Luận văn thạc sĩ ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NGUỒN LỢI CÁ NỔI VÙNG BIỂN VỊNH BẮC BỘ

t



















ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




Nguyễn Thị Hương Thảo

ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NGUỒN LỢI CÁ NỔI
VÙNG BIỂN VỊNH BẮC BỘ




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC







Hà Nội – 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



Nguyễn Thị Hương Thảo



ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NGUỒN LỢI CÁ NỔI
VÙNG BIỂN VỊNH BẮC BỘ

Chuyên ngành: Hải dương học
Mã số: 60 44 97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Đoàn Văn Bộ

Hà Nội – 2012




Lời cảm ơn
Luận văn được hoàn thành tại Bộ môn Hải dương học, Khoa Khí tượng Thủy văn
và Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự
hướng dẫn tận tình của PGS. TS. Đoàn Văn Bộ. Xin chân thành cảm ơn thầy.
Cảm ơn các anh Nguyễn Ngọc Tiến và Bùi Thanh Hùng đã giúp đỡ tôi trong quá
trình tìm hiểu về đề tài này.
Xin cảm ơn các thầy cô đã trực tiếp giảng dạy vì kiến thức, lòng nhiệt tình và đạo
đức nghề nghiệp đã truyền dạy để học viên tiếp thu và vận dụng, không chỉ trong quá trình
học tập, làm luận văn mà còn áp dụng cho công việc thực tế.
Xin cảm ơn cha mẹ và những người thân yêu nhất đã luôn động viên, cổ vũ con
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin tiếp thu và cảm ơn những ý kiến đóng góp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Hà Nội - 2012







Mục lục
Danh mục hình

Danh mục bảng
MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN NGUỒN LỢI CÁ NỔI VỊNH BẮC BỘ
3
1.1. Khái quát về nguồn lợi cá nổi vịnh Bắc Bộ
3
1.2. Một số phương pháp đánh giá trữ lượng cá
6
1.2.1. Phương pháp đánh dấu và bắt lại 7
1.2.2. Phương pháp đếm trứng 7
1.2.3. Phương pháp thuỷ âm 7
1.2.4. Phương pháp dựa trên diện tích của lưới kéo 8
1.2.5. Phương pháp quan sát 9
1.2.6. Phương pháp sản lượng thặng dư 9
CHƯƠNG 2-PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUỒN SỐ LIỆU SỬ DỤNG
.11
2.1. Phạm vi vùng biển nghiên cứu
11
2.2. Phương pháp chuyển hóa năng lượng
13
2.2.1. Mô hình hoá quá trình chuyển hoá năng lượng trong quần xã sinh vật nổi biển 14
2.2.2. Tính toán đặc trưng quá trình sản xuất vật chất hữu cơ và các hiệu suất sinh thái
trong quần xã sinh vật nổi biển 19
2.2.3. Xác định trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ 21
2.3. Các số liệu sử dụng trong nghiên cứu
22
2.3.1. Trường độ sâu 22
2.3.2. Trường nhiệt độ 23
2.3.3. Trường bức xạ tự nhiên trung bình tháng trên mặt biển và các tham số sinh thái của

mô hình cạnh tranh 27
CHƯƠNG 3-KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG VÀ
ĐÁNH GIÁ TRỮ LƯỢNG NGUỒN LỢI CÁ NỔI NHỎ VỊNH BẮC BỘ
31
3.1. Đặc trưng quá trình sản xuất sơ cấp của TVN trong vịnh Bắc Bộ
31
3.2. Đặc trưng quá trình sản xuất thứ cấp của ĐVN trong vịnh Bắc Bộ
33
3.3. Đặc trưng chuyển hóa năng lượng trong vịnh Bắc Bộ
36
3.4. Ước tính trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ
37
3.4.1. Sinh khối cá nổi nhỏ 37
3.4.2. Năng suất cá nổi nhỏ 40
3.4.3. Ước tính trữ lượng nguồn lợi cá nổi nhỏ 43
KẾT LUẬN CHUNG
48
Tài liệu tham khảo
49
Các phụ lục
51

1

Danh mục hình

Hình 2.1: Phạm vi vùng biển nghiên cứu 12
Hình 2.2: Qúa trình chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng trong chuỗi
thức ăn ở hệ sinh thái biển 13

Hình 2.4: Sơ đồ khối lập trình giải mô hình cạnh tranh 18
Hình 2.5: Sơ đồ kênh năng lượng qua bậc dinh dưỡng i bất kỳ 19
Hình 2.6: Sơ đồ và phương pháp tính các giá trị tích phân trong cột nước 20
Hình 2.7: Độ sâu vùng biển nghiên cứu với lưới tính 0.25
o
23
Hình 2.8: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại tầng mặt ở vịnh Bắc Bộ 24
Hình 2.9: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại tầng mặt ở vịnh Bắc Bộ 24
Hình 2.10: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại tầng 10m ở vịnh Bắc Bộ 24
Hình 2.11: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại tầng 10m ở vịnh Bắc Bộ 24
Hình 2.12: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại tầng 20m ở vịnh Bắc Bộ 25
Hình 2.13: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại tầng 20m ở vịnh Bắc Bộ 25
Hình 2.14: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại tầng 30m ở vịnh Bắc Bộ 26
Hình 2.15: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại tầng 30m ở vịnh Bắc Bộ 26
Hình 2.16: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 1 tại tầng 50m ở vịnh Bắc Bộ 26
Hình 2.17: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 7 tại tầng 50m ở vịnh Bắc Bộ 26
Hình 3.1: Phân bố năng suất sơ cấp tinh của thực vật nổi (mgC/m
3
/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 1 32
Hình 3.2: Phân bố năng suất sơ cấp tinh của thực vật nổi (mgC/m
3
/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 7 33
Hình 3.3: Phân bố năng suất thứ cấp của động vật nổi (mgC/m
3
/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 1 35
Hình 3.4: Phân bố năng suất thứ cấp của động vật nổi (mgC/m
3

/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 7 35
Hình 3.5: Phân bố sinh khối cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ (tấn/ô lưới) trong tháng 1 37
Hình 3.6: Phân bố sinh khối cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ (tấn/ô lưới) trong tháng 4 38
Hình 3.7: Phân bố sinh khối cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ (tấn/ô lưới) trong tháng 7 39
Hình 3.8: Phân bố sinh khối cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ (tấn/ô lưới) trong tháng 10 39
Hình 3.9: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ
(tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 1 40
Hình 3.10: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 4 41
Hình 3.11: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 7 42
Hình 3.12: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 10 43
Hình 3.13: Phân bố trữ lượng nguồn lợi cá nổi nhỏ trên vùng biển nghiên cứu (tấn/ô
lưới /năm) 44

