Vùng ven biển Thanh Hóa có thành phần khu hệ sinh vật khá đa dạng, phong phú với đầy đủ các nhóm loài đặc trưng cho khu hệ sinh vật biển vùng ven bờ tây Vịnh Bắc Bộ.  Đây là cơ sở tốt để phát triển nghề nuôi trồng hải sản trong khu vực này.

Các hệ sinh thái ven bờ ở vùng ven bờ Thanh Hóa khá đa dạng và tiêu biểu như hệ sinh thái vùng triều-cửa sông, hệ sinh thái rừng ngập mặn và hệ sinh thái rạn san hô... Trong đó, các hệ sinh thái rừng ngập mặn và rạn san hô đóng vai trò quan trọng bậc nhất đối với nguồn lợi hải sản, là các bãi giống, bãi đẻ, nơi cư trú và kiếm mồi v.v. của nhiều loài hải sản có giá trị kinh tế cao ở trong khu vực. Tuy nhiên, các hệ sinh thái này đã và đang bị suy thoái nghiêm trọng do ảnh hưởng của hoạt động con người trong thời gian gần đây, điển hình nhất là hệ sinh thái rạn san hô ở khu vực Hòn Mê và một số thảm rừng ngập mặn ven bờ.

Do dân số tăng nhanh, nhất là ở vùng ven biển, đã và đang tạo nên các áp lực rất lớn tới tài nguyên và môi trường ven biển của khu vực này. Chính sự phát triển thiếu kiểm soát của các nghề khai thác và những bất hợp lý trong việc phát triển cơ cấu tàu thuyền v.v. đã dẫn tới sự suy giảm nhanh chóng về sản lượng hải sản khai thác, năng suất đánh bắt trong những năm gần đây.

Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, khảo sát ở vùng ven biển Thanh Hóa vào hai mùa: mùa mưa (tháng 8/2011) và mùa khô (tháng 4/2012), bước đầu đã xác định được tổng cộng 869 loài, 457 giống, 261 họ thuộc 8 nhóm sinh vật biển. Đa dạng về thành phần loài của các nhóm sinh vật ở vùng ven biển Thanh Hóa thể hiện sự biến động rất mạnh. Trong đó, đa dạng nhất về số loài thuộc về nhóm Cá biển (bao gồm cả cá sống trên rạn san hô và ngoài rạn san hô) với 279 loài (chiếm 32,1% tổng số loài sinh vật); tiếp đó là nhóm Thực vật phù du với 250 loài (chiếm 28,8%); hai nhóm Động vật phù du và Động vật đáy có số loài bắt gặp lần lượt là 99 và 88 loài, chiếm tỷ lệ tương ứng là 11,4% và 10,1%; các nhóm San hô và Rong biển có số loài tương ứng là 68 và 58 loài, với tỷ lệ phần trăm lần lượt là 7,8% và 6,7%. Nhóm Thực vật ngập mặn mới chỉ bắt gặp 26 loài (chiếm 3%), đặc biệt nhóm Cỏ biển mới chỉ phát hiện 1 loài.

Về Thực vật phù du, tổng số có 250 loài và dưới loài, 92 chi, 6 lớp tảo đã được xác định. Trong đó, đa dạng nhất về số loài thuộc về hai lớp tảo Silic (Bacillariophyceae) gặp 116 loài (chiếm 46,4% tổng số loài), 41 chi và lớp tảo Giáp (Dinophyceae) gặp 98 loài (39,2%), 30 chi. Lớp tảo Lam (Cyanophyceae) và lớp tảo Lục (Chlorophyceae) lần lượt có 10 loài, 8 chi và 17 loài, 10 chi ; lớp tảo Mắt (Euglenophyceae) với 7 loài, 2 chi và lớp tảo Kim (Dictyochophyceae) là 2 loài, 1 chi. Cả hai lớp này chỉ chiếm khoảng 0,8 đến 2,8% tổng số loài.

Mật độ TVPD ở vùng ven biển Thanh Hóa đạt ở mức khá phong phú, biến động theo mùa và theo trạm thu mẫu, trong đó mật độ trong mùa khô (tháng 4) cao hơn trong mùa mưa (tháng 8).
Loài tảo phát triển ưu thế tại phần lớn các trạm thu mẫu ngoài biển và ven bờ trong cả 2 đợt khảo sát là loài tảo Giáp Ceratium furca, bên cạnh đó tùy theo vị trí của các trạm và theo mùa có thể còn gặp sự phát triển ưu thế của một số loài khác như các loài tảo chi Pseudo-nitzschia, Gymnodinium sanguineum, hay tảo Silic Skeletonema costatum ưu thế ở vùng triều Nga Sơn.  

