Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng nước ở cửa sông Ba Lạt : Luận văn ThS. Sinh học: 60 42 60

Các khái niệm về hệ sinh thái cửa sông Từ cửa sông estuary theo nghĩa La tinh, bao hàm từ aestus là thủy triều, còn estuary là chỉ một dạng lục địa, trong đó thủy triều đóng vai trò qua

-

NGUYỄN THỊ MAI DUNG

ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ MỐI QUAN HỆ CỦA CHÚNG VỚI CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Ở CỬA SÔNG BA LẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Bảng 2 Số lượng loài động vật đáy tại cửa sông ven biển châu thổ sông Hồng 12

Bảng 3 Số lượng các taxon thực vật có mặt tại vùng cửa sông thuộc châu thổ Bắc Bộ 13

Bảng 4 Các mức độ về chất lượng nước của thủy vực tương ứng với từng thang điểm 37

Bảng 5 Thành phần loài cá ở cửa sông Ba Lạt 39

Bảng 6 Tỷ lệ các họ, giống, loài trong các bộ tại khu vực nghiên cứu 48

Bảng 7 Tỷ lệ các giống, loài trong các họ cá tại khu vực nghiên cứu 49

Bảng 8 Số lượng loài, giống, họ cá tại KVNC và các khu vực khác ở Việt Nam ………52

Bảng 9 Danh sách các loài cá tại khu vực nghiên cứu ghi trong Sách Đỏ Việt Nam cần được bảo vệ 53

Bảng 10 Sự biến động thành phần loài cá theo thời gian ở cửa sông………

Ba Lạt 54

Bảng 11 Nhiệt độ và độ đục tại KVNC đo ngày 27 tháng 4 năm 20011……… 68

Bảng 12 Một số các yếu tố thủy hóa tại KVNC đo ngày 27 tháng 4 năm 2011…69 Bảng 13 Giá trị một số muối hòa tan trong nước ở cửa sông Ba Lạt đo ngày 27 tháng 4 năm 2011 70

Bảng 14 Hàm lượng một số kim loại trong nước ở vùng cửa sông Ba Lạt 71

Bảng 15 Phân hạng cách tính điểm cho các chỉ số tổ hợp sinh học cá áp dụng cho việc đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Ba Lạt 72

Bảng 16 Ma trận chỉ số tổ hợp cá đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng cửa sông Ba Lạt năm 2011 73

MỞ ĐẦU

Cửa sông Ba Lạt là cửa chính của Sông Hồng nằm giữa hai tỉnh Thái Bình và Nam Định Cửa Ba Lạt lớn nhất trong 9 cửa sông thuộc Châu thổ Bắc Bộ Hệ sinh thái cửa sông Ba Lạt có tính nhạy cảm rất cao, môi trường luôn có sự thay đổi theo không gian và thời gian, kéo theo các loài sinh vật phân bố trong đó cũng có sự biến động Nơi đây được đánh giá cao về mức độ đa dạng sinh học, đặc biệt là các loài

cá Chúng là nguồn thực phẩm cung cấp cho nhân dân trong vùng, các vùng phụ cận

và đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế Ngoài ra, ở đây có tiềm năng du lịch lớn với nhiều tuyến du lịch như: tuyến du thuyền cửa sông, tuyến xem chim, tuyến du khảo đồng quê… thu hút được nhiều du khách trong và ngoài tỉnh

Trước đây sản lượng khai thác tại khu vực cửa sông Ba Lạt khá cao, có nhiều loài có giá trị kinh tế cao như sò, ngao… đặc biệt là các loài cá Tuy nhiên, trong những năm gần đây việc khai thác và sử dụng nguồn lợi sinh vật vùng cửa sông ngày càng gia tăng, chưa dựa trên cơ sở khoa học, không theo quy hoạch lâu dài và thêm vào đó là nhiều loại chất thải độc hại từ các nhà máy, xí nghiệp, hoạt động sản xuất nông nghiệp, nước thải từ các đầm nuôi thuỷ sản, nước thải sinh hoạt của người dân đổ vào cửa sông Những tác động này đã làm suy giảm nguồn tài nguyên sinh vật, phá hủy môi trường sống của nhiều loài thủy sinh vật, trong đó có cá

Muốn khai thác hợp lý và sử dụng bền vững nguồn lợi cần có những nghiên cứu và những hiểu biết cơ bản về nguồn lợi thủy sản, do vậy chúng tôi tiến hành

nghiên cứu đề tài “Đa dạng sinh học cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng

nước ở cửa sông Ba Lạt” Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là để đánh giá hiện trạng

về thành phần loài cá và chất lượng nước tại cửa sông Ba Lạt để từ đó góp phần giúp cơ quan địa phương có những giải pháp hữu hiệu trong việc bảo tồn đa dạng sinh học, phát triển nuôi trồng thủy sản theo hướng bền vững

Để đạt được những mục tiêu nêu trên, đề tài nghiên cứu của chúng tôi đã thực hiện những nội dung chính sau:

1 Xác định thành phần loài cá thuộc khu vực cửa sông Ba Lạt

2 Nghiên cứu sự biến động loài cá theo thời gian

3 Nghiên cứu mối quan hệ giữa thành phần loài cá và độ phong phú của chúng với một số yếu tố thủy lý, thủy hóa

4 Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước tại cửa sông Ba Lạt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Khái quát hệ sinh thái cửa sông

1.1.1 Các khái niệm về hệ sinh thái cửa sông

Từ cửa sông (estuary) theo nghĩa La tinh, bao hàm từ aestus là thủy triều, còn estuary là chỉ một dạng lục địa, trong đó thủy triều đóng vai trò quan trọng trong đời sống và sự phát triển tiến hóa của vùng Bởi vậy, trong các từ điển người

ta giải thích “cửa sông là cửa các con sông lớn có thuỷ triều” (từ điển Oxford) hoặc

“một vùng gần bờ được khống chế bởi nước biển khi triều cao, một vùng biển được tạo thành bởi cửa một con sông” (Larouse) [30]

Theo quan điểm của các nhà địa mạo thì: “Cửa sông là cửa của một con sông

mà ở đó đang có quá trình sụt lún kiến tạo không được đền bù hoặc một thung lũng sông bị chìm ngập do mực nước biển dâng lên thường có dạng hình phễu” [30]

Trên quan điểm động lực, D.W Pritchard (1967) định nghĩa cửa sông như

sau: “Đó là một thủy vực ven bờ nửa khép kín, liên hệ trực tiếp với biển và ở trong

đó, nước biển hòa trộn có mức độ với nước ngọt đổ ra từ các dòng lục địa” [30]

Tuy nhiên theo định nghĩa này, các hệ cửa sông mù (Blind estuary) và các cửa sông quá mặn (hyperhaline) bị loại trừ Do đó, J.H Day (1981) đã bổ sung và

đề xuất một định nghĩa có nội dung rộng hơn: “Cửa sông là thủy vực ven bờ nửa

khép kín về mặt không gian, liên hệ trực tiếp với biển một cách thường xuyên hay theo chu kỳ, trong đó độ muối biến đổi do sự hòa trộn có mức độ của nước biển với nước ngọt đổ ra từ các dòng lục địa” [30]

1.1.2 Một số đặc điểm của hệ sinh thái cửa sông

- Vùng cửa sông có những sự sai khác cơ bản với các loại hình thủy vực khác là:

Một vùng thường được giới hạn ở cửa các sông và bị khống chế bởi dòng sông và hoạt động của thủy triều [30]

Nước của vùng cửa sông bị mặn hóa, còn mức độ và phạm vi biến đổi của

nó phụ thuộc vào lượng nước sông và sự xâm nhập mặn theo thủy triều [30]

Độ muối và hàng loạt các nhân tố môi trường khác không ổn định biến đổi trong không gian và theo thời gian, song sự biến thiên đó mang tính chu kỳ, như chu kỳ mùa (mùa lũ và mùa kiệt), chu kỳ triều (nhật triều hay bán nhật triều) Đó là

sự khác biệt cơ bản giữa cửa sông và các hồ nước mặn (Salt lagoon) ven biển [30]

Phân bố trong vùng cửa sông là những loại sinh vật rộng sinh cảnh đặc biệt

là loài rộng muối và rộng nhiệt [30]

- Đặc điểm đặc trưng của hệ sinh thái cửa sông Việt Nam

Nằm trong khu vực Ấn Độ - Tây Thái Bình Dương nơi có mức độ đa dạng biển cao nhất thế giới, Việt Nam được quốc tế coi như là điểm nóng về đa dạng sinh học, do có khoảng 10% tổng số loài được mô tả trên thế giới (xấp xỉ 12.000 loài thực vật và 7.000 loài động vật được xác định) Đa dạng sinh học có giá trị đặc biệt

vì mức độ đặc hữu cao của nó nhất là ở các rừng nguyên sinh hiểm trở, tác động của con người còn ít và các vùng ven biển dọc bờ biển phía Nam

Việt Nam có đường biển dài trên 3260 Km chạy dài theo hướng Bắc - Nam, cắt qua nhiều vùng tự nhiên có cấu trúc địa chất khác nhau về môi trường, sinh thái

và nguồn lợi Ở nước ta, các vùng cửa sông phân bố suốt dọc 13 vĩ độ từ Móng Cái đến Hà Tiên, chính điều này đã tạo ra sự đa dạng và độc đáo của hệ sinh thái vùng cửa sông ven biển

Vùng cửa sông là nơi nước ngọt hòa trộn với nước biển với độ muối biến thiên từ 0.5 - 30 (32‰) Sự tích tụ hay bào mòn là một đặc tính quan trọng của tương tác sông biển thuộc khu vực cửa sông

Hàng năm, qua các hệ thống sông, biển Đông nhận từ lục địa 839.109

m3nước ngọt, ứng với modun dòng chảy là 22,811/s/km2

cùng với một lượng bùn cát trung bình 200 triệu tấn và trên 100 triệu tấn các chất hòa tan trong nước (Nguyễn Viết Phổ, 1984; Trần Tuất và nnk, 1986), trong đó hệ thống sông Hồng và sông Cửu Long đóng vai trò quan trọng bậc nhất [30] Nhất là trong thời kỳ mưa lũ thì lượng các muối dinh dưỡng bao gồm mùn bã, các chất hữu cơ và các chất vô cơ hòa tan rất cao Cùng với muối dinh dưỡng được chuyển lên từ đáy do hoạt động của thủy

triều, từ sự phân hủy của bãi cỏ ngầm, từ rừng ngập mặn đã làm cho vùng cửa sông trở thành nơi sống lý tưởng cho các loài sinh vật thủy sinh

