Tài liệu Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển tỉnh phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------------------------- NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ TIỀM NĂNG KINH TẾ RONG BIỂN TỈNH PHÚ YÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH SINH HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Hà Nội – 2021 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ --------------------------------- NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ TIỀM NĂNG KINH TẾ RONG BIỂN TỈNH PHÚ YÊN Chuyên ngành: Sinh thái học LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS. TS. Nguyễn Ngọc Lâm 2. TS. Nguyễn Văn Tú Hà Nội – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Nguyễn Ngọc Lâm và TS. Nguyễn Văn Tú. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả ii Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới GS.TS Nguyễn Ngọc Lâm và TS. Nguyễn Văn Tú, những người thầy bằng cả tâm huyết của mình đã hướng dẫn tôi về khoa học, gợi mở cho tôi các ý tưởng nghiên cứu và chia sẻ nhiều vấn đề khoa học trong suốt thời gian thực hiện luận án. Lời cảm ơn cũng được gửi đến PGS.TS Đàm Đức Tiến - Viện Tài Nguyên Và Môi Trường Biển Hải Phòng, TS. Hoàng Công Tín – Đại Học Khoa Học Huế, thầy Tống Phước Hoàng Sơn, TS. Nguyễn Xuân Vỵ và các nhà khoa học của phòng Thực vật biển, Viện Hải Dương Học đã giúp đỡ về cơ sở vật chất, trang thiết bị, các kiến thức về viễn thám, thực nghiệm, phân loại mẫu vật,…để tôi hoàn thành tốt công trình nghiên cứu của mình. Trân trọng cám ơn Thầy PGS. TS Võ Văn Phú - Đại Học Khoa Học Huế đã tạo điều kiện để nghiên cứu sinh tham gia thực hiện một phần nghiên cứu của đề tài “Điều tra, đánh giá, đề xuất các khu bảo vệ, bảo tồn sinh thái cảnh quan vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên” do Sở Tài Nguyên và Môi Trường tỉnh Phú Yên cấp kinh phí. GS.TS. Hoàng Nghĩa Sơn, người đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập tại cơ sở đào tạo; Quý Thầy Cô ở Viện Sinh học Nhiệt đới và Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành công trình nghiên cứu luận án, tôi xin trân trọng cám ơn!. Cuối cùng, công trình luận án này sẽ không hoành thành nếu không có sự khích lệ và thấu cảm của gia đình, ba má và chồng đã chăm sóc gia đình trong những lúc nghiên cứu sinh học tập xa nhà. Tác giả MỤC LỤC iii LỜI CAM ĐOAN ……………………………………………………………… LỜI CÁM ƠN .…………………………………………………………………. MỤC LỤC………………………………………………………………………... DANH MỤC HÌNH ……………………………………..……………………… DANH MỤC BẢNG …………………………………………………………….. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ………………………….……………………….. MỞ ĐẤU ………………………………………………………………………… Tính cấp thiết của luận án ………………………………………………………. Mục tiêu nghiên cứu của luận án ……………………………………………….. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án ……………………………………. Ý nghĩa khoa học và thực tiển ………………………………………………….. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ………………………………………………….. 1.1. Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển ............... 1.1.1. Về hệ thống .......................................................................................... 1.1.2. Về nuôi trồng rong biển ……………………………………………. 1.1.3. Sử dụng rong biển …………………………………………………... 1.2. Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển ở VN … 1.2.1. Nghiên cứu đa dạng sinh học rong biển ở Việt Nam .......................... 1.2.2. Nghiên cứu nguồn lợi rong biển ở Việt Nam ...................................... 1.2.3. Nghiên cứu các hoạt chất sinh học và phần hóa học của rong biển … 1.2.4. Nghiên cứu sử dụng rong biển ……………………………………. 1.2.5. Nuôi trồng rong biển ………………………………………………. 1.3. Khái quát điều kiện tự nhiên vùng biển nghiên cứu ……………….. 1.3.1. Vị trí địa ............................................................................................... 1.3.2. Điều kiện thủy văn ................................................................................ 1.3.3. Chế độ động ........................................................................................ 1.3.4. Hiện trạng chất lượng môi trường nước vùng ven bờ tỉnh Phú Yên CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, TƯ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ……………… 2.1. Đối tượng, đia điểm và thời gian nghiên cứu ……………………………. 2.2. Tư liệu viễn thám ..……………………………………………………….. 2.3. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………………. 