Báo cáo nghiên cứu khoa học " Đặc điểm phân bố và biến động năng suất sinh học sơ cấp ở vùng biển phía Tây vịnh Bắc Bộ " ppsx

TạpchíKhoahọcĐạihọcQuốcgiaHàNội,KhoahọcTựnhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)21‐27 21 _______ Đặc điểm phân bố và biến động năng suất sinh học sơ cấp ở vùng biển phía Tây vịnh Bắc Bộ Đoàn Bộ* Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Ngày nhận 02 tháng 01 năm 2009 Tóm tắt. Tổng hợp các kết quả nghiên cứu hiện có về năng suất sinh học sơ cấp (NSSC) ở vịnh Bắc Bộ cho thấy: 1. Vùng biển phía tây vịnh Bắc Bộ là thuỷ vực nhiệt đới ven bờ có sức sản xuất sơ cấp cao, giá trị trung bình NSSC thô ở trung tâm và cửa vịnh vào cỡ 100±20 mgC/m 3 /ngày, gần bờ và cửa sông 150±50 mgC/m 3 /ngày, cá biệt có nơi, có lúc đạt trên 300 mgC/m 3 /ngày. Giá trị cực tiểu NSSC thô là 40 mgC/m 3 /ngày tại cửa vịnh vào tháng 10-1959, nhỏ hơn khoảng 10 lần so với giá trị cực đại 412 mgC/m 3 /ngày tại tây nam đảo Cô Tô vào tháng 8-2000. 2. Phân bố NSSC trong khu vực nghiên cứu có xu thế giảm từ bờ ra khơi, từ bắc vào nam, mùa hè lớn hơn mùa đông. Theo độ sâu, NSSC thường đạt cực đại trong lớp nước 10-20m. 1. Mở đầu ∗ Năng suất sinh học sơ cấp (NSSC) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sản xuất vật chất hữu cơ sơ khởi của vùng biển, trong đó sức sản xuất sơ cấp của thực vật phù du (Phytoplankton) thường chiếm ưu thế. Đây là nguồn vật chất cơ sở từ đó các động vật bậc cao có thể sử d ụng tiếp lên theo các kênh dinh dưỡng của hệ sinh thái vùng biển. Trên thực tế, những vùng biển có NSSC cao cũng thường là những nơi khai thác hải sản cho sản lượng lớn. Hiểu biết đầy đủ về các quy luật phân bố, biến động của NSSC sẽ có ý nghĩa to lớn đối với khoa học và thực tiễn, đặc biệt trong việc đánh giá tiềm năng nguồn lợi hải sản của vùng biển. Ở vịnh Bắc Bộ, các nghiên cứu về NSSC tuy được bắt đầu từ khá sớm (trong Chương trình hợp tác Việt-Trung 1959-1960) song cho đến nay nội dung này còn chưa nhiều, lại tập trung chủ yếu ở một số khu vực biển ven bờ phía tây và hầu như chưa có khu vực nào được nghiên cứu lặp lại. Do vậy khó có thể tìm ra những quy luật chung về phân bố và biến động của NSSC vịnh Bắc Bộ. Ngay việc so sánh các kết quả nghiên cứu cũng có những bất cập bởi sự khác nhau về th ời gian, khu vực và nhất là phương pháp. ∗ ĐT: 84-4-35586898. E-mail: bodv@vnu.edu.vn Trên cơ sở tập hợp các nghiên cứu hiện có từ 1960 đến nay về NSSC ở các khu vực khác nhau trong vịnh Bắc Bộ, bài báo đưa ra những đánh giá và nhận định về đặc trưng phân bố và biến động của quá trình sản xuất vật chất hữu cơ sơ khởi của vùng biển, chú trọng nửa phía tây vịnh Bắc Bộ. Nghiên cứu này được hoàn thành với sự