Các hệ thống sông hoạt động theo mùa lũ và mùa kiệt Vào mùa lũ, các dòng chảy chiếm 70 – 80% tổng lượng nước làm cho vùng cửa sông mở rộng ra biển Vào mùa kiệt, lượng nước dòng sông thấp, vùng cửa sông bị thu hẹp, nước biển thâm nhập sâu vào lục địa, nhiều hạ lưu sông bị mặn hóa Hoạt động thủy triều là động lực chủ yếu xáo trộn nước vùng cửa sông, đồng thời sắp xếp lại các trầm tích

từ lục địa đổ ra, tạo nên những đồng bằng châu thổ, các bãi triều, đầm phá ven biển Thủy triều biến đổi từ chế độ nhật triều đến triều hỗn hợp đến bán nhật triều không đều (Vũ Trung Tạng và nnk, 1985) [30] Do quá trình tương tác sông biển mà độ muối trong vùng biến động rất lớn theo mùa và thủy triều trên phạm vi toàn vùng cũng như trên một diện tích nhỏ

Nồng độ muối là yếu tố giới hạn đối với sự phân bố và đời sống sinh vật, song không là duy nhất Bên cạnh đó còn có các yếu tố khác như độ pH, nhiệt độ,

độ chiếu sáng cũng đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành và phát triển nguồn lợi của vùng này

Sự phát triển của sinh vật cửa sông, đặc biệt là sinh vật sản xuất gắn liền với nguồn muối dinh dưỡng và các yếu tố môi trường Song những yếu tố này lại biến động có tính chu kỳ theo ngày đêm hoặc theo mùa trong năm đã tạo nên đặc điểm quan trọng của các hệ sinh thái vùng cửa sông là tính mùa vụ Thường trong chu kỳ triều sinh vật lượng tăng khi nước lớn, đạt cao nhất khi triều cực đại, giảm khi nước ròng và đạt cực tiểu khi triều kiệt

Do những điều kiện sống đặc trưng nên trong vùng cửa sông phân bố những quần xã ổn định, thích nghi với điều kiện rất biến động của môi trường Đặc trưng chung của chúng là kém đa dạng về thành phần loài so với các hệ biển và lục địa kế cận, nhưng có số lượng đông, tạo nên sản lượng khai thác cao Cho nên ứng với một lượng lớn thức ăn mùn bã là sự đông đúc của nhóm sinh vật ăn cặn vẩn Chính những khả năng này đã làm cho cả hệ thống sông trở thành hệ sản xuất giàu có bậc nhất của biển nhiệt đới

Vùng cửa sông bao gồm: các bãi triều rộng, các đầm phá và vùng vịnh nông

ít sóng gió, nguồn thức ăn tự nhiên giàu có, tập đoàn giống đa dạng về thành phần loài, phong phú về số lượng… Vùng cửa sông trở thành nơi bắt buộc của một số giai đoạn nhất định trong chu kỳ sống của nhiều loài giáp xác, cá và các động vật thủy sinh khác Nó cũng là bãi đẻ của nhiều loại động vật biển, nơi nuôi dưỡng các loài động vật non, nơi vỗ béo nhiều đàn bố mẹ trước và sau mùa sinh sản Do vậy, vùng này đã trở thành vùng tái sản xuất nguồn lợi, duy trì tính ổn định cho nguồn lợi ở vùng nước khai thác xa bờ trong một tổng thể thống nhất – hệ sinh thái biển (Vũ Trung Tạng, 1979, 1983, 1984) [30]

Trong vùng cửa sông, hệ sinh thái rừng ngập mặn đóng vai trò quan trọng để tạo nên sự phong phú cho các hệ sinh thái vùng cửa sông RNM chứa đựng mức độ

đa dạng sinh học rất cao, chẳng kém gì mức đa dạng trong hệ sinh thái san hô của đới biển ven bờ Tuy thành phần các loài cây trong hệ sinh thái không đa dạng, với khoảng 40 – 50 loài, cấu trúc rừng cũng không nhiều tầng như các kiểu rừng khác, nhưng rừng ngập mặn phân hóa rất cao về nơi sống: trên không, mặt đất, trong nước với các dạng đáy cứng, đáy mềm, hang trong đất, những nơi không gian chật hẹp như trong bụi cây, bộ rễ,…

Các cửa sông cũng như RNM phát triển trong đó được đặc trưng bởi xích thức ăn ngắn, các sinh vật khai thác thường tập trung vào bậc dinh dưỡng gần với nguồn thức ăn ban đầu nên có hiệu lực tạo ra sản phẩm sinh học cao Trong RNM, mùn bã do lá cây và các bộ phận khác của cây rụng xuống được vi sinh vật phân hủy là nguồn thức ăn quan trọng cho nhiều động vật ở nước của vùng cửa sông

Mặt khác, RNM với hệ thống rễ chằng chịt đã giữ phù sa, các chất khoáng và các chất hữu cơ do các con sông đưa đến tạo ra môi trường sống thích hợp cho nhiều loài động vật đáy

Trong vùng cửa sông, các loài sinh vật sống dựa vào nhau, khai thác lẫn nhau để sinh trưởng và phát triển Do đó tại đây hình thành nên các mối quan hệ phức tạp mà nổi bật là mối quan hệ dinh dưỡng – Được thể hiện dưới dạng xích và lưới thức ăn

+ Xích thức ăn “đồng cỏ” hay xích thức ăn “chăn nuôi”: nguồn thức ăn

khởi đầu cho xích này bao gồm các loài tảo sống trong tầng nước hay bám trên giá thể, trên mặt đáy cũng như các loài thực vật lớn khác (macrophyta), kể cả rong, cỏ biển, lá tươi từ rừng ngập mặn hoặc lá vừa mới rụng xuống Tiếp đến là động vật ăn

cỏ chủ yếu là zooplankton ăn tảo (chủ yếu nhất là: Copepoda) Các động vật ăn thịt đầu tiên (Predator 1 hay zooplanktivore) gồm con non của nhiều loài động vật biển

và các đàn cá nổi phong phú phân bố trong khối nước thềm lục địa, xuất hiện theo chu kỳ ở vùng cửa sông, liên quan đến sự biến đổi của độ muối theo mùa và theo nhịp điệu thủy triều Kéo theo chúng là những loài cá dữ kích thước lớn ăn cá (Predator 2, 3…) [30]

+ Xích thức ăn mùn bã hữu cơ: xích thức ăn này mở đầu bằng mùn bã hữu

cơ hay phế liệu, còn sinh vật tiêu thụ bậc một là những loài động vật ăn phế liệu Tiếp theo là các nhóm ăn thịt các cấp như các loài động vật không xương sống ăn thịt cỡ lớn, động vật có xương có kích thước khác nhau chủ yếu là cá Mùn bã hữu

cơ giàu có và đóng vai trò quan trọng trong chu trình vật chất của hệ sinh thái cửa sông Cửa sông như một cái bẫy, bẫy vào đây nguồn thức ăn mùn bã phong phú với năng suất và sản lượng cao, nhất là trong rừng ngập mặn, thảm cỏ biển và các bãi bùn triều kế cận, kéo theo là sự phát triển của động vật ăn mùn bã cũng như các loài

ăn thịt chúng đi kèm (Vũ Trung Tạng và nnk, 1981, 1985; Vũ Trung Tạng, 1994; Day và cộng sự, 1989; Whitfield, 1996) [29]

+ Xích thức ăn thẩm thấu: được khởi đầu bằng các chất hữu cơ hòa tan

trong nước Những chất này được sinh ra bằng nhiều con đường (tự phân hủy của xác sinh vật, sự phân giải chất hữu cơ bởi vi sinh vật) Sinh vật tiêu thụ chất hữu cơ hòa tan chính là vi khuẩn và động vật nguyên sinh, chúng sử dụng chất hữu cơ bằng con đường thẩm thấu qua bề mặt cơ thể Về phía mình chúng lại là thức ăn cho microzooplankton và ấu trùng cá Những loài này lại làm thức ăn cho cá nổi, cá có kích thước lớn [30]

Như vậy ba xích thức ăn trên trong vùng cửa sông hoạt động đồng thời, mặc

dù xích thức ăn khởi đầu bằng thực vật và tảo giữ vị trí khởi nguồn cho 2 xích thức

ăn còn lại, song do đặc thù vùng cửa sông, xích thức ăn phế liệu đóng vai trò then chốt và quan trọng nhất trong sự chuyển tải vật chất và năng lượng của các hệ cửa sông, tương tự như các xích thức ăn trên cạn

Sự hoạt động của các xích thức ăn trên không chỉ tạo nên hiệu suất cao mà còn đảm bảo cho RNM duy trì nguồn muối dinh dưỡng lâu dài ngay trong chính bản thân của hệ Vì vậy RNM đóng vai trò cực kì quan trọng trong việc duy trì nguồn muối dinh dưỡng cho sự phát triển của các loài sinh vật sống trong vùng cửa sông

và đới ven bờ [30]

Sự phong phú về thức ăn trong RNM nói riêng hay vùng cửa sông nói chung làm cho nhiều loài động vật biển cũng xâm nhập vào để kiếm ăn, kéo theo đó là nhiều loài động vật trên cạn mà cuộc sống gắn liền với bãi triều Chúng thường xuất hiện đông đúc khi nước ròng và phơi bãi Chính điều này đã tạo nên tính đa dạng về thành phần loài, nhất là sự đa dạng về di truyền, tạo cho sinh vật sống ổn định trong môi trường thường xuyên biến động của vùng cửa sông đồng thời, giúp cho chúng tham gia vào các bậc dinh dưỡng khác nhau của hệ thống các xích thức ăn, nhằm khai thác tối đa nguồn năng lượng và vật chất dưới dạng sản phẩm sơ cấp được các sinh vật sản xuất tạo ra trong quá trình quang hợp

1.1.3 Phân loại và phân vùng trong các hệ cửa sông

Hệ cửa sông bao gồm những thành phần cấu trúc riêng của mình Chúng quan hệ chặt chẽ và tương tác với nhau trong một chỉnh thể, tồn tại khá ổn định trong điều kiện môi trường bất ổn định của một vùng sông – biển

Dựa vào độ cao mực nước biển, trong hệ cửa sông có thể phân chia thành 3 tiểu vùng: tiểu vùng trên triều (supralittoral), tiểu vùng triều (littoral), tiểu vùng dưới triều (sublittoral)

- Tiểu vùng trên triều: cao hơn mức triều cực đại và đất còn có phần bị nhiễm mặn [29]