2.3.1. Phương pháp xác định thành phần loài rong ….. ………………..….. 2.3.2. Phương pháp xác định loài ưu thế ………………………………….. 2.3.3. Phương pháp nghiên cứu khu hệ rong ……………………………… 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu phân bố của rong biển ………………….. 2.3.5. Phương pháp phân tích hàm lượng dinh dưỡng của rong biển ….…. 2.3.6. Phân tích thành phần chính PCA ..………………………..…..….... 2.3.7. Phương pháp ước tính sinh lượng, trữ lượng của rong biển ......……. 2.3.8. Phương pháp nghiên cứu về hiện trạng khai thác và sử dụng rong biển kinh tế ở Phú Yên ….….….….….….….….….….….….….……………… 2.3.9. Phương pháp lập bản đồ phân bố và ước tính sinh khối rong biển bằng kỹ thuật viễn thám ………………..….….….….….….….….….………….. Trang i ii iii vi viii xi 1-2 1 1 2 2 3-21 3 3 3 4 11 11 11 14 15 17 20 20 20 21 21 22-32 22 24 25 25 26 27 27 27 28 29 31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ….….….…… 3.1. Đa dạng thành phần loài rong biển Phú Yên ……………………..…... 3.1.1. So sánh đa dạng rong biển Phú Yên và các tỉnh lân cận ……..……. 3.1.2. Đa dạng rong biển Phú Yên - Mô tả các loài .. ……………………. Ngành Vi khuẩn lam – Cyanobacteria …………………………………….. Ngành Rong lục – Chlorophyta … … … … … … … … … … … … … … . 31 33-117 33 33 34 34 35 iv Ngành rong Nâu – Ochrophyta …………………………………………… Ngành rong Đỏ - Rhodophyta ……………………………………………. 3.2. Tính chất và đặc trưng khu hệ rong biển ………………………………. 3.2.1. Cấu trúc thành phần loài …………………………………………… 3.2.2. Đa dạng bậc phân loại ……………………………………………….. 3.2.3. Đặc trưng thành phần loài rong biển ………………………………. 3.3. Đặc điểm phân bố rong biển của Phú Yên …………………………….. 3.3.1. Phân bố giữa các khu vực nghiên cứu ……………………………… 3.3.2. Phân bố theo các đới thuỷ triều …………………………………….. 3.3.3. Phân bố theo đặc điểm nền đáy ……………………………………. 3.4. Nguồn lợi …………………………………………………………………. 3.4.1. Các loài, nhóm loài rong biển kinh tế ở Phú Yên .….….….………… 3.4.2. Thành phần dinh dưỡng của một số loài rong có tiềm năng kinh tế ở Phú Yên .….….….….….….….….….….….….….….….….….……………… 3.4.3. Ước tính sinh lượng của các nhóm rong kinh tế …………………… 3.4.4. Ước tính trữ lượng và phân bố của các nhóm rong kinh tế ………… 56 68 94 94 95 96 97 97 98 99 100 100 104 108 108 117 3.5. Hiện trạng khai thác và sử dụng rong biển kinh tế ở Phú Yên ………. 120 3.6. Hiện trạng và tiềm năng nuôi trồng rong biển ven bờ tỉnh Phú Yên … 121 3.7. Đề xuất các giải pháp bảo tồn, quản lý nguồn lợi rong biển ………….. 125-120 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………….....…………. 125 Kết luận ………………………………………………………………………… 126 Kiến nghị ….….….….….….….….….….….….….….….…………………….. 128 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN….….….….….….……………. 129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ …………………………. 130-145 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………. PHỤ LỤC ……………………………………………………………………. Phụ lục 1. Phân bố thành phần loài theo mặt rộng giữa các vùng (vùng 1vùng 9), tỉnh Phú Yên theo đới và công dụng của rong biển ……………. Phụ lục 2. Cơ quan sinh sản của một số loài rong biển Phú Yên .……… Phụ lục 3. Hiệu suất của các mô hình ước tính sinh khối của Sargassum ở các khu vực ….….….….….….….….….….…………………………… I-XLIV I-XIV XV-XVI XVII-XVIII Phụ lục 4.1-4.27. Sinh lượng, trữ lượng một số loài rong có giá trị kinh tế XIX-XXIII Phụ lục 5. Mẫu phiếu điều tra khai thác. sử dụng và nuôi trồng rong biển .. Phụ lục 6. Kết quả điều tra hiện trạng khai thác và sử dụng rong biển kinh XXIV-XXV tế …. Phụ lục 7. Nhiệt dộ trung bình nuớc biển bề mặt vùng biển ven bờ Phú Yên năm 2008-2018 ….….….….….….….….….….…..………………… XXVI-XL XLI Phụ lục 8. Các nhóm giải pháp bảo tồn. quản lý nguồn lợi rong biển …. XLII-XLIV Hinh 2. 4. Các v giai đoạn tiến hành lập bảng DANH MỤC HÌNH đồ phân bố rong Hình 2. 1. Sơ đồ vị trí khảo sát (O) rong biển vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên… Mơ…………….. Hình 2.2. Phạm vi phủ của các cảnh ảnh Sentinel - 2 dùng trong nghiên cứu … . Hình 2.3. Phạm vi phủ của các ảnh PlanetScope dùng trong nghiên cứu………. Hình 3.1. Đa dạng loài rong biển tỉnh Phú Yên và một số tỉnh lân cận ……….. Hình 3. 2. Phân bố tỷ lệ số lượng loài giữa các ngành rong……………………. Hình 3.3. Số lượng loài rong biển phân bố ở các thủy vực ven bờ …………….. Hình 3.4. Kết quả phân tích PCA 6 mẫu rong lấy ở Phú Yên …………………. Hình 3.5. Hàm lượng axit Glutamic, Arginine và Aspartic của 6 loài rong biển thu ở Phú Yên vào tháng 5 năm 2019…………………………………………… Hình 3.6a. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực xã An Chấn năm 2018 ...… Hình 3.6b. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực Hòn Yến năm 2018 ……... Hình 3.6c. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực khu vực Cù Lao Mái Nhà năm 2018 ………………………………………………………………………... Hình 3.6d. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực khu vực Bãi Nồm đến Bãi Tràm năm 2018………………………………………………………………….. Hình 3.6e. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực Hòa Lợi, Hòn Nần, Vịnh Hòa (đầm Cù Mông) năm 2018 ……………………………………………….. Hình 3.6f. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực Bãi Rạng năm 2018 ……. Hình 3.6g. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực vịnh Xuân Đài năm 2018 … Hình 3.6h. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực Mũi Điện năm 2018 ......….. Hình 3.6i. Bản đồ phân bố Sargassum ở khu vực Hòn Nưa năm 2018 …..…… Hình 3.7a. Bản đồ sinh khối Sargassum khu vực xã An Chấn năm 2018 ..…... Hình 3.7b. Bản đồ sinh khối Sargassum ở khu vực Hòn Yến năm 2018 ..……. Hình 3. 7c. Bản đồ sinh khối Sargassum khu vực Cù Lao Mái Nhà năm 2018 Hình 3.7d. Bản đồ sinh khối Sargassum khu vực Bãi Nồm đến Bài Tràm năm 2018……………………………………………………………………………… Hình 3.7e. Bản đồ sinh khối Sargassum khu vực Hòa Lợi, Hòn Nần, Vịnh Hòa năm 2018…………………………………………………………………… Hình 3.7f. Bản đồ sinh khối Sargassum ở khu vực Bãi Rạng năm 2018……… Hình 3.7g. Bản đồ sinh khối Sargassum khu vực vịnh Xuân Đài năm 2018….. Hình 3.7h. Bản đồ sinh khối Sargassum ở khu vực Mũi Điện năm 2018……… Hình 3.7i. Bản đồ sinh khối Sargassum ở khu vực Hòn Nưa năm 2018 ……… Hình 3.8. Trữ lượng tức thời của một số nhóm rong biển kinh tế ……………... Hình 3.9. Rong Mơ được phơi ở Bãi Rạng …………………………………….. Hình 3.10. Người dân đang hái rong Mứt, rong Bông Trang ở Bãi Tiên – Đông Hòa ……………………………………………………………………………… Hình 3.11. Rong Câu chỉ ở đầm Ô Loan ……………………………………….. Hình 3.12. Rong được phơi để làm thạch ở Mỹ Quang – xã An Chấn…………. Trang 23 25 25 32 33 94 97 106 107 109 109 109 109 109 110 110 110 110 112 112 112 112 112 113 113 113 113 117 118 118 119 119 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Vị trí các khu vực khảo sát rong biển ở vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên... Bảng 2.2. Bảng xác định tần số xuất hiện f của các loài, nhóm loài rong biển ……. Bảng 2.3. Phương pháp phân tích hàm lượng dinh dưỡng của rong biển …………. Bảng 2. 4. Các bậc độ phủ và hệ số độ phủ của rong biển ………………………… Bảng 3. 1. Đa dạng các bậc phân loại rong biển tỉnh Phú Yên…………………….. Bảng 3. 2. Hệ số tương đồng của rong biển giữa các khu vực khảo sát rong biển ở tỉnh Phú Yên………………………………………………………………………… Bảng 3. 3. Sự phân bố của một số loài rong biển đại diện theo các đới triều………. Bảng 3.4. Hàm lượng lipit, protein và tro của 6 loại rong biển thu ở Phú Yên vào tháng 5 năm 2019…………………………………………………………………… Bảng 3.5. Hàm lượng axit amin trong 6 mẫu thu ở Phú Yên vào tháng 5 năm 2019…………………………………………………………………………………. Bảng 3.6. Tổng sản lượng (tấn), diện tích che phủ (ha), sinh khối trung bình (g /m2) của Sargassum ở vùng nước ven biển tỉnh Phú Yên, Việt Nam từ hình ảnh PS, ảnh Sentinel và khảo sát ngầm………………………………………………….. Bảng 3. 7. Trữ lượng rong biển khai thác (tấn/năm) ở vùng biển ven bờ Phú Yên năm 2018 …………………………………………………………………………… Bảng 3. 8. Trữ lượng rong biển nuôi trồng (tấn/năm) ở vùng biển ven bờ Phú Yên Bảng 3.9. Quy hoạch nuôi trồng rong biển tỉnh Phú Yên …………………………. Trang 22 26 28 30 95 98 99 104 107 115 118 120 1213 vii DANH MỤC VIẾT TẮT TLK: Trọng lượng khô TCVN:Tiêu chuẩn Việt Nam 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận án Rong biển là nhóm thực vật bậc thấp, tự dưỡng, hầu hết sống ở biển. Đây là tài nguyên biển với các giá trị sử dụng trực tiếp và gián tiếp rất cao. Nên hầu hết các quốc gia có biển (Nhật Bản, Hàn Quốc, Philippine…) đều rất quan tâm đến nguồn lợi này [1]. Ở nước ta hiện nay, nuôi trồng rong biển đang là một trong ngành mới (thay cho nghề nuôi tôm tuyền thống đang bị khủng hoảng về giá trị lợi nhuận và ô nhiễm đầm nuôi) những đối tượng đang có nhiều triển vọng trong việc xây dựng và phát triển kinh tế - xã hội, góp phần xóa đói, giảm nghèo cho rất nhiều hộ nông dân ven biển và các đảo tiền tiêu [2]. Tại các vùng biển ven bờ, các đảo của nước ta, hiện nay đã phát hiện được khoảng 