hỗ trợ của Hội đồng Khoa học Tự nhiên giai đoạn 2006-2008 trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cơ bản mang mã số 705206. Đ.Bộ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)21‐27 22 2. Tài liệu và phương pháp Tài liệu sử dụng trong nghiên cứu này được tổng hợp từ các nguồn: - Các kết quả tính NSSC theo phương pháp độ lệch biến trình ngày ôxy hoà tan của Chương trình hợp tác Việt-Trung (1959-1960) và hợp tác Việt-Xô (1961-1962) về điều tra khảo sát tổng hợp trên toàn vịnh Bắc Bộ [1]. - Các kết quả tính NSSC theo phương pháp mô hình toán tại vùng biển Ba Lạt-Bạch Long Vĩ của đề tài KT-03-10 (1991-1995) [2]. - Các kết quả tính NSSC theo phươ ng pháp hiệu ứng tiêu hao dinh dưỡng trong quang hợp tại vùng triều cửa sông Hồng của đề tài KT-03- 11 (1991-1995) và tại vịnh Hạ Long của dự án SIDA/SAREC (1996-1997) [3,4]. - Các kết quả tính NSSC theo phương pháp bình đen-trắng và phương pháp mô hình toán tại vùng biển Quảng Ninh của đề tài KĐL-CIS- 01 (1999-2000) [5,6]. - Năm 2003-2004, đề tài KC-09-17 thuộc Chương trình Biển KC.09/01-05 đã tiến hành các chuyến khảo sát tổng hợp vùng biển vịnh Bắc Bộ, phần chủ quy ền của Việt Nam, trong đó có việc bố trí thí nghiệm xác định NSSC tại 3 trạm liên tục 1 ngày đêm bằng phương pháp bình đen- trắng. Đây là những tư liệu mới nhất bổ sung cho việc nghiên cứu NSSC ở vịnh Bắc Bộ [7]. 3. Kết quả nghiên cứu Trên cơ sở tập hợp kết quả từ các nghiên cứu hiện có, kể các các nghiên cứu mới nhất của đề tài KC-09-17 trong năm 2003-2004 có thể thấy và so sánh NSSC ở các khu vực khác nhau trong vịnh Bắc Bộ và Biển Đông như bảng 1, 2. Bảng 1. Giá trị trung bình năng suất sinh học sơ cấp thô (mgC/m 3 /ngày) tại các khu vực trong vịnh Bắc Bộ (tổng hợp các kết quả nghiên cứu hiện có) NSSC thô (mgC/m 3 /ngày) Các khu vực Mùa hè Mùa đông Phương pháp nghiên cứu Nguồn, thời gian nghiên cứu Ven bờ tây bắc vịnh 121 Ven bờ tây nam vịnh 105 Ven bờ đông vịnh 108 Cửa vịnh 81 Độ lệch biến trình ngày Ôxy hoà tan Hợp tác Việt- Trung, Việt-Xô điều tra VBB 1959-1962 Lân cận cửa sông Hồng, mùa hè 120 Khu vực Bạch Long Vĩ (giữa vịnh), mùa hè 80 Mô hình toán Đề tài KT-03-10 (8/1994) Vùng triều cửa sông Hồng, cuối mùa hè 150 Đề tài KT-03-11 (10/1994) Vịnh Hạ Long, mùa đông 66 Hiệu ứng dinh dưỡng PO 4 Dự án SIDA/ SAREC (1/1997) Xung quanh đảo Cô Tô Quảng Ninh, mùa hè 175 Đề tài KĐL-CIS-01 (8/2000) Đông nam đảo Cát Bà, mùa đông 146 Bình đen trắng Đề tài KĐL-CIS-01 (12/2001) Vùng biển ven bờ Quảng Ninh (độ sâu <10m) mùa hè 228 Đề tài KĐL-CIS-01 (8/2001) Vùng biển thoáng Quảng Ninh mùa hè (độ sâu 10-35m) 194 Đề tài KĐL-CIS-01 (8/2000) Vùng biển thoáng Quảng Ninh mùa đông (độ sâu 10-35m) 82 Mô hình toán Đề