海洋生态学过度捕捞与海水养殖问题及渔业管理
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第十二章 过度捕捞与海水 养殖问题及渔业管理
学习目的
掌握可更新自然资源的特点、持续产量和最大持续产 量的概念；
了解传统渔业资源管理模式及有关的持续产量模型、 动态库模型，明确传统渔业资源管理模式的局限性；
掌握大海洋生态系的基本概念和管理目标，了解生态 系统动力学基本理论及其对海洋生物资源开放利用和 管理的意义，了解海洋增养殖业的基本原理和实践上 存在的问题。
第一节 传统的渔业资源管理模式
一、持续产量和最大持续产量的原理
（一）持续产量和最大持续产量
持续产量（sustainable yield）就是在生态环境基
本稳定的条件下，每年从该种群资源中捕捞一定的数 量而不影响资源量继续保持在一定的水平上，这种渔 获量可以年复一年的获得就称为持续产量或平衡渔获
量也称剩余产量。
数量或重量
同龄群体总体重 最大体重（W∞ ）
补充年 捕捞年 龄（t r）龄（t c）
年龄（t）
图 11.5 鱼类种群同龄群体在其生命期间数量和重量的 变化
通过分析补充、生长与死亡选择何时抓，捕捞力量多大。 设某一时期初资源重量为P1，这一时期末资源重量为P2，则： P2 ＝ P1 ＋（R ＋ G）－（F ＋ M） R：因繁殖增加的资源量（补充量），G：因生长而增加的重量，F：因捕
持续产量或平衡渔获量，以Y 表示。
持续产量模型：Y ＝ f q B ＝ r B － rB2/ B∞（表示平衡状态下渔获量与种 群生物量呈抛物线关系，此外 Y 有多个 ）
由于实际现存的生物量难以确定，将Y-B关系转换为Y-f 关系：
由Y ＝f q B ＝ r B－rB2/ B∞，得： B ＝ B∞ － f q B∞ / r，代入上式 得： Y ＝f qB ＝f q（B∞－f q/r）＝（qB∞）f－（q2 B∞ / r）f 2
一个渔业种群生物量的 自然增长量（dB／dt， 即种群剩余生产部分） 与种群大小（B）有关。
当种群生物量处于极低 水平（B ≈ 0）或达到 最大（B = B∞）时， dB／dt为零；
当种群为中等大小时， dB／dt最大
B∞ “剩余生产部分”
= 持续产量
B2
置换线
最大持续产量
B1
图 11.l 种群大小与渔业产量关系示意图 B 为种群生物量，B∞为最大种群生物量
2．在开发利用的情况下，种群的增长速率还受捕捞的影响
设捕捞死亡系数为F，则： dB/dt＝rB[（B∞－B）/ B∞]－ FB （F：捕捞死亡系数） 假设捕捞死亡系数 F 与捕捞力量 f 成直线正比，即 F ＝ q f （ q ：可捕系数） dB/dt＝rB（B∞－B）/ B∞－ q f B q f B ＝rB－rB2/ B∞时， dB/dt＝0，种群生物量不变， 达
（引自 Pitcher & Hart 1982）
在每一生物量水平上(低于环境最大负载量)都 有一个持续产量
最大持续产量（maximum sustainable yield， MSY）：海洋渔业资源科学管理的目标
（二）捕捞力量、网目大小与持续产量的关系
பைடு நூலகம்
捕捞力量或称捕捞努力量（fishing effect）通常是指特定时间 内投入渔业的捕捞生产工具设备的数量和强度，网目大小则 与种群中被捕捞的年龄有关。
势
Y（i＋1） / f （i＋1） ＝ a — bfi
③“一年滞后法”的推广
5、评述： 优点：不需要鉴定研究对象的年龄、生长率、出生率、死亡率
和补充率等参数，只要有多年的渔获量和捕捞力量资料，即 可满足计算要求 ，简便，适合一些生活史短，年龄鉴定困难 的种类。 缺点：不易获得数据；人为与自然因素影响较多。
表明在平衡状态下，平衡渔获量与捕捞力量亦呈抛物线关系。
设 a ＝ q B∞ ， b ＝ q2 B∞/ r
即 Y ＝a f －b f 2
或 Y / f＝ a — bf
表明平衡状态下，单位捕捞力量渔获量与捕捞力量为线性关系。
3．MSY与fMSY 由Y ＝ a f －b f 2求Y最大值，须令 dY /df ＝ a — 2bf ＝0
①如果获得平衡状态下的第i年平衡渔获量Yi
及其相应的捕捞力量f
的资料。可根据
i
