Nghiên cứu sự phân bố và biến động của nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền trung việt nam

9Bảng 1.2: Trữ lượng và khả năng khai thác nghìn tấn/nămnguồn lợi cá nổi nhỏ trên các vùng biển Việt Nam .... Hình 3.6: Phân phối theo tháng của tổng sinh khối nghìn tấn và khả năng khai

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đặng Thị Mai

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ BIẾN ĐỘNG CỦA NGUỒN LỢI

CÁ NỔI NHỎ VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

Đặng Thị Mai

NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ BIẾN ĐỘNG CỦA NGUỒN LỢI

CÁ NỔI NHỎ VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG VIỆT NAM

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 8440228.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS ĐOÀN VĂN BỘ

Hà Nội – 2018

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Khoa học Tự nhiên nói chung và Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học nói riêng đã dạy

dỗ, cung cấp những kiến thức chuyên sâu và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Nhân đây, em cũng xin chân thành cảm ơn ThS Bùi Thanh Hùng (Viện Nghiên cứu Hải Sản) đã cung cấp số liệu cho luận văn

Do kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong nhận được những góp ý của các thầy cô giáo để sửa chữa và hoàn thiện luận văn

Hà Nội, ngày 26 tháng 12 năm 2018 Học viên Đặng Thị Mai

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN NGUỒN LỢI CÁ NỔI NHỎ VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG 3

1.1 Giới thiệu vùng biển miền Trung 3

1.1.1 Vị trí địa lý và địa hình vùng biển miền Trung 3

1.1.2 Một số đặc trưng cơ bản về điều kiện tự nhiên 4

1.2 Nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung 7

1.2.1 Khái quát về nguồn lợi cá nổi nhỏ biển Việt Nam 7

1.2.2 Nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung 9

1.3 Một số phương pháp đánh giá trữ lượng nguồn lợi cá 13

1.3.1 Nội dung của việc đánh giá trữ lượng 13

1.3.2 Một số phương pháp đánh giá trữ lượng 14

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG VÀ NGUỒN SỐ LIỆU SỬ DỤNG 19

2.1 Phương pháp chuyển hóa năng lượng 19

2.1.1 Phương pháp chuyển hóa năng lượng đánh giá nguồn lợi CNN 19

2.1.2 Mô hình chu trình chuyển hóa Nitơ trong hệ sinh thái biển 20

2.2 Nguồn số liệu sử dụng trong nghiên cứu 27

2.2.1 Trường độ sâu 27

2.2.2 Trường 3D nhiệt độ nước biển 27

2.2.3 Trường bức xạ tự nhiên trung bình tháng trên mặt biển 33

2.2.4 Các tham số sinh thái của mô hình chu trình chuyển hóa Nitơ 34

Chương 3

CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG VÀ PHÂN BỐ, BIẾN ĐỘNG NGUỒN LỢI

CÁ NỔI NHỎ VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG 37

3.1 Quá trình sản xuất vật chất hữu cơ trong quần xã sinh vật nổi vùng biển miền Trung 37

3.1.1 Quá trình sản xuất sơ cấp của thực vật nổi 37

3.1.2 Quá trình sản xuất thứ cấp của động vật nổi 40

3.1.3 Đặc trưng chuyển hóa năng lượng vùng biển 42

3.2 Ước tính trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung 43

3.2.1 Sinh khối cá nổi nhỏ 43

3.2.2 Năng suất cá nổi nhỏ 46

3.2.3 Ước tính tổng trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ 49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 58

Phụ lục 1: Mô hình toán chu trình chuyển hóa Nitơ 58

Phụ lục 2: Tính toán bức xạ tự nhiên trên mặt biển 61

Phụ lục 3: Tính toán năng suất sinh học và các hiệu suất sinh thái 62

Phụ lục 4: Tính toán các giá trị tích phân 64

Phụ lục 5: Phân bố nhiệt độ nước biển trên các mặt cắt 65

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Tổng hợp kết quả đánh giá trữ lượng và khả năng khai thácnguồn lợi cá biển Việt Nam 9Bảng 1.2: Trữ lượng và khả năng khai thác (nghìn tấn/năm)nguồn lợi cá nổi nhỏ trên các vùng biển Việt Nam 11Bảng 1.3: Sản lượng khai thác cá nổi nhỏ các tỉnh khu vực miền Trung 11Bảng 2.1: Trích file T0717.txt - trường 3D nhiệt biển trung bình tháng 7 – 2017tại vùng biển miền Trung 27Bảng 2.2: Các thông số (hằng số) sinh thái của mô hình cho vùng biển miền Trung 34Bảng 3.1: Thống kê giá trị sinh khối TVN theo tháng tại một số tầng (mg-tươi/m3) 37Bảng 3.2: Thống kê giá trị sinh khối ĐVN theo tháng tại một số tầng (mg-tươi/m3) 40Bảng 3.3: Giá trị các hiệu suất sinh thái trung bình tháng trên toàn vùng biển 42Bảng 3.4: Giá trị trung bình sinh khối cá nổi nhỏ (tấn/ô lưới) các tháng vụ cá nam 45Bảng 3.5: Giá trị sinh khối cá nổi nhỏ (tấn/ô lưới) các tháng vụ cá bắc 46Bảng 3.6: Thống kê năng suất sinh học cá nổi nhỏ các tháng (tấn/ô lưới/tháng)trong

vụ cá nam tại vùng biển miền Trung 48Bảng 3.7: Thống kê năng suất sinh học cá nổi nhỏ các tháng (tấn/ô lưới/tháng)trong vụ cá bắc tại vùng biển miền Trung 49Bảng 3.8: Ước tính tổng trữ lượng và khả năng khai thác (năng suất) năm 2017nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung Việt Nam 49Bảng 3.9: Khả năng khai thác cho phép (nghìn tấn/tháng) nguồn lợi cá nổi nhỏtrung bình tháng trong 2 vụ cá ở các khu vực 51Bảng 3.10: Trữ lượng và khả năng khai thác (nghìn tấn/năm)nguồn lợi cá nổi nhỏ trên các vùng biển Việt Nam 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Phân chia ngư trường trên vùng biển Việt Nam 3Hình 1.2: Vùng biển miền Trung (vùng II) và địa hình đáy 4Hình 1.3: Trường dòng chảy tầng mặt mùa đông (bên trái) và mùa hè 6Hình 1.4: Phân bố nguồn lợi cá nổi nhỏ ở biển Việt Nam mùa gió Tây Nam (trái), mùa gió Đông Bắc (phải) 8Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa năng lượng trong chuỗi thức ăn ở hệ sinh thái biển 19Hình 2.2: Sơ đồ chu trình chuyến hoá Nitơ trong hệ sinh thái biển 21Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán của Chương trình NiCyMod 24Hình 2.4: Phân bố nhiệt độ nước biển tầng mặt trung bình các tháng tại vùng biển miền Trung 29Hình 2.5: Phân bố nhiệt độ nước biển tầng 25 m trung bình các tháng tại vùng biển miền Trung 30Hình 2.6: Phân bố nhiệt độ nước biển tầng 50 m trung bình các tháng vùng biển miền Trung 31Hình 2.7: Phân bố nhiệt độ nước biển tầng 100 m trung bình các tháng vùng biển miền Trung 32Hình 2.8: Biến trình năm bức xạ quang hợp tại vùng biển miền Trung 34Hình 3.1: Phân bố năng suất sơ cấp tinh của TVN (mgC/m3/ngày) trung bình toàn cột nước trong các tháng 39Hình 3.2: Phân bố năng suất thứ cấp của ĐVN (mgC/m3/ngày) trung bình toàn cột nước trong các tháng 41Hình 3.3: Phân bố sinh khối cả nổi nhỏ (tấn/ô lưới) vùng biển trong các tháng 44Hình 3.4: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ (tấn/ô lưới/tháng) vùng biển miền Trung 47Hình 3.5: Phân bố tổng trữ lượng nguồn lợi CNN (tấn/ô lưới/năm) trong năm 2017

Hình 3.6: Phân phối theo tháng của tổng sinh khối (nghìn tấn) và khả năng khai thác (nghìn tấn/tháng) nguồn lợi cá nổi nhỏ trên vùng II trong năm 2017 51Hình P5.1: Phân bố nhiệt độ nước biển trung bình tháng 1, tháng 4, tháng 7, tháng

10 trên mặt cắt vĩ tuyến 12,875oNvùng biển miền Trung 65Hình P5.2: Phân bố nhiệt độ nước biển trung bình tháng 1, tháng 4, tháng 7, tháng

10 trên mặt cắt vĩ tuyến 15,125oNvùng biển miền Trung 66Hình P5.3: Phân bố nhiệt độ nước biển trung bình tháng 1, tháng 4, tháng 7, tháng

