- ISSN http://www.vjs.ac.vn/index.php/jmst NĂNG SUẤT SINH HỌC CỦA QUẦN XÃ PLANKTON Ở VÙNG BIỂN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA Nguyễn Ngọc Tiến1*, Dƣ Văn Toỏn2 1 Viện Địa chất và Địa vật lý Biển-Viện Hàn lõm Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam 2 Tổng cục Biển và Hải đảo Việt Nam, Việt Nam * E-mail:
[email protected] Ngày nhận bài: 7-8-2013 TểM TẮT: Năng suất sinh học của quần xó Plankton vựng biển Trường Sa Việt Nam (6-12ON, 109-118OE) được tớnh toỏn trờn cơ sở cỏc hệ số chuyển hoỏ năng lượng giữa cỏc bậc dinh dưỡng.
- Cỏc hệ số này được tỡm từ việc giải bài toỏn mụ hỡnh chu trỡnh chuyển hoỏ Nitơ trong hệ sinh thỏi vựng biển nghiờn cứu.
- Kết quả cho thấy: Trong mựa giú Đụng Bắc và mựa giú Tõy Nam, năng suất sơ cấp thụ cú giỏ trị cỡ 69 mgC/m3/ngày, trong đú sản phẩm tinh chiếm khoảng 40%.
- Khả năng tổng hợp vật chất hữu cơ ở khu vực biển phớa Nam vựng nghiờn cứu cao hơn khu vực biển phớa Bắc.
- Năng suất sơ cấp tinh của vựng biển đạt cỡ 24 đến 28 mgC/m3/ngày trong mựa giú Đụng Bắc và mựa giú Tõy Nam.
- Phõn bố của năng suất sơ cấp cú liờn quan mật thiết với trường nhiệt của vựng biển trong cỏc mựa.
- Hệ số chuyển hoỏ năng lượng tự nhiờn ở vựng biển cú giỏ trị 2,5%.
- Năng suất thứ cấp của vựng biển biến đổi trong khoảng 3,6 đến 4,0 mgC/m3/ngày, nhỏ hơn năng suất sơ cấp khoảng 100 lần.
- Năng suất thứ cấp trong mựa giú Đụng Bắc và mựa giú Tõy Nam phõn bố tương đối đồng đều, xu hướng tăng dần từ bờ ra khơi trờn vựng biển.
- Vựng biển quần đảo Trường Sa đúng vai trũ quan trọng trong chiến lược phỏt triển kinh Bài bỏo giới thiệu cỏc kết quả tớnh toỏn và tế và an ninh quốc phũng của nước ta, cần những nhận định chủ yếu về sự phõn bố, biến được bảo vệ và củng cố.
- Thụng tin chi tiết về đổi mựa của sinh khối thực vật nổi, động vật cỏc yếu tố hệ sinh thỏi như thực vật nổi, động nổi, năng suất sinh học sơ cấp và thứ cấp núi vật nổi, năng suất sinh học, trữ lượng tiềm chung cũn về trữ lượng tiềm năng.
- Đõy là năng và khả năng khai thỏc nguồn lợi cỏ nổi nghiờn cứu được hoàn thành với sự hỗ trợ kinh nhỏ đặc biệt cần thiết đối với việc quản lý và phớ của Viện Hàn lõm Khoa học và Cụng nghệ bảo vệ biển đảo, tiếp cận đảo.
- liệu quan trắc hoặc cú rất ớt, cỏc mụ hỡnh toỏn TÀI LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP học là giải phỏp hữu ớch trong trường hợp này.
- Với nỗ lực chi tiết húa khu vực, ỏp dụng kỹ Đó tiến hành tớnh toỏn năng suất sinh học thuật giải và lập trỡnh, bức tranh về hệ sinh sơ cấp của thực vật nổi và năng suất sinh học thỏi vựng biển quần đảo Trường Sa phần nào thứ cấp của động vật nổi dựa vào mụ hỡnh được sỏng tỏ.
- Kết quả tớnh toỏn sẽ cung cấp chu trỡnh chuyển húa Nitơ trong hệ sinh thỏi 40 Năng suất sinh học của quần xó plankton … biển.
- Cơ sở phương phỏp luận và cỏc quỏ Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 4: Hụ hấp của trỡnh chuyển hoỏ trong chu trỡnh được diễn Zooplankton.
- tả như sau (hỡnh 1): Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 5 và 6: Chết tự Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 1: Quang hợp của nhiờn của quần thể Phytoplankton và Phytoplankton.
- Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 2: Hụ hấp của Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 7: Khoỏng hoỏ chất Phytoplankton.
