海洋漁業(yè)資源的科學管理

1、第十一章 海洋漁業(yè)資源的科學管理,學習目的 掌握可更新自然資源的特點、持續(xù)產(chǎn)量和最大持續(xù)產(chǎn)量的概念； 了解傳統(tǒng)漁業(yè)資源管理模式及有關(guān)的持續(xù)產(chǎn)量模型、動態(tài)庫模型，明確傳統(tǒng)漁業(yè)資源管理模式的局限性； 掌握大海洋生態(tài)系的基本概念和管理目標，了解生態(tài)系統(tǒng)動力學基本理論及其對海洋生物資源開放利用和管理的意義，了解海洋增養(yǎng)殖業(yè)的基本原理和實踐上存在的問題。,第一節(jié) 傳統(tǒng)的漁業(yè)資源管理模式,一、持續(xù)產(chǎn)量和最大持續(xù)產(chǎn)量的原理,（一）持續(xù)產(chǎn)量和最大持續(xù)產(chǎn)量 持續(xù)產(chǎn)量（sustainable yield）就是在生態(tài)環(huán)境基本穩(wěn)定的條件下，每年從該種群資源中捕撈一定的數(shù)量而不影響資源量繼續(xù)保持在一定的水平上，這種漁獲

2、量可以年復一年的獲得就稱為持續(xù)產(chǎn)量或平衡漁獲量也稱剩余產(chǎn)量。,一個漁業(yè)種群生物量的自然增長量（dBdt，即種群剩余生產(chǎn)部分）與種群大小（B）有關(guān)。 當種群生物量處于極低水平（B 0）或達到最大（B = B）時，dBdt為零； 當種群為中等大小時，dBdt最大,在每一生物量水平上(低于環(huán)境最大負載量)都有一個持續(xù)產(chǎn)量 最大持續(xù)產(chǎn)量（maximum sustainable yield，MSY）：海洋漁業(yè)資源科學管理的目標,捕撈力量或稱捕撈努力量（fishing effect）通常是指特定時間內(nèi)投入漁業(yè)的捕撈生產(chǎn)工具設備的數(shù)量和強度，網(wǎng)目大小則與種群中被捕撈的年齡有關(guān)。,（二）捕撈力量、網(wǎng)目大小與持

3、續(xù)產(chǎn)量的關(guān)系,如果捕撈量超過種群本身的自然增長能力，將導致資源量不斷下降，表現(xiàn)在總漁獲量和單位捕撈力量漁獲量隨捕撈力量的增加而減少，同時捕撈對象的自然補充量也不斷下降，引起資源衰退（甚至最終形成不了漁汛） 。 生物學捕撈過度： 生長型捕撈過度：過度捕撈小個體 補充型捕撈過度：過度捕撈親體 經(jīng)濟學捕撈過度,（三）過度捕撈（overfishing）,有關(guān)漁業(yè)管理的數(shù)學模型很多，其目的均為在可持續(xù)利用的前提下，盡可能獲得最大產(chǎn)量。 剩余產(chǎn)量模型為其中較為簡單 一種，其特點是只考慮產(chǎn)量因素。 1在未開發(fā)利用的情況下 種群增長模式可表達為： dB/dtrB（BB）/ B 上式為拋物線圖形,二、持續(xù)產(chǎn)量模

4、型（sustainable yield model）,要使 dB/dt 達到最大值，只要對其求導并令其為零： d2B/dt2 rB2rB0 ，得： B B/2 時增長速率最快 2在開發(fā)利用的情況下，種群的增長速率還受捕撈的影響 設捕撈死亡系數(shù)為F，則： dB/dtrB（BB）/ B FB （F：捕撈死亡系數(shù)） 假設捕撈死亡系數(shù) F 與捕撈力量 f 成直線正比，即 F q f （ q ：可捕系數(shù)） dB/dtrB（BB）/ B q f B q f B rBrB2/ B時， dB/dt0，種群生物量不變， 達持續(xù)產(chǎn)量或平衡漁獲量，以Y 表示。,持續(xù)產(chǎn)量模型：Y f q B r B rB2/ B（表

