Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vuờn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững

Trong nỗ lực bảo vệ hệ sinh thái đặc biệt quý giá này, các nhà khoa học đã và đang tiến hành nghiên cứu rừng ngập mặn theo nhiều hướng khác nhau nhằm khai thác, bảo tồn và phát triển các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Phan Thị Thanh Hương

NGHIÊN CỨU THỰC VẬT RỪNG NGẬP MẶN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY

VÀ ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội – 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

Phan Thị Thanh Hương

NGHIÊN CỨU THỰC VẬT RỪNG NGẬP MẶN CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TẠI VƯỜN QUỐC GIA XUÂN THỦY VÀ

ĐỀ XUẤT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỀN VỮNG

Chuyên ngành: Thực vật học

Mã số: 9 42 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Trần Huy Thái

2 TS Nguyễn Hoài Nam

Hà Nội – 2018

MỤC LỤC

Trang Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

Danh mục bảng

Danh mục hình

Danh mục ảnh

MỞ ĐẦU ……… 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU……… 3

1.1 Định nghĩa rừng ngập mặn……… 3

1.2 Phân bố và hiện trạng rừng ngập mặn……… 4

1.2.1 Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới……… 4

1.2.2 Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam………

1.2.3 Các tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến HST rừng ngập mặn

5 6 1.3 Giá trị, vai trò của rừng ngập mặn……… 6

1.3.1 RNM là nơi lưu trữ, cung cấp nguồn tài nguyên động thực vật… 6 1.3.2 RNM có vai trò sinh thái – môi trường vô cùng to lớn………… 9

1.3.3 Giá trị du lịch sinh thái của rừng ngập mặn……… 11

1.4 Đa dạng thực vật ngập mặn……… 11

1.4.1 Đa dạng thực vật ngập mặn trên thế giới……… 11

1.4.2 Đa dạng thực vật ngập mặn ở Việt Nam……… 13

1.5 Các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối rừng ngập mặn……… 15

1.5.1 Các nghiên cứu trên thế giới……… 15

1.5.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam……… 17

1.6 Các nghiên cứu về hóa học và hoạt tính sinh học các loài TVNM……… 19

1.6.1 Nghiên cứu hóa học các loài thực vật ngập mặn……… 19

1.6.2 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài thực vật ngập mặn…… 27

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 31

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu……… 31

2.2 Nội dung nghiên cứu……… 33

2.3 Phương pháp nghiên cứu……… 34

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hệ thực vật bâc cao có mạch… 34 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc, sinh khối quần xã thực vật ngập mặn……… 37

2.3.3 Phương pháp nghiên cứu hóa học và hoạt tính sinh học………… 40

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 45

3.1 Đặc điểm hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy ……… … 45

3.1.1 Xác định tên loài và xây dựng danh lục các loài thực vật………… 45

3.1.2 Đa dạng các bậc taxon thực vật BCCM VQG Xuân Thủy………… 46

3.1.3 Đa dạng về dạng sống……… 52

3.1.4 Đa dạng các yếu tố địa lý thực vật……… 55

3.1.5 Giá trị sử dụng các loài thực vật……… 56

3.1.6 Loài quí hiếm có giá trị bảo tồn trong hệ thực vật……… 59

3.2 Nghiên cứu cấu trúc và sinh khối một số quần xã TVNM đặc trưng ở VQG Xuân Thủy……… 59

3.2.1 Phân loại kiểu thảm TVNM thực thụ đặc trưng của VQG Xuân Thủy ……… 59

3.2.2 Mô tả cấu trúc và xác định sinh khối của 6 quần xã TVNM thực thụ đặc trưng ở VQG Xuân Thủy……… 59

3.3 Kết quả thu mẫu và sàng lọc hoạt sinh học các mẫu thực vật thu được……… 80

3.3.1 Kết quả thu mẫu 80

3.3.2 Kết quả sàng lọc hoạt tính sinh học các mẫu thực vật 82

3.4 Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học 2 loài thực vật ngập mặn……… 88

3.4.1 Kết quả phân lập các hợp chất từ cây Bần chua ……… 88

3.4.2 Kết quả phân lập các hợp chất phân lập từ cây Đước vòi ……… 102

3.5 Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học các hợp chất phân lập được từ hai loài Đước vòi và Bần chua ……… 113

3.5.1 Kết quả đánh giá hoạt tính kháng VSVKĐ……… 113

3.5.2 Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào……… 114

3.6 Đề xuất biện pháp bảo tồn hệ sinh thái RNM và hướng sử dụng loài có triển vọng ở VQG Xuân Thủy………

114 3.6.1 Đề xuất biện pháp bảo tồn hệ sinh thái RNM……… 114

3.6.2 Đề xuất hướng sử dụng đối với loài có triển vọng về hoạt tính sinh học……… 122

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 128

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN……… 131

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ……… 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 133

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

13 C-NMR Carbon - 13 Nuclear Magnetic Resonance

Spectroscopy (Phổ cộng hưởng từ hạt nhân)

DEPT Distortionless Enhancement by Polarization

Transfer

ESI-MS Electron Spray Ionization Mass Spectroscopy (Phổ

khối lượng phun mù điện tử)

HR-ESI-MS Hight Resolution Electron Spray Ionization Mass

Spectroscopy (Phổ khối lượng phun mù điện tử phân giải cao)

1 H-NMR Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

(Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H)

HMBC Heteronuclear Multipe Bond Coherence (Tương tác

dị hạt nhân qua nhiều liên kết)

HSQC Heteronuclear Single Quantum Coherence (Tương

tác dị hạt nhân qua một liên kết)

IC 50 Inhibitory concentration 50% (Nồng độ ức chế

50%)

J; δ Hằng số tương tác; độ dịch chuyển hóa học

MIC Minimum Inhibitory Concentration (Nồng độ ức

chế tối thiểu)

NOESY Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy

OTC Ô tiêu chuẩn

W/W top /W r /W tb Sinh khối/Sinh khối trên mặt đất/Sinh khối rễ/Sinh

khối trung bình

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Biến động diện tích RNM thế giới từ 1980 đến 2005………… 4

Bảng 1.2 Biến động diện tích RNM ở Việt Nam giai đoạn 1943 – 2000… 5 Bảng 1.3 Thành phần hóa học, đặc tính dược lý và hoạt tính sinh học của một số loài thực vật RNM……… 27

Bảng 2.1 Các tuyến điều tra được lựa chọn……… 32

Bảng 2.2 Danh sách các OTC được lực chọn nghiên cứu……… 32

Bảng 2.3 Tỉ trọng gỗ ρ của một số loài thực vật ngập mặn……… 39

Bảng 3.1 Sự phân bố họ, chi, loài của các ngành thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy, tỉnh Nam Định……… 46

Bảng 3.2 So sánh cấu trúc tỷ lệ % số loài hệ thực vật BCCM ở VQG Xuân Thủy (Nam Định) với RNM Nam Bộ……… 47

Bảng 3.3 Sự phân bố của họ, chi, loài ở 2 lớp Ngọc Lan và Hành trong ngành Ngọc Lan……… 48

Bảng 3.4 Các chỉ số đa dạng của ngành và cả hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy……… 49

Bảng 3.5 Thống kê 10 họ đa dạng nhất trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy……… 49

Bảng 3.6 Thống kê 10 chi đa dạng nhất trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy……… 51

Bảng 3.7 Thống kê dạng sống các loài trong hệ thực vật ở VQG Xuân Thủy……… 52

Bảng 3.8 Thống kê các yếu tố địa lý thực vật của hệ thực vật VQG Xuân Thủy……… 55

Bảng 3.9 Thống kê giá trị sử dụng và bảo tồn các loài thực vật VQG Xuân Thủy……… 57

Bảng 3.10 Số lượng, mật độ, các loài Trang ở OTC 01……… 61

Bảng 3.11 Phân cấp đường kính thân của loài Trang trong OTC 01…… 61

Bảng 3.12 Mật độ cây tái sinh trong OTC 01……… 62

Bảng 3.13 Sinh khối các loài Trang trong OTC 01……… 62

Bảng 3.14 Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02…… 63

Bảng 3.15 Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02……… 64

Bảng 3.16 Thành phần, mật độ cây tái sinh trong OTC 02……… 66

Bảng 3.17 Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 02……… 66 Bảng 3.18 Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03… 67

Bảng 3.19 Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong

OTC 03 68

Bảng 3.20 Thành phần, mật độ cây tái sinh trong OTC 03 69

Bảng 3.21 Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 03………… 70

Bảng 3.22 Số lượng, mật độ các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04… 71

Bảng 3.23 Phân cấp đường kính thân của các loài cây gỗ ngập mặn trong

OTC 04 71

Bảng 3.24 Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 04 72

Bảng 3.25 Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 04………… 72

Bảng 3.26 Số lượng, mật độ của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 05 74

Bảng 3.27 Phân cấp đường kính thân các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC

Bảng 3.28 Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 05……… 76

Bảng 3.29 Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 05 76

Bảng 3.30 Số lượng, mật độ của các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 06 77

Bảng 3.31 Phân cấp đường kính thân các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC

Bảng 3.32 Thành phần, số lượng cây tái sinh trong OTC 06……… 79 Bảng 3.33 Sinh khối các loài cây gỗ ngập mặn trong OTC 06………… 80 Bảng 3.34 Danh sách 22 mẫu thực vật ngập mặn đã được thu thập tại

Bảng 3.35 Kết quả sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định 22 mẫu

Bảng 3.36 Kết quả sàng lọc hoạt tính gây độc tế bào của 22 mẫu thực vật 85

Bảng 3.37 Kết quả xác định hoạt tính độc tế bào trên dòng tế bào ung thư

Bảng 3.38 Kết quả xác định hoạt tính độc tế bào trên dòng tế bào ung thư

Bảng 3.39 Tổng kết các kết quả khảo sát hoạt tính sinh học……… 87

Bảng 3.40 Cấu trúc hóa học các hợp chất phân lập được từ cây Bần chua 90 Bảng 3.41 Cấu trúc hóa học các hợp chất hóa học phân lập từ cây Đước

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Bản đồ khu vực nghiên cứu và các tuyến điều tra……… 31

