TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA KHOA HỌC BIỂN VÀ HẢI ĐẢO
*****
KHÓA LUẬN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN QUAN GIỮA HOẠT ĐỘNG EL NINO VÀ
SỰ PHÁT TRIỂN THỰC VẬT PHÙ DU TRÊN KHU VỰC BIỂN NAM
TRUNG BỘ
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Phong
Chuyên ngành đào tạo: KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN BIỂN
Lớp: DH3KB1
Niên khóa:20132-2017
Giáo viên hướng dẫn: Ths. Lê Văn Thiện
HÀ NỘI, 2017
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CÁM ƠN
PHẦN I : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Như chúng ta đã biết, biển và đại dương chiếm tới gần 70% diện tích bề mặt
Trái đất, song song với đó, đây cũng là một hệ sinh thái thủy sinh tự nhiên lớn nhất
trên thế giới . Hệ sinh thái biển gồm hàng ngàn loài động vật, thực vật với số lượng
khổng lồ và vô cùng đa dạng, phong phú. Đóng góp vào sự đa dạng và phong phú
của hệ sinh thái biển, không thể không nhắc tới vai trò to lớn của thực vật phù du.
Trong hệ sinh thái biển, thực vật phù du có các vi cơ quan thực hiện chức năng
quang hợp, chúng sống trong các đới chịu ảnh hưởng của án nắng mặt trời. Chúng
là những tác nhân sản xuất sơ cấp, trong việc tạo thành các hợp chất hữu cơ từ cacbon
đioxit hòa tan trong nước, đây là một quá trình duy trì chuỗi thức ăn trong nước. Thực
vật phù du lấy năng lượng từ quá trình quang hợp và phải sống trong tầng nước mặt
đủ ánh sáng của đại dương, biển, hồ hoặc các vực nước khác. Thực vật phù du đóng
góp vào phân nửa trong tổng số các hoạt động quang hợp trên trái đất. Do vậy, thực
vật phù du có vai trị rất lớn trong việc cung cấp ơxy cho khí quyển Trái Đất. Sự cố
định năng lượng tích lũy trong chúng ở dạng các hợp chất cacbon (sản xuất sơ cấp)
là nền tảng cho bộ phận lớn của chuỗi thức ăn trong đại dương.
Từ những thơng tin trên, có thể thấy vai trò của thực vật phù du đối với hệ sinh thái
biển và Trái đất là vô cùng to lớn.
Khu vực biển Nam Trung Bộ là vùng biển thuộc các tỉnh vùng duyên hải Nam Trung
Bộ gồm : Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hịa,
Ninh Thuận, Bình Thuận.
Khu vực biển Nam trung Bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với hai mùa
mưa và khô rõ rệt. Đây cũng là nơi hay xảy ra những hiện tượng thiên tai tự nhiên
như bão, lốc xốy, vịi rồng,…
Tuy nhiên, biển tại Nam Trung Bộ lại tồn tại một hiện tượng tự nhiên độc đái đó là
hiện tượng nước trồi. Nước trồi xuất hiện ở đây đã đem lại cho các tỉnh duyên hải
Nam Trung Bộ nguồn lợi hải sản rất phong phú. Do đó, khu vực duyên hải Nam
Trung Bộ trở thành vùng có sản lượng hải sản đánh bắt lớn nhất trên cả nước.
Nhiều nghiên cứu về thực vật phù du đã được tiến hành ở nhiều khu vực khác
nhau trên thế giới.
Tsu-Chang Hung và các cộng sự trong bài nghiên cứu về sinh khối và năng suất sơ
cấp ở biển đông nam Đài Loan đã nói: “ Các thơng số thủy văn, hóa học và sinh học
bao gồm năng suất sơ cấp và sinh khối (Chẳng hạn như cácbon hữu cơ cacbon
(POC), adenosine triphosphate (ATP) và chlorophyll a ) trong nước biển dọc theo
bờ biển phía tây nam của Đài Loan đã được nghiên cứu trong các chuyến khảo sát
trên biển trong các giai đoạn 17/9-20/9,03/11-06/11 năm 1984 và từ 12/03-13/03,
30/03-06/04 và 11/05/14/05 năm 1985.