10 trên mặt cắt kinh tuyến 110,375oEvùng biển miền Trung 67Hình P5.4: Phân bố nhiệt độ nước biển trung bình tháng 1, tháng 4, tháng 7, tháng

10 trên mặt cắt kinh tuyến 112,875oEvùng biển miền Trung 68

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam, cá nổi nhỏ (CNN) là một trong những nguồn lợi biển quan trọng, chiếm tỷ lệ cao (60 – 80 %) [1, 16, 37] trong tổng sản lượng khai thác cá biển trên các vùng biển Chúng bao gồm các loài như cá nục, cá bạc má, cá trích, cá cơm, cá chuồn… sống chủ yếu ở các tầng nước từ 0 đến 100 m sâu và là đối tượng khai thác của nhiều loại nghề như lưới rê, lưới vây, lưới kéo, chụp, mành… Các nghề khai thác CNN tại Việt Nam đã tồn tại từ rất lâu, trước khi nghề khai thác cá đáy và cá nổi lớn đại dương phát triển Biển Việt Nam lại nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, có khu hệ cá biển thuộc khu hệ động vật Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương nên CNN không chỉ phong phú, đa dạng về thành phần loài, mà còn có những đặc điểm sinh vật học đặc trưng của cá biển nhiệt đới

Trong những năm gần đây, nguồn lợi cá gần bờ chủ yếu từ 30 m nước trở vào (trong đó có CNN) đã và đang bị khai thác quá mức Nguyên nhân chủ yếu do phương tiện khai thác còn lạc hậu, hoạt động theo quy mô nhỏ lẻ, tự phát, cơ sở hạ tầng và dịch vụ hậu cần nghề cá còn yếu, công tác quản lý, kiểm tra, giám sát chưa quyết liệt, đồng bộ [25] Bên cạnh đó, việc nghiên cứu khoa học và điều tra đánh giá nguồn lợi hải sản nói chung, nguồn lợi CNN nói riêng cũng chưa được thường xuyên thực hiện

Trong khi đó, để có thể xác định được tiềm năng của ngư trường, mùa vụ, giúp cho việc khai thác và quản lý khai thác hiệu quả nguồn lợi CNN thì việc đánh giá trữ lượng, khả năng khai thác đối tượng này cũng như nghiên cứu về sự phân

bố, biến động của chúng trên các vùng biển Việt Nam là vô cùng quan trọng và cần thiết Hiện đã có một số nghiên cứu về nguồn lợi CNN trên các vùng biển Việt Nam, sử dụng các phương pháp truyền thống (như phương pháp thuỷ âm, phương pháp diện tích…) đã xác định được trữ lượng, khả năng khai thác nguồn tài nguyên này của vùng biển trong cả năm, nhưng chưa đưa ra được bức tranh phân bố và biến động trong từng tháng

Luận văn này ngoài mục đích đánh giá trữ lượng và khả năng khai thác

trong những ngư trường trọng điểm khai thác CNN, còn đưa ra bức tranh phân bố

và biến động trong từng tháng của các đặc trưng nêu trên cho vùng biển nghiên cứu Trong luận văn đã sử dụng phương pháp chuyển hóa năng lượng với “lõi” là mô hình chu trình chuyển hoá Nitơ trong quần xã plankton biển (đối tượng thức ăn chủ yếu của CNN) Đây là phương pháp dựa trên cơ sở đánh giá nguồn thức ăn nguyên thuỷ - dòng năng lượng sơ khởi chuyển hóa qua chuỗi thức ăn thẳng trong hệ sinh thái biển Phương pháp này tuy không mới nhưng còn đang ít được nghiên cứu ở Việt Nam và là lần đầu tiên ứng dụng (mang tính thử nghiệm) trong nghiên cứu nguồn lợi CNN ở VBMT

Luận văn có tiêu đề “Nghiên cứu sự phân bố và biến động của nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung Việt Nam”, ngoài phần mở đầu, kết luận còn có 3 chương và phụ lục:

Chương 1 Tổng quan nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung và các phương pháp đánh giá trữ lượng

Chương 2 Phương pháp chuyển hoá năng lượng và nguồn số liệu sử dụng Chương 3 Chuyển hoá năng lượng và phân bố, biến động nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung

Chương 1 TỔNG QUAN NGUỒN LỢI CÁ NỔI NHỎ VÙNG BIỂN MIỀN TRUNG VÀ

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG 1.1 Giới thiệu vùng biển miền Trung

Theo Tổng cục Thủy sản, biển Việt Nam được chia thành 5 ngư trường lớn: (I)

- vịnh Bắc Bộ, (II) - miền Trung, (III) - Đông Nam Bộ, (IV) - Tây Nam Bộ và (V) - vùng biển xa bờ (hình 1.1) Trừ vùng V, hoạt động khai thác hải sản trên các vùng biển được chia thành nghề

cá ven bờ và nghề cá ngoài

khơi dựa vào độ sâu của

vùng biển, ranh giới phân

chia là đường đẳng sâu 30m,

tương ứng với hai mùa gió:

mùa gió Đông Bắc và mùa

gió Tây Nam [1, 34]

1.1.1 Vị trí địa lý và địa hình vùng biển miền Trung

Vùng biển nghiên cứu trọng tâm của luận văn có giới hạn từ 11oN đến 17oN

và từ bờ biển các tỉnh miền Trung đến 111oE – hình 1.2 Đây chính là vùng II – VBMT trong phân chia ngư trường của Tổng cục Thuỷ sản trên đây VBMT có

Hình 1.1: Phân chia ngư trường trên vùng biển Việt Nam [1]

thềm lục địa rất hẹp, đường đẳng sâu 50 m hầu như áp sát bờ và phần biển nông không quá 200 m có diện tích không đáng kể (trừ phần phía bắc) Đây là vùng biển

có ít sông đổ ra, lưu lượng nhỏ, bờ biển bị chia cắt bởi các dãy núi đâm ra tạo thành nhiều vũng vịnh, đầm phá Điều này phản ánh tính chất đại dương toàn vùng biển

Hình 1.2: Vùng biển miền Trung (vùng II) và địa hình đáy

Do những đặc điểm địa hình trên, trong tính toán và phân tích về trữ lượng

và khả năng khai thác nguồn lợi CNN, luận văn chia VBMT thành 2 khu vực (2 tiểu vùng) là: khu vực gần bờ và khu vực ngoài khơi, lấy ranh giới là 109,5oE gần trùng với đường đẳng sâu 200 m – giới hạn của thềm lục địa Ngoài ra, do tính chất đại dương của vùng biển mà việc tính toán trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi CNN được mở rộng đến kinh tuyến 115oE (vùng V) với mục đích xem xét tài nguyên CNN ở cả vùng biển sâu giữa Biển Đông

1.1.2 Một số đặc trưng cơ bản về điều kiện tự nhiên

1.1.2.1 Đặc điểm khí tượng [36]

VBMT nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, chịu tác động trực tiếp của trường gió Đông Bắc (từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau ) và Tây Nam (mạnh nhất từ tháng 6 đến tháng 9) Trong quá trình tiến vào khu vực gần bờ, gió hướng đông bắc (NE) chịu ảnh hưởng của lục địa bán đảo Đông Dương nên lệch dần về bắc đông bắc (NNE), vào sát bờ chuyển thành chính bắc (N) Nhiệt độ không khí trung bình

năm của vùng biển dao động trong khoảng 22o

C – 28,5oC, có xu thế tăng dần về phía nam, cao nhất từ tháng 5 đến tháng 9 (trung bình 29,8oC – 31oC), thấp nhất trong tháng 2 (trung bình 22oC – 24oC) Tại đây có nhiệt độ không khí tối cao 38,7oC – 40,9oC và tối thấp 9,2oC – 15,4oC

Lượng mưa trung bình ngày trong năm dao động khoảng 1 – 13 mm/ngày,

xu thế tăng từ bờ ra khơi Trong năm, tháng 1 có lượng mưa thấp nhất (1 – 2 mm/ngày), tháng 10 có lượng mưa cao nhất (8 – 14 mm/ngày), cực đại tại khu vực

Đà Nẵng – Quảng Nam (13 – 14 mm/ngày) Tổng số ngày mưa trong năm tại một

số trạm đo là: Đà Nẵng 139,9 ngày, Quảng Ngãi 154,7 ngày, Phan Rang 85,8 ngày Mùa mưa trong khu vực xảy ra từ tháng 8 đến tháng 12, cao điểm vào tháng 10, 11

1.1.2.2 Đặc điểm hải văn và thủy động lực [36]