Hình 2.2 Bản đồ vị trí các OTC trên ảnh vệ tinh……… 32

Hình 3.1 Thành phần loài thực vật tại VQG Xuân Thủy dựa trên đặc điểm

Hình 3.2 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % của họ, chi, loài trong các ngành của hệ

Hình 3.3 Biểu đồ so sánh cấu trúc tỷ lệ % số loài hệ thực vật VQG Xuân

Hình 3.4 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số họ, chi, loài ở hai lớp Ngọc lan và

Hành trong ngành Magnoliopyta VQG Xuân Thủy……… 48

Hình 3.5 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số họ, chi, loài của 10 họ đa dạng nhất

với cả hệ thực vật VQG Xuân Thủy……… 50

Hình 3.6 Biểu đồ so sánh tỷ lệ % số chi, loài của 10 chi đa dạng nhất với

cả hệ thực vật VQG Xuân Thủy……… 52

Hình 3.7 Biểu đồ phổ dạng sống hệ thực vật VQG Xuân Thủy………… 53

Hình 3.8 Biểu đồ tỷ lệ % của các nhóm cây chồi trên (Ph) của hệ thực vật

Hình 3.11 Cấu trúc và các tương tác HMBC của BCW1……… 91

Hình 3.12 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW2……… 92

Hình 3.13 Cấu trúc các tương tác HMBC của hợp chất BCW3………… 93

Hình 3.14 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW4……… 94

Hình 3.15 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW7……… 95

Hình 3.16 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW5……… 96

Hình 3.17 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCW6……… 97

Hình 3.18 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA21……… 98

Hình 3.19 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA16……… 99

Hình 3.20 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA17……… 99

Hình 3.22 Cấu trúc của hợp chất BCA7……… 100

Hình 3.23 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất BCA24……… 101

Hình 3.24 Cấu trúc của hợp chất DV1 và các chất so sánh 1a, 1b……… 105

Hình 3.26 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV8A……… 106

Hình 3.27 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV10……… 107

Hình 3.28 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV12……… 108

Hình 3.29 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV19……… 108

Hình 3.30 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV18……… 110

Hình 3.32 Cấu trúc và các tương tác HMBC của hợp chất DV16……… 111

DANH MỤC ẢNH

Trang

Ảnh 3.1 Rừng phi lao bị chết do sóng biển xâm thực 115

Ảnh 3.2 Thảm thực vật tại Cồn Xanh trước và sau bão 115

Ảnh 3.3 Diện tích rừng ngập mặn bị chết do biển xâm lấn kết hợp với triều cường 116

Ảnh 3.4 Cây Bần chua bị rụng lá, chết do rét đậm, rét hại 117

Ảnh 3.5 Cây ngập mặn bị Hà bám ở cuối Cồn Ngạn 117

Ảnh 3.6 Người dân khai thác thủy, hải sản trong RNM 118

Ảnh 3.7 Hình ảnh các đầm tôm ở khu vực vùng đệm VQG Xuân Thủy 119

Ảnh 3.8 Cán bộ Vườn và lực lượng biên phòng đi tuần tra, giám sát 120

Ảnh 3.9 Hình ảnh vườn ươm và trồng cây con trên các diện tích trống tại VQG 121

Ảnh 3.10 Đước vòi – Rhizophora stylosa 123

Ảnh 3.11 Sú - Aegiceras corniculatum 125

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Huy Thái, TS Nguyễn Hoài Nam, những người thầy đã hết lòng chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ và định hướng khoa học cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn khoa Sinh thái tài nguyên và Môi trường – Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã luôn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại cơ

sở đào tạo

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể cán bộ phòng Tài nguyên thực vật - Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, phòng Dược liệu biển - Viện Hóa sinh biển đã tận tình giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp quý báu để tôi thực hiện luận án này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Viện Hóa sinh biển, Ban Quản lý Vườn quốc gia Xuân Thủy

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp, bạn

bè, những người đã luôn ở bên động viên, chia sẻ, ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua./

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả

Phan Thị Thanh Hương

LỜI CAM ĐOAN

Để đảm bảo tính trung thực của luận án, tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên cứu thực

vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng

dẫn khoa học của PGS.TS Trần Huy Thái và TS Nguyễn Hoài Nam, các tham khảo đều được trích nguồn rõ ràng và đầy đủ Các kết quả trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố ở bất kỳ công trình nào trước đây./

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Tác giả

Phan Thị Thanh Hương

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Rừng ngập mặn có tầm quan trọng sinh thái lớn và ý nghĩa kinh tế xã hội quan trọng đối với con người Rừng ngập mặn được coi như là một trung tâm của sinh học biển nhiệt đới, là một trong những hệ sinh thái giàu đa dạng sinh học và di truyền nhất thế giới Có khoảng 90% sinh vật biển sống trong hệ sinh thái này và 80% số lượng thủy hải sản đánh bắt trên toàn cầu phụ thuộc vào rừng ngập mặn [1] Tuy nhiên hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng rất dễ bị tổn thương do tác động của con người

và biến đổi khí hậu Cho đến nay, đã có nhiều báo cáo cho thấy diện tích rừng ngập mặn trên thế giới đang bị suy giảm nghiêm trọng [2] Trong nỗ lực bảo vệ hệ sinh thái đặc biệt quý giá này, các nhà khoa học đã và đang tiến hành nghiên cứu rừng ngập mặn theo nhiều hướng khác nhau nhằm khai thác, bảo tồn và phát triển các nguồn lợi này một cách khoa học, hiệu quả

Với hơn 3.000 km bờ biển, Việt Nam là quốc gia có hệ thống rừng ngập mặn phong phú trải dài từ Bắc đến Nam Rừng ngập mặn không chỉ có vai trò to lớn trong việc đảm bảo sinh kế của dân cư ven biển mà còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo môi sinh, giảm thiểu tác hại của thiên nhiên, khắc phục hiện tượng nước biển dâng, xâm lấn ngập mặn …

Nằm trong hệ thống các hệ sinh thái rừng ngập mặn phía Bắc, Vườn quốc gia Xuân Thủy nằm ở phía đông nam huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, ngay tại cửa Ba Lạt của sông Hồng Theo các tài liệu được công bố trước đây, diện tích toàn bộ vườn khoảng 7.100 ha, bao gồm: 3.100 ha diện tích đất nổi có rừng và khoảng 4.000 ha đất rừng ngập mặn Đây là điểm Ramsar thứ 50 của thế giới, đầu tiên của Đông Nam Á

và duy nhất của Việt Nam từ 1989 đến 2005 Theo báo cáo của Vườn quốc gia Xuân Thuỷ, tại đây hiện đang lưu giữ những giá trị sinh thái quý hiếm, như rừng ngập mặn rộng hàng ngàn ha, nguồn lợi thuỷ sản phong phú trong đó có những loài rong tảo có giá trị kinh tế Nguồn tài nguyên của Vườn quốc gia Xuân Thủy có triển vọng khai thác các chất có hoạt tính sinh học gồm: 1) Các loài thực vật ngập mặn; 2) Các loài thân mềm (molluscs); 3) Các loài thực vật sống trong điều kiện ngập mặn; 4) Các vi tảo và vi sinh vật của rừng ngập mặn Trong đó, thực vật ngập mặn đóng vai trò trung tâm của hệ sinh thái ngập mặn Nguồn tài nguyên sinh học này hiện chưa được nghiên cứu, khai thác và sử dụng một cách hiệu quả Cùng với nguy cơ suy thoái do tác động

của biến đổi khí hậu và con người ngày càng rõ rệt Tuy nhiên cho đến nay, những nghiên cứu về thực vật ngập mặn ở Vườn quốc gia Xuân Thủy theo định hướng hoạt tính sinh học còn rất ít ỏi và chưa thực sự toàn diện

Để góp phần vào các nghiên cứu liên quan đến hệ sinh thái rừng ngập mặn,

luận án “Nghiên cứu thực vật rừng ngập mặn có hoạt tính sinh học tại Vườn quốc gia

Xuân Thủy và đề xuất khả năng sử dụng bền vững” đã được triển khai

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

 Ý nghĩa khoa học

Luận án được thực hiện đã góp phần bổ sung các dẫn liệu về đa dạng hệ thực vật bậc cao có mạch, cấu trúc, sinh khối của một số quần xã thực vật ngập mặn thực thụ đặc trưng, thành phần hóa học, hoạt tính sinh học một số loài thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy

 Ý nghĩa thực tiễn

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án đã lựa chọn ra những loài thực vật ngập mặn có hoạt tính sinh học và đề xuất khả năng sử dụng bền vững một số loài có giá trị y dược, góp phần bảo tồn và phát triển nguồn thực vật ngập mặn tại Vườn quốc gia Xuân Thủy

3 Bố cục của luận án

Luận án gồm 146 trang, trong đó: Mở đầu (2 trang); Chương 1: Tổng quan tình hình nghiên cứu (28 trang); Chương 2: Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu (14 trang); Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận (83 trang); Chương 4: Kết luận và kiến nghị (3 trang); Những đóng góp mới của luận án (1 trang); Danh mục các công trình đã công bố (1 trang); Tài liệu tham khảo (14 trang)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.1 Định nghĩa rừng ngập mặn

Thuật ngữ “rừng ngập mặn”, tiếng Anh là “mangrove”, rất khó định nghĩa một cách chính xác Tác giả Saeger đã đưa ra định nghĩa cây rừng ngập mặn (RNM) là loại cây cao (thân gỗ, bụi, cọ dừa, thảo mộc hoặc dương xỉ) vốn mọc chiếm ưu thế ở các vùng bán nhật triều ven biển nhiệt đới, cận nhiệt đới, thể hiện một cấp độ rõ rệt

về sức chịu đựng trước điều kiện đất yếm khí và nồng độ muối cao, có trụ mầm có thể sống được trong điều kiện phát tán nhờ nước biển [3]

Lại có thêm một thuật ngữ khác nữa đó là “cây rừng ngập mặn thực thụ” và

“cây tham gia rừng ngập mặn” Điển hình là quyển “Sổ tay rừng ngập mặn Đông Nam Á” có liệt kê 268 loài cây sống ở vùng RNM bán nhật triều, nhưng trong đó chỉ

có 52 loài được coi là cây RNM thực thụ Các loại cây còn lại chỉ được xem là các loài cây tham gia RNM Chúng thường sống ở những vùng đất phía sau RNM, gần giới hạn triều cao và phần thượng lưu của sông ngòi ngập triều Mặc dù chúng góp phần vào tính đa dạng thực vật của môi trường RNM nhưng hiếm khi hình thành các quần xã thực vật ưu thế [4]

