Series chất lượng nước tập 1: Các thông số vật lý cần duy trì

Nhiệt độ:

Một trong số những rào cản lớn nhất của anh em trong việc tiếp cận môn san hô cá biển là chi phí đầu tư cho dàn lạnh (chiller hoặc titan hoặc phòng lạnh), do đặc thù nhiệt độ của Việt Nam nền nhiệt thường cao hơn yêu cầu để duy trì hồ san hô khỏe mạnh. Ngoài ra một số vùng đặc biệt của nước ta có nền nhiệt thấp (như Đà Lạt, hoặc Tây Nguyên mùa lạnh…) nhiệt độ thường hạ xuống thấp do đó phải dùng sưởi. Như vậy nhiệt độ bao nhiêu là phù hợp cho hồ san hô? Hồ cá? Ngay cả khi đã đầu tư dàn lạnh, nhiệt độ bao nhiêu là nhiệt độ chúng ta nên set ở chiller của mình? 25, hay 28 độ?

Các nhóm nghiên cứu và các reefer chuyên sâu thường tìm lời giải cho vấn đề này bằng cách nghiên cứu từ chính mẹ thiên nhiên của chúng ta – từ chính các rạn san hô trù phú và đa dạng bậc nhất thể giới.

Nghiên cứu phân bố

Để xem xét sự ảnh hưởng của điều kiện vật lý đối với sinh vật, cần xem xét những gì các nhà sinh vật học gọi là “mô hình phân bố đa dạng hoá”. Khi một nhóm tổ tiên của sinh vật sinh ra nhiều hậu duệ, thường xảy ra một mô hình tiến hóa trong đó có một vùng trung tâm với nhiều loài hậu duệ, và các vùng xa hơn có ít loài hơn, cho đến khi đạt đến khu vực biên giới không có loài hậu duệ. Có thể nói rằng các loài này đã “phân bố” từ một trung tâm phân bố.

Khi động vật tiến hóa, chúng giữ lại nhiều đặc điểm của tổ tiên, bao gồm khả năng chịu đựng điều kiện vật lý. Đặc biệt trong môi trường biển, phân bố của các sinh vật có xu hướng lan rộng đến các giới hạn của khả năng chịu đựng vật lý này. Ví dụ, nếu một loài san hô có nhiệt độ lý tưởng là 28 độ C, nhưng có thể chịu đựng nhiệt độ từ 24 đến 34 độ C, loài này sẽ lan rộng trong môi trường liền kề để chiếm các môi trường phù hợp trong khoảng nhiệt độ đó.

Gần ranh giới của phạm vi của một loài, cá thể phải tiêu tốn nhiều năng lượng chuyển hóa để thích nghi với tác động của nhiệt độ cực đoan. Ví dụ, khi nhiệt độ giảm, quá trình enzym diễn ra chậm hơn rất nhiều. Do đó, sinh vật có thể cần sản xuất nhiều enzym hơn để đảm bảo đủ lượng sản phẩm cần thiết từ quá trình enzym. Việc này tiêu tốn năng lượng và nguyên liệu hữu cơ.

Khi loài lan rộng vào các khu vực cực đoan hơn, cá thể có ít năng lượng hơn để dành cho sự phát triển và sinh sản. Cuối cùng, ở ranh giới của phân bố nhiệt độ, các sinh vật có thể tồn tại, nhưng chúng phát triển chậm và sinh sản kém, hoặc không sinh sản.

Trái lại, ở trung tâm của phạm vi, có dư thừa năng lượng để sử dụng cho các quá trình sinh học khác, như cạnh tranh, tự vệ và sinh sản. Vì có thể phát triển hơn so với môi trường ít thuận lợi hơn, chúng có khả năng phát triển rất dày đặc trong trung tâm phân bố. Cuối cùng, một mô hình phát triển trong một nhóm sinh vật phát triển trong đó có nhiều loài được tìm thấy ở khu vực trung tâm của phân bố với điều kiện vật lý tốt nhất, và số lượng loài giảm dần khi cách xa trung tâm tăng lên. Đây chính là mô hình phân tán phát triển phổ biến.