800 loài rong biển [3]. Ở Phú Yên, đã có một số nghiên cứu về rong biển, trong các nghiên cứu công bố chính thức cho tỉnh Phú Yên có 34 loài gồm 6 loài Tảo lam (Cyanophyta), 8 loài Rong lục (Chlorophyta), 9 loài Rong nâu (Phaeophyta) và 11 loài Rong đỏ (Rhodophyta) [3]. Trong khi các tỉnh lân cận thuộc vùng Trung Bộ và Nam Trung Bộ cho thấy, tính đa dạng loài rong biển khá cao như Quảng Ngãi có 190 loài, Bình Định 78 loài, Khánh Hòa 516 loài, Ninh Thuận 121 loài, Bình Thuận 210 loài [3]. Chính vì vậy, câu hỏi đặt ra trong đề tài luận án này là có bao nhiêu loài rong biển, đặc trưng phân bố của loài, và sảnlượng của một số loài rong có giá trị làm thực phẩm, dược phẩm, ... được ghi nhận ở vùng biển ven bờ tỉnh Phú Yên? Để có thể trả lời câu hỏi trên, nghiên cứu sinh xây dựng đề tài luận án: “Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển tỉnh Phú Yên” với các mục tiêu và nội dung như sau: Mục tiêu nghiên cứu của luận án: Mục tiêu lâu dài: Góp phần nghiên cứu khu hệ rong biển Việt Nam Mục tiêu trước mắt: - Xác định thành phần loài rong biển và các đặc trưng phân bố của chúng. - Đánh giá được các loài rong biển có tiềm năng kinh tế cơ sở để thiết lập và quản lý các khu vực khai thác, bảo tồn các loài rong biển ở tỉnh Phú Yên. 2 Các nội dung nghiên cứu chính của luận án - Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đã được thực hiện bao gồm: 1. Nghiên cứu thành phần loài và đặc điểm phân bố rong biển. 2. Xác định các loài rong biển có tiềm năng kinh tế và phân tích thành phần hóa học của một số loài rong kinh tế. 3. Lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối của một số loài rong kinh tế ở tỉnh Phú Yên. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học - Về tính đa dạng sinh học, rong biển tỉnh Phú Yên chưa có một nghiên cứu toàn diện và hệ thống, chính vì vậy dữ liệu về đa dạng sinh học rong biển ở tỉnh Phú Yên nơi có các hệ sinh thái rất đa dạng và đặc thù là sự đóng góp quan trọng cho dữ liệu đa dạng sinh học Nam Trung Bộ và Việt Nam. -Nghiên cứu về hàm lượng các hoạt chất có giá trị kinh tế từ rong biển luôn luôn là dữ liệu được trông chờ nhằm bổ sung số lượng các loài rong có giá trị kinh tế. - Dữ liệu hình ảnh của PlanetScope và Sentinel 2 cùng các kỹ thuật viễn thám áp dụng DII, BRI cải tiến kết hợp với lấy mẫu tại hiện trường để lập bản đồ phân bố không gian và ước tính sinh khối của rong biển có ý nghĩa về mặt học thuật. Ý nghĩa thực tiễn -Các dữ liệu khoa học có được từ đề tài sẽ cung cấp cơ sở cho việc bảo tồn và phát triển nguồn lợi cũng như hệ sinh thái rong biển tỉnh Phú Yên. - Các dữ liệu về sinh hóa và phân bố rong biển giúp cho Phú Yên có cơ sở khoa học để hoạch định các chính sách, đối tượng nhằm khai thác và phát triển bền vững nguồn lợi rong biển của tỉnh. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển trên thế giới Nghiên cứu đa dạng sinh học của rong biển cũng như các loài thực vật khác được bắt đầu đẩy mạnh từ khi hệ thống học các sinh giới do Carl Linnaeus đề xuất [4]. Các nghiên cứu phân loại học rong biển và hệ thống học rong biển được bổ sung và đóng góp bởi nhiều nhà khoa học trong giai đoạn thế kỉ 17 đến 19 gồm Gmelin [5]; Forsskål [6]; Turner [7 ]; Mertens [8]; Agardh [9]; Lamouroux [10]; Greville [11]. Vào những năm cuối thế kỉ 19 và những năm đầu thế kỉ 20, các nghiên cứu về những khía cạnh khác nhau của rong biển như: phân loại, khu hệ, nguồn lợi, nuôi trồng và sử dụng... được mở rộng trên nhiều vùng địa lý khác nhau ở hầu hết các châu lục với những công trình của các tác giả nước ngoài đáng phải kể đến là: Okamura [12], Dawson [13], Taylor [14], Chapman [15], Tseng [16], Tseng và nnk. [17], Yoshida [18], Xia Bangmei và Zhang junfu [19]; Trono và nnk. [20], Kim và nnk. [21]; Lüning và nnk, [22] ; Yamanaka và Akiyama [23]; Titlyano và Titlyanova [24]. 1.1.1. Về hệ thống học. Cho đến nay, trên thế giới đã phát hiện được khoảng 12.000 loài rong biển (> 7.000 loài rong đỏ; > 2.000 loài rong nâu; khoảng 1.500 rong lục; và áng chừng 1.500 loài vi khuẩn lam). Dựa theo cấu trúc, rong biển được chia thành 2 nhóm là đơn bào và đa bào [25]. Các loài rong biển được sắp xếp thành 4 ngành: 1 - Ngành khuẩn lam (Cyanobacteria); 2 - Ngành rong Nâu (Phaeophyta); 3 - Ngành rong Đỏ (Rhodophyta); 4-Ngành rong Lục (Chlorophyta). 