ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ HẠNH ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ SƢ̉ DU ̣NG CHỈ SỐ TỔ HỢP SINH HỌC CÁ ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC Ở VÙNG CỬA SÔNG NHẬT LỆ, QUẢNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ HẠNH ĐA DẠNG SINH HỌC CÁ VÀ SƢ̉ DU ̣NG CHỈ SỐ TỔ HỢP SINH HỌC CÁ ĐỂ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC Ở VÙNG CỬA SÔNG NHẬT LỆ, QUẢNG BÌNH Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60 42 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS. TS. NGUYỄN XUÂN HUẤN Hà Nội – 2014 ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này , tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS Nguyễn Xuân Huấn, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiê ̣n đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Phòng thí nghiệm sinh thái học và Sinh học môi trường,Bộ môn Động vật có xương sống, Khoa Sinh học,Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn UBND thành phố Đồng Hới, Sở khoa học công nghệ, Chi cục Bảo vệ môi trường, Chi cục Thủy sản tỉnh Quảng Bình đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thu mẫu, quá trình điều tra nghiên cứu và thu thập số liệu cho luận văn. Cuối cùng tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp, người thân đã động viên và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Ngƣời thực hiện Nguyễn Thị Hạnh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................................... vi DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... viii MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................ 3 1.1. Khái quát hệ sinh thái cửa sông .............................................................................. 3 1.1.1. Các khái niệm về hệ sinh thái cửa sông (estuary) ..................................................... 3 1.1.2. Một số đặc điểm đặc trưng của hệ sinh thái cửa sông .............................................. 4 1.1.3. Phân loại và phân vùng trong các hệ cửa sông ......................................................... 9 1.2. Quan hệ của ĐDSH cá với một số yếu tố thủy lí hóa ở cửa sông ....................... 10 1.2.1. Quan hệ với các yếu tố thủy lí ................................................................................ 10 1.2.2. Quan hệ với các yếu tố thủy hóa ............................................................................. 12 1.3. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp quần xã cá để đánh giá chất lƣợng nƣớc trên thế giới và ở Việt Nam ...................................................................... 18 1.3.1. Khái quát về chỉ số tổ hợp sinh học (Index of Biotic Integrity – IBI) .................... 18 1.3.2. Những nghiên cứu sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước ............................................................................................................... 21 1.4. Những nét khái quát về khu vực nghiên cứu ....................................................... 23 1.4.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................................... 23 1.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội .......................................................................................... 26 1.4.3. Điều kiện thủy sinh vật khu vực cửa sông Nhật Lệ ................................................ 28 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 31 2.1. Thời gian và điạ điể m nghiên cứu ........................................................................ 31 2.1.1. Thời gian nghiên cứu .............................................................................................. 31 iv 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................... 31 2.2. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................................. 32 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................... 32 2.3.1. Phương pháp thu mẫu và định loại cá ..................................................................... 32 2.3.2. Phương pháp đánh giá chấ t lươ ̣ng môi trường nước .............................................. 35 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 38 3.1. Đa dạng thành phần loài cá ở vùng cửa sông Nhật Lệ ....................................... 