tài KĐL-CIS-01 (12/2001) Vịnh Bắc Bộ (Khu vực Hải Phòng) 147 157 Đề tài KC-09-17 .B/TpchớKhoahcHQGHN,KhoahcTNhiờnvCụngngh25,S1S(2009)2127 23 Vnh Bc B (Khu vc Thanh Hoỏ) 97 195 Vnh Bc B (Khu vc Qung Bỡnh) 232 337 Bỡnh en trng (2003-2004) Bng 2. Nng sut sinh hc s cp thụ (mgC/m 3 /ngy) ti cỏc khu vc khỏc nhau trong Bin ụng Cỏc khu vc trong Bin ụng NSSC thụ (mgC/m 3 /ngy) Phng phỏp nghiờn cu Ngun, thi gian nghiờn cu Vựng nc tri Nam Trung B (mựa hố 1993) 6045 14 C v bỡnh en- trng Nguyn Tỏc An [8] Vựng rn san hụ nam VN 3625 14 C Nguyn Tỏc An [8] Thm lc a nam VN (<200m) 4616 14 C v bỡnh en- trng Nguyn Tỏc An [8] Vựng bin khi min Trung 45 Mụ hỡnh toỏn on B [9-11] Vựng bin sõu gia Bin ụng (xuõn-hố 1996) 33 Mụ hỡnh toỏn on B [12] m phỏ Tam Giang-Cu Hai (mựa ụng 1995) 130 Mụ hỡnh toỏn on B [11] Trong t kho sỏt thỏng 10, 11 nm 2003 do ti KC-09-17 thc hin, NSSC thụ cỏc tng cỏc trm dao ng t 131 n 375 mgC/m 3 /ngy, trung bỡnh cho c 3 trm t 230 mgC/m 3 /ngy vi xu th gim t bc vo nam v cc i khụng ri vo lp nc mt tr trm 22 (hỡnh 1) [7]. õy l nhng giỏ tr khỏ cao so vi cỏc nghiờn cu trc õy, song cng l nhng giỏ tr ó tng gp vựng bin ven b phớa tõy vnh Bc B. Hụ hp ca thc vt chim khong trờn di 50% lng sn phm do chớnh nú to ra, hiu qu t d ng t khong 1,8 n 2,2, chuyn húa nng lng t nhiờn t khong 0,01-0,04. 0 100 200 300 400 Trạm 8 (Khu vực HảI Phòng) Trạm 22 (Khu vực Thanh Hoá) Trạm 34 (Khu vực Quảng Bình) mgC/m3/ngày Tầng mặt Tầng giữa Tầng đáy Hỡnh 1. Nng sut sinh hc s cp thụ (mgC/m 3 /ngy) ti cỏc trm liờn tc t kho sỏt thỏng 10, 11 nm 2003. Trong t kho sỏt thỏng 8 nm 2004, NSSC thụ cỏc tng cỏc trm dao ng t 78 n 341 mgC/m 3 /ngy, trung bỡnh cho c 3 trm t 159 mgC/m 3 /ngy, tng ng vi cỏc kt .B/TpchớKhoahcHQGHN,KhoahcTNhiờnvCụngngh25,S1S(2009)2127 24 qu nghiờn cu hin cú [7]. Xu th phõn b nng sut s cp phớa bc cao hn phớa nam, thp nht khu vc gia min kho sỏt (hỡnh 2). c im cc i nng sut khụng ri vo lp nc mt c bo ton nh t kho sỏt thỏng 11 nm 2003. Hụ hp ca thc vt cng chim khong trờn di 50% lng s n phm do chớnh nú to ra, hiu qu t dng t khong 1,99 n 2,38 (c coi l tng ng vi t kho sỏt trc), chuyn húa nng lng t nhiờn t khong 0,006-0,012 (nh hn so vi t trc do cng bc x t nhiờn trong thỏng 8 di do). 0 100 200 300 Trạm 8 (Khu v c H i Phòng) Trạm 19 (Khu vực Thanh Hoá) Trạm 30 (Khu vực Quảng Bình mgC/m3/ngày Tầng mặt Tầng giữa Tầng đáy Hỡnh 2. Nng sut sinh hc s cp thụ (mgC/m3/ngy) ti cỏc trm liờn tc t kho sỏt thỏng 8 nm 2004. Mc dự cỏc t liu hin cú v NSSC vnh Bc B cha nhiu, song bc u cng cú th a ra bc tranh phõn b nng sut sinh hc s cp trong vnh nh hỡnh 3, ng thi rỳt ra c mt s nhn xột c bn nh sau: .B/TpchớKhoahcHQGHN,KhoahcTNhiờnvCụngngh25,S1S(2009)2127 25 105 106 