Thực vật phù du vùng biển ven bờ Đà Nẵng

Thực vật phù du là đối tượng ít được nghiên cứu ở vùng biển ven bờ Đà Nẵng, nhất là những đặc trưng về thành phần loài và cấu trúc quần xã. Trong bài báo này, chúng tôi phân tích số liệu về đa dạng loài và sự phong phú của thực vật phù du thu thập được trong các chuyến khảo sát từ năm 2002 đến năm 2016 ở 44 trạm trong vùng biển ven bờ Đà Nẵng.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Biển; Tập 18, Số 4A; 2018: 43–58 DOI: 10.15625/1859-3097/18/4A/13636 http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst THỰC VẬT PHÙ DU VÙNG BIỂN VEN BỜ ĐÀ NẴNG Trần Thị Lê Vân1,*, Đoàn Nhƣ Hải1, Phan Tấn Lƣợm1,2, Nguyễn Thị Mai Anh1, Trần Thị Minh Huệ1, Huỳnh Thị Ngọc Duyên1 Viện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Việt Nam Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Việt Nam * E-mail: levan1981vhdh@gmail.com Ngày nhận bài: 5-8-2018; Ngày chấp nhận đăng: 16-12-2018 Tóm tắt Thực vật phù du đối tượng nghiên cứu vùng biển ven bờ Đà Nẵng, đặc trưng thành phần loài cấu trúc quần xã Trong báo này, chúng tơi phân tích số liệu đa dạng loài phong phú thực vật phù du thu thập chuyến khảo sát từ năm 2002 đến năm 2016 44 trạm vùng biển ven bờ Đà Nẵng Kết phân tích xác định 316 lồi loài thuộc lớp tảo khác Trong lồi thực vật phù du ghi nhận được, có 36 lồi tảo có khả gây hại, mật độ Pseudo-nitzschia spp cao số khu vực thời kỳ gió mùa Đơng Bắc Phân tích số theo khu vực, thấy số giàu có lồi Margalef số đa dạng Shannon khác đáng kể khu vực, thấp cửa sông vịnh Đà Nẵng cao nam bán đảo Sơn Trà Trong số cân Pielou đa dạng Simpson lại không khác biệt khu vực Tuy nhiên, đa dạng độ giàu có lồi lại có khác biệt năm 2004, 2005 2016, chủ yếu nam bán đảo Sơn Trà, đông bắc bán đảo Sơn Trà vịnh Đà Nẵng Phân tích độ giàu có lồi cho thấy hầu hết khu vực ghi nhận từ 56% đến 95% số loài mong đợi Phân tích cấu trúc quần xã thực vật phù du thu thể biến động năm nghiên cứu với mức độ tương đồng năm xấp xỉ 50% So sánh trung bình mật độ thực vật phù du thu khu vực cho thấy mật độ vào năm 2005 cao hẳn so với năm khác vịnh Đà Nẵng đông bắc Sơn Trà Các phân tích độ giàu có lồi, loài mong đợi biến động mật độ thực vật phù du thu cho thấy dù vùng biển nghiên cứu ghi nhận thành phần loài thực vật phù du thu cao, số lượng trạm thời gian thu mẫu vùng biển Đà nẵng khu vực cửa sông cần thu thập nhiều hơn, cần thu thập thêm vật mẫu tất khu vực, vùng cửa sông vịnh Đà Nẵng đơng bắc bán đảo Sơn Trà Từ khóa: Thực vật phù du, số đa dạng, bán đảo Sơn Trà, vịnh Đà Nẵng MỞ ĐẦU Thực vật phù du (TVPD) nhóm thực vật có kích thước hiển vi sống nước, chúng nguồn thức ăn chủ yếu cho động vật phù du, ấu trùng giáp xác, động vật thân mềm, loài ăn lọc khác Chính vậy, thực vật phù du yếu tố tác động mạnh đến biến động nguồn lợi thủy hải sản cho thủy vực Trong trình sinh trưởng phát triển, thực vật phù du chịu tác động yếu tố động lực, thủy văn, môi trường hàm lượng muối dinh dưỡng, cường độ ánh sáng, yếu tố sinh học khác nên chúng xem sinh vật thị mơi trường [1] Ngồi ra, khu vực địa lý với hoạt động dân sinh chi phối định đến biến động cấu trúc TVPD theo khơng gian thời gian [2] Vì vậy, việc nghiên cứu đa dạng, biến động thành phần loài sinh