Theo tác giả Vũ Đoàn Thái, RNM là thảm thực vật đặc biệt, bao gồm những loài cây gỗ hoặc cây bụi, cùng sinh trưởng tạo ra cộng đồng cây sống ưu thế trong vùng ngập mặn Tuy các loài cây ngập mặn sống trong cùng môi trường nhưng mỗi loài lại có đặc điểm chịu mặn khác nhau Nhìn chung, cây ngập mặn phân bố có giới hạn, phụ thuộc vào độ mặn, nhiệt độ và không có khả năng chịu được lạnh cao [5] Tác giả Phan Nguyên Hồng đã chia hệ thực vật ngập mặn thành hai nhóm đó là: nhóm cây ngập mặn thực thụ, phân bố ở các bãi lầy ngập triều định kỳ và nhóm cây tham gia RNM sống trên đất chỉ ngập triều cao, hoặc một số loài gặp cả ở vùng đất nước ngọt [6]

Có thể nói, RNM là một tổ hợp đa dạng của các loài cây gỗ, cây bụi và địa dương xỉ sinh trưởng trong môi trường sống đặc thù – vùng ven biển hay vùng bán nhật triều là nơi giao thoa giữa đất liền và biển Thuật ngữ “rừng ngập mặn” cũng thường được dùng để diễn đạt cả quần xã thực vật cấu thành lẫn môi trường sống của chúng Cùng với hệ động vật và các sinh vật khác trong cùng một môi trường sống, chúng hình thành nên một kiểu hệ sinh thái tiêu biểu, đó là hệ sinh thái RNM

1.2 Phân bố và hiện trạng rừng ngập mặn

1.2.1 Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới

1.2.1.1 Phân bố rừng ngập mặn trên thế giới

Rừng ngập mặn phân bố chủ yếu ở vùng xích đạo và vùng nhiệt đới của hai bán cầu (giữa vĩ độ 23oN và 23oS), thường ở bờ biển liên tục, chuỗi đảo chạy dài liên tục và dòng hải lưu ấm đem theo mầm cây từ các vùng RNM phong phú đến khu vực lạnh hơn Rừng ngập mặn trên thế giới có phân bố ở 124 quốc gia và các vùng miền Rừng ngập mặn chiếm khoảng 1% diện tích rừng trên bề mặt thế giới và xuất hiện ở khoảng 75 % bờ biển nhiệt đới trên toàn thế giới [3]

Các số liệu thống kê cho thấy, RNM phân bố rộng nhất ở châu Á (39%) tiếp theo là Châu Phi (21%), Bắc và Trung Mỹ (15%), Nam Mỹ (12,6%) và Châu Đại Dương (Úc, Papua New Guinea, New Zealand, đảo Nam Thái Bình Dương) (12,4%) [1] Theo một số tác giả thì sự phân bố của RNM ở khu vực giữa Malaysia và Bắc Australia được coi là trung tâm tiến hóa của khu hệ thực vật ngập mặn [7]

1.2.1.2 Hiện trạng rừng ngập mặn trên thế giới

Fisher và Spalding (1993) đã đưa ra số liệu diện tích RNM thế giới là 198.818

km2 [8] C Giri và các cộng sự trong báo cáo của mình năm 2010 đã cho biết, tổng diện tích RNM trong năm 2000 là 137.760 km2, phân bố ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của thế giới [9] Những dải bờ biển nhiệt đới và cận nhiệt đới của Nam và Đông Nam Á được ban cho những khu RNM có năng suất cao Những RNM ở khu vực Indo - Malayan này được coi là các sinh cảnh RNM lâu đời và đa dạng nhất hiện nay Theo báo cáo năm 2010 thì các sinh cảnh RNM này trải dài trên 6.113 triệu ha

và chiếm gần 40,4 % RNM toàn cầu [10]

Ngày nay, diện tích RNM đang ngày càng bị thu hẹp do tác động của biến đối khí hậu và sức ép dân số

Bảng 1.1 Biến động diện tích RNM thế giới từ 1980 đến 2005 [2]

Một ví dụ về sự suy giảm diện tích RNM đã được ghi nhận trong nghiên cứu của FAO năm 2007 Báo cáo này đã chỉ ra rằng trong khoảng thời gian từ 1980 –

2005 diện tích RNM trên thế giới có nhiều biến động lớn cả về số lượng cũng như trữ lượng (Bảng 1.1) Tổng số diện tích RNM trên toàn thế giới từ năm 1980 là 18,8 triệu

ha đã giảm xuống còn 15,2 triệu ha trong năm 2005 [2]

1.2.2 Phân bố, hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam

1.2.2.1 Phân bố rừng ngập mặn ở Việt Nam

Nước ta có 29 tỉnh và thành phố có rừng và đất ngập mặn ven biển chạy suốt

từ Móng Cái đến Hà Tiên Theo Phan Nguyên Hồng và cộng sự [6], RNM Việt Nam được chia ra thành 4 khu vực và 12 tiểu khu: Khu vực I: Ven biển Đông Bắc, từ mũi Ngọc đến mũi Đồ Sơn; Khu vực II: Ven biển đồng bằng Bắc Bộ, từ mũi Đồ Sơn đến mũi Lạch Trường; Khu vực III: Ven biển Trung bộ, từ mũi Lạch Trường đến mũi Vũng Tàu; Khu vực IV: Ven biển Nam Bộ, từ mũi Vũng Tàu đến mũi Nải, Hà Tiên

1.2.2.2 Hiện trạng rừng ngập mặn ở Việt Nam

Trong Công bố hiện trạng rừng tính đến năm 2015 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2016 cho biết, diện tích RNM trong cả nước tính đến ngày 31/12/2015 là 57.210 ha, rừng tự nhiên là 19.559 ha, rừng trồng là 37.652 ha Từ năm

1997, hầu hết các tỉnh thành miền Bắc, được sự quan tâm của các tổ chức quốc tế và chính quyền địa phương, diện tích RNM đã tăng lên nhiều so với thời gian trước Số liệu thống kê tính đến ngày 31/12/2015 cho thấy, diện tích RNM của tỉnh Quảng Ninh

là cao nhất với 369.880 ha, tỷ lệ che phủ là 53,6 % Các tỉnh còn lại như Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng, Ninh Bình, diện tích và tỷ lệ che phủ đều tương đối thấp Trong đó, riêng Nam Định chỉ có 3.112 ha RNM và chủ yếu là rừng trồng, tỷ lệ che phủ đạt 1,7 % [11]

Theo nhiều tài liệu thống kê cho thấy, diện tích RNM của Việt Nam đã có sự suy giảm rõ rệt trong giai đoạn từ 1943 – 2000 (Bảng 1.2) [11]

Bảng 1.2 Biến động diện tích RNM ở Việt Nam giai đoạn 1943 - 2000

Năm Nguồn Diện tích (ha) % diện tích rừng so

Như vậy, có thể thấy cho đến nay diện tích RNM ở Việt Nam đã bị suy giảm rất nghiêm trọng Diện tích rừng còn lại cần phải được bảo tồn nghiêm ngặt và có các biện pháp phát triển phù hợp

1.2.3 Các tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến HST rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng có năng suất cao nhưng rất nhạy cảm với các tác động của con người và thiên nhiên

Sự phá hủy rừng ngập mặn đang xảy ra trên phạm vi toàn cầu Những biến đổi khí hậu toàn cầu như mực nước biển dâng có thể ảnh hưởng đến RNM, mặc dù tỉ lệ bồi lấp trong RNM có thể đủ lớn để bù đắp cho mực nước biển dâng cao hiện nay Quan trọng hơn, đó là những tác động của con người như chuyển đổi RNM sang đất nông nghiệp, đô thị hóa, sự khai thác quá mức các nguồn tài nguyên RNM, các tác động của chiến tranh, dẫn đến những mất mát đáng kể về diện tích RNM trên toàn cầu [12]

Ở Việt Nam, theo tác giả Phan Nguyên Hồng, thảm thực vật ngập mặn đã bị suy thoái nghiêm trọng dưới tác động của chiến tranh hóa học giai đoạn 1962 – 1971 Ngày nay, tình trạng khai thác bừa bãi, phá rừng lấy đất xây dựng đô thị, cảng, sản xuất nông nghiệp, làm ruộng muối, đặc biệt là việc phá rừng, kể cả rừng phòng hộ ven biển làm đầm nuôi tôm đã và đang là một hiểm họa to lớn đối với hệ sinh thái RNM Cùng với đó là sự biến đổi khí hậu khắc nghiệt gây ra những hiện tượng thời tiết cực đoan như gió bão, xói lở đường bờ biển, xâm nhập mặn, … cũng ảnh hưởng rất lớn đến hệ sinh thái RNM ven biển ở Việt Nam [6]

1.3 Giá trị, vai trò của rừng ngập mặn

Rừng ngập mặn là hệ sinh thái quan trọng, vừa là tấm lá chắn bảo vệ vừa mang lại nhiều loại hàng hóa và dịch vụ cho cộng đồng người dân sống ở vùng ven biển Khối nguồn lợi từ RNM đó gồm có các lâm sản từ gỗ và ngoài gỗ, nguồn lợi thủy sản, thấm lọc sinh học, phòng hộ ven biển, tồn trữ và hấp thụ các bon, nơi giải trí, du lịch sinh thái

1.3.1 RNM là nơi lưu trữ, cung cấp nguồn tài nguyên động thực vật

1.3.1.1 RNM cung cấp các sản phẩm lâm nghiệp, thực phẩm và dược liệu

Theo truyền thống, cây ngập mặn được khai thác để xây dựng nhà ở, đồ nội thất, bè mảng, tàu thuyền, hàng rào, ngư cụ, và sản xuất tannin phục vụ trong lĩnh vực thuộc da [13] Cây ngập mặn thân gỗ với hàm lượng tannin cao được khai thác lấy

gỗ, có độ bền cao Thân gỗ của các loài Avicennia marina (Forssk.) Vierh, Bruguiera

cylindrica (L.) Blume, Bruguiera parviflora (Roxb.) Wight & Arn Ex Griff., Xylocarpus granatum J Koening và Sonneratia apetala Buch.-Ham được sử dụng