- Tiểu vùng triều: là nơi ngập nước có chu kỳ, nơi tập trung của rừng ngập mặn hoặc các bãi bùn lầy, bãi cát phẳng, bờ đá; nơi ở của những sinh vật thích nghi với lối sống nửa đất, nửa nước Đây là nơi kiếm ăn của các loài sinh vật dưới triều

khi ngập nước và nơi sống của các động vật trên cạn nhất là chim khi nước phơi bãi [30]

- Tiểu vùng dưới triều: chiếm diện tích lớn nhất, ngập nước thường xuyên thuộc phần trên của thềm lục địa, đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong các chu trình sinh học của biển [30]

Trên phạm vi rộng lớn của dải ven biển, trải dài gần 13 vĩ độ từ Bắc đến Nam xuất hiện hàng loạt các hệ sinh thái riêng biệt Song do lịch sử hình thành, cấu trúc địa chất, đặc điểm địa mạo, lực tương tác sông – biển khác nhau và tồn tại trong các điều kiện khí hậu khác nhau nên các hệ cửa sông nước ta có thể được phân biệt thành mấy dạng sau:

- Các cửa sông châu thổ như hệ cửa sông Hồng và sông Cửu Long

- Các cửa sông hình phễu

- Dải đầm phá ven biển miền Trung

- Các vụng, vịnh nông ven bờ nhận nước ngọt từ các sông, suối đổ ra

- Các sình lầy được phủ bởi rừng ngập mặn tây Nam Bộ

Từ sự phân vùng và phân loại trên, chúng ta có cơ sở để định hướng quy hoạch khai thác và sử dụng tổng hợp tài nguyên cho mỗi vùng một cách đúng đắn

và hợp lý theo quan điểm phát triển bền vững

1.2 Đa dạng sinh học

1.2.1 Khái niệm đa dạng sinh học (ĐDSH)

Thuật ngữ đa dạng sinh học (Biodiversity) ra đời từ những năm 80 của thế kỷ

XX Đến nay có ít nhất 25 định nghĩa về thuật ngữ “ĐDSH”

Theo WWF, 1989, ĐDSH là sự khác nhau giữa các sinh vật sống ở tất cả

mọi nơi bao gồm: các hệ sinh thái trên cạn, trong đại dương và các hệ sinh thái thủy vực khác, cũng như các phức hệ sinh thái mà các sinh vật là một thành phần Thuật ngữ này bao hàm sự khác nhau trong một loài, giữa các loài và giữa các hệ sinh thái [20]

ĐDSH được hiểu “Là sự phồn thịnh của sự sống trên trái đất, là hàng triệu loài thực vật, động vật và vi sinh vật, là những gen chứa trong các loài, là những hệ sinh thái vô cùng phức tạp cùng tồn tại trong môi trường” [20]

ĐDSH một thuật ngữ bao gồm mọi mức độ biến đổi của thiên nhiên gồm cả

số lượng và tần suất xuất hiện của hệ sinh thái, của loài hay gen trong một tập hợp

đã biết Hiện nay, ĐDSH được xét ở 3 cấp độ: đa dạng về loài sinh vật, đa dạng về gen chứa trong các loài và đa dạng về hệ sinh thái

ĐDSH có vai trò rất quan trọng đối với việc duy trì các chu trình tự nhiên và cân bằng sinh thái ĐDSH là cơ sở của sự sống còn và thịnh vượng của loài người

và sự bền vững của thiên nhiên trên trái đất Theo ước tính giá trị của tài nguyên ĐDSH toàn cầu cung cấp cho con người là 33.000 tỷ đô la mỗi năm [20] Nguồn tài nguyên ĐDSH trong tự nhiên tập trung trong các hệ sinh thái vì vậy:

- Hệ sinh thái là cơ sở sinh tồn của mọi sự sống trên trái đất Nó đảm bảo được sự tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng thông qua chuỗi thức ăn và lưới thức ăn trong quần xã

- Cung cấp trực tiếp lương thực, thực phẩm, dược liệu, nguyên liệu, nhiên liệu cho con người

- Là kho dự trữ nguồn gen quan trọng để bổ sung cho vật nuôi và cây trồng

- Phục vụ đời sống tinh thần và đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ, nâng cao tri thức khoa học và khát vọng khám phá thế giới tự nhiên [27]

1.2.2 ĐDSH của hệ sinh thái cửa sông

Với đường bờ biển dài trên 3260 Km, đi qua 13 vĩ độ khác nhau trải dài từ Móng Cái đến Hà Tiên cùng với sự phân hóa cao về các điều kiện địa lý, khí hậu, thủy văn, sự tương tác sông biển,… mức độ ĐDSH vùng cửa sông ven biển ở Việt Nam rất cao Các sinh cảnh sống đặc trưng của khu vực này bao gồm: cửa các con sông, các bãi triều, RNM, chuỗi các đầm phá, vùng vịnh nông ven bờ,… đã phản ánh được sự phong phú về hệ sinh thái cũng như sự đa dạng về thành phần loài sống trong khu vực

Các nghiên cứu về khu hệ động – thực vật của vùng cửa sông Vịnh Bắc Bộ cho thấy:

* Thực vật nổi (Phytoplankton): tại các cửa sông Thái Bình, Diêm Điền và

Trà Lý đã thống kê được 129 loài thuộc 53 chi, trong đó tảo silic chiếm 86,8% số lượng loài (Khúc Ngọc Cầm, 1975) Còn ở cửa sông Ba Lạt, cửa Ninh Cơ, cửa Đáy

có 110 loài, 3 biến dạng và 12 biến loài, trong đó tảo silic cũng chiếm ưu thế (Trương Ngọc An và nnk, 1985) Những đợt khảo sát tổng hợp vùng nước cửa sông

từ Văn Úc đến Ba Lạt, tại các trạm cố định, từ nơi có nồng độ muối 0,1‰ trong các triền sông tới vùng biển vên bờ có độ muối 31,0‰, ứng với độ sâu 20 - 30m bao gồm cả các đầm nuôi thủy sản ven bờ đã thống kê được 183 loài trong đó ở vùng biển 180 loài, còn tại các đầm nuôi thủy sản là 124 loài được thể hiện ở bảng 1

Bảng 1 Thành phần các chi và loài thực vật nổi cửa sông Hồng- Thái Bình [30]

Tên khoa học

100

48

52

80,6 38,7 41,9

46

25

21

77,9 42,4 35,5

155

100

55

86,1 55,6 30,5

* Động vật nổi (Zooplankton): những khảo sát tại vùng cửa sông bắc cửa Ba

Lạt (Vũ Trung Tạng và nnk, 1985) đã phát hiện 167 loài cùng 18 dạng ấu trùng của

các nhóm động vật không xương sống khác Trong đó Copeoda có 107 loài chiếm 57,8% tổng số, Cladocera có 14 loài chiếm 7,5%, Siphonophora có 8 loài chiếm 4,3%, Chaetognatha có 8 loài chiếm 4,3%, Amphipoda có 6 loài chiếm 3,2%,

Tunicada có 6 loài chiếm 3,2%, Protozoa có 5 loài chiếm 2,8%, Ostracoda có 4 loài

chiếm 2,2%, Peropoda- Heteropoda có 3 loài chiếm 1,6%, Rotatoria có 2 loài,

Cumacea có 2 loài, Sergestidae có 1 loài và Euphausidae có 1 loài Như vậy số

lượng loài động vật nổi của vùng cửa sông châu thổ Bắc Bộ khá đa dạng, chiếm 70% tổng số loài phát hiện được ở Vịnh Bắc Bộ (Nguyễn Tiến Cảnh, 1994) [29] Khu hệ động vật nổi này gồm các loài rộng nhiệt, rộng muối, chủ yếu có nguồn gốc biển ven bờ vùng nhiệt đới (Khúc Ngọc Cầm, 1975; Nguyễn Văn Khôi và nnk, 1980; Vũ Trung Tạng và nnk, 1985) [30]

* Động vật đáy (Zoobenthos): Những khảo sát đầu tiên (Nguyễn Hữu Tuý,

1975) tại bãi triều Thái Bình đã thống kê được 12 giống thân mềm trong đó Bivalvia

có 10 giống và Gastropoda có 2 giống với các đại diện phổ biến là hầu, sò, don, dắt,

trùng trục, móng tay, bàn mai và một số loài ốc, đồng thời cũng chỉ ra sự phân bố, nơi tập trung và bước đầu đánh giá khả năng khai thác chúng Trong những năm

1983, những đợt khảo sát tại các đầm nuôi và bãi triều Thái Bình (Vũ Trung Tạng

và nnk, 1985) đã phát hiện 49 đại diện thuộc Polychacta có 13 loài chiếm 26,5%,

Gastropoda có 3 loài chiếm 6,1%, Bivalvia có 12 loài chiếm 24,5%, Decapoda có

20 loài chiếm 40,1%, còn lại là Amphipoda có 1 loài chiếm 2% Kết quả khảo sát và

nghiên cứu (Vũ Trung Tạng và nnk, 2003) chỉ ra rằng thành phần loài của khu hệ động vật đáy thuộc cửa sông châu thổ sông Hồng dao động tử 177 loài tại Giao Thủy (Nam Định) đến 183 loài tại Thái Thụy (Thái Bình) được thể hiện ở bảng 2

Bảng 2 Số lượng loài động vật đáy tại cửa sông ven biển châu thổ sông Hồng [30]

* Thực vật đáy (Phytobenthos): thực vật đáy vùng cửa sông châu thổ Bắc

Bộ gồm các loài tảo, các thực vật bậc cao chịu mặn Những tảo sống bám có mặt trong các đầm nuôi, độ muối thấp và các loài sống trên các bãi ngập triều là:

Rhizosolenia kernerri, Rh Sp., Chaetomorpha indica, Ch capillare, Cladophora

crispula, Cl laeteviens, Enteromorpha intestinalis, E clatrata, E ralysii, Oedogonium erispum, Gracilaria confervoides, G asiatica Một số loài tảo đỏ điển

hình là Gracilaria asiatica sống tự nhiên tại các vùng triều Thái Thụy (Thái Bình),

Giao Thủy, Hải Hậu (Nam Định) [30] Theo khảo sát gần đây (Vũ Trung Tạng và nnk, 2003) thảm thực vật ven biển Thái Bình- Nam Định có từ 120 đến 192 loài (bảng 3) [30] Khu hệ này đóng vai trò quan trọng cho sự lắng đọng phù sa tại các bãi bồi cửa sông

