海洋生态学 第12章 过度捕捞与海水养殖问题及渔业管理

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。
数量或重量
同龄群体总体重
W∞ ） 最大体重（
补充年 捕捞年 t r） 龄（ t c） 龄（
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。
2
设
即
a ＝ q B ∞ ， b ＝ q 2 B ∞/ r
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 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
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 i的资料。可根据
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。
由于补充量预报困难，在动态库模型中，主要是研究单位补充 渔获量（Y／ R）模型，而不是产量（ Y ）模型。即估算单位 补充最大持续产量 MYR（ maximum yield ／ recruit ），而不 是最大持续产量MSY。
（三）鱼类的生长 1、经验公式： 伯塔兰菲（Von Bertalanffy ）体重增长方程式可表示 为：
设q、 M为常数，通过一系列Z与f ，经直线回归，可得出。
上述各方程参数的估算需用一些实践参数，包括年龄鉴定、各年龄体重、 各年龄数量、捕捞力量和渔获量。
（五）动态库模型
模型推导： 在一定捕捞强度下，某世代群体在t龄时的可能渔获量YW和相应的捕捞 死亡系数F，可用微分方程表示： dYW /dt＝ F N t Wt
（二）养殖水域有机污染和富营养化 配合饲料的使用 培育耐低鱼粉的养殖种类 （三）养殖区生境破坏 （四）生态安全问题
在世界面临着人口、资源及环境三大问题的今天，海 洋资源的开发、海洋环境的保护与利用等已成了各沿海国 家普遍关注的问题
基本目的是为保护海洋环境及海洋资源的开发利用提供 理论依据，生态系统动力学是大海洋生态系管理的理论基础。
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
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。
“ 全球海洋生态系统动力学研究计划（ GLOBEC ）”已于 1995 年被确 定为国际地圈生物圈计划（IGBP）的核心计划。
B∞/ 2 B∞
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 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

生物学捕捞过度：
1.生长型捕捞过度：过度捕捞小个体 2.补充型捕捞过度：过度捕捞亲体 3.生态系统过度捕捞 4.种质资源过度捕捞 经济学捕捞过度

（二）过度捕捞对渔业产量及渔获物组成的影响

传统渔业资源的破坏
渔获物平均营养层级的下降 对珍稀物种及生态群落优势种、关键种的损害 兼捕及捕捞作业对生物资源及海洋生境的破坏 海洋生态系统的结构、功能退化
B∞ “剩余生产部分”
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。

= 持续产量
B2
置换线 最大持续产量
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 B1
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 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 ）

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 （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




三、海水养殖问题
（一）海水养殖状况
我国早就对某些海洋生物（如缢蛏、牡蛎、蚶等）进行过人工或
半人工养殖，近几十年来，海洋水产养殖业有很大的发展。
藻类：海带养殖南移，年产量已经达到 200万吨（湿重），紫菜、 裙带菜、江蓠等大型海藻的养殖也有一定规模。 贝类：贻贝、扇贝、牡蛎、菲律宾蛤仔 对虾：20年前开始发展，长毛对虾、中国对虾、日本对虾、斑节对 虾、南美白对虾等。 鱼类：近年来内湾网箱养殖发展很快，主要养殖对象是一些产量 和价值都较高的种类，如石斑鱼、真鲷、黄花鱼、牙鲆等。 在海洋牧业方面，我国还处在起步阶段，已有一些种类（如对虾、 海蜇）进行苗种放流实践。
Wt ＝ W∞ 〔1 ―e
• • • •
Wt：年龄t的平均体重；
―K
(t
－
t0 ) 3
〕
W∞：随年龄增长而增长的渐近体重；
K：生长曲线的曲率，决定趋向W∞的变动率的一个常数； t0：体重为零时的理论年龄，小于零。

2、生长参数计算： 由体重生长方程式可推导得：
体重 W
W ∞
0
时间 t
图 11.7
鱼类体重生长曲线
（四）鱼类的死亡
Z＝F＋M 为简化，模型假设M是常数，讨论如何控制F达到合理开发。
1．自然死亡系数
dN /dt＝－MN t
定积分，得：
N t ＝ N 0 e－M ( t－t0)
设t 0为生命周期开始时间，t 0＝0，则上式为：N t ＝N0 e－M t 在补充年龄为t r，补充量为R 时：
N t ＝Re－M ( t－tr)
2．捕捞源自文库亡系数 当M ＝ 0
N t ＝N 0 e－F t N t ＝ N 0 e－(F+M ) t
3．总死亡系数 在捕捞阶段，
当捕捞的最初年龄为tc ，年龄tc时数量为R' 则：N t ＝ R'· e－(F+M ) ( t－tc) 或N t ＝ R' e－Z (t－tc) 瞬时总死亡系数的估算及其分离： （1）瞬时总死亡系数Z的估算 单位捕捞力量渔获量：CPUE＝ Y/ f CPUE是某水域中鱼类分布密度的指标数，所以它可以用来表示渔场中种群 数量大小的相对特征值，即平均相对种群数量的指标。 假设渔获量与种群数量成正比 设t1 时， CPUE是n0，种群数量N0； t1 时， CPUE是n1，种群数量N1 则n0 /n1＝N0 /N1 由N t ＝ N 0 e－(F+M ) t，得N 1 ＝ N 0 e－(F+M )
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。 一种，其特点是只考虑产量因素。
dB/dt 0 图 11.4
剩余产量模型为其中较为简单
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
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 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。
（二）捕捞力量、网目大小与持续产量的关系

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。
平衡渔获量 Y
平衡渔获量 Y
c
a
p n
m b 0 捕捞力量 f 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 图 11.3 同一种类不同网目的捕捞力量 和总渔获量的关系
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 捞而减少的生物量，M：因自然死亡而减少的生物量。 要维持持久产量，就要使这种群保持平衡，即P2 ＝ P1，必须：
R＋G＝F＋M
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。
• 公式中，W∞、M、t0、K是常数，需求出；F、 ρ 、λ 是变量，而ρ 、λ
由tc决定，因此公式本质上反映了YW与F、 tc的关系。
• 由模型作图，得等产量曲线。
tλ
15 14
12
10
8
6
4
2
0 图 11.8 北海鲽的等产量曲线图
F
二、过度捕捞（overfishing）
（一）过度捕捞的概念
如果捕捞量超过种群本身的自然增长能力，将导致资源 量不断下降，表现在总渔获量和单位捕捞力量渔获量随捕捞 力量的增加而减少，同时捕捞对象的自然补充量也不断下降， 引起资源衰退（甚至最终形成不了渔汛） 。
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。
N0 /N1＝e(F+M ) ＝ e t ln（N0 /N1）＝ F+M ＝Z＝ ln（ n0 /n1 ）
同一世代t龄到t ＋1龄的总死亡Z ：
Z＝ ln[（Yt / ft ）/（ Y（t+1）/ f（t+1））]
（2）瞬时自然死亡系数和瞬时捕捞死亡系数的分离 Z＝F＋M 若能估算出M ，即可求得F 根据 Z ＝ q f ＋ M
在资源未利用时期内，生产量和补充量与自然死亡相平衡。当开始利用资 源时还要考虑捕捞造成的死亡损失。
未补充 时 期
补充时期 未捕捞阶段 ρ 捕捞阶段 λ
tr
图 11.6
年 龄t
tc
tλ
鱼类种群生命周期示意图
（二）补充量 t r为进入补充群的年龄（人为确定），t c为开始被捕捞的年龄 （网目大小），t λ为该鱼种群的最大年龄。 t c －t r ＝ ρ t λ － t c＝λ
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。