vật lượng TVPD làm tăng 43 Trần Thị Lê Vân, Đoàn Như Hải,… thêm hiểu biết đặc trưng sinh thái thủy vực Nghiên cứu đa dạng sinh vật có TVPD vùng biển Đà Nẵng bước quan trọng việc cung cấp nhiều liệu cần thiết cho quy hoạch, bảo tồn, phát triển bền vững cho thủy vực Tuy vậy, số liệu thông tin quần xã TVPD vùng biển Đà Nẵng nói chung vùng bán đảo Sơn Trà nói riêng Giai đoạn 1924–1994, tần suất nghiên cứu TVPD tập trung cao khu vực vịnh Bắc Bộ khu vực ven bờ từ Khánh Hòa đến Kiên Giang vùng biển từ Thừa Thiên Huế đến Phú n nghiên cứu [3] Shirota [4] thu mẫu TVPD vùng cửa sơng (nước lợ) vùng ngồi khơi (cách bờ 15–20 km) vào tháng 11/1964 vịnh Đà Nẵng không đề cập cụ thể loài ghi nhận vùng biển Đà Nẵng Nghiên cứu góp phần đánh giá đa dạng loài, sinh vật lượng, số sinh học quần xã TVPD vùng biển ven bờ Đà Nẵng từ số liệu chuyến khảo sát thực khoảng thời gian từ năm 2002 đến 2016 TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP Khu vực nghiên cứu địa điểm thu mẫu Hình Bản đồ vị trí trạm khảo sát (●) vùng biển Đà Nẵng Các mẫu định tính định lượng thực vật phù du dùng nghiên cứu gồm 88 mẫu thu 44 trạm từ khu vực khảo sát thuộc vùng biển ven bờ Đà Nẵng thời 44 điểm: Tháng 9/2002, tháng 12/2004, tháng 6/2005, tháng 11/2015 tháng 7/2016 (hình 1, bảng 1) Năm khu vực khảo sát bao gồm: 1) Vùng cửa sông vịnh Đà Nẵng (CS) (4 Thực vật phù du vùng biển ven bờ Đà Nẵng mẫu); 2) Vịnh Đà Nẵng (VĐN) (24 mẫu); 3) Cửa vịnh Đà Nẵng (CVĐN) (4 mẫu); 4) Đông bắc bán đảo Sơn Trà (ĐBST) (16 mẫu) 5) Nam bán đảo Sơn Trà (NST) (40 mẫu) Phƣơng pháp thu phân tích mẫu Mẫu định tính Mẫu định tính dùng phân tích thành phần lồi TVPD thu lưới chóp có đường kính miệng lưới 30 cm kích thước mắt lưới 25 µm, kéo nhiều lần theo hướng từ gần đáy lên mặt Các mẫu thu cho vào lọ nhựa màu tối cố định dung dịch formaldehyde (nồng độ cuối 5%), bảo quản mẫu điều kiện tối/mát phân tích phịng thí nghiệm Các mẫu định tính TVPD phân tích phương pháp so sánh hình thái Quan sát ghi nhận thành phần loài khoảng từ 3– lame kính cho vật mẫu kính hiển vi quang học LEICA-DMIL (Đức) độ phóng đại khác Riêng nhóm tảo hai roi có vỏ giáp, vật mẫu nhuộm dung dịch Calcofluor-white quan sát kính hiển vi quang học LEICA-DMLB (Đức) kết hợp với thiết bị huỳnh quang, với máy chụp ảnh kỹ thuật số Olympus-DP71 để ghi lại hình ảnh lồi Các lồi TVPD định danh theo tài liệu Graham & Bronikovsky (1944) [5], Hoàng Quốc Trương (1962 & 1963) [6, 7], Shirota (1966) [4], Taylor (1976) [8], Trương Ngọc An (1993) [9], Tomas (1996) [10], Larsen & Nguyen-Ngoc (2004) [11], NguyenNgoc et al., (2012) [12], Doan-Nhu et al., (2014) [13], Phan Tấn Lượm nnk., (2016) [14], Phan-Tan et al., (2017) [15] Danh pháp bậc phân loại cập nhật theo Guiry & Guiry (2018) [16] Mẫu định lượng Các mẫu định lượng dùng để xác định mật độ tế bào TVPD thu chai Niskin tích l độ sâu khác (tùy theo trạm) Khoảng l/mẫu nước sau thu cho vào chai nhựa PET cố định dung dịch lugol trung tính, bảo quản mẫu tối/mát phân tích phịng thí nghiệm Trong phịng thí nghiệm, 1.000 ml mẫu nước ban đầu để lắng loại dần nước qua nhiều giai đoạn, giai đoạn lắng kéo dài từ 24–48 tương ứng ống lắng hình trụ tích 1.000 ml → 500 ml → 250 ml → 100 ml Sau loại bỏ phần nước phía ống 100 