Bảng 3 Số lượng các taxon thực vật có mặt tại vùng cửa sông thuộc châu thổ Bắc Bộ [30]

Số họ Số loài Số họ Số loài Số họ Số loài

* Khu hệ cá: Liên quan đến khu hệ cá cửa sông châu thổ Bắc Bộ có thể kể

đến những khảo sát của Đào Văn Tiến và Mai Đình Yên (193), Hồ Sĩ Bình (1973) Những khảo sát của Vũ Trung Tạng (1976), Vũ Trung Tạng và Nguyễn Xuân Huấn (1987) tại vùng cửa sông từ Đồ Sơn đến cửa Đáy đã thống kê được 226 loài của 69

họ thuộc 17 bộ cá Thông kê này phản ánh khá đầy đủ và phản ánh những nét cơ bản nhất của khu hệ cá trong vùng Ngoài danh sách các loài cá chung cho các cửa sông thuộc hệ thống sông Hồng, còn có một số các khảo sát khác ở ven biển Giao Thủy (Dương Ngọc Cường và Trần Minh Khoa, 2004); ven biển Tiền Hải (Trần Thanh Thản, 2004) với số lượng loài dao động từ 107- 124 loài [30]

1.2.3 Đa dạng sinh học cá và Ý nghĩa đa dạng sinh học cá trong các hệ sinh thái nước 1.2.3.1 Đa dạng sinh học cá

Cá gồm có 4 lớp trong tổng số 8 lớp thuộc phân ngành có xương sống hiện sống Chúng rất đa dạng, gồm khoảng 21.000 loài sống trong môi trường nước, từ các vực nước trong lục địa cũng như ở cả đại dương kể cả những vùng sâu thẳm Chúng đông hơn động vật có xương sống ở cạn Mặc dù cá là động vật có xương sống cổ nhất, chúng có một thời hưng thịnh, sau đó được thay thế bởi các nhóm động vật có xương sống tiến hóa hơn

1.2.3.2 Ý nghĩa ĐDSH cá trong các hệ sinh thái nước

ĐDSH đóng vai trò rất quan trọng đối với sinh giới và con người Việt Nam được coi là “điểm nóng” về ĐDSH trên thế giới với 3 lý do:

- Thành phần các giống loài động vật, thực vật khá phong phú Riêng ở dưới nước đã xác định được 2740 loài và dưới loài thủy sinh vật nước ngọt và trên 11000 loài thủy sinh vật nước mặn

- Có mức độ đặc hữu cao so với các nước trong phân vùng Đông Dương (MacKinnon, 1986)

- Đa dạng sinh học bị thất thoát nghiêm trọng vào bậc nhất [27]

Đối với hệ sinh thái nước, cá có vai trò quan trọng và ý nghĩa vô cùng to lớn:

- Đảm bảo cân bằng sinh học trong các thủy vực từ đó tạo ra cân bằng sinh thái Mỗi loài cá là một mắt xích trong chuỗi và lưới thức ăn của các quần xã dưới nước, nó đảm bảo tuần hoàn vật chất và chuyển hóa năng lượng ở các hệ sinh thái nước, làm cho không một loài nào đó phát triển hoặc suy giảm số lượng một cách qua mức

- Là nguồn dự trữ gen

- Cung cấp nguồn thực phẩm phong phú cho con người

- Cung cấp nguồn dược liệu Ở hệ sinh thái cửa sông một số loài cá có thể dùng làm thuốc

- Đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của con người do có rất nhiều loài cá được nuôi

để làm cảnh

- Phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học để phát triển nghề cá và bảo tồn ĐDSH

- Hệ sinh thái nước có ĐDSH cá có thể phát triển du lịch Ví dụ ao cá Bác

Hồ, suối cá thần ở Cẩm Lương - Cẩm Thủy - Thanh Hóa thu hút được rất nhiều khách du lịch trong và ngoài nước đến thăm quan [8, 21]

1.3 Quan hệ của ĐDSH cá với một số yếu tố sinh thái chính ở cửa sông

Ở cửa sông có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng đến đa dạng sinh học cá như: đặc tính cơ học (áp lực nước, độ nhớt, ánh sáng, nhiệt độ,…), đặc tính thủy học (chuyển động của khối nước trong thủy vực), đặc tính thủy hóa học (chất hòa tan, chất vẩn, pH) của khối nước, đặc tính nền đáy, các yếu tố hữu sinh Trong phạm vi luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến các yếu tố chính ảnh hưởng đến ĐDSH cá bao gồm: nhiệt độ, độ muối, pH, độ trong, chất hòa tan, ánh sáng

1.3.1 Quan hệ với các yếu tố thủy lí

1.3.1.1 Nhiệt độ của nước

Nguồn nhiệt chủ yếu của nước trong các thủy vực là từ bức xạ mặt trời và chủ yếu do các tia sóng dài gồm hồng ngoại, đỏ da cam Lớp nước trên mặt hấp thụ nhiều nhiệt hơn lớp nước dưới sâu nên các tia sáng này chủ yếu chỉ tập trung ở các lớp nước tầng trên Chế độ nhiệt ở nước tương đối ổn định hơn trong không khí do

có sự tỏa nhiệt và thu nhiệt lớn, đồng thời các lớp nước ở trên bề mặt và ở dưới sâu

có sự điều hòa nhiệt độ lẫn nhau trong quá trình lạnh đi hay bốc hơi, làm cho nhiệt

độ của cả khối nước tương đối ít biến đổi [31]

Nhiệt độ của nước thay đổi theo mùa, có ảnh hưởng lớn và mang tính chất quyết định đối với đời sống của thủy sinh vật Trong đời sống cá thể, nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi chất do ảnh hưởng đến hoạt động của các enzim theo định luật VanHoff Do vậy, chế độ nhiệt ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng, phát triển của thủy sinh vật Cùng với nồng độ muối, chế độ nhiệt quyết định sự phân bố theo vĩ độ của các thủy sinh vật [31]

Nhiệt độ nước trong vùng cửa sông phụ thuộc vào nhiệt độ của dòng nước sông và nước biển hòa trộn với nhau Trong mùa hè, nhiệt độ nước thường cao (27 -

30oC), giảm theo quy luật từ bờ ra khơi, từ mặt xuống đáy và từ nơi nước nông đến nước sâu Ngược lại trong mùa đông, nhiệt độ nước lại tăng theo các hướng đó Song sự chênh lệch giữa tầng mặt và tầng đáy ở những nơi nước nông (0 đến 15 - 20m) không lớn, trong khoảng từ 0,5 - 2,0oC Sự chênh lệch nhiệt độ nước tầng mặt giữa ngày và đêm cũng khoảng 2 - 3oC, trong mùa hè nước mát hơn vào ban đêm, còn trong mùa đông nước ấm hơn vào ban ngày (Vũ Trung Tạng và nnk, 1985) [29]

1.3.1.2 Độ muối

Độ mặn hay độ muối được kí hiệu S‰ (S – salinity – độ mặn) là tổng lượng (tính theo gram) các chất hòa tan chứa trong 1kg nước Đối với các loại thủy sinh vật, độ muối là một nhân tố sinh thái quan trọng vì nó ảnh hưởng lớn tới các yếu tố khác như: pH, nhiệt độ, hàm lượng oxy hòa tan, các nguồn thức ăn,… đồng thời có vai trò xác định giới hạn phân bố của loài

Sự thay đổi của độ muối làm thay đổi áp suất thẩm thấu chung và tỷ số giữa các ion hóa trị 1 (Na+

, K+) và hóa trị 2 (Ca2+

, Mg2+) Tỷ số này được gọi là hệ số Lob, có vai trò quan trọng trong các hoạt động sinh lý của thủy sinh vật và sự thay đổi của nó phụ thuộc vào nhu cầu cơ thể sinh vật khi chúng sống trong những điều kiện độ muối xác định [29]

1.3.1.3 Độ trong

Độ trong của nước phụ thuộc vào các phần lơ lửng khác nhau trong thủy vực

Nó rất quan trọng với sinh vật nước vì nó làm giảm khả năng xuyên sâu của ánh sáng bề mặt và qua đó, nó ảnh hưởng tới giới hạn quang hợp, tầm nhìn của các động vật sống trong nước [28] Khi quang hợp bị giới hạn thì sự sống của hệ thực vật cũng bị giới hạn theo làm cho các sinh vật tiêu thụ ở các bậc khác nhau trong đó có

cá cũng bị suy giảm Hệ số hấp thụ ánh sáng của nước tỷ lệ nghịch với độ trong của nước [31]

1.3.1.4 Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước

Ánh sáng là nhân tố rất quan trọng, vừa giới hạn, vừa điều chỉnh sự tồn tại và phát triển của các sinh vật Ánh sáng tác động lên đời sống sinh vật qua các dấu

hiệu: đặc tính của ánh sáng (độ dài bước sóng hay màu sắc của tia đơn sắc), năng lượng (cường độ) tác động, thời gian tác động (hay độ dài ngày) [28]

Ánh sáng chiếu xuống nước bị hấp thụ ngay ở lớp nước mặt dày 1m ánh sáng

bị hấp thụ tới 50% và phản xạ trở lại bầu trời Càng xuống sâu, cường độ chiếu sáng, thành phần ánh sáng và thời gian chiếu sáng càng giảm Độ trong càng lớn thì bức xạ bề mặt xâm nhập càng sâu Ánh sáng hồng ngoại tạo nhiệt quan trọng cho các hệ sinh thái nước Ánh sáng tán xạ trong nước là phần năng lượng bổ sung cho quá trình quang hợp và các hoạt động cần ánh sáng khác của thủy sinh vật [28]

, PO4 3-

… Tác động ô nhiễm của nước có độ dẫn điện cao thường liên quan đến tính độc hại của các ion hòa tan trong nước Để xác định độ dẫn điện người ta thường dùng các máy đo điện trở hoặc cường độ dòng điện

1.3.2 Quan hệ với các yếu tố thủy hóa

1.3.2.1 pH

Độ pH của nước phụ thuộc vào mức độ hòa trộn của nước sông với giá trị thường nhỏ hơn 7,4 và nước biển thường cao hơn, 8,1 - 8,4 (Constantinov, 1984) [29]

Độ pH trong thủy vực có thể biến đổi theo ngày đêm, do biến đổi của hàm lượng CO2 trong nước trong quá trình quang hợp Độ pH cũng thay đổi theo độ sâu Càng xuống sâu thì độ pH càng giảm do sự thay đổi của hàm lượng CO2 theo độ sâu Ngoài ra độ pH còn biến đổi theo mùa do biến đổi của các quá trình phân hủy chất hữu cơ, liên quan đến hàm lượng CO2 trong nước [31]

