BIẾN ĐỘNG THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SINH VẬT LƯỢNG ĐỘNG VẬT PHÙ DU TẠI TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG BIỂN NHA TRANG

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2015, tập 21, số 2: 88-105BIẾN ĐỘNG THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SINH VẬT LƯỢNG ĐỘNG VẬT PHÙ DU TẠI TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG BIỂN NHA TRANG, 2000 - 2011 Trương Sĩ Hải

Variation of zooplankton biomass and species composition

at Nha Trang marine monitoring station, 2000-2011

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2015, tập 21, số 2: 88-105

BIẾN ĐỘNG THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SINH VẬT LƯỢNG ĐỘNG VẬT PHÙ DU TẠI TRẠM QUAN TRẮC MÔI TRƯỜNG BIỂN NHA TRANG, 2000 - 2011

Trương Sĩ Hải Trình, Nguyễn Tâm Vinh

Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt Bài báo cung cấp các dẫn liệu về phân bố và đa dạng sinh học của quần xã

động vật phù du tại trạm quan trắc môi trường biển Nha Trang (Khánh Hòa, Việt Nam) Đã ghi nhận 259 loài thuộc 18 nhóm động vật phù du trong quá trình nghiên cứu từ năm 2000 - 2011 Trong đó, nhóm chân mái chèo (Copepods) chiếm ưu thế về số lượng loài với 135 loài, nhóm sứa lược (Hydromedusae) với 20 loài và nhóm có bao (Tunicates) với 18 loài Số lượng loài trung bình vào tháng 8 cao hơn so với tháng 2 ở hầu hết các năm, cao nhất với 95 loài vào tháng 8-2009 và thấp nhất chỉ có 47 loài vào tháng 2-2002 Mật độ động vật phù du trung bình ở vùng biển Nha Trang đạt 6.477

± 5.457 cá thể /m3 và có xu hướng cao hơn vào tháng 8, sự sai khác này là có

ý nghĩa (t-test, P = 0,0048) Chỉ số đa dạng loài (Shannon – Wiener index) trung bình tại trạm khảo sát H’tb = 2,89 ± 0,27, cao nhất vào năm 2009 Chỉ

số cân bằng Pielou (J’) cũng có xu thế tương tự như chỉ số Shannon, cao đặc biệt vào năm 2009 Mức độ ổn định của quần xã động vật phù du tương đối thấp ở năm 2010 với 1 loài có mật độ chiếm đến gần 40% tổng số mật độ trong khi ở những trạm khác chỉ chiếm 20%

VARIATION OF ZOOPLANKTON BIOMASS AND SPECIES COMPOSITION AT

NHA TRANG MARINE MONITORING STATION, 2000 - 2011

Truong Si Hai Trinh, Nguyen Tam Vinh

Institute of Oceanography, Vietnam Academy of Science & Technology

Abstract This study provides data of zooplankton abundance, biomass and diversity

patterns in Nha Trang marine monitoring station (Khanh Hoa, Viet Nam) In total 259 zooplankton species had been recorded during the period of 2000 -

2011, Copepods contributed with the largest number of species (135 species), followed by Hydromedusae and Tunicates with 20 species and 18 species, respectively The average number of zooplankton species was higher in August 2009 with 95 species in comparison with that in February

2002 with 47 species Average individual density of zooplankton reached to 6,477 ± 5,457 inds.m-3 in August and it was mostly higher than that in February (significant difference with t-test, P = 0.0048) The average value

of Shannon – Wiener index (H’) was 2.89 ± 0.27 and highest value in 2009 The value of Pielou index had a same trend with H’ – highest in 2009 In

2010, cumulative dominance (k) of one species ocuppied 40% of total denisty while this value at other stations was around 20%

I MỞ ĐẦU

Vịnh Nha Trang nằm phía Đông thành phố

Nha Trang, thuộc tỉnh Khánh Hòa với tổng

diện tích 249,65 km2 Trong đó diện tích

mặt biển: 211,85 km2 và diện tích các đảo

trong vịnh: 37,80 km2 Vịnh Nha Trang

nằm trong vòng cung bờ biển thành phố

Nha Trang, phía Bắc giáp mũi Khe Cây

phía Đông tiếp giáp với vùng lãnh hải Việt

Nam và phía Nam giáp mũi Đồng Ba - là

ranh giới của vịnh Nha Trang và cửa ngõ

phía Bắc vào vịnh Cam Ranh (2466/

QĐ-UBND Ủy ban Nhân dân tỉnh Khánh Hòa,

2011)