38 3.1.1. Cấu trúc thành phần loài cá..................................................................................... 38 3.1.2. Tính đa dạng của khu hệ cá theo các bậc phân loại ................................................ 47 3.1.3. Tính đa dạng cá ở khu vực nghiên cứu so với các khu vực khác ........................... 53 3.1.4. Tính độc đáo của một số loài cá tại khu vực nghiên cứu ........................................ 55 3.2. Đánh giá chấ t lƣơ ̣ng nƣớc bằ ng các chỉ số thủy lý hóa ...................................... 56 3.2.1. Các chỉ số thủy lý.................................................................................................... 56 3.2.2. Các chỉ số thủy hóa ................................................................................................. 57 3.3. Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lƣợng nƣớc ....................... 64 3.3.1. Tính chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng môi trường nước ............................. 64 3.3.2. Đánh giá chất lượng nước vùng cửa sông Nhật Lệ bằng chỉ số tổ hợp sinh học cá ....................................................................................................................................... 65 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 68 PHỤ LỤC v DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT Bộ tài nguyên môi trường COD Nhu cầu oxy hóa học DO Nhu cầu oxy hòa tan trong nước HST Hệ sinh thái IBI Chỉ số tổ hợp sinh học cá IUCN Danh lục Đỏ IUCN KVNC Khu vực nghiên cứu NXB Nhà xuất bản QCVN Quy chuẩn Việt Nam RNM Rừng ngập mặn SĐVN Sách Đỏ Việt Nam vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Lượng mưa trung bình các tháng ở khu vực sông Nhật Lệ trong năm 2011, 2012...................................................................................................... 24 Bảng 2. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm 2011, 2012 ...................... 25 Bảng 3. Diện tích, tổng số dân và mật độ dân số trung bình năm 2012 phân theo huyện, thành phố ở khu vực cửa sông Nhật Lệ ..................................... 27 Bảng 4. Các mức độ về chất lượng môi trường nước của thủy vực .............. 36 Bảng 5. Danh sách thành phần loài cá và sự phân bố của chúng ở vùng cửa sông Nhật Lệ .................................................................................................. 38 Bảng 6. Tỷ lệ các họ, giố ng, loài trong các bộ cá tại khu vực nghiên cứu.... 47 Bảng 7. Tỷ lệ các giống, loài trong các họ cá tại khu vực nghiên cứu .......... 49 Bảng 8. Số lượng bộ, họ, loài cá tại KVNC so với các khu vực khác ở Việt Nam ................................................................................................................ 53 Bảng 9. Danh sách các loài cá tại KVNC được ghi trong Sách Đỏ Việt Nam 2007 cầ n đươ ̣c bảo vê ̣.................................................................................... 55 Bảng 10. Một số yếu tố thủy lý được đo tại khu vực nghiên cứu năm 2012 57 Bảng 11. Một số các yếu tố thủy hóa tại KVNC năm 2012 .......................... 58 Bảng 12. Hàm lượng một số muối hòa tan trong nước tại KVNC năm 2012 60 Bảng 13. Hàm lượng một số kim loại tại KVNC năm 2012 ......................... 62 Bảng 14. 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 Nhật Lệ ............. 64 Bảng 15. Ma trận chỉ số tổ hợp cá để đánh giá chất lượng môi trường nước ở vùng cửa sông Nhật Lệ tỉnh Quảng Bình ...................................................... 65 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1. Vị trí lấy mẫu tại khu vực cửa sông Nhật Lệ.................................... 31 Hình 2. Biểu đồ tỷ lệ % các họ, giống, loài trong các bộ .............................. 48 Hình 3. Biểu đồ thể hiện số lượng bộ, họ, loài tại KVNC và khu vực khác của Việt Nam ................................................................................................. 54 viii MỞ ĐẦU Cửa Nhật Lệ là một cửa sông lớn của tỉnh Quảng Bình, là nơi đổ ra biển của sông Nhật Lệ, một trong những địa danh nổi tiếng trong dòng chảy lịch sử,văn hoá của dân tộc Việt. Sông còn có tên là Đại Uyên và được đổi thành sông Nhật Lệ khoảng năm 1069-1075.