1.1.2. Về nuôi trồng rong biển Đối tượng : Trên thế giới có nhiều nước (Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ, Canada, Chilê) đang trồng rong biển ở quy mô lớn với tổng sản lượng hàng năm khoảng 30,4 triệu tấn [26]. Các loài rong được nuôi trồng chủ yếu thuộc khoảng 30 chi Agardhiella, Eucheuma, Gelidium, Gigartina, Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea, Kappaphycus, Meristotheca, Porphyra (ngành rong Đỏ - Rhodophyta); Saccharina, Laminaria, Undaria,Cladosiphon (ngành rong Nâu - heterokontophyta hay Phaeophyta) và Monostroma, Ulva, Caulerpa (ngành rong Lục - Chlorophyta). Các loài thuộc các chi Agardhiella, Gelidium, Gigartina, Porphyra, Saccharina, Laminaria, Undaria, Monostroma Ulva thường được nuôi trồng ở vùng biển ôn đới còn các loài thuộc các 4 chi Eucheuma, Gracilaria, Hydropuntia, Hypnea, Kappaphycus, Cladosiphon, Caulerpa được nuôi trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới [27]. Đặc biệt là Philliphine,Tanzania, Indonesia đã và đang trồng loài rong Sụn (K. alvarezii), rong Kì lân (Eucheuma spp.) rất thành công bằng phương pháp trồng trên nền đáy (fixed off-bottom method) và phương pháp giàn nổi (floating method) [24]. Philiphine đã sản xuất khoảng 1.840.832 tấn tươi rong sụn mỗi năm [28]. Các mô hình trồng rong biển + Trong ao, đầm: trồng các loài Gracilaria spp., Kappaphycus alvarezii, Caulerpa lentillifera bằng hình thức trồng trên nền đáy, dây hoặc lưới. + Trong hồ, bể chứa: mô hình trồng rong trong hồ hoặc bể chứa (bằng bê tông hoặc composit) được áp dụng từ những năm 70 ở Canada và Hoa Kỳ [24], hiện nay đã mở rộng ra nhiều nước khác như Israel, Mexico, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản [29]. + Trồng rong biển kết hợp nuôi các loài hải sản khác: phương pháp nuôi ghép các đối tượng hải sản (thường là tôm, cá, thân mềm) để nâng hiệu quả nuôi trồng. Các chất hữu cơ dư thừa trong quá trình nuôi (amoni, nitrat và phosphat) là nguồn hữu cơ cung cấp cho rong biển, rong biển hấp thụ những chất này và làm môi trường vùng nuôi trở nên trong sạch hơn. Như vậy, không những chỉ tăng hiệu quả kinh tế trong nuôi trồng mà còn góp phần bảo vệ, cải tạo môi trường nước biển, giảm ô nhiễm vì thế có thể duy trì cân bằng tự nhiên trong các vùng nuôi tập trung, mật độ cao [30, 31]. 1.1.3. Sử dụng rong biển Từ lâu rong biển được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nguyên liệu cho sản xuất thuốc; chiết một số loại keo (agar, alginate, carrageenan), sản xuất khí đốt, phân bón, xử lý môi trường và làm thức ăn như một dạng thực phẩm xanh cho con người [32, 33]. Dùng làm dược liệu Mặc dù rong biển đã được sử dụng trong dân gian từ rất lâu nhưng trong khoảng ba thập kỷ gần đây mới được nghiên cứu sâu hơn [33]. Rong biển có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao như các sắc tố, các polysaccharid, lipit dự trữ, các vitamin... có tiềm năng ứng dụng cao trong lĩnh vực y dược. Một số vùng ven biển, người dân đã biết sử dụng rong biển như một loại dược liệu thông thường để chữa một số bệnh đơn giản hay dùng để bồi bổ sức khỏe (tăng tuần hoàn thận, bài tiết thẩm thấu độc tố, chống đông máu, chống tạo huyết khối...) [34]. Ngoài các nhóm có hoạt tính sinh học cao như trên, trong rong biển còn chứa nguồn polysaccharit (alginate, agar và carrageenan) rất có ý nghĩa 5 trong ngành y dược agar là môi trường nuôi cấy vi khuẩn, sản xuất thuốc nhuận tràng, làm vỏ bọc cho những loại thuốc khó uống...; alginates được sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch, chống đông máu, chống oxy hóa và hạ huyết áp...; carrageenan hoạt động như một dạng sợi hòa tan, hấp thụ nước và làm chậm lại sự rỗng của dạ dày giúp chữa tiểu đường, kiểm nghiệm các loại thuốc mới.... [34]. Từ rong biển có thể sản xuất một số loại thuốc (chữa lao, viêm khớp, cảm lạnh, cúm, giun sán dịch chiết từ hai loài Dumontiaceae sp.1 và D. sp.2 (rong Đỏ) có khả năng ức chế virus herpes simplex; một số loài thuộc chi Corallina đang được sử dụng sản xuất xương thay thế; polysaccharides trong tảo bẹ có thể có chứa các chất làm giảm tỷ lệ mắc ung thư vú [24]. Trung Quốc là nước đã có nhiều kinh nghiệm dân gian trong việc sử dụng rong biển làm thuốc chữa bệnh. Một số loài rong biển thường được sử dụng (Saccharina japonica - tên thương phẩm: Laminaria hoặc haidai; Ecklonia kurome; một số loài thuộc chi Sargassum – haizao) và Porphyra có tác dụng để điều trị ung thư (ức chế khối u bằng polysaccharides mạch dài); Saccharina khô dùng để làm giãn cổ tử cung. Một số loài khác