Yi / f i ＝ a — b f i 进行回归
应用上的主要问题：Yi 与 f i 是否处于平衡状态难以确定，可能出现f 不断变化，难以 达稳定或f 一直不变，始终处于一点平衡的状况。
②“一年滞后法” 原理：种群在外来压力下，有恢复到平衡状态的能力或趋
得：f ＝ fMSY ＝a / 2b＝r B∞ / 2q，MSY ＝ a2 / 4b＝ r B∞2 / 4 只要算得参数a、b就可计算得MSY及其相应的fMSY
4、参数估算
（1）f 标准化：用于当量计算
标准船、作业时间、网次
（2）估算
原理：根据平衡状态下单位捕捞力量渔获量与捕捞力量为线性关系，进行直线回归
dB/dt
剩余产量模型为其中较为简单
一种，其特点是只考虑产量因素。
1．在未开发利用的情况下
种群增长模式可表达为：
dB/dt＝rB[（B∞－B）/ B∞] 上式为抛物线图形
0
B∞/ 2
B∞
图 11.4 未开发利用时自然增长 率与生物量的关系
要使 dB/dt 达到最大值，只要对其求导并令其为零： d2B/dt2＝ rB∞－2rB＝0 ，得： B＝ B∞/2 时增长速率最快
三、动态库模型（dynamic pool model）
动态库模型把种群作为个体的总和，处于连续的补充、生长与死亡之中，通 过分析这些因素与人类捕捞的关系，作出模型，指导捕捞。又称为单位补充群体 产量模型。 （一）同龄群体在生命周期中的数量和生物量变动 原因：平衡状态下，一个种群一年内提供的渔获量等于一个同龄群体一生所提供 的渔获量。 对某一鱼类种群中的同龄群体，其一生中的数量因死亡随年龄增加而减少；各年 龄组的平均体重由于生长随年龄的增加而增加到最大体重。 生物量（数量乘以个体平均重量）呈开始增加，至最大值后又逐渐下降的过程， 同龄群体在其生命周期中所能提供的捕捞量也随之不断变化。
c p
a
n
平衡渔获量 Y 平衡渔获量 Y
b
0
捕捞力量 f
图 11.2 不同种类的总渔获量
和捕捞力量的关系
m
0
捕捞力量 f
图 11.3 同一种类不同网目的捕捞力量
和总渔获量的关系
二、持续产量模型（sustainable yield model）
有关渔业管理的数学模型很多，其目的均为在可持续利 用的前提下，尽可能获得最大产量。
学习目的
掌握可更新自然资源的特点、持续产量和最大持续产 量的概念；
了解传统渔业资源管理模式及有关的持续产量模型、 动态库模型，明确传统渔业资源管理模式的局限性；
掌握大海洋生态系的基本概念和管理目标，了解生态 系统动力学基本理论及其对海洋生物资源开放利用和 管理的意义，了解海洋增养殖业的基本原理和实践上 存在的问题。
第一节 传统的渔业资源管理模式
一、持续产量和最大持续产量的原理
（一）持续产量和最大持续产量
持续产量（sustainable yield）就是在生态环境基
本稳定的条件下，每年从该种群资源中捕捞一定的数 量而不影响资源量继续保持在一定的水平上，这种渔 获量可以年复一年的获得就称为持续产量或平衡渔获
量也称剩余产量。
数量或重量
同龄群体总体重 最大体重（W∞ ）
补充年 捕捞年 龄（t r）龄（t c）
年龄（t）
图 11.5 鱼类种群同龄群体在其生命期间数量和重量的 变化
通过分析补充、生长与死亡选择何时抓，捕捞力量多大。 设某一时期初资源重量为P1，这一时期末资源重量为P2，则： P2 ＝ P1 ＋（R ＋ G）－（F ＋ M） R：因繁殖增加的资源量（补充量），G：因生长而增加的重量，F：因捕
持续产量或平衡渔获量，以Y 表示。
持续产量模型：Y ＝ f q B ＝ r B － rB2/ B∞（表示平衡状态下渔获量与种 群生物量呈抛物线关系，此外 Y 有多个 ）
由于实际现存的生物量难以确定，将Y-B关系转换为Y-f 关系：
由Y ＝f q B ＝ r B－rB2/ B∞，得： B ＝ B∞ － f q B∞ / r，代入上式 得： Y ＝f qB ＝f q（B∞－f q/r）＝（qB∞）f－（q2 B∞ / r）f 2
一个渔业种群生物量的 自然增长量（dB／dt， 即种群剩余生产部分） 与种群大小（B）有关。
当种群生物量处于极低 水平（B ≈ 0）或达到 最大（B = B∞）时， dB／dt为零；
当种群为中等大小时， dB／dt最大