Hoạt động sống của thủy sinh vật như quang hợp, hô hấp làm thay đổi độ pH của nước trong thủy vực Ngược lại pH của nước ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sự phân bố và hoạt động sống của thủy sinh vật Độ pH thay đổi sẽ làm thay đổi cân bằng các hệ thống hóa học trong nước, qua đó gián tiếp ảnh hưởng đến đời sống

của thủy sinh vật Ví dụ: pH axit làm muối Fe hòa tan nhiều trong nước gây độc cho thủy sinh vật [31]

Riêng đối với cá thì mang là cơ quan đầu tiên dễ chịu tác động của axit Khi

cá sống trong môi trường axit thấp, lượng chất nhầy trên bề mặt mang cá tăng Từ

đó gây trở ngại cho sự trao đổi các khí hô hấp và các ion qua mang Vì vậy, sự phá

vỡ cân bằng axit trong máu cá dẫn đến hô hấp không bình thường làm giảm lượng muối trong máu, quá trình thấm lọc không bình thường Đây là triệu chứng khá phổ biến khi cá bị sốc axit Tuy nhiên, khi pH thấp nồng độ ion nhôm tăng, thậm chí tăng gấp nhiều lần so với bình thường, tăng khả năng gây độc của nhôm Ở pH cao, mang cá, mắt cá cũng rất nhạy cảm [31]

Điểm gây chết của pH thấp hơn 4 và lớn hơn 11 Với độ pH từ 4 đến 4,5 cá phát triển chậm Vào buổi sáng giá trị pH trong môi trường thay đổi trong khoảng

từ 6,5 đến 9 được coi là phù hợp nhất cho cá sinh trưởng và phát triển [44]

Nếu cá bị chuyển nhanh chóng từ môi trường nước này sang môi trường nước khác có sự khác nhau nhiều về pH thì cá bị sốc hoặc chết ngay cả khi pH của môi trường mới chuyển sang trong khoảng chịu đựng thông thường của loại cá đó

1.3.2.2 Nhu cầu oxy hóa học (COD - Chemical Oxygen Demand)

Trong hóa học môi trường, chỉ tiêu và thử nghiệm nhu cầu oxy hóa học (COD - Chemical Oxygen Demand) được sử dụng rộng rãi để đo gián tiếp khối lượng các hợp chất hữu cơ Phần lớn các ứng dụng trong sử dụng chỉ số là nhằm xác định khối lượng của các chất ô nhiễm hữu cơ tìm thấy trong nước bề mặt, làm cho COD là một phép đo hữu ích về chất lượng nước Nó được biểu diễn theo đơn

vị đo là miligam trên lít (mg/l), chỉ ra khối lượng oxy cần tiêu hao trên một lít dung dịch Các nguồn tài liệu cũ còn biểu diễn nó dưới dạng các đơn vị đo khác như phần triệu (ppm)

1.3.2.2 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD – Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa sinh học hay nhu cầu oxy sinh học (BOD – Biochemical (hay Biological) Oxygen Demand), là một chỉ số dược sử dụng để xác định xem các sinh vật sử dụng hết oxy trong nước nhanh hay chậm như thế nào Nó được sử dụng

trong quản lý và khảo sát chất lượng nước cũng như trong sinh thái học hay khoa học môi trường Tuy nhiên BOD không là một thử nghiệm chính xác về định lượng, mặc dù có thể coi như là một chỉ thị về chất lượng của nguồn nước

1.3.2.3 Các chất hòa tan trong nước

Chất hòa tan trong nước bao gồm nhiều thành phần khác nhau, có thể chia thành các nhóm lớn sau: các chất hữu cơ hòa tan, các chất vô cơ hòa tan và các chất khí hòa tan [31]

Các chất hữu cơ hòa tan

- Các chất hữu cơ hòa tan (DOM- Disolved Organic Matter) có nhiều loại nhưng hợp chất humic là chất phổ biến nhất trong các thủy vực và là sản phẩm phân rã cuối cùng của cơ thể thực vật, động vật do hoạt động của vi sinh vật Tất cả các dạng humic đều là hỗn hợp của nhiều hợp chất như quininoit, nguồn gốc protein và polyphenol Chúng được xác định theo mức tăng khối lượng phân tử và giảm khả năng hòa tan trong nước, trong etanol và trong kiềm Tốc độ phân hủy chất humic của vi sinh vật có thể tăng nhờ thay đổi nguồn chiếu sáng Tốc độ này rất cao dưới tác động của tia tử ngoại (Millea, 1978) [29]

- Theo đánh giá, trong một thể tích nước biển, các chất hữu cơ hòa tan đạt từ 90- 98% tổng lượng chất hữu cơ, chỉ có 2- 10% thuộc dạng cơ thể sống và cặn vẩn, trong đó 2 dạng sau cũng có tỷ lệ tương ứng là 1: 5 [29]

- Nhiều loài thủy sinh, trước hết là vi khuẩn và động vật nguyên sinh, có khả năng hấp thụ được các chất như đường đơn, vitamin, axit amin và các chất hữu cơ hòa tan khác trong nước như một nguồn thức ăn thông qua con đường thẩm thấu Các chất hữu cơ hòa tan thường kết tụ lại tạo nên kích thước lớn, rất thuận lợi cho các loài động vật bắt mồi [29]

Các chất vô cơ hòa tan

- Chất vô cơ hòa tan trong tự nhiên gồm 3 thành phần: muối vô cơ hòa tan, các nguyên tố tạo sinh và các nguyên tố vi lượng

+ Muối vô cơ hòa tan trong nước ngọt chiếm 90 - 95%, nơi có nồng độ muối cao thì thành phần này có thể chiếm đến 99% Thành phần cơ bản của các muối này là:

Clorid, sunfat, cacbonat, hydrocacbonat của Na, Mg, Ca, K tồn tại trong nước thiên nhiên dưới dạng các ion

+ Các nguyên tố tạo sinh (biogen) gồm các hợp chất hữu cơ, vô cơ hòa tan của

N, P và Si, là các chất cần thiết cho sự tạo thành cơ thể sống Thuộc vào nhóm này

có thể kể đến cả một số muối khác như Na, Ca, K, Mg… và được gọi chung là các muối dinh dưỡng Các dạng N trong nước là NH4

+

, NO3-, NO2-, và các chất hữu cơ hòa tan, không tan trong nước P cũng ở dạng vô cơ và hữu cơ hòa tan hoặc không tan trong nước Dạng vô cơ trong tự nhiên là H3PO4 và các dẫn xuất của nó Si trong nước tự nhiên ở dạng hòa tan có thể là H4SiO4 và các dẫn xuất

+ Các nguyên tố vi lượng là những nguyên tố chiếm một hàm lượng rất nhỏ trong cơ thể sinh vật (nhỏ hơn 0,01% khối lượng cơ thể sống) nhưng lại có vai trò

vô cùng quan trọng đối với đời sống của thủy sinh vật Vì các nguyên tố này tham gia trực tiếp vào các phản ứng sinh hóa trong quang hợp Những nguyên tố vi lượng phổ biến như Fe, Cu, Mn, Mo, Zn, I, Cr…[28]

CO, H2S, NH3…) Đối với nước trên mặt đất, hai nguồn gốc trên là chủ yếu, còn đối với nước ngầm, nguồn gốc thứ ba là chủ yếu

- Những khí có ý nghĩa sinh thái lớn nhất đối với đời sống của thủy sinh vật là:

O2, CO2, CH4, H2S

+ Khí oxy (O2 ): cung cấp cho các thủy vực là từ khí quyển và quá trình quang

hợp của thực vật Sự hao hụt oxy xảy ra do quá trình hô hấp của sinh vật, khuyếch tán từ nước vào khí quyển và do phản ứng sinh hóa các chất xảy ra trong nước và nền đáy

Độ hòa tan của oxy từ khí quyển vào nước, hệ số hấp thụ, hàm lượng chuẩn của oxy tỷ lệ nghịch với sự tăng nhiệt độ và hàm lượng muối Ví dụ: ở 20o

C độ muối thay đổi từ 3-4‰ thì hàm lượng oxy trong nước cũng thay đổi theo từ 5,53 đến 5,18 ml/l; còn ở 30oC với hàm lượng muối thay đổi từ 3-4‰ thì hàm lượng oxy trong nước cũng thay đổi từ 4,65 và 4,35ml/l [29]

Hàm lượng oxy thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố Ở tầng quang hợp thường bão hòa oxy trong thời gian được chiếu sáng Sự phân bố oxy trong thủy vực thay đổi bởi sự xáo trộn của khối nước xảy ra trong các điều kiện nhất định Khi nước bị phân tầng, vùng hypolimion thường thiếu oxy Hàm lượng oxy hòa tan giảm khi nước sông bị ô nhiễm bởi các chất thải, nhất là các chất thải hữu cơ không được xử

lý từ các cơ sở công nghiệp, các ao đầm nuôi trồng thủy sản và nước thải sinh hoạt của dân cư ven biển thải ra [29]

+ Khí cacbonic (CO2 ): Từ quá trình hô hấp của thủy sinh vật cung cấp CO2, do xâm nhập vào từ khí quyển, sự phân giải các chất (chủ yếu từ các chất hữu cơ chứa Cacbon) CO2 hòa tan trong nước được tiêu thụ trong quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh và sự tạo thành muối bicacbonat (HCO3

-) hay cacbonat (CO3

2-) và có thể thoát ra ngoài nước

Hàm lượng O2 và CO2 trong nước thủy vực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ nước, nồng độ muối,… Hàm lượng O2 và CO2 trong thủy vực còn biến đổi theo mùa, theo ngày đêm, theo độ sâu, theo hoạt động sống của thủy sinh vật, các quá trình chuyển hóa vật chất hữu cơ trong thủy vực và theo sự thay đổi đặc tính vận động của khối nước Phân bố của O2 và CO2 trong các thủy vực cũng theo quy luật nhất định Các tầng nước ở phía trên thường giàu O2, có khi tới bão hòa rồi giảm dần theo độ sâu Các tầng nước sâu thường giàu CO2 và nghèo O2 [31]

Hàm lượng CO2 trong vùng cửa sông thường thấp vì giá trị pH của nước cao hơn giá trị trung bình, tạo nên một hệ đệm, trong đó tương ứng với giá trị pH cao, phần lớn H2CO3 sẽ chuyển sang HCO3- và RCO3 (R thường là Ca2+, Mg2+) [29]