Nhiệt độ nước biển tầng mặt VBMT dao động trong khoảng 24 – 30oC, độ muối 33,3 – 34,3 ‰ Xu thế chung của nhiệt độ nước biển các tháng là tăng từ bắc xuống nam, độ muối ngược lại Riêng ba tháng 7, 8, 9 có nước trồi ven bờ Ninh Thuận – Bình Thuận, tạo thành khu vực nước lạnh và độ muối cao hơn xung quanh Theo tính chất thuỷ triều, VBMT được chia thành những khu vực triều khác nhau Khu vực biển ven bờ Quảng Trị đến bắc Quảng Nam có chế độ bán nhật triều không đều, riêng lân cận cửa Thuận An – bán nhật triều đều; khu vực biển ven bờ từ giữa Quảng Nam tới Bình Thuận có chế độ nhật triều không đều

Trong mùa đông, khu vực phía bắc VBMT (16 – 18oN) là nơi hội tụ của 2 luồng hải lưu lớn của Biển Đông: dòng chảy đi từ vịnh Bắc Bộ xuống theo hướng đông nam và dòng chảy xoáy thuận bờ tây Biển Đông (hình 1.3) Hai luồng dòng chảy này nhập làm một và tiếp tục tiến xuống phía nam dọc theo hướng đường bờ của đoạn bờ miền Trung nước ta Trên đoạn đường tiếp tục này, dòng chảy ép sát vào gần bờ và dưới ảnh hưởng của trường gió mùa đông nên dòng chảy được cường hoá Do tính chất nước sâu của dải ven bờ này mà sự cường hoá dòng chảy có thể phát triển ở cả những tầng nước dưới mặt vài chục mét và sâu hơn [36]

Trong mùa hè, dòng chảy cơ bản có hướng ngược lại và tốc độ yếu hơn nên

hướng đường bờ đặc thù và trong điều kiện dòng chảy mùa hè hướng bắc và đông bắc, nước trồi thường xuất hiện và phát triển tại khu vực phía nam VBMT (Khánh Hoà – Bình Thuận), đôi khi phát triển lên phía bắc đến cả Bình Định

Hình 1.3: Trường dòng chảy tầng mặt mùa đông (bên trái) và mùa hè [36]

Tại khu vực phía bắc VBMT, dòng chảy mùa đông có tốc độ trung bình khoảng 10 – 30 cm/s, mùa hè trên dưới 10 cm/s; khu vực Đà Nẵng – Quảng Nam có các giá trị tương ứng là 30 - 40 cm/s và 10 cm/s Riêng khu vực biển ven bờ Khánh Hòa – Bình Thuận, tốc độ dòng chảy khá lớn trong cả hai mùa (có thể 80 - 100 cm/s tại mũi Đá Vách) Như trên đã nêu, đây là dòng được cường hóa ven bờ miền Trung trong hệ thống hoàn lưu và là rìa hoàn lưu xoáy thuận mùa đông của Biển Đông Chế độ sóng phụ thuộc chặt chẽ vào chế độ gió Tại các khu vực biển xa bờ, vào mùa gió Đông Bắc sóng hướng NE thịnh hành nhưng độ cao giảm dần về phía nam, vào mùa gió Tây Nam sóng hướng SW thịnh hành có xu thế ngược lại Tại các khu vực biển gần bờ, hướng sóng có sự biến đổi: mùa đông tại Nha Trang hướng E chiếm 60 % và NE chiếm 35 %, tại Phú Quý hướng NE chiếm 52 % và N – 45 %;

vào mùa hè tại Nha Trang sóng hướng SE – 56 % và S – 29 %, tại Phú Quý hướng

S – 44 % và SW – 21 % [36]

1.2 Nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung

1.2.1 Khái quát về nguồn lợi cá nổi nhỏ biển Việt Nam

Trên các ngư trường, dựa theo điều kiện cư trú có thể chia cá biển Việt Nam thành 4 nhóm: cá tầng trên (cá nổi), cá tầng đáy, cá đáy và cá rạn san hô Riêng nhóm cá tầng trên có khoảng 260 loài, chiếm 15 % tổng số loài cá biển [25], chúng thường sống tập trung thành đàn, những ngày nắng ấm và thời tiết thuận lợi có thể nổi lên sát mặt nước để thở hoặc bắt mồi Theo kích thước, nhóm cá này được chia thành 2 nhóm phụ: nhóm cá nổi lớn như cá ngừ, cá cờ, cá kiếm… chủ yếu phân bố

ở các vùng biển sâu, xa bờ và nhóm CNN nhỏ như cá trích, cá nục, cá cơm, cá chuồn, cá bạc má, cá chỉ vàng… phân bố ở mọi vùng biển CNN là các loài sống ở tầng nước mặt (chủ yếu 0 – 100 m sâu), không di cư xa như các loài cá nổi lớn và thường có vòng đời ngắn Tuy nhiên, trong chu kỳ sống hoặc trong các mùa vụ khác nhau, nhiều loài CNN cũng có thể di cư đến các nơi sống thích hợp, thậm chí ngay trong trong ngày chúng cũng có thể di chuyển (chủ yếu theo phương thẳng đứng) liên quan đến cường độ ánh sáng tự nhiên Cũng nhờ tập tính này của CNN mà nhiều nghề khai thác đã sử dụng nguồn sáng nhân tạo để dụ cá

Tính đến năm 2007, các chuyến điều tra nguồn lợi CNN ở vùng biển Việt Nam đã bắt gặp 13 họ, 41 giống và 94 loài, trong đó VBMT bắt gặp 11 họ, 26 giống

và 44 loài Các giá trị tương ứng ở vịnh Bắc Bộ là: 11, 35, 63; vùng biển Đông Nam Bộ: 10, 35, 40; vùng biển Tây Nam Bộ: 10, 21, 59 Số lượng họ, giống loài bắt gặp trong các chuyến điều tra vào mùa gió Tây Nam nhiều hơn mùa gió Đông Bắc [23]

Kết quả nghiên cứu mới nhất của Tiểu dự án I.9 thuộc Đề án 47 (2016, Viện Nghiên cứu Hải Sản [18] – hình 1.4) cho thấy, trong vùng biển Việt Nam CNN phân bố nhiều ở khu vực biển gần bờ với các nhóm chủ yếu là cá cơm (Ancvy), cá khế (Caran), cá trích (Herr), cá nục (Scad), cá ngân – tráo (Yscad), cá hố (Hairt), cá bạc má – ba thú (Mackr) và nhóm cá nổi nhỏ khác (Opel)

Hình 1.4: Phân bố nguồn lợi cá nổi nhỏ ở biển Việt Nam mùa gió Tây Nam (trái), mùa gió Đông Bắc (phải)

1.2.2 Nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển miền Trung

1.2.2.1 Trữ lượng và khả năng khai thác

Ở VBMT, nguồn lợi CNN được cho là tương đối dồi dào so với các vùng biển khác (chỉ sau vùng biển Đông Nam Bộ) với trữ lượng khoảng 500 nghìn tấn/năm chiếm gần 30 % trữ lượng CNN toàn biển Việt Nam [13] (bảng 1.1)

Bảng 1.1: Tổng hợp kết quả đánh giá trữ lượng và khả năng khai thác

nguồn lợi cá biển Việt Nam [13]

Vùng

Độ Sâu

Tại vùng biển này, vào mùa gió Tây Nam các loài CNN thường chiếm tỷ lệ cao trong sản lượng khai thác gồm: cá trích (23 %), cá nục (20 %) và cá ngân (15

%); vào mùa gió Đông Bắc là nhóm cá bạc má (28 %), cá nục (26 %) và cá hố (15

%) Đối với nghề lưới vây (vây ngày và vây ánh sáng), thường bắt gặp cá chuồn 2 –

6, cá nục: tháng 4 – 6, cá trích: tháng 6 – 8, cá cơm: tháng 1 – 7 [16, 25]

Mặc dù bảng 1.1 nêu trên được tổng hợp từ các nghiên cứu theo phương pháp thuỷ âm và phương pháp diện tích trong giai đoạn trước 2001 [13] đã quá xa thời điểm hiện tại, nhưng từ bảng này và hình 1.2 cũng cho chúng ta thấy nguồn lợi CNN ở VBMT chỉ đứng sau vùng biển Đông Nam Bộ Mặt khác, đây là vùng biển sâu nên cá đáy và nghề khai thác cá đáy hầu như không phát triển như các vùng biển khác, do vậy trữ lượng (và khả năng khai thác) CNN ở đây chiếm tới 82,5 % tổng trữ lượng (và khả năng khai thác) nguồn lợi cá biển nói chung của cả vùng Đây là đặc điểm riêng của nghề cá VBMT Một đặc điểm riêng khác của nghề cá khu vực này là CNN còn được khai thác ở các đầm, phá, vũng, vịnh của Thừa Thiên Huế, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, ngoài khơi còn có ngư trường tại các gò nổi ngầm với đối tượng chủ yếu là cá đỏ môi, cá thu hố, cá mắt vàng [16, 25]