107 108 109 110 105 106 107 108 109 110 17 18 19 20 21 22 17 18 19 20 21 22 Trung Quốc Lào Hà Nội Quảng Ninh Tp.Hải Phòng Thái Bình Nam Định Thanh Hóa Nghệ An Hà Tĩnh Quảng Binh Quảng Trị Thừa Thiên Huế Đảo Hải Nam Đ.Bạch Long Vĩ 228 194 145 150 120 121 80 80 108 105 150 140 80 19 4 Hỡnh 3. Sc sn xut s cp thụ (mgC/m 3 /ngy) ti vnh Bc B. 3 V giỏ tr v xu th bin ng ca NSSC: V giỏ tr v xu th bin ng ca NSSC: - So vi cỏc khu vc khỏc trong Bin ụng [8,9,10,11,12], vựng bin phớa tõy vnh Bc B l thu vc nhit i ven b cú sc sn xut s cp cao, NSSC thụ khu vc trung tõm v ca vnh (ni cú sõu trờn 50m) cú giỏ tr trung bỡnh c 10020 mgC/m 3 /ngy, gn b v ca sụng 15050 mgC/m 3 /ngy, cỏ bit cú ni, cú lỳc t trờn 300 mgC/m 3 /ngy. - So vi cỏc khu vc khỏc trong Bin ụng [8,9,10,11,12], vựng bin phớa tõy vnh Bc B l thu vc nhit i ven b cú sc sn xut s cp cao, NSSC thụ khu vc trung tõm v ca vnh (ni cú sõu trờn 50m) cú giỏ tr trung bỡnh c 10020 mgC/m - T 1959 n nay, NSSC vnh Bc B khụng cú bin ng nhiu. Theo giỏ tr trung bỡnh, NSSC ln nht v nh nht cỏc khu vc khỏc nhau ch hn kộm nhau 2-3 ln, cỏc cc tr ó gp cng ch hn kộm nhau khong 10 ln. C th: cc tiu NSSC thụ l 40 mgC/m 3 /ngy ti ca vnh thỏng 10-1959 (tớnh toỏn ca Nguyn Tỏc An qua lch bin trỡnh ngy DO [1]) nh hn khong 10 ln so vi cc i 412 mgC/m 3 /ngy ti tõy nam o Cụ Tụ thỏng 8-2000 (tớnh toỏn ca ti KL-CIS-01 theo phng phỏp bỡnh en trng [6]). Tuy nhiờn s bin ng nh trờn cũn qỳa nh so vi nhng bin ng NSSC ti cỏc vựng bin ụn i (trờn 50 ln) [1]. - T 1959 n nay, NSSC vnh Bc B khụng cú bin ng nhiu. Theo giỏ tr trung bỡnh, NSSC ln nht v nh nht cỏc khu vc khỏc nhau ch hn kộm nhau 2-3 ln, cỏc cc tr ó gp cng ch hn kộm nhau khong 10 ln. C th: cc tiu NSSC thụ l 40 mgC/m V phõn b ca NSSC: V phõn b ca NSSC: - Xu th chung phõn b theo mt rng ca NSSC vựng bin phớa tõy vnh Bc B l gim t b ra khi, t bc vo nam. Khu vc tõy bc vnh (Hi Phũng, Qung Ninh, Nam nh, Thỏi Bỡnh) cú NSSC cao nht (v cng c nghiờn cu nhiu nht), khu vc gia v ca vnh cú NSSC nh hn (hỡnh 3). Theo - Xu th chung phõn b theo mt rng ca NSSC vựng bin phớa tõy vnh Bc B l gim t b ra khi, t bc vo nam. Khu vc tõy bc vnh (Hi Phũng, Qung Ninh, Nam nh, Thỏi Bỡnh) cú NSSC cao nht (v cng c nghiờn cu nhiu nht), khu vc gia v ca vnh cú NSSC nh hn (hỡnh 3). Theo /ngy) ti vnh Bc B. 3 /ngy, gn b v ca sụng 15050 mgC/m 3 /ngy, cỏ bit cú ni, cú lỳc t trờn 300 mgC/m 3 /ngy. 3 /ngy ti ca vnh thỏng 10-1959 (tớnh toỏn ca Nguyn Tỏc An qua lch bin trỡnh ngy DO [1]) nh hn khong 10 ln so vi cc i 412 mgC/m 3 /ngy ti tõy nam o Cụ Tụ thỏng 8-2000 (tớnh toỏn ca ti KL-CIS-01 theo phng phỏp bỡnh en trng [6]). Tuy nhiờn s bin ng nh trờn cũn qỳa nh so vi nhng bin ng NSSC ti cỏc vựng bin ụn i (trờn 50 