《海洋生物資源評估》課件06第六章

1、第五章 動態(tài)綜合模型第一節(jié) 概述第二節(jié) Beverton-Holt模型第三節(jié) 不完全函數(shù)漁獲量方程(Jones法)第四節(jié) Ricker模型第五節(jié) Thompson和Bell模型第六節(jié) 現(xiàn)代動態(tài)綜合模型漁業(yè)資源評估的數(shù)學(xué)模型判斷標(biāo)準(zhǔn)：（1）簡便程度，（2）預(yù)測結(jié)果符合實(shí)際觀察值。（要么正確，要么錯(cuò)誤）動態(tài)綜合模型(Dynamic pool model): 分析模型(analytic model) 單位補(bǔ)充量漁獲量模型(Yield per recruit model)。同年出生的一個(gè)世代在一生中可提供的產(chǎn)量等于一年中各年齡組所能提供的產(chǎn)量。假設(shè)：各世代補(bǔ)充量相等，各齡生長率和死亡率與一個(gè)世代各齡的

2、生長率和死亡率相等。第一節(jié)概述7/11/20224 of 22Yield-per-recruit analysis diagram7/11/20225 of 22年份年齡12345671345672圖5-28 一般動態(tài)綜合模型中的年齡結(jié)構(gòu)（Pitcher和Hart，1982）圖形中表示漁業(yè)中被跟蹤了一系列年份的某一補(bǔ)充量為R的世代影響漁獲量的因素 R，K, M, F, tc 年漁獲量在其它因素一定的條件下，與年補(bǔ)充量水平成比例，即單位補(bǔ)充量產(chǎn)量最大時(shí), 可以從資源群體中捕獲的漁獲量達(dá)到最大值。 漁業(yè)管理的目標(biāo)就是調(diào)整相關(guān)因素而獲得最大漁獲量動態(tài)綜合模型將種群的生長、死亡和補(bǔ)充這些因素都較全面地

3、考慮在內(nèi), 因此從生物學(xué)角度看, 較容易被人們接受,在資源評估和管理中得到應(yīng)用。代表：Beverton-Holt(B-H)和Ricker模型。葉昌臣(1964), 計(jì)算了渤海遼東灣小黃魚的單位補(bǔ)充量漁獲量模型;費(fèi)鴻年(1973), 用B-H模型,對南海北部底拖網(wǎng)魚類;及其他學(xué)者對我國海、淡水主要經(jīng)濟(jì)魚類和水生經(jīng)濟(jì)動物進(jìn)行了評估分析。Yield-per-recruit analysisRecruitment is often unknown, we only can calculate the yield-per-recruit value;Derivation of yield-per-rec

4、ruit model using catch equation and exponential survival equation;Yield-per-recruit value = expected yield an average individual recruit can produce;Plot and interpretation of YPR versus fishing mortality rate;7/11/202212 of 22第二節(jié)Beverton-Holt模型Beverton-Holt提出的單位補(bǔ)充量漁獲量模型（yield per recruit model）原則上是

5、一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的模型，即捕撈格局（即捕撈強(qiáng)度和首次捕撈年齡）長時(shí)間不變，用以分析對資源和漁獲量所產(chǎn)生的影響。 假設(shè)條件: (1)補(bǔ)充量恒定; (2)一個(gè)世代所有的魚都是在同一天孵化; (3)補(bǔ)充和網(wǎng)具選擇性都是“刀刃型”的; (4)從進(jìn)入開發(fā)階段起,其捕撈和自然死亡系數(shù)均為恒定; (5)在該資源群體范圍內(nèi)是充分混合的; (6)個(gè)體生長為勻速生長,即體長與體重的關(guān)系指數(shù)系數(shù) b=3.要解決的問題:首次捕撈年齡 (tc)、捕撈死亡系數(shù)(F)的變化對漁獲個(gè)體數(shù)(Yn)、漁獲重量(Yw)、資源總尾數(shù)(PN)、可捕資源總個(gè)體數(shù)(PN)、資源總重量(Pw)、可捕資源總重量(Pw)、漁獲平均體長( L ) 、

6、漁獲平均體重(W)、漁獲平均年齡(T)的影響?要求已知的參數(shù):(1)補(bǔ)充年齡(tr), (2)最大年齡(t ),(3)Von-Bertanffy生長參數(shù) L、W、K、t0值, (4)自然死亡系數(shù)(M)B-H模型是根據(jù)一個(gè)世代從補(bǔ)充到世代消失過程（trt ），即從補(bǔ)充、生長、死亡其數(shù)量和重量變化情況推導(dǎo)出來的。0圖5-4，一個(gè)世代數(shù)量的消亡過程一、年漁獲量方程 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，當(dāng) 時(shí)，其中則解此微分方程則可得出B-H模型的年漁獲量方程：單位補(bǔ)充漁獲量：單位補(bǔ)充量漁獲尾數(shù)：年漁獲量尾數(shù)：二、年平均資源量方程年平均可捕資源尾數(shù)：單位補(bǔ)充量可捕資源尾數(shù)：年平均可捕資源量：單位補(bǔ)充量可捕資源重量：三、漁獲量的

