1.3. Các đặc điểm cơ bản về tập tính sinh học và mối quan hệ giữa cá với môi trường
1.3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố điều kiện tự nhiên, môi trường bên ngoài đến cá biển
Theo tài liệu hải dương học nghề cá [1], những điều kiện môi trường bên ngoài đóng vai trò quyết định đến sự di cƣ theo mùa, di cƣ không theo chu kỳ và sự phân bố của cá. Ngoài ra, các điều kiện của môi trường nước và những thay đổi của chúng có ảnh hưởng tới khả năng bổ sung, sự sinh tồn, sinh trưởng và phát triển của cá. Ngay cả những nhân tố có tính chất sinh vật đơn thuần như động và thực vật trong môi trường cũng ảnh hưởng đến sự phân bố và tập tính của tất cả các động vật sống ở biển.
Những số liệu quan sát, thu thập đƣợc về tập tính của cá phụ thuộc vào điều kiện của môi trường bên ngoài có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng. Bởi vì từ sự hiểu biết này, chúng ta có thể thăm dò, dự báo các bãi tập trung của cá, cải tiến ngƣ cụ để nâng cao hiệu quả đánh bắt, cũng nhƣ đảm bảo sự ổn định, an toàn của môi trường [1], [19], [20], [21].
1.3.2.1: Ảnh hưởng của nhiệt độ nước biển:
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất của môi trường bên ngoài có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến tập tính cá [1]. Chính vì vậy mà nhiều nhà nghiên cứu có ý định gắn bó tập tính cá với sự thay đổi của nhiệt độ nước biển. Dựa trên phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tập
tính và khả năng sinh tồn của cá, người ta đã xây dựng phương pháp nhiệt học phục vụ cho công tác dự báo và tìm ra đàn cá. Cụ thể nhiệt độ nước biển tác động đến cá ở các mặt sau:
* Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến phản ứng của cá:
Bull (1952), qua nhiều lần nghiên cứu cẩn thận bằng thực nghiệm đã đi đến kết luận là nhiều loài cá xương đã nhạy cảm với nhiệt độ nước chênh lệch 0,030C và có phản ứng với độ chênh lệch đó [1].
Sullivan (1954) đã hệ thống hóa lại số liệu của các nghiên cứu về tác động của nhiệt độ nước đối với việc di chuyển và phân bố của cá trong điều kiện tự nhiên. Sau đó tiến hành nghiên cứu vai trò cơ quan thụ cảm của hệ thần kinh trung ƣơng ở cá trong phản ứng với nhiệt độ và đã xác định đƣợc rằng, cá chọn một nhiệt độ thích hợp để sống; những thay đổi nhiệt độ có thể dẫn tới các kích thích thần kinh, điều chỉnh các quá trình trao đổi chất và tính năng động của cơ thể cá [1].
* Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến đẻ trứng, phát triển của ấu trùng cá:
Poulsen (1944) đã xác nhận rằng, những tháng lạnh, trước khi cá tuyết (Gadus callarias) đẻ trứng có thể làm cho sản phẩm sinh dục chín chậm lại.
Mỗi loài cá đực có một biên nhiệt độ thích hợp, liên quan đến những thay đổi theo mùa của nhiệt độ môi trường bên ngoài. Khi nhiệt độ thấp dưới mức thích hợp, sự chín mùi sản phẩm sinh dục bị chậm lại và ngƣợc lại khi nhiệt độ tăng thì các sản phẩm sinh dục thường chín nhanh hơn. Do đó, các điều kiện nhiệt độ ở các bãi đẻ trứng quy định tái sản xuất trữ lƣợng cá ở các bãi đẻ. Trên cơ sở kết luận này, Đêvold (1959) đã đƣa ra lý thuyết để giải thích biến động trữ lƣợng và phân bố các bãi đẻ qua các năm của cá trích Đại tây dương (Clupea harengus harengus) [1].
Đzin (1956) đã tiến hành nghiên cứu toàn diện sự đẻ trứng vào mùa Xuân và mùa Thu của cá trích ở Grand-River. Sau khi tham khảo các tài liệu
viết về cá đẻ và điều kiện nhiệt độ, Ông đã kết luận giữa nhiệt độ nước và sinh sản của các động vật sống ở biển có mối quan hệ với nhau [1].
Trong thời gian đẻ trứng, những điều kiện khí hậu hải dương có thể tác động đến cá mạnh hơn so với những đặc điểm của vùng địa lý. Nhicôlaiev (1958) đã kết luận số lƣợng cá trích Ban tích xuân tăng lên vào các thời kỳ nước lạnh và giảm đi vào các thời kỳ nước ấm, còn số lượng cá trích thu thì ngược lại, tăng lên vào các thời kỳ nước ấm và giảm đi trong các thời kỳ nước lạnh [1].
Ngoài ra, giai đoạn phát triển của trứng và ấu trùng rõ ràng là thời kỳ khó khăn nhất trong đời sống của cá. Bởi vì, chính trong giai đoạn này, chúng phải chịu ảnh hưởng gián tiếp hoặc trực tiếp của môi trường bên ngoài một cách mạnh mẽ nhất. Đzin (1956) đã xác định mối quan hệ giữa nhiệt độ nước và thời gian ấp nở trứng của cá trích đại tây dương theo phương trình:
T = 4 + 44,7 e -0,167 t Với T: Thời gian ấp trứng
t : Nhiệt độ nước [1].
Theo Rounsphell (1933); Uđa và Hônđa (1934); Kurita (1959), nhiệt độ nước và hải lưu trong thời kỳ đẻ trứng và sau thời kỳ đẻ trứng là những nhân tố rất quan trọng, nó xác định sức sinh sản và khả năng sinh tồn của cá con.
Do vậy, những số liệu này đƣợc dùng để dự báo khối lƣợng các thế hệ cá mới bổ sung vào trữ lƣợng đánh bắt [1].
Trong thực tiễn, nhiệt độ nước ảnh hưởng đến sự sống của cá con bằng nhiều đường. Nhưng quan trọng hơn có lẽ là ảnh hưởng đến tồn tại của thức ăn. Số lƣợng thức ăn cần cho cá con trong một thời gian nhất định có liên quan đến năng suất sinh học của thực vật phù du. Sự phát triển của thực vật phù du lại phụ thuộc vào những thay đổi theo mùa của nhiệt độ và lƣợng ánh sáng mặt trời. Corips (1957) nghiên cứu hai loài giáp xác Balanus balnoides
và Balanus balanus đã chứng minh rằng, ở nhiệt độ rất thấp cũng nhƣ ở nhiệt độ rất cao, sự đẻ trứng của một số loài có thể xảy ra vào những thời gian bất thường trong năm. Tanaka (1959) đã chứng minh rằng, thời gian di cư đẻ trứng của cá tráp đỏ (Pagrosomuss major) đƣợc xác định bằng nhiệt độ và số giờ có ánh sáng ban ngày.
Qua nhiều quan sát nghiên cứu thực tế, người ta đã kết luận rằng, có thể dự báo khả năng sống của đàn cá bổ sung và mật độ của đàn bằng cách căn cứ vào các yếu tố như: Nhiệt độ nước và sự thay đổi của nó tại bãi đẻ, thay đổi của nhiệt độ nước biển trong vùng mà ở đó ấu trùng cá sẽ sống, tồn tại thức ăn (sinh vật phù du) và nhiệt độ thích hợp cho sự sống của ấu trùng cá.
* Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến dinh dưỡng, các quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của cá:
Mỗi loài cá có một ngưỡng nhiệt độ nước thích hợp, khi nhiệt độ nước nằm ngoài giới hạn thích hợp, hoạt động bắt mồi của cá thường giảm xuống.
Chẳng hạn cá tuyết không ăn khi nhiệt độ nước dưới 10C và ngưỡng nhiệt độ thích hợp của chúng là (2,2 – 15,5) 0C.
Nhiệt độ có ảnh hưởng gián tiếp đến dinh dưỡng của cá thông qua tồn tại thức ăn cho cá, bởi vì sinh vật phù du làm thức ăn cho cá lại phụ thuộc khá chặt vào nhiệt độ nước.
Sự sinh trưởng của cá phụ thuộc trực tiếp vào mức độ trao đổi chất. Theo Brett (1937) thì có một mức nhiệt độ mà ở đó quá trình trao đổi chất của cá diễn ra trong trạng thái tích cực và tiêu cực đạt tối đa. Kendler (1955) phát hiện, cá Bơn lớn nhanh ở nhiệt độ 13 – 15 0C, còn ở nhiệt độ dưới 1 hoặc 20C, sự sinh trưởng hoàn toàn ngưng trệ. Iokhansen và Krog (1914) đã thấy rằng nhịp điệu sinh trưởng của ấu trùng cá Bơn cũng phụ thuộc vào nhiệt độ [1].
Thông thường, cá phát triển tốt hơn và sống lâu hơn ở nhiệt độ thấp và điều đó xảy ra nhờ tốc độ trao đổi chất thấp và hoạt tính kém, đôi khi nhờ có
nhiều thức ăn. Vaid (1959) đã kết luận, cá cỡ lớn đi tìm các nhiệt độ thấp và có thể đó là nhu cầu sinh lý của chúng cần tới nhiệt độ thấp [1].
* Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến số lượng, sự di cư và quần tụ của cá:
Trong môi trường sống, cá luôn đi tìm và lựa chọn những tổ hợp các điều kiện sinh vật học và vật lý thích hợp của môi trường bên ngoài. Hầu như đối với tất cả các loài cá đều có nhiệt độ cực thuận nhất định. Cần phải biết những nhiệt độ cực thuận để dự báo các vùng tập trung của cá. Uđa đã tổng kết nhiệt độ cực thuận đối với một số loài cá ngừ ở vùng Tây bắc Thái bình dương như sau: Cá Ngừ vây vàng, nhiệt độ cực thuận (21-24) 0C; Cá Ngừ vằn (21-24) 0C; Cá Ngừ vây xanh (18-20) 0C [1].
Những vùng có cá tập trung nhiều thường nằm ở giới hạn của 2 dòng hải lưu hoặc là ở chỗ có xáo trộn nước từ tầng đáy lên và có sự phân kỳ nước.
Các nhà nghiên cứu Nhật và Na uy hoàn toàn không lệ thuộc vào nhau đã tìm thấy rằng, tại các vùng ranh giới của túi nước lạnh có ảnh hưởng lớn đến sự di cư của các loài cá nổi riêng biệt. Các loài cá nổi có khuynh hướng đến tập trung tại các vùng túi lạnh này; Uđa (1936) đã xác định cá Thu đao (Cololabis saira) sống ở giới hạn của 2 dòng hải lưu ấm Kurosio và dòng hải lưu lạnh Oashio; Ditrikh, Sarkheig và Subert (1959) đã đi đến kết luận là ở phần biển Bắc, vào cuối hè và đầu thu, cá Trích tập trung ở trung tâm dòng nước lạnh tầng đáy.
Ngoài ra người ta còn phát hiện thấy, cấu trúc của tầng nhảy vọt nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự chuyển dịch theo chiều thẳng đứng trong một ngày đêm của đàn cá Trích.
1.3.2.2: Ảnh hưởng của ánh sáng:
Cùng với nhiệt độ, ánh sáng cũng là một yêu tố vật lý hải dương có ảnh hưởng đến cá. Cụ thể, ánh sáng ảnh hưởng đến cá thông qua các mặt sau:
* Ánh sáng ảnh hưởng đến phản ứng của cá:
Theo tài liệu hải dương học nghề cá [1], cá có phản ứng đối với kích thích ánh sáng trong giới hạn (0,010,001) lux tuỳ thuộc vào sự kích thích ban đầu là ánh sáng hoặc là bóng tối. Với cường độ ánh sáng thấp từ (50200) lux có thể gây ra phản ứng tối đa của tế bào võng mạc mắt cá. Sherf (1952) đã phát hiện thấy một số đèn đã lôi cuốn đƣợc cá trên những khoảng cách từ (2628) m.
Blinius đã xác định đƣợc rằng, cá có thị giác màu phát triển tốt. Sự tồn tại thị giác màu của cá đƣợc xác nhận bởi những phản ứng khác nhau. Cá có thể nhận ra màu nếu nhƣ độ sáng vƣợt quá một giới hạn nhất định [1].
Cá có thể phản ứng dương hoặc phản ứng âm đối với ánh sáng. Ban đêm ánh sáng nhân tạo lôi cuốn đƣợc nhiều loài cá kinh tế. Chính vì vậy, trong thực tiễn đã đƣợc ứng dụng rất nhiều, nhất là trong khai thác cá.
Qua nhiều thực nghiệm và quan sát, người ta thấy rằng đối với mỗi loài cá có một cường độ ánh sáng thích hợp mà trong đó hoạt tính của cá đạt tối đa. Uthed (1955) đã phát hiện thấy, hoạt tính của ấu trùng cá trích phụ thuộc vào cường độ ánh sáng. Giới hạn thấp nhất của cường độ là 20 lux, tối đa là 4000 lux.
Blaskter, Holiday và Parris(1958) đã thấy rằng, đối với cá trích lớn tuổi có một cường độ sáng tới hạn, mà ở đó cá có thể tập trung và chạy khỏi các chướng ngại. Các đàn cá đã thích nghi với ánh sáng trắng bị phân tán khi độ rọi là 0,1 lux và đối với đàn cá đã quen với bóng tối bị phân tán khi độ rọi là 0,001 lux [1].
* Ánh sáng ảnh hưởng tới việc đẻ trứng và khả năng sinh tồn của ấu trùng cá:
Sullivan và Fisher (1953) đã xác định đƣợc lƣợng ánh sáng có thể ảnh hưởng đến giai đoạn chín muồi sinh dục của cá. Điều đó có nghĩa là ánh sáng tác động về mặt sinh lý và điều chỉnh thời gian đẻ trứng của một số loài cá.
Ánh sáng cũng ảnh hưởng đến tập tính của ấu trùng cá, Bridzher(1956) thấy rằng, vào ban đêm ấu trùng cá Trích đánh bắt đƣợc với sản lƣợng lớn hơn ban ngày.
* Ánh sáng ảnh hưởng đến quá trình di cư theo chiều thẳng đứng của cá trong một ngày đêm:
Tác động của ánh sáng đến việc di cƣ theo chiều thẳng đứng của cá trong một ngày đêm thể hiện khá rõ nét ở các loài cá. Theo tài liệu hải dương học nghề cá [1], qua kết quả theo dõi, quan sát đặc tính di cƣ theo chiều thẳng đứng trong một ngày đêm, người ta đã chia các động vật sống ở biển ra thành 6 nhóm khác nhau liên quan đến tập tính phân bố của chúng so với tầng đột biến nhiệt độ vào các thời điểm khác nhau trong một ngày đêm. Tuy nhiên, nhìn chung tập tính của đa số các loài cá nổi thường từng đàn ngoi lên tầng mặt trước lúc mặt trời lặn. Sau khi mặt trời lặn, chúng phân tán trong tầng nước và khi mặt trời mọc thì đi xuống các lớp nước sâu hơn. Các cá gần tầng đáy, ban ngày thường sống ở đáy, còn ban đêm ngoi lên và phân tán trong các tầng nước. Scharfe (1954) đã quan sát bằng máy đo độ sâu tại hồ Plon đã thấy, trong giai đoạn quan sát cá có khuynh hướng tụ tập thành những đàn nhỏ vào ban ngày và phân tán vào ban đêm.
Ngoài ra, các trạng thái tập tính của cá nhƣ dinh dƣỡng, phản ứng đối với dòng chảy,… cũng thay đổi trong một ngày đêm, chịu ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp của ánh sáng. Chẳng hạn thực vật phù du có thể thải ra các chất độc hại trong giai đoạn quang hợp đã làm cho cá phải tránh những nơi có thực vật phù du tụ tập vào ban ngày hoặc thay đổi theo mùa tương ứng với mức độ quang hợp trong năm của thực vật phù du.
1.3.2.3: Ảnh hưởng của hải lưu, sóng và thuỷ triều:
Hải lưu, sóng và thuỷ triều được xem là các yếu tố thuỷ động có tác động đến cá. Theo tài liệu nghiên cứu về hải dương nghề cá, hải lưu, sóng và thuỷ triều tác động đến cá ở các mặt cụ thể sau:
* Dòng hải lưu ảnh hưởng đến phản ứng, tập tính của cá:
Gawn (1950) và Saunđers (1951) đã mô tả một số dạng chuyển động của cá. Khi ở trong dòng chảy, cá thường quay đầu ngược dòng chảy. Nếu như dòng chảy mạnh, đa số cá bị dòng chảy cuốn đi, nếu nhƣ dòng chảy yếu, cá có thể đi theo hướng khác. Có thể cá dùng dòng chảy để định hướng trên biển.
* Dòng chảy ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động của cá:
Theo tài liệu cơ sở sinh học khai thác cá [16], dòng chảy tác động lên bộ phận cảm giác cơ học da cá, cơ quan đường bên và gây ra sự dịch chuyển của cá. Tốc độ chuyển động của cá phụ thuộc vào lực tác động của dòng chảy lên thân cá. Lực này phân bố không đồng đều trên thân cá và phụ thuộc cơ bản vào hướng và tốc độ của dòng chảy với cá, được xác định bằng công thức:
R = k. Sp . vn2
Trong đó: Sp: Diện tích hình chiếu của thân cá trên hướng vuông góc với dòng chảy, m;
k: Hệ số thuỷ động, phụ thuộc vào hình dạng thân cá và định hướng của nó tương đối với dòng;
vn: Vận tốc tương đối của dòng với cá, m/s.
* Dòng chảy ảnh hưởng tới khả năng sống của ấu trùng:
Walford (1938) đã kết luận rằng, các trứng nổi và ấu trùng cá bị hải lưu cuốn đi có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản lượng của cả thế hệ. Ngoài ra, sự xáo trộn các khối nước khác nhau và sự trao đổi năng lượng giữa biển và khí quyển làm thay đổi các đặc tính của nước (nhiệt độ, nồng độ muối và tỉ trọng) sẽ ảnh hưởng đến khả năng sống của ấu trùng [1].
* Dòng chảy ảnh hưởng tới tập tính của cá trưởng thành:
Tại nhiều vùng người ta nhận thấy có mối quan hệ giữa sản lượng cá nổi với hướng, tốc độ gió và dòng hải lưu (Daviss, 1956-1957). Những quan hệ này có thể được thể hiện qua hướng của các gió chiếm ưu thế và các dòng chảy do gió gây ra tương ứng với các bãi đẻ và các chỗ vỗ béo, sóng,…
Việc phát hiện ra những đặc tính của hải lưu và cá có thể sử dụng để xác định chỗ tập trung của các đàn cá kinh tế là một vấn đề có ý nghĩa thực tiễn.
Theo các nhà nghiên cứu của Nga [1] thì họ thường gặp các đàn cá kinh tế ở các vùng hải lưu chảy xoáy, ở đó cá dừng lại để nghỉ ngơi (Susser, 1958).
Người ta thường phát hiện các đàn cá nổi tương đối lớn tập trung ở trung tâm các vòng hoàn lưu lớn, ít di chuyển và ở cách xa bờ. Cá ăn động vật phù du tập trung ở đó là kết quả của sự xáo trộn bên trong và sự chìm xuống sâu các lớp nước tầng mặt. Mặt khác cách xa trung tâm của các vòng hoàn lưu xoáy tụ là những vùng phân kỳ mà ở đó nước từ tầng đáy dâng lên với nhiều chất hữu cơ. Vì vậy tác động của các vòng hoàn lưu đối với sự tập trung thành đàn của cá giống như sự tác động của sự hội tụ và phân kỳ của các dòng hải lưu.
Khi các dòng hải lưu phân kỳ có hiện tượng dâng nước từ đáy sâu lên sẽ mang các chất dinh dưỡng từ các lớp sâu lên lớp nước tầng mặt, làm cho vùng phân kỳ giàu sản phẩm hữu cơ. Thực vật phù du sử dụng các chất dinh dƣỡng được mang từ lớp nước sâu lên và thường bị các dòng hải lưu mang đi khỏi nơi có hiện tượng dâng nước. Động vật phù du phát triển đến mức tối đa ở các vùng cách xa nơi phân kỳ một ít nên các đàn cá nổi ăn động vật phù du sẽ tập trung ít hơn và phân bố trên một diện tích lớn hơn so với các vùng hội tụ [1].
* Sóng ảnh hưởng tới tập tính cá:
Thông thường, khi thời tiết xấu, cá chạy khỏi các tầng nước trên. Các cơn bão thường hay làm giảm nhiệt độ bề mặt biển và ảnh hưởng đến sản lƣợng cá (Loze, 1957, Yda và Vanatabe, 1938).