san hô [45]

- Về đặc điểm sinh học của Drupella: mặc dù Drupella là một địch hại nguy hiểm

của san hô, tuy nhiên những nghiên cứu chuyên sâu về phân loại, đặc điểm sinh học và

sinh thái học của Drupella cornus mới chỉ được biết đến một phần trong các nghiên

cứu gần đây [18], [34], [35], [37], [54], [55], [58], [62]

Ốc ăn san hô thuộc giống Drupella phân bố khắp khu vực Ấn Độ Dương – Thái Bình Dương, biến đổi hình thái của các loài Drupella trong và giữa các khu vực phân

bố, Johnson M.S & Cumming R.L., 1995 [35] đã kiểm cấu trúc di truyền của các loài

phân bố tại Úc và Nhật Bản cho biết, các loài D Cornus , D rugosa và D fragum là ba

loài phân bố rộng của giống Drupella Tuy nhiên, có nhiều sự thay đổi về kích thước, hình dạng và màu sắc [35]

Những nghiên cứu cho thấy D cornus có tuổi thành thục sinh dục trung bình từ

2,5-3,5 năm tuổi, tuổi thọ trung bình là 5 năm, tuy nhiên cá biệt có những cá thể đạt tuổi thọ khoảng 45 năm tuổi [18] Theo Turner S.J., 1994b [56] về kích thước phân biệt

giữa cá thể trưởng thành đối với Drupella cornus sẽ có chiều dài vỏ (L > 2cm), các loài

khác (L >1cm), nhỏ hơn kích thước này được coi là cá thể chưa trưởng thành Tốc độ

tăng trưởng của loài D cornus đạt 1-2mm/tháng hoặc 10-20mm/năm [50], [51], [52]

Sự phân biệt giới tính dựa vào sự khác nhau của cấu trúc răng, con đực có hàng răng lược dầy hơn và to hơn ở con cái [17], [30]

- Nghiên cứu về tập tính ăn thịt san hô của Drupella: Nhóm ốc ăn săn hô Drupella

là địch hại nổi tiếng của san hô tại vùng Ấn Độ – Thái Bình Dương, tuy nhiên chúng ta vẫn chưa có nhiều hiểu biết về lịch sử tiến hóa và còn chưa hiểu biết hết những đặc điểm sinh thái của chúng Trong báo cáo của Claremont M & nnk, 2008, 2011a, 2012 [21], [22], [23], các nhà khoa học đã dùng phương pháp sinh học phân tử để nghiên cứu

về sự phát sinh loài dựa trên bộ gen trong nhân và hai gen trong ty thể, kết quả cho

thấy rằng cấu trúc di truyền của Drupella margariticola chứng tỏ chế độ ăn trong quá

khứ của chúng không liên quan đến sự ăn thịt mà có vẻ phù hợp hơn với sự ăn tạp hay

ăn lọc như những loài khác trong nhóm chân bụng (Gastropoda) [21], [22] [23] Phân

tích còn chỉ ra rằng, Drupella có nguồn gốc vào cuối Thế Trung tân (Thế Miocen) khoảng 9,6 triệu năm về trước và đa dạng vào khoảng 5 triệu năm về trước, Drupella

xuất hiện sau hơn nhiều so với sự xuất hiện của các rạn san hô vào những năm đầu của Đại Tân sinh (Đại Kainozoi) khoảng 65,5 triệu năm về trước Do đó, có thể tập tính ăn

thịt san hô của Drupella phát triển để đáp ứng sự cân bằng sinh thái tự nhiên khi các

rạn san hô phát triển mạnh mẽ và mở rộng vào những năm đầu của Thế Trung tân (Thế Miocen) [22]

Drupella có lược răng có cấu tạo đặc biệt như những chiếc liềm đan xen nhau và

chúng có khả năng gặm lớp mô thịt của san hô làm lộ ra lớp xương san hô [20].[30],

Drupella chỉ ăn vào ban đêm, ban ngày chúng bất động và hầu như không di chuyển

Chúng có xu hướng tập trung thành nhóm từ 3 đến hàng chục cá thể trên một khối san

hô Bình thường, chúng rất ít khi bắt gặp tiếp xúc trực tiếp với vùng mô san hô sống vào

ban ngày, chỉ tiếp xúc khi ăn vào ban đêm để tránh những phản ứng tiết dịch độc từ những xúc tua của san hô [26]

- Những nghiên cứu, báo cáo về sự gia tăng mật độ Drupella trên thế giới:

Ốc sừng ăn san hô (Drupella) thuộc lớp chân bụng Gastropoda, họ Muricidae

được xác định là địch hại nguy hiểm của san hô Chúng phân bố phổ biến trên khắp các rạn san hô ở Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương Do hoạt động ăn san hô và phân bố phổ biến mà chúng được coi là địch hại nguy hiểm thứ hai chỉ sau Sao biển gai [38],[54]

Ba địa điểm chính từng là chủ đề của nhiều báo cáo khoa học về sự gia tăng mật độ

trong quần thể Drupella liên quan đến suy giảm diện tích các rạn san hô tại Ningaloo

Tây Úc, Biển Đỏ [26], [34], [64], Vịnh Aqaba [16], Nhật Bản [27], [30] và Hồng Kong

[25], [42] Điển hình là tại Ningaloo Tây Úc sự gia tăng mật độ Drupella từ 0,0002 cá

thể/m2

(vào những năm 1970) lên 1-2 cá thể/m2 (năm 1997) thì nó đã phá hủy đến 90% diện tích rạn san hô ở khu vực này [46]

Việc tổng hợp, so sánh và đánh giá tất cả các báo cáo về Drupella được R.L

Cumming thực hiện năm 2009, kết quả đã đưa ra bằng chứng tồn tại dịch bùng phát Drupella đã xảy ra tại ba khu vực là: Nhật Bản, phía Bắc Biển Đỏ và rạn san hô Ningaloo ở Tây Úc Đồng thời, lần đầu tiên vấn đề khó khăn và phức tạp nhất là xem xét một khu vực rạn san hô cụ thể như thế nào thì được coi là dịch bùng nổ mật độ