có thể hỗ trợ điều trị sưng các mô mềm (u nang buồng trứng, khối u ở vú, sưng hạch bạch huyết…) [24]. Làm nguyên liệu chiết các loại keo (là các polysaccharit). Chiết alginate: Phần lớn các loài rong Nâu, đặc biệt các loài thuộc chi Sargassum được dùng làm nguyên liệu chiết alginate. Hiện tại, trên thế giới đã phát hiện được khoảng 400 loài Sargassum, phân bố rất rộng rãi ở các vùng khí hậu khác nhau nhưng các loài ở vùng nước lạnh (Bắc và Nam bán Cầu) có giá trị hơn ở các vùng nước ấm. Một số chi khác (Turbinaria, Chnoospora) cũng được dùng để chiết alginate nhưng không nhiều. Hầu hết các loài rong Nâu dùng để chiết alginate là loài tự nhiên (chưa nuôi trồng được trừ Sargassum japonica) [24]. Chiết agar (nhóm agarophytes): Nhóm này gồm các chi Gelidium, Gelidiella, Gracilariopsis và Gracilaria, trong đó Gelidium có giá trị cao hơn. Trước đây, phần lớn agar-agar được chiết từ Gelidium (Pháp, Indonesia, Hàn Quốc, Mexico, Morocco, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha), một lượng nhỏ từ Gracilariopsis (Chile) và từ Gelidiella (Ấn Độ). Ngày nay, việc phát triển nuôi trồng Gracilaria thành những vùng nguyên liệu tập trung đã giúp cho nền công nghiệp sản xuất agar-agar ngày càng phát triển và đáp ứng được nhu cầu của thế giới [24]. Trong số hơn 100 loài rong Câu được biết hiện nay [24], ngoài việc được sử dụng làm nguồn nguyên liệu chính cho công nghiệp sản xuất agar, chúng còn được dùng làm thực phẩm cho con người và động vật thân mềm như Bào ngư [35]. Sản 6 lượng rong Câu hàng năm trên thế giới khoảng 74.870 tấn khô, chiếm 70% tổng sản lượng các loài rong Đỏ có chứa agar (Gelidium, Gelidiella, Pterocladia, Ahnfeltia) [33]. Phần lớn sản lượng rong Câu là từ nuôi trồng với các loài chủ yếu: Gracilaria verrucosa (Italya); G. lemaneiformis (Mexico, Brazil), G. chilensis (Chile); H. edulis (Ấn Độ); G. pacifica (Mexico); G. cornea (Brazil); G. secundata; G. truncata (New Zealand); G. changii (Malaysia), G. fisheri (Thái Lan), G. asiatica, G. tenuistipitata, G. blodgettii (Trung Quốc). Phương pháp trồng chủ yếu là trải giống trên nền đáy, treo trên dây hoặc lưới bằng nguồn giống sinh sản dinh dưỡng. Năng suất rong Câu cao nhất ở Chile (30 tấn khô/ha/năm); Ấn Độ (20 tấn khô/ha/năm); Italya (10 tấn khô/ha/năm); Trung Quốc (3 tấn khô/ha/năm). Tốc độ tăng trưởng trung bình của rong Câu khoảng 3-8%/ngày [24, 33]. Chiết carrageenan (nhóm carrageenophytes): Loài đầu tiên được sử dụng để sản xuất carrageenan là ở Pháp, Ireland, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha và phía Đông của Canada từ nguyên liệu là Chondrus Crispus [24]. Trong những năm gần đây, carrageenan được chiết chủ yếu từ các loài thuộc chi Eucheuma (Eucheuma Cottonii và E. spinosum) hay Kappaphycus (K. alvarezii). Philippines là nước ngay từ những năm 70 đã cung cấp lượng nguyên liệu rất lớn để chế biến carrageenan, trong đó có chứa những dạng carrageenan đặc biệt (kappa-carrageenan, iota- carrageenan) có rất nhiều ứng dụng và sử dụng rất rộng rãi. Hiện nay, ngoài Philippines, một số nước khác (Indonesia và Tanzania) cũng trồng Eucheuma Cottonii và E. spinosum còn Kappaphycus alvarezii được trồng ở Việt Nam, Thái Lan, Campuchia... [24]. Dùng làm thực phẩm cho người Laminaria japonica (Kombu hoặc haidai): Kombu (tiếng Nhật) là hỗn hợp của một số loài thuộc chi Laminaria (Laminaria longissima, L. japonica L. angustata, L. coriacea và L. ochotensis). Các loài này phân bố tự nhiên ở các đảo phía bắc Hokkaido, vùng dưới triều độ sâu 2 - 15 m, nhiệt độ khoảng 3 20°C [16,36,37]. Laminaria phân bố tự nhiên ở Nhật Bản và Hàn Quốc sau đó được di nhập và nuôi trồng rất thành công tại Trung Quốc từ năm 1927[24]. Undaria pinnatifida (Quandai-Cai): Loài Undaria pinnatifida là loài bản địa vùng Đông Bắc Á được tìm thấy phổ biến ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc (vùng triều và dưới triều, nhiệt độ (5 - 15°C). Loài này cũng ghi nhận được tại Pháp, New Zealand, và Úc. Hiện nay cả hai loài Laminaria và Undaria được nuôi trồng và sử dụng ở cả Bắc 7 và Nam Bán Cầu tại các quốc gia: Argentina, Úc, Canada, Chile, Ireland, Na Uy, Mexico, Nam Phi, Vương quốc Anh (Scotland và Bắc Ireland) và Hoa Kỳ [20]. Hizikia fusiforme (Hizili): Hizikia fusiforme phân bố tự nhiên ở Nhật Bản (phía nam Hokkaido và Honshu) và đang được nuôi trồng ở Hàn Quốc [36,38]. Cladosiphon okamuranus (Mozuku): Cladosiphon okamuranus được thu