Trong nước CO2 và các dẫn xuất của nó tạo nên một hệ đệm, duy trì tính ổn định giá trị pH môi trường, thuận lợi cho đời sống của thủy sinh vật, những loài chỉ phát triển tốt trong giới hạn pH từ 6,5 đến 8,5

Động vật cũng cần một lượng nhỏ CO2 để điều hòa quá trình trao đổi chất và tổng hợp các chất hữu cơ khác CO2 tham gia quá trình hình thành protein, lipit, glucit, axit nucleic, các chất khác Tuy nhiên hàm lượng CO2 tự do cao trong nước nhất là ở các thủy vực giàu dưỡng, lại gây độc cho đời sống của động vật [28]

+ Khí hiđrosunfua (H2 S): H2S được tạo thành do các vi khuẩn kị khí khử sunfat, một chất rất giàu trong vùng cửa sông hoặc do hoạt động của vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ Lượng H2S sinh ra nhiều gây nhiễm độc trên diện rộng trong thủy vực H2S là khí độc, trực tiếp hoặc gián tiếp gây tác hại cho thủy sinh vật Có những thủy sinh vật chết ở nồng độ H2S rất nhỏ H2S còn làm giảm lượng Oxy trong nước, thu hẹp diện tích hoạt động bắt mồi của thủy sinh vật trong thủy vực [29]

Hàm lượng H2S ở các đầm, hồ nuôi trồng thủy sản giàu chất hữu cơ, nước bị tù đọng thường rất cao Nó chỉ giảm dần trong quá trình làm sạch nước tự nhiên nhờ phản ứng oxy hóa [28]

+ Khí Metan (CH4 ): tương tự như khí H2S, khí CH4 độc đối với nhiều loại sinh vật và được tạo thành do sự phân giải các chất hữu cơ chứa Cacbon Thường khí này chiếm 30 – 50% thể tích các khí hòa tan trong nước do sự phân hủy ở đáy Tốc

độ hình thành CH4 phụ thuộc vào sự có mặt của các chất bị phân hủy và nhiệt độ Một phần CH4 trong nước khuyếch tán vào không khí, một phần oxy hóa tạo ra

CO2 nhờ vi khuẩn hiếu khí Pseudomonas có nhiều trong chất đáy Chúng có khả năng sử dụng CH4 ở hàm lượng thấp (0.05 micromol/l), cản trở sự tập trung của

CH4 trong tầng nước [28]

1.3.2.4 Các chất lơ lửng trong nước

Những chất lơ lửng trong nước có nguồn gốc hữu cơ dưới dạng các thể huyền phù được nhập vào từ nơi khác hoặc từ đáy chuyển lên Cặn vẩn (detrit) có vai trò quan trọng trong đời sống của nhiều loài sinh vật, nhất là động vật ăn lọc như trùng bánh xe, giáp xác, thân mềm, da gai… Detrit gồm một nhân khoáng được

bao bọc bởi chất hữu cơ trên bề mặt, nơi tập trung sinh sống của nhiều vi sinh vật,

kể cả động vật nguyên sinh và tảo Do vậy, những phân tử này được làm giàu lên không chỉ bằng sinh khối của các loài sống ở đó mà còn bởi các vitamin, axit amin… do hoạt động trao đổi chất của sinh vật

Tuy nhiên lượng chất lơ lửng trong nước nhiều sẽ gây cản trở cho quá trình quang hợp, khi lắng đọng gây hủy hoại nơi sống của sinh vật đáy và lối dinh dưỡng của các loài động vật ăn lọc [28]

1.4 Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp quần xã cá để đánh giá chất lượng nước trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.1 Khái quát về sinh vật chỉ thị

Sinh vật chỉ thị là những sinh vật mẫn cảm với điều kiện sinh lý, sinh hóa, nghĩa là chúng hiện diện hoặc thay đổi hình thái sinh lý, tập tính, số lượng cá thể do môi trường bị ô nhiễm hay môi trường bị xáo trộn Sinh vật chỉ thị có các loại: sinh vật cảm ứng, sinh vật tích tụ

- Sinh vật cảm ứng: là những sinh vật chỉ thị có thể tiếp tục hiện diện trong môi trường ô nhiễm thích ứng, phù hợp với tính chất sinh vật chỉ thị, song có ít nhiều biến đổi do tác động của chất ô nhiễm như giảm tốc độ sinh trưởng, giảm khả năng sinh sản, biến đổi tập tính,…

- Sinh vật tích tụ: có tính chất chỉ thị cho môi trường thích ứng và có khả năng tích tụ một số chất ô nhiễm nào đó trong cơ thể chúng với hàm lượng cao hơn nhiều so với môi trường bên ngoài Bằng phương pháp phân tích hóa sinh hữu cơ

mô cơ thể chúng, có thể phát hiện và đánh giá các chất ô nhiễm này dễ dàng hơn nhiều so với phương pháp phân tích thủy hóa

Tính chỉ thị môi trường của sinh vật dựa trên khả năng chống chịu của sinh vật với các yếu tố vô sinh của môi trường và tác động tổng hợp của chúng

Tính chỉ thị môi trường của sinh vật được thể hiện ở các bậc khác nhau: cá thể, quần thể, quần xã

- Mức cá thể: chất gây ô nhiễm hủy hoại chức năng sinh lý và làm thay đổi tập tính, giảm nhịp điệu tăng trưởng, tăng mức tử vong

- Mức quần thể: chất gây ô nhiễm làm giảm số lượng và sinh vật lượng, giảm mức sinh sản, tăng mức tử vong, làm biến động số lượng không theo một chu kỳ nào Do đó sinh vật không thể thích ứng được, không thể điều hòa được trạng thái tồn tại của mình

- Mức quần xã: chất gây ô nhiễm làm thay đổi về cấu trúc và hoạt động chức năng của nó Chỉ cần một khâu nào đó trong quần xã bị tổn thương thì toàn bộ quần

xã mất cân bằng, dễ dàng bị suy thoái và diệt vong Khi đó quần xã bị hủy hoại, cả

hệ sinh thái cũng bị hủy hoại theo, các quần thể bị diệt vong, tính đa dạng loài và đa dạng di truyền cũng giảm và biến mất

- Khả năng tích tụ các chất của sinh vật gọi là hệ số tích tụ Hệ số này đôi khi rất cao Dù trong môi trường hàm lượng chất gây hại thấp và sinh vật tích tụ ít nhưng do hiện tượng khuyếch đại sinh học nên hàm lượng tăng lên qua xích thức ăn

mà các sinh vật ở bậc dinh dưỡng cao hơn kể cả con người có thể bị ngộ độc khi sử dụng sinh vật đó làm thức ăn [17]

1.4.2 Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học (Index of Biotic Integrity – IBI)

1.4.2.1 Lịch sử của chỉ số tổ hợp sinh học

Chỉ số tổ hợp sinh học được phát hiện bởi Jame R Karr từ năm 1981 Ban đầu ông đã sử dụng quần xã cá trong các dòng suối ở vùng phía Tây miền Trung nước Mỹ để tính điểm IBI IBI được phát triển bởi vì có nhiều ưu điểm như: có tính hiệu quả, dễ sử dụng, không tốn kém và khá chính xác

IBI là cách tiếp cận sử dụng phương pháp so sánh để đo chỉ số tổ hợp sinh học (Moyle và Randall, 1988) Tổ hợp sinh học được kiểm tra bởi so sánh các giá trị IBI của một vị trí bị tác động xấu với một vị trí không bị xáo trộn hoặc ít bị xáo trộn nhất (Karr, 1981) Các giá trị IBI được xác định dựa trên hầu hết các thuộc tính

hệ thống sống có chứa thông tin về cấu trúc, chức năng và tổ chức của các quần xã sinh vật (Osborne và các cộng sự, 1992) Nhờ có các thuộc tính này mà IBI phản ánh thành phần của hệ sinh thái, kết cấu nơi sống và dinh dưỡng, sức sống cá thể và

sự phong phú loài (Hughes và các cộng sự, 1998) [43]

Phương pháp IBI là phương pháp tính điểm dựa trên 12 chỉ số thuộc 3 nhóm: thành phần loài và sự giàu có về loài, cấu trúc dinh dưỡng và sự ưu thế về điều kiện sống Sau đó dựa vào tổng điểm của IBI để đánh giá chất lượng môi trường hoặc sức khỏe hệ sinh thái theo cấp độ khác nhau Tuy nhiên, tùy theo điều kiện từng vùng mà có thể thay đổi chỉ số sao cho phù hợp [38]

1.4.2.2 Ý nghĩa của việc sử dụng chỉ số sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước

Ý nghĩa của chỉ số sinh học:

- Khi so sánh các kết quả đánh giá chất lượng môi trường nước bằng các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học thì cục môi trường Mỹ (EPA) nhận thấy rằng 50% trường hợp suy giảm môi trường nhận biết bằng các chỉ số sinh học trùng với sự suy giảm của các chỉ số hóa học Ngược lại chỉ có 3% trường hợp nhận biết bằng các chỉ số hóa học trùng với các chuẩn mực sinh học Từ kết luận đó, EPA cho rằng dùng chỉ số sinh học để đánh giá chất lượng môi trường có nhiều thuận lợi và chính xác hơn Do đó phương pháp này ngày càng được nhiều người sử dụng [21]

- Việc sử dụng các chỉ số sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước

có những ưu điểm so với các phương pháp khác:

+ Phương pháp phân tích lý, hóa học xác định các yếu tố riêng lẻ trong môi trường nước ô nhiễm Tác động này rất khác so với tác động tổng hợp của toàn bộ các yếu tố Tác động tổng hợp này chỉ được thể hiện qua các dữ liệu sinh học Nói cách khác phương pháp sinh học thu được kết quả tác động tổng hợp của nhiều yếu

tố trên cơ thể sinh vật hoặc qua quần xã sinh vật trong môi trường nước bị ô nhiễm [31]

+ Phương pháp phân tích lý, hóa học xác định chất lượng môi trường nước chỉ trong một thời điểm tức thời nhưng các chất ô nhiễm có thể biến đổi hoàn toàn theo thời gian Trong khi đó, phương pháp sinh học thể hiện được chất lượng môi trường nước qua một quá trình diễn ra trong một thời gian nhất định đủ cho một vài chu kỳ sống của sinh vật chỉ thị

+ Các phương pháp phân tích lý, hóa học hiện nay chưa có khả năng xác định các chất có hàm lượng siêu nhỏ trong môi trường nước nằm dưới giới hạn phân tích Trong khi đó, phương pháp sinh học có khả năng xác định gián tiếp các chất có hàm lượng siêu nhỏ, dựa vào khả năng tích tụ sinh học của sinh vật chỉ thị