Drupella đã, đang và sẽ xảy ra đã được giải quyết, một hệ thống các chỉ tiêu, dấu hiệu cần được quan trắc để xác định, dự báo ảnh hưởng của Drupella lên rạn san hô đã được xác định Tổng hợp những số liệu báo cáo về mật đồ Drupella trên rạn san hô các khu

vực trên thế giới được trình bày trong bảng sau

Bảng1.1 Mật độ ốc Drupella trên rạn sạn hô các vùng biển trên thế giới

Ningaloo, Tây Úc Back reef, 1987

Lagoon, 1987 Outer slope, 1987 Reef crest, 1987

5,3 16,1 10,4 18,5 16,3 5,0 1,6 1,3

1,7 3,41 2,45 7,74 6,24 1,01 1,03 0,45

D.cornus

“

“

“ “

4,47 1,39 12,46 3,46

D.cornus

“

“

“

Ningaloo, Tây Úc Đảo Murion, 2005 0,2 0,04 D.cornus

Ningaloo, Tây Úc Đảo Murion, 2006 0,21

1,19

0,02 0,18

D.cornus

“

Okinawa, Nhật Bản Đảo Sesoko 1,3

3,37 0,41 0,04 5,12 0,74 0,63 0,04 1,14

0,76 2,31 0,22 0,04

- 0,44 0,38 0,04

-

D.cornus D.fragum D.dealabta D.concatenata Drupella spp D.cornus D.fragum D.dealabta Drupella spp

039 0,32 0,74 1,16 0,25 0,48 0,73 0,33 0,78 1,11

0,07 0,15

- 0,11 0,35

- 0,07 0,25

- 0,06 0,31

-

D.cornus D.fragum Drupella spp D.cornus D.fragum Drupella spp D.cornus D.fragum Drupella spp D.cornus D.fragum Drupella spp

Biển Đỏ - Sanganeb

Atoll, Sudan

Reef flat Upper reef slope

1,55 0,57

0,5 0,32

0,07 12,24 2,73 7,16

0,05 3,62 0,85 2,05

những số liệu tổng hợp và mới nhất về sự bùng phát Drupella tại Đảo Koh Tao ở vùng

Vịnh phía tây của Thái Lan xảy trong năm 2010, sau khi bùng phát dịch có khoảng 70% các tập đoàn san hô tại vùng Chalok Ban Kao đã bị tiêu diệt

Như vậy, mức độ phá hủy san hô của chúng có thể diễn ra tại bất kì khu vực nào tại Ấn Độ – Thái Bình Dương, có thể tiêu diệt khu vực rộng lớn các rạn san hô tại Việt Nam

- Những nghiên cứu về sự phân bố và lựa chọn con mồi của Drupella

Những nghiên cứu về sự đa dạng và phân bố của D cornus đã cho rằng sự phân phối của D cornus trên không gian rạn san hô tương quan với thành phần cấu trúc rạn san hô và theo độ sâu phân bố, mật độ D cornus giảm dần theo độ sâu, mật độ tìm thấy

cao nhất tại vùng mặt bằng rạn có độ sâu mực nước 1m và rất hiếm khi phân bố dưới

20 m sâu [16], [47], [48], [57], [64] Sự đa dạng về số lượng loài, phân bố của giống

san hô Acropora và các biến thể của nhóm san hô này (môi trường sử dụng và con mồi

ưa thích) có thể có mối tương quan mật thiết đối với sự phân bố và mức độ phong phú

của D cornus [28], [61] Tuy nhiên, có những báo cáo lại cho rằng không có sự liên quan mật thiết giữa sự đa dạng của giống san hô Acropora và sự phân bố của D cornus

trên rạn san hô [16], [57]

Môi trường sử dụng ưa thích của các cá thể D cornus trưởng thành và con non

đều là các khối san hô sống Tuy nhiên, ta vẫn có thể tìm thấy các cá thể trưởng thành bám trên đá, sỏi hay các mảnh san hô chết, nhưng con non chỉ có thể tìm thấy duy nhất trên các khối san hô sống [16],[26], [53] Hầu như tất cả các cá thể chưa trưởng thành đều bám tại những vị trí khó nhìn thấy ở các tập đoàn san hô dạng cành, trong khi đó cá thể trưởng thành được tìm thấy trên tất cả các vị trí của khối san hô, thậm chí cả trên các khe đá, điều này có thể do nhu cầu tự vệ hoặc khả năng thích nghi với điều kiện sóng gió, dòng chảy mạnh của cá thể chưa trưởng thành[27]

Những nghiên cứu ban đầu về sự lựa chọn con mồi của D cornus rất đáng được

quan tâm Một đánh giá chung nhất từ nhiều nghiên cứu về con mồi ưa thích của

Drupella spp đó là các loài san hô cành thuộc các họ Acroporidae và Pocillopridae mà

ưu tiên hàng đầu là giống Acropora [16], [19], [26], [30], [39], [41], [42], [47], [49], [53], [57], [65] Tuy nhiên, thực tế cho thấy D cornus chỉ lựa chọn một số lượng nhỏ

các loài san hô có sẵn trong rạn làm con mồi ưa thích [24], [30], [40] Ngoài ra, nhiều loài khác được lựa chọn khi những loài san hô là con mồi ưa thích của chúng đã bị cạn

kiệt [25], [50] Tại Hồng Kông, khi san hô cành không còn tồn tại, D rugosa đã chuyển

sang ăn chủ yếu là san hô khối lớn và san hô dạng phiến [25], [42]