ln) [1]. Đ.Bộ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)21‐27 26 sâu, NSSC thường đạt cực đại trong lớp nước 10-20m. - NSSC trong mùa hè có giá trị lớn hơn trong mùa đông tuy độ chênh lệch không nhiều. Về hiệu suất sinh thái của vùng biển: Vịnh Bắc Bộ đặc trưng cho vùng biển nhiệt đới ven bờ giàu dinh dưỡng. Khả năng tự dưỡng của vùng biển luôn lớn hơn 1 (thường đạt trên dưới 2) chứng tỏ vật chất hữu cơ (năng l ượng) ban đầu được tạo ra không những đủ chi dùng cho chính sinh vật sản xuất mà còn được tích lũy để các sinh vật bậc cao sử dụng theo các kênh dinh dưỡng của hệ sinh thái vùng biển. Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Tác An, Sơ bộ nhận xét về năng suất sinh học bậc 1 ở vịnh Bắc Bộ, Tuyển tập Nghiên cứu biển, tập II, phần 1, Nha Trang, 2004. [2] Đoàn Bộ, Phùng Đăng Hiếu, Nghiên cứu năng suất sinh học sơ cấp của thực vật nổi vùng biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ, Tuyển tập Hội nghị khoa học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội lần thứ hai, Hà Nội 23-25 tháng 11 năm 2000, Chuyên ngành Khí tượng-Thuỷ văn-Hải dương học, Sở Văn hoá- Thông tin Hà Nội, 2001. [3] Đỗ Trọng Bình, Kết quả tính toán năng suất sinh học sơ cấp và hiệu quả sinh thái của thực vật nổi vào mùa khô (tháng 1-1997) tại vịnh Hạ Long, Tài nguyên và Môi trường Biển, tập IV, NXB Khoa học và K ỹ thuật, Hà Nội, 1997. [4] Đoàn Bộ, Nguyễn Đức Cự, Nghiên cứu năng suất sinh học sơ cấp của thực vật nổi trong hệ sinh thái vùng triều cửa sông Hồng, Tài nguyên và Môi trường biển, T.3, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1996. [5] Doan Bo, A model for nitrogen transformation cycle in marine ecosystem, Proceedings Extended Abstracts Volume, Theme 1, Session 3: Biogeochemical Cycling and Its Impact on Global Climate Change, 6 Th IOC/WESTPAC International Scientific Symposium, 19-23 April 2004, Hangzhou, China, Published by Marine and Atmospheric Laboratory, School of Environmental Earth Science, Hokkaido University, Japan, 2005. [6] Lê Đức Tố và ctv, Báo cáo tổng kết đề tài KĐL- CIS-01“Điều tra nghiên cứu hệ thống đảo ven bờ vịnh Bắc Bộ phục vụ cho việc qui hoạch phát triển kinh tế - xã hội bảo vệ chủ quyền và lợi ích quốc gia trên biển”, Trung tâm Thông tin-Tư liệu Quốc gia, Hà Nội, 2001. [7] Nguyễn Thế Tưởng và ctv, Báo cáo tổng kết đề tài KC-09-17 “Đi ều tra tổng hợp điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên và môi trường vịnh Bắc Bộ”, Trung tâm Thông tin-Tư liệu Quốc gia, Hà Nội, 2005. [8] Nguyễn Tác An, Năng suất sinh học sơ cấp và hiệu ứng sinh thái của dòng nước trồi ở vùng biển Nam Trung Bộ, Các công trình nghiên cứu vùng nước trồi mạnh Nam Trung