Trùng lỗ (Foraminifera) ở thềm lục địa Việt Nam: Chỉ thị sinh học và một số ứng dụng

Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.00095 92 TRÙNG LỖ (FORAMINIFERA) Ở THỀM LỤC ĐỊA VIỆT NAM: CHỈ THỊ SINH HỌC VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG Bùi Thị Luận1*, Nguyễn Ngọc2 1Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh 2 Bảo tàng Thiên nhiên Việt Nam, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và CNVN E-mail: btluan@hcmus.edu.vn TÓM TẮT Trùng lỗ (Foraminifera) là động vật đơn bào sống ở biển. Chúng sống trong tất cả các môi trường biển có các điều kiện sinh thái khác nhau. Trong mỗi điều kiện môi trường cụ thể phát triển ưu thế một số giống loài nhất định tạo nên quần thể sinh vật đặc trưng cho môi trường sinh thái. Các yếu tố chính của môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển và phân bố của Foraminifera là: độ sâu thủy vực, nồng độ muối, nhiệt độ, động lực môi trường (sóng, dòng chảy), chất đáy (cứng, mềm), hàm lượng oxy hòa tan trong nước, nguồn dinh dưỡng... Chính vì vậy mà chúng được coi là các sinh vật chỉ thị môi trường (environmental indicators) đối với cả các môi trường địa chất và môi trường hiện đại. Hóa thạch Foraminifera đã và đang được ứng dụng trong các công tác địa chất (đặc biệt là địa tầng-sinh địa tầng, trong địa chất tìm kiếm-thăm dò khoáng sản, trong nghiên cứu thạch học trầm tích, ), nghiên cứu cổ địa lý (cổ môi trường, cổ khí hậu, cổ sinh thái, ), nghiên cứu cổ sinh vật học và sinh học tiến hóa. Từ khóa: Foraminifera, chỉ thị môi trường, ứng dụng, thềm lục địa Việt Nam. 1. GIỚI THIỆU CHUNG Việt Nam là quốc gia có vùng biển rộng khoảng 1.000.000 km2 (gấp khoảng 3 lần diện tích đất liền), đường bờ biển dài trên 3.260 km, có khoảng 3.000 đảo lớn, nhỏ trên thềm lục địa và hai quần đảo ở ngoài khơi Biển Đông là Hoàng Sa và Trường Sa. Khắp mọi nơi của các vùng biển này đều có mặt nhóm sinh vật Trùng lỗ (Foraminifera, viết tắt là Forams) với các mật độ khác nhau (trong 1cm 3 trầm tích tầng mặt đáy biển có thể có hàng trăm cá thể sống, không kể xác của các thể đã chết). Tuy nhỏ bé (đường kính trung bình trên-dưới 1 mm), nhưng chúng có ý nghĩa cả về thực tiễn và lý thuyết. Về mặt sinh thái, Forams sống ở tất cả các môi trường biển có các điều kiện sinh thái khác nhau và có hai phương thức sống chính là sống đáy và sống phù du trôi nổi trong các lớp nước của biển và đại dương. Trong số các dạng sống đáy có nhiều nhóm sinh thái khác nhau về lối sống như: sống tự do trên nền đáy (cứng và mền), sống bám vào các giá thể trong môi trường (epifauna) và sống trong trầm tích đáy mềm, trong các hang hốc (infauna). Mỗi lối sống có các đặc điểm bắt mồi riêng (Hình 1). Cả Forams hóa thạch và Forams hiện đại đều có các giá trị thực tiễn và lý thuyết nên được ứng dụng trong một số lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau. Các giá trị này là do đặc điểm tiến hóa và sinh thái của chúng tạo nên. Cũng theo phương thức sống, Forams sống đáy (đặc biệt là Forams kích thước lớn – Larger Foraminifera) còn có đặc tính quan trọng khác nữa là chúng có khả năng xác lập cuộc sống chung với các sinh vật khác mà cả hai cùng có lợi, ở dạng nội cộng sinh (Endosymbiosis). Cụ thể, trong tế bào của Forams có cá thể tảo đơn bào (khuê tảo, tảo lục, ...) cùng sinh sống. Hai sinh vật này sống phụ thuộc lẫn nhau và cùng chung lợi ích. Thông qua quá trình quang hợp (photosynthesis), tảo sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp cacbon vô cơ (CO2) do Forams thải ra thành cacbon hữu cơ cung cấp năng lượng cho cả hai cùng tồn tại và phát triển, đồng thời quang hợp cũng thúc đẩy quá trình thành tạo chất vôi – canxit hóa (calcification) để cung cấp vật liệu cho Forams xây dụng tường vỏ và các phòng tạo vỏ của khung xương, đồng thời cung cấp vật liệu cacbonat cho môi trường (đặc biệt là môi trường cacbonat và các rạn san hô). Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 93 Chính vì vậy mà Foraminifera mang tảo cộng sinh còn được coi là các ”nhà sản xuất vật liệu trầm tíchcacbonat” [1]. Hình 1. Sơ đồ phương thức sống và cách bắt mồi của Foraminifera sống đáy. A - sống bán cố định và dùng hệ thống chân giả bắt mồi là các thức ăn lơ lửng trong nước; B - sống tự do trên nền đáy và bắt mồi trên bề mặt đáy; C - sống trong trầm tích đáy và ăn bùn-đất; D - sống trên cây và ăn lá cây. Nguồn: Internet. A diagram of how to live and how to catch bait of the Benthic Foraminifera. Foraminifera hiện đạiđược sử dụng làm vật đối chứng trong các nghiên cứu cổ địa lý, môi trường trầm tích, cố sinh thái, cổ khí hậu, (theo thuyết hiện tại luận - Actualism). Hiện nay, do môi trường biển đang bị ô nhiễm bởi các hoạt động kinh tế - xã hội, biến đổi khí hậu có tính toàn cầu, nên nhiều tác giả đã và đang sử dụng các sinh vật này như các chỉ thị sinh học (Bioindicators), công cụ trong quan trắc và đánh giá tác động môi trường biển Đặc biệt là quan trắc sức khỏe của san hô ở các hệ sinh thái san hô tạo rạn [2-7]. 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các phương pháp nghiên cứu: thu thập mẫu ngoài thực địa, gia công mẫu, xác định và phân tích Foraminifera dưới kính hiển vi với các độ phóng đại khác nhau. Về phân loại Forams, hiện nay, trong các văn liệu tham khảo có một số hệ thống phân loại theo quan điểm của các tác giả khác nhau, trong đó vị trí phân loại cấp cao nhất của Foraminifera dao động từ cấp Bộ, Lớp phụ, Lớp, Ngành phụ đến Ngành. Cấp Ngành của nhóm sinh vật này gần đây đã được khẳng định bằng các nghiên cứu sinh vật học phân tử của các tác giả Pawlowski et al. [4]. Tuy nhiên, vì mới được xác lập, chưa hoàn thiện được toàn bộ hệ thống phân loại. Mới chỉ có các phân vị ở cấp cao là Ngành và Lớp được xác lập, còn từ cấp Bộ đến Họ và Giống chưa hoàn chỉnh. Do đó, hiện nay, về phân loại Forams thường sử dụng cả 2 hệ thống: hệ thống phân loại phân tử cho các phân vị cấp Ngành và Lớp, còn đối với các phân vị cấp Bộ đến giống thì vẫn sử dụng hệ thống phân loại phổ biến của các tác giả Loeblich and Tappan [3] 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Forams hóa thạch ở Việt Nam đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các công tác địa chất biển và lục địa, trong các nghiên cứu cổ địa lý, trong nghiên cứu vi cổ sinh vật học và tiến hóa của sinh giới, Cụ thể: - Trong địa chất, đặc biệt là trong nghiên cứu sinh địa tầng, do Forams có tốc độ tiến hóa nhanh tạo nên các hóa thạch có giá trị như các cột mốc thời gian đánh dấu sự xuất hiện, hưng thịnh, suy tàn và tuyệt chủng của các loài trong quá khứ ở các khoảng thời gian địa chất khác nhau, nên chúng được ứng dụng rộng rãi trong phân chia, đối sánh địa tầng, xác định tuổi địa chất tương đối của các lớp đất đá trầm tích biển và là tiền đề cho việc tìm kiếm các khoáng sản liên quan. - Trong nghiên cứu cứu cổ địa lý (cổ môi trường, cổ khí hậu, cổ sinh thái, ): do Forams là các sinh vật biển, chúng sống và phát triển trong tất cả các môi trường biển có các điều kiện sinh thái khác nhaucủa quá khứ địa chất cũng như hiện tại, nên sau khi sinh vật chết, các di tích của chúng trở thành các hóa thạch có giá trị như các sinh vật hóa thạch đặc trưng, chỉ thị môi trường, bản thân vỏ của chúng chứa đựng nhiều thông tin về môi trường sống khi chúng được thành tạo. Do đó, chúng được ứng dụng rộng rãi trong các hướng nghiên cứu này. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 94 - Trong nghiên cứu thạch học trầm tích: các di tích (vỏ) của Forams là một trong các thành phần của trầm tích biển. Trong một số trường hợp chúng là vật liệu tạo đá chính (như đá vôi Fusulina tuổi Paleozoi phát triển rộng rãi ở Việt Nam, đá vôi Forams kích thước lớn tuổi Neogen chứa dầu khí ở thềm lục địa Việt Nam; cát Forams, bùn Globigerina là các thành tạo trầm tích Đệ tứ - hiện đại khá phổ biến ở thềm lục địa và Biển Đông Việt Nam, ). Đối với Forams hiện đại: Chúng được sử dụng làm vật đối chứng trong các nghiên cứu cổ địa lý, môi trường trầm tích, cổ sinh thái, cổ khí hậu, . Hiện nay, do môi trường biển ở nhiều nơi trên thế giới đang bị ô nhiễm bởi các hoạt động kinh tế xã hội, biến đổi khí hậu có tính toàn cầu, làm suy giảm năng xuất sinh học và ảnh hưởng trực tiếp đời sống cộng đồng, nên các nhà khoa học đã và đang sử dụng Forams như các chỉ thị sinh học (Bioindicators), công cụ trong quan trắc và đánh giá tác động môi trường biển. Ở Việt Nam, hướng ứng dụng này đã có hai công trình có tính thử nghiệm [8-9]. 