Sự thay đổi theo mùa của các chất dinh dưỡng tương tự như các mơ hình chung thu
được trên các vùng biển xung quanh Đài Loan . Năng suất sơ cấp và hàm lượng
chlorophyll a đạt giá trị cao vào tháng 11, năng suất sơ cấp (dao động từ 0,06 đến
1,13 gC /M2 / ngày) và chlorophyll a (dao động từ 0,53 đến 36,58 mg / m2); giá trị
POC cao (71,44 ± 10,30 đến 284,84 ± 44,85, ug / L) và ATP (từ 137,69 ± 96,06
đến 628,52 ± 732,75 ng / I) đã được quan sát vào tháng 5 và tháng 11. Sự phân bố
ngang của nhiệt độ, độ mặn, nitrat, phosphate, silicat, năng suất sơ cấp, chlorophyll
a và ATP ở độ sâu 3 mét đã cho thấy bằng chứng rõ ràng về sự trồi lên. Ví dụ,
nhiệt độ và độ mặn dữ liệu thu được tháng ba cho thấy dưới bề mặt nước lạnh
(khoảng 2°C thấp hơn so với mức trung bình ) với độ mặn cao (khoảng 0,3% 0 cao
hơn mức trung bình) xuất hiện trong vịng vài dặm ngồi khơi bờ biển phía tây
nam của Quần đảo Penghu gần các trạm 10 và II. Nitrat và các dữ liệu sinh học bao
gồm năng suất sơ cấp, chlorophyll a và ATP hỗ trợ bằng chứng của sự trồi lên. Sự
biến đổi theo mùa của các hiện tượng nước trồi cũng được nghiên cứu.” (1)
Nghiên cứu ảnh hưởng của Nitrogen đến sự phát triển của thực vật phù du vào
mùa xuân:
Lee chen và các cộng sự nghiên cứu về ảnh hưởng của Nitrogen đến sự phát triển
của thực vật phù du tại biển Nma Trung Hoa chỉ ra rằng : “Nghiên cứu này đã
khảo sát vai trò của Nitơ trong điều chế sự phát triển của Phytoplankton ở Biển
Đông (SCS), bằng cách khảo sát (1) nồng độ Nitrat và Nitơ tại chỗ [NO 3+ NO2];
(2) [NO3 + NO2] / [phản ứng hòa tan photpho (SRP)] trong lớp euphotic; (3) sự
phát triển thực vật phù du để đáp ứng sự làm giàu dinh dưỡng; (4) sự phân bố
không gian của sản xuất mới dựa trên nitrat và sản xuất ban đầu và các yếu tố kiểm
soát động lực của chúng. Tỷ lệ cố định N2 của vi khuẩn cyan planktonic,
Trichodesmium sp và loài tảo cát Richelia intracellularis, được ước tính dựa trên
sự phong phú của chất bổ sung N2 và được so sánh với nhu cầu của nitơ dựa trên
tỷ lệ hấp thụ nitrate (sản xuất mới dựa trên nitơ). So sánh đánh giá tầm quan trọng
tương đối của hai nguồn nitơ mới, khí quyển (N 2) so với vùng nước sâu (NO 3-).
Nghiên cứu được tiến hành trên các chuyến đi trên biển vào tháng 3 năm 2000 và
tháng 3 năm 2001 khi gió mùa đơng bắc đang có mặt tại SCS. Cả N và photpho (P)
đều khan hiếm ở vùng euphotic; Bề mặt [NO 3 + NO 2] nằm trong khoảng 9-309
nM và [SRP] dao động từ 6 đến 88 nM. Bề mặt [NO 3 + NO 2] là âm (p <0,01)
tương quan với chỉ số phân tầng nước. Tỉ số của [NO 3 + NO 2] / [SRP] nhỏ hơn
nhiều so với tỷ số N / P của Redfield là 16: 1, cho thấy trạng thái của N-giới hạn.
Nước có độ dốc cạn thấp hơn ít bị phân tầng. Nồng độ nitrate bề mặt, nồng độ
chlorophyll a, sản xuất mới dựa trên nitrat và tổng sản lượng sơ cấp cao hơn so với
lượng nước sâu. Các thí nghiệm sản xuất mơ phỏng trên kệ và lưu vực cho thấy sản
xuất mới dựa trên nitrat dao động từ 0,06 đến 0,36 gC m -2 d-1 trong khi sản lượng
sơ cấp dao động từ 0,12 đến 0,63 gC m -2 d-1. Cả hai sản phẩm đều dương (p
<0,01) tương quan với nồng độ nitrat bề mặt. Kết quả của các thí nghiệm cho thấy
rằng N đơn thuần hạn chế tăng trưởng thực vật phù du. Làm giàu với nitrat hoặc
với nitrate cộng với phosphate dẫn đến nở phytoplankton được biểu hiện bằng
nồng độ chlorophyll a tăng lên, các sản phẩm chính và các sản phẩm mới đặc trưng
của chlorophyll. Tương tự như nhóm đối chứng (khơng bổ sung chất dinh dưỡng),
làm giàu với phosphate chỉ không làm tăng sự phát triển tảo. Các cyanobacteria cố
định đạm, Trichodesmium sp. Và R. intracellularis, đều phân bố rất ít. Đầu vào cho
sản xuất mới bằng cách cố định N2 tối đa là 0,34 μgN m -3 h-1, chiếm ít hơn 3%
sản lượng mới, thậm chí cả ước lượng hào phóng về tỷ lệ cố định N2 được sử dụng
trong ước lượng. Điều này chỉ ra rằng nitrate khuếch tán từ nước sâu là nguồn
chính của nitơ mới cho sự tăng trưởng thực vật phù du trong SCS vào đầu mùa
xuân. Phát hiện này được hỗ trợ bởi mối quan hệ âm (p <0,01) giữa chỉ số phân
tầng nước và bề mặt [NO 3 + NO 2], và mối quan hệ dương (p <0,01) giữa [NO 3
+ NO 2] và Năng suất. Kết quả của chúng tôi cho thấy rõ ràng rằng N hạn chế sự
tăng trưởng của phytoplankton vào đầu mùa xuân ở SCS, nơi sự cố định N2 đóng
góp rất ít cho sản xuất mới trong hệ thống oligotrophic mà thiếu chất sắt được coi
là không thể xảy ra” (2)
Nghiên cứu sự bùng nổ thực vật phù du vào mùa đông ở Luzon:
Tang, D. L., I.-H. Ni, D. R. Kester, and F. E. Müller-Karger bằng quan sát viễn
thám sự nở hoa vào mùa đông của thực vật phù du ở Luzon nói rằng : “Eo biển
Luzon là một kênh nối giữa biển Philippines và biển Đông. Khu vực này được
phân loại theo truyền thống như là một vùng đa sinh học với năng suất sơ cấp thấp.