Báo cáo gần đây nhất của Hoeskema và nnk., 2013 [32] phác họa một sự thay đổi

trong chế độ ăn của ốc ăn san hô, sau khi hàng loạt vụ bùng phát Drupella tại Koh Tao, Vịnh Thái Lan, đã cho thấy rằng Drupella có sự thay đổi rất rõ ràng về sự lựa chọn con mồi Sau khi Drupella bùng phát tại Koh Tao, khoảng 70% các tập đoàn san hô cành bị tiêu diệt nên sự phong phú về con mồi ưa thích của Drupella đã bị suy giảm đáng kể Kết quả khảo sát khi sự bùng phát xảy ra cho thấy Drupella ăn 20 loài san hô khác

nhau, bao gồm cả các loài san hô cành và san hô khối Sau khi bùng phát, kết quả khảo

sát năm 2011 đã bắt gặp Drupella ăn 4 loài san hô dạng nấm [32]

Trong đại dịch san hô bị tẩy trắng, báo cáo tại Thái Lan của Hoeksema, B W và

nnk, 2013[32] lần đầu tiên quan sát được san hô nấm là con mồi phổ biến của ốc Drupella, kết quả nghiên cứu này đã chỉ ra rằng chúng có thể có một phạm vi lựa chọn

con mồi rộng hơn so với những báo cáo trước đây

- Nghiên cứu về đặc điểm sinh học, nguyên nhân bùng phát và cơ sở khoa học cho việc quản lý rạn san hô

Một cá thể Drupella cornus trưởng thành có thể sinh sản đến 150.000 trứng trong

một năm, trứng sau khi nở thành ấu trùng sẽ trôi nổi trong môi trường nước khoảng 30 ngày thì sẽ chuyển sang giai đoạn sống đáy, bám trên các rạn san hô Trong giai đoạn

phù du, hầu hết ấu trùng Drupella sẽ bị chết đói trong môi trường nước trong sạch hoặc

bị rất nhiều thiên địch ăn thịt như nhóm cá hoặc các động vật phù du khác Khi ấu trùng

Drupella đã chuyển sang sống bám đáy thì chúng sẽ có rất ít thiên địch tự nhiên [33],[54], chỉ có một số loài cá ăn thịt như loài cá bò Balistapus undulates, cá hồng trùng Lutjanus lutjanus và một số loài khác thuộc họ cá bàng chài (Thalassoma lunare, Halichoeres hortulanus) Khi Drupella trưởng thành, chúng hầu như không có thiên

địch mà chỉ có một số loài ốc khác có thể là đối thủ cạnh tranh về chỗ ở trên các rạn san

hô như loài Coralliophila neritoidea [39],[56]

Sự bùng nổ mật độ Drupella xảy ra do Drupella còn sống sót sau giai đoạn trôi nổi

với tỷ lệ cao [37],[54] Gia tăng về số lượng ấu trùng sống sót được cho là có sự liên quan đến sự gia tăng các chất dinh dưỡng trong vùng biển nông, hoặc do đánh bắt quá

mức các loài cá thiên địch của Drupella Ở những khu vực đó, ấu trùng trôi nổi của Drupella có cơ hội sống sót đến giai đoạn trưởng thành cao hơn các khu vực khác [33],

[34], [37], [38],[39], [55]

Những tác động từ các hiện tượng khí hậu cực đoan như bão, cũng chính là động

lực để dẫn đến bùng phát Drupella, các quần thể Drupella có xu hướng tập trung tại

những vị trí bị tổn thương của các Polyp san hô do việc bắt đầu gặm mô của san hô sẽ trở nên dễ dàng hơn, cùng với lợi thế do sự tập tụ nhiều các cá thể tại cùng một vị trí sẽ làm cho diện tích mô san hô bị ăn sẽ rộng ra nhanh chóng, tạo ra vùng cư ngụ an toàn

cho Drupella và tránh tiếp xúc với các xúc tu của san hô [26]

Về nguồn tạo ra bùng phát: Khi phân tích cấu trúc di truyền của các nhóm Drupella trên các địa điểm trong cùng một rạn san hô cho thấy thành phần di truyền

tương tự như nhau với chỉ số tương đồng về di truyền không cao [34] Do đó, hầu hết

Drupella trên một rạn san hô là các hỗn hợp các quần thể (meta-population) có thể đến

từ nhiều nguồn khác nhau Đây là minh chứng về các quần thể Drupella bùng phát

thành công là từ một nguồn, nơi có một số yếu tố có tương tác để tạo ra điều kiện cho

sự sinh sản đột biến và tỷ lệ lớn ấu trùng sống sót đến khi trưởng thành [33]

Như vậy, các tác động từ con người như đánh bắt quá mức các loài cá ăn động vật

có khả năng kiềm chế mật độ Drupella, các hoạt động du lịch, nuôi trồng thủy sản, các

hoạt động kinh tế - xã hội làm thay đổi điều kiện môi trường nước cùng các hiện tượng

thiên nhiên bất thường khác tạo ra điều kiện thuận lợi cho ấu trùng Drupella có thể sống sót với số lượng quá mức sẽ dẫn đến sự bùng phát mật độ ốc ăn san hô Drupella

Ngoài ra, từ những nguyên nhân khác nhau tạo ra sự thay đổi cấu trúc rạn san hô, dẫn đến sự suy giảm các loài sinh vật sống trên rạn có khả năng cạnh tranh về nơi ở với

Drupella cũng chính là một nguyên nhân đáng chú ý

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây, vấn đề nghiên cứu về hệ sinh thái rạn san hô tại Hạ Long – Cát Bà đã được tiến hành bởi những nhà khoa học thuộc Viện Tài nguyên và Môi trường Biển và một số nghiên cứu của tác giả nước ngoài Tuy nhiên, những nghiên cứu đó vẫn chỉ tập trung vào việc đánh giá hiện trạng về thành phần loài, phân

bố, độ phủ và đánh giá những yếu tố môi trường, yếu tố vô sinh tác động đến rạn san

hô tại đây Các mối quan hệ nội tại (intraspecific) trong quần xã rạn san hô như con mồi – vật dữ ở đây lấy ví dụ là mối quan hệ giữa các địch hại của san hô như sao biển

gai Acanthaster planci hay ốc ăn san hô Drupella và các tập đoàn san hô thì hầu như

chưa có một đánh giá nào tại Việt Nam Đã có một số dẫn liệu sơ khai về vai trò của