4. KẾT LUẬN Qua nghiên cứu nhóm sinh vật Forams ở thềm lục địa Việt Nam cho thấy: Về địa chất, đặc biệt là trong nghiên cứu sinh địa tầng ứng dụng rộng rãi trong phân chia, đối sánh địa tầng, xác định tuổi địa chất tương đối của các lớp đất đá trầm tích biển và là tiền đề cho việc tìm kiếm các khoáng sản liên quan, đặc biệt ứng dụng trong nghiên cứu địa tầng của các thành tạo địa chất của đá sinh dầu khí, đá chứa dầu khí và đá chắn dầu khí ở các bồn trầm tích thuộc thềm lục địa Việt Nam. Trong nghiên cứu cứu cổ địa lý, nhóm sinh vật này có mặt trong tất cả các các hệ sinh thái biển khác nhau của quá khứ địa chất cũng như hiện tại, nên sau khi sinh vật chết, các di tích của chúng trở thành các hóa thạch có giá trị như các sinh vật hóa thạch đặc trưng, chỉ thị môi trường, bản thân vỏ của chúng chứa đựng nhiều thông tin về môi trường sống khi chúng được thành tạo. Chúng có ý nghĩa cả về lý thuyết và thực tiễn. Tuy nhiên, nếu được chú ý khai thác các đặc điểm sinh thái của chúng, nhóm sinh vật này sẽ còn có thể đóng góp tích cực trong nghiên cứu sự biến động của môi trường biển hiện nay và nghiên cứu các vi sinh vật biển Việt Nam nói chung. Lời cảm ơn Tập thể tác giả chân thành cám ơn các chủ nhiệm của các chương trình, đề tài nghiên cứu biển, các cơ sở sản xuất và nghiên cứu đã gửi các tác giả báo cáo này phân tích xác định mẫu và cho phép tham khảo sử dụng các kết quả phân tích chúng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Langer (2008). Assessing the Contribution of Foram Protists to Global Ocean Carbonate Production. J. Eukaryot Microbiol., 55(3), 163-169. [2]. Cooper T.FG., Gilmour J.P., Fabricius K.F. (2009) Bioindicators of changes in water quality on coral reefs: review and recommendations for monitoring programmes. Coral Reefs. 28, 589-606. [3]. Hallock P., Lidz B. H., Cockey-Burkhard E. M., Donnelly K. B., (2003). Foraminifera as Bioindicators in Coral Reef Assessment and Monitoring: The FORAM Index. Environmental Monitoring and Assessment, 81(1–3), 221-238. [4]. Dimiza M.D., Triantaphyllou M.V., Koukousioura O., Hallock P., Simboura N., Karageorgis A.P., Papathanasiou E. (2016). The Foram Stress Index: A new tool for environmental assessment of soft- bottom environments using benthic foraminifera. A case study from the Saronikos Gulf, Greece, Eastern Mediterranean. Ecological Indicators, vol. 60, 611-621. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” 95 [5]. Lei Y.L., Li T.G., Bi H.et al. (2015). Responses of benthic foraminifera to the 2011 oil spill in the Bohai Sea, PR China. Marine Pollution Bulletin 96, 245-260. [6]. Reymond C.E., Claire E.I., Uthicke S. and Pandolfi J.M., (2012). Tropical Foraminifera as indicators of water quality and temperature. Proceed. of the 12th Intern. Coral Reef Symposium, Cairns, Australia, 9- 13 July 2012. [7]. Prazeres M. (2018). Bleaching-Associated changes in the Microbiome of Larger Benthic Foraminifera of the Greate Barrier Reef, Australia. Frontiers in Microbiology, 9, 1-13. [8]. Debenay J-P, BuiThiLuan, 2006 - Foraminiferal assemblages and the confinement index as tools for assessment of saline intrusion and human impactin the Mekong Delta and neighbouring areas (Vietnam). Revue de Micropaléontologie, 49(2): 74-85. [9]. Weiss C., Tobschall H.J. (2005). Benthic Foraminifera Test as Proxy Indicators of Sediment Pollution in the Macro -Tidal Red River (North Vietnam). Intern. Conference in Memoiry of Geory D. Jones. p. 6- 11. Rice University, Houston, Texas, USA.