Ví dụ vùng biển Indo hoặc Úc như Great Barier Reef là tối ưu cho san hô. Ở đây, nhiều nhóm sinh vật rạn san hô đa dạng và phong phú nhất, và điều kiện vật lý gần như tối ưu cho hầu hết các loài sinh vật này. Ngay cả đối với những loài có khả năng chịu đựng điều kiện cực đoan, điều kiện tốt nhất vẫn là ở trung tâm phạm vi. Ở khu vực tối ưu gần Indo, nhiệt độ nước rạn san hô trung bình khoảng 28 độ C – và có thể không bao giờ giảm xuống dưới 27 độ C – và độ mặn trên mặt rạn san hô thường vượt quá 35ppt (Sverdrup et al. 1942, Brandon 1973). Hầu hết san hô và các loài động vật liên quan, bao gồm cá, sẽ sống tốt nhất trong điều kiện này (Weber và White 1976).

Nhiệt độ một số vùng biển

Khi nhiệt độ thay đổi, hầu hết các loài sinh vật biển (biến nhiệt) sẽ có nhiệt độ cơ thể bằng với nhiệt độ bên ngoài (ngoại trừ một số loài hằng nhiệt cao cấp như cá voi hay cá heo). Do đó chức năng sinh học của các loài đều sẽ thay đổi theo một quy luật thường gặp: nhiệt độ tăng/giảm 10 độ, tốc độ phản ứng sinh hóa sẽ tăng gấp đôi/giảm 1 nửa. Ví dụ một loài san hô có nhiệt độ tối ưu 28 độ C, khi nhiệt độ về 18 độ, chức năng sinh học chỉ còn 1 nửa. Thông thường hầu hết các loài sẽ chết nếu chức năng sinh học giảm dưới 75%. Do đó, 1 độ lệch khoảng 4~5 độ C có thể khiến các loài sinh vật yếu dần, hoặc dẫn đến chết. Theo nghiên cứu phân bố, nền nhiệt độ trung bình 20 độ C là biên dưới của nhiệt độ mà hầu hết các loài san hô của chúng ta có thể sống, dưới mức đó nhiều loài sẽ suy yếu dần hoặc chết. Biên trên chưa được xác định, nhưng một số vùng biển có san hô vẫn phát triển tốt (mặc dù không dày đặc đa dạng như Indo) có nền nhiệt cao nhất 33 độ C, do đó có thể xem 33 như biên trên của nhiệt độ biển tự nhiên.

Ngoài ra, quá trình nghiên cứu còn phát hiện ra một điều bất ngờ về quan điểm “sự ổn định nhiệt độ” của chúng ta khi cố gắng duy trì hệ thống san hô: thực tế một số vùng biển đa dạng sinh vật – đặc biệt khu vực biển với nhiều đảo vây quanh, nhiệt độ thường dao động rất nhiều trong khoảng 10 độ C xung quanh điểm nhiệt độ trung bình tối ưu. Ví dụ, nhiệt độ tối ưu 28 độ C, vùng biển dao động lên xuống trong ngày ở khoảng 23-33 độ C mà không gây bất cứ tác hại nào.

Những nghiên cứu tự nhiên góp phần tạo ra chính xác môi trường mà các loài san hô cần để phát triển tốt. Theo đó, nhiệt độ 27-30 là nhiệt độ tìm thấy của hầu hết các loài san hô chúng ta nuôi. Tuy nhiên, cài đặt nhiệt độ hồ trong mức này cũng có những khuyết điểm. Ở điều kiện vận hành bình thường, giải sử các yếu tố khác ok, nhiệt độ này sẽ giúp sinh vật phát triển mạnh mẽ hơn nhiều. Tuy nhiên khi sự cố xảy ra (hư bơm, mất điện, kẹt skimmer), mức oxygen trong nước giảm nhanh, ở tốc độ phát triển cao sinh vật nhanh chóng sử dụng hết oxygen có sẵn sẽ khiến thảm họa xảy ra nặng nề hơn nhiều. Nhiệt độ cao còn khiến mức oxygen có sẵn trong nước thấp hơn, NH3 gây độc hơn do độ tan tốt hơn… Do đó có thể nhanh chóng đưa hệ thống của bạn sụp đổ so với nhiệt độ thấp. Do đó, một khoảng nhiệt độ tối ưu được đề xuất là 26.5-27.5 độ C, với sự dao động thông thường (1-2 độ C) của các dòng chiller hiện tại là không đáng lưu tâm vì không gây ảnh hưởng gì tiêu cực. Rộng hơn ,một khoảng nhiệt độ từ 24.5-28.5 vẫn sẽ ổn với hầu hết các loại san hô.

Độ mặn

Tổng nồng độ ion phần lớn là Na+ và Cl- tạo nên độ mặn của nước biển, đơn vị thường thấy là ppt. Các sinh vật biển được nuôi đa phần có khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu để phù hợp với độ mặn của môi trường bên ngoài và phản ứng sinh hóa bên trong cơ thể. Nếu độ mặn không phù hợp, chúng có thể dành đến 80% năng lượng tiêu tốn chỉ để điều chỉnh áp suất thẩm thấu để có thể tồn tại được.

Theo nghiên cứu phân bố, độ mặn phân bố được của san hô chủ yếu trong phạm vi 35~38ppt, là thông số tối ưu, nơi mà phân bố san hô cực kì đa dạng và thịnh vượng. Cận dưới và cận trên được xác định là 30~42ppt. Ngoài khoảng này, các sinh vật vẫn có thể sống sót trong thời gian ngắn sau đó yếu dần và chết. Một điều ngạc nhiên được báo cáo là hầu hết sinh vật biển có khả năng chịu mặn cao tốt hơn chịu mặn thấp. Từ lâu trong giới cá biển phương pháp hạ độ mặn để diệt ich/velvet cho cá được áp dụng dẫn đến ngộ nhận của nhiều reefer rằng độ mặn thấp là dễ chịu hơn. Tuy nhiên ngay cả cá, độ mặn thấp được cho là có hại hơn và không thể tồn tại lâu dài.

Ngoài ra độ mặn thay đổi nhiều theo nhiệt độ. Nhìn chung với điều kiện nhiệt độ ~25~29 độ C, anh em hãy đo độ mặn ~1.026/35ppt là ổn. Đừng bao giờ giữ độ mặn thấp hơn mức tiêu chuẩn, sẽ khiến sinh vật stress và yếu đi một cách không cần thiết.

Quan trọng: phương pháp đo độ mặn

Hiện tại ở Việt Nam có 2 phương pháp đo độ mặn thường được sử dụng: thước đo mặn hoặc khúc xạ kế (bút đo mặn), tỷ trọng kế (cục nổi), ngoài ra nhiều thiết bị điện tử high end thường sử dụng điện cực để đo độ dẫn…

Với 2 thiết bị cơ bản: thước đo mặn và khúc xạ kế chúng tôi có những lưu ý sau:

+ Thước đo mặn: độ chính xác thấp, độ lặp cao. Nghĩa là bạn đo ra độ mặn không đúng với thực tế, tuy nhiên giữa các lần đo thông số chênh lệch là rất ít. Do đó khi sử dụng dụng cụ này, bạn cần tìm 1 hồ có độ mặn chính xác bằng 1.026, dùng thước múc nước đo và đánh dấu lại mức kim trên thước. Từ đó bạn dựa vào mức đã đánh dấu để căn chỉnh độ mặn. Nếu làm như vậy, bạn sẽ có được thiết bị đo đơn giản nhưng rất đáng tin cậy để duy trì độ mặn của mình (rửa kĩ trước và sau khi dùng tránh muối đóng cặn làm sai kim)

+ Khúc xạ kế: độ chính xác cao, độ lặp thấp. Bạn có thể đo độ mặn rất chính xác nhưng vì nhiều lý do mà khúc xạ kế của bạn sẽ tự đo sai vào lần sau (nhiệt độ, chưa hiệu chuẩn, mặt kính dơ…). Do đó để khắc phục tình trạng này cần lưu ý chuẩn thước liên tục bằng dung dịch mặn 35ppt được các hãng lớn như Hanna bán dạng chai. Các bạn lưu ý chuẩn bằng dung dịch đo mặn 35ppt mới chính xác, một số hãng khuyến nghị sử dụng nước RO chuẩn về 0 thường dẫn đến sai lệch 1 ít. Đối với loại khúc xạ kế rẻ tiền không có bù nhiệt, bạn còn cần quan tâm đến nhiệt độ nước hồ đo để kiểm tra kết quả.

Lưu ý quan trọng rằng hãy giữ độ mặn của bạn 35ppt-1.026, có thể cao hơn chút nhưng hãy hạn chế giữ thăp hơn mức đó.

Lời kết:

Chúng tôi khuyến nghị mức nhiệt độ tiêu chuẩn 26.5-27.5 để phù hợp với hầu hết các sinh vật khai thác từ indo và Việt Nam, có thể cao hơn đến 28 độ C vẫn ổn. Mức độ mặn sử dụng bằng với độ mặn của nước biển tự nhiên 35ppt-1.0264-53 mS/cm.

Đây là những thông số hệ thống đã được đúc kết từ quá trình nghiên cứu phân bố tự nhiên của hầu hết các loài cá và san hô hiện này được nuôi thông dụng của Việt Nam chủ yếu khai thác từ vùng biển Indo-Pacific.

Happy reefing!