2

Hình 3.14: Phân phối theo tháng của tổng sinh khối (nghìn tấn) và khả năng khai
thác (nghìn tấn/tháng) nguồn lợi cá nổi nhỏ trên toàn vùng biển nghiên cứu 45
Hình 3.15: Phân phối khả năng khai thác cho phép theo tháng của nguồn lợi cá nổi
nhỏ (nghìn tấn/tháng) trên từng khu vực 46
Hình P2.1: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 4 tại tầng mặt ở vịnh Bắc Bộ 54
Hình P2.2: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 10 tại tầng mặt ở vịnh Bắc Bộ 54
Hình P2.3: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 4 tại tầng10m ở vịnh Bắc Bộ 55
HìnhP2.4: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 10 tại tầng 10m ở vịnh Bắc Bộ 55
Hình P2.5: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 4 tại tầng 20m ở vịnh Bắc Bộ 55
Hình P2.6: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 10 tại tầng 20m ở vịnh Bắc Bộ 55
Hình P2.7: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 4 tại tầng 30m ở vịnh Bắc Bộ 56

Hình P2.8: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 10 tại tầng 30m ở vịnh Bắc Bộ 56
Hình P2.9: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 4 tại tầng 50m ở vịnh Bắc Bộ 56
Hình P2.10: Phân bố nhiệt độ trung bình tháng 10 tại tầng 50m ở vịnh Bắc Bộ 56
Hình P3.1: Phân bố năng suất sơ cấp của thực vật nổi (mgC/m
3
/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 4 57
Hình P3.2: Phân bố năng suất sơ cấp của thực vật nổi (mgC/m
3
/ngày) trung bình
toàn cột nước trong tháng 10 57
Hình P4.1: Phân bố năng suất thứ cấp của động vật phù du (mgC/m
3
/ngày) trung
bình toàn cột nước trong tháng 4 57
Hình P4.2: Phân bố năng suất thứ cấp của động vật phù du (mgC/m
3
/ngày) trung
bình toàn cột nước trong tháng 10 57
Hình P5.1: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 2 58
Hình P5.2: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 3 58
Hình P5.3: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 5 58
Hình P5.4: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 6 58
Hình P5.5: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 8 59
Hình P5.6: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô

lưới) trong tháng 9 59
Hình P5.7: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 11 59
Hình P5.8: Sinh khối nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ phân bố theo khu vực(tấn/ô
lưới) trong tháng 12 59
Hình P6.1: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 2 60
Hình P6.2: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 3 60

3

Hình P6.3: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 5 60
Hình P6.4: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 6 60
Hình P6.5: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 8 61
Hình P6.6: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 9 61
Hình P6.7: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 11 61
Hình P6.8: Phân bố khu vực và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ (tấn/ô lưới/tháng) trong tháng 12 61





1

Danh mục bảng


Bảng 2.1: Các thông số (hằng số) của mô hình cạnh tranh áp dụng tại vịnh Bắc Bộ28
Bảng 3.1: Thống kê giá trị sinh khối thực vật nổi theo tháng tại một số tầng (mg-
tươi/m
3
) 31
Bảng 3.2: Thống kê giá trị sinh khối động vật nổi theo tháng tại một số tầng (mg-
tươi/m
3
) 34
Bảng 3.3: Giá trị các hiệu suất sinh thái trung bình tháng trên toàn vùng vịnh Bắc
Bộ 36
Bảng 3.4: Ước tính trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc
Bộ theo từng khu vực 44
Bảng 3.5: Khả năng khai thác cho phép (tấn/tháng) nguồn lợi cá nổi nhỏ từng khu
vực Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6: Trữ lượng và khả năng khai thác cá ở các vùng biển Việt Nam 47








1

MỞ ĐẦU
Phát triển kinh tế xã hội cho dù ở hình thức hay quy mô nào cũng luôn gắn
liền với việc khai thác, sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên. Để đáp ứng yêu
cầu phát triển bền vững kinh tế xã hội đất nước, những nghiên cứu cơ bản về tài
nguyên sinh vật biển là hướng đi rất tích cực nhằm mục đích phục vụ khai thác, sử
dụng hợp lý tài nguyên biển Việt Nam - nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá góp
phần tạo nên vị trí địa kinh tế, địa chính trị vô cùng quan trọng của Biển Đông. Đặc
biệt, việc đánh giá tiềm năng nguồn lợi sinh vật biển có giá trị kinh tế, chú trọng đến
nguồn lợi vùng biển xa bờ là cơ sở xây dựng bản đồ ngư trường đánh bắt thủy sản
theo mùa và quy hoạch, quản lý tài nguyên biển theo vùng lãnh thổ [3].
Ở vùng biển nước ta, nghề khai thác cá nổi nhỏ đã tồn tại từ rất lâu, trước khi
nghề khai thác cá đáy và cá nổi đại dương phát triển. Biển Việt Nam lại nằm trong
khu vực nhiệt đới gió mùa và có khu hệ cá biển thuộc khu hệ động vật Ấn Độ - Tây
Thái Bình Dương nên cá biển Việt Nam không chỉ phong phú, đa dạng về thành
phần loài, mà còn đặc trưng cho cá biển nhiệt đới về những đặc điểm sinh vật học.
Đa số chúng có kích thước không lớn [10]. Theo thống kê của Bộ Thủy sản, các loài
cá đánh bắt được chủ yếu có chiều dài nhỏ hơn 200 mm, trong đó những loài cá có
kích thước nhỏ hơn 100 mm cũng chiếm sản lượng không nhỏ. Qua đó thấy rằng
việc nghiên cứu, đánh giá trữ lượng và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ là
quan trọng và cần thiết. Lựa chọn nghiên cứu của luận văn giới hạn ở đối tượng là
cá nổi nhỏ mà thành phần thức ăn của chúng chủ yếu là sinh vật nổi.
Mục tiêu của luận văn là có được các đánh giá định lượng về trữ lượng và
khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển vịnh Bắc Bộ và các phân vùng
trong vịnh, sử dụng phương pháp chuyển hóa năng lượng. Đây là phương pháp tính
toán năng suất, sinh khối và trữ lượng cá nổi nhỏ dựa trên cơ sở năng lượng chuyển
hóa qua các bậc dinh dưỡng trong hệ sinh thái biển, được ứng dụng lần đầu tiên tại
vịnh Bắc Bộ. Kết quả của luận văn đã được báo cáo tại Hội nghị Khoa học Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội lần thứ V (10-2012) và công
bố trên Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội (số 3S, tập 28, 2012) [2].