Đoạn sông mang tên Nhật Lệ được tính từ ngã 3 sông Long Đại (cách cầu Long Đại 1,5km) về đến cửa Nhật Lệ (Đồng Hới) dài 17km và được hợp lưu từ hai nhánh sông chính là sông Long Đại (hay Đại Giang) chảy qua huyện Quảng Ninh và sông Kiến Giang chảy qua huyện Lệ Thủy. Nhật Lệ là một trong số các cửa sông có những tiềm năng, thế mạnh, thuận lợi cho việc phát triển nghề khai thác hải sản của tỉnh. Vùng cửa sông Nhật Lệ được đánh giá cao về mức độ đa dạng sinh học và phong phú nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là các loài cá. Chúng cung cấp một lượng lớn về nguồn thực phẩm cho nhân dân trong vùng và các vùng phụ cận.Mặt khác, vùng cửa sông Nhật Lệ còn là thắng cảnh du lịch rất nổi tiếng, với dòng sông tuyệt đẹp của vùng đất miền Trung. Ngay tại thành phố Đồng Hới, du khách có thể dễ dàng tham quan thành Đồng Hới, Quảng Bình quan, lũy Thầy, bãi tắm Nhật Lệ, di tích Bàu Tró và làng du lịch Bảo Ninh…Đây đều là những điểm thu hút được rất nhiều khách du lịch trong và ngoài nước. Tuy nhiên, do là một vùng cửa sông đang chịu nhiều tác động của các hoạt động dân sinh, kinh tế nên hệ sinh thái cửa sông Nhật Lệcó tính nhạy cảm 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. Những năm trước đây, sản lượng khai thác hải sản tại khu vực cửa sông Nhật Lệ khá cao, có nhiều loài có giá trị kinh tế cao như ghẹ, mực, tôm, sò… đặc biệt là các loài cá. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, việc khai thác và sử dụng nguồn lợi sinh vật tại vùng cửa sông ngày càng gia tăng,không theo quy hoạch lâu dài, đồng thời môi trường nơi đây đang bị tác động do nhiều loại chất thải 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 1 suy giảm tài nguyên sinh vật, thay đổitheo chiều bất lợi môi trường sống của nhiều loài thủy sinh vật, trong đó có cá. Chính vì những lý do trên, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:“Đa dạng sinh học cá và sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Nhật Lệ, Quảng Bình ”.Mục tiêu của đề tài là đánh giá hiện trạng thành phần loài cá và sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá (Index of biotic intergrity – IBI) để đánh giá chất lượng nước ở vùng cửa sông Nhật Lệ. Từ đó góp phần giúp địa phương có những giải pháp hữu hiệu trong việc bảo vệ môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học, khai thác và sử dụng nguồn lợi hải sản theo hướng bền vững. Để đạt những mục tiêu trên, đề tài nghiên cứu của chúng tôi đã thực hiện hai nội dung chính sau: - Xác định thành phần loài cá thuộc khu vực cửa sông Nhật Lệ. - Sử dụng chỉ số tổ hợp sinh học cá để đánh giá chất lượng môi trường nước tại cửa sông Nhật Lệ. 2 CHƢƠNG 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 (estuary) Từ cửa sông (estuary)theo nghĩa La tinh, bao hàm từ aestus là thủy triều, còn estuary là từ chỉ một dạng của 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 thủy 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) [28]. Có rất nhiều định nghĩa khác nhau được dùng để diễn tả một cửa sông ven biển. 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”[28]. Theo quan điểm động lực, D.W.Pritchard (1967) định nghĩa cửa sông như sau: “Cửa sông ven biển là một thủy vực nước lợ bán kín ven bờ nối liền với biển khơi,trong đó giới hạn của nó là nơi mà nước biển còn vươn tới hòa trộn với dòng nước ngọt bắt nguồn từ nội địa” [28]. Hạn chế của định nghĩa này là đã không đề cập đến tác động của thủy triều mặc dù có đề cập sự pha trộn giữa nước biển và nước ngọt. Trong thực tế, cũng có những vùng biển không có tác động thủy triều, nhưng có sự pha trộn nước ngọt và biển như vùng Địa Trung Hải (Mediterranean sea), nên định nghĩa trên dễ tạo sự nhầm lẫn. Ngược lại, định nghĩa trên cũng bỏ qua những thành phần của hệ sinh thái cửa sông như đầm phá ven bờ (coastal lagoons) hoặc vùng biển nước lợ (brackish seas). Ví dụ: đầm phá ven bờ không thường xuyên nối liền ra biển khơi và chỉ được cung cấp nước biển trong những thời gian nhất định. Trong khi đó, vùng biển nước lợ như Caspian Sea, có thể có độ mặntương tự như vài vùng cửa sông nhưng không có sự biến đổi độ mặn hàng ngày do tác động của thủy triều. 