7、平均體重、平均體長和平均年齡的估算方程年漁獲平均年齡：四、B-H模型的分析和應(yīng)用上述7個(gè)方程構(gòu)成B-H模型其中可控制變量： (1)F，取決于捕撈努力量和捕撈效率(F=qf)(2)tc，取決于最小可捕長度即漁具網(wǎng)目的大小 以首次捕撈年齡為縱坐標(biāo)，捕撈死亡系數(shù)為橫坐標(biāo)，可繪制單位補(bǔ)充量漁獲量等值線圖。Beverton-Holt北海鰈魚的資料已知：工作表格P131-132 (五) 漁獲量方程的簡化計(jì)算法由于t對漁獲量方程影響很小,且t=時(shí),因此第四節(jié)Ricker模型又稱指數(shù)產(chǎn)量模型(Exponential yield model) 假設(shè): (1)分成許多區(qū)間 (2)其中生長率和死亡率穩(wěn)定 (3)其中

8、的體重增長率G、M、F穩(wěn)定 (4)各期間不一定相等 (5)各個(gè)區(qū)間累加 在時(shí)間區(qū)間（ti,ti+1）內(nèi),體重增長率Gi為常數(shù),則令Bt代表在t時(shí)的總資源重量.則，當(dāng) GiZi 資源量增加(低齡)在該區(qū)間的漁獲量:則從該世代所捕獲的總漁獲重量:區(qū)間單位:1個(gè)月、半個(gè)月、1/10年例：印第安那穆塞凱湖的大鰭鱗鰓太陽魚單位補(bǔ)充量的平衡漁獲量（Ricker，1975）已知：自然死亡系數(shù)（M）、捕撈死亡系數(shù)（F），R=1000kg，時(shí)間區(qū)間：1/8年（1.5月）近似計(jì)算：穆塞凱隆湖的大鰭鱗鰓太陽魚 (Ricker 1958)6月16日到9月15日有漁業(yè)作業(yè)。6月16日至7月31日占66%(0.33)，而

9、其后占34%(0.17)。多數(shù)2齡魚個(gè)體還未長大補(bǔ)充，故對F值作了校正。假設(shè)自然死亡在一年中均勻分布，于是對夏季4個(gè)1/8年都假定為0.075，冬季半年作為0.3。表5-2，計(jì)算表格表5-3，G、F、Z與表5-2不同的計(jì)算過程圖5-27、表5-2和表5-3所列種群一個(gè)世代資源生物量變化注意平衡狀態(tài)假設(shè)若不同國家的捕魚船或不同作業(yè)方式的船隊(duì)同時(shí)開發(fā)，則簡易的世代推算法將一個(gè)世代的各個(gè)年齡漁獲量累加第五節(jié)Thompson和Bell模型第六節(jié)現(xiàn)代動態(tài)綜合模型B-H稱為經(jīng)典的動態(tài)綜合模型Clayder(1972)提出現(xiàn)代動態(tài)綜合模型費(fèi)鴻年和張?jiān)娊?1990)認(rèn)為,后者對經(jīng)典擴(kuò)展: (1)各年的R、K、

10、M、F各不相同 (2)考慮種間關(guān)系，建立多魚種B-H模式 (3)考慮種內(nèi)關(guān)系,建立自食性魚類的動態(tài)綜合模型用從群體的每一年齡組得到的產(chǎn)量代替所有年齡的積分:Fi:各年齡組不同; M、R仍為常數(shù) （）捕撈死亡占總死亡的比例， （）總死亡的比例， （）還存活的資源尾數(shù)與補(bǔ)充量的比例， （）平均體重。年份年齡12345671345672圖5-28 一般動態(tài)綜合模型中的年齡結(jié)構(gòu)（Pitcher和Hart，1982）以上方程適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即R、M各齡是相同的。若考慮到R與M隨年齡與季節(jié)的變動，則第j年漁獲量: j: 年份; s: 季節(jié); i: 年齡YPR模型的目的(用途):(1)為合理利用該漁業(yè)資源，