Mặc dù vậy, nồng độ cao các sắc tố được phát hiện 100 km về phía tây nam của eo
biển qua phân tích lịch sử dữ liệu máy quét màu vùng bờ (CZCS) mà vệ tinh
Nimbus-7 thu thập được trong mùa đông 1979 đến 1986. Sự nở hoa của
Phytopankton được quan sát vào tháng 12 năm 1979, tháng 2 năm 1983, tháng 2
năm 1985, và tháng 1 năm 1986, khi đo nhiệt độ bề mặt biển với thiết bị dị tia cực
tím có độ phân giải cao (AVHRR) của cục quản lý đại dương và khí quyển quốc
gia Mỹ (NOAA) là từ 23 đến 25°C thấp nhất trong năm. Nồng độ pigment cao (1
đến 3 mg m-3) kéo dài ít nhất từ 1 đến 3 tuần và mở rộng trên diện tích khoảng 100
X 200 km2. Kết quả khảo sát hải dương năm 1995 cũng được công bố cho thấy
nồng độ cao chlorophyll a (-2,0 mg m-3) xảy ra vào mùa đông năm 1980 trong khu
vực này. Phytoplankton mùa đông nở hoa trong khu vực này dường như có liên
quan đến sự hoạt động của nước trồi mang lại chất dinh dưỡng cho nước mặt và
giảm nhiệt độ nước.” (3)
Nghiên cứu ở vịnh Bắc Bộ:
Tang, D. L., H. Kawamura, M. A. Lee, and T. V. Dien nghiên cứu về sự phân bố
theo mùa và không gian của nồng độ chlorophyll-a và điều kiện nước ở vịnh Bắc
Bộ, biển Nam Trung Hoa chỉ ra rằng : “Vịnh Bắc Bộ là một vịnh bán kín nằm ở
phía Tây Bắc của Biển Đơng, trải qua đợt gió mùa theo mùa đảo ngược. Các
nghiên cứu trước đây về điều kiện nước đã được tiến hành ở vùng nước phía tây
của vịnh, nhưng rất ít nghiên cứu đã được tiến hành về phân bố Chlorophyll-a
(Chl-a) cho toàn bộ vịnh. Nghiên cứu này phân tích sự phân bố theo mùa và không
gian của Chl-a và điều kiện nước ở vịnh Bắc Bộ bằng cách phân tích máy quét dải
rộng quan sát biển (SeaWiFS) suy ra từ chlorophyll-a (Chl-a), đo đạc tại chỗ, nhiệt
độ bề mặt biển (SST), và các dữ liệu hải dương học khác thu được trong năm 1999
và 2000. Các kết quả cho thấy tính thời vụ của các biến đổi Chl-a và SST ở Vịnh
Bắc Bộ, và tiết lộ các sự kiện nở phytoplankton ở phần trung tâm của vịnh trong
mùa mưa mùa đông bắc . Vào mùa hè, nồng độ Chl-a tương đối thấp (<0,3 mg m3) và phân bố đều khắp hầu hết diện tích, với một vành đai Chl-a tập trung cao dọc
theo bờ biển, đặc biệt là bờ biển của Bán đảo Qiongzhou; vào mùa đông, nồng độ
Chl-a tăng lên (0,5 mg m-3) trong toàn bộ vịnh và phytoplankton nở ra ngồi bờ
biển đơng bắc đến vị trí trung tâm của vịnh, trong khi nồng độ Chl-a đạt cấp độ cao
(0,8-1 mg M-3) trong trung tâm của sự nở hoa. Đỉnh của nồng độ Chl-a được quan
sát thấy trong mùa gió mùa Đông Bắc trong năm. SST cao (27-29°C) và phân bố
đều trong mùa hè, nhưng thấp hơn với một gradient lớn từ đơng bắc (17°C) đến
phía tây nam (25°C) trong mùa đơng, trong khi gió đơng bắc mạnh (8-10 m/s )
song song với bờ biển phía đơng của vịnh. So sánh các giá trị Chl-a cho thấy nồng
độ Chl-a phát sinh của SeaWiFS phù hợp với các phép đo tại chỗ ở hầu hết các
phần của lưu vực vào tháng 5 năm 1999, nhưng SeaWiFS có nguồn Chl-a cao hơn
dữ liệu tại chỗ trong vùng nước sông. Sự biến đổi theo mùa của nồng độ Chl-a và
phân bố SST có liên quan đến gió mùa biến đổi theo mùa; sự nở hoa của
phytoplankton vào mùa đơng có liên quan đến sự pha trộn giữa các chất dinh
dưỡng và các chất dinh dưỡng lên xuống do gió đơng bắc.” (4)
Tuy nhiên những nghiên cứu này vẫn ít đề cập đến sự liên quan giữa hiện tượng El
Nino và sự phát triển của thực vật phù du trên khu vực ven biển Nam Trung Bộ
Mục đích của nghiên cứu trong niên luận này của em là sử dụng những số liệu
quan trắc từ vệ tinh để tìm hiểu sự phân bố hàng tháng của nồng độ Chlorophyll a
trên khu vực biển Nam Trung Bộ trong suốt năm El Nino 2002 .