Drupella trong sự tẩy trắng san hô tại một số nơi ở Việt Nam xảy ra gần đây là không

nhỏ Theo báo cáo của tác giả Nguyễn Huy Yết (2001) thì tại khu vực vịnh Hạ Long –

Cát Bà có mặt cả hai loài ốc ăn san hô là D cornus và D concatenata

Ngoài ra, sự ghi nhận Drupella xuất hiện trên các rạn san hô tại Cát Bà (2002) của

Nguyễn Văn Quân, trong sổ nhật ký khảo sát tại Cát Bà năm 2002 bắt gặp những khối

san hô cành Acropora có từ 3 – 50 cá thể Drupella chiếm đóng Báo cáo quan trọng

chính thức của Nguyễn Đăng Ngải, 2006 [2], trong đợt khảo sát tháng 7 – 8/2006 rạn san hô tại Ba Trái Đào có đến 20% san hô mới chết bộ xương còn trắng, chưa bị trầm

tích che phủ có mật độ ốc Drupella lên tới 40 cá thể/m2

Drupella tập trung thành từng nhóm từ 3 - 4 con trên các tập đoàn san hô, 80% các khối san hô sống bị Drupella chiếm đóng là loài san hô khối Galaxea [2], [4], [5]

Như vậy, các số liệu lịch sử đã cho thấy sự xuất hiện với mật độ cao của ốc

Drupella trên các rạn san hô Ba Trái Đào, Cát Bà Những ghi nhận trước đây đã chỉ ra

được sự thay đổi trong việc lựa chọn con mồi theo sự suy thoái rạn tại đây của ốc

- Nguyên nhân, cơ chế bùng phát ốc Drupella;

- Sự thay đổi về mật độ, sự lựa chọn con mồi theo thời gian từ 2002 đến nay;

- Vai trò của Drupella trong tổng hòa các yếu tố nhân sinh – hữu sinh có tác động

tiêu cực làm suy thoái hệ sinh thái rạn san hô tại Cát Bà;

- Dự báo về khả năng bùng phát Drupella tại khu vực Cát Bà và vùng xung quanh

trong tương lai;

- Các biện pháp quản lý, hạn chế tác động tiêu cực của Drupella đối với rạn san hô

khu vực Cát Bà

Những số liệu mới nhất được trình bày trong phần kết quả nghiên cứu này sẽ bước đầu làm sang tỏ được một phần những vấn đề trên

Chương II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, thời gian và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm các loài ốc ăn san hô thuộc giống

Drupella, quần xã san hô và các hợp phần đáy (san hô sống, san hô chết, đá sỏi, bùn –

cát, rong – hải miên và các hợp phần khác trên các rạn san hô khu vực ven đảo Cát Bà Quy mô phân bố của hệ sinh thái rạn san hô, biến động thành phần loài, độ phủ san hô qua thời gian

Hệ thống phân loại của ốc ăn san hô Drupella:

Giới (regnum): Animalia

Ngành (phylum): Mollusca

Lớp (class): Gastropoda

Phân lớp (clade): Neogastropoda

Liên họ (superfamilia): Muricoidea

Họ (familia): Muricidae

Phân họ (subfamilia): Rapaninae

Giống (genus): Drupella , Thiele 1925

2.1.2 Thời gian nghiên cứu

Trên cơ sở những luận chứng khoa học về sự bùng phát của Drupella đã gây ra

những tác động tiêu cực trên một số rạn san hô trên thế giới, đồng thời qua những đợt khảo sát rạn san hô khu vực Cát Bà trong các năm 2011, 2012, nghiên cứu này được thực hiện trong năm 2013

Tác giả cùng nhóm nghiên cứu đã thực hiện hai đợt khảo sát thu mẫu ở khu vực nghiên cứu:

- Đợt 1 (mùa mưa) vào tháng 5/2013, khảo sát tổng quan sự phân bố của Drupella

và thành phần loài ốc ăn san hô tại hai điểm Đa Trái Đào, Vạn Bội

- Đợt 2 (mùa khô) vào tháng 11/2013, thực hiện các nội dung nghiên cứu lặp lại trên tất cả các điểm nghiên cứu

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là vùng biển thuộc Vườn Quốc gia Cát Bà với vùng vùng nghiên cứu cụ thể là vùng ven các đảo thuộc quần đảo Cát Bà Sơ đồ địa điểm khảo sát thu mẫu được thể hiện qua hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm khảo sát

Các điểm khảo sát được thực hiện tại hai khu vực là:

(1) Khu vực kín, ít chịu tác động của sóng gió nhưng đồng thời chịu nhiều tác động từ các hoạt động du lịch, nuôi trồng thủy sản và khai thác thủy sản, gồm các rạn san hô tại Ba Trái Đào, Tai Kéo, Vạn Bội;

(2) Khu vực hở, chịu nhiều tác động của sóng gió nhưng ít chịu tác động từ các hoạt động du lịch, nuôi trồng thủy sản và khai thác thủy sản, gồm các rạn san hô tại Áng

Dù, Cọc Chèo, Tùng Ngón

Tọa độ cụ thể các điểm khảo sát trong bảng sau:

Bảng 2.1 Tọa độ các điểm khảo sát

1 Bai Trái Đào 20047’34” – 107005’52” Kín

2.2 Phương pháp tiếp cận

Cơ sở khoa học cho việc đánh giá hiện trạng các quần thể sinh vât được xây dựng dựa trên cơ sở tập hợp các luận cứ khoa học cơ bản về bản chất tự nhiên của các loài, về các quần xã sinh vật tồn tại trong cùng hệ sinh thái, môi trường sống, những tác động tiêu cực từ tự nhiên và nhân tác, xu thế biến động của chúng qua thời gian và không gian dưới các tác động từ tự nhiên và từ các hoạt động của con người Các quần thể sinh vật là một nhóm các thể loài sống trong vùng phân bố của loài và tuân thủ theo một quy luật phát triển tự nhiên: sinh ra - phát triển – đỉnh cao (climax) – suy tàn – diệt vong Các tác động từ bên ngoài là các yếu tố đẩy nhanh hoặc làm gián đoạn quá trình phát triển, dẫn đến mất cân bằng sinh thái hoặc sớm bị diệt vong Một rạn san hô còn đang phát triển chưa hình thành đầy đủ các đới cấu trúc đã bị phủ bùn biến thành bãi san hô chết, một rạn san hô cũng có thể chưa phát triển đầy đủ đã bị tiêu diệt bởi sự bùng phát của địch hại Việc phân tích các cơ sở khoa học xác định chính xác nguyên nhân làm suy thoái và xu hướng biến động phải được thực hiện bằng phương pháp tổng hợp, chú trong các mối quan hệ giữa sinh học với môi trường sống (kể cả tự nhiên và con người) Các hệ sinh thái, các quần thể sinh vật trong hệ mặc dù có nhiều điểm chung, song đều có những đặc thù riêng về không gian phân bố, đặc trưng đa dạng sinh học và môi trường sống, khả năng thích ứng, sức chống chịu, khả năng tự phục hồi và khả năng bùng phát Do đó, để đánh giá mức độ suy thoái cho từng hệ sinh thái, hiện trạng các quần xã sinh vật trong hệ ngoài các tiêu chí chung, cần xác lập các tiêu chí riêng mang tính đặc trưng Các giải pháp đề xuất chỉ có giá trị khoa học và thực tiễn khi dựa trên cơ

sở khoa học xác định được rõ đặc trưng sinh thái của các quần xã sinh vật chỉ thị trong

hệ, nguyên nhân làm suy thoái các hệ sinh thái, mức độ suy thoái cũng như khả năng phục hồi chúng

Để thực hiện được các mục tiêu đã nêu, trong báo cáo này đã sử dụng các phương pháp tiếp cận sau:

2.2.1 Tiếp cận sinh thái học

Hệ sinh thái bao gồm sinh cảnh (biotop) và sống trong đó là các quần xã sinh vật (communities) Chúng có những mối liên hệ tương tác với nhau và với môi trường để tạo nên chu trình vật chất và sự chuyển hoá năng lượng Theo thành phần cấu trúc, một

hệ sinh thái bao gồm phần vô sinh (các yếu tố khí hậu, thuỷ văn, các chất vô cơ và hữu

cơ trong môi trường sống) và phần hữu sinh (các quần xã sinh vật, bao gồm các nhóm sinh vật sản xuất, sinh vật dị dưỡng và sinh vật phân huỷ) Trong mỗi hệ sinh thái đều

có các quá trình chuyển hoá năng lượng, chu trình vật chất, chuỗi thức ăn và sự phân hoá về cấu trúc theo không gian và theo thời gian Theo quy luật, các HST thường trải

qua các giai đoạn: xuất hiện - phát triển - ổn định (climax) - suy tàn - mất hẳn Một hệ

sinh thái ổn định là một hệ mà trong đó các quá trình này đạt được trạng thái cân bằng động nhờ quá trình tự điều chỉnh Các hệ sinh thái đều có những nét riêng về lịch sử hình thành, về hình thái, hoạt động chức năng, phát triển và tiến hoá, trong chúng có những mối tương tác với nhau đồng thời với các hệ sinh thái xung quanh Tiếp cận sinh thái học tức là tìm hiểu các hệ sinh thái thông qua nghiên cứu thành phần cấu trúc của

hệ, mối tương tác giữa các thành phần trong hệ và giữa các hệ Một hệ sinh thái mà trạng thái cân bằng động bị phá vỡ, nếu hệ không tự điều chỉnh được để thích nghi với điều kiện mới thì HST đó sẽ đi đến quá trình suy tàn Tiếp cận sinh thái học là cơ sở phương pháp luận nghiên cứu đề xuất các giải pháp can thiệp để điều chỉnh các yếu tố hữu sinh thích nghi với điều kiện môi trường mới hoặc điều chỉnh môi trường trở lại điều kiện ban đầu để quản lý bền vững chúng

2.2.2 Tiếp cận lịch sử

Tiếp cận lịch sử là cách tiếp cận truyền thống của hầu hết các ngành khoa học, đặc biệt trong khoa học tự nhiên Đối với các hệ sinh thái, tiếp cận lịch sử giúp cho phân tích đánh giá diễn thế sinh thái Tiếp cận lịch sử cũng là cách tiếp cận sẽ được đề tài áp

dụng Đây chính là cách “sử dụng các tài liệu của quá khứ để dự báo tương lai” Các sự

kiện, dữ liệu lịch sử là những cơ sở khoa học để phân tích, đánh giá trạng thái các hệ sinh thái trong qúa khứ Việc nghiên cứu, xem xét tổng thể các chuỗi sự kiện và dữ liệu lịch sử, kết hợp với các dữ liệu hiện tại cho phép đánh giá được quá trình phát triển liên tục trong quá khứ, hiện tại và dự báo xu thế phát triển trong tương lai của các hệ sinh thái Đồng thời, việc xem xét đánh giá các vấn đề về kinh tế - xã hội trong lịch sử nhằm phát hiện các vấn đề đe doạ do nhân tác, từ đó đề xuất các giải pháp quản lý đồng bộ, phù hợp thực tiễn

Việc thu thập, kế thừa những tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu trong và ngoài nước để tổng hợp và phân tích các thông tin có liên quan là vô cùng quan trọng để đánh giá hiện trạng các quần thể ốc ăn san hô, hiện trạng và biến động diện tích và độ phủ san hô tại Cát Bà

