2.4.1. Thế giới
Khái niệm đầu tiền về cỏ biển là việc so sánh đơn giản bằng hình thái học giữa cỏ biển với 01 nhóm thực vật khác, cỏ biển được xếp chung với chi
Phucagrostis Cavolini (theo nghĩa đen là “rong cỏ”) và nằm trong nhóm tảo (Sauvageau, 1891). Giữa thế kỷ 19 thực vật hạt kín dưới biển ít được nghiên cứu hơn Tảo (Ascherson, 1867). Cuối cùng thực vật có hạt kín dưới biển được làm sáng tỏ nhưng quan niệm sai về mối quan hệ thực vật hạt kín dưới biển vẫn được duy trì. Delpino (1870) xem chi Zostera như một chi thủy sinh thuộc họ Ráy (Araceae) và chi Posidonia là một chi cỏ thủy sinh thuộc họ Hòa thảo (Poaceae). Tuy nhiên đầu thế kỷ 20 các tác giả đã chấp nhận sự có mặt của những loài cỏ biển là nhóm cây một lá mần trong phân lớp Alismatidae, bao gồm các chi Thalassia (sống ở sông),
Althenia, Cymodocea, Halodule, Posidonia, Ruppia, và Zostera, những tác giả khác xếp chi Enhalus, Thalassia, Halophila vào bên trong họ Thủy thảo (Hydrocharitaceae) (Richard, 1811; Rohrbach, 1871; Balfour, 1879), riêng Bentham và Hooker (1883) cùng Ascherson và Graebner (1907) bảo vệ quan điểm đưa các loài cỏ biển vào họ riêng (họ Thủy thảo - Hydrocharitaceae, họ Rong mái chèo - Potamogetonaceae). Sự sắp xếp này sau đó đã được Arber (1920) đồng thuận và sự khác biệt của các loài cỏ biển trong họ Thủy thảo đã được chấp nhận từ đây. Mặc dù cỏ biển đã được chia thành các họ riêng người ta vẫn tin rằng giữa các họ có mối quan hệ tương đối gần. Balfour (1879) coi Halophila như liên kết giữa Họ Rong mái chèo và Họ Thủy thảo. Arber (1920) và Setchell (1920) xem giữa các họ có mối quan hệ gần gũi với nhau. Những thập niên cuối thế kỷ 20, Den Hartog
Tôn Trung Hải Trang 20 (1970), đã kế thừa quan điểm của Ascherson và Graebner (1907) (Ascherson và Graebner nhận xét họ Rong mái chèo là không đồng nhất và cần phải được chia nhỏ về hệ thống hai họ đã nhóm các chi cỏ biển và sắp xếp chúng thành hệ thống 02 họ). Đáng chú ý ở đây là tính nhất quán trong phân loại lớn hơn quan niệm cũ, ví dụ: Ascherson và Graebner tiếp theo là Arber và Den Hartog đã chia Họ Rong mái chèo thành các nhóm thực vật tương ứng với từng họ cụ thể; Cymodoceaceae, Cymodoceeae, Posidonieae, Potamogetoneae, Zannichelliaceae và Zostereae đó cũng là quan điểm phân loại cho 06 taxon được công nhận bởi nhiều nhà phân loại sau này.
(Nguồn: Seagrasses Biology ecololy and conservation. Anthony et all, 2006)
Bảng 1: So sánh phân loại nhóm thực vật hạt kín biển (cỏ biển)
(Nguồn: Seagrasses Biology ecololy and conservation. Anthony et all, 2006) Bản chất của phân loại học thực vật hạt kín dưới biển (cỏ biển) là khả biến, về cơ bản các phân loại sớm nhất đại diện cho kiểu phân loại dựa trên cảm nhận cảm tính vào hình thái tự nhiên và giải phẫu. Sự ra đời của lý thuyết tiến hóa trong thế kỷ 20 đã truyền cảm hứng trong việc đấu tranh áp dụng cách phân loại mới để có được những loài mới ý nghĩa theo hệ thống phân loại hiện đại bây giờ (Judd et al., 2002).