ml giữ lại phần nước chứa mẫu bên với thể tích khoảng 10 ml, lưu trữ ống nhựa ly tâm 15 ml có nắp đậy phân tích Số lượng tế bào TVPD xác định theo phương pháp UNESCO [17] Cho mẫu vào buồng đếm Sedgewick-Rafter tích 1.000 µl, để lắng 15 phút) sau đếm số lượng tế bào có mặt khoảng từ 300– 1.000 đếm (tương đương 300–1.000 µl) Để đếm số lượng tảo Hai roi có vỏ giáp, nhuộm mẫu thuốc thuốc nhuộm Calcofluor white theo Andersen & Kristensen (1995) [18] trước quan sát kính hiển vi quang học có thiết bị huỳnh quang Xử lý số liệu Số liệu định tính định lượng mật độ tế bào TVPD xử lý phần mềm Excel Microsoft Office 2013 Sử dụng phần mềm R v3.4.2 phân tích thống kê với gói phân tích “ggplot2”, “plyrd”, “pgirmess” [19–21] Các số sinh thái tính phần mềm Primer 6.0 (Primer-E Ltd, Plymouth UK) với công thức sau: Độ giàu có lồi (Margalef) [22]: d   S  1 log  N  Chỉ số cân Pielou [23]: J '  H ' log  S  Chỉ số đa dạng Shannon [24]: H '  sum  Pi  log  Pi   So sánh giống thành phần loài năm số giống (similarity index) Bray Curtis (1957): BCij   2Cij Si  S j Chỉ số đa dạng Simpson [25]: D s p i 1 i 45 Trần Thị Lê Vân, Đồn Như Hải,… Trong đó: N: Tổng số cá thể trạm/mẫu; S: Tổng số loài mẫu; Pi: Tần suất loài i mẫu = xác suất bắt gặp loài i mẫu; Cij: Tổng loài giống mẫu i j Si Sj số lượng lồi mẫu (2 taxa), nhóm khác bao gồm lớp lớp taxon (Lớp tảo silic chưa xác định, Conjugatophyceae Thecofilosea) Như vậy, số lượng loài loài tảo hai roi 134, tảo silic 158, lại tảo lục, vi khuẩn lam tảo xương cát Số lượng loài cao ghi nhận khu vực phía nam bán đảo Sơn Trà (NST) với 286 taxa thấp khu vực cửa sông (CS) với 53 taxa Số lượng loài khu vực vịnh Đà Nẵng (VĐN) đông bắc bán đảo Sơn Trà (ĐBST) gần nhau, 228 212 taxa; khu vực cửa vịnh Đà Nẵng (CVĐN) với 147 loài Ngoài ra, biến động số lượng loài năm khu vực (hình 2) cho thấy NST dao động số lượng loài khu vực lại KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Đặc trƣng thành phần loài thực vật phù du vùng biển ven bờ Đà Nẵng Thành phần loài thực vật phù du Kết phân tích mẫu TVPD vùng biển ven bờ Đà Nẵng từ năm 2002 đến 2016 xác định 316 taxa (bậc loài loài) thuộc lớp tảo: Dinophyceae (134 taxa), Mediophyceae (77 taxa), Coscinodiscophyceae (44 taxa), Bacillariophyceae (36 taxa), Cyanophyceae (3 taxa), Dictyochophyceae 180 Số lượng loài 160 140 120 100 80 60 40 20 2002 2002 2004 CS Mediophyceae 2005 VĐN 2016 2004 2005 CVĐN Coscinodiscophyceae 2004 2005 2016 2004 2005 ĐBST Bacillariophyceae 2015 2016 NST Dinophyceae Nhóm khác Hình Thành phần TVPD theo lớp khu vực vùng biển ven bờ Đà Nẵng theo năm từ 2002–2016 Thành phần lồi khu vực có khác biệt ý nghĩa thống kê gồm vùng cửa sông (CS) thấp vùng ĐBST NST (kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis, α = 0,05) Các số đa dạng sinh học theo khu vực Kết so sánh trung bình số đa dạng sinh học theo khu vực từ năm 2002 đến năm 2016 cho thấy có khác biệt 46 vùng nghiên cứu độ giàu có lồi Margalef (p < 0,001, ANOVA chiều) số đa dạng Shannon (p < 0,05, kiểm định Kruskal-Wallis) Khu vực cửa sơng Vịnh Đà Nẵng có số giàu có loài thấp so với khu vực ĐBST NST; đồng thời khu vực NST cao so với vịnh Đà Nẵng (kiểm định Tukey, p < 0,05) (hình 3a) Thực vật phù du vùng biển ven bờ Đà