Cũng bằng phương pháp thuỷ âm, một đánh giá khác của Viện Nghiên cứu Hải Sản năm 2007 cho riêng đối tượng CNN trên toàn vùng biển Việt Nam được cho trong bảng 1.2 [23] Kết quả đánh giá này nhìn chung khác biệt không nhiều so với đánh giá trước đây ở vùng biển vịnh Bắc Bộ và VBMT, nhưng có sự khác biệt đáng kể ở vùng biển Đông Nam bộ và đặc biệt là vùng biển Tây Nam bộ Ngoài ra, các nghiên cứu hiện có đều đánh giá tỷ lệ giữa khả năng khai thác so với trữ lượng

là như nhau không chỉ ở mọi đối tượng khai thác mà còn ở mọi vùng biển (nghiên cứu năm 2001 là 40 % - bảng 1.1, năm 2007 là 50 % - bảng 1.2) Điều này cho thấy hạn chế của các phương pháp truyền thống

1.2.2.2 Sản lượng khai thác và ngư trường

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê Việt Nam (bảng 1.3) [35], quy mô khai thác CNN của các tỉnh khu vực miền Trung (khai thác chủ yếu ở VBMT) phát triển liên tục cả về sản lượng và số lượng tầu, tổng công suất Mặc dù số liệu từ nguồn

nêu trên còn có nhiều bất cập, song đây là hiện trạng chung nghề cá trong cả nước

và cũng là điều đáng báo động trong công tác quản lý nghề cá

Bảng 1.2: Trữ lượng và khả năng khai thác (nghìn tấn/năm)

nguồn lợi cá nổi nhỏ trên các vùng biển Việt Nam [23]

Đà Nẵng 32 30 29 28 27 28 28 29 Quảng Nam 40 41 40 42 46 50 53 57 Quảng Ngãi 79 86 96 105 113 118 130 142 Bình Định 109 116 130 139 149 157 167 180 Phú Yên 36 39 43 43 42 48 53 54 Khánh Hoà 69 69 72 73 76 80 84 86 Sản lượng khai thác toàn

vùng (nghìn tấn/năm) 240 251 269 283 301 319 330 356 Tổng số tầu khai thác biển

trên 90CV toàn vùng (chiếc) 2068 - 4038 4543 6482 5705 6288 7466 Tổng công suất tầu trên 90

CV toàn vùng (nghìn CV) 530 - 1175 1702 2214 2885 3487 3974

Do ảnh hưởng của chế độ gió mùa tạo nên sự thay đổi cơ bản về điều kiện môi trường sống, phân bố CNN ở VBMT cũng mang tính mùa vụ tương đối rõ (điều này sẽ được cụ thể hơn trong chương 3 – kết quả nghiên cứu) Tuy nhiên do VBMT có địa hình rất dốc, lại ít sông ngòi đổ ra, khu vực nước nông gần bờ với độ sâu không quá 50 m rất hẹp nên hầu như toàn bộ vùng biển đều chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước biển khơi, dẫn đến tính mùa vụ trong phân bố nguồn lợi CNN ở đây thể hiện không rõ như ở vịnh Bắc Bộ Mặc dù vậy, ngay tại dải nước nông gần bờ (độ sâu không quá 50 m) vẫn nhận thấy CNN thường tập trung từ tháng 3 đến tháng

9 với sự xuất hiện chủ yếu các loài cá đại diện của đại dương như cá chuồn, cá nục,

cá trích… [23] Những ngư trường truyền thống khai thác nguồn lợi CNN ở VBMT bao gồm [23]:

- Khu vực biển gần bờ Quảng Ngãi – Bình Định (không quá 50 m sâu):

Tại khu vực này, các đàn CNN thường phân bố dọc bờ biển trong phạm vi rất hẹp Cá nục xuất hiện nhiều từ Phù Cát đến Quy Nhơn trong tháng 4 – 6 và từ Phù Mỹ đến Bình Sơn trong tháng 6 – 8 Cá trích cũng đạt sản lượng cao từ tháng 6 đến tháng 8 ở khu vực từ Sa Cần (Bình Sơn) đến Quy Nhơn Cá cơm thường xuất hiện từ tháng 1 đến tháng 7, sản lượng đạt cao trong tháng 3 đến tháng 5 tại khu vực

từ Đức Phổ đến Bình Sơn, sau đó là Phù Cát và Quy Nhơn Cá chuồn thường áp lộng từ tháng 4 đến tháng 6, cá hố khai thác đạt sản lượng cao tại Quy Nhơn từ tháng 1 đến tháng 3, tại Sa Huỳnh từ tháng 6 đến tháng 9

- Khu vực biển gần bờ Phú Yên - Khánh Hòa (không quá 50 m sâu):

Tại khu vực này, CNN thường tập trung nhiều từ tháng 3 – 5 và tháng 8 – 10, trong đó cao nhất vào tháng 4 và tháng 8 Từ tháng 2 đến tháng 6 cá có sự di chuyển

từ phía nam lên phía bắc và từ tháng 7 đến tháng 11 di chuyển ngược lại

- Khu vực biển khơi (trên 50 m sâu):

+ Bãi cá đông bắc Đà Nẵng từ 16o00’N đến 16o50’N và 108o00’E đến

110o00’E, độ sâu từ 100 đến 300 m, trữ lượng đạt trên 38 nghìn tấn/năm

+ Bãi cá đông nam Quy Nhơn từ 13o10’N đến 13o30’N và kinh độ 109o00’E đến 110o00’E, độ sâu từ 45 m đến 70 m, trữ lượng khoảng 27 nghìn tấn/năm

+ Bãi cá Hòn Gió – Thuận An từ 16o30’N đến 17o30’N và kinh độ 107o00’E đến 108o00’E, độ sâu từ 45 m đến 70 m, trữ lượng khoảng 52 nghìn tấn/năm

1.3 Một số phương pháp đánh giá trữ lượng nguồn lợi cá

1.3.1 Nội dung của việc đánh giá trữ lượng

Như đã biết, sinh khối của quần thể/quần xã sinh vật (ví dụ quần xã CNN) là toàn bộ số lượng cá thể sinh vật hoặc khối lượng của cả quần thể/quần xã có trong một khu vực (vùng biển) xác định và tại một thời điểm xác định Sinh khối này sau một khoảng thời gian (1 tháng, 1 vụ, 1 năm, v.v…) lại có sự biến động (sinh thêm, phát triển, hao hụt…), phần biến động này được hiểu là sản lượng sinh học (sản lượng nếu tính trên 1 đơn vị thể tích/diện tích thì được gọi là năng suất) Do vậy, sau một khoảng thời gian, quần thể/quần xã sinh vật của vùng biển sẽ có sinh khối mới, đó là trữ lượng, chính bằng tổng đại số của sinh khối ban đầu và phần biến động (sản lượng hoặc năng suất) trong khoảng thời gian nói trên Quá trình cứ thế tiếp diễn Nếu phần biến động mang dấu dương, trữ lượng của quần thể/quần xã sẽ phát triển với “xu thế tăng”, nếu mang dấu âm – phát triển với “xu thế giảm” (hay suy tàn), nếu bằng “0” – phát triển ổn định Nói cách khác, sinh khối là giá trị tại một thời điểm (giá trị tức thời), còn trữ lượng là giá trị trong một khoảng thời gian, bao gồm cả sinh khối ban đầu và phần biến động trong khoảng thời gian đó

Trong điều kiện tự nhiên môi trường không bị ô nhiễm và không bị huỷ hoại, các quần thể/quần xã sinh vật biển nói chung, CNN nói riêng thường có phần biến động (sản lượng hoặc năng suất) mang dấu dương Nếu lượng khai thác của con người có giá trị đúng bằng giá trị phần biến động thì trữ lượng nguồn lợi phát triển

ổn định

Xác định trữ lượng cá biển nói chung, CNN nói riêng là một trong những nội dung cơ bản của đánh giá biến động nguồn lợi, bao gồm:

1) Xác định số lượng (số cá thể) hoặc khối lượng (kg, tấn) của quần thể/quần

xã cá trên toàn vùng biển (hoặc tính trên một đơn vị diện tích, thể tích) Đây là việc xác định sinh khối của đối tượng cá quan tâm (giá trị tức thời)

2) Xác định sản lượng sinh học trên toàn vùng biển (hoặc năng suất sinh học) của nguồn lợi cá (thường tính trong 1 tháng, hoặc 1 vụ, 1 năm) – đây cũng chính là mức khai thác tối ưu đảm bảo sự phát triển bền vững của nguồn lợi