để làm nhà ở Các loài thân xốp được sử dụng để làm nút chai lọ, phao, bè mảng Cỏ

và lá cỏ được sử dụng để làm thảm, làm thuyền buồm, làm vách và mái nhà tranh [14] Các loài trong chi Đước (Rhizophora) được sử dụng trong công nghiệp dệt [13] Rừng ngập mặn còn là nguồn cung cấp thực phẩm cho cộng đồng dân cư sống ven

biển Trái cây của các loài Bruguiera gymnorhiza (L.) Lam., Phoenix paludosa Roxb.,

Sonneratia alba Sm., Sonneratia caseolaris (L.) Engl được sử dụng như rau [14] Ở

bờ biển phía Nam và Tây Nam Sri Lanka, các cộng đồng địa phương ở Kalametiya

và Kahandamodara sử dụng nước ép trái Bần chua (S caseolaris) làm nước uống

[15]

Cây ngập mặn còn có giá trị dược liệu và đã được sử dụng trong dân gian chữa nhiều loại bệnh khác nhau của cư dân địa phương Người dân nông thôn ven biển phụ thuộc hoàn toàn hoặc một phần vào cây cỏ xung quanh để trị bệnh Chẳng hạn, để điều trị nhức đầu và các bệnh viêm nhiễm họ sử dụng dịch chiết của cây Muống biển

(Ipomoea pescaprae (L.) R Br.), hoặc thuốc lá điếu làm từ vỏ thân cây xắt nhỏ của

loài này có thể chữa viêm xoang Ở Đông Nam Á, lá và chồi non nghiền nát của loài Muống biển trộn với rượu được dùng chữa đau lưng, đau khớp và tắm để điều trị ghẻ

[13] Quả của cây Xylocarpus molluscensis (Lam.) M Roem được sử dụng trong y

học dân gian Đông Phi làm thuốc kích dục [16] Trà thảo dược của loài Ô rô hoa trắng

(Acanthus ebracteatus Vahl.) điều trị các chứng đau nhức cơ thể, dị ứng, cảm lạnh,

kém miễn dịch, mất ngủ, vết thương nhiễm khuẩn và sốt [17] Cư dân từ các làng chài

La Pitahaya ở Mexico, dùng một loại trà thảo dược được làm từ lá Avicennia

germinans (L.) L Trà này được xem là có hiệu quả trong điều trị rối loạn dạ dày [18]

Ngư dân từ các làng ở Teacapan-Agua Brava, Mexico, từng uống trà từ vỏ cây

Rhizophora mangle L và Laguncularia racemosa (L.) C.F Gaertn để điều trị bệnh

tiểu đường, sỏi thận, bệnh ngoài da, cải thiện chức năng thận và thanh lọc máu [19]

Ở nước ta, nhiều tác giả cũng đã nghiên cứu và đưa ra các nhận định về giá trị lâm nghiệp, thực phẩm, dược liệu của rừng ngập mặn như đã được nêu ở trên [20, 21, 22]

1.3.1.2 RNM duy trì nguồn dinh dưỡng giàu có đảm bảo cho sự phát triển của các

loài sinh vật ngay trong RNM

Rừng ngập mặn không chỉ hình thành nên năng suất sơ cấp cao dưới dạng cây rừng mà hàng năm còn cung cấp một sản lượng rơi rụng khá lớn để làm giàu cho đất rừng và vùng cửa sông ven biển kế cận Những sản phẩm này một phần có thể được

sử dụng trực tiếp bởi số ít loài động vật, một phần nhỏ nằm dưới dạng chất hữu cơ hòa tan cung cấp cho một số loài bằng con đường thẩm thấu Phần chủ yếu còn lại chuyển thành nguồn thức ăn phế liệu hay cặn vẩn nuôi sống hàng loạt loài động vật

ăn mùn bã thực vật vốn rất đa dạng và phát triển phong phú trong RNM [6]

Theo tác giả Kaushik và Hynes, 1971, vật rụng (lá, cành, chồi, hoa, quả) của cây RNM được các vi sinh vật phân hủy thành mùn bã hữu cơ là nguồn thức ăn cho các loài thủy sản Trong quá trình phân hủy, lượng đạm trên các mẫu lá tăng 2 - 3 lần so với ban đầu [23]

Ở Việt Nam, tác giả Phan Nguyên Hồng đã cho biết rừng Đước Cà Mau cung cấp một lượng rơi 9,75 tấn/ha/năm, trong đó lượng rơi của lá chiếm 79,712% [24] Tác giả Viên Ngọc Nam trong nghiên cứu của mình cũng cho biết rừng Đước 12 tuổi trồng ở Cần Giờ cung cấp lượng rơi trung bình 8,47 tấn/ha/năm, trong đó lá chiếm 75,42% [25]

1.3.1.3 RNM góp phần duy trì nguồn lợi thủy sản cho sự phát triển một nghề cá

bền vững ven bờ

Rừng ngập mặn không những là nguồn cung cấp thức ăn mà còn là nơi cư trú, nuôi dưỡng con non của nhiều loài thủy sản có giá trị, đặc biệt là các loài tôm sú, tôm biển xuất khẩu Người ta ước tính trên mỗi hecta RNM năng suất hàng năm là 91 kg thủy sản Riêng đối với các loài tôm, cá, cua… sống trong RNM, hàng năm thu hoạch khoảng 750.000 tấn [26]

Những nghiên cứu mới đây ở Indonesia cũng cho thấy mối quan hệ mật thiết giữa những vùng cửa sông có RNM và sản lượng đánh bắt tôm thẻ xuất khẩu ở ven biển Người ta tính bình quân trên mỗi hecta đầm lầy RNM cho năng suất hàng năm

là 160 kg tôm xuất khẩu [27]

Theo Talbot và Wilkenson (2001) với 40.000 ha RNM được quản lý tốt ở phía tây Malaysia đã hỗ trợ cho ngành thuỷ sản 100 triệu USD, mỗi hecta thu 2.500

USD/năm Cứ 1km dải RNM là đường viền bờ biển ở vịnh Panama cũng thu hoạch được 85.000 USD từ đánh bắt tôm, cá và các giáp xác khác [28]

Ở Việt Nam, nguồn lợi thủy sản từ RNM cũng đóng một vai trò không nhỏ trong cơ cấu kinh tế của cộng đồng dân cư ven biển Nhiều tác giả đã nghiên cứu và đưa ra những đánh giá về nguồn lợi thủy, hải sản của RNM nước ta, đặc biệt là các loài thân mềm, cá, tôm, … cho giá trị kinh tế cao [29, 30, 31]

1.3.1.4 RNM là nơi cư trú, bảo tồn nguồn gen của nhiều loài động vật

Nhiều loài động vật được phát hiện trong RNM và vai trò của chúng góp phần vào chức năng của hệ sinh thái đã được các nhà khoa học trên thế giới mô tả rất kỹ [32, 33, 34]

Khu hệ động vật RNM Việt Nam khá phong phú Một vài nghiên cứu đã chỉ

ra rằng khu vực rừng cấm Năm Căn, Cà Mau, số lượng ếch nhái có 6 loài, bò sát 18 loài, chim có 41 loài, động vật có vú là 15 loài [35]

Phan Nguyên Hồng và Hoàng Thị Sản (1993) liệt kê được 17 loài thú ở VQG Xuân Thuỷ Một số thú ăn thịt cỡ nhỏ tồn tại nhưng không phát triển như các loài thuộc họ Chồn (Mustelidae), Rái cá thường (Lutra lutra) và Rái cá vuốt bé (Aonyx cinera), họ Cầy (Viverridae), họ Mèo (Felidae) Một loài thuộc họ Cá voi (Cetaceae) thu được mẫu vào mùa thu năm 1995 nhưng chưa xác định được tên [20]

Theo tác giả Hoàng Thị Thanh Nhàn và các cộng sự, VQG Xuân Thủy là nơi dừng chân và trú đông quan trọng của các loài chim nước di cư Qua điều tra khảo sát thực địa và kế thừa kết quả các công trình nghiên cứu về chim ở VQG Xuân Thuỷ, tác giả đã thống kê được 220 loài chim thuộc 41 họ của 11 bộ Trong số 220 loài chim ghi nhận được ở VQG Xuân Thuỷ, có 14 loài ưu tiên bảo tồn, chiếm 6,36% tổng số loài [36]

1.3.2 RNM có vai trò sinh thái – môi trường vô cùng to lớn

1.3.2.1 RNM tích luỹ các bon và hấp thụ, giảm khí CO 2

Nồng độ điôxít cácbon (CO2) trong khí quyển tăng là một nguyên nhân quan trọng gây biến đổi khí hậu, làm tăng cao nhiệt độ không khí, nhiệt độ nước biển và thúc đẩy quá trình a xít hoá nước biển, làm thay đổi môi trường sống của các quần xã sinh vật biển Một trong những biện pháp hữu hiệu làm giảm tải khí nhà kính, điều hoà khí hậu cho trái đất là trồng và bảo vệ rừng, trong đó có RNM Đặc biệt, RNM còn tham gia vào chu trình chuyển hoá các bon và nitơ, góp phần đáng kể trong việc

cố định khí CO2 làm giảm thiểu hiệu ứng nhà kính Thông qua quá trình quang hợp, cây rừng đã sử dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời và khí CO2 trong bầu khí quyển để tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể [31]

1.3.2.2 RNM giúp mở rộng diện tích đất bồi, hạn chế sói lở, xâm nhập mặn

Rễ cây RNM, đặc biệt là những quần thể thực vật tiên phong mọc dày đặc có tác dụng làm cho trầm tích bồi tụ nhanh chóng hơn Chúng vừa ngăn chặn có hiệu quả hoạt động công phá bờ biển của sóng, đồng thời là vật cản làm cho trầm tích lắng đọng [6]

