Báo cáo hoạt động thu mẫu trong thí nghiệm Mesocosm

Trong khuôn khổ thí nghiệm mesocosm, với tổng số 27 phiên lấy mẫu, phiên thu mẫu đầu tiên đã cung cấp cho chúng tôi một khối lượng dữ liệu đa chiều, bên cạnh một số hiện tượng bất thường cần được lưu ý. Báo cáo dưới đây trình bày chi tiết quy trình thu mẫu, các thiết bị đo đạc chuyên ngành cũng như các quan sát quan trọng, đồng thời thảo luận về một số hạn chế như hiện tượng “wall effect” trong các hệ thống mesocosm.

Thí nghiệm mesocosm là công cụ nghiên cứu quan trọng nhằm tái tạo và kiểm soát các quá trình sinh thái – hóa học trong môi trường bán tự nhiên. Qua đó, các nhà nghiên cứu có thể phân tích mối quan hệ giữa các thành phần sinh học và các yếu tố môi trường. Phiên thu mẫu đầu tiên của thí nghiệm này bao gồm ba ngày hoạt động với các bước lấy mẫu và phân tích khác nhau, nhằm đảm bảo thu thập dữ liệu đầy đủ và chính xác.

Quy trình thu mẫu và phương pháp đo đạc

1. Lịch trình lấy mẫu

Ngày 1:

• Thu thập dữ liệu tại hiện trường bằng các thiết bị đo đa tham số: EXO2-sonde, Algaetorch và nephelometer.
• Lấy mẫu periphyton và tiến hành bảo trì, vệ sinh hệ thống.

Ngày 2:

• Lấy mẫu nước từ các bể mesocosm.
• Lọc mẫu tại phòng thí nghiệm để phân tích độc tố và hàm lượng chlorophyll a; thực hiện phân tích SRP (Soluble Reactive Phosphorus) và cố định mẫu cho việc đếm khối lượng sinh học.

Ngày 3:

Lấy mẫu zooplankton vào ban đêm nhằm đánh giá cộng đồng động vật phù du.

2. Quy trình thu thập dữ liệu tại hiện trường

Ngay khi có mặt tại khu vực mesocosm, quá trình đo đạc được bắt đầu bằng cách đưa thiết bị EXO2-sonde vào bể đầu tiên. Tại mỗi bể, giá trị trung bình được tính từ ít nhất sáu lần đo liên tiếp, mỗi bể mất khoảng 4 phút. Với 32 bể cần đo, việc khởi động đo đạc ngay lập tức là cần thiết để tối ưu thời gian thu thập dữ liệu.

EXO2-sonde:

Đây là thiết bị đo đa tham số, có khả năng xác định các thông số môi trường như:

• Nhiệt độ
• Độ dẫn điện
• Độ mặn
• pH
• Oxy hòa tan
• Hàm lượng chlorophyll
• Nồng độ tảo cyanobacteria (tảo lam lục)

Các giá trị đo được ghi nhận và lưu trữ nội bộ, cho phép chuyển ngay sang các phép đo khác mà không làm gián đoạn quá trình.

Algaetorch:

Thiết bị này sử dụng hiện tượng huỳnh quang của các tế bào tảo để đo hàm lượng chlorophyll a và ước tính sinh khối cyanobacteria ngay tại hiện trường, cung cấp dữ liệu hỗ trợ đánh giá nhanh về trạng thái sinh học của hệ sinh thái.

Nephelometer:

Dụng cụ này đo độ đục của nước bằng cách ghi nhận cường độ ánh sáng bị phản xạ từ các hạt lơ lửng, từ đó ước tính nồng độ chất rắn trong nước.

Song song với các phép đo chính, tôi cũng kiểm tra định kỳ toàn bộ bể mesocosm để phát hiện các vấn đề bảo trì. Các cảm biến đo nhiệt độ, oxy hòa tan và bức xạ quang hợp (PAR – Photosynthetically Active Radiation) được làm sạch và kiểm tra. Trong quá trình này, tôi ghi nhận hiện tượng bất thường khi phát hiện một số trường hợp cá chết. Hiện tượng này có thể liên quan đến sự giảm đột biến lượng oxy hòa tan (chỉ đạt khoảng 27% so với trên 65% ở các bể khác), dù nguyên nhân cụ thể vẫn cần được điều tra thêm.

Cuối cùng, nhiệm vụ trong ngày là thu gom các dải periphyton từ các bể để phục vụ cho các phân tích định lượng và so sánh sau này.

Quan sát và thảo luận

Hiện tượng “Wall Effect” trong mesocosm

Một trong những hạn chế nổi bật của các thí nghiệm mesocosm là hiện tượng “wall effect” – hiện tượng giả tạo phát sinh do tỷ lệ diện tích thành bể trên thể tích tăng cao, dẫn đến sự tăng trưởng không tự nhiên của periphyton. Các nghiên cứu trước đây (Chen et al., 1997) đã chỉ ra rằng:

• Sinh khối periphyton tăng theo hàm bậc hai khi tỷ lệ diện tích thành bể/ thể tích tăng lên.
• Có mối tương quan âm đáng kể giữa sinh khối periphyton và độ phong phú của phytoplankton.

Để khắc phục hiện tượng này, chúng tôi theo dõi sự phát triển của periphyton hàng tháng bằng cách xác định trọng lượng khô của các dải periphyton được đo sẵn tại hiện trường. Hình ảnh minh họa đính kèm cho thấy sự khác biệt rõ rệt về sinh khối và thành phần các nhóm periphyton giữa các bể, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiệu chỉnh dữ liệu để loại trừ ảnh hưởng của “wall effect”.

Các yếu tố ảnh hưởng và quan sát bất thường

Sự xuất hiện của cá chết tại một số bể đã đặt ra yêu cầu rà soát lại các chỉ số chất lượng nước. Cụ thể, sự giảm đột biến của oxy hòa tan (chỉ đạt khoảng 27% so với hơn 65% ở các bể khác) được cho là một trong những nguyên nhân gây ra hiện tượng bất thường này. Những quan sát này cho thấy rằng ngoài việc kiểm soát các thông số vật lý, cần chú trọng đến việc duy trì các điều kiện sinh thái ổn định cho hệ thống.

Phiên thu mẫu đầu tiên của thí nghiệm mesocosm đã cung cấp cho chúng tôi dữ liệu quý giá về các thông số vật lý – sinh học của hệ thống. Việc ứng dụng các thiết bị đo đạc tiên tiến như EXO2-sonde, Algaetorch và nephelometer cho phép thu thập thông tin một cách đa chiều và chính xác. Bên cạnh đó, các quan sát về hiện tượng “wall effect” và các bất thường như sự giảm % oxy hòa tan đã chỉ ra những hạn chế cần được khắc phục trong quá trình vận hành và thiết kế thí nghiệm.

Các dữ liệu thu được sẽ được nhập và xử lý kỹ lưỡng nhằm đưa ra những điều chỉnh cần thiết, đảm bảo hiệu quả của các phiên thu mẫu tiếp theo và nâng cao độ tin cậy của kết quả nghiên cứu. Qua đó, thí nghiệm mesocosm sẽ tiếp tục là nền tảng để hiểu rõ hơn về các quá trình tương tác giữa sinh học và môi trường trong hệ sinh thái bán tự nhiên.