Sinh vật phù du là khâu quan trọng trong

chuỗi thức ăn của sinh vật biển Sự phân bố

và biến động số lượng của chúng có quan

hệ đến sự hình thành và phát triển các

nguồn lợi sinh vật (Nybakken và Bertness,

2005) Động vật phù du (ĐVPD) có thành

phần loài phong phú, số lượng nhiều, chúng

là mắt xích quan trọng trong chuỗi thức ăn

của thủy vực, là nền tảng chủ yếu để đánh

giá mức độ phong phú, cũng như sự ô

nhiễm của môi trường Sinh vật lượng

ĐVPD tăng hay giảm đều ảnh hưởng trực

tiếp hay gián tiếp đến nguồn lợi nghề cá

cũng như ngành nuôi trồng thủy sản (Lalli

và Parsons, 2004) Điều tra nghiên cứu

ĐVPD sẽ cung cấp những thông tin cần

thiết cho việc thăm dò đàn cá, ngư trường,

bãi đẻ cũng như các yếu tố môi trường

Nghiên cứu động vật phù du ở vùng biển

Nha Trang bắt đầu từ rất sớm cùng với sự

thành lập Viện Hải dương học Nha Trang

Trong những năm 1920 đến 1950, các công

trình nghiên cứu về sinh vật phù du chủ yếu

từ các nhà khoa học người Pháp như:

Dawydoff (1929, 1952), Serene (1948),

Rose (1926, 1955, 1957), Leloup (1956),

Yamashita (1958), và Hoàng Quốc Trương

(1962) Shirota (1963, 1966) đã thu mẫu tại

nhiều địa điểm ven bờ từ Huế đến Cà Mau

và đã công bố danh sách 982 loài sinh vật

phù du biển cũng như nghiên cứu về biến

động sinh vật lượng động vật phù du và mối

quan hệ của chúng với các yếu tố môi

trường tại vịnh Nha Trang Sau năm 1975,

rất nhiều nghiên cứu về sinh vật phù du biển được tiến hành bởi Viện Hải dương học Tuy nhiên, những nghiên cứu này có thời gian nghiên cứu không dài và số lượng mẫu thu được chỉ gói gọn trong thời gian từ

1 đến 2 năm (Đề tài HABViet - Tảo gây hại

ở Việt Nam, 2000 - 2001; Đề tài cấp cơ sở, 2003; Dự án NUFU - Nuôi trồng thủy sản

và quản lý vùng biển ven bờ Việt Nam - Sức tải môi trường, đa dạng sinh học và bệnh cá trong các hệ thống nuôi, 2008 - 2010)

Chương trình “Quan trắc và cảnh báo môi trường biển các tỉnh phía Nam” từ năm

1995 đến nay cũng đã đặt 1 trạm trong vịnh Nha Trang với tần suất thu mẫu 2-4 lần/năm Với số liệu có tính liên tục trong nhiều năm, bài báo sẽ cho thấy bức tranh chung về cấu trúc thành phần loài cũng như

sự biến động về sinh vật lượng động vật phù du theo thời gian tại một trạm cố định trong vịnh Nha Trang

II TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

1 Vị trí địa lý và phương pháp thu mẫu

Mẫu động vật phù du được thu tại một trạm (Vĩ độ: 12,2183; Kinh độ: 109,2189) trong vịnh Nha Trang vào tháng 2 và tháng 8 từ năm 2000 đến năm 2011 (Hình 1) Tại mỗi trạm, mẫu ĐVPD được thu thập bằng lưới Juday có khóa phân tầng, đường kính miệng lưới 37 cm, đường kính lỗ lưới 200

µm Mẫu được thu bằng cách kéo thẳng đứng bằng tay ở 2 tầng: từ 10 m đến mặt và

từ cách đáy 1 m đến tầng 10 m ở cả 2 thời điểm triều cao và triều thấp Mẫu vật được

cố định bằng formol 5%

2 Phương pháp phân tích

Trước khi phân tích, mẫu được rửa bằng nước ngọt, loại bỏ rác bẩn và 1 số nhóm động vật thuộc nhóm có bao (Tunicates) Mẫu định lượng được lọc qua các bộ rây có đường kính lỗ 500 µm, phần mẫu nằm trên rây được đếm toàn bộ, phần mẫu lọt qua rây được pha loãng trong 50 ml nước cất, sau