5、示平衡狀態(tài)下漁獲量與種群生物量呈拋物線關(guān)系，此外 Y 有多個 ） 由于實際現(xiàn)存的生物量難以確定，將Y-B關(guān)系轉(zhuǎn)換為Y-f 關(guān)系： 由Y f q B r BrB2/ B，得： B B f q B / r，代入上式 得： Y f qB f q（Bf q/r）（qB）f（q2 B / r）f 2 表明在平衡狀態(tài)下，平衡漁獲量與捕撈力量亦呈拋物線關(guān)系。 設 a q B ， b q2 B/ r 即 Y a f b f 2 或 Y / f a bf 表明平衡狀態(tài)下，單位捕撈力量漁獲量與捕撈力量為線性關(guān)系。 3MSY與fMSY 由Y a f b f 2求Y最大值，須令 dY /df a 2bf 0 得：f

6、fMSY a / 2br B / 2q，MSY a2 / 4b r B2 / 4 只要算得參數(shù)a、b就可計算得MSY及其相應的fMSY,4、參數(shù)估算 （1）f 標準化：用于當量計算 標準船、作業(yè)時間、網(wǎng)次 （2）估算 原理：根據(jù)平衡狀態(tài)下單位捕撈力量漁獲量與捕撈力量為線性關(guān)系，進行直線回歸 如果獲得平衡狀態(tài)下的第i年平衡漁獲量Yi 及其相應的捕撈力量f i的資料?？筛鶕?jù) Yi / f i a b f i 進行回歸 應用上的主要問題：Yi 與 f i 是否處于平衡狀態(tài)難以確定，可能出現(xiàn)f 不斷變化，難以達穩(wěn)定或f 一直不變，始終處于一點平衡的狀況。,“一年滯后法” 原理：種群在外來壓力下，有恢復

7、到平衡狀態(tài)的能力或趨勢 Y（i1） / f （i1） a bfi “一年滯后法”的推廣,5、評述： 優(yōu)點：不需要鑒定研究對象的年齡、生長率、出生率、死亡率和補充率等參數(shù)，只要有多年的漁獲量和捕撈力量資料，即可滿足計算要求 ，簡便，適合一些生活史短，年齡鑒定困難的種類。 缺點：不易獲得數(shù)據(jù)；人為與自然因素影響較多。,動態(tài)庫模型把種群作為個體的總和，處于連續(xù)的補充、生長與死亡之中，通過分析這些因素與人類捕撈的關(guān)系，作出模型，指導捕撈。又稱為單位補充群體產(chǎn)量模型。 （一）同齡群體在生命周期中的數(shù)量和生物量變動 原因：平衡狀態(tài)下，一個種群一年內(nèi)提供的漁獲量等于一個同齡群體一生所提供的漁獲量。 對某一魚

8、類種群中的同齡群體，其一生中的數(shù)量因死亡隨年齡增加而減少；各年齡組的平均體重由于生長隨年齡的增加而增加到最大體重。 生物量（數(shù)量乘以個體平均重量）呈開始增加，至最大值后又逐漸下降的過程，同齡群體在其生命周期中所能提供的捕撈量也隨之不斷變化。,三、動態(tài)庫模型（dynamic pool model）,通過分析補充、生長與死亡選擇何時抓，捕撈力量多大。 設某一時期初資源重量為P1，這一時期末資源重量為P2，則： P2 P1 （R G）（F M） R：因繁殖增加的資源量（補充量），G：因生長而增加的重量，F(xiàn)：因捕撈而減少的生物量，M：因自然死亡而減少的生物量。 要維持持久產(chǎn)量，就要使這種群保持平衡，即

9、P2 P1，必須： R G F M 在資源未利用時期內(nèi)，生產(chǎn)量和補充量與自然死亡相平衡。當開始利用資源時還要考慮捕撈造成的死亡損失。,（二）補充量 t r為進入補充群的年齡（人為確定），t c為開始被捕撈的年齡（網(wǎng)目大小），t 為該魚種群的最大年齡。 t c t r t t c 由于補充量預報困難，在動態(tài)庫模型中，主要是研究單位補充漁獲量（YR）模型，而不是產(chǎn)量（Y）模型。即估算單位補充最大持續(xù)產(chǎn)量MYR（maximum yieldrecruit），而不是最大持續(xù)產(chǎn)量MSY。,1、經(jīng)驗公式： 伯塔蘭菲（Von Bertalanffy）體重增長方程式可表示為：,Wt：年齡t的平均體重； W：隨年

