Luận án nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon tại đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài luận án Cỏ biển là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trường biển và nước lợ. Tuy có số lượng loài tương đối ít so với các nhóm sinh vật biển khác, nhưng cỏ biển có vai trò sinh thái rất quan trọng không kém rạn san hô và rừng ngập mặn. Hội nghị quốc tế về cỏ biển lần thứ III họp tại Manila – Philipin tháng 4/1998 đã nhất trí thông qua “Hiến chương cỏ biển” gửi Tổng thư ký Liên hợp quốc và các nước có biển cần phải quan tâm tới việc bảo vệ và phát triển nguồn lợi cỏ biển [1]. Hệ sinh thái (HST) cỏ biển là một trong ba HST biển điển hình của vùng nhiệt đới (gồm rừng ngập mặn, cỏ biển, san hô).

Costansa (2000) cho rằng vai trò của cỏ biển là rất quan trọng, chúng tham gia trong chu trình dinh dưỡng ở biển ven bờ, ước tính khoảng 3,8 nghìn tỷ USD và giá trị trung bình đạt 212.000 USD/1 ha cỏ biển/năm [1]. Ngoài giá trị sinh thái như điều chỉnh môi trường, bãi đẻ của một số loài hải sản, v. cỏ biển còn được sử dụng trực tiếp trong nhiều ngành kinh tế như làm giấy viết, hóa chất, vật liệu xây dựng, thuốc chữa bệnh, thực phẩm, thủ công mỹ nghệ, phân bón, v. Gần đây, cỏ biển đã được công nhận với khả năng lưu trữ cacbon của chúng và được ước tính trên toàn cầu vào khoảng 19,9 Pg (tương đương 19,9 tỷ tấn) cacbon hữu cơ (Corg), gấp 2 - 3 lần khả năng lưu trữ cacbon hữu cơ của rừng thường xanh [2].

Trong khi các thảm cỏ biển chỉ chiếm 0,2% diện tích đáy đại dương của thế giới, nhưng lại chứa 10 - 18% tổng số cacbon hữu cơ có trong đó, lưu trữ cacbon hữu cơ ở mức 48 - 112 Tg /năm (tương đương 48 – 112 triệu tấn) [3, 4, 5]. Nếu tốc độ suy giảm HST cỏ biển hiện tại không thay đổi sẽ dẫn đến việc phát thải cacbon được lưu trữ trước đây lên đến 299 triệu tấn C/năm [2]. Căn cứ vào tỷ lệ mất đi hàng năm từ 0,4 - 2,6% diện tích cỏ biển trên toàn cầu, tương ứng với 5 - 33 triệu tấn CO2 phát thải trở lại vào bầu khí quyển, tỷ lệ này tương đương với lượng khí phát thải CO2 hằng năm ở nhiều quốc gia nhỏ. Lượng lớn khí CO2 ở trên phát thải vào khí quyển có thể dẫn đến một chi phí khoảng 1,9 - 13,7 tỷ USD/năm để khắc phục các hậu quả [6].

2 Ven bờ miền Trung Việt Nam có 12 đầm phá (lagoon) tiêu biểu phân bố ở khoảng 110 – 160 vĩ Bắc (từ Thừa Thiên Huế tới Ninh Thuận ) và chiếm khoảng 21% chiều dài đường bờ biển. Các đầm phá Tam Giang – Cầu Hai thuộc tỉnh Thừa Thiên – Huế, đầm Thị Nại thuộc tỉnh Bình Định và đầm Nại thuộc tỉnh Ninh Thuận là các đầm tiêu biểu trong số đó. Với 08 loài cỏ biển sinh trưởng và phát triển, phân bố trên 2000 ha, chúng đóng vai trò quan trọng về mặt sinh thái, nguồn lợi cũng như nơi sinh sản và phát triển của nhiều loài thủy hải sản ở đây [7, 8, 9, 10]. Tuy nhiên, tại 03 đầm nêu trên còn ít những nghiên cứu cụ thể về đặc điểm quần xã cỏ biển, mối quan hệ giữa chúng với các yếu tố vô cơ và hữu cơ khác và đặc biệt chưa có nghiên cứu nào về khả năng lưu trữ cacbon các thảm cỏ biển ở đây.