hoạch tự nhiên ở các đảo phía Nam Nhật Bản (Kagoshima và Okinawa). Trong khoảng từ cuối tháng 10 đến tháng 4 (năm sau) [36]. Chondrus crispus (Irish Moss hoặc carrageenan Moss): Đây được coi là nguồn nguyên liệu sản xuất Carrageenan lâu đời tại Ireland và một số nước thuộc châu Âu. Chondrus crispus thường được xuất khẩu sang Nhật Bản, không ăn trực tiếp mà thường dùng để làm bánh vani [24]. Palmaria palmata (Dulse): Sinh trưởng chủ yếu ở vùng triều (đôi khi dưới triều) ở Ireland, bờ của vịnh Fundy (Đông Canada) và ở đảo Manan [39]. Alaria esculenta (Winged Kelp): là loài có kích thước lớn, phân bố ở vùng triều nước lạnh. Tại Ireland, Scotland (Vương quốc Anh) và Iceland, Alaria esculenta được ăn tươi hoặc nấu chín (nhiều Protein, các kim loại vi lượng và vitamin, đặc biệt niacin) [24]. Pyropia (=Porphyra) spp. là nguồn thực phẩm với tên thương mại là Nori và Laver. Rong thường được sấy khô và cán thành tấm mỏng màu tím - đen. Ở Nhật Bản, màng này thường được bao lấy cơm và cá sống, một món ăn phổ biến. Năm 1999, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đã sản xuất được khoảng 1.000.000 tấn tươi (1.200 USD/tấn, cao nhất trong các loài rong biển [24]. Gracilaria spp. (rau /rong Câu): Là nguyên liệu chủ yếu để sản xuất agar và được sử dụng như một loại rau tại Hawaii (Hoa Kỳ) trong nhiều thập kỷ. Tại Indonesia, Malaysia, Philippines và Việt Nam, các loài Gracilaria được người dân ven biển dùng làm thực phẩm (đông sương /thạch, nộm) [24]. Caulerpa lentillifera (rong Nho): Chi Caulerpa có nhiều loài nhưng hai loài (C. lentillifera và C. racemosa) được sử dụng làm thức ăn phổ biển hơn (salad tươi). Chi Caulerpa thường phân bố ở vùng biển nông, đáy cát hoặc bùn. Loài C. lentillifera đang trồng rất thành công ở các đảo Mactan, Cebu (miền Trung Philippines) phục vụ thị trường trong nước (Cebu, Manila) và xuất khẩu sang Nhật Bản [40]. 8 Monostroma và Ulva (= Enteromorpha). Hai chi này đang được nuôi trồng chủ yếu ởNhật Bản (bước đầu ở Hàn Quốc nhưng kết quả chưa cao). Monostroma latissimum phân bố tự nhiên trong các vịnh phía Nam Nhật Bản, trên nền đáy ở vùng nước cạn, tĩnh (vịnh và cửa sông) hoặc sâu hơn M. latissimum có chứa khoảng 20 % protein, một số loại vitamin và khoáng chất [36]. Các ứng dụng khác của rong biển. Làm phân bón: Rong biển đã được sử dụng làm phân bón từ lâu bằng cách trộn rong biển với cát, để cho thối sau đó bón cho cây trồng (ở Pháp, thường dùng rong Nâu còn Argentina dùng rong Lục). Ngoài khả năng cung cấp một số nguyên tố vi lượng cho cây trồng, phân bón từ rong biển còn chứa một số loại keo có khả năng giữ nước và tăng độ keo của đất (nhất là vùng đất cát) [24]. Các loài (Ascophyllum, Ecklonia và fucus) thường được dùng như chất phụ gia điều hòa đất và phân bón vì trong rong biển có chứa nhiều hợp chất nitơ, kali và photpho. Afrikelp là một dạng bột rong Nâu khô thương mại, được bán như một loại phân bón (từ loài Ecklonia maxima) ờ biển châu Phi và Namibia [41]. Maerl là một loại phân bón có nguồn gốc từ rong Đỏ (Phymatolithon calcareum và Lithothamnion corallioides). Hiện nay, có rất nhiều sản phẩm phân bón từ rong biển với tên thương mại như Maxicrop (Vương quốc Anh); Goëmill (Pháp); Algifert (Na Uy); Kelpak 66 (Nam Phi) và Seasol (Australia) [41,42]. Làm thức ăn gia súc: Từ lâu, con người đã biết sử dụng rong biển làm thức ăn cho gia súc (cừu, bò, ngựa) ở các vùng ven biển, nhất là ở các nước châu Âu. Hiện nay, rong biển làm thức ăn gia súc được sản xuất ở quy mô công nghiệp (dạng bột). Na Uy là một trong những nước đầu tiên sản xuất thức ăn cho gia súc từ rong biển (loài Ascophyllum nodosum). Một số nước khác cũng đang sử dụng rong biển theo hướng này: Pháp sử dụng Laminaria digitata; Iceland (Ascophyllum và Laminaria); Vương quốc Anh (Ascophyllum)…Rong biển tươi được nghiền nhỏ, sấy khô (70-80°C) đến khi độ ẩm còn khoảng 15% sau đó được được xay nhỏ hơn và bảo quản trong túi kín. Trong loại thức ăn này có chứa các chất khoáng (kali, phốt pho, magiê, canxi, natri, clo và lưu huỳnh); vitamin và các nguyên tố vi lượng (kẽm, coban, crom, molypden, niken, thiếc, vanadium, flo và iốt) [24]. Kể từ cuối năm 1960 và đầu những năm 1970, Na Uy đã sản xuất khoảng 15.000 tấn bột rong biển làm thức ăn gia súc mỗi năm. Một số công ty thuộc các nước (Úc, Canada, Ireland, Na Uy, Vương quốc Anh và Hoa Kỳ) cũng đã phát triển sản phẩm của 9 mình theo hướng sử dụng rong biển làm