10、齡增長而增長的漸近體重； K：生長曲線的曲率，決定趨向W的變動率的一個常數(shù)； t0：體重為零時的理論年齡，小于零。,（三）魚類的生長,2、生長參數(shù)計算： 由體重生長方程式可推導得：,ZFM 為簡化，模型假設M是常數(shù)，討論如何控制F達到合理開發(fā)。 1自然死亡系數(shù) dN /dtMN t 定積分，得： N t N 0 eM ( tt0) 設t 0為生命周期開始時間，t 00，則上式為：N t N0 eM t 在補充年齡為t r，補充量為R 時： N t ReM ( ttr) 2捕撈死亡系數(shù) 當M 0 N t N 0 eF t 3總死亡系數(shù) 在捕撈階段， N t N 0 e(F+M ) t,（四）魚類

11、的死亡,當捕撈的最初年齡為tc ，年齡tc時數(shù)量為R 則：N t Re(F+M ) ( ttc) 或N t R eZ (ttc) 瞬時總死亡系數(shù)的估算及其分離： （1）瞬時總死亡系數(shù)Z的估算 單位捕撈力量漁獲量：CPUE Y/ f CPUE是某水域中魚類分布密度的指標數(shù)，所以它可以用來表示漁場中種群數(shù)量大小的相對特征值，即平均相對種群數(shù)量的指標。 假設漁獲量與種群數(shù)量成正比 設t1 時， CPUE是n0，種群數(shù)量N0； t1 時， CPUE是n1，種群數(shù)量N1 則n0 /n1N0 /N1 由N t N 0 e(F+M ) t，得N 1 N 0 e(F+M ),N0 /N1e(F+M ) e t

12、 ln（N0 /N1） F+M Z ln（ n0 /n1 ） 同一世代t齡到t 1齡的總死亡Z ： Z ln（Yt / ft ）/（ Y（t+1）/ f（t+1） （2）瞬時自然死亡系數(shù)和瞬時捕撈死亡系數(shù)的分離 Z F M 若能估算出M ，即可求得F 根據(jù) Z q f M 設q、 M為常數(shù)，通過一系列Z與f ，經(jīng)直線回歸，可得出。 上述各方程參數(shù)的估算需用一些實踐參數(shù)，包括年齡鑒定、各年齡體重、各年齡數(shù)量、捕撈力量和漁獲量。,（五）動態(tài)庫模型,公式中，W、M、t0、K是常數(shù)，需求出；F、 、是變量，而、由tc決定，因此公式本質(zhì)上反映了YW與F、 tc的關(guān)系。 由模型作圖，得等產(chǎn)量曲線。,模型推

13、導： 在一定捕撈強度下，某世代群體在t齡時的可能漁獲量YW和相應的捕撈死亡系數(shù)F，可用微分方程表示： dYW /dt F N t Wt,傳統(tǒng)管理模式往往以環(huán)境保持基本穩(wěn)定為前提條件，但海洋生態(tài)過程是動態(tài)過程，許多生態(tài)因子（自然與人為）始終處于變動之中，都會對漁業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)生影響。,四、傳統(tǒng)漁業(yè)資源管理模式的局限性,第二節(jié) 大海洋生態(tài)系的管理,一、大海洋生態(tài)系的內(nèi)涵 （一）大海洋生態(tài)系的一般概念 1984年，美國海洋大氣局的K. Sherman和羅得島大學的L. Alexander首先提出大海洋生態(tài)系（large marine ecosystems，LMEs）的概念： l大海洋生態(tài)系的面積一般要在2