- hữu cơ.
- Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 3: Dinh dưỡng của Quỏ trỡnh chuyển hoỏ 8: Đạm hoỏ Zooplankton.
- Sơ đồ chu trỡnh chuyển húa Nitơ trong hệ sinh thỏi biển Theo nguyờn lý bảo toàn, tốc độ toàn phần dC i Pr od i Dest i (1) biến đổi sinh khối hoặc nồng độ của một hợp dt phần sinh, hoỏ học nào đú chớnh là tổng đại số tốc độ cỏc quỏ trỡnh sản sinh làm tăng (nguồn- Ở đõy i=1.
- huỷ-Destruction) nồng độ hoặc sinh khối của hợp phần đú.
- Gọi Ci là nồng độ (hoặc sinh Từng hợp phần của chu trỡnh Nitơ, biểu khối) của hợp phần i, Prodi, Desti tương ứng là thức mụ phỏng Prodi, Desti như sau [2]: tốc độ cỏc quỏ trỡnh làm tăng và làm giảm nồng độ của hợp phần, ta cú.
- C A AMO C N NIT.
- Z.PHY Dest PHY FPN.PHY P ZOO FPD.PHY (3) CP PHY PZ PHY Pr od ZOO (1 X P) ZOO (4) CP PHY 41 Nguyễn Ngọc Tiến, Dư Văn Toỏn Dest ZOO (FZA FZD)ZOO (5) Z PHY.ZOO X P P Pr od DOM.
- FPD.PHY FZD.ZOO (6) CP PHY Dest DOM FD A.DOM (7) Pr od AMO FZAZOO FDADOM.
- PHY FAN AMO (9) C A AMO Pr od NIT FAN AMO.
- NIT FPN PHY (10) P.NIT N Dest NIT L(i).L.
- ONIT Exp(.AMO).PHY FN (11) CN NIT Mụ hỡnh toỏn chu trỡnh chuyển hoỏ Nitơ nào đấy, bài toỏn (12) được giải trong điều kiện được viết lại ở dạng tổng quỏt sau: dừng (dCi/dt = 0, i = 1…5), nghĩa là: dC i Pr od i Dest i Prodi - Desti =0, i = 1.
- dt Cỏc tài liệu sử dụng trong tớnh toỏn bao Đõy là hệ phương trỡnh vi phõn thường gồm gồm: Nhiệt độ lớp nước mặt trung bỡnh nhiều 5 phương trỡnh, cú thể giải bằng nhiều phương năm mựa đụng và mựa hố.
- Dữ liệu này được phỏp, ở đõy chọn phương phỏp Runger Kuta tớnh toỏn thống kờ trờn cỏc ụ 0,25 độ kinh vĩ tại với điều kiện ban đầu: vựng biển nghiờn cứu, nguồn từ Ủy ban Đại dương và khớ quyển (NOAA) phỏt hành năm Ci (t=t0.
- Kết quả của mụ hỡnh (12) với điều kiện Cường độ bức xạ được tớnh toỏn từ cỏc điều (13) cho ta biến động theo thời gian của sinh kiện thiờn văn trung bỡnh trờn cỏc vĩ độ ở vựng khối, hàm lượng cỏc hợp phần, cựng năng suất biển nghiờn cứu trong cỏc mựa đặc trưng.
- sinh học sơ cấp, thứ cấp và cỏc hiệu quả sinh Cỏc tham số sinh thỏi trong mụ hỡnh được thỏi của vựng biển.
- lựa chọn phự hợp với điều kiện biển nhiệt đới Việt Nam và vựng biển nghiờn cứu được thể Với mục đớch nghiờn cứu hiện trạng phõn hiện ở bảng 1 [4-6].
- bố cỏc hợp phần trong chu trỡnh Nitơ và cỏc đặc trưng của cỏc quỏ trỡnh sản xuất vật chất Trường độ sõu tớnh toỏn từ lớp mặt đến hữu cơ bậc thấp ở vựng biển tại một thời điểm 200 m nơi bức xạ quang hợp cú thể tới.
- 42 Năng suất sinh học của quần xó plankton … Bảng 1.