Tôn Trung Hải Trang 21
Theo Lyon (1986), trong tổng số 12 chi của thảm cỏ biển được biết đến trên toàn thế giới, có 08 chi được phát hiện trong khu vực Great Barrier Reef gồm 02 họ chính: họ Rong mái chèo (Potamogetonaceae), họ Thủy thảo (Hydrocharitaceae)
trong đó có 14 loài cỏ biển là có thể gặp ở vùng nhiệt đới Queensland, trong khu vực Great Barrier Reef, 02 loài vật lớn thuộc nhóm loài động vật ăn cỏ trên thảm cỏ biển gồm Bò biển (Dugong dugon) và rùa xanh (Chelonia mydas), Lyon cũng lưu ý trong mối quan hệ giữa cộng đồng - hệ động vật dưới nước - cỏ biển cần được điều tra thêm vì thực tiễn cho thấy rõ ràng rằng bảo vệ các cánh đồng cỏ biển là rất quan trọng để đảm bảo lâu dài sự tồn tại của một số loài thương mại và phi thương mại.
Theo Miguel D. Fortes (1990), chỉ có khoảng 50 loài cỏ biển trên thế giới, nhưng con số này không tỷ lệ thuận với sự đóng góp của chúng cho kinh tế và sinh thái, thảm cỏ biển thực hiện các chức năng sinh học và vật lý tương tự như những đồng cỏ rộng lớn trên cạn ở khu vực nhiệt đới và từ xưa đến nay không có một ứng dụng nào từ hệ sinh thái cỏ biển vào cuộc sống hay sự phát triển kinh tế - xã hội – môi trường ở khu vực ASEAN. Cỏ biển đã được biết đến để làm thức ăn cho rùa từ thời Darwin và thảm cỏ biển được xem như nhà trẻ, chỗ ở và thức ăn cho cá, động vật lớn như bò Biển và rùa Xanh. Sinh khối cỏ biển là một yếu tố chính trong việc xác định các tổ chức của cộng đồng động vật biển là môi trường sống, đa dạng loài và sự phong phú của động vật liên quan và vai trò sinh thái này của cỏ biển trực tiếp liên kết đến sự cải thiện sinh kế của nhiều cư dân ven biển của khu vực ASEAN. Hiện tượng “wasting disease” do tảo biển gây ra dọc theo bờ biển Bắc Đại Tây Dương trong những năm 1930 đã chứng tỏ tầm quan trọng cơ bản của 01 quần thể sinh thái cỏ biển. Việc mất đi thảm cỏ biển (do thay đổi độ mặn, nhiệt độ và hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước) làm suy giảm lượng cá đáng kể. Thảm họa sinh thái này cùng với sự ra đời của nghề lặn trong đầu những năm 1970, gây ra mối quan tâm mới cho các thảm cỏ biển ở hầu hết các nơi trên thế giới. D. Fortes cũng cho rằng: Cỏ biển - rừng ngập mặn - rạn san hô là trung tâm tạo ra sự phong phú loài và đa dạng gen ở Ấn Độ và Tây Thái Bình Dương. Thảm cỏ biển đến nay được đánh giá cao vì vai trò của chúng được ví như vườn ươm cá và là một nguồn thực
Tôn Trung Hải Trang 22
phẩm và chất dinh dưỡng cho các hệ sinh thái ven biển, nhưng tầm quan trọng kinh tế của cỏ biển vẫn chưa được định lượng vì việc xác định giá trị tiền tệ của một nguồn tài nguyên phong phú và đa dạng sinh học rất cần nhiều thời gian, điều này sẽ làm trì hoãn trong hoạch định chính sách cho việc phát triển của cỏ biển. Tuy nhiên cần ưu tiên cao về nghiên cứu và phát triển nguồn cỏ biển để cỏ biển có thể được sử dụng hiệu quả hơn cho các dịch vụ của con người và môi trường và nếu đưa hệ sinh thái cỏ biển vào hệ thống sinh thái nông nghiệp thì hệ sinh thái cỏ biển là một trong những hệ sinh thái sản xuất sinh khối hiệu quả nhất với năng suất dường như tiếp cận các lý thuyết tối đa cho các hệ sinh thái tự nhiên. Đó