3 Theo định nghĩa của Prichard thì những vùng vịnh ven biển (coastal marine bays) do không thỏa mãn điều kiện bán kínvà hồ nước mặn (saline lakes) không thỏa mãn điều kiện nguồn nước ngọt cung cấp từ sông đổ vào vì chỉ có nước mưa, nên chúng không được coi là các bộ phận thuộc vùng cửa sông. Do những thiếu sót của định nghĩa Pritchard, nhiều nhà khoa học đã đề nghị sử dụng một định nghĩa phù hợp hơn của Fairbridge đưa ra năm 1980, đó là: “Một cửa sông là một nhánh của biển đi vào một dòng sông đến nơi mà mực nước cao nhất của thủy triều còn vươn tới, thường được chia thành 3 phần khác nhau: a) phần biển hay phần cửa sông thấp, nối liền với biển khơi; b) phầncửa sông trung, nơi diễn ra sự pha trộn chính của nước biển và nước ngọt; và c) phần cửa sông cao, chi phối bởi nước ngọt nhưng còn tác động của thủy triều. Giới hạn giữa 3 phần này không cố định và biến động theo lượng nước ngọt đổ ra từ sông” [28]. Sự khác biệt cơ bản giữa 2 định nghĩa là việc xác định giới hạn trên của cửa sông ven biển. Theo định nghĩa của Pritchard thì giới hạn trên của cửa sông ven biển là vùng về phía thượng nguồn nơi nước biển còn vươn tới, còn theo Fairbridge thì đó là giới hạn vùng còn chịu tác động của thủy triều dù không còn sự pha trộn nước biển nữa.Tóm lại, vùng cửa sông ven biển là một hệ sinh thái động nối liền với biển khơi, qua đó nước biển thường xâm nhập nhờ tác động của thủy triều; nước biển đi vào cửa sông được pha trộn với nước ngọt từ sông đổ ra. Kiểu pha trộn này thay đổi theo các cửa sông khác nhau và tùy thuộc vào lượng nước ngọt chảy xuống, vào biên độ thủy triều, cũng như vào mức độ bốc hơi nước trong vùng cửa sông, và cũng có thể được dùng như nền tảng để phân loại các loại cửa sông khác nhau. 1.1.2. Một số đặc điểm đặc trƣng của hệ sinh thái cửa sông * Vùng cửa sông có những sự sai khác cơ bản với các loại hình thủy vực khác: + Một vùng thường được giới hạn ở cửa các sông và bị không chế bởi dòng sông và hoạt động của thủy triều [28]. 4 + 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 [28]. + Độ muối và hàng loạt các nhân tố môi trường khác không ổn định, biến động nhanh trong không gian và theo thời gian, song sự biến thiên đó mang tính chu kỳ mùa (mùa lũ và mùa kiệt) và chu kỳ triều (nhật triều hay bán nhật triều). Đây chính là sự khác biệt cơ bản giữa cửa sông và các hồ nước mặn (Salt lagoon) ven biển [28]. + Phân bố trong vùng cửa sông là những loài sinh vật rộng sinh cảnh, đặc biệt là các loài rộng muối và rộng nhiệt. Những loài này trong quá trình thích nghi với điều kiện môi trường đầy biến động đã tạo nên những quần xã ổn định để tồn tại và phát triển hưng thịnh, làm xuất hiện ở đây một hệ sản xuất có năng suất sinh học rất cao so với hàng loạt hệ sinh thái khác [28]. Điều này đã làm cho cửa sông trở thành một trong những nơi có môi trường sống tự nhiên sinh sôi nhất trên thế giới. * 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 cao nhất thế giới, Việt Nam được quốc tế coi như là điểm nóng về đa dạng sinh học, 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 không chỉ ở các khu rừng nguyên sinh hiểm trở trên cạn, nơitác động của con người còn ít, mà còn ở các vùng ven biển dọc bờ biển phía Nam. Việt Nam có đường biển dài trên 3.350 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 của 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 cửa sông ven biển Việt Nam. * Đặc điểm thích nghi và sự phân bố của quần xã sinh vật vùng cửa sông: Quần xã sinh vật là một trong những yếu tố cấu thành nên hệ sinh thái cửa sông. Do đó, sự phát triển của các điều kiện vật lí, hóa học trong vùng cửa sông 5 không thể tách rời các tác động qua lại với quần xã sinh vật. Các hệ sinh thái cửa sông nằm ở trạng thái cân bằng không bền trong mối tương tác sông - biển. Vì vậy, các quần xã sinh vật vùng cửa sông cũng phải thích nghi với các điều kiện không ổn định đó. Khi các điều kiện thủy lí hóa của môi trường nước thay đổi sẽ tác động trực tiếp các nhóm sinh vật, trước hết là các nhóm Động vật nổi, Thực vật nổi. Sự suy giảm về thành phần, số lượng loài của các nhóm này sẽ kéo theo sự thay đổi suy giảm của một chuỗi các mắt xích sau nó. Bởi lẽ, trong các thủy vực, Thực vật nổi là thức ăn chính của nhiều loài sinh vật ăn lọc vùng cửa sông, của các ấu trùng sống trôi nổi… trong tất cả các quá trình sinh sản, sinh trưởng và phát triển của chúng. 