- Một số thụng số (hằng số) chớnh sử dụng trong mụ hỡnh và giỏ trị lựa chọn cho vựng biển Trường Sa TT Ký hiệu Thụng số Thứ nguyờn Giỏ trị 1 P N Tốc độ riờng cực đại sử dụng Nitrat trong quang hợp (Ngày AP Tốc độ riờng cực đại sử dụng Amoni trong quang hợp (Ngày PAROPT Cường độ sỏng thớch hợp cho quang hợp W/m 120 4 T Hệ số biểu thị ức chế quang hợp do nhiệt độ I Hệ số biểu thị ức chế quang hợp do ỏnh sỏng - -0,5 o 6 TLeth Cận dưới nhiệt độ quang hợp C 16 o 7 TOPT Nhiệt độ tối thuận cho quang hợp C 28 Hệ số biểu thị sự ức chế tỏc dụng của NIT trong quang hợp khi cú.
- AT-gN/l) -1 8 1,5 AMO 9 Nm Giỏ trị nghưởng Nitơ tổng (AMO+NIT) tại đú cường độ chết của PHY đạt cực đại AT-gN/l 0,3 10 CP Hệ số bỏn bảo hoà hàm lượng thức ăn AT-gN/l 0,5 11 PHYm Giỏ trị nghưỡng của lượng thức ăn PHY tại đú cường độ chết của ZOO cực đại AT-gN/l 1,0 12 ZA o Tốc độ riờng bài tiết Amoni tại 0 C (Ngày be Hệ số biểu thị ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ bài tiết A D Tốc độ riờng phõn huỷ thành Amoni tại 20 C o (Ngày KT Hệ số biểu thị ảnh hưỡng của nhiệt độ đến DA - 1,05 16 KAMO Tốc độ riờng đạm hoỏ chuyển Amoni thành Nitrat KNIT Tốc độ riờng phi đạm hoỏ chuyển Amoni thành Nitrat I0 Hằng số mặt trời W/m 1.353 KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH bởi tốc độ tổng hợp chất hữu cơ và quang hợp của thực vật nổi phụ thuộc vào bức xạ mặt trời Đặc trƣng phõn bố quỏ trỡnh sản xuất sơ cấp và phỏt triển trong ngưỡng quang hợp cho của thực vật nổi phộp, đõy là những điều kiện sinh thỏi thuận lợi cho quỏ trỡnh tổng hợp chất hữu cơ của thực vật Trong mựa giú Đụng Bắc và Tõy Nam, xu nổi trong vựng biển nghiờn cứu phỏt triển.
- hướng phỏt triển của thực vật nổi tại vựng biển quần đảo Trường Sa tăng dần từ bờ ra khơi, Theo đú năng suất sơ cấp tinh trong giú sinh khối của thực vật nổi ở khu vực này đạt mựa Đụng Bắc và Tõy Nam tại tầng mặt cú xu khoảng mg-tươi/m3 trung bỡnh thế và định lượng đồng đều nhau, giỏ trị trong 1.149 mg-tươi/m3 (hỡnh 2, 3).
- hai mựa biến đổi từ 24 đến 28 mgC/m3/ngày (hỡnh 4, 5), phõn bố với xu thế tăng dần từ Nam So với cỏc thời kỳ khỏc trong năm ở vựng lờn Bắc.
- Toàn vựng biển cú năng suất sơ cấp vĩ độ cao và gần bờ thỡ mựa đụng khụng phải là tinh đạt trung bỡnh 26 mgC/m3/ngày, riờng khu thời kỳ phỏt triển của thực vật nổi do nhiệt độ vực ở vĩ độ 12 cú năng suất sơ cấp tinh cao, đạt nước giảm thấp, cường độ bức xạ khụng lớn, khoảng 28 mgC/m3/ngày.
- Điều này liờn quan nhưng ở vựng quần đảo Trường Sa, mựa đụng chặt chẽ tới cỏc điều kiện sinh thỏi thuận, trong và mựa hố nhiệt độ chỉ dao động trong khoảng đú cú nền nhiệt.
- từ 24 đến 30oC, cỏc nguồn dinh dưỡng từ lục địa khụng cú, lớp nước mặt lại cú bức xạ lớn vỡ Phõn bố sức sản xuất sơ cấp tinh vựng biển vậy mà sinh vật đó phỏt triển ở cỏc tầng nước cú đặc điểm là khu vực phớa Bắc cao hơn hẳn cú bức xạ thớch hợp và lượng dinh dưỡng cao.
- khu vực phớa Nam, năng suất sơ cấp tinh Xu thế và sinh khối thực vật nổi khỏ đồng đều thường đạt cực đại ở tầng mặt đến tầng 50m.
- 43 Nguyễn Ngọc Tiến, Dư Văn Toỏn Hỡnh 2.
- Phõn bố sinh khối thực vật nổi (mg-tươi/m3) tầng mặt trung bỡnh thỏng 1 Hỡnh 3.