2.2.3 Tiếp cận hệ thống

Tiếp cận hệ thống đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau Từ quan điểm bất kỳ một hệ thống nào, kể cả xã hội và tự nhiên, cũng bao gồm nhiều hợp phần cấu tạo, giữa các hợp phần có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Mỗi hệ sinh thái đều có mối quan hệ với bên ngoài và bản thân nó là một hợp phần, hoặc một tiểu hệ của một hệ sinh thái cấp cao hơn và các hợp phần của một hệ sinh thái là những

hệ thống cấp thấp hơn, bao gồm các quần nhiều các quần thể sinh vật và một loạt các yếu tố môi trường

Cần xem hệ sinh thái rạn san hô trên quan điểm là một hệ thống mở với các cấu trúc bao gồm các thành phần và chức năng vận động, liên kết các thành phần đó theo một cơ chế tự điều chỉnh Mọi tác động có hại từ con người và tự nhiên theo phương thức trực tiếp hoặc gián tiếp sẽ phá vỡ cân bằng tự nhiên của hệ, làm gia tăng kích thước quần thể của một số nhóm loài và ngược lại sẽ có một số nhóm loài khác trong hệ

sẽ bị suy giảm

Với cách tiếp cận hệ thống, hệ sinh thái rạn san hô sẽ được nghiên cứu chi tiết để tìm hiểu rõ các đặc trưng của chúng, quá trình tồn tại và phát triển nhằm tiến tới quản lý

bền vững tài nguyên và môi trường

2.2.4 Tiếp cận trên cơ sở khoa học thực tiễn

Cơ sở khoa học cho việc đánh giá hiện trạng các HST, quần xã sinh vật dựa trên việc phân tích các đặc trưng sinh thái thực hiện bằng phương pháp phân tích các luận chứng cơ bản thu thập được trên một khu vực nghiên cứu nhất định, chú trọng các mối tương quan giữa các tiêu chí sinh học, môi trường và các tác động nhân sinh

2.2.5 Tiếp cận liên ngành

Bản chất của một hệ sinh thái bao gồm các yếu tố và quá trình tự nhiên và sinh học có mối quan hệ qua lại, mật thiết với nhau Vì vậy, nhu cầu nghiên cứu để quản lý bền vững HST rạn san hô đòi hỏi phải có sự phối hợp đa ngành Các nghiên cứu chuyên ngành về tài nguyên sinh vật, địa hình, khí tượng thuỷ văn, toán học v.v chỉ giải quyết được các mục tiêu đơn lẻ mà không giải quyết được mục tiêu đánh giá mức độ suy thoái các HST Giải pháp nghiên cứu mang tính tổng hợp đa ngành thực hiện tập trung vào trọng điểm từng vấn đề nghiên cứu cho phép khắc phục được các tồn tại của các nghiên cứu riêng rẽ và tạo ra cơ sở khoa học tin cậy nhằm mục tiêu đánh giá nguyên nhân, mức

độ suy thoái và dự báo xu thế biến động của các HST hay của các quẩn thể sinh vật cụ thể trong hệ

Khi nghiên cứu về xu thế phát tán ấu trùng của Drupella thì các phương pháp

nghiên cứu về sinh thái học đơn thuần không thể giải quyết được, mà cần phải có sự phối hợp, áp dụng các phương pháp nghiên cứu về mô hình toán học, các mô hình thủy động lực

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp kế thừa tài liệu

Phân tích chuỗi số liệu lịch sử và hiện trạng để tìm ra quy luật biến đổi và dự báo

xu thế biến đổi bằng phương pháp đối sánh theo thời gian (thời khoảng; thời điểm có tính chất chu kỳ như yếu tố mùa vụ, đặc biệt là thời điểm có sự gia tăng cực đoan do tai biến gây ra, suy giảm môi trường) và theo không gian (vị trí rạn sạn hô, phân bố cấu

trúc rạn san hô)

Báo cáo được xây dựng trên cơ sở từ hai nguồn tài liệu chính, bao gồm:

(1) Các kết quả phân tích mẫu vật, dữ liệu thu thập được trong hai chuyến khảo sát vào tháng 5 và tháng 11 năm 2013 trên một số rạn san hô tại Cát Bà

(2) Các tài liệu thứ cấp từ các công trình nghiên cứu khác có liên quan đến nội dung nghiên cứu của đề tài để phân tích, so sánh với những kết quả nghiên cứu mới bổ sung Các công trình nghiên cứu trước đây về đặc điểm điều kiện tự nhiên, môi trường,

về đặc điểm rạn san hô tại khu vực nghiên cứu đã được kế thừa tham khảo, bao gồm:

- “Nghiên cứu, ứng dụng mô hình sinh thái phục vụ bảo vệ đa dạng sinh học và các hệ sinh thái vùng biển Cát Bà-Hạ Long” Chủ trì nhiệm vụ: ThS Vũ Duy Vĩnh;

thời gian thực hiện: 2008-2009 Báo cáo tổng kết, dữ liệu thuỷ động lực nhiêm vụ lưu trữ tại Viện Tài nguyên và Môi trường biển

- “Đánh giá mức độ suy thoái các hệ sinh thái ven bờ biển Việt Nam và đề xuất các giải pháp quản lý bền vững”, mã số KC.09.26/06.10 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn

Huy Yết; thời gian thực hiện: 2009 – 2010 Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước lưu trữ tại thư viện Viện tài nguyên và môi trường biển

- “Nghiên cứu ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu lên hệ sinh thái san hô vùng ven biển Việt Nam” Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Đăng Ngải; thời gian thực hiện: 2010

– 2011 Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam lưu thư viện Viện tài nguyên và môi trường biển

- “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh thái quần xã vi sinh vật trên rạn san hô vùng biển ven đảo phía Bắc Việt Nam nhằm đánh giá sức khỏe và đề xuất giải pháp sử dụng bền vững hệ sinh thái san hô” Chủ nhiệm đề tài: ThS Phạm Thế Thư; thời gian thực

hiện: 2011 – 2012 Báo cáo tổng kết đề tài cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam lưu thư viện Viện tài nguyên và môi trường biển