Chỉ số đa dạng (H’) biến động mạnh theo mùa, trong đó tháng 4 (mùa khô) có chỉ số H’ dao động mạnh hơn tháng 8 (mùa mưa), điều này thể hiện sự không ổn định của các yếu tố môi trường trong tháng 4.

Về Rong, cỏ biển, ở vùng ven biển Thanh Hóa đã xác định được 68 loài rong biển, trong đó rong Đỏ có 27 loài, rong Nâu 23 loài và rong Lục 17 loài. Trong số các loài đã được ghi nhận ở vùng nghiên cứu chỉ có 27 loài (chiếm 39,7%) mới được phát hiện trong các đợt điều tra, khảo sát của dự án này. Khu hệ rong biển ở vùng nghiên cứu mang tính chất á nhiệt đới. Về Cỏ biển mới chỉ phát hiện 1 loài (Ruppia maritima).

Trong số các loài rong biển đã phát hiện được, có 48 loài phân bố ở vùng triều, 47 loài phân bố ở vùng dưới triều và 29 loài phân bố ở cả hai vùng. Số lượng loài phân bố vào mùa mưa là 27 loài (chiếm 39,7% tổng số loài) và mùa khô là 15 loài (22,0%). 

Số lượng loài ghi nhận được tại mặt cắt nghiên cứu hoàn toàn khác nhau, dao động từ 0 loài (điểm 2,13,14) đến 11 loài (điểm 15) và trung bình là 4,7 loài/ điểm.  Hệ số tương đồng của rong biển dao động trong khoảng 0,0 (các điểm ven bờ với tất cả các điểm còn lại) tới 0,71 (giữa điểm 15 và các điểm 10,11) và trung bình là 0,25.

Về Thực vật ngập mặn, bước đầu đã xác định được 26 loài, 25 chi, 20 họ và 2 ngành (Dương xỉ và Hạt kín) hiện diện ở vùng ven biển Thanh Hóa. Trong số các khu vực đã khảo sát thì vùng ven biển Tĩnh Gia có thành phần loài đa dạng nhất (22 loài, chiếm 84,61% tổng số loài);  tiếp theo là khu vực Hậu Lộc (18 loài), Cầu Ghép (16 loài), Nga Sơn (15 loài) và cuối cùng là khu vực Sầm Sơn (11 loài). Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt này co thể là do đặc điểm điều kiện địa hình ở các khu vực này tạo nên.

So sánh giữa khu vực Thanh Hóa với toàn quốc cho thấy, các nhóm TVNM ở khu vực Thanh Hóa đều thấp hơn rất nhiều. Đây cũng là nét đặc trưng chung của khu vực rừng ngập mặn phía Bắc Trung bộ bởi khu vực này không chỉ có mùa đông lạnh giống như khu vực phía Bắc mà còn có đặc điểm nổi bật ở chỗ bãi triều thường ngắn và dốc nên không phải là điều kiện thuận lợi cho cây ngập mặn phát triển.

Diện tích rừng ngập mặn ở vùng ven biển Thanh Hóa có sự biến động lớn. Trong vòng 13 năm (1998-2011) diện tích rừng ngập mặn đã mất đi khoảng 100 ha bằng 20% diện tích năm 1998. Sự biến động diện tích rừng ngập mặn có thể là do các hoạt động nhân sinh như phát triển khu đô thị, du lịch (khu vực Sầm Sơn) hay sự phát triển các khu công nghiệp và cầu cảng ven biển (khu vực Nghi Sơn, Hậu Lộc). Đặc biệt là sự phát triển nuôi trồng thủy sản ven biển, chặt rừng ngập mặn để làm đầm nuôi đã và đang gây hiệu quả nghiêm trọng đối với hệ sinh thái rừng ngập mặn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây người dân ở khu vực ven biển có nhận thức tốt hơn về rừng ngập mặn, đồng thời được sự quan tâm của các cấp chính quyền cũng như tổ chức trong và ngoài nước nên việc bảo vệ và trồng phục hồi rừng ngập mặn đã và đang được triển khai như khu vực ven biển Hậu Lộc.

Về Động vật phù du, vùng ven biển Thanh Hóa có thành phần loài ĐVPD vùng khá đa dạng, với 99 loài, 52 giống, 43 họ, 13 bộ và 5 ngành đã được xác định.

Cấu trúc sinh thái quần xã ĐVPD ở vùng nghiên cứu gồm các loài thuộc 05 nhóm sinh thái, đó là: nhóm loài ven bờ (chiếm ưu thế), nhóm loài biển khơi (chủ yếu gặp trong mùa khô), nhóm loài phân bố rộng, nhóm loài nước lợ và thậm chí gặp cả nhóm loài nước ngọt trong một số điểm thu mẫu vùng triều.