1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
1.2.1 Mục tiêu chung
-Nghiên cứu mối liên quan của El nino đối với sự phát triển của thực vật phù du.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
- Phân tích đặc điểm phân bố và sự biến đổi theo không gian và theo thời gian
của nồng độ Chlorophyll-a được tính trung bình hàng tháng trong năm El Nino
2002 dựa trên các quan trắc từ vệ tinh trên khu vực vùng biển Nam Trung Bộ
- Phân tích đặc điểm phân bố và sự biến đổi theo không gian và theo thời gian
của nhiệt độ bề mặt biển (SST) được tính trung bình hàng tháng trong năm El
Nino 2002 dựa trên các quan trắc từ vệ tinh trên khu vực vùng biển Nam Trung
Bộ
- Nghiên cứu mối quan hệ của sự phát triển thực vật phù du với El Nino
1.3. Câu hỏi nghiên cứu
- Sự phân bố và biến đổi theo không gian và theo thời gian của thực vật phù
du trên vùng biển Nam trung Bộ trong năm El Nino 2002 có đặc điểm gì ?
- El Nino đã ảnh hưởng như thế nào đến sự phân bố và phát triển của thực vật
phù du ?
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
- Phân bố thực vật phù du trên vùng biển Nam Trung Bộ
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài
* Phạm vi nội dung
- Sự phân bố thực vật phù du trên biển Nam Trung Bộ trong năm có El nino
hoạt động
- Nhiệt độ bề mặt biển trong năm có El nino hoạt động
* Phạm vi khơng gian
- Tồn bộ vùng biển Nam Trung Bộ thuộc các tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ
gồm: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú n, Khánh Hịa,
Ninh Thuận, Bình Thuận.
* Phạm vi thời gian
- Từ 27/2/2017-27/5/2017
PHẦN II : CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.1 Các khái niệm
* ENSO
Một cách khái quát đáng kể nhất bởi hiện tượng El Nino-Southern Oscillation
(ENSO). ENSO là một quá trình đại dương và khí quyển gắn liền với nhau do sự
tái phân bố lại nhiệt và xung lượng khí quyển ở vùng Xích Thái Bình Dương. Sự
phân bố theo vùng của nhiệt đới nóng nhiệt đới (lục địa và đại dương) tạo ra một
kiểu lưu thông Đông - Tây gọi là Walker Circulation. ENSO gây ra sự tuần hoàn
của Walker và gây ra những thay đổi lớn trong mơ hình lượng mưa nhiệt đới và sự
đối lưu sâu, phá vỡ lưu thông khí quyển và khí hậu trên tồn cầu. Các hình thái của
của ENSO, gọi là El Niño và La Niña, bao gồm một phạm vi điều kiện khí hậu
rộng lớn.
Hình 1: Sơ đồ của hệ thống hồn lưu Walker Thái Bình Dương (trên) và (dưới) hồn
lưu Walker tồn cầu (DJF) dựa trên tính tốn của các cơn gió khác nhau ở tầng trên
và dưới tầng đối lưu.
Hình 2: Trung bình SST và sự bất thường khi (a) El Nino mạnh và (b) La Nina mạnh
* El nino
El nino được đặc trưng bởi sự ấm lên bất thường của nước biển ở vùng xích đạo Thái
Bình Dương, trái ngược hồn tồn với La nina là sự lạnh bất thường của nhiệt độ
nước biển ở vùng xích đạo Thái Bình Dương.
El nino là sự dao động của hệ thống đại dương – khí quyển ở vùng nhiệt đới Thái
Bình Dương có chu kỳ nhất định gây ra những hậu quả quan trọng cho thời tiết toàn
cầu.
Một trong những hậu quả El nino gây ra đó là tình trạng mưa lớn, lụt lội của các
quốc gia Nam Mỹ ở phía đơng Thái Bình Dương và tình trạng hạn hán, nắng nóng
của các quốc gia ở Tây Thái Bình Dương.
Hình 3: Các loại El Nino
Có 2 loại El nino là Central-Pacific Enso ( CP El nino ) và Eastern-Pacific Enso (
EP El nino )
EP El Nino là loại El Nino thơng thường có trung tâm SST nằm gần bờ Nam Mỹ và có
cơ chế hình thành liên quan đến các biến đổi nhiệt đới.
CP El Nino có trung tâm SST nằm gần đường ngày và cơ chế hình thành của nó có
thể bị ảnh hưởng nhiều do áp suất khí quyển tăng lên hơn là so với các biến đổi nhiệt
Hình 4: SST và nhiệt độ nước ở Xích đạo Thái Bình Dương minh hoạ cho thấy sự
thay đổi của đại dương trong quá trình chuyển đổi từ bình thường sang El Nino sang
giai đoạn phát triển của La Nina.
Hình 5: Chu kỳ của hiện tượng El Nino
Hình 6: Vùng xích đạo Thái Bình Dương mà ENSO SST dị thường được theo dõi.
Các con số này chỉ định tuyến đường của tàu biển khi các tàu là nguồn chính của
dữ liệu SST.
* Thực vật phù du
Thực vật phù du, hay còn gọi là vi tảo là thực vật có kích thước hiển vi, có chứa các
chất diệp lục (chlorophyll) tương tự như lá cây trên mặt đất, địi hỏi cần có ánh sang
mặt trời để sống và phát triển. Phần lớn các sinh vật phù du nổi lên hoặc trôi nổi trên
bề mặt của đại dương nơi ánh sang mặt trời có thể xuyên qua nước. Cùng với đó,
thực vật phù du cũng yêu cầu các chất dinh dưỡng để phát triển như nitrat, phosphate,
lưu huỳnh để chuyển đổi thành protein, chất béo và carbohydrate.
