Giáo trình Đặc điểm điều kiện địa hóa sinh thái của sá sùng (Sipuculus nudus) ở rừng ngập mặn Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh - Nguyễn Tài Tuệ

Nội dung text: Giáo trình Đặc điểm điều kiện địa hóa sinh thái của sá sùng (Sipuculus nudus) ở rừng ngập mặn Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh - Nguyễn Tài Tuệ

1. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 Đặc điểm điều kiện địa hóa sinh thái của sá sùng (Sipuculus nudus) ở rừng ngập mặn Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh Nguyễn Tài Tuệ*, Phạm Thảo Nguyên, Nguyễn Thị Thu Huyền, Trần Đăng Quy, Đặng Minh Quân, Nguyễn Đình Thái, Mai Trọng Nhuận Khoa Địa chất, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 12 tháng 5 năm 2016 Chỉnh sửa ngày 29 tháng 8 năm 2016; Chấp nhận đăng ngày 28 tháng 10 năm 2016 Tóm tắt: Sá sùng (Sipuculus nudus) là nguồn lợi thủy sản có giá trị kinh tế cao của người dân vùng ven biển tỉnh Quảng Ninh. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về đặc điểm sinh học và môi trường sống nhưng chưa có nghiên cứu xác định đặc điểm địa hóa sinh thái, nguồn thức ăn và bậc dinh dưỡng của sá sùng. Điều này dẫn đến thiếu cơ sở khoa học để xây dựng các giải pháp bảo vệ đa dạng sinh học, duy trì sản lượng của nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá này. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định được đặc điểm địa hóa sinh thái của sá sùng tại rừng ngập mặn Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sá sùng sinh sống chủ yếu tại các bãi triều xung quanh rừng ngập mặn có thành phần trầm tích cát chiếm khoảng 82,47 %. Hàm lượng vật chất hữu cơ, TOC, TN, giá trị δ13C và δ15N lần lượt biến đổi trong khoảng từ 1,39 và 18,82 %; 1,74 và 4,18 %; 0,01 và 0,37 %; -27,31 và -22,38 ‰; 0,15 và 8,18 ‰. Giá trị 13C của sá sùng dao động trong khoảng từ -16,61 đến –14,81 ‰ cao hơn của thực vật phù du (-22,21 ‰) và vi tảo bám đáy bãi triều (-22,31 ‰), minh chứng cho nguồn gốc thức ăn của sá sùng rất đa dạng gồm thực vật phù du, vi tảo bám đáy và rất ít vật chất hữu cơ từ rừng ngập mặn. Giá trị δ15N của sá sùng dao động trong khoảng từ 6,36 đến 9,85 ‰, tương ứng với bậc dinh dưỡng từ 1,72-2,75 và có xu thế tăng cùng với kích thước sá sùng. Như vậy, sá sùng trưởng thành sử dụng nguồn thức ăn phong phú và giàu dinh dưỡng hơn dẫn tới xu hướng tăng bậc dinh dưỡng theo kích thước cơ thể. Từ khóa: Sá sùng; Đồng vị bền; Địa hóa sinh thái; Rừng ngập mặn; Đồng Rui. 1. Mở đầu* trộn sinh học trầm tích ở các vùng bãi triều, đất ngập nước ven biển [2]. Sá sùng là một trong Sá sùng (Sipuculus nudus) là loài động vật những tài nguyên biển quý, tương tự như các loài không xương sống, không phân đốt, sống tập trung sinh vật có mức độ dinh dưỡng cao như cá, cua, tại các vùng triều có nền đáy cát hoặc cát bùn [3]. sao biển và hải quỳ [13]. Ở Việt Nam, sá sùng Sá sùng đóng vai trò quan trọng trong quá trình xáo được biết đến là loài hải sản quý hiếm, có giá trị thương mại lớn trong ngành công nghiệp thực ___ phẩm và xuất nhập khẩu, đem lại nguồn thu nhập * Tác giả liên hệ. ĐT.: 84-1648738650 đáng kể cho người dân các địa phương ven biển. Email: tuenguyentai@gmail.com 177
2. 178 N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 Hiện nay, sá sùng đã được Cục sở hữu trí tuệ xác lập hồ sơ danh mục sản phẩm được chỉ dẫn nguồn gốc địa lý (goo.gl/kPNADX). Tuy nhiên, nguồn lợi sá sùng đang bị suy giảm mạnh bởi các hoạt động khai thác không hợp lý, chặt phá rừng ngập mặn, ô nhiễm môi trường, chuyển đổi mục đích sử dụng đất và biến đổi điều kiện địa hoá sinh thái [5]. Phân tích giá trị đồng vị bền carbon (δ13C) và nitơ (δ15N) là phương pháp được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu xác định nguồn thức ăn và quan hệ dinh dưỡng của các cá thể trong môi trường biển [16, 19], đặc biệt là đối với động vật không xương sống [12]. Thành phần đồng vị bền của một sinh vật phụ thuộc vào thành phần đồng vị bền của nguồn thức ăn của chúng. Giá trị δ13C và δ15N của mỗi loài sinh vật cao hơn so với nguồn thức ăn của chúng lần lượt là 0,4 ± 1,3 và 3,4 ± 1 ‰ [20]. Mỗi Hình 1. Vị trí các khu vực lấy mẫu nguồn thức ăn có giá trị δ13C khác nhau nên phân tại rừng ngập mặn Đồng Rui. tích giá trị δ13C có thể làm sáng tỏ nguồn gốc của vật chất hữu cơ trong chuỗi thức ăn, do vậy có thể 2. Phương pháp nghiên cứu phân biệt được sự đóng góp lượng thức ăn từ các Khu vực nghiên cứu nguồn [1, 8]. Do sự khác biệt của giá trị δ15N giữa Nghiên cứu này được tiến hành tại hệ sinh thái các nguồn thức ăn nên giá trị δ15N không chỉ được rừng ngập mặn xã Đồng Rui, huyện Tiên Yên, tỉnh sử dụng để phân tích nguồn thức ăn mà còn để xác Quảng Ninh (Hình 1). Đồng Rui là một xã đảo định bậc dinh dưỡng của sinh vật [17]. nằm kẹp giữa sông Voi Lớn và sông Ba Chẽ, có Hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu tổng diện tích tự nhiên là 4910,13 ha, trong đó diện về sá sùng, nhưng hầu hết các nghiên cứu tập trung tích rừng ngập mặn là 2194,1 ha [26]. Rừng ngập làm sáng tỏ đặc điểm hình thái sinh học, sinh mặn Đồng Rui là hệ sinh thái rừng ngập mặn trưởng, phân loại học, ảnh hưởng của biến đổi sinh nguyên sinh duy nhất tại Việt Nam, có chất lượng cảnh và ô nhiễm môi trường đến đời sống của sá rừng tốt với các loài thực vật ngập mặn chủ yếu là sùng, mà chưa có nghiên cứu về đặc điểm địa hóa Vẹt dù bông đỏ (Bruguiera gymnorrhiza), Đước sinh thái, cũng như nguồn thức ăn và bậc dinh vòi (Rhizophora stylosa), Trang (Kandelia dưỡng của sá sùng [2, 22, 23]. Mục tiêu của nghiên obovata), Mắm biển (Avicennia marina) và Sú cứu này là xác định đặc điểm điều kiện địa hoá (Aegiceras corniculatum). Rừng ngập mặn Đồng sinh thái, nguồn thức ăn và bậc dinh dưỡng của sá Rui có mức độ đa dạng sinh học cao và cung cấp sùng ở rừng ngập mặn Đồng Rui, huyện Tiên Yên, nhiều chức năng và giá trị sinh thái quan trọng cho tỉnh Quảng Ninh bằng ứng dụng phương pháp người dân trong khu vực. Rừng ngập mặn là nơi cư phân tích giá trị đồng vị bền δ13C và δ15N và các trú, bãi kiếm ăn, sinh sản, nuôi dưỡng ấu trùng cho đặc trưng môi trường trầm tích. Kết quả nghiên nhiều loài sinh vật, đồng thời cung cấp các sinh kế cứu sẽ là cơ sở khoa học tin cậy để đề xuất các giải cho người dân địa phương gồm đánh bắt các loại pháp bảo tồn và duy trì đa dạng sinh học, khai thác hải sản có giá trị như sá sùng, tôm, cua, ngao và cá và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này. K biển. Trung bình, mỗi năm người dân trong xã thu
3. N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 179 về 5,85 tỷ đồng từ việc đánh bắt và xuất khẩu sá trầm tích được đo lặp lại 3 lần liên tục để xác định sùng [7]. giá trị trung bình. Khảo sát thực địa và thu thập mẫu Thành phần độ hạt trầm tích được phân tích Công tác nghiên cứu khảo sát thực địa và lấy bằng phương pháp nhiễu xạ lazer bằng hệ thống mẫu tại rừng ngập mặn Đồng Rui được thực hiện máy phân tích tự động LA-950V2 (Horiba Co.). từ ngày 24 đến 29 tháng 3 năm 2016. Các loại mẫu Sau khi khởi động 30 phút, tiến hành các cài đặt hệ gồm 35 mẫu sá sùng, 15 mẫu trầm tích mặt và vật thống thông qua máy tính đã kết nối với máy LA- chất hữu cơ (39 mẫu lá cây ngập mặn, 15 mẫu vi 950V2, tiếp đó đưa một lượng nhỏ (khoảng 1 g) tảo bám đáy và 5 mẫu thực vật phù du) được thu mẫu trầm tích tươi vào máy. thập tại các vị trí khác nhau (Bảng 1, Hình 1). Mẫu Phương pháp xác định hàm lượng vật chất sá sùng được thu thập cùng với người dân địa hữu cơ phương bằng xẻng có cán dài tại 35 vị trí khác Khoảng 20 g mẫu trầm tích ướt được thu thập nhau trên bãi triều xung quanh rừng ngập mặn. tại mỗi vị trí bãi triều, rìa rừng và trong rừng ngập Mẫu sá sùng được rửa sạch, đo chiều dài và cân mặn được cho vào chén sứ và sấy ở 60 °C trong tủ khối lượng. Mẫu trầm tích mặt (0 - 2 cm) được thu sấy. Sau khi sấy khô, mẫu trầm tích được nghiền thập bằng bay inox tại các vị trí khác nhau gồm mịn bằng cối và chày mã não. Trong quá trình trên bãi triều xung quanh rừng ngập mặn, rìa rừng nghiền mẫu, các loại cành cây, rễ cây, vật chất hữu và trong rừng ngập mặn khi triều thấp và đóng gói cơ thô và vụn vỏ sinh vật được loại bỏ bằng các trong các túi nilon kín. Đối với mẫu lá cây ngập kẹp inox. Hàm lượng vật chất hữu cơ (OM) được mặn, các mẫu lá xanh và lá đã rụng dưới nền rừng xác định bằng phương pháp đo lượng chất mất khi được thu thập và rửa sạch các vật chất bẩn và trầm nung. Khoảng 2 g mẫu trầm tích đã nghiền mịn tích dính trên bề mặt lá bằng nước cất [24]. Vi tảo được sấy khô lại ở nhiệt độ 100 °C trong 2 giờ để bám đáy được thu thập bằng bay từ lớp mỏng tập làm bay hơi nước hấp phụ. Sau đó, mẫu được cân đoàn vi tảo trên bề mặt trầm tích tại vùng bãi triều, khối lượng ban đầu và đem đốt ở nhiệt độ 550 ranh giới bãi triều-rừng và trong rừng ngập mặn °C trong 3 giờ. Hàm lượng OM được xác khi triều thấp [25]. Mẫu thực vật phù du trong nước định bằng hiệu số khối lượng trước và sau khi biển được thu thập bằng cách lọc 0,5 - 1,0 lít nước đốt chia cho khối lượng mẫu ban đầu và nhân tầng mặt (ở độ sâu 0 - 2 m) qua qua màng lọc có lỗ với 100 %. hổng 0,7 μm và đường kính màng 47 mm Phương pháp phân tích giá trị đồng vị bền (Whatman GF/F glass fiber filters). Sau khi lọc, Các mẫu sá sùng được ngâm trong nước biển màng lọc chứa mẫu được rửa nhẹ nhàng bằng nước pha loãng 24 giờ để làm sạch ruột, sau đó rửa cất để loại bỏ muối [24]. Tất cả các mẫu đã thu sạch bằng nước cất và lau khô. Tiếp đó, tiến thập được đóng gói trong túi nilon, bảo quản lạnh hành mổ lấy tế bào cơ trong các mẫu sá sùng và và vận chuyển đến phòng thí nghiệm để tiến hành sấy khô ở 60 °C trong 24 giờ, sau đó nghiền mịn 13 phân tích. bằng cối và chày mã não. Giá trị δ C có thể bị thay đổi bởi hàm lượng lipid trong động vật không xương sống [21], vì vậy cần tách lipid ra 3. Các phương pháp trong phòng thí nghiệm khỏi tế bào cơ trước khi phân tích đồng vị bền. Các tế bào cơ sau khi nghiền mịn được đặt trong Phương pháp đo giá trị Eh và phân tích thành một Eppendorf và ngâm trong dung dịch phần độ hạt trầm tích clorofom - methanol (CHCl3 - CH3OH) theo tỉ lệ Giá trị Eh của mẫu trầm tích được đo bằng 2:1 trong 24 giờ để tách lipid, tiếp đó đem sấy điện cực của máy cầm tay Horiba D-54. Mỗi mẫu khô ở 60 °C.
4. 180 N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 Các mẫu trầm tích đã nghiền mịn được lấy 4. Kết quả và thảo luận vào ống nghiệm Eppendorf, sau đó nhỏ 3 ml axít HCl 1N và để ổn định trong 24 giờ để loại bỏ Giá trị đồng vị bền của các nguồn vật chất thành phần carbonat. Dung dịch axít sau phản hữu cơ ứng sẽ được hút sạch bằng pi-pét. Tiếp theo, Các nguồn vật chất hữu cơ chính tại khu vực khoảng 4 ml nước loại bỏ ion mili-Q được nhỏ rừng ngập mặn Đồng Rui gồm thực vật ngập mặn, 13 vào ống nghiệm, rung lắc cho trộn đều với mẫu, thực vật phù du và vi tảo bám đáy. Giá trị δ C của rồi cho vào máy li tâm để tách riêng mẫu và các nguồn hữu cơ này dao động từ -28,78 đến - 13 dung dịch nước có chứa axít trong mẫu. Quá 22,21 ‰ (Bảng 1). Giá trị δ C của lá cây ngập trình rửa mẫu này được lặp lại 4 lần, sau đó đem mặn là -28,78 ± 1,18 ‰, thực vật phù du là - sấy khô ở 60 °C trong 48 giờ. 22,21 ± 0,64 ‰, của vi tảo bám đáy tại các vị Hàm lượng TOC, TN và giá trị δ13C, δ15N trí bãi triều, rìa rừng và trong rừng lần lượt là được phân tích bằng máy phân tích nguyên tố -22,31 ± 0,10 ‰, -23,34 ± 0,13 ‰, -23,38 ± (EA-EuroVector) kết nối với hệ thống khối phổ 0,35 ‰, tương tự với kết quả của các nghiên đồng vị bền (Nu Perspective). Các mẫu sá sùng, cứu trước đó tại rừng ngập mặn Vườn quốc lá cây ngập mặn, trầm tích, vi tảo bám đáy, lá gia Xuân Thủy [25]. 15 cây ngập mặn và thực vật phù du được gói trong Giá trị δ N của các nguồn vật chất hữu cơ biến các cốc thiếc kích thước 6×4 mm và đặt vào đổi trong khoảng từ 3,1 đến 4,5 ‰ (Bảng 1). Giá trị 15 khay mẫu tự động. Các loại mẫu sẽ rơi vào δ N của lá cây ngập mặn, thực vật phù du lần lượt buồng đốt của máy phân tích nguyên tố và được là 4,5 ± 1,2 ‰ và 3,9 ± 0,2 ‰, của vi tảo bám đáy tại bãi triều, rìa rừng, trong rừng lần lượt là chuyển hóa thành khí CO2 và NO2. Sau đó các khí này được chuyển qua buồng khử và bị khử 4,3 ± 0,3 ‰, 3,8 ± 0,3 ‰, 4,3 ± 0,3 ‰. Các loài vi tảo bám đáy và thực vật phù du thường giàu thành khí CO2 và khí N2. Các khí này tiếp tục được chuyển qua cột sắc ký khí và phân tách để protein hơn các loài thực vật trên cạn [18]. Do 15 đưa vào hệ thống khối phổ đồng vị bền. Tại đây, đó, giá trị δ N của thực vật phù du và vi tảo bám các loại khí được ion hóa và đi qua các trường từ đáy tại khu vực nghiên cứu dao động trong và các đồng vị bền của carbon và nitơ được đếm khoảng từ 3,8 đến 4,3 ‰ (Bảng 1). Tuy nhiên, 15 bằng các cốc Faraday. Bộ phận khối phổ đồng vị kết quả phân tích cho thấy giá trị δ N của lá cây xác định các đồng vị bền của mẫu bằng cách so ngập mặn tương đối cao và cao nhất trong các sánh với các khí chuẩn. Trong quá trình phân nguồn hữu cơ (4,5 ‰). Điều này được giải thích tích, chất chuẩn Ure đã biết trước thành phần bởi sự tích lũy hàm lượng nitơ ngày càng cao TOC, TN và giá trị tỉ số δ13C và δ15N được sử trong các mẫu lá cây ngập mặn phân hủy [6]. dụng để tính toán và kiểm tra kết quả phân tích. Đặc điểm địa chất sinh thái bãi triều Giá trị tỉ số đồng vị bền của mẫu được tính theo Giá trị Eh trong trầm tích mặt tại Đồng Rui công thức (1): có xu hướng giảm dần từ ngoài vào trong rừng R ngập mặn, dao động trong khoảng từ -263,33 δ13C hoặc δ15 N = (sample – 1) × 1000 (1) mV trong rừng ngập mặn đến 17,67 mV tại khu Rstandard vực rìa rừng (Bảng 2). Giá trị Eh trung bình tại Trong đó, R là tỉ số của đồng vị carbon nặng bãi triều cát, rìa rừng và trong rừng lần lượt là - với đồng vị carbon nhẹ (13C/12C hoặc 15N/14N), 118,86; -93,83 và -141,88. Eh thấp chứng tỏ môi Rsample là tỉ số của mẫu phân tích và Rstandard là đá trường trầm tích tại khu vực nghiên cứu có tính vôi Pee Dee Belemninte (PDB). khử mạnh, hàm lượng oxi thấp. Sự giảm giá trị Eh từ bãi triều so với phía trong rừng có thể giải
5. N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 181 thích là do tăng lên về hàm lượng chất hữu cơ, vật chất lơ lửng trong nước sông Voi Lớn và Ba xảy ra mạnh quá trình phản ứng yếm khí [14]. Chẽ vào khu vực rừng ngập mặn. Theo chiều từ Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng thành phần rìa rừng ngập mặn vào sâu trong rừng thì năng trầm tích tầng mặt tại khu vực nghiên cứu gồm cát lượng dòng triều càng giảm [27]. Bên cạnh đó, hạt mịn (> 63 μm), bột (4-63 μm), sét (< 4 μm) và mật độ dày đặc các loài thực vật ngập mặn như có xu hướng giảm dần từ bãi triều vào trong rừng Trang (K. obovata), Vẹt dù bông đỏ ngập mặn (Hình 2). Hàm lượng trầm tích bột và (B. gymnornitreza) và Sú biển (A. corniculatum) sét trong rừng ngập mặn chiếm tỉ lệ cao, lần lượt trong hệ sinh thái rừng ngập mặn Đồng Rui có là 43,3 % và 13,6 % và có xu hướng giảm dần từ thể làm giảm tốc độ dòng triều và đóng vai trò trong rừng ngập mặn, rìa rừng ngập mặn, bãi như một cái bẫy để lưu giữ trầm tích hạt mịn [4]. triều. Điều này được giải thích bởi quá trình lắng Kết quả là, các hạt trầm tích có kích thước lớn bị đọng trầm tích hạt mịn tại vùng rừng ngập mặn lắng đọng ở bãi triều và rìa rừng, chỉ các trầm ven biển. Quá trình dâng lên của thủy triều đóng tích hạt mịn được vận chuyển sâu vào phía trong vai trò như một yếu tố quan trọng để vận chuyển rừng [27]. Bảng 1. Giá trị đồng vị bền của các nguồn vật chất hữu cơ 15 13 Nguồn vật chất δ N (‰) δ C (‰) n Kí hiệu hữu cơ Trung bình SD Trung bình SD Lá cây ngập mặn Mgr 4,5 1,2 –28,78 1,18 39 Vi tảo bám đáy Bãi triều BMA-TF 4,3 0,3 –22,31 0,10 5 Rìa rừng BMA-FG 3,8 0,3 –23,34 0,13 5 Trong rừng BMA-IF 4,3 0,3 –23,38 0,35 5 Thực vật phù du Phyto 3,9 0,2 –22,21 0,64 5 Trầm tích Bãi triều Sed-TF 3,8 0,4 –23,77 0,65 5 Rìa rừng Sed-FG 3,1 0,2 –25,51 0,82 5 Trong rừng Sed-IF 3,1 0,3 –26,35 0,37 5 l Hàm lượng cát dao động từ 22,65 đến 93,60 sống của sá sùng chủ yếu là cát hạt mịn. Kết quả %, trung bình là 54,39 %, chiếm hơn 68 % tại bãi này tương tự với các nghiên cứu về môi trường triều nhưng giảm mạnh xuống còn hơn 43 % tại sống của sá sùng tại các bãi triều khác như Cái khu vực trong rừng ngập mặn (Hình 2). Điều đó Rồng, Đông Xá [5], Cam Ranh, Khánh Hòa [23] chứng tỏ rằng, thành phần trầm tích tại môi trường và phía tây Thái Bình Dương [13]. Bảng 2. Đặc điểm môi trường địa hóa của trầm tích tầng mặt rừng ngập mặn Đồng Rui (n = 46) Eh (mV) Bùn (%) OM (%) TN (%) TOC (%) δ15N (‰) δ13C (‰) Cmin -263,33 6,4 1,39 0,01 1,74 0,15 -27,31 Cmax 17,67 77,35 18,82 0,37 4,18 8,18 -22,38 Ctb -126,47 45,61 7,47 0,19 3,01 3,24 -25,59 SD 72,18 19,32 3,87 0,08 0,54 1,93 1,16 V (%) 5209,27 373,42 14,98 0,01 0,30 3,73 1,34
6. 182 N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 x Hình 2. Đặc điểm thành phần trầm tích bề mặt tại rừng ngập mặn Đồng Rui (TF: Bãi triều, FG: Rìa Hình 3. Tương quan tuyến tính giữa hàm lượng TN (%) rừng, IF: Trong rừng). và TOC (%) trong trầm tích. 13 13 Hình 4. Mối quan hệ giữa C/N và δ C (a), giữa TOC và δ C (b) trong trầm tích mặt. Nguồn gốc thức ăn và bậc dinh dưỡng và sinh vật phù du vào trong ruột để thực hiện của sá sùng quá trình tiêu hóa [23]. Tuy nhiên, lá cây ngập Các mẫu sá sùng tại Đồng Rui có chiều dài và mặn và trầm tích không được tiêu hóa và bị đào khối lượng lần lượt nằm trong khoảng từ 6,5 đến thải ra ngoài, bởi chúng chứa hàm lượng lớn 24 cm và 3,6 đến 24,7 g với giá trị trung bình lần các chất khó phân hủy như xenlulozo và lignin lượt là 12,14 cm và 10,92 g. [15]. Ngược lại, thực vật phù du và vi tảo bám Giá trị 13C của sá sùng và các nguồn thức đáy thường giàu các vật chất dễ phân hủy như ăn tại rừng ngập mặn Đồng Rui cho thấy giá trị protein, do đó, chúng được chuyển hóa thành 13C của sá sùng cao hơn giá trị 13C trong thực các chất dinh dưỡng tích tụ trong tế bào của sá vật phù du (-22,21 0,64 ‰) và vi tảo bám đáy sùng. Điều đó chứng tỏ rằng nguồn thức ăn bãi triều (–22,31 0,1 ‰) (Hình 5). Sá sùng là chính của sá sùng là thực vật phù du và vi tảo loài không có tính chọn lọc thức ăn, chúng thu bám đáy bãi triều. Kết quả này tương tự với kết thập thức ăn từ trong môi trường nước và trên quả nghiên cứu tại vùng dưới cửa sông bề mặt trầm tích. Trong quá trình thu thập thức Nanakita, Nhật Bản [10]. ăn, sá sùng hút tất cả trầm tích, mùn bã hữu cơ
7. N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 183 Hình 5. Giá trị δ13C, δ15N (‰) của sá sùng Hình 6. Sự tương quan giữa chiều dài, và các nguồn hữu cơ tại rừng ngập mặn Đồng Rui khối lượng và bậc dinh dưỡng của sá sùng. (Các ký hiệu của nguồn vật chất hữu cơ (VCHC) được trình bày trong Bảng 1). Khi so sánh giá trị 15N giữa sá sùng và nguồn nguồn thức ăn và “1” là bậc dinh dưỡng của thực thức ăn chính là thực vật phù du (Hình 5), rõ ràng vật phù du. nhận thấy giá trị 15N của sá sùng cao hơn. Do vậy, Kết quả phân tích cho thấy, sá sùng là sinh vật bậc dinh dưỡng của sá sùng được xác định dựa trên tiêu thụ bậc 1 trong chuỗi thức ăn, có bậc dinh giá trị 15N của thực vật phù du [12, 17]. Giá trị dưỡng dao động từ 1,72 đến 2,75, trung bình là 15N tăng theo mỗi bậc dinh dưỡng giữa động vật 2,15 (Hình 5, Hình 6). Sá sùng là loài động vật ăn và nguồn thức ăn chính của nó trong chuỗi/ lưới các mùn bã hữu cơ và thực vật phù du bằng cách thức ăn được xác định là 3,4 1 ‰ [20]. Trong vươn phần khoang xúc tu rất dài để thu thập thức nghiên cứu này, bậc dinh dưỡng của sá sùng được ăn [9]. Do đặc điểm cấu tạo và tập tính bắt mồi xác định theo phương trình (3): nên khi sá sùng phát triển thì khoang xúc tu phát 15 15 triển theo, dẫn đến bán kính bắt mồi lớn hơn và TL = ( Nss -  Ncơ sở)3,4 + 1 (3) [19] 15 nguồn thức ăn sẽ phong phú hơn. Vì vậy, sá sùng Trong đó: TL là bậc dinh dưỡng;  N và ss càng trưởng thành thì nguồn thức ăn càng đa dạng 15N lần lượt là giá trị đồng vị bền của sá sùng cơ sở và giàu dinh dưỡng hơn, nên tạo ra các các giá trị và của thực vật phù du; 3,4 là giá trị tăng đồng vị đồng vị bền khác nhau của sá sùng. 15N theo mỗi bậc dinh dưỡng của sá sùng so với ơ Hình 7. Mối quan hệ giữa chiều dài, khối lượng và giá trị δ13C, δ15N của sá sùng. h
8. 184 N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 Các cá thể sá sùng càng lớn thì giá trị đồng vị 4,18 %; 0,01 và 0,37 %; -27,31 và -22,38 ‰; 0,15 bền 13C và 15N của chúng càng tăng (Hình 7). Sự và 8,18 ‰. biến đổi giá trị 13C của sá sùng theo kích thước 3) Các nguồn thức ăn của sá sùng bao gồm lá chứng tỏ sá sùng càng lớn thì chúng không chỉ ăn cây ngập mặn, trầm tích, vi tảo bám đáy và thực 13 thực vật phù du, vi tảo bám đáy, trầm tích, mùn bã vật phù du. Giá trị  C của sá sùng dao động trong 13 hữu cơ, mà còn ăn các loài sinh vật khác như động khoảng từ -16,61 và -14,81 ‰ xấp xỉ giá trị  C vật phù du và ấu trùng động vật hai mảnh vỏ, của thực vật phù du (-22,21 0,64 ‰) và vi tảo bám đáy bãi triều (-22,31 0,1 ‰), chứng tỏ rằng Tương tự, sự biến đổi của giá trị 15N theo xu nguồn gốc thức ăn của sá sùng chủ yếu từ thực vật hướng tăng theo chiều dài, khối lượng cơ thể sá phù du và vi tảo bám đáy bãi triều. Giá trị 15N và sùng (Hình 6). Như vậy, sá sùng càng trưởng thành bậc dinh dưỡng của sá sùng dao động trong khoảng thì nguồn thức ăn càng phong phú, đa dạng hơn và từ 6,36 đến 9,85 ‰ và 1,72 đến 2,75. Sự biến đổi bậc dinh dưỡng cũng tăng theo đó. giá trị đồng vị bền theo kích thước chứng tỏ rằng sá sùng càng trưởng thành thì nguồn thức ăn càng phong phú và bậc dinh dưỡng càng tăng. 5. Kết luận 1) Các nguồn vật chất hữu cơ chính tại khu Lời cảm ơn vực rừng ngập mặn Đồng Rui gồm lá cây ngập mặn, thực vật phù du và vi tảo bám đáy. Giá trị Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển δ13C và δ15N của các nguồn vật chất hữu cơ lần Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) lượt dao động trong các khoảng từ -28,78 đến - trong đề tài mã số 105.08-2015.18. 22,21 ‰ và 3,1 đến 4,5 ‰. Trong đó, giá trị δ13C của lá cây ngập mặn, thực vật phù du và vi tảo bám đáy lần lượt là -28,78 ‰, -22,21 ‰ và 23,01 ‰. Tài liệu tham khảo Giá trị δ15N của lá cây ngập mặn, thực vật phù du và [1] Bouillon, S., Connolly, R. M. and Lee, S. Y., vi tảo bám đáy lần lượt là 4,5 ‰, 3,9 ‰ và 4,1 ‰. Organic matter exchange and cycling in 2) Sá sùng sống trong môi trường trầm tích có mangrove ecosystems: recent insights from stable isotope studies, Journal of Sea Research, 2008. tính khử mạnh, giá trị Eh dao động trong khoảng từ [2] Cutler, E. B., The Sipuncula: their systematics, biology, -263,33 mV đến 17,67 mV. Thành phần trầm tích and evolution, Cornell University Press, 1994. tầng mặt bao gồm cát hạt mịn (>63μm), bột (4- [3] Cutler, E. B. and Cutler, N. J., A revision of the 63μm), sét (<4μm) và có xu hướng giảm dần từ bãi genera Sipunculus and Xenosiphon (Sipuncula), Zoological journal of the Linnean Society, 1985. triều vào trong rừng ngập mặn. Hàm lượng trầm [4] Furukawa, K. and Wolanski, E., Sedimentation in tích bột và sét chiếm tỉ lệ cao ở phía trong rừng mangrove forests, Mangroves and salt marshes, 1996. ngập mặn, lần lượt là 43,3 % và 13,6 % trong khi [5] Ha, N. T. T., Ngoc, N. T., Nhuan, M. T. and Dong, hàm lượng trầm tích cát chiếm tỉ lệ cao (82,47 %) H. T., The distribution of peanut-worm (Sipunculus nudus) in relation with tại bãi triều. Như vậy, môi trường sống của sá sùng geo-environmental characteristics, VNU Journal of chủ yếu là bãi triều có hàm lượng cát cao. Hàm Science, Earth Sciences, 2007. lượng OM, TOC, TN, giá trị δ13C và δ15N lần lượt [6] Nguyễn Thị Hồng Hạnh và Mai Sỹ Tuấn, Sự tích tụ cacbon và nitơ trong mẫu phân hủy lượng rơi biến đổi trong khoảng từ 1,39 và 18,82 %; 1,74 và và trong đất rừng ngập mặn huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, Hội thảo toàn quốc về vai trò của
9. N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 185 hệ sinh thái rừng ngập mặn và rạn san hô trong [17] Minagawa, M. and Wada, E., Stepwise enrichment việc giảm nhẹ tác động của đại dương đến môi of δ15N along food chains: further evidence and the trường, 2007. relation between δ15N and animal age, Geochimica [7] Nguyễn Quang Hùng, Nghiên cứu, đánh giá et cosmochimica acta, 1984. nguồn lợi thủy sản và đa dạng sinh học của một [18] Müllera, A. and Mathesiusb, U., The palaeoenvironments số vùng rừng ngập mặn điển hình để khai thác of coastal lagoons in the southern Baltic Sea, I. The hợp lý và phát triển bền vững, Báo cáo tổng hợp application of sedimentary Corg/N ratios as source Kết quả khoa học công nghệ đề tài, 2011. indicators of organic matter, Palaeogeography, [8] Hobson, K. A., Fisk, A., Karnovsky, N., Holst, M., Palaeoclimatology, Palaeoecology, 1999. Gagnon, J.-M. and Fortier, M., A stable isotope [19] Peterson, B. J. and Fry, B., Stable isotopes in (δ13C, δ15N) model for the North Water food web: ecosystem studies, Annual review of ecology and implications for evaluating trophodynamics and systematics, 1987. the flow of energy and contaminants, Deep Sea [20] Post, D. M., Using stable isotopes to estimate Research Part II: Topical Studies in trophic position: models, methods, and Oceanography, 2002. assumptions, Ecology, 2002. [9] Karleskint, G., Turner, R. and Small, J., Introduction [21] Post, D. M., Layman, C. A., Arrington, D. A., to marine biology, Cengage Learning, 2012. Takimoto, G., Quattrochi, J. and Montana, C. G., [10] Kikuchi, E. and Wada, E., Carbon and nitrogen Getting to the fat of the matter: models, methods stable isotope ratios of deposit-feeding polychaetes and assumptions for dealing with lipids in stable in the Nanakita River Estuary, Japan, isotope analyses, Oecologia, 2007. Hydrobiologia, 1996. [22] Syamin, A., The Diet of Two Species of Peanut [11] Lamb, A. L., Wilson, G. P. and Leng, M. J., A worms (Soft Substrate, Sipunculus nudus) and review of coastal palaeoclimate and relative sea- (Hard Substrate, Antillesoma antillarum), 2015. 13 level reconstructions using δ C and C/N ratios in [23] Nguyễn Văn Thanh, Nghiên cứu đặc điểm dinh organic material, Earth-Science Reviews, 2006. dưỡng, sinh sản của sá sùng (Sipunculus robustus [12] Loc'h, F. L. and Hily, C., Stable carbon and Keferstein, 1865) tại vùng triều ven biển Cam nitrogen isotope analysis of Nephrops Ranh - Khánh Hòa, Luận văn Thạc sỹ, Đại học norvegicus/Merluccius merluccius fishing grounds Nha Trang, Nha Trang, 2010. in the Bay of Biscay (Northeast Atlantic), [24] Tue, N. T., Hamaoka, H., Sogabe, A., Quy, T. D., Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Nhuan, M. T. and Omori, K., The application of Sciences, 2005. δ13C and C/N ratios as indicators of organic [13] Maiorova, A. and Adrianov, A., Distribution of carbon sources and paleoenvironmental change peanut worms (Sipuncula) in the West Pacific, of the mangrove ecosystem from Ba Lat Estuary, Proceedings of China-Russia bilateral symposium Red River, Vietnam, Environmental Earth on “Comparison on marine biodiversity in the Sciences, 2011. Northwest Pacific ocean”, 2010. [25] Tue, N. T., Hamaoka, H., Sogabe, A., Quy, T. D., [14] Matsui, N., Estimated stocks of organic carbon Nhuan, M. T. and Omori, K., Food sources of in mangrove roots and sediments in macro-invertebrates in an important mangrove Hinchinbrook Channel, Australia, Mangroves ecosystem of Vietnam determined by dual stable and Salt Marshes, 1998. isotope signatures, Journal of sea research, 2012. [15] Meyers, P. A., Organic geochemical proxies of [26] Ủy ban nhân dân xã Đồng Rui, Báo cáo thuyết paleoceanographic, paleolimnologic, and minh kết quả kiểm kê đất đai, 2014. paleoclimatic processes, Organic geochemistry, 1997. [27] Van Santen, P., Augustinus, P., Janssen-Stelder, [16] Michener, R., Stable Isotope Ratios and Tracers in B., Quartel, S. and Tri, N., Sedimentation in an Marine Aquatic Food Web, Wiley-Blackwell, estuarine mangrove system, Journal of Asian Oxford, 1994. Earth Sciences, 2007
10. 186 N.T. Tuệ và nnk. / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 32, Số 2S (2016) 177-186 Characteristics of Ecological Geochemistry of Peanut Worm (Sipuculus nudus) in Mangrove Forest of Dong Rui, Tien Yen District, Quang Ninh Province Nguyen Tai Tue, Pham Thao Nguyen, Nguyen Thi Thu Huyen, Tran Dang Quy, Dang Minh Quan, Nguyen Dinh Thai, Mai Trong Nhuan Faculty of Geology, VNU University of Science, 334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam Abstract: Peanut worms (Sipunculus nudus) are valuable aquatic resource with high economic value for coastal communities in Quang Ninh province. Despite of many studies have focused on the biological characteristics and habitats of peatworms, but virtually no study has determined the characteristics of ecological geochemistry, food sources and trophic levels of peanut worms. This leads to lack of scientific basis to propose measures to protect biodiversity and maintain productivity of this valuable natural resource. This study aims to determine the ecological geochemical characteristics of peanut worms in mangrove forests from Dong Rui ward, Tien Yen district, Quang Ninh province. Results showed that major habitats of peanut worms were tidal flats surround mangrove forests with sandy sediment proportion of 82.47%. Organic matter, TOC, TN contents, δ13C and δ15N values ranged from 1.39 to 18.82%; 1.74 to 4.18%; 0.01 to 0.37%; -27.31 to -22.38‰ and 0.15 to 8.18‰, respectively. The δ13C value of peanut worms ranged from -16.61 to -14.81 ‰, being higher than that of phytoplankton (-22.21‰) and benthic microalgae in tidal flat (-22.31‰), suggesting that the peanut worms fed on variety of food resources, consisting of invertebrate larvae, benthic microalgae, phytoplankton and small amout of mangrove litters. The δ15N values of peanut worms ranged from 6.36 to 9.85‰, matching trophic levels from 1.72-2.75 and positively correlated with peanut sizes. The present results indicated that the mature peanut worms were assimilated abundant and nutritious food sources, leading to higher trophic levels. Keywords: Peanut worms; Stable isotopes; Ecological geochemistry; Mangrove forest; Dong Rui.