Xuất phát từ những thực tế nêu trên, chúng tôi lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu đặc điểm quần xã cỏ biển và khả năng lưu trữ cacbon của chúng ở một số đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung Việt Nam”. Mục tiêu nghiên cứu của luận án - Xác định được thành phần loài, phân bố, cấu trúc quần xã cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam; - Đánh giá được khả năng lưu trữ cacbon hữu cơ và lượng giá giá trị hấp thụ CO 2 của các thảm cỏ biển tại một số đầm phá tiêu biểu miền Trung Việt Nam. Nội dung nghiên cứu Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra, đề tài tiến hành thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: - Điều tra, xác định thành phần, phân bố, cấu trúc quần xã và xây dựng khóa định loại các loài cỏ biển tại ba đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, đầm Thị Nại và đầm Nại; - Điều tra, xác định các đặc trưng định lượng, của các loài cỏ biển ở khu vực nghiên cứu; - Xác định hàm lượng cacbon hữu cơ của các loài cỏ biển, từ đó tính toán trữ lượng cacbon hữu cơ theo đơn vị diện tích phân bố; - Phân tích, đánh giá mối quan hệ giữa các yếu tố điều tra (mật độ chồi, chiều dài lá, sinh lượng, hàm lượng cacbon hữu cơ); 3 - Lượng giá khả năng hấp thụ CO2 của các quần xã cỏ biển. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: kết quả của luận án góp phần bổ sung và hoàn chỉnh hiểu biết về các loài cỏ biển ở Việt Nam.

- Ý nghĩa thực tiễn: cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ phát triển và mở rộng các khu vực bảo tồn cỏ biển, ngoài việc duy trì, tái tạo hệ sinh thái ven biển và hệ đầm phá, còn cung cấp cơ sở khoa học cho Việt Nam chuẩn bị tham gia vào thị trường cacbon, hướng đến giảm thiểu phát thải khí CO2. Những đóng góp mới của luận án - Tại 03 đầm phá tiêu biểu miền Trung (đầm phá Tam Giang – Cầu Hai, đầm Thị Nại và đầm Nại), đã phát hiện và bổ sung cỏ Hẹ ba răng Halodule uninervis (Forssk.) Ascherson vào thành phần loài cỏ biển ở đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (tỉnh Thừa Thiên - Huế) và cỏ Xoan lớn Halophila major (Zoll.) Miquel vào thành phần loài cỏ biển ở đầm Nại (tỉnh Ninh Thuận). Xây dựng được khóa định loại theo danh pháp mới từ họ đến loài và mô tả chi tiết 09 loài cỏ biển phân bố ở 03 đầm phá tiêu biểu khu vực miền Trung; - Lần đầu tiên đã xác định hàm lượng cacbon hữu cơ trong các loài cỏ biển, đánh giá trữ lượng cacbon hữu cơ, chuyển đổi tín chỉ cacbon và lượng giá khả năng hấp thụ CO2 của các quần xã cỏ biển ở khu vực nghiên cứu. Tổng quan về cỏ biển và một số khái niệm 1.

Tổng quan về cỏ biển Cỏ biển là nhóm thực vật có hoa duy nhất sống trong môi trường biển và nước lợ, thuộc ngành Anthophyta [11] (= ngành hạt kín Angiospermae [11], = Angiosperms = ngành mộc lan Magnoliophyta [12]), lớp một lá mầm Monocotyledoneae [11, 13] (= lớp hành Liliopsida = Monocotyledons [12]), phân lớp Alismatidae [11, 12] (= Helobiae [12]), bộ Hydrocharitales [11, 12]. Cũng giống như các loài thực vật bậc cao trên cạn, cỏ biển có rễ, thân bò, thân đứng, lá, bẹ lá, cuống lá, hoa, quả và hạt. Cỏ biển khác các cây trên cạn là có một số cấu trúc thích nghi với môi nước biển ven bờ, ven đảo. Cùng với các loài sinh vật phù du, rong biển và cây ngập mặn, cỏ biển đã tạo nên nhóm những loài thực vật biển rất quan trọng đối với hệ sinh thái biển nói chung [11].

