Tài liệu Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc hại trong ao nuôi tôm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG MAI THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO SỰ NỞ HOA CỦA TẢO ĐỘC HẠI TRONG AO NUÔI TÔM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Đà Nẵng - 2022 i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG MAI THỊ HỒNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ BÁO SỰ NỞ HOA CỦA TẢO ĐỘC HẠI TRONG AO NUÔI TÔM Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Võ Văn Minh Đà Nẵng - 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan các dữ liệu trình bày trong khóa luận này là trung thực. Đây là kết quả nghiên cứu của tác giả dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Võ Văn Minh và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác trước đây. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu vi phạm bất kỳ quy định nào về đạo đức khoa học. Tác giả Mai Thị Hồng i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy Võ Văn Minh, thầy Trịnh Đăng Mậu đã hướng dẫn tôi tận tình trong suốt thời gian thực hiện. Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi Trường, trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn các anh/ chị: Trần Thị Tường Vy, Phan Nhật Trường, Dương Quang Hưng, Đinh Công Duy Hiệu và các bạn là thành viên của nhóm nghiên cứu ABR, các bạn là sinh viên lớp 18CTM đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận. ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN 3 LỜI CẢM ƠN 4 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU 8 DANH MỤC HÌNH ẢNH 9 TÓM TẮT 10 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài 2. Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát 2.2 Mục tiêu cụ thể 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn 4. Nội dung nghiên cứu 1 1 3 3 3 4 4 4 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.3.1. Trên Thế giới 1.3.2. Ở Việt Nam 5 7 7 9 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12 2.2 Phương pháp nghiên cứu 13 2.2.1 Phương pháp thu mẫu 13 2.2.2 Phương pháp phân tích mẫu 14 2.2.3 Phương pháp đánh giá tình trạng chất lượng môi trường ao nuôi bằng chỉ số TRIX 15 2.2.4 Phương pháp xây dựng mô hình dự báo dựa trên mô hình BMA 16 2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 16 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đánh giá chất lượng môi trường nước ao nuôi tôm theo thời gian 3.2 Thành phần loài và cấu trúc quần xã tảo độc hại theo thời gian 3.2.1 Thành phần loài tảo theo thời gian 3.2.2 Cấu trúc thành phần loài 3.2.3 Mật độ tảo độc hại theo thời gian iii 18 18 21 21 23 24 3.3 Phân tích mối tương quan giữa cấu trúc thành phần loài tảo với các thông số chất lượng môi trường nước 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận 2. Kiến nghị 29 29 29 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt 1 N 2 P 3 TN Tổng Nitơ 4 TP Tổng photpho 5 BMA Mô hình hồi quy tuyến tính bằng phương pháp Bayes 6 GBM Thuật toán Gradient Boosting 7 DNA DeoxyriboNucleic Acid 8 ANN Mạng lưới nhân tạo 9 CCA 10 TDS 11 DO 12 Diễn giải Nito Photpho Phân tích tương quan Canonical Tổng chất rắn hòa tan Oxy hòa tan ECOHABs Sinh thái học đối với tảo gây hại nở hoa v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tiêu đề bảng Trang 2.1. Phương pháp phân tích các thông số môi trường 12 3.1. Chỉ số TRIX đã phân tích được 18 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Tiêu đề hình 2.1. Ao thu mẫu 2.2. Bản đồ thu mẫu theo các vị trí tương ứng, trong đó M1: mẫu 1, M2: mẫu 2, M3: mẫu 3, M4: mẫu 4, M5: mẫu 5. 