2

Luận văn gồm phần mở đầu, nội dung, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo
và các phụ lục. Nội dung chính được bố cục thành ba chương như sau:
Chương 1: Tổng quan nguồn lợi cá nổi vịnh Bắc Bộ
Chương 2: Phạm vi, phương pháp và nguồn số liệu sử dụng
Chương 3: Kết quả nghiên cứu, đánh giá trữ lượng và khả năng khai thác
nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ.

3

Chương 1-
TỔNG QUAN NGUỒN LỢI CÁ NỔI VỊNH BẮC BỘ
1.1. Khái quát về nguồn lợi cá nổi vịnh Bắc Bộ
Biển Việt Nam được chia thành 4 vùng chủ yếu: Bắc Bộ, Trung Bộ, Đông
Nam Bộ và Tây Nam Bộ. Các hoạt động khai thác hải sản trong các vùng này được
phân chia thành nghề cá ven bờ và nghề cá xa bờ, dựa vào độ sâu ngư trường ở mỗi
vùng biển. Ranh giới phân chia được xác định là đường đẳng sâu 50m ở vùng biển
Trung Bộ và 30m ở các vùng biển còn lại. Mùa vụ khai thác chủ yếu có 2 vụ: vụ cá
nam (tháng 5-10) và vụ cá bắc (tháng 11-4) tương ứng với hai mùa gió: mùa gió tây
nam và mùa gió đông bắc (FICen – Trung tâm thông tin thủy sản).
Dựa theo quan hệ với nhiệt độ, khu hệ cá vịnh Bắc Bộ được tạo thành bởi
các nhóm loài như nhóm nhiệt đới rộng nhiệt, nhóm nhiệt đới hẹp nhiệt, nhóm ôn
đới và cận nhiệt đới, trong đó thành phần nhiệt đới chiếm số lượng chủ yếu
(89,3%). Do đó có thể coi khu hệ cá vịnh Bắc Bộ là một khu hệ cá nhiệt đới không
hoàn toàn với hai nhóm chính là nhóm hẹp nhiệt và nhóm rộng nhiệt. Thuộc nhóm
thứ nhất là những loài cá nhiệt đới (191 loài, chiếm 25,6% tổng số loài của khu hệ)
mà giới hạn phân bố phía bắc của chúng là tây bắc Biển Đông và vịnh Bắc Bộ là
giới hạn phân bố phía nam của chúng. Thuộc nhóm thứ hai là những loài phân bố
rất rộng trong vùng biển nhiệt đới của Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và Đại Tây
Dương. Nhóm này có 476 loài, chiếm 63,7% tổng số loài trong vịnh [7].
Dựa theo điều kiện cư trú, có thể chia cá biển Việt Nam thành 4 nhóm chính:
cá tầng trên (cá nổi), cá tầng đáy, cá đáy và cá sống trong rạn san hô. Trong nhóm
cá nổi có khoảng 260 loài, chiếm 15% tổng số loài cá trong vùng biển. Chúng
thường sống ở tầng nước bên trên, tập trung thành đàn. Những ngày nắng ấm và
thời tiết thuận lợi chúng thường nổi lên sát mặt nước, đôi khi nổi cả mõm hoặc vây
lưng lên khỏi mặt nước để thở hoặc bắt mồi. Cùng với sự di cư vào vịnh Bắc Bộ

trong thời gian mùa hè và ra khỏi vịnh vào mùa thu đông của một số loài cá nổi đại
dương, còn có hiện tượng di chuyển tương đối của phần lớn cá từ phía bắc và tây
vịnh đến phía nam và đông vịnh trong mùa thu đông và di chuyển theo hướng
ngược lại trong mùa xuân hè. Đồng thời với sự di chuyển theo chiều ngang, còn có

4

hiện tượng di động theo chiều thẳng đứng từ tầng mặt xuống tầng sâu và ngược lại
theo mùa.Ví dụ, về mùa lạnh, nhiệt độ nước biển tầng mặt giảm thấp, những loài cá
nổi đại dương bơi ra khỏi vùng biển, những loài cá nổi ven bờ thường bơi ra khơi,
hoặc lần xuống tầng nước sâu. Các loài cá thu, cá ngừ có kích thước lớn, phân bố
chủ yếu ở ngoài khơi, gần cửa vịnh và di chuyển vào gần bờ trong mùa sinh sản.
Ngoài ra, theo kích thước chia thành nhóm cá nổi lớn như cá ngừ, cá cờ, cá
kiếm… hoặc nhóm cá nhỏ như cá trích, cá nục, cá cơm, cá chuồn, cá bạc má, cá chỉ
vàng… Theo đặc tính bắt mồi, chia thành nhóm cá ăn sinh vật nổi, nhóm ăn các loại
cá khác hoặc ăn chất vẩn hữu cơ…
Cá nổi nhỏ, đặc biệt là những loài thuộc giống cá nục, cá trích, cá cơm, cá
chuồn… phân bố rộng khắp vùng biển ven bờ nước ta. Chúng là đối tượng khai thác
chính của ngư dân. Ở vịnh Bắc Bộ, cá nổi nhỏ chiếm trên 83% trữ lượng nguồn lợi
hải sản của vịnh [11] và là các đối tượng khai thác chính của nhiều loại nghề. Đánh
giá của Bùi Đình Chung năm 1991 về nguồn lợi cá nổi đánh bắt bằng lưới kéo đôi ở
các khu biển ven bờ tây vịnh Bắc Bộ cho thấy, có khoảng 390 nghìn tấn trữ lượng
và khả năng khai thác 156 nghìn tấn/năm (các giá trị tương ứng của cá đáy là 48,4
và 31,3) [6]. Một đánh giá khác của Viện Nghiên cứu Hải Sản năm 2006: trữ lượng
cá nổi 433,1 nghìn tấn, khả năng khai thác 216,5 nghìn tấn/năm [9].
Theo số liệu của Tổng cục Thống kê Việt Nam, sản lượng khai thác cá biển ở
vịnh Bắc Bộ (chủ yếu ở nửa phía tây và bao gồm cả cá nổi, cá đáy) của các tỉnh từ
Quảng Ninh tới Quảng Bình liên tục gia tăng hàng năm, từ 191,7 nghìn tấn năm
2005 đến 253,3 nghìn tấn năm 2010 và 268,2 nghìn tấn năm 2011 [14]. Với tỷ lệ
trên 83% là cá nổi thì năm 2010-2011 sản lượng khai thác đối tượng này ở nửa tây