+ Có đến hơn 1500 chất ô nhiễm được thải vào trong môi trường nước song chỉ có 25 chất trong số đó là được xác định Với số lượng lớn các chất độc hại như vậy thì không thể có phân tích lý, hóa học nào có thể kiểm soát được các hóa chất thực tế đang gây ô nhiễm [31]

Ý nghĩa của chỉ số tổ hợp sinh học cá:

- Cá là loài động vật có xương sống ở nước Cá có mặt ở hầu hết các loại hình thủy vực Ra khỏi nước cá sẽ bị chết ngạt sau một khoảng thời gian Nhiệt độ, hàm lượng oxy, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc trong nước ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống của cá Các loài cá khác nhau có giới hạn nhiệt và nhu cầu oxy khác nhau Một số loài nhạy cảm với môi trường, một số loài có khả năng chịu đựng tốt hơn trong môi trường nước bị ô nhiễm Cá là một mắt xích quan trọng trong lưới thức ăn thủy vực và có vai trò quan trọng trong chu trình vật chất và chuyển hóa năng lượng

- Chỉ số tổ hợp sinh học cá được ứng dụng nhiều nhất trong số các nhóm sinh vật Vì cá có những ưu điểm sau:

+ Cá là sinh vật chỉ thị trong thời gian dài có thể là vài năm và phản ánh điều kiện môi trường sống rộng vì chúng sống tương đối lâu và di chuyển nhiều

+ Các mẫu cá thu thập được thường gồm nhiều loại cá đại diện cho các khâu khác nhau trong chuỗi thức ăn (cá ăn tạp, cá ăn mùn bã hữu cơ, cá ăn động vật phù

du, cá ăn thủy sinh vật bậc cao, cá dữ ăn cá) Do chúng tổ hợp được các mắt xích thức ăn từ bậc thấp đến bậc cao, nên cấu trúc thành phần khu hệ cá phản ánh tổng hợp điều kiện môi trường sống

+ Nhiều loài cá nằm ở phần chóp của chuỗi thức ăn trong thủy vực và chúng lại được con người sử dụng làm thực phẩm, vì vậy cá là đối tượng quan trọng để nhận biết và đánh giá ô nhiễm

+ Cá là đối tượng dễ thu thập và phân loại đến loài Các mẫu cá có thể phân loại và đếm ngay tại hiện trường và có thể thả lại môi trường nước

+ Các nguồn sách phân loại cá (khóa phân loại) chuẩn, thường có sẵn hơn là nguồn sách phân loại đối với các loài thủy sinh vật khác

+ Con người biết rõ hơn về môi trường sống và các thông tin về sự phân bố của nhiều loài cá so với môi trường sống của các loài thủy sinh vật khác

Vì vậy, sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước là một biện pháp rẻ tiền, có hiệu quả không chỉ được sử dụng nhiều ở Mỹ mà còn ở nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam

1.4.3 Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước

1.4.3.1 Trên thế giới

IBI được các nhà khoa học sử dụng nhiều nơi trên thế giới Tại Mỹ có trên

30 bang đã sử dụng IBI (Karr, 1981) [43] Lần đầu tiên IBI được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước ở các dòng suối thuộc Midwestern (Mỹ) Sau đó nó được sử dụng phổ biến ở Canada, Ấn Độ, Mêhicô, Pháp,…(Hughess và cộng sự, 1998) [37] Ở nam Carlina Coastal Plain, IBI được sử dụng để đánh giá chất lượng môi trường nước dựa trên quần xã cá (Paller và cộng sự, 1996) [37] IBI cũng được

sử dụng ở các dòng sông thuộc Nam Phi (Klayhans, 1996) IBI còn được áp dụng tốt trong việc xác định chất lượng nước ở sông Kavango Namibia Adams và các cộng sự (1992) đã so sánh các quần thể cá dọc theo một bờ sông bị ô nhiễm Hall và các cộng sự (1994) đã sử dụng IBI để so sánh các quần thể cá ở các dòng suối thuộc Maryland Coastal Plain để đánh giá chất lượng môi trường nước [37] Martin J Jennings và các cộng sự (1995) dùng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước ở hồ chứa Valley thuộc sông Tennessee của Mỹ

Karr và Kerans (1994) đã sử dụng IBI để xác định các điều kiện sống ở các dòng suối thuộc Tennessee Frenzel và Swanson (1996) sử dụng IBI ở các thủy vực vùng trung tâm Nebraska (Mỹ) Ganasan và Hughes (1998) đã sử dụng IBI ở các dòng sông thuộc Trung Ấn [37]

John Lyon, Sonia Navarro, Perez và cộng sự (1997) khi tính IBI đối với sông

và suối ở vùng trung tâm phía Tây Mexico đã dùng 10 chỉ số

Khi sử dụng chỉ số IBI để đánh giá chất lượng môi trường ở sông Seine của nước Pháp, Oberdoff và Hughes (1992) đã sử dụng 12 chỉ số

Ganasan và Hughes (1997) khi sử dụng IBI để đánh giá môi trường tại sông Khan và sông Kshipra thuộc Ấn Độ cũng đã sử dụng 12 chỉ số [21]

Đào Thị Nga (2010) đã sử dụng 12 chỉ số IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng hồ Quan Sơn, huyện Mỹ Đức, Hà Nội [18]

Hoàng Thị Hài (2010) đã sử dụng 12 chỉ số IBI để đánh giá chất lượng môi trường nước Sông Cầu thuộc địa phận huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang [5]

Nguyễn Thành Nam, Nguyễn Kiều Oanh, Nguyễn Xuân Huấn (2010) cũng

đã sử dụng bộ 12 chỉ số IBI để đánh giá chất lượng nước suối ở khu bảo tồn thiên nhiên Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai [17]

1.5 Những nét khái quát về khu vực nghiên cứu

1.5.1 Điều kiện tự nhiên

1.5.1.1 Đặc điểm địa hình

Sông Hồng đổ ra biển qua cửa Ba Lạt là ranh giới giữa hai tỉnh Thái Bình và Nam Định Cửa Ba Lạt lớn nhất trong 9 cửa sông thuộc Châu thổ Bắc Bộ Hàng năm sông Hồng đổ ra biển một khối lượng lớn phù sa tạo nên nhiều cồn, bãi Bãi Cồn Lu – Cồn Ngạn thuộc huyện Giao Thủy có diện tích 6000 ha, được hình thành

từ 3 bãi nổi: bãi trong (sát đê biển), bãi Cồn Ngạn (ở giữa), bãi Cồn Lu (giáp biển)

Diện tích đất ngập mặn ở vùng Cồn có tiềm năng thủy sản đã được đưa dần vào sử dụng, chịu tác động của con người ngày càng tăng và tách khỏi ảnh hưởng tự nhiên của chế độ thủy triều

Vùng đầm bao gồm phần diện tích đã được khoanh đầm ở Cồn Lu – Cồn Ngạn, Cồn Vành và các đầm nước lợ ở trong đê ven biển Vùng này chịu nhiều tác động của con người Môi trường dinh dưỡng và nguồn lợi sinh vật đang nghèo đi nhanh hơn so với các vùng khác

Vùng triều gồm các bãi ngập nước tự nhiên Cồn Lu – Cồn Ngạn, Cồn Vành

Ở đây môi trường nước biến động thường xuyên nhưng có nhiều yếu tố thuận lợi như: độ muối tương đối cao và ổn định do sự hòa trộn có mức độ của nước ngọt và nước biển, được bổ sung dinh dưỡng thường xuyên và luôn có độ trong cao hơn vùng cửa sông [35, 50]

1.5.1.2 Khí hậu

Vùng biển Nam Định, Thái Bình nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa đồng bằng duyên hải Hàng năm gió mùa Đông Bắc ảnh hưởng mạnh từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau và gió mùa Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 10 Với tổng lượng mưa trung bình hàng năm là 1900mm, năm cao nhất lên đến 2500mm, trong đó 80% lượng mưa tập trung vào tháng 5 đến tháng 10 [35]

Chế độ gió: từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau gió thịnh hành hướng Đông Bắc Sang mùa hạ từ tháng 4 đến tháng 9, gió thịnh hành theo hướng Đông Nam với

vận tốc gió trung bình khoảng 4 - 6 m/s Vào những ngày bão, vận tốc gió có thể lên đến 40 - 50 m/s [35]

Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 23 - 250C, tháng 1 lạnh nhất nhiệt độ

có thể giảm xuống 6 – 70C, còn những tháng nóng nhất vào mùa hè nhiệt độ có thể lên đến 38 – 390C Số giờ nắng trung bình hàng năm từ 1650 – 1700 giờ, số giờ nắng trung bình hàng ngày là 3,1 giờ Vào những tháng có số giờ nắng cao (tháng 5,

6, 7), trung bình có 170 – 200 giờ nắng/ tháng, còn vào tháng 3, trung bình chỉ 39 giờ nắng / tháng Độ ẩm trung bình luôn cao hơn 80% trong suốt năm [35]

Từ tháng 7 đến tháng 10, vùng bờ biển Châu thổ sông Hồng bị ảnh hưởng bởi áp thấp nhiệt đới và bão Chúng mang theo mưa to, khoảng 200 – 250mm/ ngày, với tốc độ gió 180Km/h (Nguyễn Viết Phổ và Vũ Văn Thuận, 1994 Anon, 1995b) Thống kê cho thấy, trung bình hàng năm có 3 - 5 cơn bão, chủ yếu tập trung vào các tháng 7, 8, 9 Các cơn bão đổ vào trong vùng đe dọa trực tiếp đến tính mạng, tài sản,

cơ sở vật chất trong khu vực này, đặc biệt là ảnh hưởng đến vùng nuôi trồng thủy sản ven biển [35]

1.5.1.3 Điều kiện thủy văn

Sông Hồng là con sông lớn thứ hai trong hệ thống sông Việt Nam với tổng lượng nước bình quân là 114.109

m3 và dòng bùn cát là 115 triệu tấn (Nguyễn Viết Phổ, 1984) ứng với lưu lượng là 4.100 m3

/s (Anon, 1995b)

Hệ thống sông Hồng hoạt động theo mùa, liên quan đến chế độ mưa của toàn lưu vực Vào mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10, lưu lượng dòng chảy là 75 – 90% tổng lượng nước và 90% tổng lượng bùn cát cả năm, làm cho vùng cửa sông bị ngọt hóa và mở rộng ra biển đến hàng chục cây số Vào mùa kiệt, từ tháng 11 đến tháng