Về đặc điểm hình thái, các loài cỏ biển đã được nghiên cứu tương đối đầy đủ trong C. den Hartog (1970) và C. Hầu hết cỏ biển có hình thái ngoài khá giống nhau, bao gồm thân bò phân đốt, thân đứng, rễ, chồi mang lá, hoa và quả tùy thuộc vào từng thời điểm sinh trưởng (hình 1. Hình thái chung của cỏ biển (Nguồn: www.org) 5 + Rễ (root): Rễ thường mọc ra từ các đốt ở phần dưới của thân bò, hệ thống rễ phát triển mạnh, rễ của mỗi loài đều có đặc điểm riêng, phân nhánh như ở chi Cymodoceae hoặc ít phát triển, không phân nhánh kèm theo nhiều lông mịn như ở chi Halophila.

Số lượng rễ ở mỗi đốt có thể là một hay nhiều tùy vào mỗi loài. Thân thường có dạng hình trụ tròn hoặc dẹp; chia nhánh theo kiểu đơn trục hay không có qui luật. Trên thân bò có nhiều đốt, khoảng cách giữa các đốt là lóng (gióng). Tùy loài mà thân bò mọc ngầm dưới lớp bùn (cát) đáy hoặc bò lan trên mặt nền đáy.

Từ đốt mọc lên một hay nhiều chồi đứng, chồi đứng thường mang các lá. + Lá – phiến lá (leaf blade): Lá hình thành từ mô sinh trưởng ở các mấu thân; có hình dải dài, ô van hay trụ tròn. Đây là chỉ tiêu hình thái quan trọng trong định loại cỏ. Đa phần các loài cỏ có lá không có cuống, ngoại trừ ở một số chi Halophila.

Lá có cuống thường có hình ô van, còn các lá không cuống có hình dải dài như ở chi Cymodoceae. Trên lá có các gân chạy song song hay gần hình lông chim, các gân song song được nối với nhau bằng cách vách ngăn. Chóp lá tròn nhẵn hay có gai nhọn. Lưỡi (bìa) lá nhẵn hoặc có răng cưa nhỏ.

Cỏ Năn Syringodium isoetifolium (Asch.) Dandy (Côn Đảo năm 2017) Phiến lá hầu hết đều mỏng, bề mặt phẳng, diện tích lớn, ngoại trừ ở loài cỏ Năn biển Syringodium isoetifolium (hình 1.2) có lá hình trụ tròn, tất cả các loài khác 6 đều có lá dẹp. Ngoài chức năng quang hợp, phiến lá còn có khả năng hấp thụ dinh dưỡng và trao đổi khí. Lá cỏ biển còn là nơi sống bám của nhiều loài rong và động vật không xương sống [1, 11]. + Bẹ lá (sheath): Bẹ lá là phần cuống lá phình ra ôm lấy chồi đứng (thân đứng) và bọc lấy những lá non đang phát triển.

Bẹ lá có dạng lưỡi nhỏ, màu trắng do không có lục lạp nên không có chức năng quang hợp. + Sẹo lá (leaf scars): Khi các lá rụng đi sẽ để lại các sẹo trên thân đứng, sẹo lá mở (như ở loài Cymodoceae serrulata) hay sẹo lá đóng (như ở loài Cymodoceae rotundata) là tùy vào mỗi loài. Các sẹo lá là một kiểu biểu thị cách sắp xếp của lá. + Hoa, quả và hạt: Hoa, quả và hạt là cơ quan sinh sản hữu tính của thực vật hạt kín nói chung và của cỏ biển nói riêng.

Ở cỏ biển, một số có hoa đực và hoa cái trên cùng một cây (đơn tính cùng gốc), số khác có hoa đực và hoa cái riêng biệt trên mỗi cây (đơn tính khác gốc). Quả được hình thành từ sự phát triển của bầu sau thụ tinh (giao phấn) và mang các hạt bên trong. Hạt được hình thành từ sự phát triển của noãn. Hoa, quả và hạt của mỗi loài tùy vào điều kiện sống mà chúng có cấu trúc và hình dạng khác nhau.