vịnh Bắc Bộ đang ở mức 210-223 nghìn tấn/năm.
Đáng lưu ý về công tác điều tra, nghiên cứu nguồn lợi cá nổi những năm qua
ở biển Việt Nam nói chung và vịnh Bắc Bộ nói riêng là:
Trong những năm 1965 – 1972, Trạm Nghiên cứu Cá biển (nay là Viện
Nghiên cứu Hải sản) đã triển khai một số nội dung nghiên cứu cá nổi ở một số tỉnh
trọng điểm như: Quảng Ninh, Thanh Hóa, Hà Tĩnh và Quảng Bình và tiếp theo năm

5

1973 – 1976, Viện Nghiên cứu Hải sản tổ chức điều tra nguồn lợi cá nổi vùng biển
ven bờ phía tây vịnh Bắc Bộ (cán bộ khoa học được cử đi các tỉnh trọng điểm ven
biển từ Quảng Ninh đến Quảng Bình thu thập số liệu về tình hình nguồn lợi và hiện
trạng khai thác).
Sau khi nước Việt Nam hoàn toàn thống nhất (1975), năm 1977, Viện
Nghiên cứu Hải sản tiếp nhận tàu nghiên cứu Biển Đông (1500 CV) của Na Uy.
Tàu hiện đại, được trang bị lưới kéo đáy, lưới kéo tầng giữa, lưới vây và hệ thống
máy dò thủy âm đồng bộ. Từ năm 1977-1981, Viện Nghiên cứu Hải sản tiến hành
24 chuyến điều tra nghiên cứu tổng hợp môi trường, nguồn lợi cá biển ở vịnh Bắc
Bộ và vùng biển Thuận Hải – Minh Hải.
Năm 1979-1988: Việt Nam hợp tác với Liên Xô tiến hành Chương trình
khảo sát nguồn lợi hải sản biển Việt Nam.
Năm 1995 – 1997: Dự án khảo sát nguồn lợi biển Việt Nam do JICA (Nhật
Bản) tài trợ đã tiến hành điều tra nguồn lợi cá nổi đại dương (chủ yếu là cá ngừ, cá
thu…) ở vùng biển xa bờ từ Đồng Hới (Quảng Bình) đến Cà Mau.
Năm 1996 – 1998: Dự án Đánh giá nguồn lợi sinh vật biển Việt Nam
(ALMRV – Giai đoạn I) sử dụng tàu HL 408 nghiên cứu nguồn lợi hải sản ở vùng
nước xa bờ có độ sâu trên 50 m tại vịnh Bắc Bộ và đông tây Nam Bộ.
Năm 1997 – 1998: Dự án “Điều tra cơ bản nguồn lợi hải sản và điều kiện
môi trường các vùng trọng điểm phục vụ mục tiêu phát triển lâu bền ngành hải sản
vùng biển gần bờ nước ta”.

Gần đây, đề tài “Nghiên cứu trữ lượng và khả năng khai thác cá nổi nhỏ (chủ
yếu là cá nục, cá trích, cá bạc má…) ở biển Việt Nam” thuộc chương trình KHCN
trong điểm cấp Bộ, mã số KC.CB.01-14 do thạc sĩ Nguyễn Viết Nghĩa làm chủ
nhiệm với nội dung bao gồm các vấn đề chủ yếu sau: (i) Phương pháp thuỷ âm và
ứng dụng trong nghiên cứu nguồn lợi cá nổi nhỏ; (ii) Kết quả đánh giá hiện trạng và
khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ ở biển Việt Nam năm 2003-2005; (iii) Kết
quả đánh giá hệ số phản hồi âm của một số loài cá nổi nhỏ; (iv) Hiện trạng một số
nghề khai thác cá nổi nhỏ ở Việt Nam; (v) Hiện trạng phân bố trứng cá, cá bột của

6

một số loài cá nổi nhỏ ở biển Việt Nam; và (vi) Các yếu tố hải dương học và thuỷ
sinh vật có liên quan ở biển Việt Nam [9].
1.2. Một số phương pháp đánh giá trữ lượng cá
Trong các Chương trình Biển kể từ năm 1975 đã có một số kết quả nghiên
cứu đánh giá trữ lượng cá ở biển Việt Nam nói chung và vịnh Bắc Bộ nói riêng của
các nhà khoa học như Bùi Đình Chung, Phạm Thược, Nguyễn Tiến Cảnh…(Viện
Nghiên cứu Hải Sản). Những nghiên cứu hiện có đều dựa trên các phương pháp
truyền thống, kinh điển với các dữ liệu đầu vào còn nhiều bất cập nên đã có những
kết quả khác nhau. Một số phương pháp đã được sử dụng như: phương pháp tính
toán số lượng đàn cá theo số lượng trứng, phương pháp dựa vào quan hệ giữa các
nhóm tuổi khác nhau trong sản lượng cá đánh được, phương pháp thả cá đánh dấu,
phương pháp tính trữ lượng căn cứ vào tình hình đánh bắt cá trên một đơn vị diện
tích, phương pháp thống kê sản lượng cá nhiều năm v.v… Nhìn chung, việc đánh
giá trữ lượng của bất kỳ loài cá nào đều phụ thuộc vào các yếu tố chủ quan và khách
quan như đặc điểm sinh vật học, mối quan hệ giữa các loài cá với nhau, điều kiện
môi trường sống của loài cá đó và phụ thuộc rất nhiều vào mức độ khai thác.
Trữ lượng cá được xem là số lượng cá thể hay khối lượng của cả quần thể có
trong một khu vực biển nhất định và trong một khoảng thời gian xác định. Xác định
trữ lượng cá là một trong những nội dung của việc đánh giá biến động quần thể,

trong đó có việc xác định: (i) số lượng (cá thể) hoặc khối lượng (kg, tấn) của đàn cá
tính trên một đơn vị diện tích hoặc thể tích, và (ii) mức độ khai thác tối ưu, nghĩa là
số lượng (hoặc khối lượng) tối đa cá có thể khai thác được mà không làm ảnh
hưởng đến quần thể.
Ở Việt Nam hiện nay, hai nhóm phương pháp phổ biến để xác định trữ lượng
là: Các phương pháp trực tiếp xác định số lượng hoặc trọng lượng đàn cá và các
phương pháp gián tiếp biểu thị sản lượng cá thông qua các thông số của việc khai
thác.