5, lưu lượng dòng chảy thấp, vùng cửa sông bị thu hẹp lại và thủy triều ảnh hưởng rất sâu vào trong lục địa Sự biến động này góp phần duy trì và phát triển đa dạng sinh học trong vùng

Chế độ triều trong vùng chủ yếu là nhật triều nhưng có hai thời kỳ bán nhật triều, mỗi lần trên 5 - 7 ngày trong một tháng, biên độ triều trong tháng từ 3 - 4m

Mực nước triều cao nhất vào mùa hè không phụ thuộc vào lưu lượng nước sông Hồng mà phụ thuộc vào gió, bão và quy luật thủy triều

Tương tác giữa sông và biển tại vùng cửa sông đã tạo nên những đặc điểm đặc trưng của vùng như: độ muối thay đổi rất lớn giữa hai mùa lũ và kiệt; quá trình tích tụ và bào mòn của cửa sông liên tục diễn ra; nhiệt độ, độ pH, các chất khí hòa tan, muối dinh dưỡng luôn luôn biến đổi phụ thuộc vào lưu lượng dòng chảy và hoạt động của thủy triều

Độ mặn trong vùng cửa sông và ven bờ dao động trong khoảng 5‰ - 35‰ Trung bình độ mặn ngoài khơi là 32 - 34‰, ven bờ là 11 - 30‰

1.5.2 Điều kiện kinh tế xã hội

Diện tích: Giao Thuỷ là một huyện ven biển của tỉnh Nam Định, cách thành phố Nam Định 45km về phía Nam có diện tích tự nhiên là 23.799,64 ha được bao bọc bởi sông và biển

Dân số của huyện khoảng 205.075 người, dân số trong độ tuổi lao động 107.000 người

Kinh tế: Giao Thuỷ là một huyện có tiềm năng kinh tế so với các huyện khác trong tỉnh Tốc độ tăng trưởng GDP là 13,06% trong đó:

- Nông, lâm, thuỷ sản đạt 43,5%

- Công nghiệp, xây dựng đạt 17,5%

- Dịch vụ thương mại có chiều hướng phát triển thu hút được nhiều lao động tham gia đạt 39%

Y tế - giáo dục:

Trong những năm gần đây được sự quan tâm của các cấp uỷ Đảng, chính quyền, công tác y tế - dân số - gia đình được cải thiện rõ rệt

Chương trình phát triển giáo dục được đẩy mạnh, mạng lưới trường lớp được

mở rộng, cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy và học được cải thiện

CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM - THỜI GIAN - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Thời gian nghiên cứu

Thời gian thực hiện đề tài luận văn từ tháng 5 năm 2010 đến tháng 10 năm

2011 Trong suốt thời gian nghiên cứu, chúng tôi tiến hành khảo sát thực địa và thu mẫu vào 5 đợt, trong cả 2 mùa mưa và mùa khô như sau:

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu

Chúng tôi tiến hành nghiên cứu chủ yếu ở khu vực cửa sông Ba Lạt phía tỉnh Nam Định, mẫu nước chúng tôi tiến hành thu tại 10 điểm với các toạ độ khác nhau:

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là cấu trúc thành phần quần xã cá và mối quan hệ của chúng với chất lượng môi trường nước tại cửa sông Ba lạt

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu cá

2.3.1.1 Phương pháp thu mẫu cá ngoài thực địa

- Nguyên tắc thu mẫu

Thu mẫu tất cả các loài bắt gặp; thu số lượng nhiều đối với những loài lạ Đối với các loài cá nuôi phổ biến có kích thước lớn dễ nhận biết thì quan sát, chụp hình

Thu mẫu vào các mùa khác nhau trong năm

Thu mẫu từ tất cả các phương tiện và ngư cụ đánh bắt

Mẫu cá được thu từ các thuyền đánh cá của ngư dân dọc tuyến khảo sát cả vào ban ngày và ban đêm

Ngoài những mẫu cá thu trực tiếp trên thuyền đánh cá, chúng tôi còn mua cá

ở các chợ cá ven biển trong khu vực nghiên cứu

- Cách thu mẫu, ghi nhãn mẫu, xử lý và bảo quản mẫu

Mẫu được thu chụp ảnh và đánh số tại thực địa

Dùng bút chì và giấy can ghi địa điểm thu mẫu, thời gian thu mẫu, tên địa phương và đánh số tương ứng với ảnh chụp trước khi đưa vào lưu trữ trong thùng mẫu

Mẫu thu được bảo quản trong dung dịch Formalin 8%

- Điều tra, phỏng vấn người dân địa phương

Điều tra kỹ lưỡng qua dân bằng cách: dùng phiếu điều tra phỏng vấn trên cơ

sở mô tả chi tiết có kèm theo ảnh chụp hoặc hình vẽ riêng của từng loài cá Dựa vào những hiểu biết và kinh nghiệm của các ngư dân để xác định sự có mặt của một số loài cá không thu mẫu được cũng như các thông tin về nơi ở, thức ăn, mùa sinh sản, giá trị kinh tế và kích thước cá khi đánh bắt (con to nhất, con nhỏ nhất theo kg), các

loài đánh bắt được nhiều, độ sâu nơi đánh bắt, công cụ đánh bắt, nơi sống, tần suất xuất hiện của các loài cá ở các mùa khác nhau trong năm

2.3.2 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

2.3.2.1 Phương pháp phân tích mẫu và phương pháp định loại bằng hình thái ngoài

- Các số đo (tính bằng mm):

Chiều dài toàn thân cá (L), chiều dài vây đuôi (L0), chiều dài mõm (r), đường kính mắt (O), khoảng cách giữa hai ổ mắt (OO), chiều dài đầu (T), chiều cao nhỏ nhất của thân (h), chiều cao lớn nhất của thân (H), khoảng cách trước vây lưng (DA), khoảng cách từ vây lưng đến vây đuôi (DB), khoảng cách trước vây hậu môn (Y), khoảng cách trước vây bụng (z), chiều dài cuống đuôi (p), chiều dài gốc vây lưng (Dl), chiều dài gốc vây hậu môn (Al), chiều dài gốc vây ngực (Pl), chiều dài gốc vây bụng (Vl)

- Các số đếm:

+ Các loại vây và râu

Số râu hàm dưới và số lượng tia vây lưng (D), số lượng tia vây hậu môn (A),

số lượng tia vậy ngực (P), số lượng tia vây bụng (V), số lượng tia vây đuôi (C)

Tia cứng các vây ký hiệu bằng chữ số La Mã, tia không hóa xương (tia mềm)

và các tia vây phân nhánh ký hiệu bằng chữ Arập cách nhau bởi dấu phảy (,) Dao động giữa từng loại tia vây ký hiệu bằng gạch nối (-)

+ Các loại vảy

Vảy đường bên (L.l): số vảy có lỗ (ống cảm giác) dọc đường bên

Vảy dọc thân (Sq): đối với cá không có đường bên thì đếm vảy dọc thân Vảy trên đường bên đếm từ gốc vây lưng xuống đường bên; vảy dưới đường bên đếm từ gốc vây bụng lên đường bên Cá không có đường bên thì cũng đếm các vảy từ vị trí đó đến vảy dọc giữa thân

Vảy dọc cán đuôi đếm theo vảy đường bên từ ngang gốc vây sau hậu môn đến gốc vây đuôi

Vảy trước vây lưng đếm vảy dọc sống lưng về gốc vây lưng về phía chẩm Vảy quanh cán đuôi đếm số vảy quanh phần hẹp nhất của cán đuôi

2.3.2.2 Phương pháp định loại

- Các bước định loại:

Sơ bộ phân nhóm theo hình thái và dựa vào đặc điểm hình thái ngoài theo hướng dẫn của I.F.Pravidin (1973) [19]

Định loại cá chủ yếu dựa vào các đặc điểm hình thái ngoài và tài liệu:

+ Định loại cá nước ngọt các tỉnh phía Bắc Việt Nam của Mai Đình Yên

+ “Fishes of the Cambodian Mekong” của Rainboth W.J, 1996 [45]

+ FAO species identification guide fishery purpose – The living marine resources of Western Central Pacific (Compagno, 1984; Carpenter & Niem, 1999a; 1999b; 2001) [48].và FISHBASE (Froese & Pauly, 2009)

+ So mẫu ở Bảo tàng Động vật học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đối với một số loài khó xác định

+ Mỗi loài nêu tên Việt Nam, tên khoa hoc kèm theo tác giả và năm công bố + Sắp xếp các loài theo hệ thống phân loại của Eschmeyer [40]

2.3.3 Phương pháp đánh giá chất lượng môi trường nước

A1 – Sử dụng tốt cho mục đích cung cấp nước sinh hoạt và các mục đích khác như loại A2, B1 và B2

A2 – Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng phải áp dụng công nghệ

xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, hoặc các mục đích sử dụng như loại B1 và B2

B1 – Dùng cho các mục đích tưới tiêu thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đích sử dụng như loại B2

B2 – Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu chất lượng nước thấp

- Với các mẫu thuỷ lý

Các chỉ tiêu thuỷ lý hoá được xác định trong khi nghiên cứu luận văn gồm COD, pH, BOD5, DO, NH4+, NO3-, NO2-, PO43-, nhiệt độ, độ đục, độ muối, hàm lượng một số kim loại nặng như: Cr, Mn, Cu, Pb, Cd…

Các chỉ tiêu thuỷ lý hoá như: nhiệt độ, độ đục, độ muối, DO, pH được đo bằng máy TOA 6 chỉ tiêu từ 10 điểm khảo sát tại khu vực nghiên cứu vào tháng 4 năm 2011

6 Số loài cá nhạy cảm

7 % số loài ăn tạp

8 % số loài ăn động vật không xương sống và côn trùng

9 % số cá thể cá dữ ăn động vật có xương sống, ăn tôm

Các chỉ số 1, 4, 5, 10, 11 và 12 được tính dựa trên số mẫu thực tế đã thu và

số loài đã xác định Các chỉ số còn lại (2, 3, 6, 7, 8, 9) được thống kê và tính toán dựa trên các nguồn tài liệu khác nhau, kết hợp với số liệu điều tra, khảo sát ngoài thực địa

Đánh giá chất lượng môi trường nước của thủy vực theo 6 mức độ được thể hiện ở bảng 4

Bảng 4 Các mức độ về chất lượng nước của thủy vực tương ứng với từng thang điểm [44]

độ và phân bố kích thước dưới mức tối ưu Cấu trúc dinh dưỡng có dấu hiệu bị tác động (stress)