Chính vì thế, khi RNM chưa bị tàn phá nhiều thì quá trình xâm nhập mặn diễn

ra chậm và phạm vi hẹp Đó là do khi triều cao, nước biển lan tỏa vào trong những khu RNM rộng lớn thì bị hệ thống rễ dày đặc cùng với thân cây làm giảm tốc độ dòng triều, tán cây sẽ hạn chế tốc độ gió [37] Ngày nay cùng với sự suy giảm diện tích RNM thì hiện tượng sói lở, xâm nhập mặn diễn ra càng nghiêm trọng, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống của cộng đồng dân cư ven biển

1.3.2.3 RNM là một hệ thống bảo vệ bờ biển hữu hiệu

Trong những năm gần đây, sự biến đổi khí hậu do các hoạt động phá rừng, gây

ô nhiễm của con người kết hợp với những biến đổi của vỏ trái đất đã gây ra những thảm họa khủng khiếp như: bão, lũ lụt, núi lửa, gần đây nhất là động đất và sóng thần Những thảm họa này đã gây ra nhiều tổn thất to lớn cả về người và kinh tế cho nhiều quốc gia Nhiều nghiên cứu cho thấy mặc dù thiên tai là không thể tránh khỏi, tuy nhiên nhờ vào những dải RNM và rạn san hô ven biển mà những thiệt hại đã được giảm đi đáng kể

Kathiresan và Rajendran (2006) nhận định rằng chuỗi đảo Surin ở vùng biển phía tây Thái Lan đã thoạt khỏi sự tàn phá nặng nề nhờ dải san hô ngầm và RNM bao quanh ngăn chặn sức mạnh khủng khiếp của trận sóng thần [38]

Thành phần loài cây là một yếu tố quan trọng trong việc làm giảm năng lượng sóng Nghiên cứu do Dahouh-Guebas và cộng sự tiến hành ở 25 đầm phá và cửa sông dọc theo toàn bộ dải bờ biển phía nam của Sri Lanka cho thấy mức độ thiệt hại do sóng thần gây ra ở các khu vực ven biển giảm thiểu đáng kể ở những nơi có các quần

xã cây ngập mặn thực thụ ưu thế bởi các loài Bần và Đước [39]

Tác giả Harada (2003) trong nghiên cứu của mình cũng cho biết rằng mật độ cây là một yếu tố quan trọng làm giảm năng lượng sóng thần Tác giả đã ước tính

rằng một dải rừng rộng 100 m với mật độ cây 30 cây/100 m2 có thể giảm áp lực của dòng chảy tới 90% [40]

Ở nước ta, ngay từ đầu thế kỷ trước, nhân dân ở các vùng ven biển phía Bắc

đã biết trồng một số loài cây ngập mặn như Trang, Bần chua để bảo vệ đê biển và vùng cửa sông Tiêu biểu như những dải rừng thuần Trang ở Giao Thủy, Nam Định hay các dải rừng Trang, Bần chua ở ven biển huyện Thái Thụy, Thái Bình

Tác giả Yoshihiro Mazda và các cộng sự khi nghiên cứu về vai trò chắn sóng bảo vệ bờ biển của RNM ở đồng bằng Bắc Bộ, Việt Nam, đã cho biết rằng rừng Trang trồng ở khu vực ven biển xã Thụy Hải có tác dụng đáng kể trong việc giảm tác động của sóng do đó đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bờ biển Dải RNM 6 tuổi

có chiều rộng 1,5 km có thể giảm độ cao sóng từ 1m ở ngoài khơi còn 0,05 m khi vào tới bờ Tác giả cũng cho rằng mật độ cây ngập mặn và chiều rộng dải rừng là hai yếu

tố quan trọng nhất quyết định hiệu quả bảo vệ bờ biển [41]

Tác giả Vũ Đoàn Thái đã bước đầu nghiên cứu khả năng chắn sóng, bảo vệ bờ biển trong bão của một số kiểu cấu trúc RNM trồng ven biển Hải Phòng Kết quả cho thấy trong cơn bão số 7 (28/9/2005), đối với rừng Trang có độ rộng 650 m ở Bàng

La, rừng Bần 8-9 tuổi có độ rộng 920 m và 650 m, độ cao sóng sau rừng giảm từ

77-88 % Mức độ giảm sóng trong bão khi qua rừng vào bờ phụ thuộc vào kiểu cấu trúc – loại RNM và hướng sóng truyền Đối với rừng Trang, hệ số suy giảm sóng cao hơn

so với rừng Bần (Rừng Trang giảm từ 80 – 88 %, rừng Bần giảm từ 77 – 81 %) [42]

1.3.3 Giá trị du lịch sinh thái của rừng ngập mặn

Ngoài những giá trị nêu trên, ngày nay RNM còn là địa điểm du lịch sinh thái thú vị, mang lại giá trị kinh tế cao cũng như góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng

về tầm quan trọng của RNM Tiêu biểu như các hoạt động du lịch sinh thái tại Khu

dự trữ sinh quyển Cần Giờ, rừng ngập mặn Cà Mau, VQG Xuân Thủy, …

1.4 Các nghiên cứu về đa dạng thực vật ngập mặn

1.4.1 Đa dạng thực vật ngập mặn trên thế giới

Thực vật RNM bao gồm nhiều chi và họ thực vật, đa số không có quan hệ họ hàng, nhưng lại có những nét chung về đặc tính thích nghi hình thái, sinh lý và sinh sản phù hợp với môi trường hết sức khó khăn là ngập mặn, thiếu không khí và đất không ổn định RNM được phát hiện ở khu vực nước ngập đầm phá, cửa sông và

châu thổ của 124 quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, hầu hết thực vật ngập mặn sống trên chất nền mềm, ngoài ra chúng còn có thể sống trên bãi đá khu vực ven bờ Tổng số loài TVNM trên thế giới thuộc 23 chi và 53 loài thuộc 16 họ nhưng theo Saenger và cs (1983) ghi nhận thì tổng số loài thực vật ngập mặn thực thụ là 60 loài Con số chính xác về số loài thực vật ngập mặn trên thế giới cho đến nay vẫn đang còn được bàn thảo và tranh luận giữa các nhà phân loại học Số loài thực vật ngập mặn trên thế giới có khoảng từ 50 đến 70 loài thực vật ngập mặn thực thụ theo các hệ thống phân loại khác nhau [9]

Tomlinson (1986) [43] đã phân chia các quần xã RNM làm hai nhóm có thành phần loài cây khác nhau Nhóm phía đông tương ứng với vùng Ấn Độ - Thái Bình Dương với số loài đa dạng và phong phú Nhóm phía tây gồm bờ biển nhiệt đới châu Phi, châu Mỹ ở cả Đại Tây Dương và Thái Bình Dương Số loài ở đây ít chỉ bằng 1/5

ở phía đông (Spalding và cs, 1997) [44]

Rừng ngập mặn Châu Á khá đa dạng và phong phú Trong một nghiên cứu về

hệ sinh thái RNM Iran, tác giả Mohammad Ali Zahed và các cộng sự đã cho biết có hơn 60 loài cây ngập mặn thực thụ trên thế giới; trong đó quan trọng nhất là các chi

Rhizophora, Avicennia, Bruguiera và Sonneratia Tuy nhiên, chỉ có hai loài Đước

được tìm thấy trong rừng ngập mặn Iran, Avicennia marina (Forssk.) Vierh (họ Avicenniaceae) và Rhizophora macrunata Lam (họ Rhizophoraceae) [45]

Khi nghiên cứu về đa dạng sinh học hệ sinh thái ngập mặn Sundarban, tác giả

B Gopal and M Chauhan đã cho biết ở khu vực Ấn Độ và Bangladesh có khoảng 30-36 loài cây ngập mặn thực thụ được quan sát với sự ưu thế vượt trội của 2 loài

Heritiera fomes Buch.-Ham và Excoecaria agallocha L [46]

Đông Nam Á được đánh giá là khu vực giàu đa dạng thực vật ngập mặn nhất trên thế giới Trong đó, Indonesia là nước có thành phần loài thực vật ngập mặn thực thụ lớn nhất trong khu vực với 48 loài trong tổng số 52 loài cây ngập mặn thực thụ của khu vực, tiếp theo là Malaysia (42 loài) Việt Nam có mức độ đa dạng thứ 9 trong tổng số 11 nước Đông Nam Á có thực vật ngập mặn phân bố [3, 4] FAO đã báo cáo

về 41 loài cây ngập mặn thực thụ từ bờ biển Malaysia có diện tích 918 km2 Báo cáo này cũng đã ghi nhận có khoảng 43 loài thực vật ngập mặn thực thụ ở Indonesia [2] Thực vật RNM Philippine tương đối đa dạng với khoảng 40 loài thực vật ngập mặn thực thụ phân tầng rõ ràng [47]

1.4.2 Đa dạng thực vật ngập mặn ở Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển dài nên hệ thống RNM rất phát triển, chạy dài từ Bắc vào Nam với thành phần loài tương đối đa dạng

Có thể nói Phan Nguyên Hồng là tác giả đi đầu trong việc nghiên cứu RNM ở Việt Nam Rất nhiều sách chuyên khảo, bài báo của ông về RNM đã được xuất bản Năm 1993, Phan Nguyên Hồng [20] đã công bố danh sách 77 loài cây ngập mặn thuộc hai nhóm được phân chia theo các điều kiện môi trường và dạng sống khác nhau: Nhóm 1 có 35 loài cây ngập mặn thuộc 20 chi của 16 họ, nhóm này thường được gọi

là cây ngập mặn thực thụ; Nhóm 2 có 42 loài thuộc 36 chi của 28 họ, gồm các loài cây tham gia RNM Chúng thường sinh trưởng ở các rừng thứ sinh và rừng trồng trên nền đất cao Đến nay khu hệ thực vật RNM ở miền Nam đã biết có 69 loài, còn ở miền Bắc mới gặp 34 loài

Năm 1999, tác giả Phan Nguyên Hồng xuất bản cuốn “Rừng ngập mặn Việt Nam”, trong đó đã thống kê được 106 loài cây ngập mặn, vùng ven biển Nam Bộ có

100 loài, vùng ven biển Trung Bộ có 69 loài, ven biển Bắc Bộ có 52 loài Thành phần của thảm thực vật tự nhiên ở vùng cửa sông thường gồm những loài cây nước lợ (chịu