11、制定漁業(yè)法規(guī)，進(jìn)行有效的漁業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。(2)預(yù)測管理措施實(shí)施后對漁獲產(chǎn)量、資源量和漁獲質(zhì)量所產(chǎn)生的長期效果。捕撈死亡系數(shù)對資源量和漁獲量的影響首次捕撈年齡對資源量和漁獲量的影響同時(shí)改變F和Tc對資源量和漁獲量的影響其它參數(shù)的影響(一)捕撈死亡系數(shù)對資源數(shù)量和漁獲量的影響.圖5-5，當(dāng)tc=3.72(年)時(shí),其YW /R與捕撈死亡系數(shù)F的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957)F 增大，YW /R 增大，直到Y(jié)W /R 達(dá)到最大值，然后F 增大，YW /R 減小。圖5-5, 當(dāng)tc=3.72(年)時(shí),其YW /R與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957)3002

12、0010000.50.731.01.5F圖5-6,當(dāng) tc=3.72時(shí),其 與F的關(guān)系 最后臨界值為1. 圖5-7,5-8,當(dāng)tc=3.72時(shí),其 及 與F的關(guān)系 圖5-9,5-10,當(dāng)tc=3.72時(shí), 與F的關(guān)系1.00.500.50.731.01.5F圖5-6 當(dāng)tc=3.72 (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957)最后臨界值為1432100.50.731.01.5圖5-7 當(dāng) tc=3.72 (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系(Beverton和Holt,1957)圖5-8 當(dāng)tc=3.72(年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和H

13、olt,1957)64200.51.01.50.73圖5-9 當(dāng) tc=3.72 (年)時(shí),其 和 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系(Beverton和Holt,1975)600400200504030201000.50.731.01.510864200.51.01.50.73圖5-10 當(dāng) tc=3.72 (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1975) (二)首次捕撈年齡對資源量和漁獲量的影響.圖5-11,5-12,5-13,5-14,5-15,5-16,當(dāng)F =0.73時(shí),各種指標(biāo)與tc的關(guān)系. 高峰 最終(三)同時(shí)改變F和tc對資源量和漁獲量的影響. 圖5-17 北海鰈

14、等漁獲量曲線 BB ,AA :最大持續(xù)產(chǎn)量線最適產(chǎn)量區(qū) AA:tc一定時(shí),變化F的最大產(chǎn)量連成之線(圖5-5) BB :F一定時(shí),變化tc的最大產(chǎn)量連成之線(圖5-11) 利用該圖,可判斷目前漁業(yè)資源的利用狀況.(四)其他參數(shù)值對漁獲量曲線的影響 1、自然死亡系數(shù)M ；2、最大年齡t；3、生長系數(shù)K 演算分析誤差 圖5-21，tc=3.72齡時(shí)，M=0.05, 0.1, 0.15, 0.5時(shí)，YW/R與F之間的關(guān)系圖5-23，tc=3.72 齡時(shí)，t=15, 18, 時(shí)，YW/R與F之間的關(guān)系圖5-25，tc=3.72齡時(shí)，K=0.05, 0.095, 0.20 時(shí)，YW/R 與F之間的關(guān)系W

15、hat can a YPR analysis do?Reduce the likelihood of growth overfishingIdentify an optimal fishing mortality rate;Identify suitable fishing gear selectivity;Estimate key management parametersF0.1: fishing mortality at which the marginal increase (slope of YPR curve) in YPR is 10% of the maximum possib

16、le marginal increase;F0.xFmax: fishing mortality at which YPR has the highest value7/11/202282 of 227/11/202283 of 22Develop a worksheet for YPR analysis（excel）Input data for YPR;Plot and interpretation of YPR versus F;Estimate F0.1 and Fmax;7/11/202284 of 227/11/202285 of 22第七節(jié)實(shí)例一、淡水歐鳊（Clark, 1978）

17、二、長江鰣魚（詹秉義，1989）一、淡水歐鳊已知：體長生長方程為 體長-體重關(guān)系：三種方法：B-HJones(不完全函數(shù)方程)Ricker模型表5-8,5-9,5-10,分別用三種方法計(jì)算的單位補(bǔ)充量漁獲量三種方法最佳漁獲量的tc和F基本相同,比較:B-H模型,雖然b=3.296，仍用b=3計(jì)算. W 計(jì)算結(jié)果較小;、Jones和Ricker的 YW/R值一般很近, F0.5的值幾乎相等，但是，當(dāng)tc=2齡上升到6齡時(shí)，B-H預(yù)報(bào)增加2倍，Jones和Ricker預(yù)報(bào)增加一倍。二、長江鰣魚(詹秉義,1987)目的: tc 和F 對單位補(bǔ)充量漁獲量 單位補(bǔ)充量繁殖力資料:長江鰣魚調(diào)查研究(197