3.1. Phân tích thành phần chính của các thông số môi trường nước theo thời gian 3.2. Sự biến động TN theo thời gian 3.3. Vi tảo loài Oocystis sp. 3.4. Cấu trúc thành phần loài tảo tại khu vực nghiên cứu 3.5. Biến động mật độ tảo độc hại theo thời gian 3.6. Mối tương quan giữa mật độ tảo với các thông số chất lượng nước 3.7. Mô hình tuyến tính BMA giữa loài Coelastrum sp. với các thông số môi trường 3.8. Mô hình tuyến tính BMA giữa loài Limnococcus sp. với các thông số môi trường vii Trang TÓM TẮT Nghiên cứu “Xây dựng mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc hại trong ao nuôi tôm” được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 12 năm 2021 đến tháng 3 năm 2022. Trong nghiên cứu này, tôi chọn ao nuôi giống tại Công ty Việt Úc, Phù Cát, Bình Định. Nghiên cứu này bước đầu tập trung vào xác định sự biến động mật độ tảo độc hại với các thông số chất lượng môi trường. Kết quả TRIX các hồ dao động từ 4,16979 đến 6,5537, nhìn chung chỉ số TRIX tăng dần từ tháng 2 đến đầu tháng 3. Trên cơ sở dữ liệu giữa sinh vật và môi trường, đề xuất được mô hình dự báo tảo nở hoa trong ao nuôi tôm dựa trên mô hình Bayes Model Average (BMA). Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở khu vực trong ao nuôi, mật độ tảo độc hại có xu hướng cao sau 30 ngày nuôi ở các tháng đầu vụ và có xu hướng tăng nhẹ về các tháng cuối vụ nuôi. Trong đó, các loài tảo có mật độ cao đều được quyết định bởi một loài hay một số nhóm loài ưu thế như loài Coelastrum sp., Ulothrix sp., Limnococcus sp. Từ khóa: sự biến động mật độ; tảo độc hại; loài ưu thế. viii MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Vi tảo (Microalgae) là những thực vật bậc thấp, có khả năng quang tự dưỡng. Chúng có cấu trúc hết sức đa dạng: đơn bào, đa bào hay tập đoàn sống chủ yếu ở nước và phân biệt với nhau bởi các chất màu (diệp lục tố, các sắc tố) và các chất dự trữ. Đó chính là dấu hiệu hoá học để nhận biết trực tiếp bằng mắt thường hay dưới kính hiển vi quang học. Tảo độc hại là những chất độc do một số loại tảo tiết ra khi chúng xuất hiện với số lượng lớn (nở hoa) và thối rữa hoặc biến chất. Mức độ dinh dưỡng cao và nhiệt độ ấm áp thường tạo điều kiện thuận lợi cho tảo hình thành. Có thể nhận biết bằng mắt thường những thảm nổi váng, có mùi hôi và sền sệt. Trong tự nhiên và đời sống con người, vai trò của vi tảo hết sức quan trọng vì chúng là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của các hệ sinh thái nước. Tảo sử dụng ánh sáng mặt trời, lấy khí cacbonic trong nước để tổng hợp và thải ra ngoài môi trường khí oxy trong ao nuôi, dẫn đến ao có màu nước tốt, giàu oxy. Vi tảo giữ vai trò quan trọng trong việc cải tạo môi trường (đất và nước), làm sinh vật chỉ thị cho độ ô nhiễm của môi trường nước. Quá trình phân hủy hữu cơ được sinh ra do các nguyên liệu dư thừa trong ao (thức ăn, xác động vật, chất lơ lửng...). Sản phẩm sau cùng của quá trình này sinh ra nhiều loại khí độc có hại đối với tôm (như khí amoni, nitric). Tảo lúc này giữ vai trò như một máy lọc sinh học tự nhiên, trực tiếp hấp thụ những sản phẩm thừa, khí độc hại,... chuyển hóa chúng sang dạng ít độc hại hoặc phân hủy chúng thành những vật chất đơn giản và vô hại đối với vật nuôi thủy sản. Bên cạnh đó, vi tảo còn là nguyên liệu để tách chiết các hợp chất có giá trị dinh dưỡng và để chữa bệnh. Vì vậy, nó là nguồn thức ăn không thể thiếu cho sinh vật nói chung và tảo nói riêng (Hai & cs. 2019). Bên cạnh những lợi ích mà tảo phù du đem lại, một số loài gây ra không ít các tác hại cho ngành thuỷ sản và sức khỏe cộng đồng. Phú dưỡng (eutrophication) là hiện tượng phát triển mạnh của tảo, gây ra do giàu các chất dinh dưỡng trong nước, đặc biệt là các hợp chất nitơ (N) và photpho (P), dẫn đến những rối loạn không mong muốn đối với cân bằng thủy sinh và gây lo lắng về chất lượng nước. Khi gặp điều kiện môi trường thuận lợi, tảo phát triển bùng nổ, hiện tượng “tảo nở hoa” (algal bloom) xuất hiện kèm theo sự phát triển tảo độc, phóng thích vào nước một số chất độc và gây độc đối với các loài thủy sinh (cả tầng mặt và tầng đáy) trong chuỗi thức ăn (kể cả tôm, cá),… (Phạm Thị Bình Nguyên & cs (2016)). Ngoài ra, nhóm vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa đạm trong chu trình nitơ là nhóm vi khuẩn nitrat hóa, chúng có khả năng chuyển NH3, NO2- thành 1 NO3-. NH3 làm giảm oxy trong ao nuôi, cần có 4,7g oxy để oxy hóa 1 g NH3. Trong khí đó NO2- rất độc đối với đời sống thủy sinh vật và có thể gây ra chứng giảm khả năng vận chuyển oxy trong máu của chúng (Tăng Thị Chính et al., 2003). Một số lần tảo độc hại nở hoa làm thiệt hại về kinh tế khác đã được ghi nhận: vào tháng 5, 6/1995 tảo Noctiluca scintillans nở hoa ở khu vực vịnh Vân Phong – Bến Gỏi thuộc vùng biển Khánh Hòa đã làm chết khoảng 20 tấn tôm hùm với thiệt hại ước tính khoảng 6 tỷ đồng (Nguyễn Ngọc Lâm & cs. 1996). Trong 3 ngày 15-17/5/2007, dòng nước màu đỏ này cũng đã cuốn theo 4,450 con tôm hùm ở xã Xuân Thọ 2 và hơn 3000 con tôm hùm đang được nuôi ở xã Xuân Phương, gây khó khăn cho 59 hộ nuôi tôm hùm trong khu vực này. Trong nuôi tôm công nghiệp tập trung trên địa bàn xã Quảng Nham (Quảng Xương, Thanh Hóa) xảy ra hiện tượng tôm thẻ chân trắng chết trên diện tích khoảng 3 ha, với số lượng tôm chết khoảng 10 triệu con. Năm 2007, các trang trại nuôi trồng thủy sản tại Hàn Quốc chịu thiệt hại 95 triệu USD do tảo nở hoa. Giữa tháng 7/2012, tảo nở hoa tại Bình Thuận làm cho 90% sinh vật trong vùng triều bị chết, kể cả tôm cá nuôi trong các lồng bè. Theo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Phú Yên, tính đến ngày 2/6/2017, gần 770.000 con tôm hùm với tổng trọng lượng gần 400 tấn tôm của trên 500 hộ dân thị xã Sông Cầu bị chết. Ước thiệt hại trên 700 tỷ đồng- mức thiệt hại lớn nhất từ trước đến nay. Nếu không kiểm soát, những ảnh hưởng này có thể tác động mạnh mẽ đến ngành nuôi trồng thủy sản. Hiểu biết rõ ràng về sự xuất hiện và phân bố của các loài tảo độc hại, biến động quần thể (tốc độ sinh trưởng, nhu cầu dinh dưỡng, chu kỳ sống, …), sinh thái – sinh lý (khi nào và tại sao tảo sản sinh độc tố), phương pháp phát hiện và xét nghiệm độc tố tốt sẽ nâng cao khả năng dự báo các sự kiện và giảm thiểu những ảnh hưởng của chúng, trên cơ sở đó sẽ phát triển những phương thức quản lý tốt hơn. Đó là cách mà chúng ta có thể giảm thiểu những thiệt hại về kinh tế và sức khỏe con người do tảo độc gây ra. Qua đó, các nghiên cứu hiện nay không chỉ dừng lại ở việc phân loại, cho thấy sự có mặt của tảo mà cần nghiên cứu về mô hình, dự báo sự nở hoa của tảo độc hại có khả năng ứng dụng thực tế để giảm thiểu đáng kể thiệt hại về kinh tế cũng như hạn chế ảnh hưởng đến sức khỏe con người (Lam và cs). Vì vậy, việc điều tra nghiên cứu về tảo độc hại có tầm quan trọng cả về mặt khoa học cũng như trong thực tiễn sản xuất nhất là nghề nuôi trồng thủy sản. Trên cơ sở đó, tôi thực hiện đề tài: “Xây dựng mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc hại trong ao nuôi tôm” để giải quyết vấn đề trên. 2 2. Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát - Xây dựng được mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc hại trong ao nuôi tôm. 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được sự thay đổi về cấu trúc quần xã theo thời gian, tương quan với sự thay đổi môi trường. - Xây dựng được mô hình dự báo nguy cơ tảo độc hại nở hoa trong ao nuôi tôm có khả năng ứng dụng trên thực tế. 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Kết quả của nghiên cứu sẽ đóng góp thêm thông tin cơ sở khoa học về thành phần các loài tảo gây hại đến sinh cảnh ao nuôi tôm 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài là cơ sở để đánh giá được quần xã tảo trong ao nuôi tôm. Và đây cũng là nguồn thông tin để cho các công trình nghiên cứu tiếp theo. 4. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu đa dạng thành phần loài tảo phù du trong ao nuôi tôm tại Phù Mỹ, Bình Định. - Đánh giá sự biến động về đặc điểm chất lượng môi trường trong ao nuôi tôm tại Phù Mỹ, Bình Định. - Đánh giá mối tương quan giữa đa dạng thành phần loài tảo phù du và chất lượng nước trong ao nuôi tôm tại Phù Mỹ, Bình Định. - Xây dựng mô hình dự báo nguy cơ nở hoa của tảo trong ao nuôi tôm. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về thực vật phù du 1.1.1. Giới thiệu chung về thực vật phù du Vi tảo là nhóm vi sinh vật có kích thước hiển vi từ 1- 50 μm. Đây là nhóm vi sinh vật đa dạng về kích thước và chủng loại. Theo phân loại của Hiện nay nhiều nghiên cứu đã thống kê được có khoảng 72.500 loài vi tảo trên thế giới phân bố ở khắp mọi nơi trên Trái Đất, từ trên cạn đến dưới nước, sống bám trên lớp đất, đá trầm tích, từ các thuỷ vực nước ngọt, nước mặn, nước lợ, và có mặt cả trong các thuỷ vực giàu, nghèo dinh dưỡng. Trong các thuỷ vực giàu dinh dưỡng, mật độ vi tảo tăng mạnh, gây hiện tượng tảo nở hoa, gây độc cho các sinh vật khác sống trong thuỷ vực. Ngược lại, trong các thuỷ vực nghèo dinh dưỡng, mật độ vi tảo lại thấp hơn nhưng đa dạng thành phần của tảo thường cao hơn. Nhờ vậy, vi tảo được đánh giá là sinh vật chỉ thị bởi sự hiện diện và phân bố của chúng trong thuỷ vực sẽ góp phần đánh giá được đặc điểm, chất lượng môi trường nước nhờ tính nhạy cảm của chúng đối với sự thay đổi điều kiện môi trường. Bên cạnh đó, vi tảo có thể giúp phân giải các chất hữu cơ và giúp tiêu thụ nhiều chất dinh dưỡng và muối khoáng dư thừa, giúp làm sạch môi trường. Ngoài ra chúng còn đóng vai trò quan trọng trong các chu trình hoá Nitơ, Carbon và Oxy. Nhờ khả năng thực hiện quang hợp bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra khí oxy mà chúng cung cấp cho Trái Đất nói chung và sinh vật sống trong các thuỷ vực nói riêng tới 30% sản lượng khí oxy hằng năm. Do vậy, chúng đóng vai trò quan trọng trong sự tiến hoá hàng ngàn năm nay. Hơn nữa, vi tảo còn là sinh vật sơ cấp, là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn, nguồn thức ăn quan trọng cho các sinh vật trong thuỷ vực như cá, giáp xác, hay các sinh vật thuỷ sinh khác. Qua đó ta có thể thấy vi tảo đóng vai trò rất quan trọng trong tự nhiên, đặc biệt là trong các thuỷ vực. 1.1.2. Giới thiệu chung về tảo gây độc hại Vi tảo là các loài thực vật phù du có kích thước nhỏ, được tìm thấy chủ yếu trong môi trường nước, là thức ăn sơ cấp cho các loài sinh vật trong các hệ sinh thái thủy vực. Trong một số trường hợp, sự tăng sinh về số lượng tảo trong thời gian ngắn sẽ có lợi cho các hoạt động nuôi trồng thủy hải sản. Tuy nhiên, sự nở hoa của vi tảo có thể tác động tiêu cực đến năng suất sản xuất, tổn thất nghiêm trọng đến kinh tế ngành nuôi trồng thủy hải sản. Trong hơn 5000 loài thực vật phù du có đến hơn 80 loài có khả năng tạo ra các độc tố mạnh thông qua lưới thức ăn đến con người. 4 Chi Trichodesmium bao gồm các loài tảo sợi liên kết thành tập đoàn. Cấu trúc mao tản giống với các loài trong chi Oscillatoria (hoặc Planktothrix), do vậy nhiều tác giả đã xếp chi Trichodesmium vào trong chi này. Các tập đoàn Trichodesmium sống trôi nổi, vài loài có thể được quan sát bằng mắt thường. Suvapun (1992) ghi nhận sự nở hoa của Trichodesmium là nguyên nhân tử vong của tôm nuôi dọc theo bờ tây Vịnh Thái Lan, tác giả đã chứng minh rằng với mật độ khoảng 700.000 mao tản /lít đủ để giết chết ấu trùng cá chẽm (Lates calcarifer) trong vòng 24 giờ. Những nghiên cứu gần đây nhất của Long và Carmichael (2002) cho thấy các loài Trichodesmium sản sinh các độc tố PSP và microcystin. Sự nở hoa của Trichodesmium khá phổ biến trong vùng biển cận nhiệt đới và nhiệt đới, sự nở hoa này có lẽ góp phần đáng kể vào sự cố định đạm trong đại dương (Carpenter và Capone 1992). Giữa các nhóm vi tảo, ngành Tảo Hai Roi có số lượng loài độc hại nhiều nhất. Bên cạnh những loài được phát hiện trong nghiên cứu này, cũng phải kể đến những loài có phân bố rộng như Lingulodinium polyedrum (Stein) Dodge 1989 và Protoceratium reticulatum (Claparède et Lachmann) Butschlii 1885 có thể là những loài sản sinh độc tố. Loài Heterocapsa circularisquana Horiguchi 1995 là loài gây chết hàng loạt các loài động vật thân mềm hai mảnh vỏ (ĐVTMHMV) được nuôi ở Nhật bản, nhưng rõ ràng là loài vi tảo này không phương hại đến cá và khu hệ động vật khác (Horiguchi 1995, Matsuyama 1999, Oda và cs. 2001). Cho đến nay, ảnh hưởng có hại chỉ mới được ghi nhận ở Nhật bản và đang là mối đe dọa tiềm tàng đến nghề nuôi ĐVTM HMV trong khu vực Đông Nam Á. Một loài cực kỳ nguy hại khác phổ biến trong các thủy vực Đông Nam Á là loài Pyrodinium bahamense Plate 1906 var. compressum (Bohm) Steidinger, Tester & Taylor 1980, là nguyên nhân gây ngộ độc liệt cơ ở người ở Philippines, Indonesia và Malaysia. Một số loài Alexandrium có thể sản sinh các độc tố gây liệt cơ. Cấu trúc độc tố của một dòng tảo dường như là một đặc trưng không đổi (Cembella và cs. 1987) trong khi đó việc sản sinh độc tố có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường (While 1978, Anderson 1990, Anderson và cs. 1990, Béchemin và cs. 1999, và Hwang và Lu 2000). Các dòng khác nhau của cùng một loài có thể có những khác biệt khá lớn về độc tính hoặc thành phần độc tố. Điều này đã được chứng minh rõ ràng trong nhóm A. tamarense, nhóm này có cả dòng không độc, dòng ít độc và dòng rất độc cùng tồn tại (Cembella và cs. 1987, Kim và cs. 1993, Anderson và cs. 1994). 5 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.3.1. Trên Thế giới Một số nghiên cứu về Tảo ở các thủy vực nước ngọt trên thế giới chủ yếu về phân loại, đa dạng sinh học và các Tảo độc gây nở hoa. Trong đó, sự nở hoa của nhóm tảo hai rãnh (Dinoflagellate) gây nên thủy triều đỏ ở các ao nuôi tôm đã gây thiệt hại lớn về kinh tế đối với nghề nuôi. Trên các ao nuôi tôm sú Penaeus monodon và P. orientalis ở Đài Loan, Trung Quốc và Malaysia có nhiều giống loài tảo nở hoa do môi trường giàu dinh dưỡng bao gồm: Euglena spp., Noctiluca scintillan, Alexandrium tamarense, Chattonella spp., Protoperidinium balechii; chúng gây ra tình trạng thiếu oxy máu, tiết ra độc tố PSP, ASP làm giảm sinh trưởng ở tôm, gây bệnh, hoặc trực tiếp gây chết tôm (Chen và Gu, 1993, Kotaki & cs. 2000). Trong ao tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei, L. stylirostris ở Ecuador và Mexico, một số giống loài tảo nở hoa được phát hiện: Gyrodinium instriatum, Synechocystis diplococcus, Schizothrix calcicola, Prorocentrum minimum, Gymnodinium catenatum. Các loài này thường nở hoa khi môi trường giàu dinh dưỡng hay do sự thay đổi nồng độ muối, chúng tiết ra độc tố PSP và gây thiếu oxy máu làm giảm sinh trưởng và gây chết ở tôm (Jimenez, 1993; Cortes-Altamirano, 1994; Delgado, 1996; Cortes - Altamirano và Alonso-Rodrıguez (1997); Cortes-Altamirano và Licea-Duran (1999). Các nhà khoa học đã tập trung nhiều hướng nghiên cứu khác nhau từ những phương pháp nghiên cứu phân loại học cổ điển dựa trên hình thái đến những phương pháp hiện đại như sử dụng kính hiển vi điện tử truyền (T.E.M.) và quét (S.E.M.) để xem xét vi cấu trúc tế bào hoặc sinh học phân tử phân tích DNA; từ những chương trình giám sát cho đến khả năng dự báo quá trình phát triển của vi tảo độc hại, v.v… Do tính chất nghiêm trọng của Tảo độc hại cũng như các loài Thực vật Phù du nở hoa gây hiện tượng Thủy triều đỏ, một chiến lược toàn cầu được đặt ra cho các nhà khoa học, các viện nghiên cứu trên thế giới, ví dụ như chương trình ECOHABsdo các nhà khoa học Hoa Kỳ thiết lập, EUROHABs được thành lập bởi các nhà khoa học của châu Âu, GEOHABS là chương trình nghiên cứu tảo nở hoa trong các thủy vực nước trồi của thế giới. Các nghiên cứu không chỉ dừng lại ở việc định danh loài, đánh giá thay đổi với môi trường mà còn nghiên cứu xây dựng các công cụ, mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc. Donald M. Anderson và cs (2009) nhận định các kỹ thuật phân tích phức tạp kết hợp kỹ thuật sắc ký và khối phổ (ví dụ, LC-MS) đã được phát triển cho tất cả các chất độc HAB chính và hiện đang thay thế nhiều phương pháp cũ hơn, 6 bao gồm cả các xét nghiệm sinh học. Ở một khía cạnh khác, các bộ dụng cụ thử nghiệm đơn giản đã được phát triển tương tự như bộ dụng cụ mang thai tại nhà. Ưu điểm của dụng cụ này cho phép kiểm tra chất độc nhanh chóng, rẻ tiền và cho thấy nhiều hứa hẹn để sử dụng trong các mẫu sàng lọc, tránh việc phân tích tốn kém cho nhiều mẫu âm tính trong các chương trình giám sát. Tuy nhiên, nó không thực sự phù hợp để áp dụng quy mô lớn. Sau đó, các mô hình vật lý - sinh học kết hợp để giải quyết tuần hoàn của một khu vực và bao gồm các thành phần sinh học mô phỏng động lực nở hoa của loài tảo độc và trong tương lai gần, sự hấp thụ độc tố khi những sinh vật đó bị động vật có vỏ tiêu thụ. Hiện tại, các mô hình này chủ yếu được sử dụng trong chế độ dự báo (tức là mô phỏng các quan sát trong quá khứ), nhưng đang tiến nhanh theo hướng sử dụng hoạt động cho các dự báo ngắn hạn tương tự như các mô hình được sử dụng cho thời tiết. Các mô hình này sẽ yêu cầu quan sát các thông số hải văn và sự phong phú và phân bố HAB có thể được đồng hóa vào các mô hình để cải thiện dự báo, chính xác như được thực hiện với dự báo thời tiết. (Donald M. Anderson, 2009) Rui Xiao & cs. (2019) đã sử dụng phương pháp GBM (dự đoán bằng phương pháp đo độ dốc) để điều tra sự nở hoa của tảo trong suốt một thập kỷ (2003–2014) ở sông Hàn. Kết quả cho thấy mô hình GBMp (với thời gian dẫn đầu 10 ngày) do độ chính xác và khả năng dự đoán thực tế cao hơn so với mô hình GBMc. (3) Ngoài ra, phân tích cho thấy rằng nồng độ TN và TP không thể chỉ được sử dụng làm chỉ số cho sự nở hoa của tảo sông, trong khi sự xuất hiện của tảo mùa xuân ở hạ lưu sông Hàn chủ yếu được kiểm soát bởi điều kiện thủy văn, tức là mực nước sông Hàn. và sông Dương Tử và sự biến đổi mực nước của sông Hàn. Nghiên cứu này thực hiện một bước quan trọng để phát triển các mô hình dự báo mạnh mẽ về hiện tượng tảo nở hoa trên sông bằng cách tính đến nhiều yếu tố ảnh hưởng từ nhiều nguồn dữ liệu. Tuy nhiên, nghiên cứu này bị giới hạn bởi dữ liệu có sẵn từ chương trình dữ liệu giám sát dài hạn, có nhiều cơ hội để mở rộng và cải thiện phân tích này bằng cách kết hợp các biến số môi trường và sinh học bổ sung (Mohd Isa et al., 2020). Một nghiên cứu khác, Rafaela C. Cruz & cs. (2021) đã đánh giá khái quát bao gồm các xu hướng trong phương pháp học máy để dự đoán HAB và ô nhiễm độc tố sinh học của động vật có vỏ, đặc biệt tập trung vào các mô hình tự hồi quy, máy vectơ hỗ trợ, mô hình đồ họa xác suất và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN). Hầu hết các nỗ lực đã được cố gắng dự báo HAB dựa trên các mô hình có mức độ phức tạp gia tăng trong những năm qua, cùng với khả năng cung cấp dữ liệu đa nguồn tăng lên, với kiến ​trúc ANN đi đầu để lập mô hình các sự kiện này. (Rafaela C. Cruz & cs. 2021) 7 Theo Grant Hamilton (2020) nhận định rằng Rất ít mô hình thống kê để dự đoán sự xuất hiện của HAB đã được phát triển, và điểm chung với hầu hết các mô hình dự báo trong sinh thái học, những mô hình đã được phát triển không tính đến sự không chắc chắn trong các tham số và cấu trúc mô hình. Điều này khiến các quyết định quản lý dựa trên những dự đoán này trở nên rủi ro hơn những gì có thể tưởng tượng. Chúng tôi đã sử dụng mô hình chuỗi thời gian probit và tính trung bình theo mô hình Bayesian (BMA) để dự đoán sự xuất hiện của các đợt nở hoa của Lyngbya majuscula, một loài tảo lam độc hại, ở Vịnh Deception, Queensland, Úc. Chúng tôi đã tìm thấy một bộ các yếu tố dự báo hữu ích cho sự xuất hiện của HAB, với nhiệt độ được tính toán nổi bật trong các mô hình có phần lớn hỗ trợ phía sau và mô hình bao gồm hiệp biến đơn, nhiệt độ tối thiểu trung bình hàng tháng, cho thấy cho đến nay mức hỗ trợ phía sau lớn nhất. So sánh các chiến lược lấy trung bình mô hình thay thế được thực hiện với một chiến lược sử dụng phân phối sau đầy đủ và một cách tiếp cận đơn giản hơn sử dụng phần lớn phân phối sau cho các dự đoán nhưng với ít mô hình hơn. Cả hai phương pháp BMA đều cho thấy hiệu suất dự đoán tuyệt vời với ít sự khác biệt về khả năng dự đoán của chúng. Các ứng dụng của BMA vẫn còn hiếm trong sinh thái học, đặc biệt là trong các cơ sở quản lý. Nghiên cứu này chứng minh sức mạnh của BMA như một công cụ quản lý quan trọng có khả năng mang lại hiệu suất dự đoán cao trong khi tính toán đầy đủ cả độ không đảm bảo của tham số và mô hình. 1.3.2. Ở Việt Nam Những nghiên cứu về tảo gây hại tương đối đầy đủ hơn đã được khởi đầu từ năm 1996 qua các chương trình hợp tác quốc tế như chương trình CANADA-ASEAN, Nhật Bản-Việt Nam và đáng kể nhất là dự án HABViet đang được triển khai từ 1998 đến nay (Lam et al., n.d.). Qua các chương trình nghiên cứu này, (Preston et al., 2000) đã tìm thấy độc tố của loài Alexandrium minutum và nghiên cứu của Lundholm và Moestrup (2000) phát hiện một loài Tảo Silic mới cho khoa học Nitzschia navis-varingica. Loài này được phân lập trong một hồ nuôi tôm ở Đồ Sơn và độc tính của loài đã được nghiên cứu bởi (Ohtani et al., 2000). Ở Việt Nam, tảo độc nở hoa làm thiệt hại về kinh tế đã được ghi nhận vào tháng 5 và tháng 6/1995, tảo Noctiluca scintillans nở hoa ở khu vực vịnh Vân Phong thuộc vùng biển Khánh Hòa đã làm chết khoảng 20 tấn tôm hùm với thiệt hại ước tính khoảng 6 tỷ đồng (Nguyễn Ngọc Lâm & cs, 1996). Theo Kotaki, (2000) ở ao nuôi tôm sú tại Đồ Sơn, tảo Nitzschia navis-varingica nở hoa do môi trường giàu dinh dưỡng tiết ra độc tố ASP (1,7pg/tế bào, 1 pg = 1/1.000.000 mg) gây chết tôm. (Dương Thị Hoàng Oanh, 2019). Năm 1997, Lương Quang Đốc đã đưa ra danh mục 8 gồm 136 loài và dưới loài tảo phù du, trong đó loài tảo độc Pseudo Nitzschia delicatissima có mật độ 430.000 tb/l (9/1996). Tôn Thất Pháp, Lương Quang Đốc và Đường Văn Hiếu (2000) công bố chi tảo Giáp Alexandrium ở đầm phá và vùng biển ven bờ tỉnh Thừa Thiên Huế, có 3 loài có khả năng sản sinh độc tố PSP: Alexandrium affine, Alexandrium tamarense, Alexandrium tamyjavanichii. Năm 2004, Võ Văn Dũng đã phát hiện loài độc hại Protoperidinium crassipes với mật độ 129-375 tb/l, Trương Thị Hiếu Thảo phát hiện mật độ của nhóm tảo Alexandrium đạt từ 350 -1.356 tb/l. (Tôn Thất Pháp & cs. 2006) Kết quả phân tích, đánh giá mối tương quan cho thấy yếu tố dinh dưỡng N, P có mối tương quan thuận và ảnh hưởng tương đối chặt chẽ đến thành phần loài tảo lam. Thành phần loài tảo lam phân bố nhiều ở các địa điểm có hàm lượng dinh dưỡng (N, P) cao. Khảo sát biến động mật độ trung bình loài tảo lam theo không gian và thời gian cho thấy mật độ trung bình của tảo lam tại các điểm khảo sát dao động từ 4.560 – 932.640 cá thể/lít. Vào mùa nắng, mật độ tảo lam trung bình dao động từ 600 – 126.000 cá thể/lít. Mật độ cao nhất là loài Microcystis aeruginosa với 132.960 cá thể/lít, loài thấp nhất là loài Raphidiopsis sp. với 760 cá thể/lít. Vào mùa mưa, mật độ trung bình cao nhất là loài Spirulina platensis với 126.000 cá thể/lít và thấp nhất là loài Cylindrospermopsis raciborskii với 600 cá thể/lít. (Nguyên, n.d.). Nguyễn Ngọc Lâm & cs. (2006) đã nghiên cứu sự nở hoa của loài tảo Hai roi 3 −1 – Alexandrium pseudogoniaulax được ghi nhận với mật độ > 200x 10 tb.𝐿 , đồng thời với sự gia tăng hàm lượng của nitrat, nitric và amoni. Một nghiên cứu khác, Tôn Thất Pháp và cs (2006) nhận định mật độ tảo độc biến động mạnh vào mùa mưa và ít biến động hơn vào mùa khô, mối tương quan với các yếu tố môi trường chỉ thể hiện ở mức chặt chẽ giữa mật độ tảo độc với nhiệt độ (r = -0,73) và hàm lượng nitrat (r = 0,77) vào mùa mưa. Mật độ nhóm tảo độc Prorocentrum có mối tương quan chặt chẽ với yếu tố môi trường độ muối, nhiệt độ, pH, oxy hoà tan, hàm lượng nitrat, photphat và silicat, trong đó thể hiện rõ nhất là mật độ tảo Prorocentrum tăng khi độ muối giảm, pH, oxy hoà tan, photphat và nitrat tăng. Mật độ tảo Pseudonitzschia có sự tương quan tương đối chặt chẽ với hàm lượng oxy hòa tan, photphat, pH và độ muối, mật độ tăng khi hàm lượng oxy hòa tan, photphat, pH giảm và độ muối tăng, tuy nhiên sự tương quan này ít chặt chẽ hơn nhiều so với nhóm Prorocentrum. Đến nay, các nghiên cứu về xây dựng mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc trong ao nuôi tôm ở Việt Nam chưa phổ biến chủ yếu các nghiên cứu được thực hiện ở một số vùng ven biển. Cụ thể như, TS. Nguyễn Ngọc Lâm & cs (2009) đã sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh kết hợp với những quan sát tại chỗ về điều kiện sinh học 9 (thực và động vật Phù du), hóa học (muối dinh dưỡng, chlorophyll) và vật lý (gió, dòng chảy tầng mặt, dòng triều) làm cơ sở xây dựng mô hình phát triển của vi tảo và cảnh báo sớm (early warning) sự nở hoa (hay thủy triều đỏ). Ngoài ra, dự án NANO về “Mô hình viễn thám về tảo nở hoa độc hại (RS-HAB) ở khu vực Đông Nam Á” do Viện Hải Dương học chủ trì. Dự án này đã đánh giá, nâng cấp, ứng dụng mô hình quan trắc tảo nở hoa độc hại bằng viễn thám và tiếp tục duy trì trạm quan trắc môi trường ở đồng bằng sông Cửu Long. Qua đó, cho thấy chưa có công trình nghiên cứu, xây dựng mô hình dự báo sự nở hoa của tảo độc nào được thực hiện ở ao nuôi tôm tại Việt Nam. 10