được môi trường nước lợ), điển hình là các loài Bần trắng (Sonneratia alba J.E.Smith.), Bần Chua (Sonneratia caseolaris (L.) Engl.), Vẹt Khang (Bruguiera

sexangula (Lour.) Poir.), Dừa nước (Nypa fruticans Wurm) là những loài chỉ thị cho

môi trường nước lợ [6]

Bên cạnh đó, nhiều tác giả cũng đã tham gia nghiên cứu về đa dạng thực vật ngập mặn ở các khu vực khác nhau, từ Bắc vào Nam, như Nam Định, Thái Bình, Quảng Ninh, Huế, Đà Nẵng, Phú Quốc, Cần Giờ, …

Tác giả Hoàng Thị Thanh Nhàn đã ghi nhận tại khu vực nghiên cứu ở VQG Xuân Thủy có sự phân bố của 115 loài thực vật bậc cao có mạch, bao gồm các loài cây ngập mặn thực thụ và các loài tham gia vào RNM, các loài từ nội địa di cư đến

và thích nghi được với điều kiện tại VQG Xuân Thủy thuộc 101 chi, 41 họ [36] Cũng tại VQG Xuân Thủy, tác giả Đỗ Hữu Thư và các cộng sự đã ghi nhận có sự phân bố của 115 loài thực vật bậc cao có mạch, thuộc 101 chi, 41 họ Trong đó, ngành Dương xỉ - Polypodiophyta có 7 loài, thuộc 7 chi, 5 họ; Lớp Hai lá mầm (Dicotyledones) có 80 loài, thuộc 70 chi, 30 họ; Lớp Một lá mầm (Monocotyledones)

có 28 loài thuộc 24 chi, 6 họ thực vật [49]

Kết quả điều tra vùng ngập mặn thuộc VQG Bái Tử Long của tác giả Phạm Khánh Linh, Đỗ Thị Xuyến ghi nhận 49 loài thực vật, thuộc 44 chi, 28 họ thực vật bậc cao có mạch Trong số 49 loài này có 7 loài cây ngập mặn thực thụ và 42 loài cây

tham gia hay di cư vào rừng ngập mặn Các loài cây thường gặp là Sú (Aegiceras

corniculatum (L.) Blanco), Trang (Kandelia candel (L.) Druce), Đước vòi

(Rhizophora Stylosa Griff.), Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza L (Lam.) Nguồn tài

nguyên cây có ích bao gồm các loài cây thuốc (39 loài), cho gỗ (10 loài), làm rau ăn (5 loài), làm thức ăn gia súc (4 loài) và một số loài cho các công dụng khác [50] Thành phần loài thực vật RNM khu vực cửa sông Thái Bình đã có nhiều tác giả nghiên cứu với số loài ghi nhận được khác nhau như: Mai Sỹ Tuấn (2008) cho biết ở khu vực Tiền Hải có 181 loài thực vật, trong đó có 11 loài cây ngập mặn thực thụ, 37 loài cây tham gia ngập mặn và 133 loài cây nội địa di cư ra; Lê Thị Thanh (2009) tổng hợp khu vực Thái Bình có 36 loài trong đó 12 loài cây ngập mặn thực thụ, 14 loài cây tham gia và 10 loài cây nội địa di cư ra [51]

Kết quả khảo sát tại khu vực vùng ven biển từ Đà Nẵng đến Ninh Thuận cho thấy thành phần loài cây ngập mặn ở đây khá đa dạng với 40 loài cây được xác định Trong đó có 26 loài cây ngập mặn thực thụ và 14 loài cây tham gia RNM Các loài

cây ngập mặn phổ biến ở vùng Nam Trung Bộ gồm: Đước đôi (Rhizophora

apiculata), Đưng (Rhizophora mucronata), Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza), Mắm

trắng (Avicennia alba), Mắm biển (Avicennia marina), Bần trắng (Sonneratia alba), Giá (Excoecaria agallocha), Dừa nước (Nypa fruticans), Cóc vàng (Lumnitzera Willd (1803)), [52]

Khi nghiên cứu thành phần loài và phân bố của thực vật ngập mặn ở đầm Lập

An, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế, tác giả Phạm Ngọc Dũng và cộng sự đã xác định được 33 loài thực vật ngập mặn thuộc 32 chi, 25 họ thuộc 2 ngành Trong

đó, một số loài trước đây đã được công bố nhưng hiện không còn tìm thấy như Bần

chua (Sonneratia caseolaris) và Ô rô (Acanthus ilicifolius) Tuy nhiên, đã phát hiện cây Dà quánh (Ceriops decandra (Griff.) Ding Hou) và xem là loài lần đầu tiên được

ghi nhận tại đầm Lập An [53]

Tác giả Đặng Minh Quân và cộng sự đã tiến hành khảo sát tại 11 điểm có RNM của 4 xã thuộc VQG Phú Quốc Kết quả đã xây dựng được bảng danh lục các loài thực vật bậc cao có mạch gồm 103 loài thuộc 80 chi của 41 họ trong 3 ngành

Trong đó có 23 loài cây ngập mặn thực thụ, 22 loài cây tham gia RNM và 58 loài cây nội địa phát tán ra sống ở vùng ven biển có RNM, bổ sung vào danh lục thực vật VQG Phú Quốc 10 loài Nguồn tài nguyên cây có ích và những loài cây nguy cấp cũng đã được thống kê với 98 loài cây có giá trị sử dụng chiếm 95,15% số loài của

hệ, 4 loài cây có tên trong Sách đỏ Việt Nam (2007) chiếm 3,88% số loài của hệ Đồng thời cũng đã xác định được 5 kiểu nơi sống khác nhau trong hệ sinh thái RNM của Vườn Quốc gia Phú Quốc [54]

Kết quả nghiên cứu đa dạng thành phần loài cây du nhập RNM ở khu dự trữ sinh quyển Cần Giờ đã ghi nhận được 137 loài, 99 chi, 38 họ của 2 ngành thực vật bậc cao có mạch là ngành Dương xỉ (Polypodiophyta) và ngành Ngọc lan (Magnoliophyta) Trong đó, bổ sung mới 48 loài cây du nhập cho khu vực nghiên cứu Tài nguyên thực vật có ích cũng được thống kê, với 72 loài (chiếm 52,6% tổng

số loài) cây có giá trị làm thuốc, 15 loài (chiếm 10,9%) cây làm thực phẩm, 6 loài (chiếm 4,4%) cây làm cảnh, 4 loài (chiếm 2,9%) cây gia dụng và 4 loài (chiếm 2,9%) cây cho gỗ [55]

Tác giả Lê Xuân Ái, Trần Đình Huệ khi nghiên cứu về đa dạng sinh học VQG Côn Đảo đã cho biết hệ sinh thái RNM tại Côn Đảo có 46 loài đã được thống kê và định danh, trong đó có 28 loài cây ngập mặn thực thụ thuộc 14 họ, 18 loài tham gia ngập mặn thuộc 13 họ [56]

1.5 Các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối RNM

Việc nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và sinh khối các quần xã thực vật nói chung

và các quần xã thực vật ngập mặn nói riêng là rất quan trọng Kết quả của quá trình nghiên cứu này giúp các nhà nghiên cứu nắm được diễn thế sinh thái của quần xã, đánh giá được trữ lượng tự nhiên, là nền tảng cho công tác quản lý và khai thác có hiệu quả các nguồn tài nguyên thực vật Thường thì các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối RNM được tiến hành song song

1.5.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Như đã nói ở trên, việc nghiên cứu cấu trúc và sinh khối của thực vật ngập mặn là rất quan trọng nên nhiều nhà khoa học trên thế giới đã tham gia nghiên cứu lĩnh vực này từ khá sớm

Tác giả người Nhật Komiyama là nhà nghiên cứu có đóng góp rất lớn trong lĩnh vực nghiên cứu sinh khối các loài thực vật ngập mặn ở khu vực Đông Nam Á

Ngay từ năm 1988, khi nghiên cứu về phương pháp xác định sinh khối của thực vật ngập mặn, ông đã đưa ra 3 phương pháp chính là: Phương pháp thu hoạch, phương pháp cây trung bình, và phương pháp sử dụng biểu thức tương quan Trong RNM trưởng thành, tổng trọng lượng của một cây thường đạt đến vài tấn Do đó, phương pháp thu hoạch không thể dễ dàng sử dụng trong rừng trưởng thành và bản thân nó không thể tái tạo vì tất cả các cây phải được thu hoạch một cách tàn nhẫn Phương pháp cây trung bình chỉ được sử dụng trong rừng có kích thước cây đồng nhất nên cũng không dễ áp dụng Phương pháp sử dụng biểu thức tương quan dùng để ước tính toàn bộ hoặc một phần trọng lượng của một cây Đây là một phương pháp không phá hủy do đó hữu ích cho việc ước lượng sự thay đổi theo thời gian của sinh khối rừng [57] Phương pháp này đã được giả luận án lựa chọn sử dụng để xác định sinh khối các loài thực vật ngập mặn chủ yếu ở một số quần xã thực vật ngập mặn thuộc VQG Xuân Thủy

Đến năm 2005, tác giả Komiyama đã tiến hành kiểm kê số liệu về khối lượng của 104 cây đại diện cho 10 loài cây ngập mặn từ RNM ở Đông Nam Á để thiết lập các phương trình chung cho thân cây, lá, các bộ phận trên mặt đất và khối lượng gốc Tác giả đã sử dụng các kích thước cây có thể đo được, chẳng hạn như DBH (đường kính thân ngang ngực), DR0.3 (đường kính thân cây ở vị trí cách 30 cm so với gốc rễ cao nhất của loài Rhizophora), DB (đường kính thân ở chi nhánh sống thấp nhất) và

H (chiều cao cây) làm các biến độc lập của biểu thức tương quan Phương pháp dùng biểu thức tương quan là một công cụ mạnh để ước lượng trọng lượng cây sử dụng các biến độc lập như đường kính thân cây và chiều cao được định lượng trong hiện trường Trong số các loài cây ngập mặn đã nghiên cứu, thân hình thân cây đã được thống kê giống nhau bất kể vị trí và loài Tuy nhiên, ρ (mật độ gỗ của thân cây) khác biệt đáng

kể giữa các loài [58]