- Phõn bố sinh khối thực vật nổi (mg-tươi/m3) tầng mặt trung bỡnh thỏng 7 44 Năng suất sinh học của quần xó plankton … Hỡnh 4.
- Phõn bố năng suất sơ cấp tinh (mgC/m3/ngày) tầng mặt trung bỡnh thỏng 1 Hỡnh 5.
- Phõn bố năng suất sơ cấp tinh (mgC/m3/ngày) tầng mặt trung bỡnh thỏng 7 45 Nguyễn Ngọc Tiến, Dư Văn Toỏn Hỡnh 6.
- Phõn bố nhiệt độ tầng mặt trung bỡnh thỏng 1 Hỡnh 7.
- Phõn bố nhiệt độ tầng mặt trung bỡnh thỏng 7 46 Năng suất sinh học của quần xó plankton … Trong mựa giú Tõy Nam, hầu hết cỏc khu Đặc trƣng phõn bố quỏ trỡnh sản xuất sơ cấp vực của vựng biển nghiờn cứu cú năng suất sơ của động vật nổi cấp tinh trong khoảng 42-48 mgC/m3/ngày, cao hơn so với mựa giú Đụng Bắc và cũng đồng Trong mựa giú Đụng Bắc, nột tương đồng nhất hơn.
- Tuy vậy cũng cú thể thấy khu vực giữa bức tranh phõn bố sinh khối và năng suất biển Khỏnh Hoà, Phan Thiết và Trường Sa cú của động vật nổi thể hiện khỏ rừ (hỡnh 8) và rất tốc độ tổng hợp chất hữu cơ cao hơn cỏc khu phự hợp với phõn bố của sức sản xuất sơ cấp vực khỏc.
- của thực vật nổi, nhất là đối với sản phẩm tinh.
- Đõy là sự biểu hiện rừ nhất và đỳng quy luật về Xem xột đặc trưng phõn bố trường nhiệt thỏng 1 và thỏng 7 (đại diện cho mựa giú Đụng quan hệ dinh dưỡng bậc thấp ở vựng biển Bắc và mựa giú Tõy Nam), thấy rằng: nghiờn cứu.
- Xu hướng phỏt triển là tăng dần từ bờ ra khơi [1].
- Sinh khối động vật nổi tầng mặt Nhiệt độ nước bề mặt biển phụ thuộc vào đạt giỏ trị trong khoảng 180 - 243 mg-tươi/m3, bức xạ mặt trời tới mặt nước biển Theo một số trung bỡnh 211 mg-tươi/m3.
- nghiờn cứu trước đõy, nhiệt độ thớch hợp cho quang hợp của thực vật nổi vựng biển Nhiệt Trong mựa giú Tõy Nam sinh khối động vật Đới Việt Nam trong khoảng 26-28oC [3, 4].
- So nổi (hỡnh 9) dao động trong khoảng 227 - sỏnh nền nhiệt trung bỡnh mựa ở vựng biển 267 mg-tươi/m3.
- nghiờn cứu với giỏ trị này thấy rằng trong mựa giú Đụng Bắc toàn khu vực Trường Sa từ vĩ Xu thế chung phõn bố theo mặt rộng của tuyến 6 - 12oN cú nhiệt độ nước tầng mặt đạt động vật nổi mựa giú Tõy Nam và Đụng Bắc 26-28,5oC (trừ dải nước sỏt bờ Vũng Tàu), tại quần đảo Trường Sa là tăng dần từ bờ ra trong khi nền nhiệt trung bỡnh trong mựa giú khơi và xu thế biến đổi tương đối đồng đều.
- Tõy Nam thường cao hơn 29,5oC (hỡnh 6, 7).
- Phõn bố sinh khối động vật nổi (mg-tươi/m3) tầng mặt trung bỡnh thỏng 1 47 Nguyễn Ngọc Tiến, Dư Văn Toỏn Hỡnh 9.
- Phõn bố sinh khối động vật nổi (mg-tươi/m3) tầng mặt trung bỡnh thỏng 7 Hỡnh 10.
- Phõn bố năng suất thứ cấp (mgC/m3/ngày) tầng mặt trung bỡnh thỏng 1 48 Năng suất sinh học của quần xó plankton … Hỡnh 11.
- Phõn bố năng suất thứ cấp (mgC/m3/ngày) tầng mặt trung bỡnh thỏng 7 Năng suất thứ cấp trong mựa giú Đụng Bắc toỏn mụ hỡnh chu trỡnh chuyển hoỏ Nitơ trong thấp hơn trong mựa giú Tõy Nam và cả hai mựa hệ sinh thỏi vựng biển nghiờn cứu.
- Kết quả cho phõn bố theo xu hướng tăng dần từ bờ ra khơi thấy rằng: năng suất sơ cấp tinh của vựng biển trờn vựng biển nghiờn cứu (hỡnh 10).
- Trong đạt cỡ 24 đến 28 mgC/m3/ngày trong mựa giú mựa này hầu hết toàn vựng biển cú năng suất Đụng Bắc và mựa giú Tõy Nam.
- Trong giú mựa thứ cấp trong khoảng 2,6 đến trờn 4,0 Đụng Bắc sinh khối động vật nổi tầng mặt đạt mgC/m3/ngày.
- Vị trớ cỏc khu vực cú năng suất giỏ trị trong khoảng 180 - 243 mg-tươi/m3, thứ cấp cao trựng hợp tương đối với cỏc khu trung bỡnh 211 mg-tươi/m3.
- Trong mựa giú Tõy vực cú sinh khối cao.
- Nam sinh khối động vật nổi dao động trong khoảng 227 - 267 mg-tươi/m3.
- Trong mựa giú Tõy Nam thỏng 7 (hỡnh 11), năng suất thứ cấp phõn bố tương đối đồng đều Năng suất thứ cấp của vựng biển biến đổi và cú giỏ trị trong khoảng 3,8-5,0 trong khoảng 3,6 đến 4,0 mgC/m3/ngày, nhỏ mgC/m3/ngày.
- Đõy là sự khỏc biệt về giỏ trị hơn năng suất sơ cấp khoảng 100 lần.
- Năng năng suất thứ cấp giữa 2 mựa.Điều này phự hợp suất thứ cấp trong mựa giú Đụng Bắc và mựa với đặc trưng của hệ sinh thỏi biển nhiệt đới giú Tõy Nam phõn bố tương đối đồng đều, xu Việt Nam, nơi cú cỏc yếu tố sinh thỏi mụi hướng tăng dần từ bờ ra khơi trờn vựng biển.
- TÀI LIỆU THAM KHẢO KẾT LUẬN Năng suất sinh học của quần xó Plankton 1.
- Năng suất sinh học sơ vựng biển Trường Sa Việt Nam (6-12ON, 109- cấp và hiệu ứng sinh thỏi của dũng nước trồi 118OE) được tớnh toỏn trờn cơ sở cỏc hệ số ở vựng biển Nam Trung Bộ, Cỏc cụng trỡnh chuyển hoỏ năng lượng giữa cỏc bậc dinh nghiờn cứu vựng nước trồi mạnh Nam Trung dưỡng.
- Cỏc hệ số này được tỡm từ việc giải bài Bộ.
- 49 Nguyễn Ngọc Tiến, Dư Văn Toỏn 2.
- vựng biển khơi nam Việt Nam.
- Nguyễn Ngọc Tiến, 2011.
- Đỏnh giỏ quỏ Vietnam Joint Oceanographic and Marine trỡnh sản xuất sơ cấp và hiệu quả sinh thỏi Scientific Research Expedition in the South vựng biển vịnh Bắc Bộ.
- Nguyễn Ngọc Tiến, Nguyễn Chớ Cụng, Dư 3.
- Mụ hỡnh chu trỡnh chuyển vật phự du vựng biển phớa Tõy Trường Sa húa Ni tơ trong hệ sinh thỏi biển ỏp dụng và mối quan hệ của chỳng với cỏc yếu tố cho vựng biển vịnh Bắc Bộ.
- Một số kết quả tớnh toỏn 2009.
- năng suất sinh học của quần xó plankton 50 Năng suất sinh học của quần xó plankton … BIOLOGICAL PRODUCTION OF PLANKTON COMMUNITY IN THE MARINE REGION OF TRUONG SA ARCHIPELAGO 1 Nguyen Ngoc Tien, 2Du Van Toan 1 Institute for Marine Geology and Geophysics-VAST 2 Vietnam Administration of Seas and Islands ABSTRACT: The biological production of plankton population in Truong Sa (Spratly) archipelago, Vietnam (6-12ON, 109-118OE) was calculated basing on energy transformed coefficients between nutrient orders.
- The results show that: The coarse primary power is about 69 mgC/m3/day in North-East monsoon and South-West monsoon, with about 40% fine product.
- The fine primary power reaches from 24 to 28 mgC/m3/day in North-East monsoon and South- West monsoon.
- The secondary power changes in range 3,6-4,0 mgC/m3/day, less than 100 times primary power