7

1.2.1. Phương pháp đánh dấu và bắt lại
Phương pháp này thường áp dụng cho các thuỷ vực kín hoặc các loài ít di cư,
được thực hiện bằng cách đánh dấu một số cá thể và thả trở lại quần thể. Sau đó, cá
thể đánh dấu được bắt trở lại và xác định trữ lượng.
T/N=R/C
Trong đó: N - Trữ lượng tính theo số lượng cá thể
T - Tổng số cá thể được đánh dấu
C - Tổng số cá thể đánh bắt được
R - Số cá thể đánh dấu được đánh bắt lại
1.2.2. Phương pháp đếm trứng
Phương pháp này thường dùng để xác định trữ lượng các quần thể cá bố mẹ
tập trung tại bãi đẻ, được thực hiện bằng cách xác định tỉ lệ đực và cái trong quần
thể đó rồi mới xác định toàn bộ trữ lượng quần thể.
B=E/F*P
Trong đó: E - Số lượng trứng ước tính của 1 ngày, được ước tính bằng cách sử dụng
lưới phiêu sinh cho một đơn vị thể tích nước lọc qua. Từ số lượng cá thể trong
100cc mẫu nước tính được số lượng cá thể trên 1 lít nước.

F - Sức sản xuất (hay số trứng trung bình do 1 cá cái sinh sản)
P - Tỉ lệ cá cái sinh sản
B - Trữ lượng quần thể cá bố mẹ
1.2.3. Phương pháp thuỷ âm
Phương pháp này thường được áp dụng cho các loài cá tầng mặt, sử dụng
trong các chuyến khảo sát cá nổi nhằm xác định mật độ và phân bố của cá theo
chiều rộng và chiều sâu. Nhược điểm của phương pháp này là khó sử dụng ở vùng
nước nông ven bờ, phải xác định được hệ số phản hồi âm của đối tượng nghiên cứu,
khó phân biệt giữa các loài đã bắt gặp và vì thế ít khi được sử dụng mặc dù rất
nhanh chóng cho ra kết quả. Nguyên lý là dùng sóng phản xạ của sóng âm để xác
định kích cỡ và mật độ của đàn cá có trên diện tích quét, và khi nhân với diện tích
cả khu biển sẽ được trữ lượng tức thời. Đặc trưng phản hồi âm và hệ số phản hồi âm

8

của từng loài cá thường được xác định trong phòng thí nghiệm. Ước tính trữ lượng
nguồn lợi bằng phương pháp này sử dụng thiết bị thủy âm dò theo đường dò cố
định. Trữ lượng ước tính bằng tổng trữ lượng của các khu biển [11]:
B=P
1
*A
1
+P
2
*A
2
+…P
n
*A
n

(1)

P= Sum(W
i
*10
(SAi - TSi)/10
)
(2)

TS=20*Log(SL)+C
(3) - công thức tính hệ số phản hồi âm của từng loài

Trong đó: B - Trữ lượng cá
P
n
, A
n
- Mật độ cá và diện tích của khu biển thứ n
W
i
, SA
i
, TS
i
- Tổng âm phản hồi, hệ số phản hồi âm, chiều dài của loài thứ i
TS, SL - Âm phản hồi của cá thể có chiều dài SL
C - Hệ số tự do trong phương trình tương quan
(3)
, liên quan đặc trưng loài

Hiện nay (2012), phương pháp thủy âm đa tần với độ chính xác cao đang
được Vũ Việt Hà (Viện Nghiên cứu Hải Sản) lần đầu tiên nghiên cứu và áp dụng để
đánh giá trữ lượng tức thời nguồn lợi cá nổi nhỏ vùng biển đông-tây Nam Bộ và
vịnh Bắc Bộ.
1.2.4. Phương pháp dựa trên diện tích của lưới kéo
Phương pháp này áp dụng khá hiệu quả cho các loài cá phân bố ở vùng biển
ven bờ và sống tầng đáy. Địa điểm nghiên cứu phải có địa hình bề mặt tương đối
bằng phẳng. Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào trị số trung bình của sản
lượng tại các vị trí lấy mẫu của quần thể.
- Xác định diện tích quét của lưới:
a = W*TV*D
Trong đó: W - Chiều rộng của lưới
TV - Tốc độ dắt lưới
D - Thời gian dắt lưới
a - Diện tích quét của lưới
- Ước tính trữ lượng:
B = Cw/v* (A/a)
Trong đó: B - Trữ lượng

9

Cw - Sản lượng của 1 mẻ lưới kéo
V - Hệ số xác suất khai thác được
A - Tổng diện tích mà quần thể phân bố
1.2.5. Phương pháp quan sát
Thường được áp dụng đối với các loài cá rạn san hô. Kết quả đánh giá nhanh
hơn so với các phương pháp khác. Tuy nhiên phương pháp đòi hỏi phải có trang
thiết bị hiện đại (như thiết bị lặn, camera dưới nước…), độ sâu của khu vực nghiên
cứu không quá lớn. Nguyên lý là sử dụng máy quay để quan sát trên một mặt cắt
ngang hoặc một diện tích nhất định. Hình ảnh được hiển thị trên màn hình hoặc ghi