Nẵng Đối với số đa dạng Shannon, có khác biệt khu vực (p < 0,05, kiểm định Kruskal-Wallis) khơng tìm thấy khác biệt cụ thể cho cặp khu vực (kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis, α = 0,05), độ biến thiên lớn số khu vực (hình 3c) Các số cân Pielou số ưu Simpson không khác biệt khu vực nghiên cứu (p > 0,05, kiểm định phi tham số KruskalWallis) (hình 3b, 3d) Hình 3a–3d Biểu đồ hộp thể số đa dạng sinh học khu vực khảo sát: Cửa sông vịnh Đà Nẵng (CS), vịnh Đà Nẵng (VĐN), cửa vịnh Đà Nẵng (CVĐN), đông bắc bán đảo Sơn Trà (ĐBST) nam bán đảo Sơn Trà (NST) Chỉ số đa dạng sinh học ba khu vực theo thời gian So sánh số đa dạng sinh học khu vực VĐN, ĐBST NST qua năm 2004, 2005 2016 (gọi tắt khu vựcnăm) cho thấy có khác biệt ý nghĩa thống kê số khu vực theo năm số Margalef (p < 10-9, ANOVA chiều), Pielou Simpson (p < 0,05, kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis), khơng tìm thấy khác biệt ý nghĩa thống kê số đa dạng Shannon (p > 0,05, kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis) Các phân tích hậu kiểm định trình bày cụ thể khác biệt có ý nghĩa thống kê số khu vực theo năm thể bảng Từ biểu đồ hình 4, dễ dàng thấy khác biệt đáng kể khu vực-năm số giàu có lồi Margalef (hình 4a) Cả ba số Pielou, Shannon Simpson có xu khu vực nghiên cứu (hình 4b–4d) Giá trị trung bình số khu vực ĐBST-2005 nhỏ đáng kể so với khu vực-năm lại (ngoại trừ VĐN-2005) Tuy nhiên, với giá trị phân bố ngồi (outlier) chênh lệch lớn làm cho ĐBST-2005 khơng có khác biệt mặt thống kê so với khu vực-năm lại 47 Trần Thị Lê Vân, Đoàn Như Hải,… Bảng Các cặp khu vực theo năm có khác biệt số đa dạng sinh học ý nghĩa thống kê Kiểm định Tukey cho số Margalef (phân phối chuẩn) phân tích hậu định phi tham số Kruskal - Wallis cho số Simpson (không theo phân phối chuẩn), α = 0,05 Chỉ số Margalef Chỉ số Simpson Cặp khu vực-năm Giá trị p ĐBST.2016 - ĐBST.2004 *** NST.2005 - ĐBST.2004 * NST.2016 - ĐBST.2004 *** VDN.2005 - ĐBST.2004 * ĐBST.2016 - ĐBST.2005 * NST.2016 - ĐBST.2005 * NST.2004 - ĐBST.2016 *** VDN.2004 - ĐBST.2016 *** NST.2005 - NST.2004 ** NST.2016 - NST.2004 *** VĐN.2005 - NST.2004 * VĐN.2004 - NST.2005 ** VĐN.2004 - NST.2016 *** VĐN.2005 - VĐN.2004 * ĐBST.2005 - NST.2016 Ghi chú: ***: p < 0,001; **: p < 0,01; *: p < 0,05 Hình 4a–4d Biểu đồ hộp thể số đa dạng sinh học khu vực VĐN, ĐBST NST vào năm 2004, 2005 2016 48 Thực vật phù du vùng biển ven bờ Đà Nẵng Kết phân tích Simper (Similitary Percentage) dựa số liệu mật độ loài cho thấy có khác lồi chiếm ưu số giống trung bình quần xã TVPD khu vực (bảng 1) Tuy vậy, số taxa chiếm ưu hầu hết khu vực biển ven bờ Đà Nẵng tảo silic trung tâm Chaetoceros spp., Leptocylindrus danicus, silic lông chim Pseudo-nitzschia spp., Thalassionema frauenfeldii loài tảo hai roi kích thước nhỏ khơng xác định Chỉ số giống trung bình mẫu phân tích quần xã TVPD khu vực đạt mức cao BĐST (28,2) với tảo silic Chaetoceros spp chiếm ưu (69,0% mật độ tế bào), tiếp đến khu vực NST CVĐN 18,9 17,7 (bảng 2) Bảng Tỷ lệ (%) mật độ tế bào trung bình lồi ưu theo khu vực Loài ưu CS Alexandrium leei Bacteriastrum hyalinum Chaetoceros spp Akashiwo sanguinea Leptocylindrus danicus Protoperidinium spp Pseudo-nitzschia spp Tảo hai roi KXĐ (