là khả năng thích ứng sinh lý là chìa khóa với sự đa dạng cao về thực vật và động vật bên trong hệ sinh thái cỏ biển. Ví dụ: các thảm cỏ biển cực kỳ sung mãn ở “Bolinao Bay” sản xuất ít nhất 18.900 kg C / ngày (dựa trên tỷ lệ sản xuất / m2 / ngày 0,9 g C). Điều này cho thấy rằng 01 mét vuông diện tích của thảm cỏ biển sản xuất 8.635 calo mỗi ngày hoặc khoảng 20% nhu cầu calo hàng ngày của một cá nhân bình thường. Do đó hệ sinh thái cỏ biển là hệ sinh thái quan trọng nhất trong môi trường biển của các nước ASEAN. Theo Costanza et al. (1997), các giá trị kinh tế từ các cánh đồng cỏ biển là rất lớn, mặc dù không phải luôn luôn dễ dàng để định lượng, thảm cỏ biển / tảo được đánh giá hệ sinh thái có giá trị nhất trên toàn cầu (trước cửa sông và vùng đất ngập nước). Các giá trị toàn cầu trung bình của cỏ biển cho dịch vụ chu kỳ dinh dưỡng và các sản phẩm nguyên liệu mà cỏ biển cung cấp được ước tính là 1.994 USD/ha/năm và giá trị này sẽ lớn hơn đáng kể nếu các dịch vụ môi trường sống và sản xuất lương thực của cỏ biển được bao gồm.
(Nguồn: Seagrass-Watch: Manual for Mapping & Monitoring Seagrass Resources by Community (citizen) Volunteers, 2rd edition McKenzie, L.J., Campbell, S.J. & Roder, C.A, April 2003).
Theo Lee Long et al. (2000), có 60 loài cỏ biển được mô tả trên toàn thế giới, thuộc 12 chi, 04 họ, 02 bộ (trích dẫn bởi L J MacKenzie et all, 2003). Short et al.(2007) cũng đồng ý với quan điểm của Lee Long về số loài nhưng tăng về số lượng họ, theo tác giả có đến 5 họ cỏ biển, mỗi họ có 12 chi và khoảng 01 nữa số
Tôn Trung Hải Trang 23 loài ở vùng biển nhiệt đới, 01 nữa còn lại ở vùng biển ôn đới và danh pháp 01 số loài có thể có sự khác biệt do việc áp dụng các công cụ mới về phân tích di truyền học. Giữa các loài và 01 ít chi cỏ biển trên thế giới có vài nét tương đồng khi so sánh bằng các cành non, các kiểu tăng trưởng khi phân nhánh và mọc chồi sẽ tạo thành đồng cỏ rậm rạp bao phủ chất cặn nền đáy, các chất hữu cơ ở nền đáy phát tán từ vùng nước nông đến vùng nước sâu và các mảnh vụn từ cỏ biển (lá hoặc thân, rễ ) luôn là nguồn thức ăn cho động vật biển và các vi sinh vật biển (IUCN, 2008).
Theo L J MacKenzie và ctv. (2003), Queensland có 15 loài cỏ biển với các chi bao gồm: Cymodocea, Enhalus acoroides, Halodule, Halophila, Syringodium, Thalassia, Zostera và Thalassodendron, số lượng các loài ít không phản ánh tầm quan trọng của hệ sinh thái cỏ biển tuy nhiên, thảm cỏ biển tại đây là một mái che và là môi trường sống giàu dinh dưỡng cho một hệ động thực vật đa dạng. Sự phức tạp trong môi trường sống ở bãi cỏ biển, giúp tăng cường sự đa dạng và sự phong phú của các loài động vật. Kết quả nghiên cứu hệ sinh thái cỏ biển ở 02 khu vực Queensland và Solomon Island theo MacKenzie và ctv, cỏ biển trên các bãi đá ngầm và gần cửa sông cũng là bồn dinh dưỡng, đệm lọc các chất dinh dưỡng và các yếu tố đầu vào chất hóa học vào môi trường biển, là nơi trú ẩn cho nhiều sinh vật, và là một vườn ươm cho tôm và các loài cá thương mại quan trọng, bò Biển
(Dugong dugon) và rùa Xanh (Chelonia mydas) cũng có thể là một tính năng quan trọng trong cấu trúc quần xã cỏ biển.