vào đĩa để lưu trữ. Diện tích quan sát thường là một hình chữ nhật diện tích
5m×50m.
1.2.6. Phương pháp sản lượng thặng dư
Sử dụng số liệu sản lượng tính trên một đơn vị cường lực khai thác. Số liệu
cho loại mô hình này thường được thu thập qua thống kê nghề cá trong nhiều năm.
Khi nhân cường lực khai thác (dự kiến) với sản lượng trên một đơn vị cường lực
khai thác thì ta sẽ có giá trị ước tính của sản lượng. Phương hướng chủ yếu hiện nay
trong mô hình hoá nghề cá được dựa trên nguyên lý sản lượng thặng dư (sinh khối
động) với các hướng mở rộng như là: 1) Các mô hình cấu trúc tuổi; 2) Các mô hình
động lực học nghề cá; 3) Các mô hình đa loài và mô hình sinh thái và 4) Các mô
hình không gian biến động quần thể. Các mô hình sản lượng thặng dư đều lấy cơ sở
là tổng sinh khối của từng loài trên ngư trường (trữ lượng) hoặc năng suất chuẩn
hoá (tính trên một đơn vị cường lực). Phương trình tổng quát của các loại mô hình
này được thể hiện như sau:
Sinh khối mới = Sinh khối cũ + Sinh khối gia tăng – Khai thác
Ở đây sinh khối gia tăng là sinh khối tăng lên khi không có khai thác (hoặc
sản lượng đánh bắt có thể có với điều kiện giữ nguyên sinh khối không đổi). Như
vậy sản lượng thặng dư phụ thuộc vào trữ lượng và các đặc trưng sinh học, môi
trường, mức độ khai thác

10

Ngoài ra, trên thế giới đã có thêm hướng nghiên cứu, đánh giá khả năng cung
cấp tài nguyên hải sản và sức tải của môi trường biển dựa trên một kênh thông tin
quan trọng là quá trình chuyển hoá năng lượng trong hệ sinh thái biển. Hơn 70 công
trình liên quan đến việc nghiên cứu chuyển hoá năng lượng và vật chất của quá
trình sản xuất sơ cấp trong hệ sinh thái biển nhiệt đới đã được công bố trên thế giới
trong những năm gần đây. Các kết quả nghiên cứu đã phân tích các mối quan hệ
giữa môi trường và các nguồn lợi sinh vật thông qua xích dinh dưỡng trong biển;
các ảnh hưởng của sự biến đổi xu thế chuyển hoá năng lượng lên nguồn lợi sinh vật

biển. Nghiên cứu quá trình chuyển hoá năng lượng và vật chất, quá trình sản xuất và
phân rã, quá trình trao đổi chất… trong hệ sinh thái biển Việt Nam cũng đã được
chú ý triển khai từ những năm 1960, bắt đầu bằng việc định lượng sức sản xuất sơ
cấp và mô hình hoá chu trình vật chất trong hệ sinh thái biển [8]. Tiếp cận hướng
nghiên cứu tiên tiến đó, chương tiếp theo của luận văn sẽ trình bày cụ thể phương
pháp chuyển hoá năng lượng trong hệ sinh thái biển để áp dụng đánh giá trữ lượng
và khả năng khai thác nguồn lợi cá nổi nhỏ vịnh Bắc Bộ.














11

Chương 2-
PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUỒN SỐ LIỆU SỬ DỤNG
2.1. Phạm vi vùng biển nghiên cứu
Vùng biển nghiên cứu được giới hạn bởi đường bờ vịnh Bắc Bộ và vĩ tuyến
16,5
o
N ở phía nam, kinh tuyến 110

o
E ở phía đông (hình 2.1), trong đó ranh giới
cửa vịnh, đường phân định vịnh Bắc Bộ và giới hạn vùng đánh cá chung đã được
xác định trong Hiệp định phân định vịnh Bắc Bộ và Hiệp định Hợp tác nghề cá Việt
Nam - Trung Quốc trong vịnh Bắc Bộ, ký ngày 25-12-2000 giữa hai Chính phủ Việt
Nam và Trung Quốc [15].
Điều 2 trong Hiệp định phân định vịnh Bắc Bộ xác định 21 điểm nối tuần tự
từ cửa sông Bắc Luân ra đến cửa vịnh chia vịnh Bắc Bộ ra làm hai. Cửa vịnh lấy
đường thẳng từ đảo Cồn Cỏ, tỉnh Quảng Trị, Việt Nam đến mũi Oanh Ca, đảo Hải
Nam, Trung Quốc (hình 2.1). Điểm 1 đến 9 phân định hải phận, điểm 9 đến 21 chia
vùng đặc quyền kinh tế.
Điều 3, phần II của Hiệp định Hợp tác nghề cá Việt Nam - Trung Quốc trong
vịnh Bắc Bộ quy định vùng đánh cá chung như sau: Hai bên ký kết nhất trí thiết lập
vùng đánh cá chung trong vùng đặc quyền kinh tế của mỗi nước, nằm về phía bắc
của đường đóng cửa vịnh Bắc Bộ, về phía nam của vĩ tuyến 20
0
N và cách đường
phân định được xác định trong Hiệp định phân định vịnh Bắc Bộ (gọi tắt là “Đường
phân định”) 30,5 hải lý về mỗi phía.
Vùng biển nghiên cứu bao trùm toàn bộ vịnh Bắc Bộ là một trong những
vịnh lớn ở Đông Nam Á và của thế giới, có diện tích khoảng 126.250 km
2

(36.000
hải lý vuông), chiều ngang nơi rộng nhất khoảng 310 km (176 hải lý), nơi hẹp nhất
ở cửa vịnh rộng khoảng 220 km (119 hải lý). Vịnh có hai cửa, eo biển Quỳnh Châu
nằm giữa bán đảo Lôi Châu và đảo Hải Nam với bề rộng khoảng 19 hải lý và cửa
chính của vịnh từ đảo cồn cỏ (Việt Nam) tới mũi Oanh Ca (đảo Hải Nam, Trung
Quốc) rộng khoảng 112 hải lý. Chiều dài bờ biển phía Việt Nam khoảng 763 km,
phía Trung Quốc khoảng 695 km. Phần vịnh phía Việt Nam có khoảng 2.300 hòn

đảo, đá ven bờ, có đảo Bạch Long Vĩ nằm cách đất liền Việt Nam khoảng 110 km,
cách đảo Hải Nam 130 km. Vịnh Bắc Bộ có vị trí chiến lược quan trọng đối với