Phần tiếp theo dưới đây giới thiệu một số phương pháp nghiên cứu, đánh giá trữ lượng nguồn lợi cá biển theo 1 trong 2 (hoặc cả 2) nội dung nêu trên

1.3.2 Một số phương pháp đánh giá trữ lượng

1.3.2.1 Phương pháp đánh dấu – bắt lại

Phương pháp này thường áp dụng tại các thuỷ vực kín, nửa kín (để được coi

là cá không di cư khỏi vùng biển) hoặc áp dụng đối với các loài cá ít di cư Phương pháp được thực hiện bằng cách đánh dấu một số cá thể (đeo thẻ, đeo vòng… trên đó

có ghi các thông tin cần thiết) và thả trở lại quần thể Sau đó, cá thể đã đánh dấu được bắt lại ngẫu nhiên trong quá trình khai thác

Trữ lượng được tính như sau:

T/N = R/C (1) trong đó: N - Trữ lượng tính theo số lượng cá thể; T - Tổng số cá thể được đánh dấu; C - Tổng số cá thể đánh bắt được; R - Số cá thể đánh dấu được bắt lại

Ở Việt Nam phương pháp đánh dấu - bắt lại cũng đã được Viện Nghiên cứu Hải Sản áp dụng đối với một số loài cá kinh tế, song cho đến nay học viên chưa có điều kiện tiếp cận một công bố nào liên quan đến phương pháp này

1.3.2.2 Phương pháp đếm trứng

Phương pháp đếm trứng dùng để xác định trữ lượng quần thể cá bố mẹ tập trung tại bãi đẻ, được thực hiện bằng cách xác định tỉ lệ đực – cái trong quần thể, sau đó xác định trữ lượng quần thể theo công thức:

trong đó: B - Trữ lượng quần thể cá bố mẹ; E - Số lượng trứng ước tính của 1 ngày (được tính bằng cách lọc 1 đơn vị thể tích nước qua lưới phiêu sinh và đếm số trứng trong phần đã lọc – đếm đại diện 100 ml); F – Sức sản xuất (hay số trứng trung bình

do 1 cá cái sinh sản); P – Tỉ lệ cá cái sinh sản

Ở Việt Nam, đã có khá nhiều nghiên cứu về trứng cá – cá con của Nguyễn Hữu Phụng, Võ Văn Quang, Phạm Quốc Huy, v.v… [21, 32, 33], song học viên cũng chưa tiếp cận được một công bố nào liên quan đến ước tính trữ lượng quần thể

cá bố mẹ theo phương pháp đếm trứng

1.3.2.3 Phương pháp thủy âm

Phương pháp này áp dụng cho các loài cá tầng trên, sử dụng trong các chuyến khảo sát cá nổi nhằm xác định mật độ và phân bố của cá theo chiều rộng và chiều sâu Với giả thiết về sự đồng nhất của quần thể cá trong khu vực thăm dò, phương pháp đã sử dụng tín hiệu phản xạ của sóng âm để xác định kích cỡ và mật

độ của đàn cá có trên diện tích quét của khu biển, và khi nhân với diện tích khu biển

sẽ được trữ lượng tức thời của khu biển đó Trữ lượng cá toàn vùng biển được tính như sau:

B = P1A1 + P2A2 + … PnAn (3) trong đó: B trữ lượng tức thời của cá trong toàn vùng biển; Pn – mật độ cá có trong diện tích quét của máy thuộc khu biển thứ n; An – diện tích khu biển thứ n

Hiện nay, các máy dò cá bằng phương pháp thuỷ âm đã được cải tiến hiện đại đa tần số, tuy nhiên vẫn khó sử dụng ở các vùng nước ven bờ do ảnh hưởng của phù sa, chất vẩn… Ở Việt Nam, đã có nhiều công bố về trữ lượng cá nổi theo phương pháp này của Bùi Đình Chung, Chu Tiến Vĩnh, Nguyễn Viết Nghĩa, Vũ Việt Hà, v.v…[14, 18, 24]

1.3.2.4 Phương pháp diện tích

Phương pháp này sử dụng lưới kéo đáy và áp dụng khá hiệu quả cho các loài

cá phân bố ở vùng biển ven bờ và sống tầng đáy, nhưng yêu cầu vùng biển nghiên cứu phải có địa hình tương đối bằng phẳng Nguyên lý của phương pháp cũng dựa trên giả thiết về sự đồng nhất của cá và dựa vào trị số trung bình của sản lượng khai thác tại các vị trí đánh lưới Trữ lượng tức thời (B) được xác định như sau:

B = C1A/X1 (4) với C1 = C2/(t.v.h.X2)

trong đó: C1 - mật độ của cá trên 1 đơn vị diện tích (kg/km2); A - diện tích vùng biển; X1 - hệ số thoát lưới; C2 - sản lượng đánh bắt trong 1 giờ kéo lưới (kg/giờ); X2– độ mở ngang miệng lưới; t – thời gian kéo lưới; v – vận tốc dắt lưới

Phương pháp diện tích đã được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam với các công

bố của Bùi Đình Chung, Phạm Thược, Đào Mạnh Sơn, Nguyễn Viết Nghĩa, Vũ Việt

Hà, v.v… [13, 14, 17]

1.3.2.5 Phương pháp quan sát

Phương pháp này thường chỉ được áp dụng đối với các loài cá rạn san hô Phương pháp đòi hỏi phải có trang thiết bị hiện đại như thiết bị lặn, camera dưới nước, độ sâu của khu vực nghiên cứu không quá lớn Nguyên lý là sử dụng camera

để quan sát trên một mặt cắt ngang hoặc một diện tích nhất định, xác định loài và đếm số cá thể trên ảnh Hình ảnh được hiển thị trên màn hình hoặc ghi vào đĩa để lưu trữ Khu vực quan sát thường là một hình chữ nhật diện tích 5×50 (m) Đây là phương pháp cho kết quả đánh giá nhanh hơn so với các phương pháp khác nhưng

độ chính xác không cao

1.3.2.6 Các phương pháp phân tích quần thể

Các phương pháp này chủ yếu cung cấp những thông tin dự báo như trữ lượng, sản lượng khai thác, khả năng khai thác tối ưu các đối tượng (loài) trên toàn vùng biển và trong cả năm dự báo Đây là những thông tin rất hữu ích cho các nhà quản lý, quy hoạch và phát triển nghề cá công nghiệp, từ đó có thể đưa ra các phương án đánh bắt phù hợp và hình thành các mô hình quản lý nghề cá bền vững

Điển hình cho phương pháp này là các mô hình VPA, LCA, MUNTIFAL –

CL, VPA – 2BOX Đây là những mô hình đơn loài, trong đó mô hình VPA (Virtual Population Analysis – phân tích quần thể ảo) và mô hình LCA (Length base of Cohort Analysis – phân tích thế hệ dựa vào chiều dài cá) đã được FAO khuyến cáo sử dụng trong công tác quản lý nghề cá, nhất là đối với các nước nhiệt đới có sự đa dạng nghề Trong 2 mô hình này, VPA sử dụng số liệu cấu trúc tuối của quần thể loài cá, kết quả cho độ tin cao hơn nhưng cũng đòi hỏi nhiều hơn về

nghiên cứu sinh học, sinh thái đối tượng, trong khi LCA đòi hỏi số liệu cấu trúc chiều dài dễ đo đạc và thu thập hơn cấu trúc tuổi

Ở Việt Nam, các nghiên cứu theo phương pháp này đã được công bố bởi các tác giả Nguyễn Phi Đính, Nguyễn Xuân Huấn, Đoàn Bộ, Chu Tiến Vĩnh, Vũ Việt

Hà, v.v… [3, 6, 19, 23, 31, 38]

1.3.2.7 Phương pháp năng lượng

Biết rằng đối tượng thức ăn chủ yếu của hầu hết các loài CNN chính là TVN

và ĐVN, quan điểm của phương pháp này cho rằng tiềm năng nguồn lợi CNN có thể được ước tính từ cơ sở thức ăn của cá có trong vùng biển Đó là nguồn thức ăn

có thể đảm bảo cho một lượng (sinh khối) cá nhất định sinh sống và phát triển trong vùng biển Đây là phương pháp đánh giá nguồn lợi CNN dựa trên cơ sở đánh giá nguồn thức ăn nguyên thủy - dòng năng lượng sơ khởi chuyển hóa qua các bậc dinh dưỡng của chuỗi thức ăn thẳng trong hệ sinh thái biển, như sau:

Thực vật nổi → Động vật nổi → Cá nổi nhỏ Nếu tính được sinh khối, năng suất sinh học của quần xã sinh vật nổi và các hiệu suất chuyển hoá năng lượng trong chuỗi thức ăn nêu trên thì hoàn toàn có thể đánh giá được sinh khối và năng suất sinh học của CNN, nghĩa là đánh giá được trữ lượng và khả năng khai thác

Điều quan trọng là phương pháp năng lượng có thể triển khai tính toán tại từng vị trí (ô lưới) trên vùng biển và tính toán trung bình từng tháng trong năm nên

có thể xác định được phân bố không gian – thời gian của trữ lượng và khả năng khai thác, điều mà các phương pháp truyền thống chưa đạt được Đây là phương pháp tuy không mới nhưng ở Việt Nam cũng chưa nhiều các nghiên cứu theo hướng này Hiện đã có các công bố của Nguyễn Tác An, Nguyễn Tiến Cảnh, Đoàn Bộ, Nguyễn Dương Thạo và gần đây có Lâm Ngọc Sao Mai [8, 11, 12, 22, 28, 29, 30, 39] Đây

là phương pháp lựa chọn của luận văn nên sẽ được trình bày chi tiết trong chương 2

Tiểu kết chương 1

Qua tổng quan, học viên đã rút ra một số nhận định cơ bản sau:

1 CNN là nguồn lợi hải sản quan trọng, chiếm tỷ lệ cao trong tổng sản lượng khai thác cá biển trên các vùng biển Việt Nam, trong đó có VBMT Trong khoảng

10 năm gần đây, quy mô khai thác nguồn lợi CNN ở VBMT gia tăng liên tục cả về sản lượng và số lượng tàu thuyền Đây là điều cần được quan tâm trong công tác quản lý nghề cá

2 Các phương pháp truyền thống như phương pháp thuỷ âm, phương pháp diện tích, phương pháp phân tích quần thể đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu nguồn lợi cá nói chung, CNN nói riêng ở Việt Nam và đã có được những đánh giá cơ bản về nguồn lợi này Tuy nhiên các kết quả đánh giá chỉ dừng ở con số tổng trữ lượng và khả năng khai thác (trong 1 năm) cho cả vùng biển trong từng giai đoạn 5 năm, hoặc 7 năm dựa trên các chuyến điều tra khảo sát trong từng giai đoạn này, chưa đưa ra được bức tranh phân bố không gian – thời gian của các yếu tố đó

để ngư dân có thể biết khu vực nào trên vùng biển có khả năng tập trung nguồn lợi

3 Ngoài ra, đánh giá khả năng khai thác chỉ dựa vào hệ số 40 % (hoặc 50 %) trữ lượng và áp dụng chung cho mọi vùng biển, mọi đối tượng (cả cá nổi, cá đáy, cá lớn đại dương) là còn bất cập, mang tính chủ quan, ước lệ

Từ đó, luận văn đặt mục tiêu giải quyết các vấn đề còn bất cập nêu trên

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG VÀ

NGUỒN SỐ LIỆU SỬ DỤNG 2.1 Phương pháp chuyển hóa năng lượng

2.1.1 Phương pháp chuyển hóa năng lượng đánh giá nguồn lợi CNN

Như phần tổng quan đã nêu, nguyên lý của phương pháp năng lượng đánh giá nguồn lợi CNN là dựa trên cơ sở xác định nguồn thức ăn nguyên thủy (dòng năng lượng sơ khởi) chuyển hóa qua các bậc dinh dưỡng của chuỗi thức ăn thẳng trong hệ sinh thái biển Có 3 quá trình chuyển hóa trong chuỗi này (hình 2.1), gồm:

- Năng lượng mặt trời đi vào thực vật nổi biển (TVN) nhờ quang hợp

- Năng lượng từ TVN đi vào động vật nổi (ĐVN) nhờ quá trình dinh dưỡng của ĐVN (quá trình ĐVN ăn TVN)

- Năng lượng từ ĐVN đi vào các động vật bậc cao nhờ quá trình dinh dưỡng của các động vật bậc cao (ăn ĐVN)

Ở đây đã coi các động vật bậc cao chủ yếu là CNN Về lý thuyết, theo sơ đồ trên nếu tính được các hiệu suất chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng trong chuỗi thì từ lượng thức ăn (năng lượng) sơ khởi hoàn toàn tính được sinh khối

và năng suất sinh học của CNN Theo phương pháp này, Nguyễn Tiến Cảnh, Nguyễn Dương Thạo đã ước tính trữ lượng CNN biển Việt Nam trên cơ sở các số liệu khảo sát về ĐVN là thức ăn của cá, lấy tỷ lệ chuyển hoá năm (theo tài liệu nước ngoài) giữa ĐVN - CNN là 17,87 và hệ số P/B năm của CNN là 2,1 [11, 28, 29]

Do việc sử dụng các hệ số chuyển hoá của nước ngoài cho vùng biển Việt Nam có thể có những bất cập nên Đoàn Bộ (2012) đã đề xuất phương pháp [8, 30]::

Gọi: H = P /Q là hiệu suất chuyển hóa năng lượng tự nhiên; (1)

Thực vật nổi (TVN)

Động vật nổi (ĐVN)

Cá nổi nhỏ (CNN)

Năng lượng

bức xạ tự nhiên

Hình 2.1: Sơ đồ chuyển hóa năng lượng trong chuỗi thức ăn ở hệ sinh thái biển

H6 = PCNN/PĐVN ̶ hiệu suất chuyển hóa năng lượng ĐVN – CNN; (3)

H1 = PTVN/BTVN ̶ hệ số P/B của TVN; (4)

H3 = PĐVN/BĐVN ̶ hệ số P/B của ĐVN; (5)

H5 = PCNN/BCNN ̶ hệ số P/B của CNN (6) trong đó: Q là năng lượng bức xạ tự nhiên, B và P (có chỉ số) là sinh khối và năng suất sinh học của các quần xã TVN, ĐVN, CNN Thừa nhận quy luật bảo toàn tỷ lệ các hiệu suất sinh thái [26, 27] ta có:

H6/H4 = H4/H2 do đó H6 = (H4)2/H2 (7)

H5/H3 = H3/H1 do đó H5 = (H3)2/H1 (8) Kết hợp các công thức (1) – (8) nêu trên ta có:

Năng suất CNN: PCNN = H6.PĐVN = PĐVN.(H4)2/H2 (9) Sinh khối CNN: BCNN = PCNN/H5 = PCNN.H1/(H3)2 (10) Trữ lượng tiềm năng CNN: TLCNN = BCNN + PCNN (11) Như vậy, bài toán đã được chuyển về việc tính sinh khối, năng suất sinh học

và các hiệu suất sinh thái trong quần xã plankton biển (TVN và ĐVN) Đã có khá nhiều mô hình sinh thái biển giải quyết vấn đề này được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng trong nghiên cứu quần xã sinh vật nổi biển Việt Nam, như mô hình tựa canh tranh, mô hình chu trình Phốtpho, mô hình chu trình Nitơ v.v…, từ đơn giản đến phúc tạp [2, 5, 7, 15, 40] Nhiều mô hình được triển khai kết hợp cùng mô hình thuỷ động lực (MIKE, DELFT, GHER, ROMS v.v ), giải quyết được nhiều vấn đề

dự báo và kiểm soát môi trường – sinh thái biển cho kết quả khả quan [4]

Trong khuôn khổ luận văn này, học viên sử dụng mô hình chu trình chuyển hoá Nitơ (loại 7 biến) do Đoàn Bộ nghiên cứu và phát triển, hiện đã và đang được ứng dụng trong các đề tài, dự án khoa học triển khai trong nước [9]

2.1.2 Mô hình chu trình chuyển hóa Nitơ trong hệ sinh thái biển

2.1.2.1 Giới thiệu sơ bộ về mô hình

Đây là mô hình đã được học viên tìm hiểu và triển khai áp dụng cho vùng biển vịnh Bắc Bộ khi thực hiện khoá luận tốt nghiệp và đã có 1 công bố đồng tác giả trên Tạp chí Khoa học ĐHQGHN [15], mặt khác đã có những tài liệu mô tả chi

tiết về mô hình nên phần này chỉ trình bày sơ bộ mang tính giới thiệu (xem thêm trong phụ lục 1 – 4)

Trên cơ sở mô hình chu trình chuyển hóa Nitơ trong hệ sinh thái biển gồm 5 biến (TVN, ĐVN, chất hữu cơ hòa tan, Amôni, Nitrat) của các nhà khoa học Phòng Địa Thuỷ Động lực và Môi trường (GeoHydrodynamics and Environment Research Laboratory - GHER) thuộc ĐH Tổng hợp Liege (Vương quốc Bỉ) [4], Đoàn Bộ đã phát triển và bổ sung một số quá trình phù hợp điều kiện biển nhiệt đới Việt Nam Trong mô hình, nguyên tố Nitơ được chuyển hóa qua 7 hợp phần – hình 2.2