18、7)雌:雄資源量:繁殖力:未開發(fā)種群繁殖力:(Fect =個(gè)體平均絕對繁殖力)原始種群單位補(bǔ)充量繁殖力: 已開發(fā)種群Fec與原始種群Feco百分比P:漁獲量:單位補(bǔ)充量漁獲量:分散與大洋中的鰣魚在5,6月集群入長江口,2齡性成熟，tr=1.9齡，遭捕年齡1.9-2.0，2.9-3.0，遭捕時(shí)：M1=0.1M=0.0286未遭捕時(shí): M1=0.9M=0.2574以tr=1.9齡時(shí)個(gè)體體重為起始生物量(P為20%以下為高危險(xiǎn)區(qū))補(bǔ)充型過度捕撈高危險(xiǎn)區(qū)中的高危險(xiǎn)點(diǎn)保護(hù)措施不同F(xiàn)和tc條件下：圖5-30 雌鰣魚Y/R等值線圖5-31 雄鰣魚Y/R等值線 圖5-32 百分比P的等值線練習(xí)一，遼東灣小黃魚

19、的有關(guān)資料（葉昌臣，1964）如下：(1)當(dāng)tc=2.0年時(shí)，取F=0.0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.7, 1.2, 2.0, 3.0，用B-H模型求算Yw/R并繪圖。(2)當(dāng)F=0.6時(shí)，取tc=1,2,3,11用B-H模型求算Yw/R并繪圖。（不可省略lamda項(xiàng)）。練習(xí)一，遼東灣小黃魚的有關(guān)資料（葉昌臣，1964）如下：（）當(dāng)tc=tr=2.0年時(shí)，取F=0.0, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5值時(shí)，用B-H模型求算下列各項(xiàng)：a）單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R（g/尾）；b）單位補(bǔ)充量平均種群生物量（可捕資源重量）（g/尾）；c）單位補(bǔ)充量漁

20、獲尾數(shù)YN/R；d）單位補(bǔ)充量平均可捕資源尾數(shù)e）漁獲平均體長、平均體重和平均年齡;（）取tc=3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10（年），重復(fù)計(jì)算（）各項(xiàng)。（）繪制單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R對捕撈死亡系數(shù)F的函數(shù)關(guān)系曲線， Yw/R對首次捕撈年齡tc的函數(shù)關(guān)系曲線，以及同時(shí)變化F和tc的等產(chǎn)量曲線。（）如當(dāng)時(shí)的現(xiàn)行值tc=2.0年，F(xiàn)=0.62。試對該資源群體的捕撈利用狀況進(jìn)行分析，判斷其利用是否合理？應(yīng)如何進(jìn)行漁業(yè)調(diào)整和管理？并提出最佳利用方案的建議。二，今有東海綠鰭馬面鲀的如下資料（詹秉義等1986），各齡的平均體重為I齡-25.74g; II-60.62g; III-109.4

21、0g; IV-147.08g; V-190.67g; VI-237.47g; VII-298.12g; VIII-397.76g。自然死亡系數(shù)M=0.257/年，補(bǔ)充年齡tr=1.5年，設(shè)綠鰭馬面鲀的漁汛為上半年度，當(dāng)時(shí)（1985年）的捕撈死亡系數(shù)為F=0.8，tc=1.5年。試用Ricker模型對下列各項(xiàng)進(jìn)行估算：（）當(dāng)tc=tr=1.5年時(shí)，取F=0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0分別計(jì)算其單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R；（）取tc=2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5重復(fù)計(jì)算（）。（）繪制等漁獲量曲線圖。（）分析該漁業(yè)利用是否合理，

22、對該漁業(yè)應(yīng)如何調(diào)整？For i = 1 To 8For tc = 2 To 10 sum = 0 For n = 0 To 3 Z = F(i) + M + n * K temp = Q(n) * Exp(-n * K * (tc - t0) temp = temp * (1 - Exp(-Z * (tinf - tc) / Z sum = sum + temp Next nZ = F(i) + M eM = Exp(-M * (tc - tr) eFM = Exp(-Z * (tinf - tc) Yw(i, tc) = F(i) * Winf * eM * sum Yn(i, tc) =

23、F(i) * eM * (1 - eFM) / Z Pn(i, tc) = eM * (1 - eFM) / Z Pw(i, tc) = Winf * eM * sum Wav(i, tc) = Winf * Z * sum / (1 - eFM) temp = Z * (1 - Exp(-(Z + K * (tinf - tc) * Exp(-K * (tc - t0) temp = temp / (Z + K) / (1 - eFM) Lav(i, tc) = Linf * (1 - temp) tav(i, tc) = 1 / Z + (tc - tinf * eFM) / (1 - eFM)Next tcNext i日期年齡重量GMF6月30日1250.5306280.131月1日1.542.50.344840.130.26月30日2600.3424070.1301月1日2.