12

Việt Nam và Trung Quốc cả về kinh tế lẫn quốc phòng, an ninh. Vịnh là nơi chứa
tài nguyên thiên nhiên biển, đặc biệt là hải sản và dầu khí. Về hải sản, đại bộ phận
các ngư trường chính nằm gần bờ biển Việt Nam và tây nam đảo Bạch Long Vĩ.
Vịnh Bắc Bộ là một trong những ngư trường và nguồn cung cấp hải sản quan trọng
cho hai nước Việt Nam và Trung Quốc. Khu vực giữa vịnh và cửa vịnh có bồn
trũng Sông Hồng có khả năng chứa dầu khí. Vịnh Bắc Bộ là cửa ngõ giao lưu lớn và
lâu đời của Việt Nam ra thế giới, trong đó có Trung Quốc, có tầm quan trọng đặc
biệt với sự phát triển kinh tế, thương mại quốc tế cũng như bảo vệ an ninh, quốc
phòng của nước ta [12].
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 Quèc
Lµo

Hµ Néi
Qu¶ng Ninh
Tp.H¶i Phßng
Th¸i B×nh
Nam §Þnh
Thanh Hãa
NghÖ An
Hµ TÜnh
Qu¶ng Binh
Qu¶ng TrÞ
Thõa Thiªn HuÕ
§¶o H¶i Nam
§.B¹ch Long VÜ

Hình 2.1: Phạm vi vùng biển nghiên cứu
Đ
ư
ờ
ng phân đ
ị
nh
VBB

Ranh gi
ớ
i C
ử
a V
ị
nh

Vùng đánh cá chung
VN - TQ
Chú gi
ả
i


13

Trong nghiên cứu của luận văn, các đánh giá về trữ lượng và khả năng khai
thác nguồn lợi cá nổi nhỏ được thực hiện cho toàn vùng biển và cho 4 khu vực (theo
các ranh giới nêu trên): khu vực cửa vịnh, khu vực tây vịnh Bắc Bộ, khu vực đông
vịnh Bắc Bộ và khu vực đánh cá chung.

2.2. Phương pháp chuyển hóa năng lượng
Bên cạnh các phương pháp truyền thống như phương pháp thủy âm, phương
pháp diện tích với giả thiết về sự đồng nhất sinh khối của toàn bộ quần thể cá khai
thác trên vùng biển, phương pháp chuyển hóa năng lượng đã được một số nhà khoa
học Việt Nam quan tâm nghiên cứu như Nguyễn Tác An (Viện Hải dương Nha
Trang), Đoàn Bộ (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội), Nguyễn Tiến Cảnh
(Viện Nghiên cứu Hải sản).
Theo quan điểm của phương pháp này, tiềm năng nguồn lợi cá nổi có thể
được ước tính từ cơ sở thức ăn của cá có trong vùng biển. Đó là nguồn thức ăn có
thể đảm bảo cho một lượng (sinh khối) cá nhất định sinh sống và phát triển trong
vùng biển. Tổng khối lượng cá trong một vùng nước và trong một thời khoảng nào
đấy được các nhà nghiên cứu nguồn lợi biển coi là trữ lượng tiềm năng cá biển
trong thời khoảng đó, nó bao gồm cả sinh khối và năng suất sinh học của cá.
Dòng năng lượng được chuyển hóa qua các bậc dinh dưỡng của chuỗi thức
ăn trong hệ sinh thái biển tuân theo một chuỗi quy luật như sau (hình 2.2):

- Năng lượng mặt trời đi vào thực vật nổi biển nhờ quang hợp
- Năng lượng từ thực vật nổi đi vào động vật nổi nhờ động vật nổi ăn thực vật
nổi
- Năng lượng từ động vật nổi lại đi vào các động vật bậc cao nhờ các động vật
bậc cao ăn động vật nổi (nghiên cứu này giới hạn động vật bậc cao là cá nổi
nhỏ - động vật ăn cỏ hay dạng cá hiền ăn thực vật và động vật nổi)



Hình 2.2: Qúa trình chuyển hóa năng lượng qua các bậc dinh dưỡng
trong chuỗi thức ăn ở hệ sinh thái biển

Năng lượng
tự nhiên (1)
Thực vật nổi
(2)
Động vật
nổi (3)
Cá nổi nhỏ
(4)

14

2.2.1. Mô hình hoá quá trình chuyển hoá năng lượng trong quần xã sinh vật nổi
biển
Chương trình PLAMOD3D dựa trên lý thuyết “mô hình cạnh tranh trong
quần xã sinh vật nổi biển” được PGS.TS Đoàn Bộ xây dựng, phát triển và được
quản lý bởi Phòng Tài nguyên và Môi trường Biển, Khoa Khí tượng, Thuỷ văn và
Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội. Mô
hình viết bằng ngôn ngữ lập trình PASCAL, tính toán sinh khối và năng suất thực

vật nổi, động vật nổi cùng các hiệu suất sinh thái tại các trạm (nhiều tầng) ở khu
vực có độ sâu nhỏ hơn 125m như vùng vịnh Bắc Bộ. Cơ sở của mô hình như sau:
Trong hệ sinh thái biển, các mối tương tác giữa sinh vật với nhau và với môi
trường là nguyên nhân gây nên sự biến đổi số lượng cá thể và khối lượng của các
quần thể. Với quần xã sinh vật nổi biển, mối tương tác (cạnh tranh) xảy ra ở hai cấp
độ:
Thứ nhất, động vật nổi sử dụng thực vật nổi làm thức ăn. Quan hệ này là
quan hệ theo kiểu “vật dữ - vật mồi”, trong đó động vật nổi được coi là vật dữ, thực
vật nổi được coi là vật mồi. Trong quan hệ này, sinh khối của quần thể động vật nổi
tăng lên do sử dụng thức ăn còn sinh khối thực vật nổi giảm đi do bị tiêu thụ. Đây là
mối quan hệ cạnh tranh giữa hai quần thể khác loài.
Thứ hai, do sức ép của sự tăng số lượng cá thể của quần thể, các cá thể buộc
phải cạnh tranh để duy trì số lượng ở mức cân bằng. Trong quan hệ này, một phần
số lượng cá thể nào đó bị loại ra khỏi quần thể (di cư đi nơi khác hoặc chết) làm cho
sinh khối của quần thể suy giảm. Đây là mối quan hệ cạnh tranh cùng loài.
Ngoài hai quá trình trên, nhiều quá trình khác cũng gây biến động sinh khối
quần thể như quang hợp, dinh dưỡng, hô hấp, chết tự nhiên… (hình 2.3).