Theo Jens Borum và Tina M. Greve (2004), trong môi trường ngập nước cỏ biển phát triển và sinh sản hữu tính được liên tục, quá trình thụ phấn được hoàn thành dưới nước và khá hiệu quả trong việc tổng hợp carbon vô cơ từ nước, các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng có thể được đưa lên bởi các rễ, hoặc từ nước qua lá. Kết quả điều tra, khảo sát của Jens Borum và Tina M. Greve đã xác định chỉ có 04 loài cỏ biển có nguồn gốc từ các vùng biển châu Âu được tìm thấy từ các khu vực bãi triều ở bờ biển đến độ sâu xuống tới 50-60m. Nhưng các loài cỏ biển ở châu Âu có một số đặc điểm chung; mặt trên của lá có từ 3 đến 10 chồi, các chồi được gắn vào thân rễ (dọc hoặc ngang) nằm trên bề mặt trầm tích, rễ ăn sâu
Tôn Trung Hải Trang 24 vào nên đáy. Thân rễ phân chia và hình thành các bó lá mới, và mỗi hệ thống rễ nhánh có thể chứa nhiều chồi giống hệt nhau về mặt di truyền được kết nối với nhau như một cá thể ở thực vật vô tính khác.
Theo Masahiro Nakaoka và ctv. 2003, loài Zostera caulescens chiếm diện tích rất ít ở khu vực biển của Nhật Bản và Hàn Quốc được xem như là loài thực vật bị đe dọa tuyệt chủng, nghiên cứu loài Zostera caulescens (độ sâu 4-6m) ở vịnh Funakoshi, Masahiro Nakaoka và ctv nhận xét chồi hoa có sự thay đổi về mật độ theo mùa, mật độ chồi hoa phát triển nhất từ mùa xuân đến mùa hè (> 30 chồi/ m2) và tối thiểu trong mùa đông (3 chồi/ m2). Sinh khối của loài Z. caulescens là cao nhất vào mùa hè và thấp nhất vào mùa đông. Trong suốt mùa xuân đến mùa thu, chồi hoa chiếm hơn 70% sinh khối.
Báo cáo của UNEP (2004), trong số khoảng 60 loài cỏ biển được mô tả trên toàn thế giới có 18 loài được tìm thấy bên trong và liền kề các vùng nước ven biển của Biển Đông, có 15 loài đã được mô tả, 03 loài còn lại thuộc chi Halophila được tìm thấy ở Malaysia và Philippines đang được xác định. Dọc theo bờ biển của Biển Đông, những con số của các loài cỏ biển biết đến tại mỗi quốc gia như sau: Trung Quốc 8; Việt Nam 14; Campuchia 8; Thái Lan 12; Malaysia 11; Indonesia 12 và Philippines 10.
Waycott_et_al (2007) thông thường, thảm cỏ biển phát triển tốt nhất ở độ mặn 35 ‰, một số thảm cỏ biển có thể sinh sống trong khoảng biến động lớn về độ mặn, loài Halophila ovalis là đại diện. Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng trong sự tồn tại của cỏ biển trong môi trường biển, nhiệt độ cũng kiểm soát phạm vi pH và nồng độ hòa tan carbon dioxide (CO2) trong nước. Điều kiện nhiệt độ, nồng độ pH, CO2 là một phần hạn chế sự phân bố không gian hiện hữu của cỏ biển, trong nghiên cứu của mình Waycott nhận xét kịch bản biến đổi khí hậu nhiệt độ cao đang dự kiến sẽ tăng từ 1,2 ° C và 4,1 ° C vào năm 2100. Trong tình huống này, sự tác động của nhiệt độ tăng đến thảm cỏ biển sẽ là đặc biệt quan trọng đối với những thảm cỏ biển ở vùng nước nông ven bờ và vùng bờ. Năm 1996 M. A. Hemminga, M. A. Mateo, đưa ra phương pháp ứng dụng đồng vị cacbon ổn định sinh thái cỏ biển.