Giá trị đa dạng sinh học H’/mẫu khá cao (2,0-2,5) và mật độ cá thể ĐVPD đạt mức trung bình khá so với phông nền (0-2000 con/m3 ở vùng nước dưới triều và 2000-4000 con/m3 ở vùng nước triều cửa sông) là tiềm năng duy trì và phát triển cho nguồn lợi sinh vật biển ven bờ Thanh Hóa.

Sự đa dạng về sinh cảnh ven bờ và biến động theo mùa của khối nước kéo theo thành phần và sinh khối quần xã ĐVPD thay đổi, trong đó có nhiều loài ấu trùng tôm, cua, cá, thân mền, tạo nên sự đa dạng về phân bố của quần xã trên mặt rộng, là cơ sở hình thành đa dạng cấu trúc nguồn lợi sinh vật và giá trị nguồn lợi cao ở vùng ven bờ Thanh Hóa.

Về Động vật đáy, ở vùng ven bờ Thanh Hóa, đã xác định được 88 loài, 75 giống, 51 họ thuộc 5 ngành. Trong đó, ngành Bivalvia (Thân mềm hai mảnh vỏ) có số loài đa dạng nhất với 25 loài, 19 giống, 12 họ (chiếm 28,4% tổng số loài); tiếp đó ngành Giun nhiều tơ (Polychaeta) gặp 22 loài, 18 giống, 11 họ (chiếm 25%); ngành Giáp xác (Crustacea) gặp 21 loài, 20 giống, 12 họ (chiếm 23,9%); ngành Mollusca (Thân mềm) gặp 16 loài, 14 giống, 12 họ (chiếm 18,2%) và ít nhất là ngành Echinodermata (Da gai) gặp 4 loài, 4 giống, 4 họ (chiếm 4,5%).  

Vào mùa mưa đã phát hiện được 57 loài, 51 giống, 37 họ, và mùa khô đã gặp 51 loài, 45 giống, 34 họ. So với mùa mưa, tổng số loài thu được vào mùa khô ít hơn 6 loài, trong cấu trúc thành phần thể hiện rõ nét ở nhóm Thân mềm từ 30 loài gặp trong mùa mưa thì đến mùa khô chỉ có 18 loài.

Kết quả nghiên cứu cả hai mùa mưa và mùa khô đều cho thấy mức độ đa dạng sinh học ĐVĐ vùng biển Thanh Hóa thuộc loại thấp. Chỉ số tổng đa dạng (H’) biến động từ 0,31 đến 1,62 thể hiện mức độ đa dạng từ rất thấp đến trung bình.

Chỉ số loài cũng phản ánh xu thế tương tự như chỉ số tổng đa dạng, cao nhất là 5 loài/điểm thu mẫu (Lạch Ghép) và thấp nhất là 2 loài/điểm thu mẫu (Hậu Lộc).

Tổng hợp kết quả nghiên cứu cả hai mùa cho thấy, mức độ đa dạng cao nhất thuộc về vùng nước biển đến độ sâu 30m, chỉ số loài trung bình hai mùa là 3,95 loài /địa điểm thu mẫu và tổng đa dạng đạt 1,49 và thấp là vùng triều Nga Sơn với 2,9 loài/điểm và chỉ số H’ là 0,65; tiếp theo là Lạch Bạng và Hậu Lộc, Lạch Ghép có mức độ đa dạng cao tương tự vùng nước sâu đến 30m.

So sánh với các vùng khác ven bờ miền Bắc Việt Nam (như Trà Cổ, Cửa Lục, Đồ Sơn, Ba Lạt, Cửa Lò từ năm 2001 đến 2008) cũng cho thấy, chỉ số đa dạng ĐVĐ tại vùng biển Thanh Hóa trong năm 2011- 2012 đều thấp hơn.

Vùng biển Thanh Hóa đến độ sâu 30 m nước có mức độ đa dạng sinh học khá thấp, biến động từ 0,31 đến 1,62. Điều đó phản ánh sự ảnh hưởng của môi trường đến quần xã ĐVĐ của khu vực.

So sánh mức độ đa dạng của ĐVĐ năm 2011 – 2012 với các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy có sự suy giảm về số loài và chỉ số đa dạng tại vùng biển ven bờ Thanh Hóa nói riêng và các vùng khác dải ven bờ tây Vịnh Bắc Bộ nói chung.

Về San hô, ở vùng ven biển Thanh Hóa các rạn san hô duy nhất phân bố ở quần đảo Hòn Mê, nơi có các điều kiện tự nhiên phù hợp cho các loài san hô sinh trưởng và phát triển. Tuy nhiên, quần xã san hô tại đây có số lượng loài kém phong phú, với 58 loài, 22 giống và 12 họ. Diện phân bố của chúng thường thưa thớt quanh các đảo và chỉ tập trung thành rạn ở phía Tây Hòn Mê và Nam Hòn Bung với độ phủ ở mức độ trung bình.