Hai loại chính của thực vật phù du là loài tảo roi và tảo cát. Lồi tảo này sử dụng
một cái đi hình roi, hoặc roi, để di chuyển qua các nước và các cơ quan của họ
được bảo hiểm với vỏ phức tạp. Tảo cát cũng có vỏ, nhưng chúng được làm bằng
một chất khác nhau và cấu trúc của chúng là cứng nhắc và thực hiện của các bộ phận
lồng vào nhau. Tảo cát không dựa vào roi để di chuyển qua các nước và thay vào đó
dựa vào dịng chảy đại dương để đi du lịch qua các nước.
Trong điềy kiện bình thường, thực vật phù du là cơ sở cho lưới thức ăn đại dương,
cung cấp thức ăn cho nhiều sinh vật trong hệ sinh thái biển. tuy vậy, Khi có quá
nhiều chất dinh dưỡng có sẵn, thực vật phù du có thể phát triển ra khỏi kiểm sốt và
hình thành vùng tảo độc hại (HAB). Những bơng hoa có thể sản xuất các hợp chất
vơ cùng độc hại có ảnh hưởng xấu đến cá, động vật có vỏ, động vật có vú, chim, và
thậm chí cả người.
* Nhiệt độ bề mặt biển (SST)
Nhiệt độ bề mặt biển (sst) là một phép đo năng lượng do chuyển động của các phân
tử ở lớp trên cùng của đại dương. Tùy thuộc vào cảm biến, các phép đo không gian
cho chúng ta một phép đo nhiệt độ bề mặt biển toàn cầu chưa từng thấy từ vài ngày
đến một tuần. Nhiệt độ được đo từ khoảng 10 μm dưới bề mặt (dải hồng ngoại) tới
dải 1mm (băng vi sóng) sử dụng các tia xạ.
* Chlorophyll
Chất diệp lục (diệp lục tố, chlorophyll) là sắc tố quang tổng hợp màu xanh lá cây có
ở thực vật, tảo, vi khuẩn lam
2.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN
2.2.1 Một số cơng trình nghiên cứu trên thế giới
Ngày 17/2/2007, đề tài nghiên cứu khoa học : “ Ảnh hưởng của Elnino năm
1998 đến sự phân bố thực vật phù du tại vùng biển Nam Trung Quốc ” của
hai nhà nghiên cứu Hui Zhao và Dan Ling Tang được xuất bản.
Cơng trình nghiên cứu trên đã đưa ra những đánh giá về sự tác động của El
nino đến sự phân bố của thực vật phù du và đưa ra kết luận : “ Chất dinh dưỡng
và bức xạ ánh sang là 2 nhân tố chính giới hạn sự phân bố và phát triển của
thực vật phù du. Tại khu vực nghiên cứu Biển Đơng, ánh sang mặt trời có thể
khơng là yếu tố quyết định tới sự phát triển của thực vật phù du, nhưng khả
năng tiếp cận chất dinh dưỡng của thực vật phù du tại khu vực này lại có thể
là nhân tố quyết đinh. Do đó, điều kiện thủy văn phức tạp trong khu vực nghiên
cứu phải có một ảnh hưởng đáng kể đến tăng trưởng thực vật phù du, bởi
chúng ảnh hưởng đến việc vận chuyển và phân phối nước giàu dinh dưỡng
trong khu vực nghiên cứu.”
2.2.2 Cơng trình nghiên cứu trong nước
* Trong nước
Đề tài : Biến động Sinh vật Phù du vùng ven biển từ Mũi Dinh (Ninh Thuận) đến
Phan Rí Cửa (Bình Thuận) năm 2003 – 2004
Tác giả nghiên cứu : Đoàn Như Hải, Hồ Văn Thệ, Nguyễn Thị Mai Anh, Nguyễn
Ngọc Lâm, Nguyễn Hữu Phụng, Trần thị Lê Vân, Võ Văn Quang,
Nguyễn Cho, và Trương Sĩ Hải Trình - Phịng Sinh Vật Phù Du Biển, Viện Hải
Dương Học
Vùng biển ven bờ từ Mũi Dinh (Ninh Thuận) đến Phan Rí Cửa (Bình Thuận) có
thành phần lồi Động, Thực vật Phù du khá phong phú và có ảnh hưởng của biển
khơi. Đã ghi nhận 273 loài Thực vật Phù du (TVPD) thuộc 4 lớp tảo, chủ yếu là các
loài thuộc tảo Silic (171 loài chiếm tỉ lệ 62,6%) và tảo Hai Roi (97 loài chiếm tỉ lệ
35,5%). Đã xác định được 205 loài Động vật Phù du (ĐVPD), với nhóm Chân Mái
Chèo chiếm số lượng lồi cao nhất (117 loài, chiếm 57,6%).Thành phần trứng cá
chủ yếu là cá Cơm Sọc xanh (Stolephorus zollengeri) chiếm 15,72 %, và cá Mó
(Scaridae): 7,66%. Có 1 bộ, 42 họ, 4 giống và 2 loài cá bột đã được xác định, chiếm
ưu thế là cá Khế (Carangidae): 12,29%, cá Cơm (Stolephorus): 10,61%, và cá Bống
trắng (Gobiidae).
Đặc trưng biến thiên sinh vật lượng sinh vật phù du là có hai đỉnh cao vào tháng 89 và tháng 1-3. Trong đó đỉnh cao của ĐVPD và Trứng cá – Cá bột (TC-CB) dịch
chuyển sau TVPD khoảng 1 tháng. Biến động mật độ và sinh vật lượng theo mùa rõ
và có ý nghĩa thống kê. Ảnh hưởng của hoạt động nước trồi đến SVPD khá rõ ràng,
trước tiên là đến TVPD, ĐVPD và sau đó hình thành mùa đẻ thứ 2 của Cá.