Theo các tác giả I.A Chandra, G Seca và M.K Abu Hena, Rhizophora

apiculata là một trong những loài quan trọng nhất trong RNM Nó cũng là một trong

những loài cây ngập mặn mang tính thương mại ở khu vực Châu Á Thái Bình Dương

Để hiểu được các đặc điểm của hệ sinh thái rừng và để thiết lập một hệ thống quản lý phù hợp, cần có một sự ước lượng chính xác về sinh khối Sinh khối và khối lượng

thân của R apiculata tương ứng là 116,79 tấn/ha và 65,55 m3/ha Từ các kết quả nghiên cứu tác giả đã đưa ra kết luận: Sinh khối và khối lượng thân trên mặt đất có

liên quan mật thiết với đường kính và chiều cao cây Điều đó cho thấy sinh khối và khối lượng thân cây trên mặt đất sẽ tăng cùng với đường kính và chiều cao của cây [59]

Khi nghiên cứu thực vật RNM ở cửa sông Kala Oya thuộc bờ biển phía tây bắc Sri Lanka, tác giả Perera và cộng sự đã xác định cấu trúc thực vật bằng cách sử dụng số liệu thu thập được về đa dạng loài thực vật, mật độ, vùng đáy, diện tích lá và chiều cao cây Sinh khối (tổng sinh khối trên và dưới mặt đất) của cây ngập mặn được ước lượng bằng phương pháp tương quan và năng suất sơ cấp tổng thể được tính bằng cách sử dụng chỉ số diện tích lá đo bằng cảm biến bức xạ mặt đất Tổng cộng có 8 loài cây ngập mặn thực sự đã được phát hiện trong khu vực và mật độ cao nhất cho

Rhizophora mucronata (528 cây/ha), tiếp theo là Excoecaria agallocha (447 cây/ha)

và Lumnitzera racemosa (405 cây/ha) [60]

Tác giả Hema Gupta và M Ghose đã nghiên cứu cấu trúc và sinh khối RNM

ở Đảo Lothian thuộc Khu dự trữ Sinh quyển Sundarbans 21 loài thực vật, trong đó

có 13 loài thực vật ngập mặn thực thụ và 8 loài tham gia được ghi nhận tại 40 điểm nghiên cứu phân bố ngẫu nhiên trên đảo Nhìn chung, RNM ở đây được chi phối bởi các cây nhỏ; chỉ có 2,7% số cây có đường kính thân vượt quá 10 cm và 2,6% vượt quá chiều cao 6 m Mật độ cây dao động từ 4.723 cây/ha đến 23.751 cây/ha Sinh khối trên mặt đất thấp và dao động từ 8,9 tấn/ha đến 50,9 tấn/ha [61]

1.1.Nghiên cứu cấu trúc và sinh khối cây ngập mặn ở một khu RNM lùn trong Vườn Quốc gia Everglades, Florida, tác giả C Day Coronado-Molina cho biết đặc điểm cấu trúc của RNM ở đây tương đối đơn giản với chiều cao cây dao động từ 0,9 đến 1,2 mét và mật độ cây dao động từ 7.062 đến 23.778 thân/ha Một quan hệ tuyến tính được phát triển để ước lượng lá, nhánh, gốc rễ và tổng sinh vật trên mặt đất loài Rhizophora lùn Và tổng sinh khối trên mặt đất của loài này được ước tính dao động

từ 7,9 đến 23,2 tấn/ha Rhizophora mangle đóng góp 85% tổng sinh khối cây trồng đứng Conocarpus erectus L., 1753, Laguncularia racemosa (L.) C.F.Gaertn., 1807,

và Avicennia germinans đóng góp phần sinh khối còn lại [62]

1.5.2 Các nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về cấu trúc và sinh khối của RNM đã được tiến hành ở nhiều khu vực khác nhau

Tác giả Vũ Đoàn Thái đã nghiên cứu RNM tại xã Đại Hợp (Kiến Thuỵ, Hải Phòng) Nghiên cứu cho biết rừng nằm sát đê biển, có chiều rộng 670 m gồm hai loài

Bần chua (Sonneratia caseolaris) và Trang (Kandelia obovata) Cây Bần chua có

chiều cao trung bình 459 cm; đường kính thân 149,5 mm; mật độ 1.351cây/ha và tỷ

lệ che phủ là 93% Cây Trang có chiều cao trung bình 165,5 cm; đường kính thân 90,6 mm; mật độ 16.100 cây/ha và độ che phủ 92% [63]

Tác giả Vũ Mạnh Hùng và cộng sự [64] khi nghiên cứu cấu trúc phân tầng của rừng phòng hộ ven biển phía Bắc đã cho biết trong hệ thống RNM, sự phân tầng

thường diễn ra như sau: Ở độ cao 4 – 8 m chủ yếu là Bần (S caseolaris) tập trung

phân bố thành dải dọc theo các con sông, lạch trong rừng ngập mặn, hay phân bố rải

rác xen trong quần xã Trang (K obovata) trồng 4-10 tuổi Ở độ cao 2 - 4 m: Đây là

tầng cây chính ở khu vực với nhiều loài phân bố ở tầng cây này như Đước

(Rhizophora stylosa), Mắm biển (Avicennia marina), Trang (K obovata), Vẹt dù (Bruguiera gymnorrhiza), Ở độ cao 1 – 2 m: Tầng cây này cũng chiếm thị phần

khá lớn với sự phân bố của một số loài cây ngập mặn chính như Đước, Cóc vàng, Sú, Trang trong các sinh cảnh tự nhiên Ở độ cao dưới 1m: Tầng cây này thường phân bố dưới tán cây ngập mặn, đó là những cây con tái sinh, Ráng và một số loài cỏ

Cũng trong kết quả điều tra khảo sát toàn bộ thảm thực vật ngập mặn phân bố tại khu vực đầm Nại, Ninh Thuận của tác giả Vũ Mạnh Hùng và các cộng sự cho biết thực vật ngập mặn ở đây đặc trưng bởi 04 quẩn xã sau: Quần xã Mắm biển, Sú; Quần

xã Mắm biên, Mắm quăn, Đước vòi; quần xã Mắm biển, Đước đôi; Quần xã cây bụi phân bố ven bờ đầm gồm có các loại cây như Vạng hôi, Cỏ lức, Sam biển và một số loài cỏ Độ che phủ của thảm thực vật ngập mặn trong khu vực rất cao trên 98%, với mật độ cây phân bố rất cao trung bình của Đước đôi là 1.850 cây/ha, Mắm biển là 3.000 cây/ha Tầng tán 4-6 m là tầng cây chiếm ưu thế, tiếp theo là tầng tán 2-4 m, tầng tán 1-2 m có mật độ cá thế rất thấp Thảm thực vật ngập mặn đang ở giai đoạn phát triền cực điểm [65]

Viên Ngọc Nam (1998) [25] đã nghiên cứu về sinh khối và năng suất sơ cấp

rừng Đước đôi (Rhizophora apiculata) tại Cần Giờ bao gồm lượng rơi, xác phân hủy,

dinh dưỡng và các chất dinh dưỡng trả lại đất sau các lần tỉa thưa Trên cơ sở phương pháp của Ong Jin - Eong và cs (1983), tác giả sử dụng ô tiêu chuẩn diện tích 100 m2(10 m x 10 m), hạ cây ngã để thu thập số liệu tính sinh khối rừng Đước tại Cần Giờ Kết quả tính được: Năng suất sinh khối rừng Đước tăng từ 5,93 đến 12,44 tấn/ha/năm, đường kính tăng từ 0,46 đến 0,81 cm/năm, trữ lượng thảm mục tích lũy trên sàn rừng tăng từ 3,4 đến 12,46 tấn/ha Tổng sinh khối khô rừng Đước ở các độ tuổi 4, 8, 12,

16 và 21 theo thứ tự là 16,24 tấn/ha; 89,01 tấn/ha; 118,21 tấn/ha; 138,98 tấn/ha và 139,98 tấn/ha Như vậy, sinh khối Đước đôi tăng tỉ thuận theo độ tuổi

Nguyễn Hà Quốc Tín, Lê Tấn Lợi khi nghiên cứu ảnh hưởng của cao trình đến tích lũy carbon trên mặt đất của RNM cồn Ông Trang, huyện Ngọc Hiền, tỉnh Cà Mau đã cho biết sinh khối và carbon cây của Đước Đôi tại đây có giá trị lần lượt là 233,56 tấn/ha và 109,77 tấn/ha, tiếp theo là địa hình cao Vẹt Tách với giá trị sinh khối

và carbon cây là 170,23 tấn/ha và 80,01 tấn/ha Thấp nhất là địa hình thấp với Mắm Trắng chiếm ưu thế với giá trị sinh khối và carbon cây là 120,83 tấn/ha và 56,79 tấn/ha [66]

Đặng Trung Tấn và cs (1999) đã nghiên cứu sinh khối rừng Đước ở Cà Mau Kết quả sinh khối khô rừng Đước ở tuổi 34 đạt 340 tấn/ha Phương trình tương quan sinh khối khô với D1.3 được tác giả chọn có dạng hàm số mũ: Wtk = 0,1709 * (D1.3)2,5627 [67]

Tuy nhiên chưa có một nghiên cứu nào được cập nhật về cấu trúc và sinh khối RNM

ở VQG Xuân Thủy

1.6 Các nghiên cứu về hóa học và hoạt tính sinh học các loài TVNM

1.6.1 Nghiên cứu hóa học đối với các loài thực vật ngập mặn

1.6.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài thực vật ngập mặn được thực hiện từ khá sớm Năm 1913, tác giả Bournot đã nhận dạng hợp chất

lapachol từ cây Avicennia tomentosa Jacq của Ấn Độ và Tây Phi Sau đó, vào năm

1959, RaoBose đã phân lập được một triterpene với tên gọi genin-A (1) từ vỏ cây A

corniculatum của Ấn Độ Năm 1965, Taylor thu được một limonoid có tên gedunin

(2) từ gỗ của cây Xylocarpus granatum J Koening Châu Phi Hoạt tính kháng nấm

và chống dị ứng của gedunin đã được SundarasivaRao và các cộng sự của ông phát hiện [16] Từ năm 1970 đến năm 2000, các nhà khoa học Australia, Ấn Độ và Nhật