Các rạn san hô ở quần đảo Hòn Mê đã và đang bị suy thoái nghiêm trọng do các tác động từ phía con người, điển hình trong số đó là việc khai thác hải sản bằng thuốc nổ thuốc độc đã phá hủy các rạn san hô có lịch sử phát triển hàng nghìn năm nay. Do vậy cần có các biện pháp ngăn cấm các hình thức khai thác này đồng thời tuyên truyền ý thức bảo vệ tài nguyên thiên nhiên nhằm sử dùng lâu dài cho cộng đồng ngư dân.

Về Cá biển, cho tới nay đã xác định được 279 loài, 151 giống, 71 họ cá hiện diện ở vùng ven bờ Thanh Hóa. Khu hệ cá ở vùng nghiên cứu được phân chia ra làm 3 nhóm sinh thái: cá rạn san hô (117 loài), cá đáy (118 loài), cá nổi (39). Vùng biển phía Bắc Hòn Mê có số lượng loài phong phú hơn (142 loài) so với vùng biển phía Nam Hòn Mê (129 loài).

Dựa vào giá trị sử dụng có thể phân chia khu hệ cá thành 3 nhóm: nhóm cá làm thực phẩm, nhóm cá làm cảnh và nhóm cá dược liệu. Trong đó, nhóm cá làm thực phẩm đã có dấu hiệu suy giảm nhanh chóng về nguồn lợi do hậu quả của khai thác tận diệt và quá mức trong thời gian dài. Riêng hai nhóm cá: nhóm cá làm cảnh và nhóm cá dược liệu thì hầu như nguồn lợi tự nhiên còn khá tốt do chưa bị khai thác nhiều và việc thiết lập kênh thị trường cũng nhu quy trình chiết xuất dược liệu của Việt Nam còn thấp kém.
Kết quả điều tra nguồn lợi hải sản bằng tàu đánh cá bằng lưới kéo đáy cho thấy vùng biển Hòn Mê và lân cận có năng suất đánh bắt khá cao, ước tính 76,4kg/giờ kéo lưới. Ngư trường khai thác hải sản ở khu vực Hòn Mê khá tập trung và có sự khác biệt giữa phía Bắc và Nam Hòn Mê, đó là năng suất đánh bắt phía Bắc (79,7kg/giờ) cao hơn so với phía Nam (67,3kg/giờ).

Do sự phát triển thiếu kiểm soát của các nghề khai thác và những bất hợp lý trong việc phát triển cơ cấu tàu thuyền, dẫn tới sự suy giảm nhanh chóng về sản lượng khai thác. Nếu như năm 2001, năng suất khai thác trung bình cao nhất đạt 99 kg/giờ thì sản lượng ở các chuyến điều tra lặp lại sau đó đã suy giảm nhanh chóng. Ví dụ, năm 2005, năng suất khai thác trung bình chỉ còn 58,5kg/giờ.

Về sự tích lũy các độ tố trong sinh vật ở vùng nghiên cứu, kết quả nghiên cứu mức độ tích tụ hoá chất bảo vệ thực vật cơ clo, hợp chất PolyChlor-Byphenyl (PCBs) và nhóm kim loại nặng trong 36 mẫu động vật thân mềm hai mảnh vỏ, giáp xác và cá cho thấy có sự tích lũy HCBVTV cơ clo và PCBs trên các mẫu sinh vật ở vùng nghiên cứu nhưng có hàm lượng thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn trong thực phẩm của Mỹ.

- Sự tích lũy các kim loại nặng có tính độc (Pb, Cd, As và Hg) trong các nhóm sinh vật ở các mức độ khác nhau tùy theo từng nhóm sinh vật và vùng phân bố. Đối với độc tố Pb, đã phát hiện trong 10/12 mẫu cá, 5/11 mẫu giáp xác và 7/11 mẫu động vật hai mảnh vỏ với hàm lượng cao hơn quy chuẩn của BYT. Đối với độc tố Cd, đã phát hiện trong 10/12 mẫu cá, 5/11 mẫu giáp xác và 1/11 mẫu động vật thân mềm hai mảnh vỏ. Đối độc tố As, đã phát hiện trong 2/11 mẫu động vật hai mảnh vỏ, 1/11 mẫu giáp xác và 3/12 mẫu cá. Độc tố Hg đã phát hiện trong 3/12 mẫu cá, 2/11 mẫu động vật thân mềm hai mảnh vỏ và không gặp trong mẫu giáp xác. Đối với Cu và Zn, có 1/12 mẫu có hàm lượng Cu vượt quá chuẩn và 3/12 mẫu có hàm lượng Zn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.