đó lấy 1 mẫu phụ 1 ml để phân tích định lượng Tiến hành đếm số lượng cá thể của

cả hai loại rây bằng kính hiển vi soi nổi

MBC-1 Sinh vật lượng động vật phù du

được biểu thị bằng số lượng cá thể trên một

đơn vị thể tích (cá thể/m3)

Để xác định giống, loài chúng tôi sử

dụng các tài liệu của Sewell (1947), Chen

và Zhang (1965, 1974), Chen (1980), Owre

và Foyo (1967), Đặng Ngọc Thanh và cs

(1980), Nguyễn Văn Khôi (1994), Nishida

(1985), Boltovskoy (1999), Mulyadi (2002,

2004)

Các chỉ số đa dạng sinh học được tính

bằng phần mềm Primer 6.0 (Primer – E Ltd,

Plymouth UK) như sau:

Độ giàu có loài (Margalef): d =

(S-1)/Log(N) (Margalef, 1958)

Chỉ số cân bằng Pielou: J’ = H’/ Log(S) (Pielou, 1966)

Chỉ số đa dạng Shannon:

H’= - sum(Pi*Log2(Pi) (Shannon, 1948)

So sánh sự giống nhau về thành phần loài giữa các năm bằng chỉ số giống nhau (similarity index) của Bray và Curtis (1957)

Trong đó: S: tổng số loài, N: tổng số cá thể của trạm/mẫu Cij: tổng các loài giống nhau giữa 2 mẫu i và j Si và Sj:số lượng loài của mỗi mẫu

Hình 1 Bản đồ vị trí trạm thu mẫu trong vịnh Nha Trang, Khánh Hòa, Việt Nam

Fig 1 Map showing sampling station in Nha Trang bay, Khanh Hoa, Viet Nam

III KẾT QUẢ

1 Thành phần loài động vật phù du vịnh

Nha Trang

Kết quả của 24 chuyến khảo sát từ năm

2000 - 2011 đã ghi nhận được 259 loài

ĐVPD, thuộc 18 nhóm động vật khác nhau

Chiếm ưu thế về loài là nhóm chân mái

chèo (Copepoda) với 135 loài, chiếm 51,74% tổng số loài, tiếp theo là các nhóm sứa (Hydromedusae) với 20 loài (chiếm 7,72%), nhóm có bao (Tunicata) với 18 loài (chiếm 6,95%) Các nhóm còn lại chiếm khoảng 33% tổng số loài ĐVPD (Bảng 1, phụ lục 1)

Từ năm 2000 đến 2011, trạm khảo sát có

số lượng loài ĐVPD trung bình là 99 loài,

thấp nhất vào tháng 2 năm 2002 với 47 loài

và cao nhất vào tháng 9 năm 2009 với 95

loài Tháng 8 có số lượng loài trung bình là

80 loài trong khi đó tháng 2 chỉ có 69 loài

Số lượng loài ĐVPD vào tháng 8 luôn có

xu thế cao hơn số lượng loài ở tháng 2 ở tất

cả các năm (Hình 2), và sự khác nhau về

thành phần loài ĐVPD giữa các tháng là có

ý nghĩa (t-test; P = 0,083)

Thành phần loài ĐVPD ở tầng mặt cao

hơn ở tầng đáy trong suốt quá trình từ năm

2000 - 2011 (trừ năm 2007 và 2008), tuy

nhiên sự chênh lệch đó là không lớn Phép

thử t-test cho thấy sự khác nhau về thành

phần loài ĐVPD ở các tầng là có ý nghĩa (P

= 0,025) (Hình 3A) Thành phần loài

ĐVPD trung bình vào kỳ triều cao là 82 và

triều thấp là 85 Nhìn chung sự chênh lệch

về loài ở 2 kỳ triều là không khác nhau, chỉ

trừ năm 2009 có sự chênh lệch giữa triều

cao và triều thấp là 17 loài (Hình 3b)