2.3.2 Phương pháp mô hình hóa

Trên cơ sở hệ thống hóa số liệu phân tích đối sánh về đặc trưng các quá trình động lực, phương pháp mô hình hóa toán học sẽ được sử dụng để mô phỏng diễn biến và dự

báo sự phát tán ấu trùng Drupella bằng mô hình thủy lực Delf 3D

Mô hình phát tán ấu trùng Drupella nằm trong module Delft3d-Part là một mô

hình 3 chiều có thể tính toán, mô phỏng động lực phân bố hàm lượng vật chất nói chung theo không gian và thời gian từ các nguồn phát tán Phạm vi áp dụng của mô hình là các vùng cửa sông ven biển, vùng nước của các hồ chứa v.v

Các quá trình vật lý và hiện tượng cơ bản của mô hình này gồm : Động thái di chuyển và biến đổi của vật chất từ các nguồn; Các quá trình tiêu tán (hao hụt) của vật chất; Sự hòa trộn và khuếch tán trong môi trường nước; Ảnh hưởng của ma sát đáy đến

sự di chuyển của các phần tử; Các quá trình lắng đọng và tái lơ lửng

Delft3D- Part là mô hình mô phỏng sự di chuyển ngẫu nhiên dạng vết dựa sự di chuyển của các phần tử vật chất hòa tan (hoặc không tan) trong môi trường nước dưới những ảnh hưởng do các quá trình dòng chảy Sự di chuyển của các phần tử đầu tiên do hai yếu tố: ứng suất trựợt của dòng chảy (đáy) và gió (trên mặt) Sau đó, các phần tử này di chuyển bởi các quá trình ngẫu nhiên liên quan đến lan truyền- khuếch tán bình lưu và thẳng đứng

Theo nghiên cứu của Turner S.J., 1992a,b [54], [55] Drupella có thể sinh quanh

năm và có xu hướng sinh sản sản mạnh vào đầu mùa mưa để ấu trùng có cơ hội sống sót cao sau thời gian dài trôi nổi Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu sẽ xây dựng mô hình lan

truyền ấu trùng Drupella vào đầu mùa mưa (tháng 3-6)

Số liệu đầu vào để chạy mô hình:

Trên cơ sở kế thừa số liệu về thủy động lực khu vực Cát Bà – Hạ Long của đề tài

“Nghiên cứu, ứng dụng mô hình sinh thái phục vụ bảo vệ đa dạng sinh học và các hệ sinh thái vùng biển Cát Bà-Hạ Long”,thực hiện năm 2008-2009

Nguồn phát tán ấu trùng: Các quần thể Drupella bùng phát thành công là từ một

nguồn, nơi có một số yếu tố có tương tác để tạo ra điều kiện cho sự sinh sản đột biển

và tỷ lệ lớn ấu trùng sống sót đến khi trưởng thành [33], [34] Trên cơ số liệu khảo sát

về sự phong phú của Drupella, chọn rạn san hô tại Ba Trái Đào là điểm nguồn phát tán

ấu trùng

Theo Turner S.J, 1992a,b [54], [55], Một cá thể Drupella trưởng thành có thể sinh

sản từ 100.000 đến 150.000 trứng trong một năm, trên cơ sở số liệu khảo sát về mật độ

Drupella trung bình tại Ba Trái Đào sẽ ước tính tổng số lượng Drupell có trên diện tích

rạn san hô có đặc điểm tương đồng với các mặt cắt khảo sát là 20.000m2

Trứng Drupella sau khi nở thành ấu trùng sẽ trôi nổi trong môi trường nước

khoảng 30 ngày thì sẽ chuyển sang giai đoạn sống đáy bám trên các rạn san hô theo Turner S.J, 1992a,b [54], [55] Do đó mô hình được thiết kế mô phỏng quá trình phát

tán ấu trùng ốc Drupella trong 30 ngày

2.3.3 Phương pháp phân tích dẫn xuất (logframe)

Đây là phương pháp tư duy nghiên cứu hiện phổ biến ở nhiều nước tiên tiến nhằm tối ưu hóa các hoạt động của một nhiệm vụ nghiên cứu khoa học, bao gồm các thuật phân tích lôgic – quá trình và sản phẩm, động lực và tiến hóa, nguyên nhân và hậu quả, diễn biến lịch sử và xu thế

Mô phỏng theo mô hình các yếu tố tương tác liên quan hệ sinh thái rạn san hô do Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ (United states Environmental Protection Agency - EPA) thành lập (2012) để áp dung phân tích các mối quan hệ giữa các quần thể sinh vật trong HST rạn san hô khu vực Cát Bà, từ đó đánh giá sự biến động mật độ, sự lựa cho con

mồi của Drupella trên RSH khu vực Cát Bà trong thời gian đây

2.3.4 Phương pháp khảo sát lựa chọn điển hình

2.3.4.1 Mô hình khu vực – điểm – mặt cắt điển hình tại khu vực nghiên cứu:

(2) Vùng khảo sát: khảo sát tại 02 khu vực (khu vực kín sóng gió và khu vực hở) (3) Điểm khảo sát: tại mỗi khu vực khảo sát tại 03 điểm

(4) Đặt mặt cắt khảo sát: tại mỗi điểm khảo sát đặt 02 mặt cắt tại 02 mức độ sâu khác nhau (mặt bằng rạn từ 0 – 3 m; sườn dốc rạn từ 3 – 6 m), riêng tại điểm Tai Kéo chỉ có một mặt cắt ở độ sâu từ 0 – 3 m Vị trí đặt, cách đặt mặt cắt khảo sát được thể hiện trong hình2.2

Hình 2.2 Sơ đồ đặt các mặt cắt khảo sát trên rạn sạn hô

2.3.4.2 Phương pháp khảo sát, thu mẫu ngoài thực địa

Công tác chuẩn bị cho khảo sát:

Về nhân lực: Cần một nhóm lặn gồm ba thợ lặn: thợ lặn thứ nhất làm nhiệm vụ rải

dây mặt cắt, thợ lặn thứ hai có khả năng định loại các nhóm san hô có trong khu vực làm nhiệm vụ quan sát, thống kê hiện trạng độ phủ, thành phần loài san hô và các hợp phần đáy, thợ lặn thư ba bơi sau và làm nhiệm vụ đặt ô định lượng trên day mặt cắt để

thu mẫu và dữ liệu về Drupella spp cùng với sự hỗ trợ của thợ lặn thứ nhất sau khi đã

rải dây xong

Trang thiết bị sử dụng trong khảo sát:

Xuồng nhỏ có gắn máy và các thiết bị an toàn,

Máy định vị GPS GARMIN- 72(sai số: ± 0,25m)

Máy ghi hình kỹ thuật số Canon G9

Hai thước dây cuộn sợi thủy tinh (phạm vi: 0,01 – 60m; sai số 0,02m)

Thiết bị lặn SCUBA; Khung định lượng (50cm x 50 cm); Bút chì và bảng nhựa để

ghi dữ liệu dưới nước, Túi lưới đựng mẫu Drupella spp.; thùng đựng mẫu giữ lạnh

Mẫu nước: gồm các thông số đo nhanh như: nhiệt độ, độ muối, Ô xy hòa tan (DO),

pH, độ trong đục đo bằng máy đo nhanh TOA

Hình 2.3 Các thiết bị phục vụ khảo sát hiện trường

Phương pháp khảo sát hiện trạng rạn san hô:

Phương pháp xác định độ phủ san hô sống và các hợp phần đáy khác xác định bằng phương pháp Reefcheck theo qui trình hướng dẫn của English và cộng sự, 1997 [29] và Hodgson, 2000 [31]

Kỹ thuật đặt mặt cắt khảo sát: Tại mỗi vị trí khảo sát, hai mặt cắt ngang được đặt

tại các độ sâu khác nhau và các mặt cắt này được đánh dấu ở 2 đầu và cuối, được khảo sát độc lập (mặt cắt nông được đặt trên đới mặt bằng rạn ở độ sâu 2 – 4 m, mặt cắt sâu trên sườn dốc rạn từ 4 - 8m tùy thuộc vào cấu trúc của mỗi rạn) như hình 2.2 Trên dây mặt cắt được chia thành 4 đoạn, mỗi đoạn dài 20m và hai đoạn cách nhau 5m Sau khi mặt cắt đã được cố định khoảng 5-15 phút, người quan sát san hô và các hợp phần đáy tiến hành thu thập số liệu dọc theo từng đoạn của 2 mặt cắt nông và sâu

Thu số liệu độ phủ san hô và các hợp phần đáy:

Các dạng hợp phần đáy sẽ được ghi nhận theo từng điểm chạm 0,5 m của dây mặt

cắt Các dạng hợp phần đáy khác nhau bao gồm: san hô cứng (hard corals), san hô mềm

(soft corals), san hô mới chết (recent killed corals), Rong lớn (fleshy seaweeds), Hải miên (sponges), đá (rock), xương san hô vỡ vụn (rubble corals), cát (sand), bùn hay sét (silt/clay) và các loại khác (others) sẽ được ghi nhận ở các điểm chạm 0,5m theo 4 đoạn của mặt cắt Tổng số điểm ghi nhận là 160 điểm cho mỗi mặt cắt Ngoài các dạng hợp phần được xác định như trên thì tất cả các giống san hô bắt gặt trên mặt cắt cũng được ghi nhận nhằm xác định các giống ưu thế bắt gặp Phần trăm độ phủ của từng hợp phần

sẽ là tổng số các điểm chạm x 100 và chia cho 40 điểm chạm trên từng đoạn của dây mặt cắt Việc phân loại san hô tại hiện trường được dựa theo các tài liệu phân loại của Veron.J.E.N, 1986, 2000a,b [58], [59], [60]

Phương pháp khảo sát quần thể ốc ăn san hô Drupella:

Kỹ thuật đặt mặt cắt khảo sát: các mặt cắt khảo sát ốc Drupella spp chính là các

mặt cát khảo sát san hô và các hợp phần đáy Tại mỗi vị trí khảo sát, hai mặt cắt ngang được đặt tại các độ sâu khác nhau và các mặt cắt này được đánh dấu ở 2 đầu và cuối, được khảo sát độc lập (mặt cắt nông được đặt trên đới mặt bằng rạn ở độ sâu 0 – 3 m, mặt cắt sâu trên sườn dốc rạn từ 3 - 6m tùy thuộc vào cấu trúc của mỗi rạn)

Phương pháp quan trắc Drupella trên rạn san hô được phỏng theo phương pháp của Cumming, R L., 2009 [27] Ô khảo sát: Drupella spp được quan trắc và thu ở từng

ô định lượng cách nhau 3m dọc theo các dây mặt cắt dài 100m được rải song song với

bờ, mỗi mặt cắt có 30 ô định lượng (50x50cm) vị trí đặt các ô định lượng được mặc định tại các điểm 3-6-9-12-15- …….87 – 90 m trên dây mặt cắt,

Hình 2.4 Đặt ô định lượng thu mẫu trên dây mặt cắt

- Thu mẫu, số liệu về ốc Drupella: Thu thập toàn bộ ốc Drupella trên các giá thể

bám khác nhau (san hô sống, san hô chết, đá, khác) trong các ô định lượng

(5) Bảo quản và lưu trữ mẫu vật: Toàn bộ mẫu ốc thu được trên các ô định lượng

khảo sát được chụp ảnh kỹ thuật số Canon G9 trước khi giữ lạnh chuyển về phòng thí nghiệm lưu trữ trong tủ đông để phục vụ cho các phân tích chuyên sâu sau này

2.3.5 Phương pháp phân tích mẫu vật trong phòng thí nghiệm

Thiết bị phục phân tích mẫu trong phòng thí nghiện:

Kính lúp (đường kính 8cm)

Cân đĩa điện tử (phạm vi sử dụng: 0,1 – 600g, sai số: ±0,01g)

Thước palmer (phạm vi: 1 – 300mm, sai số: ±0,01mm)

Hình 2.5 Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm