ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI h ọ c k h o a h ọ c Tự NHIÊN

9|ee9|es|cs|e9|e4e3|:3|e3|eaỊe3Ịes|c3fe3Ịe

HIỆN TRẠNG VÀ Dự BÁO s ự BIÊN ĐỘNG MỘT s ố NHÓM

SINH VẬT CỦA HỔ BA BỂ, t ỉn h b ắ c KẠN

MÃ SỐ: QT - 05 - 39

CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI: PGS.TS. Lưu LAN HƯƠNG

ĐAI HỌC QUỐC GIA hả n ôi I TRUNG tam t h o ng tin thơ viền '

Đ T Ị 5 2 Ầ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

****************

HIỆN TRẠNG VÀ Dự BÁO s ự BIÊN ĐỘNG MỘT s ố NHÓM

SINH VẬT CỦA HỔ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN

MÃ SỐ: QT - 05 - 39

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: PGS.TS. Lưu LAN HƯƠNG

CÁC CÁN BỘ THAM GIA:

- GS. TS. Mai Đình Yên

- NCS. Nguyễn Thuỳ Dương

- NCS. Ngô Quang Dự

- HVCH. Đỗ Kim Anh

- HVCH. Trương Tuấn Anh

HÀ NỘI - 2005

1. BÁO CÁO TÓM TẮT

TÊN ĐỂ TÀI; H iện trạng và d ự báo sự biến động m ột s ố nhóm sinh vật của hồ B a Bể, tình Bắc kạn, m ã số: QT - 0 5 - 3 9

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI: PGS.TS. Lưu Lan Hương

CÁC CÁN BỘ THAM GIA: - GS. TS. Mai Đình Yên

- NCS. Nguyễn Thuỳ Dương

- NCS. Ngô Quang Dự

- HVCH. Đỗ Kim Anh

- HVCH. Trương Tuấn Anh

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN cúu

- Điều tra các điều kiện thuỷ lý hoá và chât lượng nước của hồ Ba Bể.

- Xác định hiện trạng về một sô' nhóm sinh vật của hồ Ba Bể trong thời gian gần đây.

- Dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này cho 10, 20, 50 năm saubằng mô hình toán.

CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

1. Kết quả về khoa học:

- Đã thu thập được các dữ liệu về thuỷ lý hoá và chất lượng nước của hồ Ba Bể thông qua các chỉ số về vật lý, hoá học, sinh học

- Đã thu thập, điều tra và đánh giá được hiện trạng của một số nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể như : Thực vật nổi, động vật nổi, sinh vật đáy, nhóm cá ãn thực vật nổi, nhóm cá ăn động vật nổi và nhóm cá ăn sinh vật đáy.

- Dùng mô hình toán để dự báo sự biến động của một số nhóm sinh vật của hồ Ba Bể như nhóm : Thực vật nổi, động vật nổi, nhóm cá ăn thực vật nổi, nhóm cá ăn động vật nổi. Đề tài đã áp dụng mô hình hệ sinh thái hồ của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A. Voinov để phân tích biến động của các nhóm sinh vật trên. Sau đó, mô phỏng mô hình bằng phần mềm Stella II để dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này của hồ trong thời gian 10, 20, 30 .... 50 năm tới. Quá trình mô phỏng được tiến hành theo 3 phương án khác nhau:

+ Mô phỏng dựa vào các số liệu điều tra thực tế

+ Mô phỏng dựa vào điều kiện và xu hướng hiện nay của hồ Ba Bể.

+ Phương án phát triển tối ưu của Hệ sinh thái hồ và chu kỳ khai tháccá hợp lý đảm bảo cho sự phát triển bền vững hồ Ba Bể.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:

o Nhìn chung chất lượng nước hồ Ba Bể còn sạch. Giá trị các yếu tố chỉ thị

ô nhiễm hầu hết đều dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn chất lượng nước

mặt Việt Nam. Hồ Ba Bể hiện đang ở mức dinh dưỡng trung bình

(Mesotrophic).

o Khu hệ thực vật nổi (Phytoplankton) và động vật nổi (Zooplankton)

phong phú về thành phần loài, mật độ của chúng lại khá cao. Thành phần

khu hệ động vật đáy và khu hệ cá hồ Ba Bể cũng khá đa dạng, mang sắc

thái riêng của dạng thủy vực nước ngọt miền núi. Sản lượng cá khai thác

ở hồ ngày càng giảm, nhiều loài cá ngon bị mất, cá lớn giảm, cá nhỏ

nhiều và có 6 loài được ghi trong sách đỏ Việt Nam.

o Dự báo sự phát triển của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể được tiến

hành theo 3 phương án trên kết quả thu được như sau:

■ Phương án 1: hầu hết các nhóm sinh vật đều phát triển quá mạnh

so với thực tế, đặc biệt là Phytoplankton và Zooplankton.

■ Phương án 2: cho kết quả hoàn toàn phù hợp với xu hướng phát

triển hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể (kể cả

Phytoplankton, Zooplankton, nhóm cá ăn sinh vật đáy, nhóm cá

ăn động vật nổi và nhóm cá ăn thực vật nổi).

■ Phương án 3: Đã mô phỏng thành công một phương án phát triển

bền vững của hồ Ba Bê cho 100 năm sau. Mô hình đã kết hợp

được các mối quan hệ giữa các thành phần vô cơ, hữu cơ trong hệ

sinh thái hồ. Kết quả cho thấy hàm lượng Phytoplankton và

Zooplankton tồn tại trong hồ ở mức độ thấp, hồ giữ được sự trong

sạch lâu dài và mang lại hiệu quả kinh tế cao bằng việc kết hợp

nuôi thả cá với mật độ và khai thác hợp lý.

2. Kết quả phục vụ thực tế:

Xác định được hiện trạng của chất lượng nước, hiện trạng của một số nhóm sinh vật của hồ Ba Bể và dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này.. Thông qua đó đề xuất các biện pháp hợp lý để bảo vệ hồ và phát triển bền vững.

3. Kết quả đào tạo: 01 Thạc sỹ (Nguyễn Thùy Dương)

4. Kết quả đã công bố: 02 báo cáo hội nghị khoa học

01 bài báo đăng trong tạp chí chuyên ngành

TÌNH HÌNH KINH PHÍ CỦA ĐÊ TÀI

Được cấp: 20.000.000 VNĐ

- Thuê các chuyên gia: 12.000.000 VNĐ

- Hội nghị: 2.000.000 VNĐ

- Công tác phí: 3.000.000 VNĐ

- Còn lại là các khoản chi khác.

C ơ QUAN CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI

PHÒNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ (Ký và ghi rõ họ tên)

CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI (Ký và ghi rõ họ tên)

2. SUMMARY

A. TITLE :

Current State and prediction the dynamics o f some groups o f organism in BaBe lake, Bac Kan province, Code : QT - 0 5 - 3 9

B. COORDINATOR : Lưu LAN HƯƠNG

c. COLLABORATOR :

- Mai Đình Yên

- Nguyễn Thuỳ Dương

- Ngô Quang Dự

- Đỗ Kim Anh

- Trương Tuấn Anh

D. OBJECTIVE AND CONTENTS OF STUDY :

- Monitoring, collection of the data of conditions on physics, chemistry, hydrologic and water quality of Ba Be lake.

- Determination and assessment the current State of some groups of organism of Ba Be lake.

- Prediction of the dynamic of these groups in 10, 20, 30....50 years by mathematical model.

E. MAIN RESƯLTS :

* Results in scientific:

- Collected the documents of conditions on physics, chemistry, hydrologic and water quality of Ba Be lake in cuưent years

- Investigated, collected and assessed the current State of some groups of organism in Ba Be lake such as : .

- Simulated to predict the dynamic of some groups of these organism in Ba Be lake by mathematical model.

• 6 groups of organisms in Ba Be lake were selected to predict include Phytoplankton, Zooplankton, group of fish which feed on Phytoplanktons, group of fish which feed on Zooplanktons and group of fish which feed on Benthods.

MỞ ĐẦU

Hồ là hệ sinh thái tự nhiên điển hình đồng thời là một đơn vị sản xuất cơ bản

của sinh quyển [18]. Bên cạnh các chức năng là cấp nước, giải trí, thủy điện và phòng

hộ thì hồ còn chứa nhiều nguồn tài nguyên phong phú, đó là một “ngân hàng gen” rất

đa dạng cần được bảo vệ.

Đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái hồ là thực vật nổi (sinh vật tự dưỡng),

chúng cung cấp nguồn năng lượng sơ cấp cho tất cả các sinh vật trong hồ, đồng thời

làm sạch môi trường nước. Tiếp theo là sự tồn tại của các nhóm sinh vật dị dưỡng,

nhóm động vật ăn thực vật nổi, nhóm ăn thịt (ăn động vật) và nhóm ăn nhiều loại thức

ãn. Tất cả tạo nên mạng lưới thức ăn và chu trình tuần hoàn vật chất đảm bảo sự tồn tại

và phát triển của hệ sinh thái hồ.

Hồ Ba Bể là hồ nước ngọt tự nhiên nằm trên vùng núi cao phía Bắc nước ta, một

danh lam thắng cảnh tuyệt đẹp, chứa đựng trong nó là nguồn động thực vật phong phú,

đa dạng và độc đáo. Chính vì thế mà Hội nghị Quốc tế về Hồ nước ngọt tại Mỹ tháng

03/1995 đã đưa hồ Ba Bể là một trong 20 hồ nước ngọt tự nhiên của thế giới cần được

bảo vệ và ngày 01/10/1997 theo Quyết định số 41/TTG của Thủ tướng Chính phủ đã có

Quyết định công nhận Ba Bể là khu rừng cấm.

Cùng với hệ thống sông suối trong vùng, hồ Ba Bể đóng vai trò quan trọng đối

với sự giao lưu của người dân địa phương. Hồ cũng là nơi cung cấp nguồn thủy sản

quan trọng cho nhân dân địa phương và giữ vai trò to lớn trong việc điều tiết lũ sống

Năng. Như vậy có thể thấy hồ Ba Bể có nhiều chức năng kinh tế và môi trường quan

trọng đối với các địa phương trong vùng và các vùng lân cận.

Trong vài thập kỷ trở lại đây, do công tác quản lý hồ chưa hợp lý, ý thức bảo vệ

tài nguyên thiên nhiên của nhân dân còn chưa đầy đủ, rừng bị khai thác bừa bãi, nên

khu vực hồ Ba Bê đã xuất hiện nhiều biến đổi theo chiều hướng suy thoái. Do đó, để

góp phần quản lý có hiệu quả hệ sinh thái hồ, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Hiện

trạng và dự báo sự biến động một sô nhóm sinh vật hồ Ba Bé bằng mỏ hình toán”.

Đề tài gồm các mục đích chính sau:

* Điều tra, đánh giá tình hình chất lượng nước hồ Ba Bể,

* Điều tra hiện trạng một số nhóm sinh vật trong hồ Ba Bế.

* Dự báo sự biến động của một sô' nhóm sinh vật trong hồ bằng mỏ hình toán.

1

1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Các quần xã sinh vật sống trong hồThành phần loài và sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của những sinh

vật sống trong hồ rất biến đổi, phụ thuộc vào vị trí địa lý, nguồn gốc, đặc tính cấu tạo

và chế độ thủy văn của hồ. Theo quy luật, thành phần loài tăng và số lượng cá thể của

quần thể giảm theo hướng từ vĩ độ cao xuống vĩ độ thấp. Ở những hồ nghèo dinh

dưỡng sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của sinh giới kém hơn so với các hồ

giàu dinh dưỡng. Tuy nhiên điều này còn liên quan đến nhiều yếu tố khác, như nguồn

nước cấp, sự phân tầng và xáo trộn của nước.... của môi trường và các tác động của con

người.

1.1.1. Thực vật nổi - Phytoplankton

Phytoplankton gồm nhiều đại diện của ngành tảo lục (Chìorophyta), tảo lam

(Cyanophyta), tảo vàng ánh (Chrisophyta), tảo silic (Baciỉlariophyta), tảo mắt

(Euglenophyta).... trong đó, tảo lục và tảo lam thường rất đa dạng và chiếm ưu thế.

Tảo là nhóm sinh vật tự dưỡng tạo nên nguồn thức ăn sơ cấp cung cấp cho hệ

sinh thái hồ. Sự phát triển về số lượng và sinh vật lượng của chúng phụ thuộc vào

nguồn muối dinh dưỡng, chế độ chiếu sáng, nhiệt độ nước.... và sự tiêu thụ của động

vật “ăn cỏ”. Ví dụ, ở các hồ vùng ôn đới sự phát triển của tảo silic liên quan chặt chẽ

với hàm lượng sắt trong nước; khi hàm lượng sắt giảm thì số lượng tảo cũng giảm theo.

Sinh vật lượng của các loài tảo trong hệ thống hồ thế giới dao động trong giới

hạn từ 0,0003 đến 300g/m3 và nó phụ thuộc vào dạng sinh học của hồ nhiều hơn là vị

trí địa lý của hồ.

Sự biến động sô' lượng và sinh vật lượng của Phytoplakton trong hồ liên quan

chặt chẽ với quá trình sinh sản, mức độ bị tiêu thụ, tỷ lệ chết tự nhiên và sự di nhập mới

• vào hồ theo nguồn nước cấp.

1.1.2. Động vật nổi - Zooplankton

Zooplankton là nhóm động vật ãn Phytoplankton, cặn vẩn và vi khuẩn đồng thời

tạo nên nguồn thức ăn động vật đầu tiên trong lưới thức ãn của hệ sinh thái hồ.

Zooplankton trong hồ gồm chủ yếu là trùng roi không màu, Infuzoria, Rotatoria,

Cìadocera và Copepoda...; bên cạnh đó còn có hàng loạt các đại diện khác như trứng

và ấu trùng của giáp xác, thân mềm, cá....

2

Trong các hồ kể cả ở vùng vĩ độ cao và vĩ độ thấp, hai nhóm Rotatoria và

Cladocera luôn chiếm ưu thế trong thành phần Zooplankton [18].

Zooplankton phân bố chủ yếu trong các tầng nước gần mặt, nơi có nguồn thức

ăn giàu có và chế độ chiếu sáng vừa phải.

Sự phát triển của Zooplankton đạt được cực đại khi mà nguồn thức ăn là

Phytoplankton phát triển với số lượng lớn. Những nhóm Protozoa, Rotatoria.... phát

triển sớm hơn các nhóm Zooplankton khác (Cìadocera, Copepoda) và cũng sớm chấm

dứt vai trò chủ đạo của mình trong đời sống của động vật nổi, nhường cho sự phát triển

của Zooplankton có kích thước lớn.

1.1.3. Sinh vật đáy - Benthos

Benthos bao gồm Bacteriobenthos (vi sinh vật đáy), Phytobenthos (thực vật đáy)

và Zoobenthos (động vật đáy).

Sự phát triển về thành phần loài và số lượng của Phytobenthos trong hồ liên

quan tới cường độ ánh sáng, ở độ sâu 4-5m thực vật thường mất hẳn trừ những vùng có

độ trong lớn, như ở hồ Baical thực vật đáy có thể xâm nhập sâu đến 25-30m hoặc hơn

(đến 45-50m).

Ở các hồ nhiệt đới, từ mặt nước xuống dưới sâu theo nển đáy là những cây nửa

nước nửa đất như lau, sậy (Phragmites), niếng lác (Cyperus); sâu hơn là các loài rong

mái chèo (Valisneria spirơlis), rong ly (Uptrienỉaria aura, u. exolata), sen

(Nelumbium speciosum), song (Nymphaea stellata)....; trên mặt nước là các loài trang

(Limnathemum indicum), lục bình (jEichlorinia crassipes)....\ ở đáy sâu gồm các loài

Enteromorpha, Cladophora, Spirogyra....

Bacteriobenthos giàu nhất trong đáy bùn với sinh khối một vài miligam trong 1

gam chất đáy, số lượng này giảm ở đáy cát và đáy đá. Trong các loài nấm sống đáy

phần lớn là các loài Nematosporangium, Apodata, Fusarium....\ chúng rất giàu trong

các nền đáy bị nhiễm bẩn. Sô' lượng các đại diện của Actinomyces nhất là

Micromonospira, Streptomyces và Nocardia đạt tới 0,1-0,2 triệu trong lml đáy bùn và

chúng có quan hệ chặt chẽ với mức độ dinh dưỡng của hồ.

Sự phàn bố của Zoobenthos tùy thuộc vào cấu tạo của nền đáy và hệ thực vật.

Noi đáy đá và bị tác động của sóng, động vật đáy thường nghèo, gồm chủ yếu những

loài có khả năng bám vào giá thể hoặc đào hang. Nơi đáy mềm, động vật đáy tập trung

đông và ổn định hơn.

3

Ở vùng ven hồ nơi có sự xuất hiện của các loài rong tảo thì thường gặp ấu trùng

của các loài côn trùng nhất là ấu trùng Chironimidae (Chirononus, Peìopia), giun ít tơ

(.Limnodrileus hoffmeisteri).... cũng như các loài thân mềm như ốc (Bithinidae,

Viviparida), trai (Unioniaea).... Nơi đáy cát, có thể gặp giun ít tơ (Oligochaeta), ấu

trùng muỗi (Bezzia, Culicoides), một số đại diện giun tròn. Nơi đáy bùn, ngoài những

loài trên còn xuất hiện thêm những loài giáp xác sống đáy.

1.1.4. Động vật tự bơi - Nekton

Nekton trong hồ chủ yếu là cá nước ngọt, chúng thường phân chia các vùng cư

trú của mình (các ổ sinh thái) như loài sống nổi, sống đáy, sống khơi, sống ven bờ hay

loài ăn nổi, loài ăn đáy, loài ăn tạp.... Tính đa dạng về mặt sinh thái đó đã tạo nên khả

năng sử dụng nguồn thức ăn trong hồ có hiệu quả hơn của động vật Nekton.

Sô' lượng các loài cá trong hồ tùy thuộc vào vị trí địa lý, nguồn gốc, lịch sử tạo

thành và độ lớn của hồ.

Trong hồ có thể gặp những loài động vật có xương sống khác như ba ba, rắn, rái

cá và nhiều loài chim nước. Những hồ lớn còn là nơi sinh sống của thú lớn như tulen,

hà mã, cá sấu....

Ở hồ Baical đã thống kê được trên 1000 loài động vật và 700 loài thực vật, trong

đó 3/4 động vật giói và gần 1/2 thực vật giới (44%) là những loài đặc hữu. Do đó,

Baical không chỉ là thắng cảnh mà còn là bảo tàng sống của các họ, giống và loài sinh

vật cổ xưa nhất trên hành tinh này [18].

1.2. Các quần xã sinh vật trong một số hồ tự nhiên ở nước ta1.2.1. Hồ Tây

Hồ Tây thuộc vùng đồng bằng sông Hồng, đây là một hồ tự nhiên được hình

thành do sự thay đổi dòng của sông Hồng. Hồ chịu ảnh hưởng khí hậu vùng đồng bằng

Bắc Bộ, nhiệt độ nước biến đổi trên dưới 25°c.

Thực vật thủy sinh trong hồ có 18 loài thực vật lớn mọc xung quanh hồ, có lá

nổi hoặc sống trên mặt nước gồm sen, rong mái chèo, trang, bèo tấm và 102 taxon

thuộc 44 chi của 5 ngành tảo: tảo Silic có 19 loài, tảo Lam 13 loài, tảo mắt 8 loài, tảo

Giáp 4 loài, tảo lục 58 loài [18].

Động vật nổi đã gặp 40 loài, trong đó Rotatoria là 29 loài, Cladocera 6 loài,

Copepoda 3 loài, Chonchotraca 1 loài và 1 loài Oxtracoda.

4

Khu hệ động vật đáy trong hồ đã xác định được 3 loài Oligochaeta, 2 loài

Chironomidae, 3 loài Gastropoda, 1 loài Bivalvia và 2 loài giáp xác sống đáy.

Trong hồ có 33 loài cá thuộc 13 họ, trong đó Cyprinidae chiếm ưu thế (22 loài).

Trước đây, hồ Tây là nơi kiếm ăn và trú đông của nhiều loài chim nước như: cò

trắng, cò bợ, sâm cầm, vịt trời, mòng biển.... Hiện nay, hầu như chúng đã biến mất và

hồ đang được sử dụng để nuôi trồng thủy sản, nghỉ ngơi ngoài trời, du lịch và thể thao

dưới nước.

1.2.2. Hồ Lák

Hồ Lãk nằm ở tỉnh Đăk lăk thuộc trung phần Tây Nguyên trên độ cao 440m. Hồ

có nguồn gốc địa chấn do sự sụt lún của vỏ trái đất ở thung lũng hồ trước đây [6]

Theo kết quả điều tra [9], hồ Lãk có 31 loài thực vật nổi thuộc 3 ngành tảo với

mật độ dao động trong khoảng 127.103-215.103 cá thể/lít. Trong đó, tảo Silic chiếm ưu

thế về số lượng loài, sau đó đến tảo lục. Động vật nổi gồm 32 loài với mật độ dao động

từ 30.103 đến 202.103 cá thể/m\ ở đó nhóm chiếm số lượng nhiều nhất là giáp xác râu

ngành.

vé thực vật đáy, hồ Lăk có độ trong khá cao, nền đáy mềm, ổn định tạo điều

kiện thuận lợi cho các loài thực vật đáy phát triển. Đặc biệt ở một số vùng nước ven bờ,

các loài rong phát triển dày đặc vói sinh khối đạt 2-4 kg/m2 và trải rộng hàng trãm rrr.

Trong khi đó, động vật đáy tập trung với mật độ 56-146 cá thể/m2 thuộc 11 loài khác

nhau và chiếm ưu thế là loài ốc Pila ampullaria.

Khu hệ cá hồ Lăk với gần 50 loài cá thuộc 11 họ [8], kể cả một số loài mới du

nhập trong đó có nhiều loài cá kinh tế hiện đang được khai thác với sản lượng khá cao.

Họ cá chép phong phú nhất với 28 loài, các họ cá khác có từ 1 đến 2 loài. Sản lượng cá

ở hồ Lăk khoảng 45 tấn/năm đạt năng suất 69,2 kg/ha, giảm hơn nhiều so với 10-15

năm trước đây.

1.2.3. Biển Hồ

Biển Hồ thuộc tỉnh Gia Lai, ở độ cao 800m so với mặt biển; và là một hồ tự

nhiên ở cao nguyên được tạo thành do 3-4 miệng núi lửa đã tắt ở vùng núi lửa của cao

nguyên.

Thực vật lớn ở đày rất nghèo (chỉ có 2 loài). Thực vật nổi hiện đã thống kẽ được

122 loài 54 loài động vật nổi, 15 loài động vật đáy và 27 loài cá, trong đó có 2 loài đặc

5

hữu Osteochilus brachynopteroides và Cyclocheilichthys kontumensis. Với mật độ

trung bình của các nhóm như sau: thực vật nổi là 150.103-226.103 tế bào/lít; động vật

nổi 36-52 (xio3 con/m3); động vật đáy 20-445 con/m2 (l-5g/m2); và sản lượng cá khai

thác hàng năm là 20 tấn [18].

Nước của hồ được sử dụng cho sinh hoạt của nhân dân địa phương, cung cấp

nước tưới, nuôi trồng thủy sản và cải thiện điều kiện môi trường sống trong vùng.

1.3. Vườn Quốc gia Ba Bể1.3.1. Vị trí địa lý vồ điều kiện tự nhiên

Vườn Quốc gia Ba Bể có diện tích 7.610 ha nằm trong các xã Nam Mẫu, Khang

Ninh, Cao Thượng, Quảng Khê, Cao Trĩ của huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn; phía Bắc giáp xã Cao Thượng, phía Đông giáp xã Khang Ninh, Cao Trĩ; phía Nam giáp xã Quảng Khê; phía Tây giáp xã Nam Cường, xã Xuân Lạc (huyện Chợ Đồn, Bắc Kạn), xã Đà Vị huyện Nà Hang, tỉnh Tuyên Quang (hình 1); có toạ độ địa lý (theo UTM 1/50.000) là:

105° 36' 00" E và 22" 33' 00" N. Toàn bộ khu Vườn hầu hết là núi đá vôi hiểm trở, một phần nhỏ là các thung lũng núi đất xen kẽ và hẹp, có độ cao trung bình so với mặt biển từ 150-1.098m. Về phía Tây Nam có dãy núi Phija Bjoóc có đỉnh cao từ 1.502-1.527m

[8] [23].

Trung tâm Vườn là hồ Ba Bể (hình 1, ảnh 1 phụ lục 9), mặt hồ rộng gần 500ha, chiều dài 8km, chiều rộng trung bình là 500m (nơi hẹp nhất là 200m, nơi rộng nhất là 800m) nằm trên độ cao 150m. Đây là hồ tự nhiên ở nội địa lớn nhất nước ta.

Hồ có cấu tạo khá đặc biệt thắt ở giữa và phình ra ở hai đầu, được chia thành 3

phần nối liền nhau với tên gọi hồ I (Pé Lèng), hồ II (Pé Lù) và hồ III (Pé Lầm); quanh hồ là những vách đá, có chỗ dựng đứng như một bức tường, có chỗ lại vòng vèo uốn

lượn ăn sâu vào các thung lũng làm cho hình dáng mặt hồ rất độc đáo, hoang sơ....

Sông Tà Han, sông Chợ Lèn và suối Pó Lù là nguồn cung cấp nước chính cho hồ

Ba Bể. Hệ thống sông suối này hợp thành hệ thủy phía Nam của Vườn Quốc gia. Nước hồ Ba Bể chảy theo hướng Nam-Bắc đổ ra sông Năng, chảy qua phần phía Bắc của

Vườn Quốc gia, sau đó tiếp tục chảy theo hướng Tây gặp sồng Gâm ở phía Đông của

tỉnh Tuyên Quang.

Về mùa lũ, mực nước hồ có thể dao động lên xuống từ 2,5-3,Om so với mức

bình thường. Hồ có độ sâu trung bình từ 20-25m, nơi sâu nhất là 35m, nơi nông nhất

cũng từ 5-10m. Đáy hồ không bằng phảng mà có nhiều núi ngầm, hang động, đó là nơi

trú ngụ lý tưởng của các loài thủy sinh.

6

Theo Lê Bá Thảo (1977), hồ Ba Bể có nguồn gốc kiến tạo nằm trong vùng Caxtơ Chợ Rã-Ba Bể-Chợ Đồn-Chợ Điền thuộc miền Caxtơ của khối nâng Việt Bắc. về mặt địa hình, Vườn Quốc gia Ba Bể là một vùng núi dốc mạnh và núi đất cao trung bình kết hợp với sông, suối, hồ. Đất ở vùng này chủ yếu là Feralit đỏ vàng có mùn và Feralit đỏ sẫm trên đá vôi, ngoài ra còn có đất phù sa phân bố ở ven sông suối (như sông Năng, sông Chợ Lèn....) và dọc theo các thung lũng nằm xen kẽ giữa núi đồi [4].

Khí hậu vùng Ba Bể chịu tác động mạnh của gió mùa Đông Bắc. Tốc độ gió trung bình năm khoảng 1,3 m/giây, ít chịu ảnh hưởng của gió bão. Nhiệt độ trung bình năm là 22°c, tháng nóng nhất lên tới 27,5°c, tháng lạnh nhất chỉ đạt 14°c. Độ ẩm trung bình nãm là 83%, vào mùa đông giảm xuống còn 79-81%. Mưa được chia thành2 mùa rõ rệt nhưng mùa mưa mang tính chất của vùng núi thấp Việt Bắc, ngắn hơn so với toàn Bắc Bộ. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng 9, lượng mưa chiếm từ 75-78% tổng lượng mưa cả nãm. Mùa khô kéo dài từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau, vào mùa này lượng bốc hơi nước thường gấp 2 lần lượng mưa trung bình [4].

Hồ Ba Bể là phần cuối được mở rộng của sông Chợ Lèn trước khi đổ vào sông Năng. Sông Chợ Lèn có chiều dài 26,5 km, bắt nguồn từ đỉnh Pia Khân ở độ cao 675 m thuộc dãy Pia Bioc, chảy qua các xã Quảng Khê, Đồng Phúc, Nam Mẫu. Diện tích toàn lưu vực của sông tính đến cửa ra của hồ vào khoảng 454 km2, trong đó có 29,8 km2 là diện tích núi đá quanh hồ. Ngoài ra, hồ còn nhận nước từ 2 suối Tà Han và Pó Lù ở phía Tây. Nước hồ đổ ra sông Năng qua kênh Pe Cam. Hồ Ba Bê góp phần quan trọng trong việc điều tiết lũ cho sông Năng và vùng hạ lưu. Mực nước trong hồ cao nhất vào tháng 8, thấp nhất vào tháng 3, biên độ mức nước trung bình vào khoảng 2,8m. Chênh lệch mực nước giữa phần đầu và phần cuối hồ vào mùa khô là 1 lcm, nhưng tại đỉnh lũ giảm xuống chỉ còn 1 cm. Vận tốc dòng chảy mặt vào thời điểm tháng 8/1996 từ 0,084-0,246m/giây [4]. Theo Đặng Ngọc Thanh (1980) nước hồ Ba Bể luôn chảy nhẹ

với vận tốc tại mặt nước là 0,5 m/giây. Vào mùa lũ nước hồ dâng cao và bị ách tắc ở thác Đầu Đẳng nên gây úng ngập một số diện tích canh tác (khoảng 343ha) của các xã

Thượng Giáo, Cao Trí, Khang Ninh, Nam Mẫu. Cá biệt có những năm lũ lớn có thể gây

úng ngập một phần thị trấn Chợ Rã.

Hàng năm hồ nhận được nhiều chất hữu cơ và xác bã động thực vật từ các suối

đổ vào đó là một nguồn thức ăn tốt cho cá. Với lượng phù sa tích tụ lâu ngày làm cho

đáy hồ có một lớp bùn nhão và một sô' bãi bằng phảng thuận lợi cho việc dùng lưới vét

đê’ khai thác cá.

7

1.3.2. Điều kiện kinh tế xã hội

Vườn Quốc gia Ba Bể (kể cả vùng đệm) nằm trong địa phận của 7 xã Nam Mẫu,

^ ao Tri, Khang Ninh, Quảng Khê, Hoàng Trĩ và Đồng Phúc. Theo sô liệu điểu tra

tháng 11/1999 [5], trong vùng có tổng số dân là 18.463 người, mật độ trung bình là 58

người/km2 tương đương với mật độ trung bình của toàn tỉnh. Số hộ gia đình là 3.179 hộ, trong đó bình quân mỗi hộ có 5,8 người.

Toàn vùng có 5 dân tộc anh em chung sống, trong đó dân tộc Tày chiếm một tỷ

lệ khá lớn (57,7%), dân tộc Dao chiếm 21,2%, dân tộc Mông là 12,6%, người Nùng

chiếm 7,1% và người Kinh chỉ chiếm 1,3%. Tuy có nhiều dân tộc khác nhau nhưng

dân cư ở đây có tính cộng đồng cao. Các dân tộc sông đoàn kết song vẫn gìn giữ được bản sắc riêng của dân tộc mình.

Các thôn bản có đa phần là người Tày thường sinh sống tập trung tại các vùng

thấp, thuận lợi cho việc canh tác nông nghiệp. Một sô' bản có vị trí thuận lợi, người dân

còn tham gia vào việc kinh doanh dịch vụ du lịch như đưa đón khách... chính vì vậy

cuộc sống của dân cư trong những thôn bản này tương đối ổn định. Các thôn bản thuần

nhất dân tộc Mông hay Dao thường sinh sống trên các sườn núi cao hay các thung

lũng, gặp khó khăn cho việc canh tác. Nhiều bản làng vẫn giữ thói quen sông du canh

du cư nên hiện tượng chặt phá rừng làm nương rẫy vẫn xảy ra.

Sống trên địa bàn miền núi, kinh tế của người dân chủ yếu dựa vào nông nghiệp,

đất canh tác lại thiếu do đó tình trạng chung của cư dân ở đây là thu nhập thấp và họ ít

có cơ hội để cải thiện về khả năng kinh tế. Theo tiêu chí phân loại của Chương trình

Quốc gia xóa đói, giảm nghèo đối với vùng rừng núi thì các xã trong vùng đều thuộc

diện xã nghèo, 4 xã (Nam Mẫu, Quảng Khê, Đồng Phúc và Hoàng Trĩ) có số hộ nghèo

chiếm tới trên 70% tổng số hộ; và tổng số hộ nghèo của cả 7 xã trong Vườn chiếm tới

69,13% [5].

• Qua số liệu điều tra cho thấy rằng ở vùng này không có nước sạch (nước cấp đã

qua xử lý) để sinh hoạt. Nhân dân chủ yếu sử dụng nước sông, suối, chỉ một số rất ít sử

dụng nước giếng khơi. Việc lấy nước từ sông suối về chủ yếu bằng máng tre hoặc

gánh. Nước được lấy từ nguồn tự nhiên đối với một số hộ gia đình cũng gặp nhiều khó

khăn do phải vận chuyển với một đoạn đường tương đối xa (có hộ phải lấy nước từ

nguồn cách xa đến lkm đường dốc). Phần lớn các hộ gia đình ờ đây không có hô' xí

(59 8%) hoặc chỉ là hố xí tạm (37%); số hộ có hố xí hai ngãn rất ít (3%) và loại hố xí

8

này chỉ có ở hai xã Cao Tíĩ và Khang Ninh. Bên cạnh đó, một số yếu tố còn gây ảnh

hưởng xấu đến vệ sinh môi trường là chuồng chăn nuôi gia súc gần với nhà ở, việc thu

gom rác thải và hệ thống thoát nước thải tại các gia đình hầu như không có,.... nhận

thức của người dân về vệ sinh môi trường cũng còn nhiều hạn chế.

Phương tiện giao thông chủ yếu trong khu vực là đi ngựa, đi thuyền và đi bộ.

Mặt bằng dân cư tương đối thấp, đời sống ngưòi dân còn gặp nhiều khó khăn.

1.4. Mô hình toán trong nghiên cứu hệ sinh tháiTheo cấu trúc, toán sinh thái là một môn khoa học như khoa học toán lý mà đối

tượng nghiên cứu chủ yếu của nó là các hệ sinh thái và phương pháp nghiên cứu là toán

học (các mô hình được biểu diễn bằng ngôn ngữ toán học).

Ngành toán sinh thái đã được khẳng định bởi một loạt các công trình nghiên cứu

của nhà toán học hiện đại lỗi lạc V. Volterra và các nhà toán học đương thời như A.

Lotka, V. A. Koxtisun đặt nền tảng. “Sự bùng nổ” các công trình nghiên cứu mô hình

toán trong sinh thái học đó là vào những năm 70 của thế kỷ XX. Từ các mô hình toán

học đã giúp cho các nhà sinh thái học thực nghiệm tìm ra những khái niệm, quy luật

mới tồn tại trong các quần xã và xây dựng nên những lý thuyết mới trong sinh thái học.

Nhiều mô hình toán đã chứng minh cụ thể những đặc trưng cơ bản của quần xã, hệ sinh

thái.

Toán học đã thực sự trở thành phương pháp chặt chẽ nhất trong giải quyết các

vấn đề sinh thái. Đầu tiên là sinh thái học cá thể với mô hình quan hệ “Thời gian và tốc

độ phát triển cá thể”; tiếp đến là sinh thái học quần thể với hàng loạt các mô hình như

“Mô hình cạnh tranh giữa hai quần thể”, “Mô hình vật ãn thịt và con mồi”, “Mô hình

vật ký sinh - vật chủ”.... [14].

Mô hình toán trong sinh thái học có thể được chia thành hai loại đó là các mô

hình giải tích và các mô hình mô phỏng. Trong mô hình giải tích, người ta sử dụng

phương pháp hình thức toán học để mô tả đối tượng sinh thái và sau đấy sử dụng các

kỹ thuật giải tích toán học để rút ra kết luận đặc thù tính chất chung của chúng. Đối với

các mô hình mô phỏng thì máy tính điện tử là công cụ nghiên cứu cơ bản và cần thiết.

Mô phỏng (simulation) có nghĩa là rập khuôn trên mô hình với sự thay đổi các

phần tử và các mối quan hệ của hệ thống mà mô hình đang diễn tả theo một trật tự nhất

định, từ đó mà được nghiệm gần đúng thay cho nghiệm giải tích của mô hình này [32].

9

Thực chất phương pháp mô phỏng là tiến hành giải phương trình bằng cách tích phân số học.

Tuy nhiên, rất khó phân biệt một cách chính xác giữa hai loại mô hình này vì

trong các mô hình giải tích người ta cũng thường sử dụng phương pháp thực nghiệm

bằng số, trong khi đó với các mô hình mô phỏng lại không thể thiếu được các ước

lượng giải tích sơ bộ [20].

Trên thế giới, từ những năm 1925, Streeter và Phelps đã thiết lập mô hình đánh

giá hàm lượng DO và BOD trong sông Ohio (Mỹ) và mô hình QUAL I được phát triển

đối với dòng chảy trong kênh sông ổn định một chiều. Đến năm 1960, công cụ máy

tính ra đòi cho phép tính toán và xử lý các vấn đề mà trước đây không thể giải quyết

được, hàng loạt các mô hình nền tảng nhằm phát triển mô hình phi tuyến được ra đòi.

Như mô hình của Thomann và Sobal - 1964, Ravell - 1967... đã tập trung đánh giá

những tác động của nguồn điểm tới chất lượng nước; các mô hình đã bước đầu đề cập

đến hiệu quả kinh tế trong việc kiểm soát chất lượng nước [22].

Trong giai đoạn 1970-1977, vai trò khả năng tự làm sạch của nguồn nước (khả

năng chuyển hóa chất bẩn của động thực vật) đã được các nhà mô hình tập trung

nghiên cứu, mở ra một trang mới cho lịch sử phát triển mô hình sinh thái. Trong đó,

vấn đề phú dưỡng được quan tâm nhiều hơn cả và chiếm vị trí quan trọng trong việc

đánh giá và dự báo chất lượng nước, điển hình là các mô hình của Chen (1970), Chen

và Orlob (1975), Ditoro (1971), Canale (1976).... Từ năm 1977 trở lại đây, đặc biệt ở

thập niên 80, các nhà mô hình tập trung nghiên cứu các vấn đề chuyển hóa các chất

độc hại trong nước. Các mô hình này đã bao quát được các quá trình sinh, hóa, lý liên

quan đến chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái.

Cho đến nay, có rất nhiều công trình nghiên cứu về mô hình hệ sinh thái hồ. Đó

là nghiên cứu của Riley; mô hình thủy động học của Steele; mô hình các mối quan hệ

0 giữa thực vật thủy sinh, cá, cặn bã, nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD), chất dinh dưỡng và

ôxy của Chen; mô hình của Williams sử dụng dữ liệu từ những nghiên cứu cổ điển của

Lindeman; mô hình hệ sinh thái thủy vực của Christine A. Shoemaker [32]; mô hình

của Sven Erik Jorgensen [27],... và đặc biệt là mô hình CLEAN [31]. Mô hình CLEAN

được coi là một mô hình tổng quát về hệ sinh thái hồ, nó đã đề cập đến tất cả các đối

tượng và các quá trình trọng tâm của hệ sinh thái hồ như: thực vật vĩ mô, thực vật nổi,

10

động vật nổi, động vật đáy, cá, quan hệ dinh dưỡng, quá trình phân hủy, mô hình cân

bằng nước hồ và quá trình chu chuyển vật chất trong hồ.

Chương trình tính toán các mô hình này được thiết lập dưới dạng phần mềm như

mô hình QUAL 2E thiết lập năm 1987 bởi Brown và Bamvvell trong đó các quá trình

phú dưỡng của hồ và hồ chứa được chương trình hóa tính toán trong phần mềm

QUAL2E, hay mô hình động lực học của sông, suối, hồ và hồ chứa WQRRSQ do

Smith thiết lập nãm 1986... Các phần mềm máy tính sẽ được các nhà mô hình lựa chọn

tùy theo yêu cầu của họ. Phần mềm đó có thể là các ngôn ngữ lập trình như ngôn ngữ

c, Basic, Fortran, Pascal... cho phép các nhà mõ hình hoàn toàn điểu khiển về cấu trúc

của mô hình cũng như toàn bộ các chi tiết cụ thể vé nó. Một phần mềm khác cũng

được sử dụng nhiều trong mô hình hóa đó là các chương trình đồ thị như STELLA,

SimuLink, ModelMaker, mà người sử dụng chỉ việc lựa chọn các biểu tượng có sẵn

trong “menu” để thiết lập mô hình với các số liệu cụ thể [29].

Ở Việt Nam đã có một sô' tác giả quan tâm tới việc áp dụng toán học trong

nghiên cứu hệ sinh thái và bước đầu đã đưa ra một số mô hình trong các công trình

nghiên cứu của mình. Như trong nghiên cứu về xói mòn đất, đáng chú ý là công trình

của Lê Quang Đáng (1976), Chu Đinh Hoàn (1977), Lê Thạc Cán, Nguyễn Quang Mỹ

(1978), Đỗ Hưng Thành (1981-1982). Phương pháp mô hình hóa đánh giá tác động

môi trường như Đào Thế Tuấn với “Mô hình ruộng lúa có năng suất cao”, Chu Đức với

“Mô hình dự tính xói mòn”, Mai Đình Yên với “Mô hình hệ sinh thái nông nghiệp”,

Vũ Công Hậu với “Mô hình dự tính nãng suất chè”, Trần Vãn Côn với “Mô hình sinh

trưởng gỗ"... [15].

Bên cạnh đó, các mô hình đánh giá chất lượng nước đã bắt đầu được quan tâm

vào những năm cuối của thập niên 90 trong thế kỷ trước. Trong đó phải kể đên, Phạm

Toàn Thắng (1990) đã ứng dụng mô hình BOD-DO (QUAL I) để tính phân bô BOD,

• DO trong sông Tô Lịch và sông Cầu; Trần Đức Hạ (1991) đã nghiên cứu mô hình quá

trình tự làm sạch trong các chuỗi hồ đô thị; Đỗ Hoài Dương trong đề tài nghiên cứu

khoa học thuộc chương trình KT-02 đã có nghiên cứu bước đầu về mô hình BOD và

DO trong sông. Năm 1999, TS Nguyễn Hữu Nhân và GS. TS Nguyễn Tất Đắc đã hiệu

chỉnh và ứng dụng các mô hình WATER QUALITY và HYDROGIS đê tính toán dự

báo ô nhiễm nước sông Thị Vải. Đặng Xuân Hiển (2000) đã nghiên cứu phân tích, mô

phỏng sinh thái-chất lượng nước phục vụ việc sử dụng hợp lý nguồn nước sông [12].

11

Và mói đây, năm 2004 Nguyễn Dương Tùng đã sử dụng mô hình DELFT 3D để mô

phỏng chất lượng nước và đánh giá khả năng chịu tải của hồ Tây dưới tác động của quá

trình thủy nhiột động lực và các quá trình lý sinh hóa học liên quan đến trao đổi chất và

biến đổi chất lượng nước hồ Tây [21].

Tuy nhiên, các mô hình về chất lượng nước trong sông và hồ vẫn còn đang mới

mẻ đối với nước ta. Hầu hết các mô hình đều ở dạng đơn giản, chưa bao quát được các

quá trình sinh thái diễn ra trong nguồn nước. Cho đến nay vẫn chưa có chương trình

nào được hoàn thiện và phù hợp để tính toán và dự báo ô nhiễm trong các sông hồ.

12

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

2.1. Đối tữợng

Vườn Quốc gia Ba Bể trong đó có hồ Ba Bể là một thắng cảnh nổi tiếng của Việt

Nam. Khu vực hồ Ba Bể là một hệ sinh thái đặc biệt, bao gồm sông, suối, hồ, rừng, núi

đá vôi. Xét về góc độ sinh học, sinh thái học, khu vực này là khu vực có độ đa dạng

sinh học cao do vừa có hệ thống thực vật núi đá vôi điển hình ở vùng đông bắc, vừa có

hệ sinh thái kiểu hồ tự nhiên khá rộng lớn vùng núi. Mặt khác, cũng thấy rằng chính

điểu kiện địa hình chia cắt phức tạp cùng với hệ thống thủy vực phong phú là điều kiện

thuận lợi để hệ sinh vật ở nước và vùng lân cận phát triển phong phú về cả số lượng lẫn

thành phần loài.

Đề tài tiến hành điều tra hiện trạng chất lượng nước hồ Ba Bể, hiện trạng về đa

dạng sinh học của hồ, sau đó chúng tôi sử dụng mô hình toán để dự báo sự biến động

của một số nhóm sinh vật trong hồ như: động vật nổi (Zooplankton), thực vật nổi

(Phytoplankton), sinh vật đáy (Benthos), nhóm cá ăn Phytoplankton, nhóm cá ãn

Zooplankton và nhóm cá ăn Benthos. Tuy nhiên, đây là một hệ sinh thái tự nhiên điển

hình nên chúng ta không thể bỏ qua mối quan hệ của các nhóm sinh vật sống trong hồ

vói các nhân tố vô sinh (nhiệt độ, ánh sáng, oxy, nitơ, phospho....); chính các mối quan

hệ đó đã tạo nên chu trình vật chất và chuyển hóa năng lượng trong hồ, đảm bảo tính

chất của một hệ sinh thái là hệ động lực hở và tự điều chỉnh.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp k ế thừa

Đây là phương pháp thống kê, thu thập các thông tin, sô' liệu từ các tài liệu, bài

báo, báo cáo khoa học có liên quan đến đa dạng sinh học, ứng dụng mõ hình toán trong

nghiên cứu sinh thái học và hệ sinh thái hồ Ba Bể của các nhà khoa học trong và ngoài

nước từ trước tới nay.

2.2.2. Phương pháp thông kê, phàn tích, tổng hợp và đánh giá

Các thông tin thu được, chúng tôi tiến hành phân loại, phân tích, tổng hợp và

đánh giá để sắp xếp lại các dữ liệu đó rồi áp dụng vào các phần có liên quan như tổng

quan, lập mô hình mô phỏng.

13

2.2.3. Phương pháp phán tích tương quan và hồi quy

Sử dụng chương trình "Tools-Data Analysis-Regression" trong phần mềm Excel [16] cùng vói các số liệu điều tra thực tế để thấy được xu hướng phát triển của một sỏ nhóm sinh vật trong những năm gần đây.

2.2.4. Phương pháp mô phỏng

Chúng tôi lập mô hình mô phỏng chủ yếu dựa trên mô hình cho hộ sinh thái của Voinov (1983) [35]. Các kết quả được xử lý trên máy vi tính bởi phần mềm STELLA để biểu diễn hiện trạng và dự báo sự biến động của một sô nhóm sinh vật được nghiên cứu.

2.2.5. Phần mềm mô hình hóa

Để mô phỏng một quá trình hay hộ thống bất kỳ, chúng ta cần thiết phải có các chương trình mô hình hóa. Các chương trình này thường được xây dựng dưới dạng các phần mềm.

Có nhiều phần mềm mô phỏng đã được thiết lập, chỉ tính riêng phần mềm chuyên dụng cho hệ sinh thái đại dương, sông, hồ cũng có thể kể đến BLTM, DOTABLES, HSPEXP, SWPROD; DYRESM-WQ (phần mềm về lượng chất dinh dưỡng xâm nhập vào hồ) [36]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phần mềm STELLA làm công cụ mô phỏng.

STELLA 3.0 là công trình hợp tác của một nhóm 7 nhà khoa học người Hà Lan: John Gass, Jeffrey Pease, Marcia Newcomb, Karim Chichakly, Chuck Officer, Kathy Richmond, Barry Richmond. Đây là một phần mềm mô hình hóa được thiết lập với các đôi tượng và quan hệ được biểu diễn bằng hình ảnh nên rất dễ hiểu. Đồng thời, với

cách thể hiện súc tích STELLA cũng rất dễ sử dụng.

Mặc dù chương trình hiển thị có vẻ khá đơn giản, thực chất STELLA có cấu trúc khá phức tạp đảm bảo cho phạm vi ứng dụng và thực thi cao. Nó có thê đáp ứng từ những yêu cầu mô phỏng đơn giản nhất (một phản ứng hóa học) đến những đòi hỏi

9 khắt khe của một chuyên gia mô hình hóa. STELLA cũng cho phép mở rộng mô hình

khi cần thiết, đây là một tính năng rất quan trọng trong việc mô phòng. Với những ưu

điểm đó, STELLA đã được ứng dụng trong nhiều nghiên cứu khoa học.

2.2.6. Mô hình hệ sinh thái hồ

Mô hình hệ sinh thái hồ thể hiện cái nhìn khái quát về hệ sinh thái rất đặc trưng

này, qua đó, cho phép đánh giá cũng như dự báo về biên động chất lượng nước và tìm

phương pháp quản lý tối ưu. Đâv cũng là mục đích cơ bản của việc mô hình hóa.

14

Đê tai sư dụng mô hìoh hệ sinh thái của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và

A* A. Voinov [35]. Mô hình hệ sinh thái đã đề cập đến các thành phần chính như trong hình 2.

Hình 2. Sơ đồ mô phỏng chu trình vật chất trong hồ

Mô hình gồm các biến chủ yếu sau đây: thực vật nổi (F), động vật nổi (Z), sinh

vật đáy (B), nhóm cá ăn sinh vật đáy (C), nhóm cá ăn động vật nổi (MH), nhóm cá ăn

thực vật nổi (S), và các yếu tố như phôtpho vô cơ hòa tan (P), nitơ hữu cơ hòa tan (N),

oxy hòa tan (O), cỏ (A), mảnh vụn hữu cơ kết hợp với vi khuẩn (D) được giữ ở mức

tương đối ổn định. Ngoài ra mô hình còn có hơn 80 thông số khác (phụ lục 8).

Sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các pha của các biến được mô tả theo sơ đổ chu

trình vật chất trong hình 2. Nó được thừa nhận như một sơ đồ phản ánh hoàn toàn các

quá trình biến đổi vật chất trong hồ. Từ đó, oxy hòa tan (DO) có sự điều khiển, điều

0 hòa dựa vào các quá trình hóa học và sinh thái học khác nhau, nó được điều chỉnh như

một biến đặc biệt.

Tất cả các biến sô được điều chỉnh bởi nồng độ và đơn vị đo lường là mg/1.

Ngoài các hàm sô bắt buộc trong mô hình là các yếu tô khí hậu - nhiệt độ nước

và tổng sô bức xạ mặt trời - còn có các yếu tô điều khiển, như nguồn dinh dưỡng N, p

và ôxy trong nước (DO).

I 15

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Hiện trạng chất lượng nước hồ Ba Bể

Nhìn chung, môi trường nước lưu vực hồ Ba Bể có chất lượng tốt, hầu hết các

chi tiêu chất lượng nước đều đạt tiêu chuẩn giới hạn cho phép đối với nguồn nước mặt

loại A trong tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5942-1995, phụ lục 4) [3].

3.1.1. Nhiệt độ nước

Nhiột độ nước tầng mặt thay đổi không đáng kể. Tuy nhiên, nhiệt độ nước biến

đổi theo độ sâu của hồ là khá lớn, thể hiện tính phân tầng rõ rệt (hình 3). Đặc tính này

một mặt biểu thị chất lượng môi trường nước, mặt khác có những ảnh hưởng nhất định

đến sự phân bố các nhóm thủy sinh vật.

Độ sâu

Hình 3. Nhiệt độ phân tầng theo chiều thẳng đứng tại hồ Ba Bê’ trong mùa mưa (tháng 08/2000)

(Nguồn: Hồ Tlianh Hái và cs., 2003) [10]

Trong mùa mưa, nhiệt độ nước tầng mặt dao động từ 30,2°c đến 34,4 ’C; nhiệt

độ tầng đáy thấp, khoảng 18-20l’C, không cao hơn nhiều so với nhiệt độ nước tầng đáy

trong mùa khô (17°C). Từ đó cho thấy nhiệt độ nước tầng đáy của hồ Ba Bể là tương

đối ổn định.

3.1.2. Độ trong

Nước hồ Ba Bê rất trong, độ trong trung bình là 109cm. Vào mùa lũ, phù sa của

sông Chợ Lèn ảnh hưởng khá sâu sắc tới độ trong của hồ, bên cạnh đó còn có sự góp

phần của suối Pó Lù. Do ảnh hưởng này nên độ trong của hồ I thấp hơn so với 2 phần

còn lại của hồ và chỉ đạt khoảng 84cm, độ trong trung bình của hồ I và hồ II là 123 cm.

I 16

3.1.3. Độ pH

Nước hồ có pH trung tính, giá trị trung bình là 7,26. Cũng như độ trong, pH

nươc hô bị anh hưởng của sông Chợ Lèn và suối Bó Lù, song không sâu sắc. Hai nguồn

nước này có độ pH thấp hơn (pH = 6,2 và 6,8) đã làm pH ở phần đầu của hồ I hơi giảm

đi (pH = 6,9). pH thay đổi không đáng kể theo độ sâu của hồ, chênh lệch giữa tầng mặt và tầng đáy chỉ là 0,13.

3.1.4. Ôxy hòa tan (DO)

Oxy hòa tan (DO) là chỉ tiêu cơ bản, giữ vai trò quan trọng trong hệ sinh thái

hồ. Nồng độ DO phụ thuộc vào rất nhiều yếu tô như quá trình khuếch tán ôxy qua bề

mặt, quá trình hô hấp, quang hợp của thực vật; quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi

sinh vật.

Hàm lượng ôxy hòa tan tại tầng mặt trong nước hồ Ba Bể tương đối cao. Giá trị

trung bình là 8,6 mg/1 đảm bảo tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng nguồn nước mặt

loại A (TCVN 5942-1995) [3]. Cũng giống như nhiệt độ nước, ôxy hòa tan trong nước

hồ Ba Bể mang tính phân tầng rất rõ rệt, hàm lượng ôxy hòa tan cao ở tầng mạt và thấp

dần ở tầng nước sâu hơn (hình 4)

Trên tầng mặt, lượng ôxy hòa tan trung bình vào mùa khô là 9,33 mg/1, trung

bình tầng đáy là 2,13 mg/1 và trung bình tầng giữa là 4,76 mg/1. Trong khi đó vào mùa

mưa là 7,41 mg/1 đối với tầng mặt, tầng giữa là 4,34 mg/1 và tầng đáy là 2,62 mg/1.

Chênh lệch ôxy hòa tan trong nước hồ Ba Bể giữa tầng mặt và tầng đáy vào mùa khô là

7,20 mg/1 và mùa mưa là 4,79 mg/1.

12

10

00 m 5 m 10 m 15 m 20-23 m

Đ ộ sâu

Hình 4. Ôxy phân tầng theo chiều thảng đứng tại hồ Ba Bế (tháng 11/1999)

(Nguồn: Hổ Thanh Hải và cs., 2003) [101OẠI h'OC Q'_"" r 'ỊIA u i ' ' '•'w' i r 'ÃM THC ’. 'IN ' Ễf

17 D' / « , 3

3.1.5. Các chất dinh dưỡng

Trong quá trình sinh dưỡng, các loài thực vật thủy sinh sử dụng các chất dinh

dưỡng có trong nước làm thức ăn, thành phần cần thiết của các chất dinh dưỡng là nitơ

và photpho với tỷ lệ N:P = 15:1 là thích hợp cho sinh vật phát triển. Hàm lượng nitơ và

photpho trong hồ tăng là nguyên nhân chính gây hiện tượng phì dưỡng trong hồ vùng

nhiệt đới [17].

Hàm lượng amon (NH4+) trong hồ Ba Bể thấp (trung bình khoảng 0,04 mg/1)

nhưng lượng nitrat (NO?) lại khá cao (khoảng 1,115 mg/1). Tại tất cả các độ sâu của hồ

đều thấy hàm lượng amon nhỏ hơn nitrit và nhỏ hơn nhiều so với nitrat. Hiện tượng này

chứng tỏ quá trình chuyển hóa từ NH4+ thành NO,' chiếm ưu thế và nitrat được đưa vào

hồ khá nhiều từ vùng lưu vực.

Hàm lượng Orthophotphat (P043') trong hồ khá cao, đạt xấp xỉ 1 mg/1. Hàm

lượng này tăng đáng kể ở vùng đáy hồ (1,086 mg/1 ở độ sâu hơn 15m).

3.1.6. Một sô'yếu tô'khác

Do đá vôi vùng Ba Bê bị biến chất thành đá hoa (là loại đá khó bị hòa tan) nên

hàm lượng canxi và magiê trong nước hồ thấp (Ca2+ = 32,81 mg/1, Mg2+ = 3,32 mg/1).

Nước hồ thuộc loại nước mềm, độ cứng toàn phần xấp xỉ 4,6 độ Đức [4].

Hàm lượng sắt trung bình trong nước hồ đạt 0,31 mg/1. sắt tập trung nhiều nhất

ở vùng đáy sâu thuộc hồ II và III (trung bình là 0,47 mg/1). Hàm lượng ion Fe2+ và Fe3+

là tương đương nhau ở tầng nước mặt, nhưng tại vùng đáy sâu hàm lượng Fe2+ lớn hơn

nhiều Fe3+; hiện tượng này có liên quan tới sự giải phóng sắt từ trầm tích đáy. Nguyễn

Văn Hảo (1975) đã sử dụng hiện tượng này để giải thích sự ô nhiễm tự nhiên vào mùa

đông ở hồ Ba Bể (khi nước hồ đổi màu từ trong xanh sang đục đỏ, có khi nổi thành lớp

váng trên mặt làm cho cá ngột ngạt và chết).

3.2. Đa dạng sinh học trong vùng hồ Ba Bể

3.2.1. Đa dạng vé thành phần loài

* Khu hê thưc vât

Theo Hill [25] và các tác giả khác, thì con số thống kê có thế lên tới 603 loài

thực vật bậc cao có mạch thuộc 137 họ. Trong đó có 10 loài có trong sách đỏ của Việt

Nam [1]. Cho đến nay, theo báo cáo điều tra tại Hội nghị Khoa học tại Vườn Quốc gia

18

Ba Bể tháng 8/2002, đã bước đầu thống kê được 620 loài, thuộc 300 chi và 138 họ

(bang 1). Các loài chiếm ưu thê ở vùng núi đá vôi chủ yếu là Nghiến Burretiodendron

hsienmu, Mạy Tèo Streblus tonkinensis. Loài cây đặc hữu ở Vườn là Trúc dây

Sinocalamus mucclure hay Ampelocalamus sp., thường mọc trên các sườn đồi dốc chạy theo bờ hồ.

Bảng 1. Thành phần loài thực vật Vườn quốc gia Ba Bể

Nhóm phàn loại Họ Chi Loài

1. Ngành Thông đất 2 2 4

2. Dương xỉ 13 17 27

3. Ngành Hạt trần 3 3 3

4. Ngành Hạt kín 120 278 586

Tổng sỏ' 138 300 620

(Nguồn: Uỷ ban Nhân dân tỉnh Bắc Kạn, 9/2001) 123]

Thảm rừng ở Vườn Quốc gia Ba Bể có thể chia thành hai kiểu chính: kiểu rừng

trên núi đá vôi và rừng thường xanh trên địa hình đất thấp. Rừng trên núi đá vôi phân

bổ ở các sườn núi đá vôi dốc với lớp đất mỏng, độ che phủ chiếm tỷ lệ lớn so với diện

tích Vườn. Rừng thường xanh trên địa hình đất thấp phân bô trên các sườn đồi thấp và

có lớp đất phủ dày hơn. Sự đa dạng về thành phần loài của khu hệ thực vật gặp trên nền

đất thấp cao hơn nhiều so với rừng trên núi đá vôi [25].

Thảm thực vật rừng của Vườn Quốc gia giữ vai trò phòng hộ đầu nguồn cho hồ

Ba Bể. Mất rừng, hồ sẽ mất khả năng dự trữ nước vào mùa lũ do lòng hồ nông dần bới

sự lắng đọng và sẽ gây nên nạn lũ lụt hàng năm, gây hậu quả nghiêm trọng đe dọa các

» cộng đồng dân cư sinh sống ở vùng hạ lưu sông Nãng.

* Khu hê dông vât

Theo các báo cáo tại Hội thảo khoa học tháng 8/2002, tại Vườn quốc gia Ba Bế

đã bước đầu thống kê được từ 4 nhóm động vật (bảng 2) có 412 loài thuộc 86 họ và 28

bô; trong đó có 55 loài được ghi trong Sách đỏ Việt Nam [22], đặc biệt nhóm thú có

đến 22 loài (chiếm 41,5%)

I 19

Bảng 2. Thành phần loài động vật Vườn Quốc gia Ba BểNhóm loài Bộ Họ Loài Loài sách đỏ

1. Thú 7 23 65 22

2. Chim 17 47 214 7

3. Bò sát 2 11 30 12

4. Lưỡng cư 2 5 18 3

5. Cá 87 11

Tổng cộng 28 86 412 55

(Nguồn: Uỷ ban Nhân dân tỉnh Bắc Kạn, 9/2001) [23]

Tại Vườn Quốc gia Ba Bể khu hệ thú có ý nghĩa đặc biệt quan trọng với sự có

mặt của loài Voọc đen má trắng (Semnopithecus ỷrancoisi ỷrancoisi) và Cầy vằn bắc

{Hemigalus owstoni). Loài Voọc này đã được phát hiện vào năm 1995 tại bờ hồ 2 và

mới đây (năm 2001) đã tìm thấy lại ở dãy núi đá gần trạm Đầu Đẳng. Rất ít khả năng

loài Voọc mũi hếch (Rhinopithecus avunculus) vẫn còn lại ở vùng lõi của Vườn. Ngoài

ra, tại Vườn cũng đã phát hiện thấy loài Cá cóc Tam đảo

(Salamandridae/Paramesotnton deloustali) phân bô ở khu vực phía Nam của Vườn.

Khu hệ động vật Vườn Quốc gia Ba Bể hiện chưa được biết đến một cách đầy

đủ do việc điều tra nghiên cứu còn hạn chế. Riêng khu hệ bướm, qua các đợt khảo sát

trong hai nãm (1997 và 1998), tại đây đã cho ghi nhận 332 loài, trong đó có 20 loài

mới được tìm thấy lần đầu cho khu hệ bướm Việt Nam [30].

Vườn Quốc gia Ba Bể là một trong các khu bảo vệ có ý nghĩa về bảo tồn sự đa

dang các sinh cảnh vùng đất ngập nước, hồ nội địa lớn nhất trong cả nước. Điêu này có

liên quan đến sự đa dạng của các loài cá nước ngọt sinh sống trong hô Ba Bê, hiện đã

• thống kê được 87 loài, chiếm khoảng 1/3 khu hệ cá nước ngọt ở miền Bắc Việt Nam,

trong đó có 11 loài quý hiếm được ghi trong Sách đỏ Việt Nam [24].

3.2.2. Đa dạng các sinh cảnh thủy vựcHồ Ba Bể và phụ cận có các thủy vực đặc trưng: suối (suối Chợ Lèn, Tà Han,

Pắc Ngòi Pó Lù), sông Năng và hồ Ba Bể. Mỗi loại hình thúy vực có điều kiện tự

nhiên khác nhau như chê độ thủy vãn, nên đáy. Do đó, môi loại hình thuy vực hình

thành cấu trúc hệ thủy sinh vật đặc trưng của mình.

20

Trong hồ Ba Bể, có thể phân biệt các sinh cảnh khác nhau: sinh cảnh cửa suối

vào hồ, sinh cảnh đuôi hồ trước khi vào sông Năng, sinh cảnh vùng nước ven bờ, sinh

canh vùng nước tầng mặt (bao gồm sinh cảnh vùng nước giữa hồ) và sinh cảnh vùng

nước tầng đáy. Mỗi sinh cảnh đều có những đặc trưng riêng về điều kiện tự nhiên, chất lượng nước và hệ thủy sinh vật [10].

Sinh cảnh cửa suôi vào hồ được đặc trưng bởi nhóm ấu trùng côn trùng, giáp xác

như cua suối họ Potamidae, các loài thân mềm.

Sinh cảnh đuôi hồ trước khi vào sông Năng có nền đáy mềm (đáy bùn, bùn-cát).

Khu vực này hệ rong tảo rất phát triển thành thảm rông hàng trãm m2. Ở đây, nhóm

động vật đáy phong phú cả về thành phần và sô' lượng như tôm càng họ Palaemonidae,

trai Sinanodonta, ốc vặn họ Viviparidae.

3.3. Hiện trạng một số nhóm sinh vật được nghiên cứu trong hồ Ba Bể3.3.1. Thực vật nổi (Phytoplankton)

Theo kết quả điều tra của Dương Đức Tiến và cs., trong giai đoạn 1995-2001

[19], cho thấy hồ Ba Bể có 138 loài và dưới loài vi tảo, trong đó ngành tảo lục

(Chlorophyta) có 24 chi vói 64 loài; tảo mắt (Euglenophyta) có 4 chi với 17 loài; tảo

Silic (Bacillariophyta) có 10 chi với 21 loài; tảo giáp (Pyrrophyta) có 4 chi với 10 loài;

tảo vàng (Xanthophyta) có 1 chi với 1 loài; tảo vàng ánh (Ci-ysophyta) có 1 chi với 1

loài; tảo Rhodophyta có 1 chi với 1 loài; và vi khuẩn lam (Cyanobacteria) có 6 chi với

23 loài (phụ lục 1). Tỷ lệ thành phần loài của các ngành tảo được trình bày trên hình 5.

□ Chlorophyta

■ Euglenophyta

□ Bacillariophyta

□ Pyrrophyta

■ Xanthophyta

□ Chrysophyta

■ Rhodophyta

□ Cyanobacteria

Hình 5. Tỷ lệ thành phần các loài tảo ở hồ Ba Bè(Nguồn: Dương Đức Tiến và cs., 2003) i 19]

12.32% 46.38%

21

Mật độ thực vật nổi tầng 0-5m trong mùa mưa dao động từ 3.400 đến 76.800 tế

bao/lit. Nhìn chung mật độ thực vật nổi trong mùa mưa thấp hơn so với trong mùa khô

(từ trên 4.000 đến trên 161.000 tế bào/lít). Thành phẩn tảo sông Nãng, tảo Silic chiếm

ưu thế về mặt số lượng. Mật độ thực vật nổi tại các cửa suối vào hồ và sông Năng thấp

hơn so với hồ, dao động từ trên 15.000 đến trên 26.000 tế bào/lít. Xét về mật độ, nhìn

chung tảo lam (các loài thuộc chi Oscillatoria, Lyngbyà) chiếm ưu thế về số lượng, đặc

biệt là ở khối nước tầng mặt. Tuy nhiên ở tầng nước sâu hơn tại khu vực giữa và cuối

hồ, loài tảo vàng Dinobryon divergen lại chiếm ưu thế. Số lượng cá thể phân bố không

đồng đều trong toàn hồ mà có sự thay đổi theo độ sâu và chiều dọc hồ [10] (hình 5 và hình 6)._________

MCI MC2 MC3 MC4 MC5 MC6

Vi trí thu mẫu

MC7 MC8 MC9

Hình 6. Diễn biến mật độ sinh vật nổi tầng mặt (5-0m) theo chiều dọc hồ (11/1999)(Nguồn: Hồ Thanh Hải và cs., 2003) [10]

sH

10000 20000 30000 40000

Mật độ (TVN-tb/1, ĐVN-con/m3)

50000 60000

Hình 7. Phân bô sô lượng sinh vật nổi hồ Ba Bé theo chiều thảng đứng (8/2000)(Nguồn: Hổ Thanh Hải và cs., 2003) í 10]

I 22

Từ đó ta thấy, mật độ thực vật nổi vùng đầu hồ thấp nhất, sau đó có xu hướng

tăng lên và đạt cao nhất tại vùng giữa hồ, rồi lại có hướng giảm dần về cuối hồ. Do ánh

sáng mặt trời là năng lượng cần thiết ban đầu cho sự quang hợp nên ở tầng nước mặt

mật độ thực vật nôi là cao nhất, và giảm dần theo độ sâu (theo sự tắt dần của ánh sáng trong nước).

Thành phẩn loài và mật độ thực vật nổi ở hồ Ba Bể vừa có đặc điểm của quần xã

thực vật nổi sống trong thủy vực nghèo dinh dưỡng vừa mang tính chất của quần xã

thực vật nổi có ở thủy vực giàu dinh dưỡng. Ở đây có hiện tượng chiếm ưu thế của một

số taxon như pandorina morum, Eudorina unicocca, Pediastrum simpìex var.

duodenarium, Lyngbya circumcreta là những loài phổ biến trong thủy vực giàu dinh

dưỡng; và sự biến mất của Batrachospermum moniỉiýorme Roth. là một loài tảo đặc

trưng cho thủy vực nghèo dinh dưỡng.

3.3.2. Động vật nổi (Zooplankton)

Theo Hồ Thanh Hải và cs. [10], mức độ đa dạng về thành phần loài động vật nổi

trong hồ Ba Bể là không lớn (35 loài) nhưng mức độ đa dạng giống lại khá cao (28

giống) (bảng 3)

Bảng 3. Tỷ lệ số lượng các taxon động vật nổi đã xác định được trong hồ Ba Bê

với tổng số đã xác định ở vùng phân bô' tự nhiên Đông Bắc

Các nhóm động vật nổi Sô họ Số giống Sò loài

1. Trùng bánh xe Rotatoria 5/7 6/10 6/14

2. Giáp xác Copepoda-Cyclopoida 1/1 6/7 8/9

3. Giáp xác Copepoda-Caỉanioida 1/1 4/4 4/4

4. Giáp xác râu ngành Cladocera 5/6 12/22 17/31

Tổng số 12/15 28/43 35/58

(Nguồn: Hồ Thanh Hái&Lê Hùng Anh, 2003) /2]

Trong thành phần loài, chủ yếu là các loài nhiệt đới, nhóm giáp xác râu ngành

có sô' loài phong phú nhất chiếm 48,57%, nhóm Copepoda-Calanoida chiếm 43%,

nhóm Copepoda-Cyclopoida chiêm 20% và 17% là nhóm Rotatoria. Danh lục thành

phần loài động vật nổi khu vực hồ Ba Bê’ được trình bày ở phụ lục 2. So với số lương

các taxon động vật nổi đã được xác định trong vùng Đông Băc thì sô lượng taxon của

23

nhom giáp xác chân chèo Copepoda trong hồ Ba Bể khá phong phú: Caìanioida có 4/4

giống và 4/4 loài; Cycỉopoida có 6/7 giống và 8/9 loài.

Mật độ động vật nổi hồ Ba Bể trong mùa khô dao động từ trên 6.000 đến trên

43.000 con/m3; và trong mùa mưa chúng có sự dao động từ 9.388 đến trên 54.000

con/m [10]. Theo chu kỳ dinh dưỡng tự nhiên thì thực vật nổi luôn phát triển trước

động vật nổi. Trong kiểu hồ mở như hồ Ba Bể ngoài trường hợp tuân theo quy luật trên

còn có thêm đặc trưng phát triển lệch pha theo chiều dọc hồ giữa thực vât nổi và động

vật nôi (hình 6). Động vật nổi bên cạnh tính hướng quang (tập trung nhiều ở nơi có ánh

sáng) thì ở những vùng có nhiều thực vật nổi mật độ của chúng cũng tăng đáng kể (hình 7).

3.3.3. Động vật đáy (Benthos)

Thành phần khu hệ động vật đáy hồ Ba Bể phong phú, đa dạng, mang sắc thái

riêng của vực nước ngọt miền núi là rất giàu Moỉlusca và Crustacea. Trong hồ đã xác

định được 47 loài (phụ lục 3) trong đó Insecta có 23 loài, Molìusca có 10 loài,

Crustacea có 8 loài và Oỉigochaeta có 6 loài [13].

Động vật đáy trong hồ có sự phân bố không đồng đều do tính chất cấu tạo

không đều của đáy hồ và độ sâu chênh lệch lớn giữa các vùng. Mật độ phân bố của

chúng tập trung phần lớn ở các vùng nước nông ven bờ có điều kiện tự nhiên và môi

trường tương đối thuận lợi như vùng bãi cấy lúa gần cửa suối chảy vào hồ, nơi có độ

sâu vừa phải (l-3m) và giàu thức ăn.

Mật độ động vật đáy ở hồ Ba Bể trung bình ỉà 114 cá thể/m2 (0,186 g/m2), trong

mùa khô mật độ của chúng (0,213 cá thể/m2) là lớn hơn trong mùa mưa (0,152 g/m2)

Từ sau kết quả nghiên cứu của Trần Hòa Hiệp và cs. [13], khu hệ động vật đáy ở

hồ Ba Bể ít được đề cập tới và gần đây nhất là kết quả của Hồ Thanh Hải (1995) cũng

chưa có những bổ sung đáng kể.

3.3.4. Khu hệ cáCác kết quả nghiên cứu từ trước cho tới nay tại vùng hồ Ba Bể đã xác định được

87 loài và phân loài cá thuộc 61 giống, 17 họ và 5 bộ (phụ lục 4). Trong đó, bộ cá Chép

có sô lượng loài nhiều nhất chiếm 67,82% (59 loài); bộ cá Vược chiêm 18,39% (16

loài); bộ cá Nheo chiếm 11,49% (10 loài); bộ mang liền và bộ cá Kìm, mỗi bộ có 1

loài chiếm 1,15%.

24

Trong giai đoạn từ năm 1998-2001, Nguyễn Hữu Dực và cs. [7] cho biết hiện

nay ở hồ Ba Bể có mặt 67 loài và phân loài cá nằm trong 4 bộ, 16 họ. Tuy nhiên thì bộ

cá Chép vẫn là bộ có sô' lượng loài chiếm ưu thế với 43 loài.

Cho đến nay khu hệ cá hồ Ba Bể đã có 3 loài mới được phát hiện và công bố, đó

là cá Lợ (Cyprinus muỉtitaeniatus Pellegrin&Chevey, 1936), cá Xảm bao (Paraiacco

babeensis Hảo&Đại, 2000), và cá Xảm lài (Parazacco vinhi Hảo&Đại, 2000).

Sự biến động thành phần các loài cá trong vùng hồ qua nhiều năm nghiên cứu được thể hiện trong bảng 4, rất khác nhau.

Bảng 4. Biến động thành phần các loài cá ở vùng hồ Ba Bể qua các nâm

TT Tác giả, nãmSố họ Số giống Sô loài

n % n % n %

1. Nguyễn Văn Hảo, 1964 10 58,82 30 49,18 32 36,78

2. Mai Đình Yên và cs., 1969 16 94,12 42 68,85 49 56,32

3. Nguyễn Văn Hảo, 1975 16 94,12 47 77,05 56 64,37

4. Nguyễn Văn Hảo và cs., 1999 16 94,12 40 65,57 63 72,41

5. Giai đoạn 1998-2001 16 94,12 41 67,21 67 77,01

Tổng cộng 17 100 61 100 87 100

(Nguồn: Nguyễn Hữu Dực và cs., 2003) [7]

So với thành phần các loài cá được xác định ở giai đoạn từ năm 1975 về trước,

thì hiện nay đã xác định thêm được 31 loài trong 22 giống và 9 họ. Trong đó, họ cá

chép là 19 loài; các họ cá chạch, cá chạch vây bằng, cá chiên và cá bống trắng mỗi họ

thu thêm được 2 loài; các họ còn lại mỗi họ thu thêm được 1 loài.

* Bên cạnh đó thì có tới 20 loài mà trong những năm 1975 trở về trước đã được

xác định mà nay không thu được mẫu (bảng 5). Các loài này giảm với mức độ nghiêm

trọng, đó là các loài cá phàn bố trong hồ (8 loài), các loài phân bô' chủ yếu ớ sông

Năng (6 loài) và các loài phân bố chủ yếu ở các suối xung quanh hồ (6 loài). Đạc biệt

đã có 4 loài cá đã và đang bị tiêu diệt là cá Lợ (Cyprinus multitaeniatus), cá Phao

(Varicorhinus (Scapỉesthes) lepturus), cá Chuối hoa (Channa maculata) và cá Bò

{Pelteobagrus / ulvidraco).

I 25

Các loài cá kinh tế tự nhiên trong hồ Ba Bể có 16 loài: cá Trôi, cá Bống, cá sình,

cá Nheo, cá Chép, cá Diếc, cá Chầy đất, cá Hỏa, cá Quả, cá Mương, cá Chiên.... Hiện

nay đã có 8 loài cá được nuôi trong hồ, trong đó có 3 loài cá nội địa (Chép, Mè trắng,

Trôi) và 5 loài nhập nội (Mè hoa, Trắm cỏ, Rô hu, Mrigan và Rô phi đen). Ngoài ra, tại

hô Ba Bể còn có một sô loài cá có thể làm cảnh như, cá Bướm, cá Thè be, cá Bám đá,

cá Rô cờ.... và một sô loài có khả năng trở thành đôi tượng được nuôi trong tương lai (cá Bống, cá Chiên, cá Quả, Lươn....)

Bảng 5. Các loài cá không thu được ở hồ Ba Bể giai đoạn 1998-2001

TT Tên Việt Nam Tên khoa học Sỏ' giống Số loài

1. Họ cá Chép Cyprinidae 14 15

2. Họ cá Chạch vây bằng Balitoridae 1 1

3. Họ cá Lăng Bagridae 1 1

4. Họ cá Sóc Adrianichthyidae 1 1

5. Họ cá Bống đen Eìeotridae 1 1

6. Họ cá Bống trắng Gobiidae 1 1

Tổng cộng 19 20

(Nguồn: Nguyễn Hữu Dực và cs., 2003) [7]

Theo các tác giả đã từng nghiên cứu khu hệ cá hồ Ba Bê (Đào Văn Tiến, 1962;

Nguyễn Văn Hảo, 1964, 1975; Mai Đình Yên, 1969....) đều xác nhận nguồn lợi cá ở

đây rất phong phú, cụ thể đạt 38 tấn/năm (1961-1962) và 15 tấn/năm (1975). Tuy

nhiên, cho đến nay sản lượng cá khai thác nãm 2000 ước tính chi đạt 6-7 tấn/năm (15

kg/ha).

Nguyên nhân chính dẫn đến sự biến đổi nguồn lợi cá trong hồ Ba Bê’ là do tình

trạng khai thác cá với cường độ cao, các ngư cụ khai thác ngày càng được cải tiến để

đánh bắt triệt để hơn như việc sử dụng chất nổ, xung điện, chất độc... và việc khai thác

cá vào mùa sinh sản ở các bãi cá đẻ....

3.4. Mô hình mô phỏng một sỏ nhóm sinh vật trong hồ Ba Bê

3.4.1. Phân tích mô hình

3.4.1.1. Quá trình thực vật nổi hấp thu chất dinh dưỡng

I 26

Thực vật nổi phát triển là một quá trình quan trọng, điều đó dựa vào sự có mặt

của chất dinh dưỡng trong nước cũng như các nhân tố bên ngoài như: nhiệt độ (T) và sự

chiếu sáng (L). Chất đinh dưỡng giới hạn sự phát triển của sinh vật nổi trong hồ có thể

là nitơ hoặc phospho. Chu trình của các nguyên tố này có quan hệ chặt chẽ trong hệ

sinh thái. Tỷ lệ hấp thụ hai nguyên tố đó có thể được xem như đồng bộ theo tỷ lệ nhất

định, tức là tỷ lệ N/P trong chất hữu cơ sống là một số tương đối ổn định. Có một số sự

đánh giá khác nhau về tỷ lệ này, nó có thể từ 15/1 đến 5/1. Do đó, chúng ta có thể biểu

thị tốc độ sinh trưởng của thực vật nổi như sau:

Trong đó, : tốc độ phát triển lớn nhất của thực vật nổi

Kpf: hằng số nửa bão hòa cho sự hấp thu phospho

Knf: hằng số nửa bão hòa cho sự hấp thu nitơ

m: tỷ lệ nồng độ N/P

[P]: nồng độ phospho

[N]: nồng độ nito

F: sinh khối PhytoplanktonFT: hàm sổ giới hạn của nhiêt độ dối với sụ phát triển của Phytoplankton

FF: hàm số giới hạn của ánh sáng đối với sự phát triển cúa

Phytoplankton

FT

Hình 8. Hàm giới hạn của nhiệt độ dôi vói sự sinh trường của Phytoplankton

Mối quan hệ giữa tốc độ sinh trưởng của thực vật nổi và nhiệt độ được mỏ tả bởi

hàm số Lehman [26] (hình 8).

27

FT( 1) =. ' ; \ 4"\ ’

T > TO{ 1)

T < TO( 1)

Trong đó, TO( 1): là nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của thực vật nổi

0(1) = T'op, - Tlm : là sự chênh lệch giưa nhiệt độ tối ưu và tối thiểu

Q2(l) = 7^ax - T ]pí: là sự chênh lệch giữa nhiệt đội tối đa và tối ưu.

Theo Steele [33], hàm số giới hạn của ánh sáng cho sự phát triển của thực vật

nổi như sau (hình 9).

Trong đó, L = L0 exp(- kxh) là cường độ chiếu sáng tại độ sâu h được tính toán

bởi Bur-Lambert từ công thức trong điều kiện tổng số bức xạ mặt trời L(, và hệ số tắt

sáng, k. Cuối cùng, dựa vào mật độ của thực vật nổi và mảnh vụn hữu cơ trong nước:

Trong đó: KW: hệ sô' tát dần của ánh sáng trong nước

KF: hệ số che sáng của thực vật nổi

KD: hệ số che sáng của mảnh vụn hữu cơ

KPD: tỷ lệ các mảnh vụn hữu cơ lơ lửng trong nước

[D]: sinh khối mảnh vụn hữu cơ lơ lửng trong nước (Detrit)FF

Hình 9. Hàm sô giới hạn của ánh sáng đối vói sự sinh trưởng của thực vật nổi

k = KW + KFx[F] + KDx[D]xKPD

28

Hàm số hấp thụ chất dinh dưỡng của thực vật nổi có dạng hình chữ s như sau (hình 10):

Kn + [x]

Trong đó: [X]: là nồng độ chất dinh dưỡng

n: la một tham biến không có thứ nguyên, mô tả độ dốc của hàm (hình 10)

V

Hình 10. Hàm số hấp thụ chất dinh dưỡng của thực vật nổi

Trong mô hình của chúng ta, n = 2. Trong trường hợp này hàm số triệt tiêu tại

đạo hàm bằng 0, điều này rất quan trọng cho sự ổn định khi tính toán mô hình. Chú ý

rằng, số liệu thực nghiệm không thể cung cấp một tiêu chuẩn khách quan cho sự lựa

chọn n«0 hàm số có hình chữ s với n = 1, 2, hoặc 3 gần đúng với các kết quả thực

nghiệm vói độ chính xác như với thực tiễn.

3.4.1.2. Sự hấp thu chất dinh dưỡng của các sinh vật tiêu thụ

Sự hấp thụ các chất dinh dưỡng của các sinh vật ở mức dinh dưỡng cao hơn dựa

trên các sinh vật ở các mức thấp hơn, ví dụ: động vật nổi ăn thực vật nổi được mô tả bởi

phương trình sau đây:

qn = FT(2)x FO(2)x v ( ụ ™ , Kr / , [f])x [z]

Trong đó, FO: hàm số giới hạn của oxy trong nước đối với sự phát triển của

Zooplantkon

Kp : hằng số nửa bão hòa của Zooplankton tiêu thụ Phytoplankton

29

[F]: nồng độ sinh khối Phytoplankton

[Z]: nồng độ sinh khối Zooplankton

Hàm nhiệt độ FT(2) tương tự như hàm FT(1). Hàm FO(2) thuộc loại hàm

logictic (hình 11) giải thích mối quan hệ giữa sự phát triển của Zooplantkton và sự có mặt của DO trong nước:

^ ~ 1 + exp(- /1(2)X do]-m(2)))

Trong đó: m(2): là hệ số ôxy nửa duy trì

Ả(2): độ dốc của hàm số

[0]: nồng độ ôxy trong nước

FO

Hình 11. Hàm số giới hạn của òxy đối với sự sinh trưởng của động vật nổi

Tại giá trị [0] = 0, FO(2) = 1/2 X à(2) là tham số đặc trung độ dốc của đường

cong. Hàm dinh dưỡng được xác định bởi một đường cong hình chữ S:

v ị p ĩ ? ,K F2,[FỈỊ=ỉifK n + J

Trong đó: : tốc độ sinh trưởng lớn nhất của động vật nổi khi ăn thực vật nổi

Kị : hằng sô nửa bão hòa mà động vật nổi hấp thụ thực vật nổi n = 2

Theo một vài tài liệu cho rằng mỗi loài cá lựa chọn một loại thức ăn thích hợp.

Tuy nhiên, trong một sô trường hợp tính lựa chọn đó có thê bị thay đổi. Ví dụ, cá chép

thích ăn các sinh vật đáy nhưng trong trường hợp thiếu sinh vật đáy nó có thể thay đổi

thức ăn sang ăn động vật nổi.

Trong mô hình, hàm số biểu thị sự thay đổi thức ăn của nhóm cá ăn sinh vật đáy có dạng hình chữ s đảo ngược:

30

1 + exp(- ([5 ] - mB))

Trong đó: À,B và mB: là các tham số có ý nghĩa như nhau với hàm số dạng scủa ôxy.

[B]: nồng độ sinh khối sinh vật đáy (Benthos)

Sự thay đôi thức ăn của nhóm cá ăn sinh vật đáy trong điều kiện thiếu thức ăn được biểu diễn bởi hàm số:

qzc = FT( 4) X FO( 4) X min , K bc ,Bcr ) - v ( ụ - , K bc , [s])Ịx[c]

Trong đó, FT(4): là một hàm số nhiệt độ ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của nhóm

cá ãn sinh vật đáy

FO(4): là một hàm số của DO trong nước ảnh hưởng tới sự sinh

trưởng của nhóm cá ăn sinh vật đáy

: tốc độ tiêu thụ thức ăn (benthos) lớn nhất của nhóm cá ãn sinh

vật đáy

Kbc: hằng số nửa bão hòa cho sự tiêu thụ sinh thức ăn (benthos) của

nhóm cá ăn sinh vật đáy

Bcr: giá trị tới hạn của mật độ sinh vật đáy

[B]: sinh khối của sinh vật đáy

//™x: tốc độ tiêu thụ thức ăn thay thế (động vật nổi) lớn nhất của

nhóm cá ăn sinh vật đáy

Kzc: hằng số nửa bão hòa cho sự tiêu thụ động vật nổi của nhóm cá

ăn sinh vật đáy

[Z]: sinh khối của động vật nổi (Zooplankton)

Các hàm số FT(4) và FO(4) có dạng tương tự với các hàm số của thực vật nổi và

động vật nổi, Bcr là giá trị rất quan trọng biểu thị mật độ của sinh vật đáy khi mà nhóm

cá ăn sinh vật đáy đổi thức ăn sang ăn động vật nổi.

Hàm số biểu thị sự tiêu thụ nguồn thức ăn chính của nhóm cá ăn sinh vật đáy có

dạng:

qBC = FT{4) X f 0(4) X , K BC. [fi])x [c]

31

Tương tự, chúng ta có thể miêu tả sự thay đổi thức ăn của nhóm cá ăn động vật

nổi, hay nguồn thức ăn chính nhóm này là động vật nổi. Thực vật nổi là thức ăn thay

thế và mảnh vụn hữu cơ là thức ăn “cưỡng ép”.

3.4.1.3. Sự trao đổi chất

Sản phẩm bài tiết từ sự trao đổi chất của các sinh vật sống trong hệ sinh thái có

thể được xem xét xấp xỉ với tỷ lệ hấp thụ thức ãn tổng số. Vì vậy, sản phẩm bài tiết của

sự trao đổi chất và sự biến đổi của chúng thành mảnh vụn hữu cơ được thể hiện trong

cách sau (đối với động vật nổi):

Q 2D = M B z X (ọ fz + <ỊD7 )

Trong đó, MBZ: là tham số trao đổi chất của động vật nổi

qFZ: là hàm số hấp thụ thực vật nổi của động vật nổi

qDZ: là hàm số của mảnh vụn hữu cơ hấp thụ bởi động vật nổi

(qFz + qDZ): là phần ăn của động vật nổi

Năng lượng mất đi được đưa vào nguồn dự trữ bởi dòng ra:

qZE = MBOz X [z]

MBOz: là hệ sô' hô hấp của động vật nổi.

3.4.1.4. Tỷ lệ tử vong

Như chúng ta đã biết, tỷ lệ tử vong của các sinh vật sống phụ thuộc vào nồng độ

của DO trong nước. Nếu các nhân tố ngoại cảnh này là hằng số, trong hệ sinh thái ổn

định tỷ lệ chết là xấp xỉ tỷ lệ sinh khối hoặc mật độ của các sinh vật sống. Mô hình này

chỉ giải thích tỷ lệ chết của thực vật nổi, động vật nổi và sinh vật đáy. Sẽ không có tỷ lệ

chết tự nhiên của cá trong các điều kiện tối ưu. Vì vậy, tỷ lệ chết của động vật nổi có

thể được thể hiện theo cách sau:

q% = FOX{[o])xMz x[z]

Trong đó: FOX: là hàm số của tỷ lệ tử vong dựa vào nồng độ của DO

ro.Y(ỊoỊ) = 1 + KAỊ[Õ\

Mz: là hệ số tử vong

KA: là hệ số tử vong tăng khi thiếu ôxy.

3.4.1.5. Sự phân hủy

32

Quá trình phân hủy chất hữu cơ chết, sản phẩm là các chất dinh dưỡng cơ bản

(pbospho và nitơ) dựa vào các điều kiện nóng ấm và sự có mặt của DO trong nước. Do

đó, sự hình thành phospho vô cơ là kết quả của sự phân hủy các mảnh vụn hữu cơ và sự phân hủy có thể được thể hiện theo cách sau:

Trong đó, tốc độ phân hủy phụ thuộc vào nhiệt độ được đưa ra bởi hàm số của Vant-Hoff:

COP: là độ dốc của đường cong ôxy

M: là ngưỡng giữa điều kiện hiếu khí và kỵ khí

Do đó, trong điều kiện thiếu ôxy (kỵ khí), phospho vô cơ bắt đầu lưu thông với

cường độ lớn từ trầm tích trong nước. Trong điều kiện hiếu khí, chi dòng vào của

phosphat từ các mảnh vụn hữu cơ, phân hủy trong nước, là giá trị cần xem xét; phần

chủ yếu là quá trình phân hủy phosphat thành các dạng không hòa tan và lắng đọng

xuống đáy.

qDP = UDP X E\(T) X £2([o])x [D]

UDP: hệ sô' phân hủy phospho

£1(7) = 2<r' 20)/l°

Hàm số của ôxy cho phương trình này là (hình 12):

qPD = S £ Z )/> x £ 3 ([o M p ]

SEDP: hệ số lắng đọng của phospho

[P]: nồng độ phospho

E3([0]): hàm số của ôxy trong quá trình lắng đọng của phospho

0,

Trong đó: £3([oD = [o]-M[o] < M

[o ]-CƠ£>’ [o] > M

Ở đó: COD = M - CK; CK: là độ dốc của hàm số ôxy

33

1

Hình 12. Hàm số của ôxy đối với quá trình phân hủy các mảnh vụn hữu cơ

3.4.1.6. Các dòng ôxy

Lượng ôxy trong nước hồ phụ thuộc vào sự làm giàu thêm ôxy trong nước và tốc

độ tiêu thụ của nó. Dòng vào của ôxy nhờ quang hợp là tỷ lệ sự sản sinh của thực vật

nổi và có thể được biểu thị bởi hàm số:

qh0 = PHOT X ụ

Trong đó: PHOT: là hệ sô' sử dụng ôxy

Các quá trình trao đổi với ôxy khí quyển được mô phỏng bởi công thức:

R = R E x (O s - [oD

RE: là hệ số chống lại sự thông khí, nó thường phụ thuộc vào tốc độ gió

Os: là nồng độ điểm bão hòa ôxy.

Theo Wang và cs. [31]:

o , = 14,61996 - 0,40420 X T + 0,00842 X T 1 - 0,00009 X T '

Sự tiêu thụ ôxy trong hô hấp của các sinh vật ở nước và thực vật là tỷ lệ sinh

khối của chúng, ví dụ:

q ì7 = RESPZ X [z] đối với thực vật nổi

RESPZ: hệ số tiêu thụ ôxy trong hô hấp của động vật nổi

3.4.2. Các phương trình sử dụng trong đánh giá và dụ báo

dF, = ^ 0 7 ~ Cìl-7. ~ CJlH “ ?/-X •?/// V l-v cll-l

dt

— = <ỈFZ + Qdĩ ~ lÌZH ~ <ỈZC~ 9zw _ 9 7.1> ~ QĩE dí

I 34

Qgf :

y PF:

<ÌNF ■

R f z =

y D Z =

Q FB =

yy.B z

Qdb :

9 AC '

Qbc '

<7 re =

Q DS z

<7zw --

9zc --

n =

72 =

73 =

r f C

d t— Q A C "*■ 9 a c + í z c "■ Q c d - ' ? C £

d S

d t= + Q d s - < Ì s d ~ Q s e

dHdt ~ Q ỉ h + 9 f h + Q d h ~ y HD -< Ỉ H E

Trong đó:

= FT( 1) X F F (L , ơ , £ > ) X ft X min

1

1 jVK L + P 2’5 K ị r + N 2\ PF

X F

106

5

X?CF

=----x <7rir106

: /T(2) X FO(2) X v(v™', Kfz , f ) x z

■- FT(2) X FO{2) X v[fẤ™z ,KDZ,d)x z

= FT(3)xV{ju™\KFB,F )xB

= FT(3) X v[jj™gX,K ZB,z )x B

= FTO)*v(ụZ,KDB,D)xB

= FT(4 )X F ơ(4)X ,K ác, a )*C

= FT(4 ) X /70(4) X , ẢTs r , 5 ) x c

= fT(5) X Fơ(5) X F ( / / ; r , k fs , f ) x s

-- FT{5) X FO(5) X , d )x 5

= F r (6 )X FO{6 )X ,K zh,z )x H

-- FT{4) X FO (4) X min

™x, K ft , f )x tj(Z, ẳz , m7 )

v ( K T . K f t . )x >7(z > ' OTZ )

( / i ™ x , Kzc, z ) X 77(5, A a , )] ,xC

35

qFH = FT(6) X FO(6) X m i n ( n *Y2)xH

qDH = FT(6) X FO( 6 ) X m i n'[min(n, 73) - min(n, Y2)\

M >K dh . ỡ ) x 7 ( 2 , ^ 2 , w z ) x ^ ( f , ả f , m , ) 1

ịMBF x q GF, F <Fữ\ m Bf x q GF + M f x F, F > F0

Q b d - M B b X ị g FB + qỈB + qDB)

9zd = MBz X (<7 + ) + FƠA ([o])x M z X z

Qcd ~

Qsd ~

Qhd

MBC + MBBC X/?c

x/?cmax /

+ MBBS X/?5

/?5,X RS

MBU +MBBU X

max /

/?// x/?//

R C = Q AC + y BC + Q z c

RS = q FS + <7 05

= 9zw + QfH + Q DH

qFE = MBOf X F

<?Z£ = M B O Z x z

<7r£ = MBOc X c

— MBOs X

qHE = MBOh X H

qDP = UDPxEỉự) X £2([o])x ỡ

=5£DPx£3([o])xP

<7OJV = Ơ Z W x £ l ( 7 > £ 2 ( [ o D x Z )

Ợ TO = PHOT X <7c /r

<7of = RESPf X F

36

qm = RESPZ X z

Qob = RESPg X B

qoc = RESPC X c

Qos = RESP5 X 5

Qoh = RESPịị X / /

qAD = i4LPH4 X ,4

Sự tiêu thụ ôxy đối với sự ôxi hóa của các chất hữu cơ hòa tan và các chất hữu

cơ lơ lửng trong nước tỷ lệ với lượng mảnh vụn hữu cơ trong chu trình.

Trong đó, OK: là hệ số ôxy hóa

Như vậy, chúng ta đã thể hiện được các dòng chính của vật chất cần thiết cho sự

mô tả hệ sinh thái hồ. Trong đó, việc cung cấp thức ăn cho cá là dòng vật chất đưa vào

hệ từ các dòng vào, trong khi quá trình trầm tích của các mảnh vụn hữu cơ và sự lắng

đọng của phospho (mất đi khỏi chu trình vật chất) được xem như là các dòng ra.

3.4.3. Các hàm sô'

q0D =OKx [d \,

FTự) = FTự,TOỤ),Q\ự),Q2ụ)) = ■T < TOự)

T > TOự)

k = KW + KF x F + KD X Z ) X KPD

FOự) = 1/1 + exp(- A(/X[o]- « (/)))

ĩj{x, Ả, m) = e-xự-m)Ị\ + e-Á{x-m)

FaY([oD=l + /C4/[o]

E\Ợ} — 2<7'-20)/i°

37

£2([oD = exp[COP(M - [oỊ)]/l + exp[COP(M - [o])]

£3([oD =0, [o]< M

[o]-M[0 ]-COD ' [o]> M

3.4.4. Kết quả mô phỏng mô hình và thảo luận

3.4.4.1. Cơ sở lập mô hình mô phỏng

Từ mô hình hệ sinh thái của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A.

Voinov chúng tôi đã mô phỏng hộ sinh thái hồ Ba Bê với đầy đủ các thành phần của

một mô hình bằng phần mềm Stella (hình 13).

Trong sơ đồ mô phỏng này, các biến trạng thái được biểu diễn bởi hình chữ nhật

bao gồm: thực vật nổi (F), động vật nổi (Z), nhóm cá ăn sinh vật đáy (C), nhóm cá ăn

động vật nổi (MH), nhóm cá ăn thực vật nổi (S); các biến điếu khiển (hình tròn: in F,

out F, in z , out c...) góp phần làm thay đổi biến trạng thái (như tỷ lệ sinh, tỷ lệ tử vong,

các yếu tô' tác động của con người...); và các biến ngoại sinh như phospho vô cơ hòa

tan (P), nitơ hữu cơ hòa tan (N), oxy hòa tan (O) cũng được biểu thị bởi các hình tròn

(có màu khác với biến điều khiển) và được giữ ở mức tương đối ổn định; ngoài ra mô

hình còn có hơn 80 thông số khác. Bên cạnh đó, các mũi tên nối giữa các hình tròn với

nhau và với các hình chữ nhật trong sơ đồ mô phỏng thể hiện sự ảnh hưởng lẫn nhau

giữa các biến theo kiểu a—»b có nghĩa là: a là một thông số gây ảnh hưởng đến đối

tượng b, và do đó cũng hoàn toàn tương tự với cách nói: b là một hàm của a.

Sau khi thiết lập quan hệ giữa các thành phần trong hệ sinh thái hồ, chúng tôi

đưa các giá trị thông số cho từng đối tượng. Trong môi trường Stella, các hình tròn hay

hình chữ nhật đều được nối với các chương trình con, cho phép nhận các giá trị đưa vào

dưới dạng hằng số, biểu đồ thông sổ' và hàm số. Tùy theo bản chất và sự biến động của

các thông số để quyết định nên đưa giá trị của nó vào mô phỏng ở dạng nào. Trong

nghiên cứu này, chúng tôi phối hợp sử dụng cả ba dạng: hằng số, biểu đồ thông sô và

hàm số để có thể đạt hiệu quả cao nhất (phụ lục 6).

Bước tiếp theo là chọn các chế độ thực thi mô hình trên môi trường Stella mà

quan trọng nhất là thời gian và phương pháp giải gần đúng phương trình vi phân. Về

thời gian, đơn vị được chọn đê’ chạy mô hình là năm, khoảng thời gian nghiên cứu

trong 10 năm và thời gian dự báo là 100 nãm sau. Đối với phương pháp giải gần đúng

38

phương trình vi phân, Stelỉa cho phép sử dụng phương pháp Euler và Runge-Kutta. Cả

hai phương pháp này đều có thể được sử dụng và thực tế trong nghiên cứu này sự chênh

lệch giữa các kết quả là không đáng kể.

Kết quả mô phỏng được thể hiện trên cả hai phương diện: hình ảnh và sô' liệu.

Trên phương diện hình ảnh, các đồ thị là công cụ tốt nhất để thể hiện sự thay đổi sinh

khối của các nhóm sinh vật được nghiên cứu theo thời gian. Từ đó, chúng tôi chọn loại

đồ thị Decart với trục tung biểu diễn sinh khối của sinh vật trong hồ và trục hoành biểu

thị thời gian nghiên cứu. v ề phương diện số, việc sử dụng các bảng giá trị cho phép

định lượng các thông sô' tại từng thời điểm cụ thể.

Từ các số liệu điều tra thực tế về các thành phần vật lý, hóa học, sinh học trong

hồ Ba Bể trong nhiều năm, chúng tôi đã mô phỏng mô hình của các biến trạng thái (F,

z, c, MH, S) theo các phương án khác nhau.

Phương án 1 là mô hình mô phỏng của một số nhóm sinh vật được nghiên cứu

trong hồ Ba Bê với các số liệu điều tra thực tế.

Phương án 2 là mô hình dự báo sự phát triển của một số nhóm sinh vật trong hồ

dựa theo điều kiện và xu hướng hiện nay của hồ Ba Bể.

Phương án 3 là mô hình mô phỏng sự phát triển tối ưu của hệ sinh thái hồ trong

thời gian là 100 năm và chu kỳ khai thác cá hợp lý đảm bảo sự phát triển bền vững của

39

II

Graph 1: Page 1

2:2

Thời gian (năm) 9:46 AM 8/19/04

Hình 14. Kết quả mô phỏng biến động sinh khối của thực vật nổi (1) và động vật nổi (2) theo số liệu điều tra thực tế

Ịế 1:C 2: MH 3: s

í n----- r I

Hìnli 15. Kết quả mô phỏng biến động sinh khôi 3 nhóm cá được nghién cứu (nhóm ăn sinh vật đáy-1, nhóm ăn động vật nói-2, nhóm ản thực vạt noi-3) theo so liẹu đieu

tra thực tế

42

Theo các nghiên cứu của Forsberg và cộng sự (1978) [34] tỷ lệ N:P dùng để xác

định yếu tố giói hạn khi kiểm soát chất lượng nước là: khi N:P > 12 thì phospho là yếu

tố giới hạn; khi N:P < 7 thì nitơ là yếu tố giới hạn; và khi N:P = 7-12 thì cả phospho và

nitơ đều không phải là yếu tô' giói hạn.

Và trong mô hình này nitơ chính là yếu tố giới hạn, sinh khối thực vật nổi sẽ không tăng tuyến tính khi ta cho nồng độ phospho tăng hơn nồng độ trong mô hình (0,994mg/l).

Tuy nhiên, hiện trạng chất lượng nước hồ Ba Bể vẫn đạt tiêu chuẩn nước mặt loại A [3] (Phụ lục 4), và sinh khôi thực vật nổi, động vật nổi cũng không phát triển mạnh như trong đồ thị mô phỏng (hình 14), bởi trong thực tê phospho vô cơ hòa tan trong nước là khá nhỏ, phần lớn chúng gắn kết với các cation tạo nên các kết tủa lắng xuống đáy thủy vực và thường trong các thủy vực có sự xáo trộn mạnh hoặc nước trồi, phospho mới được đưa trở lại tầng nước với một lượng rất ít so với lượng đã mất, nên lượng phospho vô cơ trong nước mà sinh vật có thể sử dụng được không thể có giá trị lớn như thực tế đo đạc.

Sản lượng cá sẽ tăng nhanh khi điều kiện dinh dưỡng (thức ãn) của chúng được cung cấp đầy đủ. Từ hình 15 ta thấy thực vật nổi phát triển rất mạnh kéo theo sự tăng sinh khối nhanh và lớn hơn cả là nhóm cá sử dụng thực vật nổi làm thức ăn (nhóm cá ăn thực vật nổi-S); tương tự sinh khối của nhóm cá ăn động vật nổi (MH) cũng được tăng lên theo sự phát triển thức ăn của chúng nhưng tãng chậm hơn so với nhóm cá ãn thực vật nổi; sinh khối nhóm cá ăn sinh vật đáy (C) trong hồ cũng tãng nhưng không đáng kể (hình 15). Sự phát triển đó là hoàn toàn đúng với quy luật phát triển của các sinh vật trong hệ sinh thái, các mối quan hệ dinh dưỡng trong chuỗi và lưới thức ăn.

Thực tế hiện nay, sản lượng cá được khai thác trong hồ Ba Bể đã giảm đi đáng

kể, cụ thể trong những năm 1961-1962 sản lượng cá là 38 tấn/năm nhưng cho đến năm 2000 ước tính chỉ đạt 6-7 tấn/nãm. Nguyên nhân chính là do tình trạng khai thác cá với

• cưòmg độ cao, các ngư cụ khai thác ngày càng được cải tiến đê’ đánh bắt triệt để hơn và

hàng năm lượng khách du lịch đến đây ngày càng đông.

Kết quả mô hình thực tế lại cho thấy, sinh khối của ba nhóm cá được nghiên cứu

vẫn tăng lên điều đó có thể giải thích do tiềm năng phát triển của chúng là không nhỏ,

chúng vẫn sinh sản và có sự tãng sinh khối trong mỗi loài. Tuy nhiên, từ mô hình ta

thấy sự tăng lên đó là rất thấp bời việc khai thác quá lớn và đặc biệt là việc khai thác cá

vào mùa sinh sản.

43

* Phương án 2 :

Sử dụng phương pháp hồi quy với các biến số thực vật nổi (F), động vật nổi (Z)

và các nhóm cá (sản lượng cá chung cho toàn hồ) chúng ta sẽ đưa ra phương trình phát

triển theo lý thuyết của mỗi biến từ các sô' liệu điều tra thực tế qua một số nãm. Từ

phương trình lý thuyết đó chúng ta thấy được xu hướng phát triển của các nhóm sinh

vật được nghiên cứu cho tới thời điểm hiện tại.

Phần mềm Excel cho phép chúng ta lập trình giải các bài toán liên hệ hồi quy

tuyến tính, xác định các tham số của phương trình cũng như các chỉ tiêu thống kê. Ở

đây chúng tôi sử dụng chương trình "Tools-Data Analysis-Regression". Ngoài ra trong

Excel chúng ta còn có thể khai thác các phần mềm "Quattro Pro for Windows" hay

"Lotus 123" trong Menu Help để nghiên cứu và phân tích tương quan hồi quy [16].

Một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh giá mức độ liên hệ giữa các đại lượng

đó là hệ số tương quan. Hệ số tương quan ký hiệu là r và khi 0,5 < |r| < 0,8 thì hai đại

lượng X và y có quan hệ tương đối chặt; khi 0,7 < |r| < 0,9 thì hai đại lượng X và y có

quan hệ chặt; khi 0,9 < |r| < 1,0 thì hai đại lượng X v à y có quan h ệ rất chặt.

Bằng phương pháp hồi quy chúng tôi đã xác định được phương trình phát triển

theo lý thuyết của một số nhóm sinh vật trong hồ Ba Bê đang được nghiên cứu là:

của thực vật nổi (Phytoplankton):

yu = 112,719 X*'3’785 (với hệ số tương quan r = 0,81)

của động vật nổi (Zooplankton):

= 0,018 X*1374 (hệ số tương quan r = 0,81)

và của các nhóm cá (tính theo sản lượng đánh băt chung của toàn hô):

v„ =31,616-2,5* (hệ số tương quan r = 0.98)

Từ các phương trình trên cho phép chúng tôi đưa ra một "bức tranh" về xu thế

phát triển của các nhóm sinh vật đó trong 10 năm gân đây (tính đên nam 2004).

44

Sinh

khối

(m

g/l)

Thực vật nổi

.6

0.35

0.3

0.25

0.2'<o* 0.15IK 0.1

0.05

04 5 6 7Thời gian (năm)

Y thực tế — Y lỵ thuyết

16. Đồ thị biểu diễn sinh khối thực vặt nổi theo kết quả hồi quy

Động vật nổi

- Y thực tế- Y lý thuyết

Thòi gian (năm)

Hình 17. Đồ thị biểu diễn sinh khối động vật nổi theo kết quả hổi quy

45

Cá

Hỉnh 18. Đồ thị biểu diễn sản lượng cá của toàn hồ theo kết quả hồi quy

Từ kết quả tính toán hồi quy, chúng ta có thể thấy được quy luật cũng như xu

hướng phát triển của các nhóm sinh vật trong hồ trong những năm gần đây. Dựa vào xu

hướng đó chúng tôi tiến hành mô phỏng sinh khối của các nhóm sinh vật nghiên cứu

bằng mô hình của Voinov. Kết quả mô phỏng được thể hiện trên hình 19 và hình 20.

Theo mô hình mô phỏng này, các biến ngoại sinh như nitơ, phospho, nhiệt độ,

ôxy có sự dao động theo mùa (phụ lục 6). Ở đây, nồng độ phospho trong nước dao

động trong khoảng 0.01-0.015 mg/1 và tỷ lệ N:P = 15:1, cho thấy phospho chính là yếu

tô' giới hạn đối với sự phát triển của sinh vật trong nước. Bên cạnh đó, trong các ao hồ

tự nhiên do phospho hao tổn vì lắng đọng, chuyển hóa, thực vật hấp thụ... mà tỷ lệ N:P

trong nước đều lớn hơn 12 [28]. Vì vậy, chỉ tiêu phospho được dùng làm chỉ tiêu giới

hạn để đánh giá mức độ phú dưỡng trong ao hồ. Và tại thời điểm này, hồ Ba Bể đang

* có mức độ dinh dưỡng trung bình (Mesotrophic).

46

Hỉnh 19. Kết quả mô phỏng biên động sinh khối thực vật nổi (1) và động vật nổi (2)thực tê trong 10 năm gần đây

4.00T

■&E■>0•C

££55

2.0Ơ

0.00 0.00

Graph 1: Page 2

2: MH 3: s

2.50Thời gian (năm)

Years

7.50 10.00

3:18 PM 8/20/04' q 8Hình 20. Kết quả mô phỏng biến động sinh khối 3 nhóm cá (nhóm ăn sinh vật đáy-

1, nhóm ăn động vật nổi-2, nhóm ăn thực vật nổi-3) thực tế trong 10 năm gần đây

47

Tuy nhiên, khi dựa trên hệ thống phân hạng hồ và hồ chứa của tổ chức OECD

cho việc giám sát các thủy vực nước ngọt nội địa và chương trình nghiên cứu phú

dưỡng (OECD, 1982; Ryding et all., 1989) với các nhóm chỉ tiêu về hình thái hồ, các

chỉ tiêu dinh dưỡng và các chỉ tiêu vệ sinh, Hồ Thanh Hải và cs. [10] đã đưa ra kết quả

phân hạng hồ Ba Bể. Hiện tại, hồ Ba Bể được xếp vào bậc 3 tương ứng với hồ giàu dinh

dưỡng (phân tầng), ít mùn hữu cơ. Với bậc này, hồ có thể được sử dụng tốt cho mục đích nuôi trồng thủy sản.

Theo kết quả mô phỏng trong 10 năm gần đây, sự phát triển của thực vật nổi

trong hồ ngày càng giảm và dần đi tới sự ổn định ở giá trị sinh khối thấp (bảng 2, phụ

lục 7). Đó là chiều hướng tốt đảm bảo sự trong sạch của hồ. Tuy nhiên, thực tế một vài

năm trở lại đây, trong vùng hồ II xuất hiện hiện tượng nước "nở hoa" vào mùa đông

hay đó chính là đợt phát triển mạnh của thực vật nổi. Điều này có thể được giải thích

bởi nhiệt độ nước hồ Ba Bể có sự phân tầng thẳng đứng và đây là vùng hồ sâu nhất .

Vào mùa đông, nhiệt độ không khí thấp nên nhiệt độ nước tầng mật giảm đi đạt tới

mức cân bằng hoặc thậm chí thấp hơn nhiệt độ nước tầng đáy gây ra sự xáo trộn của

khối nước trong hồ, và phospho lắng đọng có cơ hội quay trở lại tầng nước đưa đến sự

phát triển ồ ạt của thực vật nổi. Sự khác nhau giữa kết quả mô phỏng và kết quả điều

tra thực tế là do số liệu sử dụng mô hình hóa được tính theo trung bình nãm. Còn hiện

tượng nở hoa phát triển quá mức của thực vật nổi chỉ vào một thời điểm nhất định trong

năm.

Bên cạnh đó, thực vật nổi lại có xu hướng phát triển mạnh. Đày là cơ sở để đánh

giá chung về năng suất sinh học của hồ cho các bậc dinh dưỡng sau trong chuỗi thức

ăn tự nhiên. Chính vì thế, sinh khối ba nhóm cá nghiên cứu có sự tăng tuyến tính (hình

20). Mặc dù, theo tính toán hồi quy, sản lượng cá chung trong toàn hồ ngày càng giảm.

Điều này có thể giải thích tương tự như ở phương án 1, khi điều kiện dinh dưỡng trong

• hồ thuận lợi cho sự phát triển của các loài cá, thì xu hướng tất yếu là chúng tăng sinh

khôi. Song thực tế, sản lượng cá ngày càng giảm là do việc khai thác không hợp lý.

Chúng tôi cho rằng kết quả mô phỏng ớ phương án 2 là sự phản ánh gần đúng

nhất, trung thực nhất các điều kiện sinh thái trong hồ cả về chất lượng nước cũng như

hiện trạng các nhóm sinh vật hiện có trong hồ.

48

* Phương án 3

Từ hiện trạng của các nhóm sinh vật được nghiên cứu trong 10 năm gần đây,

chúng tôi đưa ra mô hình mô phỏng cho sự phát triển bền vững của hồ Ba Bể. Thời gian

chạy mô phỏng là 100 năm.

Trong mô hình này, các biến ngoại sinh như ôxy, nhiệt độ có sự biến động thực

tế theo mùa (mùa mưa và mùa khô) và nằm trong giới hạn cho phép đối với sự tồn tại

và phát triển của sinh vật sống trong nước (phụ lục 6 và phụ lục 7). Tổng lượng nitơ và

phospho trong hồ được duy trì ổn định ở hàm lượng nhỏ theo tỷ lệ 10/1.

Theo tài liệu [37] chúng tôi đã tính toán được, khi sinh khối thực vật nổi trong

hồ Ba Bể nhỏ hơn 0,223mg/l tương ứng vói 0,009 mg/1 Chlorophyl a thì hồ sẽ không bị

phú dưỡng. Bởi tổng lượng Chlorophyl a là một trong các chỉ tiêu đánh giá mức độ

dinh dưỡng của hồ. Hồ được coi là phú dưỡng (Eutrophic) khi nồng độ Chlorophyl a

lớn hơn 0,01mg/l, trong giới hạn từ 0,004 - 0,01mg/l hồ đang có mức dinh dưỡng trung

bình (Mesotrophic) và sẽ là hồ nghèo dưỡng khi Chlorophyl a đạt dưới mức 0,004mg/l

Trong mô hình này, sinh khối thực vật nổi theo xu hướng giảm dần rồi đạt tới

trạng thái ổn định. Sau 6 năm sinh khối thực vật nổi có giá trị 0,21mg/l (bảng 3, phụ

lục 7) và lúc này hồ Ba Bể đang có mức dinh dưỡng trung bình (Mesotrophic). Từ năm

thứ 37 sinh khối thực vật nổi được giữ ở mức ổn định (0,01mg/l).

Sinh khối động vật nổi tăng lên đạt tới giá trị 0,91mg/l sau 20 nãm (bảng 3, phụ

lục 7), tạo nguồn thức ăn phong phú cho các bậc dinh dưỡng tiêp theo. Sau đó, sinh

khôi của chúng đã giảm dần, lệch pha với sự phát triển của thực vật nôi và cũng được

duy trì ở mức tương đối ổn định (0,92 - 0,95 mg/1) sau 40 nãm.

49

Hình 21. Kết quả mô phỏng biến động sinh khói thực vật nổi (1) và động vật nổi (2) trong điều kiện phát triển bền vững

Hình 22. Kết quả mô phỏng biến động của 3 nhóm cá (nhóm ăn sinh vật đáy-1, nhóm ân dộng vật nổi-2, nhóm ãn thực vật nổi-3) trong điều kiện phát triển bén vững

50

Điéu đó sẽ cải thiện rất nhiều chất lượng môi trường nước hồ Ba Bể. Và đây

cũng là xu thế mong muốn chung ở tất cả các hồ tự nhiên đang trong mối đe dọa phì dưỡng.

Cũng trong điều kiện đó, sinh khối của ba nhóm cá nghiên cứu đã tăng nhanh

ngay từ những năm đầu tiên (hình 22). Ở phương án này, chúng tôi đã tiến hành cho

khai thác cá hàng năm nhằm duy trì ở mức đủ lớn để thực vật nổi không vượt quá giới

hạn cho phép. Trong mỗi đợt khai thác này, sản lượng các nhóm cá được đánh bắt là

không giống nhau. Theo mô hình của chúng tôi, sản lượng nhóm cá ãn sinh vật đáy

được khai thác hàng năm là khoảng 5%, với nhóm ăn động vật nổi chỉ là 1% nhưng với

cá nhóm ăn thực vật nổi có thể đạt gần 4% tổng lượng cá mỗi nhóm tại thời điểm đó.

Tuy nhiên, chúng ta thấy (hình 22) sinh khối ba nhóm cá được nghiên cứu vẫn

phát triển mạnh trong điều kiện đã có khai thác hàng năm. Do đó, để ổn định lượng cá

trong hồ ở mức đủ nhỏ để không vượt quá ngưỡng cho phép của hồ chúng tôi tiến hành

các đợt khai thác lớn theo chu kỳ năm.

Chu kỳ khai thác đối với ba nhóm cá nghiên cứu (nhóm ãn sinh vật đáy-C,

nhóm ăn động vật nổi-MH, nhóm ăn thực vật nổi-S) được thể hiện trong các đồ thị sau

(hình 23, 24, 25).

Sinh khối mỗi nhóm cá trong hồ được duy trì ở các giá trị khác nhau. Sinh khối

nhóm cá ăn sinh vật đáy (C) được duy trì ở mức 3,5mg/l, điều đó cũng có nghĩa là khi

sinh khối nhóm cá ăn sinh vật đáy đạt tới giá trị đó chúng ta có thể tiến hành đợt khai

thác lớn và sản lượng khai thác là 29% tổng lượng cá đang có trong hồ. Tương tự, sinh

khối nhóm cá ãn động vật nổi và nhóm cá ãn thực vật nổi ổn định ở mức tương ứng là

3mg/l và 4mg/l. Trong mỗi đợt khai thác sản lượng cho phép đối với nhóm ăn động vật

nổi là 20% và nhóm ăn thực vật nổi là 35% tổng lượng cá của mỗi nhóm (phương án 3,

9 phụ lục 6).

Trong mô hình chúng tôi sử dụng hàm "if' cho phép tự động xác định thời điểm

cần khai thác cá theo tiêu chuẩn nói trên.

51

1:C 2: bat c lon

Hình 23. Kết quả mô phỏng biến động sinh khối nhóm cá ân sinh vật đáy (1)và các đợt khai thác (2)

1: MH 2: bat MH lon

H ình 24 . Kết quả mô phỏng biến động sinh khối nhóm cá ăn động vật nổi (1)

và các đợt khai thác (2)

52

1:S 2:batSlon

Ị:2:

Hình 25. Kết quả mỏ phỏng biến động sinh khối nhóm cá ãn thực vật nổi (1)và các đợt khai thác (2)

1: F 2: z 3 C a

Hình 26. Sơ đồ mô phỏng khi tiến hành đánh bát nhiều loại cá ở hồ Ba Bé trong điều kiện phát triển bén vững

(Thực vật nổi-1, Động vật nối-2, Cá -3, Đánh bát-4)

53

Như vậy, các đợt khai thác lớn sẽ được tiến hành với chu kỳ khai thác và thời

gian để bắt đầu tiến hành khai thác lớn là không giống nhau đối với mỗi nhóm cá (hình

23, 24, 25). Đôi với nhóm cá ăn sinh vật đáy thòi điểm bắt đầu được khai thác lớn là

sau 22 năm và chu kỳ khai thác là 3 năm. Nhóm cá ăn động vật nổi chu kỳ khai thác

cũng là 3 năm nhưng sau 25 năm mới là thời điểm bắt đầu được tiến hành khai thác

lớn. Đối với nhóm cá ăn thực vật nổi thời điểm bắt đầu đến sớm hơn (sau 19 nãm)

nhưng chu kỳ khai thác lại chậm hom so với hai nhóm loài trên (là 4 năm).

Một trong những điều kiện để hồ Ba Bể đạt được trạng thái phát triển bển vững

theo phương án này đó là nồng độ nitơ và phospho hòa tan trong nước. Nồng độ

phospho trong hồ giảm đi và ổn định ở mức thấp.Ià 0,009mg/l. Tỷ lệ N/P =10/1.

Bên cạnh đó, ảnh hưởng của nhiệt độ nước (16°c - 32°C) và lượng ôxy hòa tan

trong nước (3,8mg/l - 10,0mg/l) lên sự phát triển của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bê

cũng góp phần duy trì trạng thái phát triển bền vững của hồ.

Thành phần không thể thiếu trong hệ sinh thái hồ là nhóm sinh vật tiêu thụ, đó

là các loài cá. Để đảm bảo sự trong sạch của hồ (hồ không bị phú dưỡng) ngoài ảnh

hưởng của các nhân tố vô sinh, các nguồn dinh dưỡng vô cơ và hữu cơ trong hồ, các

loài cá đã góp phần tiêu thụ các bậc dinh dưỡng dưới chúng. Tuy nhiên, để hồ tiếp tục

tồn tại và phát triển thì nhóm sinh vật tiêu thụ này phải được giới hạn bởi các đợt khai

thác để mật độ của chúng không vượt quá ngưỡng cho phép của hồ.

Hình 26 cho thấy trong điểu kiện phát triển bền vững, chúng ta có thể tiến hành

đánh bắt nhiều loài cá sống trong hồ Ba Bê. Sinh khối các nhóm sinh vật trong hồ vẫn

được duy trì ổn định khoảng 20 năm sau (bảng 3, phụ lục 7). Đặc biệt, trong điều kiện

này, các loại cá được khai thác khi đạt sinh khối 5mg/l- Sản lượng khai thác cá tối đa

đôi với mỗi đợt khai thác lớn đạt tới gần 49% tổng lượng cá tại thời điêm đó và chu kỳ

khai thác chỉ là 2,3 năm.

54

4. KẾT LUẬN

1. Nhìn chung chất lượng nước hồ Ba Bể còn sạch. Giá trị các yếu tô' chỉ thị ô

nhiễm hầu hết đều dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn chất lượng nước mặt Việt Nam.

Hổ Ba Bể hiện đang ở mức dinh dưỡng trung bình (Mesotrophic).

2. Khu hệ thực vật nổi (Phytoplankton) và động vật nổi (Zooplankton) phong

phú về thành phẩn loài, mật độ của chúng lại khá cao. Thành phần khu hệ động vật đáy

và khu hệ cá hồ Ba Bể cũng khá đa dạng, mang sắc thái riêng của dạng thủy vực nước

ngọt miền núi. Sản lượng cá khai thác ở hồ ngày càng giảm, nhiều loài cá ngon bị mất,

cá lớn giảm, cá nhỏ nhiều và có 6 loài được ghi trong sách đỏ Việt Nam.

3. Dự báo sự phát triển của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể được tiến hành

theo 3 phương án.

Phương án 1: Sử dụng các số liệu điều tra thực tế tại một thời điểm đê mô phỏng

chung cho quá trình phát triển của các nhóm sinh vật. Kết quả cho thấy chúng đã phát

triển quá mạnh so với thực tế, đặc biệt là Phytoplankton và Zooplankton.

Phương án 2: Các số liệu điều tra thực tế sau khi dùng phép phân tích hồi quy

rồi xử lý đưa vào mô hình mô phỏng cho kết quả hoàn toàn phù hợp với xu hướng phát

triển hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể (kể cả Phytoplankton,

Zooplankton, nhóm cá ăn sinh vật đáy, nhóm cá ăn động vật nổi và nhóm cá ăn thực

vật nổi).

Phương án 3: Đã mô phỏng thành công một phương án phát triển bền vững của

hồ Ba Bể cho 100 năm sau. Mô hình đã kết hợp được các mối quan hệ giữa các thành

phần vô cơ, hữu cơ trong hệ sinh thái hồ. Kết quả cho thấy hàm lượng Phytoplankton

và Zooplankton tồn tại trong hồ ở mức độ thấp, hồ giữ được sự trong sạch lâu dài và

mang lại hiệu quả kinh tế cao bằng việc kết hợp nuôi thả cá với mật độ và khai thác

55

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TIẾNG VIỆT

1. Anon (1997), “Vườn Quốc gia Ba Bể-Bắc Kạn”, Tạp chí Sinh học ngày nay,

số 3(9)/1997, trang 41-42.

2. Lê Hùng Anh, Hồ Thanh Hải (2003), “Đặc trưng về khu hệ động vật nổi ở

hồ Ba Bể”, Báo cáo hội thảo khoa học Quốc gia Vườn Quốc gia Ba Bể,

Khu Bảo tồn Thiên nhiên Nà Hang, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội,

trang 122-128.

3. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (1995), Các tiêu chuẩn Nhà nước

Việt Nam về môi trường, Tiêu chuẩn Việt Nam, Hà Nội.

4. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (1996), Một số biện pháp báo vệ

môi trường trong quy hoạch xây dựng hồ Ba Bể, tỉnh Cao Bằng.

5. Phan Minh Châu, Lê Minh Tuấn, Trần Thu Hương (2003), “Một số kết quả

đánh giá hiện trạng môi trường kinh tế xã hội vùng hồ Ba Bể”, Báo cáo

hội thảo khoa học Quốc gia Vườn Quốc gia Bơ Bể, Khu Bào tồn Thiên

nhiên Nà Hang, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, trang 179-189.

6. Chi cục kiểm lâm nhân dân tỉnh Đăk Lăk (1994), Luận chứng kinh tế-kỹ

thuật khu lịch sử-văn hốa-môi trường hồ Lăk, tỉnh Đăk Lãk.

7. Nguyễn Hữu Dực, Nguyễn Trọng Hiệp (2003), “Biến động thành phần các

loài cá của khu hệ cá vùng hồ Ba Bể tỉnh Bắc Kạn”, Báo cáo hội thảo

khoa học Quốc gia Vườn Quốc gia Ba Bể, Khu Bảo tồn Thiên nhiên Nà

Hang, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, trang 129-140.

8. Bùi Văn Định (2003), “Giới thiệu Vườn Quốc gia Ba Bể”, Báo cáo hội thảo

khoa học Quốc gia Vườn Quốc gia Ba Bể, Khu Bảo tồn Thiên nhiên Nà

Hang, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, trang 2-6.

9. • Hồ Thanh Hải (1993), “Đặc điểm thủy sinh vật và môi trường hồ Lăk”, Hội

thảo nghiên cứu khoa học Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Hà

Nội.

56

10. Hồ Thanh Hải, Nguyễn Hồng Khánh, Đỗ Hoài Dương, Tạ Đặng Toàn

(2003), “Một số đặc trưng về môi trường sinh thái hồ Ba Bể”, Báo cáo

hội thảo khoa học Quốc gia Vườn Quốc gia Ba Bể, Khu Báo tồn Thiên

nhiên Nà Hang, Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội, trang 167-178.

11. Hồ Thanh Hải, Nguyễn Hồng Khánh, Đỗ Hoài Dương, Tạ Đặng Toàn

(2001), "Bước đầu tính toán nguồn dinh dưỡng phospho, nitơ từ vùng lưu

vực thải vào hồ Ba Bể", Dự án điêu tra-đánh giá hiện trạng môi trường,

đề xuất các giải pháp khai thác hợp lý, phục vụ phát triển kinh tế-xã hội

và bảo vệ môi trường vùng hồ Ba Bể, Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo và

Tư vấn môi trưởng-Viện Cơ học và Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật,

Hà Nội.

12. Đặng Xuân Hiển (2000), Nghiên cứu phân tích, mô phỏng sinh thái - chất

lượng nước phục vụ việc sử dụng hợp lý nguồn nước sông, Luận án Tiến

sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Xây dựng.

13. Trần Hòa Hiệp, Lê Văn Bình (1975), “Động vật đáy (Zoobenthos) ở hồ Ba

Bể”, Tuyển tập báo cáo khoa học-'Viên nghiên cứu nuôi trổng Thủy sản /

14. Nguyễn Xuân Huấn (2003), Sinh thái học quần thể, Nhà xuất bản Đại học

Quốc gia Hà Nội, 188 trang.

15. Đoàn Hương Mai (1998), Thực vật thủy sinh cỡ lớn (Macrophytes) và bước

đầu lập mô hình khử nitơ ở đất ngập nước Đám Long (Ba Vì, Hà Táy),

Luận án Thạc sỹ Khoa học Sinh học.

16- Chu Văn Mẫn (2001), ứng dụng tin học trong sinh học, Nhà xuất bản Đại

học Quốc gia Hà Nội, 262 trang.

17. Vũ Trung Tạng (2000), Cơ sở sinh thái học, Nhà xuất bản Giáo dục.

18. Vũ Trung Tạng (2003), Hệ sinh thái thủy vực, Giáo trình đã nghiệm thu.

19. Dương Đức Tiến, Nguyễn Công Minh, Đặng Xuân Vinh, Lý Thị Vi Hương,

Nguyễn Văn Cường (2003), “Chất lượng nước và khu hệ vi tảo hồ Ba Be

so với một số hồ ờ Việt Nam”, Báo cáo hội tháo khoa học Quốc gia

Vườn Quốc gia Ba Bể, Khu Bảo tồn Thiên nhiên Nà Hang, Nhà xuất bản

57

Lao động, Hà Nội, trang 155-166.

20. Bùi Văn Thanh (1988), “Toán học trong sinh thái”, Bản dịch từ tiếng Nga

của A. N. Vorosuk và ỉ. M. Mxviregier, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.

21. Nguyên Dương Tùng (2004), sử dụng công cụ toán học đánh giá khá năng

chịu tải ô nhiễm của Hồ Tây làm cơ sở xây dựng kế hoạch bào vệ và

phát triển Hồ Tây trong tương lai, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Trường Đại

học Bách khoa Hà Nội.

22. Trường Đại học Xây dựng (2001), Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học

“Hoàn thiện mô hình kiểm soát ô nhiễm nước sông hồ trong quá trình đô

thị hóa”, Hà Nội.

23. Uỷ ban Nhân dân tỉnh Bắc Kạn (2001), K ế hoạch hoạt động của Vườn Quốc

gia Ba Bể tỉnh Bắc Kạn giai đoạn 2001-2005.

24. uỷ ban Nhân dân tỉnh Cao Bằng (1990), Luận chứng kinh tế kỹ thuật Vi«'fìì

Quốc gia Ba Bể.

TIẾNG ANH

25. Hill, M., Hallam, D., and Bradley, J. (1997), Ba Be National Park:

biodiversity sitrvey 1996. London: Society for Environmental

Exploration.

26. Jorgensen, S.E. (1980), Lake Management, Pergamon Press. Oxíord, 167pp.

27. Jorgensen, s. E. (1983), Application of Ecological Modeỉlìng in

Environment Management, part A, Elsevier Scientific Publishing

Company, Amsterdam.

28. Jorgensen s. E., Vollenvveider R. A. (1991), "Guideline of Lake

Management" Volume 1: Principles of Lake Management. UNEP.

29. Leland J. Jackson, Anett s. Trebitz, and Kathryn L. Cottingham (2001), “An

introduction to the practice of Ecological Modeling". AIBS Annual

metting Theme: "From biodìversity to Biocomplexity ”, March 24-26,

2001 VVashington, D. c. (vvebsite: http://www. aibs. org)

58

30. Monastyrskii, A. L., Bui Xuan Phuong and Vu Van Lien (1998), Butterfly

fauna o f Ba Be National Park: surveỵ 1997, Hanoi: Vietnam-Russia

Tropical Centre.

31. Park, A. Richard et al (1979), A generalizied model for simulating lake

Ecosystems, Edited by H. H. Shugart & R. V. o. Neull, Dowden

Hutchinson&Ross, p: 227-242.

32. Shoemaker c. A. (1977), “Mathematical construction of ecological models

in ecosystem”, In: Modeỉling in theory and practice, Chartes A. s. Hall

and w . John, J. R. Day, A. Wiley, Interscience, New York, p. 77-114.

33. Steele, J. H. (1962), “Environmental control of photosynthesis in the sea”,

Limnology Oceanogr.,1'. 137-150.

34. Steven c . Chapra (1991), SuỊarce Water - qualitỵ Modelling, Mc. Graw Hill.

35. Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A. A. Voinov (1983), Mathematical

modeling o f fish pond ecosystem, Elsevier Science Publishers B. V.,

Amsterdam.

36. www.cwr.uwa.edu.au/cwr/publications/2001

(Ecological Modelling, 141(1-3): 19-33, ED 1251)

37. www.kluweronline.com/issn/0097-8078/contents

(Water Resources 30(1) p. 59-67 January-February 2003)

59

ISSN: 0866 - 8566

HỘI DI TRUYỂN HỌC VIỆT NAMGENETICS SOCIETY OF VIETNAM

DI TRUYỂN HỌC&

ỨNG DUNG

4

2004

1

7

12

17

22

26

31

38

43

50

56

MỤC LỤC

N gu yễn T hị K im D u n g , L ê Đ ìn h Lương

N gh iên cứu khăc phục khó khăn trong tách ch iết A N D và bắt hoạt chất ức chế PCR ở G anoderm a

Lê T hị T huý, Lưu Q uang M inh, Trân Thu T huỷ, N gu yễn Trọng Bình, N guyễn V ăn Ba

Đ a hình k iêu gen lep tin liên quan đến tính trạng kinh tế cùa m ột số g iốn g lợn nuôi tại việt nam

Lưu Lan H ư ơn g, N g u y ễn T huỳ D ương

D ự báo sự b ien đ ộ n g m ột số thành phần đa dạng sinh học hồ B A BẺ bằng m ô hình toán

N guyễn M ộn g H ùng

Cấu trúc m ô h ọ c tinh hoàn tôm càng m acrobrachium n ipponense D e Haan

N guyễn Thu T h u ý, N g u y ễn T hị D iệu T huý, N gu yễn Văn C ường

So sánh đa h ình A P L P giữ a hai nhóm cá tra (pangasius hypophtha!m us)có trọng lượng phản biệt

L eonid V . A v ery a n o v , Phan K ế Lộc, N gu yễn Tiến H iệp, Phạm Văn Thế

Tính đa dạng cùa hệ thực vật V iệt Nam 18. Trích yếu các loài lan (orchidaceae) thu được ớ Sơn Kim v à Sơn H ồ n g (hu yẹn H ương Sơn, tình Hà Tỉnh)

Sừ dụng cảm b iến sinh h ọc là v i khuẩn phát sáng đã biến đồi gen đế kháo sát nhanh hám lượng asen trong n ư ớc ngầm

Q uyền Đ ìn h T h i, Lê T hị Thu G iang, N gu yễn Thị Thảo, Jung K ee Lee, T ae-K w ang Oh

B iểu hiện cao lip ase k iềm và chịu nhiệt của chùng R alstonia sp. M 1 ớ E. coli

N gu yễn M inh C ô n g , Lê X uân Trình, V ũ Thị Phương V inh

Sự di truyền tính trạng ch iều dài và ch iều rộng lá đòng và lá côn g năng trong các tô hợp lai giữa d òn g lúa dự đột b iến và các g iôn g lúa tẻ cao sàn không thơm

Bùi Thị V iệ t H à, N g u y ễ n T hanh H uyền, Đ inh Xuân Tuân, K iêu Hữu Anh

N gh iên cứ u khả năng sinh chất kháng sinh chống nâm gây bệnh thực vật cùa hai chùng xạ

khuẩn T-41 và D -4 2 .

N guyễn H oài G iang , N g u y ễn Hạnh

X ác định hoạt tính sinh học cù a Protein mã hóa bởi gen A n g iogen in từ Rattus norvegicus

Page

1

7

12

17

22

26

31

38

43

50

56

CONTENT

Le T hi T h u y, Luu Q uang M inh, Tran Thu T huy, N gu yen Trọng B inh , N g u y en V an Ba

T he p o lym orp h ism o f L eptin gen e related to econ im ic traits o f p ig breeds in V ietnam

Luu Lan H u on g , N g u y e n T h u y D u on g

Prediction the d yn am ic o f som e com ponents o f b iodiversity in Ba Be Lake by m athem atical m od els

N guyen M o n g H ung

M orp h ology and h isto lo g ic structure o f the testes o f M acrobrachium nipponense D e Haan.

N gu yen T hu T huy, N g u y en T hi D ieu Thuy, N guyen V an C uong

C om parison o f aflp p olym orphism betw een tw o w eight extrem e groups o f catfish (Pangasius hypophthalm us

Leonid V . A veryan ov , Phan K e L oc, N gu yen T ien H iep , Pham V an T he

The d iversity o f the ílora o f V ietnam 18. C hecklist o f orchids co llec ted in Son Kim and Son H ong (H u o n g S on d istrict, Ha T inh province)

Pham Thi K im Trang, N g u yen V an M ui, Pham Thi Dau, Pham H ung V iet, M ichael Berg. Jan R o e lo í van der M eer

Rapid screen in g o f arsen ic in groundw ater using a lum inescent g en etica lly m odiíied bacterial biosensor

Q uyen D in h T hi, L e T hi Thu G iang, N gu yen Thi Thao, Jung K ee L ee, T ae-K w ang Oh

O verexpression o f a a lk a line and therm ophilic lipase from R alston ia sp. M I in E. co li

N gu yen M in h C on g , L e X uan Trinh, V u Thi Phuong V inh

Inheritance o f the len gth and vvidth o f lag leaf and second leaf in Crossing combinations betvveen arom a m utant rice lin e - D u dot b ien 2 and som e nonscented rice varieties

Buui T h ii V ie t H a, N g u y en T hanh H uyen, Đ inh Xuan Tuan, K ieu H uu Ảnh

Tthe cap ab ility o f an tib iotic production against plant d iseases o f tw o streptom yces strains

t-41 and d 4 2

N guyen H oa i G ian g , N g u y e n Hanh

Characterization o f R attus n orveg icu s A n g iogen in

Di truyền học và ứng dụng. Số 4/2004J. Genetics and Applications

SUMMARYT h e po lym orph ìsm o fL e p tin gen e related to econ im ic traits o f p ig breeds in Vietnam

Ạ t o ta l 80 ear tisu es sa m p le o f 4 p ig breeds includ ing 2 exo tic breeds and 2 native breeds w as detem úned the g en o ty p e p o lym orph ism b y PC R -R FLP technique. T he result sh o w that thẽre is ă evident d ifferentia tion o f gen o ty p e betw een 1 exo tic breed and native breed. A ll o f the exo tic pig samples analysed are G G g en o ty p e (100% G G ), w h ile alm ost all o f the native p ig sam ple are A A genotype w ith 100% A A in B an p ig and 85% A A in M ongcai p ig . T he other gen otype in M ongcai pig is G A w h ich co n sis t o f 15% . T he results a lso d isp lay the interrelation o f Leptin GG gen otype and the quanlity o f m eat, h igh ratio o f lean m eat and the ability o f grow ing w eight.

Người thẩm đjnh nội du ng khoa học: T S. H oàng Kim Giao

D ự BÁO S ự BIÉN ĐỘNG MỘT SỔ THÀNH PHẦN ĐA DẠNG SINH HỌC HỒ BA BÉ BẦNG MÔ HÌNH TOÁN

Đ Ậ T V Á N ĐÈ

Hồ Ba B ể là m ột thắng cảnh nổi tiếng không chi cùa V iệt N am m à còn cù a thế g iớ i. H ồ B a B ể đã được các nhà khoa h ọ c quan tâm và nghiên cứu khá nhiều. C ác ngh iên cứu thực hiện ở hồ Ba Bể chủ yếu tập trung vào lĩn h vự c thuỳ sinh học và đầm hồ học. T rong các n gh iên cứu đã có , việc dự báo diễn thế sinh thái và m ôi trường hồ Ba Bể m ới chi dừng ờ m ức định tính theo kinh nghiệm. Gần đây m ột số m ô h ình tính toán gián tiếp mới chi dự báo hàm lư ợn g Phôtpho trung bình của hồ. V iệc sử dụng m ô hình toán h ọc để dự báo biến đ ộn g thuỷ sinh vật và d iễn thế sinh thái thuỷ vực đã đ ư ợ c thực h iện ở nhiều nước trên thế g iớ i. Ờ V iệt N am , C ô n g v iệ c này còn mới mé và chi thực h iện ờ m ột số thuỳ vự c tiêu biểu như hồ Tây ờ Hà N ộ i. Đ ể g ó p phần quản lý có hiệu quả và phát triền hệ sinh thái hồ B a B e một cách bền v ũ n g , ch ú n g tô i thực h iện đề tài: “Dự báo sự biến đ ộn g m ột số nhóm sinh vật hồ Ba Bề bàng m ô hình toán” .

1. ĐÓI T Ư Ợ N G VÀ P H Ư Ơ N G PH Á P

N G H IÊ N C Ứ U

1.1. Đối tưọng

Lun Lan Hirơng, Nguyễn Thuỳ D ương T rư ờ n g Đ H K H T N , Đ H Q G H N

Hồ Ba B e là hồ nước ngọt tự nhiên nàm trên vùng núi cao phía B ẳc nước ta. Hồ chứa đụng nguồn đ ộn g thực vật phong phú, đa dạng và độc đáo. C ùng với hệ thống sông suối trong vùng, hồ Ba B ể đóng vai trò quan trọng đối với sự giao lưu đi lại của người dân địa phương. Hồ cũng là nơi cung cấp nguồn thủy sàn quan trọng cho nhân dân địa phương và g iữ vai trò to lớn trong v iệc điều tiết lũ sôn g N ăng. V ì vậy hồ Ba Bể có nhiều chức năng kinh tế và m ôi trường quan trọng đối với các đ ịa phương trong vùng và các vùng lân cận.

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành dự báo sự phát triển của m ột số nhóm sinh vật trong hô như: thực vật nổi (F), động vật nổi (Z ), động vật đáy (B ), các nhóm cá ăn thực vật nồi (S ), nhóm cá ăn động vật nổi (M H ), nhóm cá ăn động vật đáy (C ).

1.2. P hư ong pháp nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sứ dụng một số phương pháp cơ bàn như thống kê số liệu, phân tích hệ thống , hồi quy, kỹ thuật m ô phóng. C húng tôi áp dụng m ô hình hệ sinh thái cùa Yu. M. S virezh ev , V. p. K rysanova và A. A. V oin ov đề phản tích biến động sinh khối cùa các nhóm

m ĩruyen nọc và ứng dụng. Sõ 4/2004J. Genetics and Applications

13

sinh vật. Sau đ ó , m ô p h ỏn g m ô hình bàng phần mềm S te lla II đ ê dự báo sự biến đ ộn g cua các nhóm sinh vật đ ó cù a h ô trong thời g ian tới

2. K Ế T Q U Ả V À T H Ả O LUẬ N

2.1. Áp dụng mô hình biến động sinh khối thuỷ sinh vật

M ô hình hệ sin h thái cù a Y u. M . S v irezh ev , V. p. K rysanova và A . A . V o in o v bao gồm 11 tiểu mô hình, 45 p hư ơng trình v à 112 các thôn g số khác nhau. N ỏ đ ư ợc thừa nhận là m ột m ô hình phản ánh khá hoàn ch in h các quá trinh biến đổi vật chất diễn ra trong hồ. N g o à i các hàm số bắt buộc trong m ô hình là các yếu tố khí hậu, nhiệt độ nước và tổng số bức xạ m ặt trời, còn có các yểu tố điều khiển như n gu ồn d inh dư ỡng N , p và chế độ thoáng khí.

Trong phạm vi nghiên cứu, chúng tôi chi đề cập đến m ô hình biến đ ộn g sinh khối cùa 6 nhóm sinh vật trên và m ối quan hệ cùa nó với một số thành phần có liên quan: ánh sáng, nhiệt độ, ôxy hòa tan (O ), các chất dinh dư ỡng (N itơ- N, Phospho-P , các m ùn hữu Cơ-D),...

2.2. Dự báo sự biến đ ộn g của các nhóm sinh vật

Áp dụng m ô hình trên chúng tôi tiến hành mô phỏng đề dự báo sự phát triển củ a cá c nhóm sinh vật trong hồ theo 3 phư ơng án sau đây:

Phương án 1: S ử dụng số liệu điều tra thực tế trong những năm gần đây để m ô phòng

Phương án 2: M ô phòng theo xu hướng phát triên hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ qua xừ lý dữ liệu bàng phương pháp hồi quy.

Phương án 3: M ô phỏng ch o sự phát triền bền vữ ng của hồ

M ỗi bước m ô p hóng là 1 năm, m ỗi năm số liệu chạy dao đ ộn g theo 4 mùa. Kết quà m ô phỏng cụ thể như sau:

P h ư ơ n e á n ì

T iến hành m ô phóng theo số liệu điều tra thực tế, ta thấy thực vật nổi (F ) và động vật nổi (Z ) đã phát triển rất nhanh, sinh vật tiêu thụ (Z ) sẽ phát triển sau khi sinh vật sàn xuất (F ) tăng nhanh về sinh khối.

T ừ hình 1 ta thấy thực vật nối phát triến rất mạnh kéo theo sự tăng sinh khối nhanh và lớn hơn cả là nhóm cá sử dụng thực vật nối làm thức ãn (S); tương tự sinh khối của nhóm cá ăn động vật nổi (M H ) cũng được tăng lên theo sự phát triển thức ăn của chúng nhưng tăng chậm hơn so với nhóm cá ăn thực vật nồi; sinh khối nhóm cá ăn sinh vật đáy (C ) trong hồ tăng nhưng không đáng kể (hình 1). S ự phát triển đó là hoàn toàn đúng với quy luật phát triền cùa các sinh vật trong hệ sinh thái, các m ối quan hệ dinh dưỡng trong chuỗi và lưới thức ãn.

p 1:F 1 2 p I c ĩ MH 3 3

Hình l Kết quà m ô p h ò n g b iến độn g sin h kh ố i H ìn h 2. K ế t quả m ô p h ó n g biến động sinh kh ố i 3cùa th ụ c vật n ổ i (1) và đ ộ n g vật n ồ i (2) th eo sể n h ó m cá đư ợ c n g h iên cứ u (n h ó m ăn sin h vật đáy-í,

liệu đ iểu tra th ự c tế n h ó m ăn động vật nổi-2, n h ó m ăn thự c vật nổi-3)theo số liệu đ iêu tra th ự c tê

Thực tế h iện nay, sản lư ợng cá đư ợc khai thác những năm 1 9 6 1 -1 9 6 2 sàn lượng cá la 38trong hồ Ba B ẻ đa g iám đi đang kề, cụ thề trong tấn/năm nhưng ch o đên năm 20 0 0 ước tính chi

74

đạt 6 -7 tấn/năm . N g u y ên nhân ch ính là do tình trạng khai thác cá vớ i cư ờ n g đ ộ cao, các n gư cụ khai thác n gày càn g đ ư ợ c cài tiến đ ể đánh bất triệt đ ể hơn v à hàng năm lư ợng khách du lịch đến đây ngày càn g đông.

K ết quả m ô hình thực tế lại ch o thấy,

sinh khối cù a ba nhóm cá đ ư ợc n gh iên cứu vẫn

tăng lên, đ iều đ ó c ó thể g iả i th ích d o tiềm năng

phát triển củ a ch ú n g là kh ôn g nhỏ, chúng vẫn

sinh sản và có sự tăng sinh khối trong m ỗi loài.

Tuy nhiên, từ m ô hình ta thấy sự tăng lên đ ó là

rất thấp bời v iệ c khai thác quá lớn và đặc biệt là

việc khai thác cá vào m ùa sin h sản.

P h ư a n e á n 2

Hình 3. K et quà m ô p h ò n g b iến đ ộ n g sin h khố i thực vật nỗ i (1) và đ ộng vật n ỗ i (2) th ự c tế trong

10 n ă m g ầ n đây

Bên cạnh đó, thực vật nổi lại có xu hư ớng phát triển mạnh. Chính vì thế, sinh khối ba nhóm cá nghiên cứu có sự tăng tuyến tính (hình 4 ). M ặc dù, theo tính toán hồi quy, sản lư ợng cá chung trong toàn hồ ngày càn g g iảm . Đ iều này có thể giài thích tương tự như ở phư ơng án 1, khi đ iều kiện dinh dưững trong hồ thuận lợi ch o sự phát triển của các loài cá, thì xu hư ớn g tất yếu là chúng tăng sinh khối. S o n g thực tế, sản lư ợng cá ngày càng giàm do v iệ c khai thác k h ôn g hợp lý.

Chúng tôi ch o ràng kết quả m ô phỏng ở phương án 2 là sự phàn ánh gần đú n g nhất, trung thực nhất các đ iều kiện sinh thái trong hô cả vê chất lượng nước cũ n g như hiện trạng các nhóm sinh vật hiện có trong hồ.

P h ư ơ n s á n 3

Di truyền học và ứng dụng. Số 4/2004J. Genetics and Applications

Sau khi dùng phần m ềm E xel để tiến hành hồi quỵ, chúng tôi tìm ra đư ợc phương trình phát triên theo lý thuyết cùa m ỗi biến từ các số liệu điều ừ a thực tế qua m ột số năm gần đây. T ừ phương trinh lý thuyết đó chúng ta thấy được xu hướng phát triển của các nhóm sinh vật được nghiên cứu cho tới thời đ iểm hiện tại.

D ựa vào xu hướng đó chúng tôi tiến hành m ô phỏng sinh khối của các nhóm sinh vật nghiên cứu bằng m ô hình cùa V o in ov . Kết qua m ô phỏng đư ợc thể hiện trên hình 3 và hình 4.

T heo kết quà m ô phỏng trong 10 năm gần đây, sự phát triện của thực vật nồi trong hồ ngày càng giậm và dân đi tới sự ôn định ờ g iá trị sinh khối thấp. Đ ó là ch iều hướng tốt đàm bào sự trong sạch của hồ.

p <:C M M 3 1

■q 0 Ttitìri gian (ním) »««■

H ình 4. K ết quả m ô p h ỏ n g biển động sin h khố i 3 n h ó m có (nhóm ăn sinh vật đáy-1, n h ó m ăn động vật nổi-2, n h ó m ăn th ự c vật nối-3) th ự c le trong 10 năm

g ầ n đây

T ừ hiện trạng cùa các nhóm sinh vật được nghiên cứu trong 10 năm gần đây, chúng tôi đưa ra m ô hình m ô phỏng cho sự phát triển bền vững cùa hồ B a B ể. Thời g ian chạy m ô phóng là 100 năm.

Trong m ô hình này, các biến ngoại sinh như ôx y , nhiệt độ có sự biến độn g thực tế theo mùa (m ùa m ưa và m ùa kh ô) và nam trong giới hạn cho phép đối với sự tồn tại và phát triên cùa sinh vật sốn g trong nước. T ổn g lượng N và p trong hồ được duy trì ổn định ờ hàm lư ợng nhó theo tý lệ 10/1.

T rong m ô hình này, sinh khối thực vặt

nổi theo xu hư ớng giảm dần rồi đạt tới trạng thái

ổn định. Sau 6 năm sinh khối thực vật nồi có giá trị 0,21 mg/1. T ừ năm thứ 37 sinh khối thực vật nồi được g iữ ở m ức ôn định (0,01 mg/1).

UI truyen nọc và ứng ơụng. Sỗ 4/2004J. Genetics and Applications 15

Hình 5. Kết quả m ô p h ỏ n g b iến đ ộ n g s in h kh ố i th ự c vật nối (1) và độ n g vật n ổ i (2) tro n g đ iều kiện p h á t

triển bền vữ n g

H ìn h 6. K ết quà m ô p h ỏ n g biến động cùa 3 n h ó m cá (nhóm ăn sinh vật đáy-1, n h ó m ăn động vật nổi-2, n h ó m ăn th ự c vật nổi-3) trong đ iều kiện p h á t triển

bên vững

Sinh khối đ ộn g vật nổi tăng lên đạt tới g iá trị0,91m g/l sau 2 0 năm , tạo nguồn thức ăn phong phú cho các bậc d inh d ư ỡ n g tiếp theo. Sau đó, sinh khối của chúng đã g iảm dần, lệch pha với sự phát triển cùa thực vật nổi và cũ n g được duy trì ở m ức tương đối ồn định (0 ,9 2 - 0 ,95 m g/l) sau 40 năm.

Đ iều đó sẽ cải th iện rất nh iều chất lượng môi trường nước hồ B a B ể . V à đây cũ n g là xu thế mong m uốn chung ở tất cả cá c hồ tự nhiên đang trong mối đe dọa phì dưỡng.

Cũng trong đ iều kiện đó, sinh khối cùa ba nhóm cá nghiên cứu đã tăng nhanh ngay từ những năm đầu tiên (h ình 6 ). Ờ phương án này, chúng tôi đã tiến hành ch o khai thác cá hàng năm nhàm duy trì ở m ứ c đú lớn để thực vật nổi không vượt quá g iớ i hạn ch o phép. T rong m ỗi đợt khai thác này, sàn lư ợ n g các nhóm cá được đánh bắt là không g iố n g nhau. T h eo m ô hình của chúng tô i, sản lư ợn g nhóm cá ăn sinh vật đáy được khai thác hàng năm là k h oảng 5% , với nhóm ăn đ ộn g vật nồi ch i là 1% nhưng với nhỏm cá ăn thực vật n ổ i c ó thề đạt gần 4% tồng lượng cá m ỗi nhóm tại thời đ iểm đó.

Tuy nhiên, chúng ta thấy (h ình 6 ) sinh khôi ba nhóm cá được ngh iên cứ u vẫn phát triển mạnh trong điều kiện đã có khai thác hàng năm. D o đó, để ổn định lư ợng cá trong hồ ờ m ức đủ nhỏ để không vượt quá n gư ỡn g ch o phép của hồ chúng tôi tiến hành các đợt khai thác lớn theo chu kỳ năm.

Chu kỳ khai thác đối với ba nhóm cá nghiên cứu (nhóm ăn sinh vật đáy-C , nhóm ăn động vật nôi-M H , nhóm ăn thực vật n ồ i-S ) được thể hiện trong các đồ thị sau (hình 7, 8, 9).

S inh khối m ỗi nhóm cá trong hồ được duy trì ớ các g iá trị khác nhau. Sinh khối nhóm cá ăn sinh vật đáy (C ) được duy trì ớ m ức 3 ,5m g/l, điều đó cũng cỏ nghĩa là khi sinh khối nhóm cá ăn sinh vật đáy đạt tới g iá trị đó chúng ta có thề tiến hành đợt khai thác lớn và sản lượng khai thác là 29% tồng lượng cá đang có trong hồ. T ương tự, sinh khối nhóm cá ăn động vật nồi và nhóm cá ăn thực vật nồi ổn định ở m ức tương ứng là 3m g/l và 4 m g /l. Trong m ỗi đọrt khai thác sản lượng ch o phép đối với nhóm ăn động vật nổi là 20% và nhóm ăn thực vật nổi là 35% tông lượng cá cùa m ỗi nhóm .

N h ư vậy, các đợt khai thác lớn sẽ được tiến hành vớ i chu kỳ và thời gian đê bắt đâu tiên

hành khai thác là không g iố n g nhau đối với m ỗi nhóm cá (hình 7 , 8, 9 ). Đ ố i với nhóm cá ăn

sinh vật đáy thời đ iểm bát đầu được khai thác lớn là sau 22 năm và chu kỳ khai thác là 3 năm. N h óm cá ăn đ ộn g vật nổi chu kỳ khai thác cũng là 3 năm n hung sau 25 năm m ới là thời đ iêm băt đầu được tiến hành khai thác lớn. Đ ối vớ i nhóm cá ãn thực vật nồi thời đ iểm bắt đầu đến sớm hơn (sau 19 năm ) nhung chu kỳ khai thác lại chậm hơn so với hai nhóm loài trên (4 năm).

Trong m ô hình chúng tôi sử dụng hàm " i f cho phep tự đ ộn g xác định thời đ iểm cần khai thác cá theo tiêu chuân nói trên.

70 Di truyền học và ứng dụng. Số 4/2004J. Genetics and Applications

H ình 7. K ết quả m ô p h ò n g b iến đ ộng sin h kh ỏ i nhóm cá ăn s in h vậ t đáy (1) và các đợ t kh a i thác

(2)

Im IMIM

H ình 9. K ết quả m ô p h ô n g b iến đ ộng sin h kh ố i nhóm cá ăn th ụ c vậ t n ổ i ( l)v à các đợ t k h a i thác

(2)

H ìn h 8. K ết quả m ô p h ỏ n g biến độn g sin h khố i n h ó m cá ăn động vật n ỗ i (1) và các đợ t kh a i thác

(2)

B ' F Ỉ J *. Ct < # I U

II ”“T--------- ------ —T

^ 0 0 W N « IIXPII H U I

H ình 10. S ơ đồ m ô p h ỏ n g k h i tiến h ành đánh bắt nh iều loại cá ở hồ Ba B ế trong đ iều k iện p h á t triển bển vững

(T hự c vật nổ i-], Đ ộng vật rtồi-2, Cá -3, Đ ánh bắt-4)

Một trong những điều kiện để hồ Ba Bể đạt được trạng thái phát triển bền vững theo phương án này đó là nồng độ nitơ và phospho hòa tan trong nước. Nồng độ phospho trong hồ giảm đi và ổn định ở mức thấp.là 0,009mg/l. Tỳ lệ N/P = 10/1. Bên cạnh đó, ảnh hưởng cùa nhiệt độ nước (16°C-32°C) và ôxy hòa tan trong nước (3,8mg/l - !0,0mg/l) lên sự phát triển của các nhóm sinh

^ vật trong hồ Ba Bể cũng góp phần duy trì trạng thái phát triển bền vững của hồ.

Hình 10 cho thấy trong điều kiện phát triển bền vững, chúng ta có thể tiến hành đánh bắt nhiều loài cá sống trong hồ Ba Bể. Sinh khối các nhóm sinh vật trong hồ vẫn được duy trì ổn định khoáng 20 năm sau. Đặc biệt, trong điều kiện này, các loại cá được khai thác khi đạt sinh khối

5mg/l. Sản lượng khai thác cá tối đa đối với mỗi đợt khai thác lớn đạt tới gần 49% tổng lượng cá tại thời điểm đó và chu kỳ khai thác chi là 2,3 năm.

KẾT LUẬNKết quả dự báo sự phát triển cùa các nhóm

sinh vật trong hồ Ba Bể theo 3 phương án nhưsau:

Phương án 1: Sứ dụng các số liệu điều tra thực tế tại một thời điểm đê mô phòng chung cho quá trình phát triển cùa các nhóm sinh vật. Ket quà cho thấy chúng đã phát triẽn quá mạnh so với thực tế, đặc biệt là thực vật nồi và động vật nổi.

Phương án 2: Các số liệu điều tra thực tế sau khi dùng phép phân tích hôi quy rỏi xứ lý đưa vào mô hình mô phỏng cho kêt quà hoàn toàn

UI II uy an nọc va ung ơụng. Hồ 4/2004J. Genetics and Applications

17

phù hợp với xu hướng phát triển hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể (kể cả thực vật nồi, động vật nổi, nhóm cá ăn sinh vật đay, nhóm cá ăn đ ộn g vật n ồ i v à nhóm cá ăn thực vat nổi).

Phương án 3 : Đ ã m ô p h òn g thành cô n g m ột phuơng án phát triển bền vững của hồ Ba Bể cho 100 năm sau. M ô h ình đã kết hợp được các mối quan hệ g iữ a các thành phần v ô cơ , hữu cơ trong hệ sinh thái hồ. K ết quả ch o thấy hàm lượng thực vật nôi và động vật nổi tồn tại trong hồ ở m ức độ thấp, hồ g iữ đ ư ợc sự trong sạch lâu dái và m ang lại h iệu quả kinh tế cao bàng v iệc kết hợp nuôi thả cá với mật độ và khai thác hợp

lý-T À I L IỆ U T H A M K H Ả O

1. B ộ N ô n g n gh iệp và Phát triển N ô n g thôn (2003), Báo cáo hội thảo khoa học Quốc gia

Vườn Quốc gia Ba Bế, Khu Bào tồn Thiên nhiên Nà Hang, Dự án bào tồn tài nguyên thiên nhiên (PARC). Nhà xuất bản Lao động, Hà Nội.

2. H ill, M ., H allam , D ., and B radley, J.(1997), Ba Be National Park: biodiversity survey 1996. London: Society forEnvironmental Exploration.

3. Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A.A. Voinov (1983), Mathematical modeling of fish pond ecosystem, Elsevier Science PublishersB. V., Amsterdam, p 315-337.

4.www.cwr.uwa.edu.au/cwr/publications/2001 (Ecological Modelling, 141 (1-3): 19-33, ED 1251)

5. www.klưweronline.com/issn/0097- 8078/contents (Water Resources 30(1) p.59-67 January-February 2003)

SU M M U R Y

Prediction th e dynam ic o f som e com ponents o f biodiversity in Ba B e L ake by m athem atica l m odels

6 groups of organisms in Ba Be lake vvere selected to predict include Phytoplankton, Zooplankton, group of fish which feed on Phytoplanktons, group of fish which feed on ZoopIanktons and group of fish which feed on Benthods.

The lake ecosystem models of Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A. A. Voinov (1983) were used to predict the dynamic of these groups of organisms and then simulate in Stella II. Three different cases were simulated to predict. The results showed that:

1“ case: Phytoplankton and Zooplankton grovvth too sữong2“d case: Reílected correctly recent trend of growths of these 6 groups of organisms in Ba Be lake.3rd case: Simulated successíully sustainable development for Ba Be lake by the most effective way is

raising fish with sufficient amount.

Người thẩm định nội dung khoa học:GS. Mai Đình Yên

BAN Vì S ự TIẾN B ộ PHỤ Nữ ĐẠI HOC QUỐC GIA HÀ NÔI

CÔNG ĐOÀN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

LẨN THỨ 10

Hà Nội, thán'ỉ 12-2005

NHÀ XUẤT BÀN ĐẠI HỌC QƯÔC GIA HÀ N Ổ I - 2005

Mô hình dự báo sự biến động hàm lượng ôxy hoà tan trong hệ sinh thái hồ S05

Lưu Lan Hương, Ngô Quang D ự2. T rung tâm NCCNM T&PT Bền vững

Hoàn thiện qui trình phân tích một số dẫn xuất PHENOLthuộc nhóm ANKYLPHENOL và Bisphenol A trong mẫu nước ráctại các bãi rác khu vực Hà Nội 813

Trần 7 hi Liễu, Hoàng Tuệ Minli,Bùi Thu Hù, Phạm Hùng Việt

Thành phần hoá học lắng đọng khí quyển ướt tại khu cõng nghiệp Thượng Đình, TP. Hà Nội 822

Nguyền Thuý Ngọc, Võ Nliật Hiếu, Nquyển Phạm Hà,Đàm Duy Hùng, Võ Thành Lê, Phạm Hùng Việt

Nghiên cứu khả năng hạn chế sự tạo thành TRIHALOGENMETAN trong nước cấp đã Clo hoá bằng HYDROPEOXIT 832

Dương Hồng Anh, Nguyễn Trọng Bội, Pliạm Him ạ \ 'iệt3. Khoa Địa chất

Đặc điểm khoáng vật các đá PERIDONT khối núi Nưa - Thanh Hoá 843Đổ Thị Ván Thanh, Nguyễn Tliuỳ Dương

Trần Thị Thanh NhàuQuy luật chuyển hirớng lòng sông cốcủa trầm tích NEOGEN muộn - Đệ tứ trong mối quan hệvới hoạt động kiến tạo vùng dồng bằng Nam Bộ 855

Nquyển Thanh Lan

4. Khoa Vật lýChế tạo và nghiên cứu màng bán dần ZnO pha COBAN 867

PGS. TS. Nquyền Tliị Thục Hiền, Ngô Xuân Dại,Nguyễn Anh Tuấn, \ 'ũ Nguyên Thức

Tính chất quang và diện cùa màng Sn02: Sb chẽ tạo bằng Phương pháp phun tĩnh diện

Lê Thị Thanh Bình, Lê Đức Khánh,NíỊiiyễn Tlụ Bình và Nguyễn Ngọc Long

5. Khoa Môi trườngThành phần loài và xu thố biến dổi của vi sinh vật Hồ Tây 883

Phạm Thi MaiXác định các biến loại TURMALIN chất lượng ngọc vùng Lục Yên bằng phưcme pháp nhiễu xạ RONGHEN

N ẹụy Tnvết Nhimq, Nguyễn 7 lìị Minli 7 huyết Bước đầu sử dụng công cụ GIS (Hệ thống thông tin Địa lý) kết hợp với mô hình lan truyền chất ô nhiễm không khí trone đánh giá tổng hợp chất lượng không khí đô thị Hà Nòi

ThS.PhạmThị Việt Anh

872

889

9ơ:

MÔ HÌNH Dự BÁO Sự BIẾN ĐỘNG HÀM LƯỢNG OXY HOÀ TAN TRONG HỆ SINH THÁI Hố

LUU LAN HƯƠNG, NGÔ QUANG D ư

Đợi học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN

1. Mỏ đẩu

Trong các hệ sinh thái (HST) thuỷ vực thì hổ là HST có nhiều vai trò quan trọng. Bên cạnh các chức năng là cấp nước, điều tiết lượng nước thải, nước mưa, tưới tiêu, du lịch, thể thao,... HST hồ còn là nơi báo tồn các nguồn gen quí hiếm về động vật, thực vật. Thủ đô Hà Nội có hệ thống hồ (gồm 24 hồ nội thành), đây là nét đặc sắc tạo nên cánh quan. Hệ thống hồ cũng được coi như lá phổi xanh của thành phố, nhà máy điểu hoà khí hậu tiểu khu vực. Tuy nhiên, hiện nav tình trạng ô nhiễm môi trường trong các hồ đã đến mức báo độn° làm cho chất lượng nước cũng nhu' khu hệ sinh vật, cảnh quan ngày càng bị suy giảm.

Oxy hoà tan (DO: Dissolved Oxygen) là thông số quan trọng đế đánh giá chất lượng nước hồ. DO là yếu tố đảm báo cho sự phát tricn và tổn tại của khu hệ sinh vật trong hồ, hàm lượng DO phụ thuộc vào hầu hết các quá trình vật lý, hoá học, sinh học xảy ra trong HST hổ. Hơn nữa, việc dự báo sự biến động của DO sẽ 2Óp phần quan trọng vào việc quản lý chất lượng nước, phục vụ cho sự phát triển bền vững của HST. Bài báo này sẽ góp phần vào công việc chung đó.

2. Đối tượng và Phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là thông số DO, một trong những thông số quan trọng khi đánh giá chất lượng nước.

Bài báo sử dụng hai phương pháp chính sau:- Phương pháp kế thừa, thống kê, phân tích, tổng hợp và đánh giá.- Phương pháp mô hình toán được áp dụng tuân theo định luật bảo

toàn khối lượng.

805

3. Kết quả và thảo luận

Hình ỉ : Sơ dồ chu chuyển và cúc yếu tố chính ánh hưởng cíế/r DO

3.1. Lý thuyết xây dụng m ô hình

DO phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố (yếu tố tự nhiên như vị trí địa lý, yếu tố nhân tạo, ...) và các quá trình xảy ra trong hệ sinh thái hồ (quá trình vật lý, sinh học, hoá học).

- Q uá tr ình tạo ra tìxy

+ Khuếch tán từ không khí và trong thúy vực;+ Quang hợp của thực vật;+ Các phán ứng tạo oxy.

- Q uá trìnli tiêu tliụ ôxy

+ Khuếch tán và truyền tải;+ Hô hấp của các sinh vật;+ Các phán ứng oxy hoá khử.

Hiên tại, nguồn nước thải đô thị, sinh hoạt, công nghiệp đã làm cho các hồ đều trong tình trạng "giàu dinh dưỡng và mât cân băng sinh thái. Do vây, một măt đảm bảo cho việc đô thị hoá, công nghiệp hoá

806

môitrường-hữu hiệu, trong đó quản lý nước thải là khâu quan trọn*. 'Các chất trong nước thải bao gồm nhiều chất: hữu cơ, vô cơ các

chấtdmh dương, chât độc, sinh vật,... theo dòng chảy sẽ vào các hồ Tại đây cac qua trinh biên đôi, chu chuyển của các chất được diễn ra ràchúng đã làm biến đổi hàm lượng DO.

3.2.Phương trình động học của DO

Xuất phát từ phương trình bảo toàn khối lượng một chiều cho một phần tử thể tích Vj.

ÕÌVT ) , r „ ÕC E ƠL

õ z ) j

r ỔC"l- Ec - ~ + c , — - + K — ± si ôz ) ị + \ õt dt

Trong phương trình này, Cj là nồng độ của chất bất kỳ (vô sinhỉioạc hữu sinh) mà chuyển động cùng với chất lỏns hoặc có thê được1. , , . QC

tai bơi quá trình khuếch tán lỉ lê với gradient nồng đô ——. PhưưngV ó dí

trình này chính là rốc độ biến đổi của một trạng thái nào dỏ trongfflộtđơn vị thời gian. Phương trình cân bằn? hàm lượng DO được vicì như sau:

õịov)

ÕV ÕC + C l — ± + Vl — ± S

j + \ ' õt 1 ôt

õt= - A + D - 0 ~ + ũ k , (ơ* - o ) - Á'ị (BOD)V - kAah(()Sì■

dt v

- M , ( NH; )V - /32a 2 (NO ; )V - / V a (DET)V

~kh{kpP)V + k hỵ { ự pP ) V ± S „

Bảng 1: Các ký hiệu toán học dùng trơng mô hình

ị Ký hiệu I)iẻn giảijz Độ sâu hồ (m) 1ÍT Nhiệt độ

:Ọ„ Tốc độ tái khỏi thế tích xem xót tron í mặt phang năm ngang

[ 0 ^ Tốc dô tủi vào phần tử thứ 1

807

luọn trong sạch cân thiết phải có những chính sách và biện pháp quản lý

môi trường hữu hiệu, trong đó quản lý nước thải là khâu quan trọng. Cac chât trong nước thải bao gồm nhiều chất: hữu cơ, vô cơ, các

chat dinh dương, chất độc, sinh vật,... theo dòng chảy sẽ vào các hổ. Tại đây các quá trình biên đổi, chu chuyên của các chất được diễn ra và chúng đã làm biến đổi hàm lượng DO.

3.2. Phưong trình động học của DO

Xuât phát từ phương trình bảo toàn khối lượng một chiều cho một phần tử thể tích Vj.

s ( y ,T , )õ t

rE..

= ( a c , - Q „ c „ ) , - ( e . - c ) , +(Q:T),„ +

d c '

/ _ ÕC E CL

õz j

\ õzd V , d C + C ' — ± + V ' — ± S

j +1 õt d í

Trong phương trình này, là nồng độ của chất bất kỳ (vô sinh hoặc hữu sinh) mà chuyển động cùng với chất lỏng hoặc có thê được

tải bơi quá trình khuếch tán tí lê với gradient nồng đô — . PhưưnaÕ!

trình này chính là tốc độ biên đổi cùa một trạng thái nào dó tron” một đơn vị thời gian. Phương [rình cân bã ne hàm lượng DO được viết như sau:

= - a + D - 0 — + ũ .k, (ơ* - ơ ) - kABOD)V - k .aAOS) ' ôt õt v 7

- /?,ơ, ( NH; )V - p 2a 2 ( x o ; )V - (ì,a, ( DET)V

- k h(kpP)V + kbỵ ( ự pP)V ± S tt

Bảng 1: Các ký hiệu toán học dùng trong mỏ hình

Ký hiệu Diễn giải

z Độ sâu hồ (m)

T Nhiệt dộ

Qo Tốc đô tải khỏi thế tích xem xét t rong măt phảng năm ngang •Q, Tốc độ tải vào phần tử thứ i

807

Ký hiệu: Diễn giảic Nhiệt lượng riêng

p Mật độ

Qz Lun lượng theo chiều thẳng đứng

J Chỉ số phần tử (j=l tại đáy)

Ea Hệ số khuếch tán theo chiều thẳng đứng

k, Hệ số nhu cầu oxy sinh hóa (1/ngày)

ka Tốc độ tái hoà tan oxy (1/ngày)

k4 Hệ số nhu cầu oxy của bùn đáy (1/ngày)

õ- II & Ị Diện tích bể mặt dáy liên quan tới phần tử thứ j (rrr)

(OS)* Sự tích lũy do lắng chất hữu cơ trong một dơn vị diện tích đáy (m g/m 2)

n h 4-n N ồng độ N H / (mg/1)

n o 2-n Nồng dộ N O / (mg/1)

N O ị-N N ồag dộ NO, (mg/1)

DET Nồng độ chất vẩn (mg/1)

BOD Nhu cầu oxy sinh hoá

ot|,a2, a 3 Là các tương đương tí lượng oxy với NH4+, N 0 2\ và chất ván (m g/m g)

Pi> Pí> p.( Hệ số phàn huy đối với N H /, N 0 2' và chất vẩn (1/ngày)

k-h Hệ sô' hoạt động của khu hệ sinh vật (1/ngày)

s„ Thông số đặc trưng cho sự bổ sung và mất đi lượng oxy hoà tan (m g/ngày)

V Tốc dộ giải phóng NH4-N (1/ngày)

0 Nồng dộ oxy hoà tan (mg/1)

0* N ồng độ oxy bão hoà (mg/1)

A Tốc độ tái (rng/s)

D Tốc độ khuếch tán (mg/s)

K Hè số phàn huý chất hữu cơ lắng trên mội dơn vị diện tích bé mặt đáy (1/ngày.m2)

808

Sau đây ta sẽ xem các quá trình quan trọng liên quan đốn DOa. Quá trình khuếch tán ôxy vào nước

Động học hấp thụ oxy vào nước được mô tả bởi phương trình

d odt

= K (ì.a.{Os - o)Trong đó: K0.a là hệ số chuvển khối oxy (h ')

o là nống độ oxy tức thời; Os là độ oxy hoà tan

Phương trình khuếch tán tổng quát liên quan đến DO có dạne:

dodì

1 £> s õ X

ES

Ồ đó: s là diện tích; E là hệ số phát tán dọc

Phương trình truyền tải oxy được viết dưới dạng

do 1 0 (0 0 ) n—— + — ’ = 0 dí s dx

trons đó Q là lưu lượng thể tích

b. Phươnq’ trình mỏ tả sự thiếu hụt o.xy

dO _ ĩ d ( QO) _Ị__Ỡ/ dt s õx s õx

trong đó kj và k., là các hệ số

c. Nghiệm clửng phân bô DO

Ta viết lại phương trình độ thiếu hụt oxv, nó có dạng phươna trinh

5(0)

E S .ÕO

ã 7 /+ k , .L k...O

Ưd 20 E ------— u k.,0 - k dL

d x ' ôx đạo hàm thường khổns thuần nhất bậc 2:

nshiệm của phương trình này có dạng: y = A.c~' + B .e |X + yr(X)

yp(x) là nghiệm của phương trình thuần nhất và y p(x) có dạng:

uxy(x) =

k dj re x p í - ^ C l - /77,)

(k n - k „ ) Q F 2 E

trong đó m, = SQRT( l+4kl|E/u: )

Các điều kiện biên ở đâv là:

80D

Việc áp dụng mô hình toán xác định sự dao động cúa DO là cần thiết, dùng cho việc ra quyết định và áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường hồ, tuy nhiên nó không thể thay thế phươnơ pháp đo trực tiếp. Do vậy cần tiến hành song song hai phương pháp này, tất nhiên dùng mô hình toán có khả năng dự báo tốt hơn.

Do thông số, hệ số trong mô hình khá lớn nên việc quan trắc thường xuyên, định kỳ để đảm bảo độ tin cậy của số liệu cần phai được tiến hành thường xuyên, đáng tiêc ở Việt Nam công việc nàv còn chưa được quan tâm đúng mức.

Đánh giá mức độ ô nhiễm của thuỷ vực dựa vào hàm lượng DO theo thang phân loại sau (bảng 2)

Bảng 2: T h an g phân loại mức độ ô nhiễm thuỷ vực dựa vàohàm lượng DO

STT Giá trị DO (mg/I).........

M ức độ ó nhiêm

1 >6,5 Không ô nhiễm

2 4,5 - 6,5 0 n h i ễ m n h ẹ

3 2,0 - 4 Ô nhiễm trung bình

4 <2,0 0 n h i ễ m n ặ n g

4. Kết luận

DO là một chỉ tiêu quan trọng tronơ đánh giá chất lượns nước. DO phụ thuộc vào hầu hết các quá trình xảy ra trong HST (quá trình vật lý. hoá học, sinh học). DO là Ihông số rất nhạy cảm với sự biến đổi cùa điều kiện môi trường vô sinh và hữu sinh.

Dựa trên nguyên tắc bảo toàn khối lượng, chúng tôi đã đưa ra phương trình động học của DO và những quá trình quan trọng có licn quan: sự khuếch tán oxy vào nước, sự thiếu hụt oxy. nghiêm dừng phân bô DO, phân bố DO theo độ sâu. nồng độ oxy bão hoà.

Tài liệu tham khảo

1. Đặng Kim Chi. 2001. Hoá học I11Ô1 tníờng. Nxb. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

X —> -00,0 = 0 X = 0 ,0 = O0 X = +co,ớ = 0

Phân bố nồng độ thiếu hụt DO có dạng:

k áw

êu hụt DO có dạng:

j exp(~“~ 0 - mx )Ị — — e x p ( ^ | (1 - /li,)) l ■ít, J m 2 2 E(ka - k j ) Q

và m2 = SQRT(l+4kaE/u2)

Nếu kE/u2 >20 thì quá trình phát tán chiếm ưu thế còn kE/u2 <0.05 thì quá trình truyền tài sẽ chiếm ưu thế.

d. Phản b ố DO theo độ sâu

Trong hệ sinh thái hồ Hà Nội, độ sâu thường không lớn (dao động từ 1- 3m), tuy nhiên do đặc điểm địa hình, cấu tạo lớp bùn đáy mà DO theo độ sâu có sự thay đổi. Thường DO giảm khi càng xuống lớp đáy hổ, tức là DO biến thiên nghịch với độ sâu. Ta có thể biếu diễn sự thay đối đó bởi phương trình bậc nhất đơn giản sau:

o = 0 * f

Ó đày f có thể là hằng số hay là một hàm, giá trị của 1' dao động từ 0-1.

e. Nồng độ oxV bão lìoàDO có giá trị lới hạn, giá trị đó gọi là nồng độ oxy bão hoà trong

nước, giá trị này phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Ó đáy ta xem xét đến sự thay đổi nồng độ oxy bão hoà theo nhiệt độ, phương trình tổng quát có dạng: o = aT2+ bT + c

Phương trinh này có dạng một parabol, giá trị O" sẽ đạt giá trị cao nhất ở một nhiệt độ nào đó. Nếu nhiệt độ càng cao thì o* sẽ càng giám.

3.3. Thảo luận

DO là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nước hồ cũng như duy trì sự tổn tại và phát triển của khu hệ sinh vật trong hồ.

DO phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy khi mô hình hoá DO gặp rất nhiều khó khăn và phức tạp.

Viêc giải phương trinh cân bằng DO tương đối khó khăn do đây là phương trình vi phân gồm rất nhiều biên trạng thái và những biên này luôn luôn biến đổi theo không gian và thời gian.

810

2. Dương Ngọc Hải, 2003. Một sô vân dề cơ sở tính toán ô nhiễmmôi trường không khí và nước. Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội.

3. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hổng Hải, 2003. Lý thuyết và môhình hoá quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nxb. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

4. Vũ Trung Tạng, 1999. Hệ sinh thái các thủy vực. Nxb. Đại họcQuốc gia Hà Nội.

5. Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 2001. Báo cáo đề tài NCKH"H oàn th iện m ô hình k iểm so á t ô nh iễm nước sông hồ trong quá trình đô thị ho a ' . H à N ội.

6. C hapra s .c , 1997. Surface Water - Q uality Modeling. McGravv-

Hill Co, Singapore.

7. lorgensen S.E. 1983. Application Modeỉing in Environmental Management, Part A. Elsevier scientific publishing company

Amsterdam-Oxford-New York.

Việc áp dụng mô hình toán xác định sự dao động của DO là cần thiết, dùng cho việc ra quyết định và áp dụng các biện pháp háo vệ môi trường hổ, tuy nhiên nó không thể thay thế phương pháp đo trực tiếp. Do vậy cần tiến hành song song hai phương pháp này, tất nhiên dùng mô hình toán có khả năng dự báo tốt hơn.

Do thông số, hệ số trong mô hình khá lớn nén v iệ c quan trắc thường xuyên, định kỳ để đảm bảo độ tin cậy của số liệu cần phải được tiến hành thường xuyên, đáng tiếc ở Việt Nam cônc việc nàv còn chưa được quan tâm đúng mức.

Đánh giá mức độ ô nhiễm của thuỷ vực dựa vào hàm lirợni’ DO theo thang phân loại sau (bảng 2)

Bảng 2: T h an g phân loại mức độ ò nhiễm thuỷ vực dưa vàohàm lượng DO

STT Giá trị DO (mg/1) M ức độ ó nhiễm

1 >6,5 Khổng ô nhiễm

2 4,5 - 6,5 0 nhiễm nhẹ

3 2 , 0 - 4 Ô nhiễm trung bình

4 <2,0 0 nhiễm nặng

4. Kết luận

DO là một chỉ tiêu quan trọng trons đánh giá chất lượng nước. DO phụ thuộc vào hầu hết các quá trình xảy ra trong HST (quá trình vật lý. hoá học, sinh học). DO là Ihông sô' rất nhạy cảm với sự biến đổi của điều kiện môi trường vô sinh và hữu sinh.

Dựa trên nguyên tắc bào toàn khối lượng, chúng tôi đã đưa ra phươnơ trình động học của DO và những quá trình quan trọng có licn quan: sự khuếch tán oxv vào nước, sự thiêu hụt oxy. nghiệm dừng phan bố DO, phân bố DO theo độ sâu. nồng độ oxy bão hoà.

Tài liệu tham khảo

1 Đ ìn^ Kim Chi. 2001. Hoá học mói ĩrườiì”. Nxb. Khoa hoc và Kỹ thuật Hà Nội.

X — > - 0 0 , 0 = 0

X = 0 , 0 = O0 X = + C O , 0 = 0

P hân bố nồng độ th iếu hụt D O có dạng:

í . . , u x „ J 1 ux= 1 P(S ° - m ' -^ 7 exp(Ễ (I - ” ■»

và m 2 = SQRT(l+4kaE/u2)

Nếu kE/u2 >20 thì quá trình phát tán chiếm ưu thế còn kE/ir <0.05 thì quá trình truyền tài sẽ chiếm ưu thế.

d. Phân b ố DO theo LÍ ộ sâu

Trong hệ sinh thái hồ Hà Nội, độ sâu thường không lớn (dao động từ 1- 3m), tuy nhiên do đặc điểm địa hình, cấu tạo lớp bùn đáy mù DO theo độ sâu có sự thay đổi. Thường DO giám khi càng xuống lóp đáy hồ, tức là DO biến thiên nghịch với độ sâu. Ta có thế biếu diễn sự thay đổi đó bởi phương trình bậc nhất đơn gián sau:

o = 0 * f

ơ đày f có thế là hằng số hay là một hàm, giá trị của í dao động từ 0-1.

e. Nồng dộ oxy bão hoăDO có giá trị tới hạn, giá trị đó gọi là nồng độ oxy bão hoà trong

nước, giá trị này phụ ihuộc vào nhiều yếu tố. Ớ đáy ta xem xét đến sự thay đổi nồng độ oxy bão hoà theo nhiệt độ, phương trình tổng quát có dạng: o = aT2 + bT + c

Phương trình này có dạng một parabol, giá trị o* sẽ đạt giá trị cao nhất ở mội nhiệt độ nào đó. Nếu nhiệt độ càng cao thì o ' sẽ càng giám.

3.3. Thảo luận

DO là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng nước hổ cũng như duy trì sự tổn lại và phát triển của khu hệ sinh vật trong hố.

DO phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy khi mó hình hoá DO gặp rất nhiều khó khăn và phức tạp.

Việc ơiái phưưng trình cân bằng DO tương đói khó khan do day là phươn° trình vi phún ịióin 1'ât nhiẻu bicn tiạng thui \ci Iihưnịi bicn níiy luôn luôn biến đổi theo không giun và thòi gian.

810

2. Dương Ngọc Hải, 2003. Một sô' vấn đề cơ sở tính toán ô nhiễmmôi trường không khí và nước. Nxb. Đại học Quốc gia Hà Nội.

3. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, 2003. Lý thuyết và môhình hoá quá trình xử lý nước thải bằng p hươu ạ pháp sinh học. Nxb. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

4. Vũ Trung Tạng, 1999. Hệ sinh thái các thủy vực. Nxb. Đại họcQuốc gia Hà Nội.

5. Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 2001. Báo cáo đề tài NCKH"Hoàn thiện mô hình kiểm soát ô nhiễm nước sông hổ trong quá trình dô thị lioa'. Hà Nội.

6. Chapra s .c , 1997. Sur/ace Water - Quaìỉty Modcling. McGravv-Hill Co, Singapore.

7. Jorgensen S.E. 1983. Application Modeìing in Environmental Management, Part A. Elsevier scientific publishing company

A m sterd am -O x fo rd -N e\v York.

Bộ Khoa h ọc và Công nghê HỘI ĐỒNG KHOA HỌC T ự NHIÊN

N gành Khoa học Sự sống

NHỮKTG VẤN ĐỂ NGHIÊN CỨU C ơ BẢN

TRONG KHOA HỌC s ự SỐNGĐỊNH HƯỚNG NÔ NG LÂM NGHIỆP MIỀN NÚI

BÁO CÁO KHOA HỌC,HỘI NGHỊ TOÀN Q u ố c 2004NGHIÊN CỨU Cơ BẢN TRONG KHOA HỌC s ự SỐNG Thái N guyên, 23 th án g 9 năm 2004

C t - 7

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT H À N Ô I 2 0 0 4

194. Ảnh hường cùa các điều kiện sinh thái lẽn hình thái - thể lưc của sinh viên các dán tộc it người phía Bắc Việt Nam

M ai V ă n H ư n g , P h ạ m T h ị H ạ n h

195. Hiện trạng và dự báo sự phú dưãng hồ Ba bế băng mô hình toán

Lưu Lan Hương, Nguyễn Thủy Dưong

196. Cơ sơ khoa học của kinh nghiệm dân gian sử dung kiến trong ầm thu'c v à y h ọ c

Võ Tường Kha. Nguyễn Thị Vẩn Thái, Nguyễn Vãn Mã

197. Các mô hình phát triển kinh tế trang trại gắn với bảo vệ động vát rừng ờ C h í L in h , H à i D ư ơ n g

Hoàng Minh Khién, Đặng Huy Phưong

1 9 8 . G ó p p h ầ n n g h i ê n c ứ u v i k h u ẳ n c ố đ ịn h n i t ơ s ố n g t ự d o t r o n g đ ắ t hoa màu ờ Thừa Thiên Huế

Phạm Thị Ngọc Lan, Võ Thị M ai Hương

199. Thành phần thiên địch trên cây ăn quả cỏ múi

Phạm Văn Lầm

200. Ảnh h im n g của chắt bổ sung trong quá trình tạo chế phầm M etarh iĩium an isopliae (Ma)

Hổ Thị Loan. Tạ Kim Chình, Nguyễn Hà Chì

201. Đánh giá đa dạng sinh học trên điển hinh một số nhóm ong cánh màng (Hymenoptera) dựa theo giá trị sử dụng

Khuất Đãng Long, Nguyễn Thị Phương Liên, Pham Thị Nhi

202. Nghiên cứu hiện trạng thảm thực vật tại trạm đa dạng sinh học Mẽ Linh - Vĩnh Phúc và các vùng phụ cận

Ma Thị Ngọc Mai, Lé Đổng Tấn

203. Phản lập chủng xạ khuẩn sinh kháng sinh từ một số mẫu đất bùn ờ Thừa Thiên-Huế

Biền Vãn Minh. Phan Quỳnh Ngọc Huyền

204. Giải pháp cài tạo và sử dụng đất cát biền khõ hạn và hoang hoáờ Thừa Thiên - Huế theo hướng nông lảm nghiệp

Lê Quang Minh, Nquyễn Quang Phổ

205. Hiệu lirc gáy chết của chủng tuyến trùng H-NT3 đối vói một sổ sâu hại cây trồng Việt Nam

Vũ Tứ Mỹ, Nguyễn Ngọc Cháu, Lạ i Phú Hoàng

206. Thirc trsncj kinh tế - xã hôi và nhãn thức cua nguo i dan vung Tay Bac VOIviệc báo ton đa dạng sinh học

Nguyễn HCni Nhản. Nguyễn Xuân Huấn

207. Nghiên cứu phát triền nguồn gen lúa đặc sán cho mọt so vung sinh thai của Việt Nam

Nguyễn HÙM Nqlìĩa. Lé Vĩnh Thào. Nguyễn Vàn VII :

7 9 2

7 9 6

800

803

807

811

8 1 4

818

822

825

829

OTTŨ j j

789

837

IV/1U1VL, VJUV U1TNGHIÉN c ứ u c ơ BÀN TRONG KIỈOA HỌC s ự SÓNG

Hiện trạng và dự báo sự phú dưỡng hồ Ba Be bằng mô hình toán

Lưu Lan H ư ơ n g ”, N g u y ễ n T h ù y D ư ơ n gTrường Đại học KHTN, Đại học Quốc gia Há Nõi

ĐẶT VẤN ĐỂ

Hồ I3a Bể là m ột danh lam thắng cành tu yệ t đẹp cùa nước ta. Hội nghị Quốc tế về hổ nước ngoi tạ i M ỹ tháng 03/1995 dã công nhận hồ Ba Bể là một trong 20 hồ nước ngọt tự nhiên cùa thó piói cầ n d ư ợ c b à o v ệ .

Tuy nh iên trong vài thập kỳ trỏ lạ i đáy, do công tác quàn lý hồ chưa hợp lý, ý thử r bào vộ tà i nguyên th iê n nhiên cùa nhản dán còn chưa dẩy dù, rừng bị khai thác bừa bãi, nên khu vực hổ Ba Bê đã xuâ t hiện nhiều biên dổi theo chiểu hướng suy thoái. Do đó, dỏ gup phẩn quàn ly cỏ hiệu quả và phát tr iể n hệ sinh th á i hồ Ba Bể một cách bền vững, chúng tô i thực hiện <tc tà i “ H i ệ n t r ạ n g v à d ự b á o s ự p h ú d ư ỡ n g h ổ B a B ê ' b ằ n g m ô h ì n h t o á n ” .

Đẽ đánh giá và dự báo sự phú dưỡng chúng tô i sử dụng chì tiéu sinh khói cùa phyto|)l;m kton (thực vậ t phù du), vì sự biên động sinh khô i phytop lankton lién quan chặt chẽ đến sự phú dưỡng.

ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu

Đôi tượngHồ Ba Bê là hồ nước ngọt tự nhiên nằm trên vùng núi cao phía Bac nudc ta. Hô chửa dựng nnuún động thực vậ t phong phú, đa dạng và độc đáo. Cùng với hệ thống sông SUÔI trong vùng, ho Ri! Bi; đóng vai trò quan trọng đôi với sự giao lưu đi lạ i của ngưòi dân địa phương. Hồ cũng là nơi r im p cấp nguồn th ủ y sản quan trọng cho nhân dán địa phương va giữ vai trò to lỏn trong việc tỉ lếu 11 ẽ t lũ sông Nàng. V i vậy, hồ Ba Bể có nhiều chức nàng k inh tẽ và mói trướng quan trọng (lói VỚI ( ác địa phương trong vùng và các vùng lân cặn.

Phương p h á p nghicn cứuTrong nghiên cứu này, chúng tô i sử dụng một sô phương pháp cơ bàn như thòng ké sỏ liộu. p li.tn tích hệ thông, hồi quy, kỹ th u ậ t mô phỏng. Chúng tô i áp dụng mỏ hình hệ sinh thá i của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A. Voinov đẽ’ phân tích biến động sinh khối phytoplankton. .Sau dó, mô phỏng mô h ình bầng phần mềm S te lla I I đê đánh giá hiện trạng và dự báo sự phú dưíing cùa hồ trong thời gian lố i.

KẾT QUẢ VÀ THÀO LUẬN

Áp d u n g mô hình biến đông sinh khôi phytopìanì ítonMô hình hệ sinh th á i của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova va A A. Voinov bao gồm 11 tiêu mó hình 45 phương tr ìn h và 112 các thông sô'khác nhau. Nó được thua nhận là một mô hình phàn ánh khá hoàn ch ỉnh các quá tr in h biến đôi vặ t chảt diên ra trong hô. Ngoái cnc ham so liat liuór tr o n g mô hình là các ycu tô kh í hậu - nh iệ t độ nước và tông sô búc xọ mạt trơi - con co < íic yeu to điểu kh iển, như nguồn d inh dưỡng N, p và chê độ thoáng khi.

1 Trong phạm vi nghiên cứu chúng tỏ i chỉ dế cập đốn mó hĩnh biên động sinh khói phytop lankton và moi quan hộ của no vỏi một so thành phẩn có liên quan- zonp]nnktnn. cá. ánh sám;, nhiột chấí d inh dưỡng,...Tốc dộ sinh trưởng cùa ih ií r vật 1 1 0 1 dược biôu th ị nhu sau

.... j [/■ 1 1 1 ■ ì I |, Iụ = ụ ' r V/--7- (I )-/••/• (L . ịF ] . [ D ) ) x m n Ị ;; - - I l <| / I

* Tc l 04 558 4921

LI™* ,Trong đó, H’r : tốc độ phá t tr iê n lớn n h ấ t của thực vậ t nổi; K,,F: hằng sô' nửa bão hòa cho sự hấp thu phospho; KNF: hằng số nửa bão hòa cho sự hấp thu nitơ; m: tỷ lệ đong bộHàm giới hạn của nhiệt dộ đối với sự sinh trưởng của phytoplankton được biểu diễn:

FT ( I ) =

exp

exp

- 4 , 6 * ị TO (1) - T y l CKI) )

4 , 6 *J T - TO ( I )

Q 2(1)

T < TO (1)

r ỉ ro (I)

Trong đó, T O (l): là nh iệ t độ tố i ưu cho sự p h á t tr iể n của phytop lankton; <21(1) = T' - T\ị : là

sự chênh lệch giữa nh iệ t độ tô'i ưu và tố i th iểu ; 02(1) = T' - T\„ : là sự chênh lêch RÌữa nh iẻ t•*“ ' ' ' m a x Oịtt • . o

đội tố i đa và tố i ưu.

Theo Steele (1962), hàm số giới hạn của ánh sáng cho sự phát tr iển của phytop lankton như sau:/ \

FF ( L , f F l [ o ] ) = 7 ^ -e x p 1 - ~apt V °P' )

T r o n g đó: L — L ^ e x p {— k * h ) là sự ch iếu sáng tạ i độ sâu h được tính toán bởi B u r-L a m b e rl từ

c ô n g th ứ c t r o n g đ iề u k iệ n t ô n g sô ’ b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i L 0 v à h ệ sô t iê u h ủ y , k. C u ố i c ù n g , d ự a v à o m ặ t độ của phytop lankton và m ành vụn hữu cơ trong nước:

k = KW + KF *[F] + KD*[D] * KPD

T r o n g đó: K W : h ệ sô" t ắ t d ầ n c ủ a á n h s á n g t r o n g n ư ố c; K F : th ô n g sô” c h e p h ù c ù ap h y to p la n k to n ; K D : t h ô n g sô' c h o c h ấ t h ữ u cơ lơ lử n g ; K P D : t ỷ lệ c á c m ả n h v ụ n h ữ u cơ lơ l ử n g t r o n g n ư ó c . .

Phương tr ìn h mô tả sự biến động của s inh kh ô i phy top lankton như sau:

dF~ ~ — 4rz Qfs Qĩh í r edt

Trong đó: (?C( = FT (D* FF (L,G ,D)* ụ™' * mir ( p 2 1 N ‘ * F . Qgf; phương tr ìn h...................................... { K / r r + P 5 K „ , + N - ) ^

biểu diễn sự tăng trưởng của p h y to p la n k to n nhờ hâp th ụ các chất d inh dưỡng

q = F T (2 ) * FO(2) * vị/i™* K P2 f ) * z ; q ^ : phương tr ìn h biểu diễn tốc độ tăng trưởng

của zooplankton nhờ hấp thụ phy to p la n k to nFO(2): hàm số giả i th ích mối quan hệ giữa sự phá t tr iể n của động vậ t nôì và sự có m ặt của ôxyhòa tan tro n e nước, đươc biểu diễn như sau: (2 ) = ---------- !------------ ’ m (2): l a hẹ

( } l + e x p ( - ^ ( 2 ) * ( Ị o ] - m ( 2 ) ) )

sốôxy nửa duy tr ì- Ằ(2): độ dô'c của đường cong ôxy đô'i vố i Z; [0]: nồng độ ôxy trong nước

í,,„ -k Í À / ỵ

Trong đó: /y™ x : tốc độ sinh trưởng lón n h ấ t cùa động vậ t nổi kh i ăn thực vậ t nổi; K FZ: là hàng số

nửa bão hòa mà zooplankton hấp th ụ p h y top lank ton ; n - 2

qFB = F1{3) * v ( / ^ x, Knì, f )*B, q FB: p h ư ơ n g t r i n h b i ể u d i c n tốc đ ộ t ă n g t r ư ờ n * r

Benthos nhò hấp thụ phy top la r.k ton

q = FTiĩ)*FCỰ ĩ)*\/ịjJ'u' K , f ) * S q FS: p h ư ơ n g t r i n h b i ể u d iễ n tốc độ t ă n g t r ư ờ n g c ủ a < m e

trắng nhờ hấp thụ phytop lankton

194

(ỊFH = FI{6)*FC(6)*mÌnW*Y2)*H, q™: phương trình biểu diễn tốc độ tảng trường của cá mè hoa nhờ hấp thụ phytoplankton

Trong dó: n = v ( ^ . * 2* .Z CT) - v t e ‘. * z W.z ) ; Y2 = V ^ \ K n , f )* Tỉ{Z,Ầz , mz )

_ \ M B F * q GF, F < F0 n nVn/rt— u;a\.í» = ị /[MBr * q cr + M f * F , F > F 0

. Qfd* phương trình biểu diễn ảnh hường của Detrit

dến sự phát triển của phytoplanktonTrong dó: M B p là tham sô' trao đổi châ't của phy top lank ton ; M F: hệ sô' tỳ lệ tử vong của phytoplankton

Hiên trang và dư báo sư biến dông sinh khối ph ytoplanktonÁp dụng m ô h ìn h t r ê n c h ú n g tô i t i ế n h à n h m ô p h ỏ n g đ ể đ á n h g iá v à d ự b á o sự p h á t t r iể n cù a phytoplankton. Mô phỏng được tiến hành theo 3 phương án:Phương án 1: Sừ dụng các sô' liệu điều tra thực tế trong những năm gần đây.Phương á n 2: G iữ cô" đ ịn h h à m lư ợ n g c á c c h ấ t d in h d ư ỡ n g k h ô n g t h a y đổi.

Phương án 3: Chọn phương án cho sự phá t tr iể n bền vững hồ Ba Bể.Quá trình mô phỏng được tiến hành 30 bưốc, m ỗi bước là m ột năm, mỗi năm sô liệu được chạy dao động theo 4 mùa. Kết quả mô phỏng cụ thê như sau:Phương á n 1: T h e o t ín h to á n c ủ a c h ú n g t ô i t ìn h t r ạ n g p h ú d ư ỡ n g x ả y ra k h i h à m lư ợ n g phytoplankton trong hồ đạt 0,1 mg/1. sử dụng các sô" liệu điểu tra thực tế chúng tói thấy hàm lượng các chất dinh d ư ỡ n g hàng « T^ . i;nàm đổ v à o h ồ có t ă n g lê n , t u y m ứ c 1 ’;r 5: :dộtảng không nhiều. Với mức độ đó H tyịặíệịậ hiện tại hồ Ba Bê chưa bị phú dưỡng |0Sí3§íị$|r (hàm lượng phytoplankton 0,058 mg/1). Song theo mức độ tăng như iỆKỆgí-ị- hiện nay chỉ sau 9-10 năm nữa hồ sẽ lể§| l l 5pjỆ lâm vào tình trạng phú dưỡng, vì cólU v ll l i a V 1 .1 1 1 b a u Ĩ J ~ X \ J l l c i l l l Í 1 U đ l i u Ô C ;* i í r ”

lảm vào tình trạng phú dưỡng, vì có Mp£jỆ|pỉrsự bùng nổ phát triển của tảo. Kếtquả ph ư ơn g á n 1 đ ư ợ c t r ìn h b à y ỏlình 1. ÌỂ & m M Ề

á n 2: N ế u c á c c h ấ t d in h dưỡng đổ vào hồ được giữ ở mức cô’ Ịnh như hiện nay thì kết quả mô phòng (h ìn h 2) c h o t h ấ y th ờ i g ia n h ồ kị phú d ư ỡ n g là k h o ả n g 2 0 n ă m n ữ a . Sau khi b ị p h ú d ư ỡ n g h ồ có k h ả Hãng tự đ iề u c h ỉn h v à k h ắ c p h ụ c É0C tìn h t r ạ n g p h ú d ư ỡ n g n à y s a u WnămNhư vậ y n ế u c h ú n g ta k iể m s o á t iưdccác n g u ồ n t h à i đ ổ v à o h ồ v à g iữ iượccác c h ấ t d in h d ư ỡ n g ở m ứ c n h ư Mn tại thì k h à n ă n g bị p h ú d ư ỡ n g ròng k h ô n g đ á n g lo n g ạ i.

ĩhương á n 3 : Đ ổ n ư ớ c h ồ k h ô n g bị

ị •VỊj 2 SO”

r . . ■

l l l l É

V /

■ :ìụ w Ệ ỵ

. T.Í.V !*-.

1 - •

* /

A - ■“ ' ĩ5|íi

: V . ^ v í

.. V - : -m S m ị ■ I ■ ■

; V ■ •w ■ A 5 í

. . V

Ị '- J -■ :■

p s S Ị pỊ p p p f Ị

^ 2 :<vj>rị

H ìn h 1. s

ể i É I ^ É í

Ũ S Ê ặ ẩ

-V • '\^

i ẩ i S i i ị :

ưnr;.1:P«0S1

dTđồ m ô p h

W iÊ ị0 & Ị;* ĩ\ír-'

3 n g th e o ph

ĩ : -

ìư ơ n g á n 1

■V.’ ■;?

ùoaậịrẠị^-Spo*4A2 PW mrzn*

MI ? 1.00-

1 ; ■| l i ® p

Ìch ổà-T*

I I M n

m ỉ

'-V 7.y .

i|s :.:C' ị • ìlỉ&ĩ&ỉi** f: rjr!

M 1■J • ■ -

-■ :

S i S Ĩ K3 § g « ™ H »■;'VẮ i ;■«» r ỉ

• -• i ■ -

■ ị ỉ -ÍẬ ìịỊổùÌStâr * . ■•w ỷ

3-

r - — . • .? . 4. . * ^ í

...‘s r ' ISỉk-Ci&T-

- ì ệ ^ r ^ Ỷ

------------- -■/ r* ' •

'21 . r • • sl -Vv 0.00- .00 .: V :' 7.so ị i * Ị ao '^;30i»

"«1111 xu ]y nươc 110 Dang nuoi m a ca c — —--rĩ. ỉ -mật đ ộ t h íc h h ợ p . T r o n g đ ê t à i y v - ữ / óro - -------- — ------------——- — — ■

w c h ú n g t ô i đ ề c ậ p đ ế n 3 lo à i c á là • ■ v ' 0 00 7'60 1• ỉ trắng” m è h o a v à c á c h é p . Đ ó là ^ d . •••• V i -"hững đố i tượng chủ lực ăn TV FD H in h 2 Sơ đồ m ỏ p h ỏ n g th c o phương Ân 2

.4 .5 7 PU 7 /7 /2 0 0 4 - ;

và Đ V F D . K ế t q u ả m ô p h ò n g đ ư ợ c tr ìn h bày ở h ìn h 3.

K ết q u ả p h ư ơ n g á n 3 c h o th ấ y : t r o n g m ột th ờ i g ia n d à i (5 0 n ă m ) h à m lư ợ n g p h y lo p la n k lo n g iữ đ ư ợc ở m ứ c t h á p v à khá ôn d in h , n h ư v ậ y t ìn h t r ạ n g p h ú dưỡng đ ã đ ư ợc k iể m so á t . H ơ n n ữ a v iệ c nuôi th à cá v ỏ i m ậ l đ ộ th íc h h ợ p v ừ a làm sạ c h n ư ớc vừ a d e m lạ i m ộ t n g u ồ n lợi k in h té . K ế t q u à c h o t h ấ y h à m lư ợ n g cá tro n g h ồ dư ợc g iũ ở m ứ c k h á c a o ( từ 3 mg/1 d ến 5 m g/1). H à n g n ă m có t h ê có các đợt k h a i th á c k h o ả n g 5% s ả n lư ợ n g cá tro n g h ồ , sa u 8 n ă m có th e t ổ c h ứ c những clợt k ha i thác lớn VỚI s à n lượng cao trong 12 năm tiếp theo và sau dó là các ch u k ỳ k h a i th á c đ ể u d ặ n . T iê u chuẩn dưa vào mô hình để xác đ ịnh thời điểm này là: nếu sinh khôi phytoplankton vượt qua0 .1 .g / l t h ì k h ô n g k h a i t h á c lớn, n ế u h à m lư ợ n g p h y t o p la n k t o n k h ô n g vượt q u á ng ư ỡ n g n à y thichỉ tiế n hành kha i thác kh i m ật độ cá vượt quá 5 mg/]. Sử dụng hàm if chó phép tự dộng xa.định thời điểm khai thác lớn dựa trên tiêu chuẩn nói trên. Kết quả ở hình 3 cho thấv cử 4 nà 111 cothê tô chức khai thác lỏn một lần, mỗi đợt khai thác tương ứng 0,12 mg/1. Dãy chính là mục đi rh đặt ra của đề tà i ]à tìm phương án quản lý có hiệu quà và phát triển mộl cách bền vững hộ sinh thái hổ B a B ế .

KẾT LUẬN

Hiện tạ i hồ Ba Bể ở trạng thá i d inh dưỡng trung bình vối hàm lượng phytoplankton O.OÓS inp'1 N ê u n ồ n g đ ộ c á c c h ấ t d m h d ư ỡ n g t ă n g U ì e o t ố c đ ộ h i ệ n n a y t h ì h ồ s ẽ b ị p h ú d ư ỡ n g s a u 9 - 1 0 IKIIII

Nếu giữ được nồng độ các chất d inh dưỡng ôn định như hiện nay th ì thòi gian đổ hồ bị phú (Kíũntí là 20 năm nữa. Có thể kiểm soát được sự phú dưỡng bằng nuôi thả cá với mặt đô thích h(i|i

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Chu Dức, 20 0 1 . M ô h in h to á n cá c h ệ th ủ n g s in h thú i . N x b Đ ại học Quôc gia H à Nộ)- 1Ỉ0-1 tr2. Bùi V ăn D in h , 20 0 3 . Giới th i ệ u V ư ò n Q u ố c g ia B a B ể . B á o cá o h ộ i th à o k h o a học Q uóc g ia Vươn A. ;

B a Bể, K h u B à o tôn T h iê n n h iê n N à H a n g . N x b L ao động, H à Nội . Trang: 2-63. Hồ T h a n h H à i , N g u y ễ n H ổ n g K h á n h , D ỗ H o à i D ư ơ n g và nk ., 20 0 3 . M ột sỏ đặc trưng vẽ mõi 11 u<II](_' smt:

thái hổ B a Bé’. B á o cá o h ộ i th ả o k h o a h ọ c Q u ố c g i a Vườn Q uốc g i a B a Bể, K h u B ả o tòn Th ién n h irn N a H an g . N xb . L ao dộng. H à Nội . T r a n g 1 6 7 -1 7 8 .

4. Yu. M. S v n e z h e v V. p . K r y s a n o v a a n d A A. V oinov , 19S3. M a t h e m a t i c a ỉ m t h M i n g "! /:•••'! :■ e c o s y s t c m . E l s e v i e r S c i e n c e P u b l i s h e r s B. V., A m s t e r d a m : 315 -3 3 7 .

SUMMARY

Current State and prediction of eutrophication of Ba Be lake by mathematical models

Lưu Lan Hương, Nguyèn Thùy DirơngU n iv e rs ity o f S c ie n c e V N U . H .Jtif.il

The lake ecosystem models of Vu. M Svirezhev, V. p. Krỵsanova and A Ạ Vọinov (1 9 » ) espeaaliy !he phytoplankton ((loating algae) models were used lo de le im m e the dynam.cs ol phyiopiankion biunmss, and ti , simulale in s te lla II to eslim ale and predicl the eutrophic stale ol Ba Be lake

The results shovved thai phytoplankton concentralion IS 0,058 mg/1 in Ba Be lake, Ihe Bd Be lal-c r -t,.. ;State. Three d ỉlle ren t cases were siniulated lo predict eutioptTic State oỉ Ba Be lake

The results turned oul thai eutrophicahon depends on bolh phospliỌíour, and nil.ugon n •complex way Moreover, if phosphorous and nitrogen loads increased with recent trend. the Iini€ Oĩ d eutrophic vvould be only 9 - 1 0 ỳoars. if the lake condition was mamtained, It \vould be eutrophic aiior a )0U ' V‘ v ir\However, the models showed thai the eutrophication could be controlled and the most of(ectivo \ \n y ir. raí^.ưtq

Sutíicient amount

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG Đ Ạ I HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN

NGUYỄN THÙY DƯƠNG

HIỆN TRẠNG VÀ Dự BÁO sự BIÊN ĐỘNG

MỘT SỐ NHÓM SINH VẬT Hổ BA BỂ ■ ■

BẰNG MÔ HÌNH TOÁN

Chuyên ngành. Sinh thái học I

M ã sô. 1.05.20 Ị

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC ị

Người hướng dần khoa học\ TS. 111 LAN HUƠMi Ị

Hà Nội - 2004

TÓM TẮT CÔNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ NHÂN

Ngành: Sinh học; Chuyên ngành: Sinh thái học

Họ và tên các tác giả công trình: Lưu Lan Hương

Năm công bố: 2004 - 2005

Công trình công bố:

1. Hiện trạng và dự báo sự phú dưỡng hồ Ba Bể bảng mô hình toán. Tuyển tập

hội nghị khoa học toàn quốc 2004, Những vân đề nghiên cứu cơ bản trong khoa

học sự sống định hướng nông lâm nghiệp miền núi, Thái Nguyên 23-09-2004. Trang 792-795.

* Tóm tắt cổng trình bằne tiếng Viêt:

- Dùng mô hình toán để dự báo sự phú dưỡng của hồ Ba Bể thông qua chỉ sô

sinh khối của phytoplankton. Đề tài đã áp dụng mô hình hệ sinh thái hồ của Yu. M.

Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A. Voinov để phân tích biến động sinh khối

phytoplankton. Sau đó, mô phỏng mô hình bằng phần mềm Stella II để đánh giá hiện

trạng và dự báo sự phú dưỡng của hồ trong thời gian tới. Quá trình mô phỏng được tiến

hành theo 3 phương án khác nhau.

- Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:

+ Hiện tại hồ Ba Bể ở trạng thái dinh dưỡng trung bình với hàm lượng

phytoplankton 0,058 mg/1

+ Nếu nồng độ các chất dinh dưỡng tăng theo tốc độ hiện nay thì hồ sẽ bị

phú dưỡng sau 9 - 1 0 năm.

+ Nếu giữ được nồng độ các chất dinh dưỡng ổn định như hiện nay thì thời

gian để hồ bị phú dưỡng là 20 năm nữa.

+ Có thể kiểm soát được sự phú dưỡng bằng nuôi thả cá với mật độ thích

hợp.

* Tóm tắt công trình bảng tiếng Anh:

1. Current State and prediction o f eutrophication fíf Ba Bê lake by mathematical

modeỉs. Proceeding National Coníerence on Life Science, Issues o f basic research in

tífe sciences with direction in upland agriculture and forestry Thainguyen

University, Semtember 23, 2004. Pape: 792-795.

Summary:

The lake ecosystem models of Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A. A.

Voinov (1983), especially the phytoplankton (íloating algae) models vvere used to

determine the dynamics of phytoplankton biomass and then simulate in Stella II to

estimate and predict the eutrophic State of Ba Bể lake.

The results showed that phytoplankton concentration is 0,058 mg/1 in Ba Bể lake, the Ba Bể lake is mesotrophic State. Three different cases were simulated to predict eutrophic State

of Ba Bể lake.

The results tumed out that eutrophication depends on both phosphorous and

nitrogen concentration in a rather complex way. Moreover, if phosphorous and

nitrogen loads increased with recent trend, the time for Ba Bê lake to be eutrophic

would be only 9 - 1 0 years, if the lake condition was maintained, it would be eutrophic

after about 20 years. However, the models showed that the eutrophication could be

controlled and the most effective way is raising fish with sufficient amount.

2. Dự báo sự biến động một số thành phần đa dạng sinh học hồ Ba Bê bảng mô

hình toán. Tạp chí Di truyền & ứng dụng, sô' 4-2004.

* Tóm tắt công trình bảng tiếng Việt:

Đề tài đã chọn 6 nhóm sinh vật ở hồ Ba Bê để mô phỏng sự biên động bao gổm

các nhóm: thực vật nổi, động vật nổi, sinh vật đáy, nhóm cá ăn thực vật nôi, nhóm cá

ăn động vật nổi và nhóm cá ăn sinh vật đáy.

Sử dụng mô hình hệ sinh thái hồ của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A.

A. Voinov (1983) để đánh giá và dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này. Mô

hình được mô phỏng bằng phần mềm Stella II theo 3 phương án khác nhau. Kêt qua chi

ra rằng:

Phương án 1: thực vật nổi và động vật nổi tăng quá cao so với thực tê

Phương án 2: đã phản ánh được xu hướng phát triển hiện nay của 6 nhóm sinh

vật trong hồ Ba Bê.

Phương án 3: đã mô phỏng thành công phương án phát triển bền vững hồ Ba Bể

bằng cách nuôi thả cá và đánh bắt với mật độ hợp lý

* Tóm tắt cống trình bằng tiếng Anh:

Prediction the dynamic o f some groups of organisms in Ba Be Lake by

mathematicaỉ modeỉs. Genetic Joumal, N° 4-2004.

Summary:

6 groups of organisms in Ba Be lake were selected to predict include

Phytoplankton, Zooplankton, group of fish which feed on Phytoplanktons, group of

fish which feed on Zooplanktons and group of fish which feed on Benthods.

The lake ecosystem models of Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A. A.

Voinov (1983) were used to predict the dynamic of these groups of organisms and then

simulate in Stella II. Three different cases were simulated to predict. The results

showed that:

l st case: Phytoplankton and Zooplankton growth too strong

2nd case: Reílected correctly recent trend of growths of these 6 groups of

organisms in Ba Be lake.

3rd case: Simulated successfully sustainable development for Ba Be lake by the

most effective way is raising fish with sufficient amount.

3. Mô hình dự báo sự biến động hàm lượng oxy hoà tan trong hệ sinh thái hồ. Hội

nghị khoa học nữ lần thứ 10, Đại học Quốc gia Hà Nội, tháng 12/2005.

* Tóm tát:

DO là một chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá chất lượng nước, DO phụ thuộc vào

hầu hết các quá trình xảy ra trong HST (quá trình vật lý, hoá học, sinh học). DO là

thông sô rất nhay cảm với sự biến đổi của điều kiện môi trường vô sinh va hưu sinh.

Dựa trên nguyên tắc bảo toàn khối lượng, chúng tôi đã đưa ra phương trinh đọng

học của DO và những quá trình quan trọng có liên quan: sự khuyếch tán õxy vào nước,

sự thiếu hụt ôxy, nghiệm dừng phân bô DO, phân bô DO theo độ sâu, nông độ ốxy bao

SCIENTIFIC PROJECTBranch: Biology; Project category: Vietnam National University of Hanoi1. Title:

CURRENT STATE AND PREDICTION THE DYNAMICS OF SOME GROƯPS OF ORGANISM IN BABE LAKE, BAC KAN PROVINCE

2. Code : QT - 05 - 39

3. Managing Institution: Vietnam National University of Hanoi (VNU)

4. Implementing Institution: University of Natural Science.

5. Collaborating Institutions:

6. Coordinator : Lưu Lan Hương

7.Collaborator:

- Mai Đình Yên

- Nguyễn Thuỳ Dương

- Đỗ Kim Anh

- Ngô Quang Dự

- Trương Tuấn Anh

8. Duration: 01 year (2005)

9. Budget: 20.000.000 VNĐ

10. Main results:

* Results in scientific:

- Collected the documents of conditions on physics, chemistry, hydrologic and water quality of Ba Be lake in cuưent years

- Investigated, collected and assessed the cuưent State of some groups of organism in Ba Be lake such as : .

- Simulated to predict the dynamic of some groups of these organism in Ba Be lake by mathematical model.

• 6 groups of organisms in Ba Be lake were selected to predict include Phytoplankton, Zooplankton, group of fish which feed on Phytoplanktons, group of fish which feed on Zooplanktons and group of

fish which feed on Benthods.

• TTie lake ecosystem models of Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova and A. A. Voinov (1983) were used to predict the dynamic of these groups of organisms and then simulate in Stella n. Three different cases were simulated to predict. The results showed that:

+ lst case: Phytoplankton and Zooplankton growth too strong + 2nd case: Reílected correctly recent trend of grovvths of these 6

groups of organisms in Ba Be lake.+ 3rd case: Simulated successfully sustainable development for Ba Be

lake by the most effective way is raising fish with sufficient amount.

* Result in practical application:

- Assessment the current S ta te of water quality and some groups of organism in Babe lake

- Prediction of the dynamic of these groups in 10, 20, 30....50 years by mathematical model

- Susgest effective ways for protection and sustainable development

* Result in tran ing: 01 master of Biology

* Publications: 02 scientiíic report

01 scientiíic paper

11. Evaluation grade:

PHIẾU ĐĂNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN cứu KH-CN

Tên đề tài: HIỆN TRẠNG VÀ Dự BÁO s ự BIẾN ĐỘNG MỘT s ố NHÓM SINH

VẬT CỦA HỔ BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN

Mã số: Q T -05-39

Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHNĐịa chỉ: 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà nội Tel: (04).8584287

Cơ quan quản lý để tài: Đại học Quốc gia Hà nộiĐịa chỉ: 334 Nguyễn Trãi, thanh Xuân, Hà nội Teỉ: (04).5584921

Tổng kinh phí thực chi: 20.000.000 VNĐ

Trong đó: - Từ ngân sách nhà nước: 0

- Kinh phí của ĐHQGHN: 20.000.000 VNĐ

- Vay tín dụng: 0

- Vốn tự có: 0

- Thu hồi: 0

Thời gian nghiên cứu: 01 Năm (12 tháng)

Thời gian bắt đầu: Năm 2005

Thời gian kết thúc: Năm 2005Tên các cán bộ phối hợp nghiên cứu:

- GS-TS. Mai Đình YênNCS. Nguyễn Thuỳ Dương

- HVCH. Đỗ Kim Anh- NCS. Ngô Quang Dự- HVCH. Trương Tuấn Anh

Sô' đăng ký đề tài Số chứng nhận đãng ký Bảo mật:

Ngày: kết quả nghiên cứu: a. Phổ biến rộng rãi: Xb. Phổ biến hạn chế:c. Bảo mật:

Tóm tát kết quả nghièn cứu:

- Đã thu thập được các dữ liộu về thuỷ lý hoá và chất lượng nước của hồ Ba Bể thông qua các chỉ số vể vật lý, hoá học, sinh học

- Đã thu thập, điều tra và đánh giá được hiện trạng của một sô' nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể như : Thực vật nổi, động vật nổi, sinh vật đáy, nhóm cá ăn thực vật nổi, nhóm cá ăn động vật nổi và nhóm cá ăn sinh vật đáy.

- Dùng mô hình toán để dự báo sự biến động của một số nhóm sinh vật của hồ Ba Bể như nhóm : Thực vật nổi, động vật nổi, nhóm cá ăn thực vật nổi, nhóm cá ăn động vật nổi. Đề tài đã áp dụng mô hình hệ sinh thái hồ của Yu. M. Svirezhev, V. p. Krysanova và A. A. Voinov để phân tích biến động của các nhóm sinh vật trên. Sau đó, mô phỏng mô hình bằng phần mềm Stella II để dự báo sự biến động của các nhóm sinh vật này của hồ trong thời gian 10,20, 30 .... 50 năm tới. Quá trình mô phỏng được tiến hành theo 3 phương án khác nhau:

+ Mô phỏng dựa vào các số liệu điều tra thực tế

+ Mô phỏng dựa vào điều kiện và xu hướng hiện nay của hồ Ba Bê.

+ Phương án phát triển tôi ưu của Hệ sinh thái hồ và chu kỳ khai thác cá hợp lý đảm bảo cho sự phát triển bền vững hồ Ba Bê.

- Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng:

o Nhìn chung chất lượng nước hồ Ba Bê còn sạch. Giá trị các yếu tố chí thị

ô nhiễm hầu hết đều dưới mức cho phép theo tiêu chuẩn chất lượng nước

mặt Việt Nam. Hồ Ba Bể hiện đang ở mức dinh dưỡng trung bình

(Mesotrophic).

o Khu hệ thực vật nổi (Phytoplankton) và động vật nổi (Zooplankton)

phong phú về thành phần loài, mật độ của chúng lại khá cao. Thành phân

khu hệ động vật đáy và khu hệ cá hồ Ba Bế cũng khá đa dạng, mang sắc

thái riêng của dạng thủy vực nước ngọt miền núi. Sản lượng cá khai thác

ở hồ ngày càng giảm, nhiều loài cá ngon bị mất. cá lớn giảm, cá nhò

nhiều và có 6 loài được ghi trong sách đỏ Việt Nam.

o Dự báo sự phát triển của các nhóm sinh vật trong hó Ba Bê được tiên hành

theo 3 phương án trên kết quả thu được như sau:

Phương án 1: hầu hết các nhóm sinh vật đều phát triển quá mạnh

so vói thực tế, đặc biệt là Phytoplankton và Zooplankton.

Phương án 2: cho kết quả hoàn toàn phù hợp với xu hướng phát

triển hiện nay của các nhóm sinh vật trong hồ Ba Bể (kể cả

Phytoplankton, Zooplankton, nhóm cá ăn sinh vật đáy, nhóm cá ăn

động vật nổi và nhóm cá ăn thực vật nổi).

Phương án 3: Đã mô phỏng thành công một phương án phát triển

bền vững của hồ Ba Bể cho 100 năm sau. Mô hình đã kết hợp được

các mối quan hệ giữa các thành phần vô cơ, hữu cơ trong hệ sinh

thái hồ. Kết quả cho thấy hàm lượng Phytoplankton và

Zooplankton tồn tại trong hồ ở mức độ thấp, hồ giữ được sự trong

sạch lâu dài và mang lại hiệu quả kinh tế cao bằng việc kết hợp

nuôi thả cá với mật độ và khai thác hợp lý.

Kiến nghị về quy mô và đối tượng áp dụng nghiên cứu:

Mô hình này có thể áp dụng cho tất cả các hồ khác nhau (kê cả hồ tự nhiên và nhân tạo)