Mật độ và sinh khối Sinh vật Phù du (SVPD) biến động khá lớn trong suốt thời gian
nghiên cứu. Mật độ trung bình TVPD cho tồn năm là 41.800 tế bào/lít (tầng mặt)
và 44.000 tế bào/lít (tầng đáy) và sinh khối là 21,56 µgC/lít (tầng mặt) và 19,68
µgC/lít (tầng đáy); TC-CB là 503,58 trứng và 209,26 cá bột /100m3; khối lượng
ĐVPD 100,9 mg/m3, và mật độ ĐVPD đạt 8442 cá thể/m3. Hai đỉnh cao của mật độ
và sinh vật lượng của TVPD trong năm là vào tháng 9/2003 (72.000 và 185.000 tế
bào/lít, 88,39 và 78,92 µgC/lít ở tầng mặt và ở tầng đáy) và tháng 1/2004 (85.900
và 79.000 tế bào/lít, 34,6 và 33,5µgC/L ở tầng mặt và ở tầng đáy). Trứng cá và cá
bột có 2 đỉnh cao là các tháng 8-9/2003và 2-3/2004. Điều này cho thấy ngồi mùa
đẻ chính vào tháng 2-3, cịn có mùa đẻ thứ 2 của cá vào các tháng 8-9, đây có thể là
hiệu ứng của nước trồi. Tháng có mật độ ĐVPD trung bình cao nhất đạt 11.916 cá
thể/m3 (tháng 10/2003) và thấp nhất đạt 4.668 cá thể/m3 (tháng 6/2003).
Phân bố không gian của TVPD trên số liệu trung bình tháng ở cả 2 tầng nước có xu
thế tương tự nhau, tập trung cao nhất tại khu vực giữa các trạm 9, 4 và 5. Sinh khối
trung bình TVPD của tầng mặt và tầng đáy khơng khác nhau nhưng mật độ tầng đáy
cao hơn tầng mặt. Phân bố sinh vật lượng ĐVPD thể hiện khá rõ nét xu thế giảm dần
từ bờ ra khơi và từ bắc xuống nam. Mật độ trung bình ĐVPD của mùa gió đơng bắc
và tây nam khơng khác nhau nhưng sinh khối trung bình của mùa tây nam cao hơn
mùa đơng bắc 3 lần. Phân tích phương sai hai chiều cho thấy chỉ yếu tố thời gian có
ảnh hưởng đến phân bố của cả mật độ và sinh khối thực vật phù du ở tầng mặt và
tầng đáy, nhưng cả hai yếu tố mùa và không gian có ảnh hưởng đến biến động của
trứng cá - cá bột và ĐVPD.
Đây là một nghiên cứu đồng bộ và chi tiết biến động năm của khơng những các
nhóm sinh vật phù du mà còn của nhiệt độ, độ mặn và muối dinh dưỡng. Ngồi ra,
báo cáo cịn cung cấp các số liệu vệ tinh về biến động nhiệt độ tầng mặt cũng như
gió, tốc độ gió của vùng nghiên cứu. Cơ sở dữ liệu TVPD được quản lý bằng chương
trình cơ sở dữ liệu sinh vật phù du Planktonsys (Bioconsult, Đan Mạch). Phần mềm
này ngoài giúp việc quản lý dữ liệu theo thời gian và vị trí địa lý cịn có thể cung cấp
thơng tin về sinh khối tế bào, trạng thái dinh dưỡng của loài (tự hay dị dưỡng) và
sinh khối riêng cho từng loài.
2.2.3 Bài học kinh nghiệm rút ra
Từ những cơng trình nghiên cứu đã đợc tiến hành trước đó ở cả trong và ngồi nước
đã cho thấy, sự phát triển và phân bố của thực vật phù du phụ thuộc khá nhiều vào
các yếu tố môi trường sinh sống xung quanh. Một khi môi trường sống biến đổi thì
khả năng tồn tại và phát triển của thực vật phù du cũng sẽ biến đổi theo.
Tuy nhiên, những nghiên cứu trên chưa đề cập đến sự liên quan giữa El nino và thực
vật phù du.Do đó, bài nghiên cứu của em thực hiện sẽ đi sâu vào việc nghiên mối
quan hệ giữa El nino và sự phát triển của thực vật phù du từ những quan trắc vệ tinh
tại khu vực biển Nam Trung Bộ để phân tích sự phân bố của thực vật phù du khi El
Nino tác động.
PHẦN III. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA BÀN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU
3.1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
a, Vị trí địa lí
Khu vực biển Nam Trung Bộ là vùng biển nằm dọc theo các tỉnh duyên hải Nam
Trung Bộ gồm : Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú n, Khánh
Hịa, Ninh Thuận, Bình Thuận nằm ở khoảng 11°N-16°N, 109°E-117°E.
Vùng biển Nam Trung Bộ có 2 quần đảo lớn là quần đảo Hoàng Sa thuộc thành phố
Đà Nẵng và quần đảo Trường Sa thuộc tỉnh Khánh Hịa.
Khí hậu nơi đây là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với hai mùa mưa và
mùa khơ rõ rệt.