chất phụ gia thức ăn cho cừu, trâu, bò, ngựa, gà, dê, chó, mèo, chim... [15]. Làm thức ăn cho cá: Ở Australia, loài Macrocystis pyrifera (rong Nâu) và Gracilaria edulis (rong Đỏ) từ lâu đã được sử dụng làm thức ăn cho tôm, cá tại Nam Phi, Pyropia là thức ăn nuôi Bào ngư. Một số nước vùng Thái Bình Dương dùng Palmaria mollis (tên thường gọi: Dulse) là thành phần chính nuôi Bào ngư đỏ (Haliotis rufescens), Ulva lactuca (rong Lục) được làm thức ăn cho một loài Bào ngư (Haliotis tuberculata và H. discus) [24]. Làm nhiên liệu sinh học: Năm 1974, hiệp hội khí đốt của Mỹ đã sản xuất thành công nguồn nhiên liệu sinh học từ rong biển (lên men yếm khí tạo ra metan). Nguyên tắc chung là sử dụng các loài có kích thước lớn, tốc độ tăng trưởng nhanh và dễ thu hoạch bằng máy móc (Macrocystis pyrifera). Một số loài khác (Laminaria, Gracilaria, Sargassum) cũng có thể là nguyên liệu sản xuất nhiên liệu [43,44]. Làm mỹ phẩm: Dịch chiết rong biển với các loại keo alginate và carrageenan có mặt trong hầu hết các sản phẩm mỹ như kem dưỡng ẩm, bột tắm rong biển, kem bôi mặt . [45]. Trồng rong biển kết hợp nuôi ghép với các loài hải sản khác để làm sạch môi trường nuôi: Một hướng sử dụng quan trọng khác của rong biển là cải thiện chất lượng nước trong việc nuôi trồng kết hợp trồng rong Câu với các đối tượng nuôi khác [35,46]. Việc nuôi trồng kết hợp như trên đã mang lại lợi ích to lớn cho cả kinh tế lẫn môi trường. Việc trồng rong Câu trong ao có nước thải nuôi cá bắt đầu ở Đài Loan từ năm 1960. Theo tính toán, việc này rất có lợi cho cả rong biển mà còn cho cả cá. Rong biển hấp thu chất hữu cơ do cá thải ra còn môi trường nuôi cá trở nên trong sạch. Việc nuôi ghép (nuôi thủy sản kết hợp trồng rong biển) cũng bắt đầu hình thành và ngày càng phát triển mạnh mẽ. Tại Israel, một hệ thống tích hợp gồm: nước thải nuôi cá chuyển vào bể trồng rong Lục - Ulva làm thức ăn nuôi Bào ngư. Việc nuôi kết hợp đã tạo ra giá trị thặng dư trong toàn hệ thống (làm sạch môi trường và giảm 10% tiền thức ăn cho hệ thống) [24]. Ở Hawaii, rong Câu thường được trồng trong trại nuôi tôm để hấp thụ nước thải; tại Brazil, trồng rong trong các lồng nuôi tôm; tại Chile, trồng Gracilaria với nuôi cá Hồi; ở Pháp, trồng Gracilaria trong bể nuôi hàu; hoặc Canada và Hoa Kỳ, trồng Porphyra với nuôi cá Hồi... [39, 46 - 50]. 10 Xử lý nước thải: Có hai nguồn nước thải chính mà rong biển được sử dụng để làm sạch là: nước thải nông nghiệp (chứa nhiều nitơ và photpho tổng số) và nước thải công nghiệp (kim loại nặng). Nước thải nông nghiệp: Hiện tượng phú dưỡng xảy ra khi hàm lượng các chất dinh dưỡng trong môi trường nước vượt quá ngưỡng cho phép. Lúc đó, nhiều loài rong biển (nhất là các loài hiển vi) phát triển rực rỡ, gây ra hiện tượng nở hoa làm giảm ôxy trong nước và thải độc tố làm chết các loài vật nuôi khác. Rong biển có thể được sử dụng để hấp thụ các chất hữu cơ dư thừa này. Các loài rong Lục (Enteromorpha và Monostroma); rong Đỏ (Gracilaria) có tính rộng muối nên có thể sử dụng trong cả nuôi nước ngọt và nước mặn [51]. Nước thải công nghiệp: Các loại kim loại nặng tích lũy trong rong biển được phát hiện khi sử dụng rong biển làm thực phẩm, nhất là các loài rong Nâu (Sargassum, Laminaria, Ecklonia) và rong Lục (Ulva, Enteromorpha). Các loài Ecklonia maxima, Flavicans lessonia và Durvillaea potatorum có khả năng hấp phụ các ion niken, chì, kẽm và cadmium ở mức độ khác nhau (tùy loài và nồng độ ion kim loại). Trong alginate (chiết từ rong Nâu), cellulose hấp thụ kim loại nặng nhưng không hòa tan nên có thể thu hồi các kim loại này [27,52]. 1.2. Nghiên cứu đa dạng sinh học và tiềm năng kinh tế rong biển ở Việt Nam. 1.2.1. Nghiên cứu đa dạng sinh học rong biển ở Việt Nam. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về rong biển giai đoạn trước năm 1954 hoàn toàn do người nước ngoài thực hiện như: Loureiro 1790; Gaudichaud 1837; Petelot 1929 [dẫn theo 53]. Các tác giả trên mới chỉ nghiên cứu về thành phần loài của một vài nhóm nhỏ ở mức độ lẻ tẻ từng khu vực (rong Câu ở Cửa Việt, rong biển ở cửa Bé, Nha Trang). Sau năm 1954, việc nghiên cứu này mới bắt đầu do các nhà khoa học Việt Nam thực hiện v.v.. Một số công trình nghiên cứu đã được xuất bản như Rong biển Việt Nam - phần phía Nam [54]; Rong biển Việt Nam - phần phía Bắc [55], Rong Mơ [56] Rong Câu Việt Nam, nguồn lợi và sử dụng [57], Rong Lục (Chlorophyta) – Các taxon vùng biển Việt Nam [58].