Tôn Trung Hải Trang 25 Theo El Shaffai (2011) sự phong phú và phân bố của các thảm cỏ biển bị ảnh hưởng bởi tác động của sóng. Tác động sóng mạnh mẽ có thể làm xói mòn bãi cỏ hoặc ức chế thuộc địa hóa môi trường sống. Do đó, bãi cỏ ở phía che chở của một mũi hoặc trong vịnh thường có sự khác biệt trong sự phong phú và đa dạng so với đồng cỏ được tìm thấy ở các vị trí tiếp xúc chịu tác động của sóng mạnh hơn.
(Nguồn: Trích dẫn bởi Anthony et all, 2006)
2.4.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu hệ sinh thái cỏ biển ở Việt Nam
Trong lịch sử nghiên cứu chưa từng có công trình nào riêng về cỏ biển Việt Nam được công bố. Tuy thế, trong các sách chuyên môn về thực vật bậc cao hay rong biển đã có một số thông tin liên quan đến cỏ biển được công bố. Năm 1885 Balansa đã phát hiện loài cỏ Halophila ovalis và H.becarii gần huyện Quảng Yên (Quãng Ninh). Balansa cũng ghi nhận loài Zostera japonia ở Nha Trang, tuy nhiên từ đó không nhắc tới loài này, điều đó có lẽ do suy thoái môi trường làm cho loài này bị mất hoặc có sự nhầm lẫn về phân loại học cỏ biển. T.sang (1939) đã phát hiện loài Zostera japonia trong vịnh Hà Cối ( Bái Tử Long) và Deroux (1949) công bố về loài Halodule pinifolia, Thalasia hemprichii và Halophila ovalis ở Nha Trang. Kalugina - Gutnik & al (1988) đã nghiên cứu về thành phần loài và sinh lượng của rong biển và 04 loài cỏ biển (Enhalus acoroides, Cymodocea rodundatata, Halodule uninervis,Halophila ovata) quanh đảo hòn Tre và hòn Mun vịnh Nha Trang. Khi triển khai thực hiện đề tài “Sử dụng hợp lý các hệ sinh thái tiêu biểu: rạn san hô, cửa sông và đầm phá” và “Trồng rong biển ở vùng nước ven bờ Quảng Ninh”, Nguyễn Văn Tiến (1989, 1991) đã phát hiện 04 loài cỏ biển (Halophila ovalis, H. beccarii, Zostera japonia và Rupia maritima) ở vùng ven bờ Hải Phòng và Quảng Ninh. Năm 1996 Nguyễn Văn Tiến đã công bố 06 loài cỏ biển trong các đầm phá ven bờ Thửa Thiên Huế (Zostera japonia, Halodule pinifolia, Halophila ovalis, H. beccarii, Thalassia hemprichii, Rupia maritima). Trong các năm 1997-1999, Phân viện Hải dương học tại Hải Phòng (phía Bắc) cùng với Viện Hài dương học Nha Trang (phía Nam) đã cùng nhau tiến hành điều tra thành phân loài và sinh thái của cỏ biển ờ vùng biển ven bờ Việt Nam. Mục tiêu của đề tài là
Tôn Trung Hải Trang 26 thu thập tài liệu về thành phần loài cỏ biển, nghiên cứu đặc điểm sinh thái của chúng (đặc điểm phân bố, mật độ và biến động về số lượng), đặc điểm sinh học (tốc độ sinh trưởng nở hoa và phân hủy) và các giá trị của thảm cỏ biến và hiện trạng khai thác và sử dụng chúng. Kết qủa điều tra đã phát hiện 14 loài cỏ biển phân bố dọc vùng biển ven bờ Việt Nam (số lượng loài không biến động so với tài liệu của UNEP, 2004). Cũng trong các năm 1999 – 2000, Phân viện Hải dương học Hải Phòng thực hiện hợp phần của Dự án do EU tài trợ về dự báo khả năng phục hồi của