Hình 2.3: Các quá trình ảnh hưởng tới sự phát triển của quần xã sinh vật nổi biển

K
1

K
3


Thực vật nổi
Đ
ộ

ng v
ậ
t
n
ổ
i

K
0
K
4

K
5


K
2


15

Trong hình 2.3, K
0
, K
1
, K
4
– tốc độ riêng hô hấp, quang hợp và chết tự nhiên
của quần thể thực vật nổi; K

3
, K
2
, K
5
– tốc độ riêng hô hấp, lọc nước lấy thức ăn và
chết tự nhiên của quần thể động vật nổi. Tốc độ riêng của một quá trình được hiểu
là tốc độ biến đổi của một đơn vị khối lượng đối tượng nghiên cứu trong quá trình
đó.
Theo nguyên lý bảo toàn, tốc độ toàn phần biến đổi nồng độ hoặc sinh khối
của một hợp phần nào đó chính là tổng đại số tốc độ các quá trình làm tăng hoặc
làm giảm nồng độ hoặc sinh khối của hợp phần. Trên cơ sở mô hình cạnh tranh giữa
hai quần thể khác loài của Volterra kết hợp với các quá trình nêu trên, mô hình động
lực biến động sinh khối của quần thể hai đối tượng thực vật nổi và động vật nổi
được diễn tả như sau: dF/dt = (K
1
– K
0
– K
4
– αF – b
1
K
2
Z)F
dZ/dt = (b
1
b
2
K

2
F – K
3
– K
5
– βZ)Z (2.1)
Trong đó F, Z (mg khô/m
3
) - sinh khối của quần thể thực vật nổi và động vật
nổi; b
1
- hệ số chọn lọc thức ăn tự nhiên của động vật nổi đối với thực vật nổi; b
2
-
hệ số đồng hóa thức ăn của động vật nổi; α, β - hệ số suy giảm khối lượng do cạnh
tranh cùng loài của các quần thể thực vật nổi và động vật nổi.
Xét hệ (2.1), ba đại lượng đầu trong vế phải phương trình thứ nhất biểu diễn
tốc độ phát triển tự nhiên của quần thể thực vật nổi, trong đó đại lượng thứ nhất
(K
1
) biểu diễn tốc độ tăng trưởng thuần túy (hay tốc độ tiềm năng). Đại lượng thứ tư
(α.F) biểu diễn ảnh hưởng của sự tăng trưởng (có thể hiểu đó là cạnh tranh cùng
loài), đại lượng thứ năm (b
1
K
2
Z) biểu diễn sự suy giảm sinh khối vật mồi thực vật
nổi do vật dữ động vật nổi gây nên. Các đại lượng trong phương trình thứ hai của hệ
cũng được hiểu tương tự.
Tốc độ riêng (Ki, i=0 5) của các quá trình sinh-hóa học nêu trên phụ thuộc

chặt chẽ vào các điều kiện sinh thái – môi trường (như đặc điểm thành phần loài,
kích thước cá thể, nhiệt độ, cường độ bức xạ…) được tính theo các công thức thực
nghiệm đã được công bố trong [17] và được mô phỏng toán thông qua 3 mô hình
phụ trợ sau (phụ lục 1):
- Mô hình về sự phát triển tự nhiên của quần thể thực vật nổi

16

- Mô hình về sự phát triển tự nhiên của quần thể động vật nổi
- Mô hình tính cường độ bức xạ quang hợp
• Các điều kiện giải bài toán
Mô hình cạnh tranh 2.1 là một hệ phương trình vi phân thường, khép kín và
hoàn toàn giải được bằng các phương pháp thông dụng như phương pháp Runge-
Kuta, Adamxo, Zaydel… Trong ứng dụng này đã sử dụng phương pháp Runge-
Kutta.
Điều kiện để giải hệ phương trình này là:
- Cho trước 2 nghiệm F
0
, Z
0
tại thời điểm ban đầu t
0
.
- Cho trước các điều kiện môi trường có liên quan tại vị trí nghiên cứu và tại
các thời điểm khác nhau để tính K
i
.
- Cho trước các thông số sinh thái (hằng số) của mô hình để tính K
i
và vĩ độ

điểm tính (để tính bức xạ nếu không có số liệu đo trực tiếp).
- Chọn trước các tham số điều khiển quá trình tính: bước tính ∆t và tham số ε
điều khiển chế độ dừng (nếu bài toán giải ở chế độ dừng).
• Giải bài toán dừng
Với mục đích nghiên cứu hiện trạng của quá trình sản xuất vật chất hữu cơ
trong quần xã sinh vật nổi ở vùng biển tại một thời điểm nào đó, hoặc trung bình
trong một thời khoảng nào đó, bài toán được giải trong điều kiện dừng.
Trường hợp này thường được áp dụng để nghiên cứu các đặc trưng của quá
trình nêu trên với quy mô trung bình ngày, tuần, tháng hoặc mùa và thậm chí trung
bình năm. Các điều kiện môi trường cũng được cho trước (hoặc tính toán trước) với
các quy mô trung bình tương ứng.
Phương pháp Runge – Kutta vẫn được áp dụng cho bài toán dừng, song cần
phải kiểm tra tính hội tụ. Cụ thể, với điều kiện môi trường (là giá trị trung bình theo
quy mô nghiên cứu) không thay đổi trong suốt quá trình lặp, nếu tại bước tính thứ n
đủ lớn mà nghiệm tính được chỉ sai khác với nghiệm ở bước thứ n-1 một giá trị ε
nhỏ bé cho trước thì xem như quá trình đã đạt đến tựa dừng:
Max (|F
n
– F
n-1
| và |Z
n
– Z
n-1
|) < ε (2.2)

17

Với cách xử lý này, nghiệm ban đầu có thể cho tùy ý khác 0. Hiển nhiên nếu
nghiệm ban đầu cho tùy ý mà khá gần với nghiệm đúng thì quá trình hội tụ sẽ diễn

ra rất nhanh chóng. Điều này phụ thuộc cơ bản vào kinh nghiệm của người nghiên
cứu.
Kết quả giải bài toán này cho ta giá trị sinh khối của quần thể thực vật nổi
(F) và động vật nổi (Z) tại các tầng nước ở điểm tính toán và là các giá trị trung
bình trong thời khoảng nghiên cứu tương ứng với các điều kiện môi trường trung
bình đã cho.
• Sơ đồ khối lập trình giải bài toán
Phương pháp Runge-Kutta giải mô hình cạnh tranh được lập trình theo sơ đồ
khối như hình 2.4.