Hình 2.2: Sơ đồ chu trình chuyến hoá Nitơ trong hệ sinh thái biển [5, 7, 40]

Ở mô hình này, sinh khối hoặc hàm lượng của các hợp phần được tính thông qua khối lượng Nitơ có trong hợp phần đó và được biểu diễn bằng số micro-nguyên

tử gam Nitơ có trong 1 lít nước biển (AT – gN/l) Tuy nhiên có thể quy đổi đơn vị

đo này thành các đơn vị thường hay sử dụng trong nghiên cứu biển ở Việt Nam, như sau: 1 AT – gN/l tương đương 14 mgN/m3; một lượng chất hữu cơ chứa 1 mgN sẽ có trọng lượng ẩm khoảng 92 mg – tươi, hoặc trọng lượng khô khoảng

phẩm khô có thế năng dinh dưỡng 9,375 cal; lượng Cacbon hữu cơ chiếm 6% trọng lượng tươi hoặc 41% trọng lượng khô [26, 27]

Các quá trình chuyển hóa trong chu trình (ký hiệu từ 1 đến 11 trên sơ đồ) được diễn tả như sau (tương ứng theo số thứ tự):

1) Quang hợp của TVN (đường dẫn 1a, 1b, 1c tương ứng chỉ quá trình sử dụng AMO, NRIT, NRAT trong quang hợp);

2) Hô hấp của TVN (đường dẫn 2a, 2b, 2c tương ứng chỉ quá trình tái sinh trực tiếp AMO, NRIT, NRAT do hô hấp;

3) Dinh dưỡng của ĐVN (đường dẫn 3a, 3b tương ứng chỉ phần đồng hóa và không đồng hóa);

4) Hô hấp của ĐVN (đường dẫn 4a, 4b, 4c tương ứng chỉ quá trình tái sinh trực tiếp AMO, NRIT, NRAT do hô hấp;

5) và 6): chết tự nhiên của quần thể TVN và ĐVN;

7) và 8) Phân hủy và khoáng hóa chất hữu cơ;

và các yếu tố môi trường liên quan (để tính toán các tốc độ riêng chuyển hoá)

2.1.2.2 Phương pháp giải mô hình

Với mục đích nghiên cứu hiện trạng phân bố các hợp phần trong chu trình Nitơ cùng các đặc trưng của quá trình sản xuất vật chất hữu cơ trong quần xã sinh vật nổi, tương ứng với điều kiện môi trường xác định của vùng biển, mô hình được

giải bằng phương pháp lặp Runge – Kuta trong điều kiện dừng (dCi/dt = 0) Ở trường hợp này các điều kiện môi trường (nhiệt độ, cường độ bức xạ, các tham số sinh thái…) là không đổi trong suốt quá trình lặp và điều kiện ban đầu có thể cho tuỳ ý khác “0” Tiêu chí để xác định sự hội tụ của nghiệm bài toán là: tại bước giải thứ n đủ lớn, nếu nghiệm ở 2 bước liên tiếp chỉ khác nhau một giá trị ε đủ bé thì nghiệm đạt “tựa dừng”

Phương pháp giải mô hình chu trình Nitơ nêu trên đã được Đoàn Bộ xây dựng chương trình tính và đóng gói thành phần mềm NiCyMod (Nitrogen Cycle Model) khi thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học [7, 9] Phần mềm này áp dụng cùng lúc cho nhiều điểm tính trên vùng biển, mỗi điểm có nhiều tầng, từ tầng mặt cho tới đáy biển hoặc tới biên dưới lớp quang hợp, nơi mà năng lượng ánh sáng nhỏ hơn 0,03 cal/cm2

.phút [26, 27] Sơ đồ khối quá trình tính được thể hiện ở hình 2.3

Hình 2.3: Sơ đồ khối tính toán của Chương trình NiCyMod

Giải bài toán dừng bằng phương pháp Runge – Kuta tính các giá trị sinh khối sinh vật nổi, nồng độ các muối dinh dưỡng Nitơ

vô cơ và hàm lượng các chất hữu cơ lơ lửng, hòa tan (nghiệm ban đầu cho tùy ý khác 0)

Kiểm tra hết số điểm

Đọc giá trị các thông số sinh thái, thông số điều khiển, đọc số liệu nhiệt độ, độ sâu tại các điểm tính trong miền nghiên cứu

2.1.2.3 Dữ liệu đầu vào và kết quả đầu ra

Dữ liệu đầu vào của NiCyMod bao gồm 4 loại:

1) Trường 3D nhiệt biển tại các tầng, độ phân giải theo phương ngang tuỳ thuộc nguồn dữ liệu hiện có (có thể 1 – 0,5 – 0,25 – 0,125… độ kinh vĩ)

2) Trường 2D bức xạ tự nhiên trên mặt biển và trường độ sâu, có độ phân giải như trường nhiệt Bức xạ tại các tầng sẽ được tính theo luật hàm mũ Trường hợp không có số liệu bức xạ mặt biển (rất phổ biến), NiCyMod sẽ tính toán nó theo

vĩ độ địa lý và giá trị trung bình các tham số thiên văn tại điểm tính (phụ lục 2)

3) Các tham số sinh thái của mô hình chu trình Nitơ vùng biển nghiên cứu 4) Các tham số điều khiển chương trình (bước tính, tiêu chí nghiệm dừng) Toàn bộ các thông tin về dữ liệu đầu vào nêu trên được khai báo và lưu giữ trong file thiết kế chạy chương trình (dạng text, có tên mặc định “ThietKeN.txt”) theo 3 nhóm là: 1) Nhóm tên các file dữ liệu đầu vào gồm: trường nhiệt, trường độ sâu và có thể cả trường bức xạ (nếu có), 2) Nhóm giá trị các tham số điều khiển và 3) Nhóm giá trị các tham số sinh thái và địa lý, thiên văn (cho trường hợp tính bức

xạ mặt biển) Định dạng và ví dụ hướng dẫn chi tiết khai báo thông tin trong file ThietKeN.txt như sau:

Nhóm 2 Giá trị các tham số điều khiển và giải thích (mỗi tham số 1 dòng)

2 Mã vùng (=1 cho Vịnh Bắc Bộ; =2 – biển Miền Trung; =3 - Đông-Tây Nam Bộ)

1 Format số liệu nhiệt (=1 cho sô liệu kiểu MOVIMAR; =2 - kiểu mô hình )

0.25 Độ phân giải lưới tính

1 Quy mô thời gian (=1 cho trung binh tháng; =X cho trung bình X ngày)

3 Tháng tính toán (chọn 1 trong 12 tháng trong năm)

2017 Năm tính toán (viết đủ 4 số Nếu trung bình nhiều năm thì giá trị này =0)

11 Ngày1 (Từ ngày 11 – chỉ có ý nghĩa với quy mô trung bình nhỏ hơn 1 tháng)

20 Ngày2 (Đến ngày 20 – chỉ có ý nghĩa với quy mô trung bình nhỏ hơn 1 tháng) 0.01 DeltaT – Bước tính (ngày)

1E-6 Epsilon – Tiêu chí nghiệm dừng

-

2.5 BAmoP - Tốc độ riêng cực đại sử dụng Amoni trong quang hợp (1/ngày)

3.5 BNriP - Tốc độ riêng cực đại sử dụng Nitrit trong quang hợp (1/ngày)

0.03 BZN - Tốc độ riêng cực đại bài tiết Nitơ vô cơ của ĐVN (1/ngày)

v.v…

-0.016 Ka – Hệ số suy giảm bức xạ trong nước biển (1/m)

8 Gnang – Số giờ nắng trung bình trong ngày tại vùng biển

1353 Io – Hằng số mặt trời (W/m 2 )

0.56 C1 – Hệ số tính toán bức xạ

0.16 C2 – Hệ số tính toán bức xạ

-

Các kết quả đầu ra của NiCyMod gồm 3 nhóm:

Nhóm 1: Trường 3D (quy mô không gian – thời gian như trường nhiệt đầu vào) của 10 yếu tố, gồm: 1 - sinh khối TVN, 2 - sinh khối ĐVN, 3 - Năng suất sơ cấp thô, 4 - Năng suất sơ cấp tinh, 5 - Năng suất thứ cấp (của ĐVN), 6 - hàm lượng chất hữu cơ lơ lửng, 7 - hàm lượng chất hữu cơ hòa tan, 8 - nồng độ muối dinh dưỡng Amoni, 9 - Nitrrit, 10 - Nitrat Nhóm kết quả này được lưu giữ trong 10 file text riêng biệt có định dạng: Kinh độ, Vĩ độ, giá trị tại tầng mặt, tại tầng 5 m, tại tầng 10 m, v.v… cho đến giá trị tại tầng đáy (hoặc tại biên dưới lớp quang hợp) Chi tiết tính toán các yếu tố này được cho trong phụ lục 1 và 3