Tại điểm khảo sát có chỉ số giàu có loài (d) trung bình là 6,9 ± 1,4, cao nhất vào tháng 8-2009 (11,08) và thấp nhất vào tháng 2-2002 (3,73) Nhìn chung, chỉ số giàu có loài của quần xã động vật phù du vào tháng 8 cao hơn vào tháng 2 (trừ năm

2009 & 2010) (Hình 4A) Chỉ số cân bằng Pielou (J’) trung bình là 0,71 ± 0,06 Tương

tự như chỉ số d thì năm 2009 có giá trị J’ cao nhất (0,72 vào tháng 2 và 0,73 vào tháng 8) Năm 2010 có giá trị J’ thấp nhất trong suốt quá trình nghiên cứu (0,57 vào tháng 2 và 0,56 vào tháng 8) (Hình 4B) Chỉ số đa dạng loài (Shannon – Wiener index) trung bình tại trạm khảo sát H’tb = 2,89 ± 0,27, cao nhất vào năm 2009 với H’

= 3,49 (8-2009) và H’ = 3,44 (2-2009), thấp nhất vào tháng 8-2010 với H’ = 2,3 Tháng 2-2010 là thời điểm có độ chênh lệch giữa H’min và H’max lớn nhất trong suốt thời gian khảo sát (Hình 5A) Chỉ số đa dạng sinh học Simpson (1 – λ) trong vịnh Nha Trang biến động không lớn, thấp nhất trong năm

2010 ở cả tháng 2 và tháng 8 (Hình 5B)

Bảng 1 Tỷ lệ phần trăm các nhóm ĐVPD tại trạm Nha Trang từ năm 2000 - 2011

Table 1 Percentage of zooplankton groups in Nha Trang bay from 2000 - 2011

Hình 2 Biến động số lượng loài ĐVPD trong vịnh Nha Trang vào tháng 2 và 8 từ năm 2000 - 2011

Fig 2 Variation of number of zooplankton species in Nha Trang bay

in Feb and Aug from 2000 - 2011

Hình 3 Biến động số lượng loài ĐVPD trong vịnh Nha Trang theo tầng nước (A)

và triều (B) từ năm 2000 - 2011

Fig 3 Variation of number of zooplankton species in Nha Trang bay

at different layers (A) and tide (B) from 2000 - 2011

Hình 4 Chỉ số giàu có về loài (d) (A) và chỉ số cân bằng (J’) (B)

của quần xã ĐVPD tại vịnh Nha Trang từ 2000 – 2011, +: giá trị trung bình

Fig 4 Margalef index (d) (A) and Pielou’s evenness (J’) (B) of zooplankton community

in Nha Trang bay from 2000 – 2011, +: mean

Hình 5 Chỉ số đa dạng loài (Shannon – Wiener) (A) và chỉ số đa dạng Simpson (1 – λ) (B)

của quần xã ĐVPD tại vịnh Nha Trang từ 2000 – 2011, +: giá trị trung bình

Fig 5 Diversity index Shannon - Wiener (H’) (A) and Simpson (1 – λ) (B)

of zooplankton community in Nha Trang bay from 2000 – 2011, +: mean

2 Biến động sinh vật lượng ĐVPD vùng

biển Nha Trang

Mật độ ĐVPD trung bình ở vùng biển Nha

Trang đạt 6.477 ± 5.457 cá thể/m3, cao nhất

tháng 2-2005 (18.058 ± 13.489 cá thể/m3)

và thấp nhất vào 8-2001 (1.012 ± 485 cá

thể/m3) Mật độ ĐVPD trong vịnh Nha

Trang vào tháng 8 có xu hướng cao hơn vào

tháng 2 (ngoại trừ vào năm 2002 & 2005)

và sự sai khác này là có ý nghĩa (t-test, P =

0,0048) (Hình 6)