B∞ “剩余生产部分”
= 持续产量
B2
置换线
最大持续产量
B1
图 11.l 种群大小与渔业产量关系示意图 B 为种群生物量，B∞为最大种群生物量
2．在开发利用的情况下，种群的增长速率还受捕捞的影响
设捕捞死亡系数为F，则： dB/dt＝rB[（B∞－B）/ B∞]－ FB （F：捕捞死亡系数） 假设捕捞死亡系数 F 与捕捞力量 f 成直线正比，即 F ＝ q f （ q ：可捕系数） dB/dt＝rB（B∞－B）/ B∞－ q f B q f B ＝rB－rB2/ B∞时， dB/dt＝0，种群生物量不变， 达
（引自 Pitcher & Hart 1982）
在每一生物量水平上(低于环境最大负载量)都 有一个持续产量
最大持续产量（maximum sustainable yield， MSY）：海洋渔业资源科学管理的目标
（二）捕捞力量、网目大小与持续产量的关系
பைடு நூலகம்
捕捞力量或称捕捞努力量（fishing effect）通常是指特定时间 内投入渔业的捕捞生产工具设备的数量和强度，网目大小则 与种群中被捕捞的年龄有关。
势
Y（i＋1） / f （i＋1） ＝ a — bfi
③“一年滞后法”的推广
5、评述： 优点：不需要鉴定研究对象的年龄、生长率、出生率、死亡率
和补充率等参数，只要有多年的渔获量和捕捞力量资料，即 可满足计算要求 ，简便，适合一些生活史短，年龄鉴定困难 的种类。 缺点：不易获得数据；人为与自然因素影响较多。
表明在平衡状态下，平衡渔获量与捕捞力量亦呈抛物线关系。
设 a ＝ q B∞ ， b ＝ q2 B∞/ r
即 Y ＝a f －b f 2
或 Y / f＝ a — bf
表明平衡状态下，单位捕捞力量渔获量与捕捞力量为线性关系。
3．MSY与fMSY 由Y ＝ a f －b f 2求Y最大值，须令 dY /df ＝ a — 2bf ＝0
①如果获得平衡状态下的第i年平衡渔获量Yi
及其相应的捕捞力量f
的资料。可根据
i
Yi / f i ＝ a — b f i 进行回归
应用上的主要问题：Yi 与 f i 是否处于平衡状态难以确定，可能出现f 不断变化，难以 达稳定或f 一直不变，始终处于一点平衡的状况。
②“一年滞后法” 原理：种群在外来压力下，有恢复到平衡状态的能力或趋
得：f ＝ fMSY ＝a / 2b＝r B∞ / 2q，MSY ＝ a2 / 4b＝ r B∞2 / 4 只要算得参数a、b就可计算得MSY及其相应的fMSY
4、参数估算
（1）f 标准化：用于当量计算
标准船、作业时间、网次
（2）估算
原理：根据平衡状态下单位捕捞力量渔获量与捕捞力量为线性关系，进行直线回归
dB/dt
剩余产量模型为其中较为简单
一种，其特点是只考虑产量因素。
1．在未开发利用的情况下
种群增长模式可表达为：
dB/dt＝rB[（B∞－B）/ B∞] 上式为抛物线图形
0
B∞/ 2
B∞
图 11.4 未开发利用时自然增长 率与生物量的关系
要使 dB/dt 达到最大值，只要对其求导并令其为零： d2B/dt2＝ rB∞－2rB＝0 ，得： B＝ B∞/2 时增长速率最快
三、动态库模型（dynamic pool model）
动态库模型把种群作为个体的总和，处于连续的补充、生长与死亡之中，通 过分析这些因素与人类捕捞的关系，作出模型，指导捕捞。又称为单位补充群体 产量模型。 （一）同龄群体在生命周期中的数量和生物量变动 原因：平衡状态下，一个种群一年内提供的渔获量等于一个同龄群体一生所提供 的渔获量。 对某一鱼类种群中的同龄群体，其一生中的数量因死亡随年龄增加而减少；各年 龄组的平均体重由于生长随年龄的增加而增加到最大体重。 生物量（数量乘以个体平均重量）呈开始增加，至最大值后又逐渐下降的过程， 同龄群体在其生命周期中所能提供的捕捞量也随之不断变化。
c p
a
n
平衡渔获量 Y 平衡渔获量 Y
b
0
捕捞力量 f
图 11.2 不同种类的总渔获量
和捕捞力量的关系
m
0
捕捞力量 f
图 11.3 同一种类不同网目的捕捞力量
和总渔获量的关系
二、持续产量模型（sustainable yield model）
有关渔业管理的数学模型很多，其目的均为在可持续利 用的前提下，尽可能获得最大产量。