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. Mặt khác, ứng với một lượng lớn thức ăn mùn bã là sự đông đúc của nhóm sinh vật ăn cặn vẩn. Khả năng này đã làm cho cả hệ thống cửa sông trở thành hệ sản xuất giàu có bậc nhất của biển nhiệt đới. Do 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… nên 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 6 sản. Do vậy, vùng này đã trở thành vùng tái sản xuất nguồn lợi, duy trì tính ổn định cho nguồn lợi vùng nước khai thác xa bờ trong một tổng thể thống nhất – hệ sinh thái biển [28]. Trong vùng cửa sông, hệ sinh thái rừng ngập mặn (RNM) 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 RNM 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 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 7 cỏmà chủ yếu là zooplankton ăn tảo (chủ yếu nhất là: Copepoda). Kế tiếp đó là động vật ăn thịt đầu tiên (vật dữ bậc 1hay zooplanktivore), gồm con non của nhiều loài động vật biển và các đàn cá nổi phong phú, 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 (các vật dữ bậc 2, 3…) [28]. - 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 sống 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 RNM, 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) [27]. - 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 vikhuẩn 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 [28]. 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 chăn nuôi trên cạn. 8 Sự hoạt động của xích thức ăn trên không chỉ tạo nên hiệu xuất 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 [28]. 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 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 [27]. - 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. - Tiểu vùng dưới triều: chiếm diện tích lớn nhất, ngập nước thường xuyên thuộc phần trong của thềm lục địa, đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong các chu trình sinh học của biển [28]. 9 1.2. Quan hệ của ĐDSH cá với một số yếu tố thủy lí hóa ở cửa sông 1.2.1. Quan hệ với các yếu tố thủy lí 1.2.1.1. Nhiệt độ của nước Nguồn nhiệt của nước trong các thủy vực nhận được chủ yếu từ bức xạ mặt trời và chủ yếu do các tia sóng dài gồm hồng ngoại, đỏ da cam. Năng lượng của các tia sáng phần lớn có tần số thấp thuộc dải hồng ngoại có độ dài song lớn hơn 750nm bị hấp thụ ngay ở lớp nước mặt sâu 2m[27]. Trong các vùng cửa sông, nhiệt độ phụ thuộc vào nhiệt độ của dòng nước sông và nước biển hòa trộn với nhau. Vào 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, vào 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 [27]. 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 đó, 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]. 1.2.1.2. 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 loài 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. Đại đa số sinh vật là hẹp muối [27]. 10 1.2.1.3. Độ trong Độ trong chịu ảnh hưởng bởi các chất lơ lửng khác nhau trong thủy vực. Nó có vai trò rất quan trọng với sinh vật nước, vì nếu độ trong thấp sẽ làm giảm khả năng xuyên sâu của ảnh sáng bề mặt. Qua đó, ảnh hưởng tới giới hạn quang hợp, tầm nhìn của các động vật sống trong nước. Khi quang hợp bị giới hạn thì sự sống của sinh vật sản xuất, đặc biệt là thực vật nổi cũng bị giới hạn theo, do đó làm cho các sinh vật tiêu thụ ở các bậc khác nhau trong đó có cá cũng bị suy giảm[31]. 1.2.1.4. Độ dẫn Độ dẫn điện của nước liên quan đến sự có mặt các ion trong nước. Các ion này thường là muối của kim loại như muối NaCl, KCl và các ion SO42-, NO3-, PO43- … 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. 1.2.1.5. Ánh sáng và sự chiếu sáng trong nước + 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)[26]. + Ánh sáng chiếu xuống nước bị hấp thụ ngay ở lớp nước mặt dày 1m 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 sánh 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[26]. 11 1.2.2. Quan hệ với các yếu tố thủy hóa 1.2.2.1. Độ pH Độ pH của nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố và ảnh hưởng đến hàm lượng của nhiều thành phần hóa học khác. Nó 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 [27]. Độ pH còn phụ thuộc vào hàm lượng muối hữu cơ ở đáy và khả năng thủy phân của các muối kim loại nặng. 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]. Độ pH của nước trong thủy vực và các thủy sinh vật có mối quan hệ qua lại rất mật thiết.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, 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]. 12