Bản đã phân lập được nhiều hợp chất mới từ một số cây ngập mặn như Acanthus

illicifolius, Bruguiera gymnorhiza, Heritiera littoralis Aiton và Excoecaria agallocha … [16, 68] Trong thập niên cuối cùng của thế kỷ 20, điểm nổi bật nhất là

những nghiên cứu về thành phần hóa học và hoạt tính sinh học các hợp chất diterpenoids từ cây Giá của các nhà khoa học Ấn Độ và Nhật Bản Bốn hợp chất diterpene dạng khung labdane và beyerane thu được từ cây này thể hiện hoạt tính chống khối u in vitro rất mạnh [68] Sau những năm 2000 còn xuất hiện thêm một số lượng đáng kể các nghiên cứu về cây ngập mặn của các nhà khoa học Trung Quốc

là sản phẩm của sự trao đổi chất cơ bản và rất quan trọng để duy trì quá trình sống, trong khi những lớp chất như phenol, steroid, alcaloid, terpenoid là các sản phẩm trao đổi chất thứ cấp và có tầm quan trọng về độc tính, dược lý và sinh thái [16]

Nghiên cứu đầu tiên về cây Đước vòi được thực hiện vào năm 2007 do nhóm nghiên cứu của Dong-Li Li (Trung Quốc) Trong báo cáo này họ đã phân lập và xác định cấu trúc được 8 hợp chất flavanol từ thân và cành cây Đước vòi, trong đó có 1 chất mới

là 3,7-O-diacetyl (–)-epicatechin (5) Dịch chiết thô và các phân đoạn dịch chiết

EtOAc, n-BuOH đều có hoạt tính quét gốc tự do DPPH Ngoại trừ hợp chất

3,3′,4′,5,7-O-pentaacetyl (–)-epicatechin (6), 7 hợp chất còn lại bao gồm (–)-epicatechin (3), O-acetyl (–)-epicatechin (4), (+)-afzelechin (7), (+)-catechin (8), cinchonain Ib (9),

3-proanthocyanidin B2 (10) đều thể hiện hoạt tính quét gốc tự do DPPH mạnh, đặc biệt

hợp chất proanthocyanidin B2 có IC50 = 4,3 µg/ml mạnh gấp bốn lần chất đối chứng dương butylated hydroxytoluene có IC50 = 18,0 µg/ml [69]

Năm 2008 nhóm của Dong-Li Li lại tiếp tục công bố 7 hợp chất triterpene

khung oleanane từ thân và cành cây Đước vòi, trong đó có 1 chất mới

3β-O-(E)-coumaroyl-amyrin (11) Còn lại là các hợp chất amyrin (12), 3β-taraxerol (13), 3β-taraxerol formate (14), 3β-taraxerol acetate (15), 3β-O-(E)-coumaroyl-taraxerol (16), 3β-O-(Z)-coumaroyl-taraxerol (17) [70]

14 15

Cũng trong năm 2008, Kensaku Takara và các cộng sự Nhật Bản công bố 2 hợp chất flavanol glycoside cùng 7 hợp chất flavanol từ thân cây Đước vòi bao gồm

catechin (18), (–)-epicatechin (19), cinchonain IIa (20), cinchonain IIb (21),

(+)-catechin 3-O-α-L-rhamnoside (22), cinchonain Ia (23), glabraoside A (24),

glabraoside B (25), cinchonain Ib (26) Kết quả thử nghiệm hoạt tính sinh học cho

thấy tất cả 9 hợp chất này đều có hoạt tính quét gốc tự do DPPH mạnh hơn cả ascorbic acid, riêng hợp chất glabraoside A hoạt tính còn mạnh hơn đối chứng dương EGCg [71]

20

21

24 25 26

Năm 2006, Samir Kumar Sadhu và cộng sự (Bangladesh và Nhật Bản) công

bố 2 hợp chất flavonoid từ phần lá loài Sonneratia caseolaris thu thập tại Bangladesh

là luteolin (27) và luteolin 7-rutinoside (28), cả 2 hợp chất này đều thể hiện hoạt tính

chống oxi hóa [72]

Năm 2009 nhóm nghiên cứu của Shi Biao Wu (Trung Quốc) tách được 9 hợp

chất từ quả cây Bần chua là (-)-(R)-nyasol (29), (-)-(R)-4’-O-methylnyasol (30), dihydroxy-6H-benzo[b,d]pyran-6-one (31), 3-hydroxy-6H-benzo[b,d]pyran-6-one (32), oleanolic acid (33), maslinic acid (34), luteolin (27), luteolin 7-O-β-glucoside (35), benzyl-O-β-D-glucopyranoside (36) Trong đó 2 hợp chất nor-lignans (29, 30)

3,8-và 2 dẫn xuất 6H-benzo[b,d]pyran-6-one (31, 32) được phần lập lần đầu tiên từ chi

Sonneratia có thể coi là các các chất “chỉ thị” (taxonomic markers) cho việc phân loại

chi này Kết quả đánh giá hoạt tính gây độc tế bào trên dòng tế bào u thần kinh đệm

chuột C-6 cho thấy các chất 29, 30, và 34 thể hiện khả năng gây độc tế bào ở mức độ

trung bình với IC50 tương ứng là 19,02; 20,21 và 31,77 µg/ml (đối chứng dương fluorouracil có IC50 = 5,84 µg/ml) [73]

(53-55, 59) được phân lập và xác định từ thân và cành của cây ngập mặn Sonneratia

caseolaris Trong số này các hợp chất 37, 40-56 và 58-60 đã được phân lập lần đầu

tiên từ loài này Các thử nghiệm in vitro gây độc tế bào trên dòng tế bào gan người

SMMC-7721 cho thấy hợp chất 57 (3',4',5,7-tetrahydroxyflavone) thể hiện hoạt tính

tốt với IC50= 2,8 µg/ml, còn các hợp chất axit oleanolic (50), 3,3'-di-O-methyl etheraxit ellagic (54) và 3,3',4-O-tri-O-methyl ether axit ellagic (55) có hoạt tính yếu

Hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất trên cũng được thử nghiệm trên các chủng

Candida albicans và Staphylococcus aureus, tuy nhiên không có hợp chất nào thể

hiện hoạt tính đáng kể [74]

1.6.1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về thành phần hóa học của các loài thực vật ngập mặn còn khá ít ỏi và chưa thực sự toàn diện Tác giả Nguyễn Thị Hoài Thu và các cộng sự đã nghiên cứu thành phần hóa học của Cây Bần trắng được thu thập tại RNM Cần Giờ Kết quả cho thấy, từ cao eter dầu hỏa của lá cây Bần trắng, 6 hợp chất đã

được phân lập gồm acid oleanolic (61), betulin (62), acid betulinic (63), acid alphitolic (64), methyl gallat (65) và 5-hydroxymethylfurfural (66) Trong số bốn hợp

chất trên, acid oleanolic hiện diện với hàm lượng cao, khoảng 0,15% so với bột lá khô Các kết quả nghiên cứu cho thấy acid oleanolic có hoạt tính mạnh kháng HIV

và kháng ung thư Điều này định hướng cho việc khai thác lá Bần, thu lấy acid oleanolic, chế biến thành các loại thực phẩm và dược phẩm có giá trị [75]

61

65

66

Từ cao hexan của lá cây Mắm quăn, tác giả Lâm Phục Khánh và các cộng sự

đã phân lập được 6 hợp chất gồm acid ursolic (67), lupeol (68), betulin (62), sitosterol (69), sitosterol 3–O–β–D–glucopyranoside (70) và tectochrysin (71) Cấu trúc hóa

học của các hợp chất này được xác định dựa trên các phương pháp phổ nghiệm kết hợp so sánh với số liệu trong tài liệu tham khảo Trong số sáu hợp chất trên, sitosterol 3–O–β–D–glucopyranoside và tectochrysin lần đầu tiên được biết có sự hiện diện trong chi Avicennia [76]

Năm 2012, hai tác giả Lê Thanh Phước và Từ Minh Tỏ nghiên cứu trên vỏ rễ

Bần chua thu được 2 hợp chất là PHUOC-TO-01 là betulinaldehyde (72) và hợp chất PHUOC-TO-02 được nhận danh là lupeol (68) [77]

Từ mẫu cành và lá cây Cóc trắng được thu hái tại RNM Cần Giờ, Thành phố

Hồ Chí Minh, tác giả Châu Ngọc Điệp và cộng sự đã phân lập được hai hợp chất

tritecpen là taraxerol (73) và lupeol (68), và ba hợp chất tritecpen glycosit là rosamutin (74), kaji-ichigoside F1 (75), and hederagenin 3-O-α-L-arabinopyranoside (76) [78]

73 76

74 R1 = OH R 2 = H

75 R1 = H R 2 = OH

Năm 2014, tác giả Ninh Thị Ngọc và các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu

thành phần hóa học của quả loài Dứa dại biển (Pandanus odoratissimus (L.F.)) thu

thập tại VQG Xuân Thủy và đã phân lập được 9 hợp chất hóa học trong đó có 6 hợp chất lignin, 2 hợp chất phenolic và 1 hợp chất triterpene [79]

1.6.2 Nghiên cứu hoạt tính sinh học các loài thực vật ngập mặn

1.6.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Rừng ngập mặn là nguồn nguyên liệu giàu các hợp chất hóa học như steroid, triterpen, saponin, flavonoid, alkaloid và tannin Chất chiết xuất từ các loài cây ngập mặn khác nhau được cho là có đặc tính dược phẩm đa dạng

Những nghiên cứu về hoạt tính sinh học đã chỉ ra các loài thực vật ngập mặn

có hoạt tính kháng khuẩn, chống oxy hóa, gây độc tế bào, chống ung thư, kháng nấm, chống sốt rét, kháng vi sinh vật kiểm định Những thống kê về kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của thực vật ngập mặn được trình bày trong bảng 1.3 [16, 68, 80]

Bảng 1.3 Thành phần hóa học, đặc tính dược lý và hoạt tính sinh học của một số

loài thực vật RNM

1 Acanthus ilicifolius L

Chống viêm, kháng vi rút, giảm đau, chống ung thư

[16, 80]

4 Avicennia officinalis L

Gây độc tế bào, kháng VSVKĐ, kháng khuẩn, kháng vi rút