bộ, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997. [9] Đoàn Bộ, Mô hình toán học phân bố sinh vật nổ i và năng suất sinh học sơ cấp ở vùng nước trồi thềm lục địa Nam Trung Bộ, Tạp chí Sinh học, Tập 19, số 4 (1997) 35. [10] Đoàn Bộ, Mô hình sinh thái thuỷ động lực và một số kết quả áp dụng tại biển Việt Nam, Tuyển tập Hội nghị khoa học công nghệ biển toàn quốc lần thứ 4, Tập 1: Khí tượng-Thuỷ văn, Động l ực biển Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, 1999. [11] Đoàn Bộ, Sử dụng mô hình toán trong nghiên cứu hệ sinh thái biển ở vùng biển Bình Thuận- Ninh Thuận và đầm phá Tam Giang-Cầu Hai, Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, T. XVII, No2 (2000) 7. [12] Doan Bo, Liana Mc Manus, et all, Primary productivity of phytoplankton in study sea area of RP-VN JOMSRE-SCS 1996, Proceedings of Scientific Conference on the Philippines - Vietnam Joint Oceanographic and Marine Scientific Research expedition in the South China Sea 1996, Hanoi, 1997. Đ.Bộ/TạpchíKhoahọcĐHQGHN,KhoahọcTựNhiênvàCôngnghệ25,Số1S(2009)21‐27 27 Characteristics of distribution and change of primary productivity in the sea area of the West tonkin bay Doan Bo Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, College of Science, VNU Overview of present study results on primary productivity in Tonkin Bay shows that: 1. The sea area of the west Tonkin Bay is coastal tropical waters with high primary productivity. The mean value of rought primary productivity is about 100±20 mgC/m 3 /day in the off-shore and open sea, 150±50 mgC/m 3 /day and sometime over 300 mgC/m 3 /day in the river mouths and near-shore. The minimum value of primary productivity (40 mgC/m 3 /day in open sea in the Oct-1959) is about ten times less than its maximum (412 mgC/m 3 /day in south-west of Coto island in the Aug-2000). 2. The distribution trend of primary productivity in the sea area of west Tonkin Bay decreases from near-shore to off-shore and from north to south. The primary productivity in summer is higher than that in winter, and its maximum occurs in the water layer 10-20m depth. . Tạpchí Khoa học Đại học QuốcgiaHàNội, Khoa học Tựnhiên và Côngnghệ25,Số1S(2009)21‐27 21 _______ Đặc điểm phân bố và biến động năng suất sinh học sơ cấp ở vùng biển phía Tây vịnh Bắc Bộ. An, Sơ bộ nhận xét về năng suất sinh học bậc 1 ở vịnh Bắc Bộ, Tuyển tập Nghiên cứu biển, tập II, phần 1, Nha Trang, 2004. [2] Đoàn Bộ, Phùng Đăng Hiếu, Nghiên cứu năng suất sinh học sơ cấp. công trình nghiên cứu vùng nước trồi mạnh Nam Trung bộ, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997. [9] Đoàn Bộ, Mô hình toán học phân bố sinh vật nổ i và năng suất sinh học sơ cấp ở vùng nước