14、0萬km2以上，主要包括從沿岸到陸架邊緣水域； 2具有獨特的海底深度、海洋學特征和生產(chǎn)力特征； 3生物種群具有適宜的繁殖、生長和營養(yǎng)（食物鏈）的依賴關(guān)系，組成一個自我發(fā)展的循環(huán)系統(tǒng)； 4對污染、人類捕撈和海洋環(huán)境等因素的壓力具有相同的影響和作用。,大海洋生態(tài)系的觀點使海洋綜合管理(主要是資源和環(huán)境管理)從行政區(qū)劃管理走向生態(tài)系統(tǒng)管理。有利于跨國研究、監(jiān)測、管理和持續(xù)利用海洋生物資源，已引起各國的廣泛關(guān)注和積極響應。 現(xiàn)在大海洋生態(tài)系的概念有所擴展，不再強調(diào)20萬km2的面積，事實上有少數(shù)大海洋生態(tài)系的面積不到 10萬km2 。 目前全球已確定諸如波羅的海、地中海、我國東海、黃海等50個大海洋生

15、態(tài)系，大多數(shù)大海洋生態(tài)系面臨捕撈過度、環(huán)境污染嚴重、海洋生物棲息地質(zhì)量下降等問題的困擾,人為因素： 1、人類不合理捕撈活動是導致大海洋生態(tài)系變化的重要原因。 2、污染成為系統(tǒng)外部人為影響的另一重要因素。 3、沿岸大型海岸工程建設會導致變水流方向改變、加快淤泥沉積和阻斷溯河魚類的洄游通道等。,（二）影響大海洋生態(tài)系質(zhì)量的因素,自然因素： 1、全球氣候異常 2、海流流向改變 3、“自然獵捕” 大海洋生態(tài)系的質(zhì)量主要以系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力水平為判斷的依據(jù)。 Sherman博士等人提出5個指數(shù)評價海洋生態(tài)系的健康：生物多樣性、穩(wěn)定性、產(chǎn)量、生產(chǎn)力和彈性。,（一）管理目標 世界海洋漁業(yè)的管理方向?qū)⒂蛇^去

16、的開發(fā)型向管理型轉(zhuǎn)變，從單種到多種資源管理并向著整體、系統(tǒng)水平發(fā)展。大海洋生態(tài)系管理的基本目標包括： 1持續(xù)利用海洋生物資源 2保護業(yè)已衰退的某種漁業(yè)資源 3最終實現(xiàn)增加經(jīng)濟效益和漁民收入的目標。 （二）大海洋生態(tài)系管理的實踐與存在問題 資源保護：控制捕撈力量、擴大網(wǎng)目和禁漁期、禁漁區(qū)等 資源增殖：種苗放流和保護幼魚、投放人工魚礁以吸引魚類和防止有害的拖網(wǎng)作業(yè)等方面采取一些措施。,二、大海洋生態(tài)系的管理目標與實踐,主要的問題： 1、如何做好不同國家之間的合作與協(xié)調(diào) 單個國家容易管理，如澳大利亞，南極 國家內(nèi)部不同部門的利益協(xié)調(diào) 2、還有另外一些必須深入研究的重要課題 一些種群存活、生長、繁殖、

17、分布等情況及影響因素還不清楚。 大海洋生態(tài)系出現(xiàn)的問題不是靠短期的、局部的努力就能解決的,甚至不是一個國家單獨能解決的。UNDP、UNEP、FAO、和World BankI等國際組織以及美國國家海洋大氣局(NOAA)正在推動大海洋生態(tài)系國際計劃。,大海洋生態(tài)系的管理過程分為4個階段： 1、收集歷史資料、綜合分析、評估生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀； 2、管理規(guī)劃，在綜合分析了解生態(tài)系統(tǒng)的基礎上，制定生態(tài)系統(tǒng)綜合管理的目標和詳細的實施方案，分析社會經(jīng)濟效益； 3、實施管理方案，包括進行連續(xù)的、長期的、大尺度的監(jiān)測； 4、管理計劃的反饋階段，根據(jù)實際行動結(jié)果適時調(diào)整實施方案。,研究背景及目的： 在世界面臨著人口、資