Nhóm chân mái chèo (Copepods) chiếm

hơn 50% mật độ động vật phù du ở các thời

điểm thu mẫu với mật độ trung bình 4.566

cá thể/m3 Nhìn chung, sự biến động về mật

độ của nhóm chân mái chèo sẽ quyết định

đến xu thế chung của mật độ ĐVPD trong

vùng: cao trong năm 2005 và thấp trong

năm 2001 (Hình 7A) Nhóm động vật hàm

tơ (Chaetognatha) có mật độ trung bình 134

± 107 cá thể/m3 Trong khoảng thời gian từ

2000 - 2005 thì nhóm động vật hàm tơ có

mật độ vào tháng 2 cao hơn tháng 8, tuy

nhiên từ sau 2005 thì lại có xu hướng ngược

lại, cao vào tháng 8 và thấp vào tháng 2

(Hình 7B) Nhóm ấu trùng giáp xác (larvae)

có mật độ trung bình 1.014 ± 1.151 cá thể/m3, cao nhất vào tháng 8-2004 và thấp nhất vào tháng 2-2007 (Hình 7C) Nhóm động vật có bao (tunicata) có xu hướng biến động gần với xu hướng của nhóm chân mái chèo (Copepoda), cao nhất vào năm 2005

và thấp vào năm 2007 (Hình 7D)

Tại tầng mặt (10 - 0 m) có mật độ động vật phù du trung bình 7.096 ± 6.035 cá thể/m3, cao nhất vào tháng 2-2005 (37.817

cá thể/m3) và thấp nhất vào tháng 2-2011 (427 cá thể/m3) Tại tầng đáy (Đ – 10 m) có mật độ ĐVPD trung bình đạt 6.007 ± 4.354

cá thể/m3, cao vào tháng 8-2009 (19.796 cá thể/m3)và thấp nhất vào tháng 8-2004 (393

cá thể/m3) Sự khác biệt về mật độ ở các tầng khác nhau tại trạm nghiên cứu là không có ý nghĩa (t-test; P=0,0001) (Hình 8A) Trạm khảo sát có mật độ ĐVPD trung bình đạt 6.835 ± 6.145 cá thể/m3 vào kỳ triều cao và 6.268 ± 4.706 cá thể/m3 vào kỳ triều thấp Sự khác nhau về mật độ ĐVPD theo triều là sự khác nhau không có ý nghĩa (t-test; P = 0,6056) (Hình 8B)

Hình 6 Biến động sinh vật lượng ĐVPD vùng biển Nha Trang trong tháng 2 và 8 từ 2000 - 2011 Fig 6 Variation of zooplankton density in Nha Trang bay in Feb and Aug from 2000 - 2011

Hình 7 Biến động mật độ các nhóm ĐVPD chính từ 2000 - 2011

A Chân mái chèo, B Hàm tơ, C Ấu trùng giáp xác, D Có bao

Fig 7 Variation of density of main zooplankton groups from 2000 - 2011

A Copeods, B Chaetognatha, C Crustacean larvae, D Tunicates

3 Tính ổn định của quần xã ĐVPD theo

thời gian

Mức độ ổn định của quần xã ĐVPD được

thể hiện qua sơ đồ biến thiên của chỉ số ưu

thế tích lũy mật độ cá thể trung bình (k %)

từ 96 mẫu thu được từ năm 2001 đến năm

2011 Kết quả cho thấy trong 10 năm thì

năm 2010 là năm có mức độ ổn định của

quần xã ĐVPD tương đối thấp với 1 loài có

mật độ chiếm đến gần 40% tổng số mật độ

Ở các năm 2002 và 2003 thì chỉ số ưu thế

tích lũy của loài đầu tiên cũng chiếm hơn

20% Các năm còn lại thì tính ổn định của

quần xã tương đối cao với chỉ số ưu thế tích lũy của loài đầu tiên < 20%, trong đó, quần

xã ĐVPD ổn định nhất ở 2 năm 2009 và

2011 (Hình 9)

Ở các tháng trong từng năm thì tháng 8 năm 2010 là tháng có tính ổn định quần xã ĐVPD thấp nhất, với chỉ số ưu thế tích lũy của 1 loài trên 40% (Hình 10) và tiếp sau

đó là tháng 2 năm 2002 (k = 39%) Nhìn chung, ngoại trừ 2 thời điểm trên thì ở các khoảng thời gian còn lại quần xã ĐVPD ở vịnh Nha Trang có tính ổn định tương đối cao

Hình 8 Biến động sinh vật lượng ĐVPD theo tầng (A) và theo triều (B) từ 2000 - 2011

Fig 8 Variation of zooplankton density in different water layers (A)

and tide (B) from 2000 - 2011