Việt Nam nói chung và khu vực Nam Trung Bộ nói riêng nằm ở ngồi cùng hướng
đơng nam của liên lục địa Á-Âu nên chịu ảnh hưởng của một chế độ gió mùa đặc
biệt : gió mùa Đơng Nam Á và gió mùa Nam Á, tức là khu vực Nam Trung Bộ chịu
tác động của hồn lưu khí quyên chung của đới và của vùng. Đó là sự tác động
thường xuyên của trung tâm khí áp cận nhiệt đới (áp cao cận nhiệt đới Thái Bình
Dương ) và vùng xích đạo ( dải áp thấp xích đạo, tiền thân của dải hội tụ nhiệt đới )
và sự tác động theo mùa của các trung tâm khí áp hình thành và tồn taaji trong từng
mùa : áp cao lục địa châu Á trong mùa đông của bắc bán cầu, áp thấp lục địa châu
Á, cao áp cận nhiệt đới Thái Bình dương và áp cao bắc Ấn Độ Dương trong mùa hạ
của Bắc Bán cầu. Dưới tác động của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương, ở tầng
thấp của khí quyển, một luồng khơng khí chủ yếu là hướng Đông Bắc thổi khá ổn
định trong cả năm từ vùng nhiệt đới về vùng xích đạo tạo thành hồn lưu tín phong,
một loại hồn lưu cơ bản của vùng nhiệt đới.
Ngồi hồn lưu tín phong, khu vực biển Nam trung Bộ cịn chịu tác động của hồn
lưu gió mùa Đơng Nam Á : mùa đơng, khơng khí từ vùng áp cao Siberia di chuyển
về những vùng vĩ độ thấp của châu A tạo thành gió mùa đông với hướng chủ yếu là
đông bắc; mùa hè, không khí từ vùng áp cao bắc Ấn Độ dương thổi về vùng áp thấp
lục địa châu Á tạo thành gió mùa mùa hè với hướng chủ yếu là tây nam trên khu vực
nước ta. Mặc dù gió tín phong hoạt động quanh năm nhưng có lúc mạnh lúc yếu tùy
thuộc vào sự thay đổi về cường độ của các trung tâm khí áp trên. Trong những tháng
giữa mùa hè, áp cao cận nhiệt đới Thái Bình dương hoạt động mạnh mẽ nhất, phạm
vi hoạt động được mở rộng về phía tây nên tín phong được tăng cường. Tuy nhiên,
cùng với sự phát triển của áp cao này, áp thấp lục địa châu Á cũng ở vào giai đoạn
cực thịnh, nên gió mùa mùa hè cũng được thiết lập một cách ổn định trên phạm vi
Đông Nam Á và Nam Á, dẫn đến sự hoạt động khá thường xuyên của dải hội tụ nhiệt
đới trên lãnh thổ Việt Nam. Sự hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới này phụ thuộc
nhiều vào cường độ và hình dạng của áp cao cận nhiệt đới Thái Bình Dương. Vào
mùa đơng, gió mùa đơng bắc đang thịnh hành nhất, khu vực biển Nam trung Bộ nằm
ở rìa xa phía nam của áp cao lục địa châu Á, gió đơng bắc của áp cao này có thể ảnh
hưởng đến khu vực biển Nam Trung Bộ. Nhưng khi gió mùa đơng bắc suy yếu hay
cường độ của áp cao lục địa châu Á không mạnh hoặc lệch đơng thì khu vực biển
Nam Trung Bộ lại chịu ảnh hưởng của gió tín phong thổi từ biển Đơng Trung Hoa,
mà nguồn gốc của gió tín phong này là do áp cao lục địa châu Á bị biến tính khi di
chuyển ra biển.
Khu vực biển Nam trung bộ cũng là vùng biển có hiện tượng tự nhiên độc đáo đó là
hiện tượng nước trồi. Một vùng nước trồi quan trọng đã được thấy ở vùng ven biển
Nam Trung bộ (tập trung mạnh nhất ở khu vực từ vịnh Phan Rang - Ninh Thuận đến
vịnh Phan Rí - Bình Thuận). Ngun nhân nước trồi chính là do q trình bù trừ trực
tiếp theo chiều đứng, nước từ dưới sâu trồi lên lấp chỗ trống của lớp nước bên trên
bị vận chuyển ra nơi khác theo hướng dọc bờ và tách bờ (vùng biển này được hình
thành xốy thuận thứ cấp, tạo ra tâm nước trồi mạnh).
Một yếu tố khác cũng là một trong những nguyên nhân cần và đủ để cho quá trình
hình thành và phát triển hiện tượng nước trồi mạnh trong thời kỳ mùa hạ ở vùng biển
Ninh Thuận và Bắc Bình Thuận (ngồi các điều kiện cần nói trên), điều kiện đủ là:
Hướng của đường bờ (song song với hướng gió); Độ dốc thích hợp của địa hình
thềm lục địa (khu vực này có độ dốc lớn và độ sâu hơn so với các khu vực khác); Sự
tồn tại của hệ dòng chảy lạnh ven bờ theo hướng Bắc - Nam (lãnh thổ ảnh hưởng
phân hóa theo vĩ độ); Sự ổn định về cường độ và hướng của trường gió mùa Tây
Nam (gió mùa Tây Nam mạnh nhất vào khoảng từ tháng 6 đến tháng 8 trong năm).
Hướng gió này thổi song song và cắt bờ ra khỏi khu vực, có cường độ mạnh và ổn
định làm cho nước biển tầng mặt ở vùng ven bờ với nhiệt độ cao và độ muối thấp bị
đẩy lùi ra khỏi, do đó để bù vào lượng đã mất, nước có nhiệt độ thấp (lạnh) và độ
mặn cao từ các tầng sâu sẽ trườn theo sườn dốc trồi lên vào các vùng ven bờ.