18、源及環(huán)境三大問題的今天，海洋資源的開發(fā)、海洋環(huán)境的保護與利用等已成了各沿海國家普遍關(guān)注的問題,三、生態(tài)系統(tǒng)動力學研究,基本目的是為保護海洋環(huán)境及海洋資源的開發(fā)利用提供理論依據(jù)，生態(tài)系統(tǒng)動力學是大海洋生態(tài)系管理的理論基礎。,“全球海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學研究計劃（GLOBEC）”已于1995年被確定為國際地圈生物圈計劃（IGBP）的核心計劃。 目標：提高對全球海洋生態(tài)系統(tǒng)及其主要亞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及它對物理壓力響應的認識，預測海洋生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應。 主要任務包括： （1）認識多尺度的物理環(huán)境過程如何強迫大尺度的海洋生態(tài)系統(tǒng)變化； （2）確定生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與海洋系統(tǒng)動態(tài)變異之間的關(guān)系，重點研究營

19、養(yǎng)動力學通道、它的變化以及營養(yǎng)質(zhì)量在食物網(wǎng)中的作用； （3）使用物理、生物、化學耦合模型確定全球變化對群體動態(tài)的影響； （4）通過定性、定量反饋機制確定海洋生態(tài)系統(tǒng)變化對整個地球系統(tǒng)的影響。,GLOBEC實施計劃由國際核心研究計劃、區(qū)域研究計劃和國家研究計劃三個部分分別進行又相互銜接。 海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學研究還處于剛起動階段，中國是開展這方面研究較早的國家之一，目前國家層次的GLOBEC正在實施。 我國近海海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學研究目標的核心是認識海洋生態(tài)系統(tǒng)的變化規(guī)律，并量化其動態(tài)變化，以生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物理過程、化學過程和生物生產(chǎn)過程及其相互作用進行重點研究和建模，對生物資源開發(fā)利用的可持續(xù)性進

20、行探討和預測。,優(yōu)先研究的領域包括： （1）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力和容納量評估研究。 （2）關(guān)鍵物理過程研究。 （3）生源元素生物地球化學循環(huán)和生物生產(chǎn)過程研究。 （4）食物網(wǎng)和營養(yǎng)動力學研究。 （5）生物資源補充量動態(tài)和優(yōu)勢種交替機制研究。 （6）生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評估與可持續(xù)性優(yōu)化技術(shù)。 （7）生態(tài)系統(tǒng)動力學建模與預測。,第三節(jié) 海洋水產(chǎn)生產(chǎn)農(nóng)牧化,一、海洋生產(chǎn)農(nóng)牧化的原理 增殖放流就是根據(jù)自然種群補充過程各階段中，幼體的死亡率最高這一規(guī)律，通過人工繁殖苗種，經(jīng)過中間飼養(yǎng)后放流的方法可提高幼體在海區(qū)的成活率，也就是等于人為地提高資源種群的補充量。 “耕海漁業(yè)”則是在港灣或池塘利用天然餌料（營養(yǎng)

21、）或以人工投餌方式進行的“圈養(yǎng)式”養(yǎng)殖生產(chǎn)。,二、實踐狀況 我國早就對某些海洋生物（如縊蟶、牡蠣、蚶等）進行過人工或半人工養(yǎng)殖，近幾十年來，海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有很大的發(fā)展。 藻類：海帶養(yǎng)殖南移，年產(chǎn)量已經(jīng)達到200萬噸（濕重），紫菜、裙帶菜、江蘺等大型海藻的養(yǎng)殖也有一定規(guī)模。 貝類：貽貝、扇貝、牡蠣、菲律賓蛤仔 對蝦：20年前開始發(fā)展，長毛對蝦、中國對蝦、日本對蝦、斑節(jié)對蝦、南美白對蝦等。 魚類：近年來內(nèi)灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展很快，主要養(yǎng)殖對象是一些產(chǎn)量和價值都較高的種類，如石斑魚、真鯛、黃花魚、牙鲆等。 在海洋牧業(yè)方面，我國還處在起步階段，已有一些種類（如對蝦、海蜇）進行苗種放流實踐。,三、目前面臨主要問題 過度養(yǎng)殖、病害嚴重、養(yǎng)殖品種品質(zhì)退化、對野生種群的影響等等 四、解決途徑的研究 1、倡導生態(tài)養(yǎng)殖、防止病害爆發(fā) 2、開展養(yǎng)殖容量的研究 容量：一個特定種群在一個時間，在特定的環(huán)境條件下，生態(tài)系統(tǒng)所能支持的種群的有限大小。,環(huán)境容量：自然環(huán)