Nhóm 2: Trường 2D giá trị trung bình trong cột nước 1 m2

lớp quang hợp (hoặc từ mặt tới đáy) của 10 yếu tố nêu trên Nhóm kết quả này được lưu giữ trong

1 file text có định dạng: Kinh độ, Vĩ độ, Yếu tố 1, Yếu tố 2, , Yếu tố 10

Nhóm 3: Trường 2D giá trị tích phân trong cột nước 1m2

lớp quang hợp (hoặc từ mặt tới đáy) của 6 yếu tố (tổng sinh khối TVN, tổng sinh khối ĐVN, tổng năng suất sơ cấp thô, tổng năng suất sơ cấp tinh, tổng năng suất thứ cấp (của ĐVN), tổng lượng chất hữu cơ lơ lửng) và trường 2D giá trị 5 hiệu suất sinh thái (hệ số P/B ngày của TVN, hiệu suất tự dưỡng, hiệu suất chuyển hóa năng lượng tự nhiên, hệ số P/B ngày của ĐVN, hiệu suất chuyển hóa năng lượng qua 2 bậc TVN – ĐVN) Nhóm kết quả này được lưu giữ trong 1 file có định dạng Kinh độ, Vĩ độ, Yếu tố 1, Yếu tố 2, , Yếu tố 6, Hiệu quả 1, Hiệu quả 2, …, Hiệu quả 5 Chi tiết tính toán các đặc trưng này được cho trong phụ lục 3, 4

Tất cả các file kết quả nêu trên được NiCyMod tự động tạo ra với tên mặc định theo quy ước của phần mềm

2.2 Nguồn số liệu sử dụng trong nghiên cứu

2.2.1 Trường độ sâu

Độ sâu vùng II và mở rộng ra cả vùng V được trích từ trường độ sâu Biển Đông có độ phân giải 2 phút, nguồn số liệu ETOPO2 (số liệu địa hình toàn cầu - PGS.TS Nguyễn Minh Huấn cung cấp) Từ trường độ sâu cơ sở này, một mô đun phụ trợ của NiCyMod đã chuyển thành trường độ sâu có độ phân giải 1/4 độ kinh vĩ cho tương thích với độ phân giải của trường nhiệt đầu vào theo nguồn dữ liệu của

dự án Movimar Kết quả được lưu giữ trong file DepMT.txt Hiển thị và mô tả trường độ sâu toàn vùng nghiên cứu đã được cho trong hình 1.2 và mục 1.1.1 chương I

2.2.2 Trường 3D nhiệt độ nước biển

Số liệu nhiệt độ nước biển sử dụng trong nghiên cứu này là giá trị nhiệt độ trung bình tháng của các tháng năm 2017 tại VBMT, nguồn từ Dự án Movimar của Viện Nghiên cứu Hải Sản (ThS Bùi Thanh Hùng cung cấp) Đây là nguồn dữ liệu

đã được kiểm chứng [20], đảm bảo độ tin cậy và hiện đã và đang được sử dụng trong dự báo nghiệp vụ ngư trường khai thác cá ngừ đại dương của Viện Nghiên cứu Hải Sản Trường số liệu nhiệt có độ phân giải 1/4 độ kinh vĩ theo phương ngang

và 21 tầng theo phương thẳng đứng từ 0 đến 500 m (minh hoạ trong bảng 2.1) Bảng 2.1: Trích file T0717.txt - trường 3D nhiệt biển trung bình tháng 7 – 2017

tại vùng biển miền Trung

Long Lat 0m 5m 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 60m 75m 100m v.v

…

400m 500m v.v…

110,375 14,125 28,69 28,64 28,59 28,51 28,43 28,26 28,09 27,31 26,54 25,08 22,96 19,92 9,98 8,46 110,375 13,875 28,82 28,78 28,74 28,68 28,62 28,56 28,51 28,02 27,53 26,46 24,90 21,38 10,24 8,66 110,375 13,625 28,78 28,74 28,70 28,64 28,58 28,52 28,46 28,04 27,63 26,73 25,41 21,75 10,37 8,71 110,375 13,375 28,69 28,65 28,61 28,55 28,49 28,43 28,36 27,99 27,61 26,78 25,58 21,73 10,28 8,71 110,375 13,125 28,59 28,57 28,54 28,48 28,42 28,35 28,28 27,86 27,44 26,32 24,67 21,31 10,17 8,62 110,375 12,875 28,82 28,78 28,74 28,67 28,60 28,53 28,45 27,95 27,45 26,40 24,83 21,55 10,20 8,62 110,375 12,625 28,81 28,76 28,71 28,64 28,56 28,49 28,41 27,90 27,39 26,35 24,77 21,49 10,19 8,65 110,375 12,375 28,74 28,70 28,6597 28,59 28,52 28,44 28,36 27,84 27,33 26,18 24,44 21,27 10,11 8,60 110,375 12,125 28,76 28,73 28,70 28,63 28,57 28,50 28,43 27,89 27,35 25,98 23,90 21,01 10,10 8,51

Xem xét đặc trưng phân bố trường nhiệt độ nước biển tháng 1, tháng 7 (đại diện cho mùa gió Đông Bắc và mùa gió Tây Nam) và tháng 4, tháng 10 (đại diện các tháng chuyển tiếp) tại VBMT thấy rằng:

Nhiệt độ nước biển trung bình tầng mặt tháng 1 (hình 2.4) vào khoảng 22,5oC– 28oC, xu hướng tăng từ bờ ra khơi, từ bắc xuống nam, cao nhất ở khu vực đông nam vùng biển nghiên cứu Trong tháng 4, sự biến đổi nhiệt độ theo mặt rộng vẫn được giữ nguyên như tháng 1, giá trị đạt 25oC - 29oC Tháng 7 có nền nhiệt cao hơn, khoảng 27oC – 30,2oC, tăng nhẹ từ bờ ra khơi, riêng khu vực biển gần bờ Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận có nhiệt độ thấp hơn do ảnh hưởng của nước trồi Tháng 10, nhiệt độ vẫn còn tương đối cao, ít biến động, đạt 27,4oC – 29,4oC

Tại tầng 25 m (hình 2.5), nhiệt độ nước biển các tháng giảm nhẹ so với tầng mặt: tháng 1 có giá trị 23oC – 28oC, tháng 4 có giá trị 24,6oC – 28,4oC, tháng 7 có giá trị 26,4oC – 29,6 oC và tháng 10 là 26,6oC - 29oC Chứng tỏ, trong vùng biển nghiên cứu, nhiệt độ được coi là khá đồng nhất đến 25 m (xem thêm phụ lục 5 phân

bố nhiệt độ trên các mặt cắt thẳng đứng kinh tuyến và vĩ tuyến)

Tầng 50 m (hình 2.6), từ tháng 1 đến tháng 4 sự phân bố nhiệt độ nước biển theo mặt rộng vẫn có những nét tương tự các tầng trên, giá trị đạt 23oC – 27,5oC trong tháng 1 và 22,5oC – 27,5oC trong tháng 4 Có thể coi vào mùa gió Đông Bắc lớp đồng nhất nhiệt phát triển tới 50 m sâu Sự khác biệt về phân bố và biến động nhiệt tầng 50 m so với các tầng trên và theo mặt rộng xảy ra vào tháng 7 (mùa gió Tây Nam) và tháng 10 Vào các tháng này, trong bức tranh phân bố nhiệt độ không

có (hoặc rất mờ nhạt) sự xuất hiện các khu vực gần bờ có nhiệt độ thấp do nước trồi, chứng tỏ năm 2017 nước trồi mùa gió Tây Nam ở ven bờ Khánh Hoà – Bình Thuận chỉ xuất phát và ảnh hưởng ở các tầng nước bên trên 50 m

Sự giảm nhiệt độ nước so với các tầng phía trên thể hiện rõ rệt trong tất cả các tháng ở tầng 100 m (hình 2.7), giá trị nhiệt độ tháng 1 đạt 17oC – 25oC, tháng 4 đạt 17,5oC – 23,5oC, tháng 7 đạt 17,5 – 22,5oC và tháng 10 khoảng 14 – 27oC Điều này còn được thể hiện cụ thể hơn trong các hình mặt cắt thẳng đứng ở phụ lục 5

Tháng 1 Tháng 4

Tháng 10

Tháng 7