Vùng biển nào nếu hội đủ các điều kiện trên thì hiện tượng nước trồi sẽ phát triển
mạnh mẽ, ổn định. Theo đánh giá của nhiều cơng trình nghiên cứu trong và ngồi
nước: Thời kỳ gió mùa Tây Nam thịnh hành từ tháng 6 đến tháng 8 ở vùng biển Phan
Rang và Bắc Bình Thuận được đánh giá đã tồn tại hiện tượng nước trồi mạnh nhất,
nên khí quyển vùng này khơng kết tụ hơi nước để làm mưa. Các vùng biển khác hiện
tượng này cũng tồn tại nhưng ở mức trung bình hoặc yếu hơn. Vùng biển từ Vũng
Tàu đến Cà Mau mặc dù gió mùa Tây Nam phát triển mạnh nhưng do đặc điểm địa
hình thềm lục địa đáy nơng và bằng, cho nên khơng thuận lợi hình thành hiện tượng
nước trồi.
Hiện tượng nước trồi là nguyên nhân làm cho khu vực này ít mưa, khô hạn kéo dài,
canh tác nông nghiệp gặp nhiều khó khăn, nhưng bù lại các chất dinh dưỡng và thực
vật phù du xuất hiện nơi bề mặt được tiếp xúc với bức xạ mặt trời, sẽ kích hoạt quá
trình quang hợp, tạo thức ăn phong phú cho động vật biển. Nên ranh giới giữa các
khu vực nước ấm và lạnh (frond) là những khu vực có xác suất sự hiện diện của các
chủng loại hải sản đặc trưng với sản lượng lớn. Đó là một trong những nhân tố làm
cho ngư trường Ninh Thuận – Bình Thuận (đặc biệt khu vực tam giác Cà Ná – Phú
Quý – Phan Thiết ở rìa Tây Nam của tâm nước trồi) tồn tại các điều kiện sinh thái
môi trường cực kỳ thuận lợi cho sự phát triển đời sống sinh vật biển: thích hợp sinh
vật nổi phù du, sinh vật đáy phát triển số lượng lớn, trứng cá, cá con nhiều, sị lơng,
điệp… có sản lượng cao.
b, Điều kiện kinh tế-xã hội
Vùng biển Nam Trung Bộ là một vùng biển đặc thù ở Việt Nam do có sự hoạt động
mạnh của hiện tượng nước trồi. Hoạt động của nước trồi giúp vùng biển này có lượng
dinh dưỡng dồi dào, thích hợp cho các loài sinh vật biển phát triển thuận lợi. Do đó,
nơi đây có nguồn cá và hải sản vơ cùng phong phú, kéo theo đó là ngành nghề đánh
bắt hải sản cũng phát triển mạnh theo. Sản lượng hải sản đánh bắt được của Nam
Trung Bộ luôn đứng đầu cả nước.
Thêm vào đó, vùng biển Nam Trung Bộ với lợi thế có hệ thống đầm phá trải dài ở
các tỉnh cũng như vùng bãi triều cửa sông, nghề nuôi trồng hải sản ở đây tương đối
phát triển với sản lượng mỗi năm lên tới 130.000 tấn hải sản các loại.
Địa hình bờ biển Nam Trung bộ khúc khủy, nước sâu nên rất thuận lợi để xây dựng
cảng biển. Một số cảng biển đã và đang được xây dựng như : Đà Nẵng, Quy Nhơn,
Cam Ranh,..
Vùng biển này còn đang phát triển một số ngành như làm muối ở Cà ná, Sa Huỳnh;
khai thác dầu khí ở phía đơng đảo Phú Quý..
Ngoài ra, vùng biển Nam Trung Bộ cũng là nới có nhiều bãi biển đẹp nổi tiếng thế
giới như Đà Nẵng, Nha Trang…Hoạt động du lịch biển-đảo ở đây cũng đang hấp
dẫn du khách, thúc đây ngành du lịch khu vực phát triển mạnh.
c, Thuận lợi và khó khăn khi nghiên cứu tại khu vực Nam Trung Bộ
* Thuận lợi
- Các tỉnh thuộc vùng duyên hải Nam Trung Bộ đều giáp biển nên công tác nghiên
cứu El nino và thực vật phù du trên biển sẽ thuận tiện hơn.
* Khó khăn
- Vùng biển Nam Trung Bộ thường hay có thiên tai
- Điều kiện cơ sở vật chất phục vụ nghiên cứu chưa đáp ứng được nhu cầu nghiên
cứu.
3.2 CÁC SỐ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trong nghiên cứu này chúng tơi phân tích một bộ số liệu quan trắc từ vệ tinh bao
gồm nồng độ Chl-a mặt biển và nhiệt độ bề mặt biển SST.
Thu thập thông tin, số liệu từ các bài báo, tạp chí khoa học
Thu thập thơng tin từ các diễn đàn học tập, thảo luận nhóm với bạn bè.
Thu thập thông tin, số liệu từ các luận văn, đồ án, nghiên cứu khoa học đã thực hiện
ngày trước.
Thu thập số liệu từ các trạm hải văn ven biển và đất liền.
Thu thập thông tin, số liệu từ ảnh vệ tinh.
Thu thập thông tin, số liệu từ việc khảo sát thực tế.