1、 本科毕业论文 （ 20 届） 捕捞对鱼类资源量变动短期影响的模拟研究 所在学院 专业班级 农业资源与环境 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目 录 中文摘要 . 1 英文摘要 . 2 1. 前言 . 3 1.1 当前渔业捕捞的现状 . 3 1.2 国内外学者的调研成果 . 4 1.3 Monte Carlo 模拟仿真方法介绍 . 4 2材料与方法 . 5 2.1 数据 . 5 2.2 模型 . 6 3结果 . 7 3.1 无捕捞影响 . 7 3.2 有捕捞影响 . 8 3.2.1 周年影响 . 8 3.2.2 三年影响 . 9 3.2.3 五年影响 . 11 3.2.4 十年
2、影响 . 13 3.3 模拟结果的对比分析 . 17 4讨论 . 18 小结 . 20 致谢 . 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 . 20 1 中文摘要 摘要 海洋渔业过度捕捞是几乎所有 沿海国家都面临的共同难题， 持续高强度的捕捞已经严重影响到渔业资源的可持续利用，其对渔业资源的最直接和明显的影响就是资源量的减少。本文使用 Monte Carlo 模拟分析方法， 对不同捕捞强度作用下，不同生活史和补充量的单鱼种群体的资源量在短期内（ 1-10 年）的变动进行了模拟研究。结果表明，受捕捞影响，鱼类群体资源量在周年内逐渐减少，但短寿命种类的资源量比寿命较长的种类更易恢复。年补充量和捕捞强度
3、都会对资源量的恢复产生影响，其中补充量的影响更为显著。本文模拟研究结果显示， 当前我国实施的伏季休渔制度，只是使渔业资源 得到暂时的养护，供休渔之后捕捞而用。但其暂养的成果远不能满足 8 个多月的高强度持续捕捞，导致渔业资源不可避免地逐渐衰退。 而且 伏季休渔虽然在短期内使鱼类种群获得一定恢复，但引起开渔后更加激烈的捕捞竞争，休渔的生态效果很快丧失。 伏季休渔制度的短期性已经十分明显，并未起到恢复资源的作用。因此，应该强调伏季休渔的 科学依据， 在伏季休渔实施的同时，加强捕捞强度的控制，使每年能够有足够的补充群体 。 关键词 捕捞 资源量 短期 模拟研究 2 英文摘要 Abstract Mar
4、ine fisheries overfished is the common problem for all the coastal countries, continuous high strength fishing effort has seriously affected the sustainable utilization of fisheries resource. The most direct and obvious effect caused by fishing is the decrease of fish abundance. Simulation studies a
5、bout the shot-term (110 years) resource variation of single-species with different life histories and recruitment under different fishing intensities are carried out. The results show that fish abundance decrease annually because of fishing. The abundance of species with short longevity is easier to
6、 recover than that with long lifetime. Both recruitment and fishing effort can impact on the recovery of fish abundance, and effect of recruitment will be more significant. In the study, we found at the current system we implemented of the fishing moratorium, only to be temporary consternated of fis
7、heries resources for the capture and use after moratorium. However, the results of its holding culture can not meet more than 8 months of high-intensity continuous capture, resulted the resource of the fisheries decline inevitable. And although the fishing moratorium to get some fish stocks recover
8、in the short term , it caused more intense competition after the open fishing, ecological effects of fishing season will soon be lost. Short-term effect of closing fishing system is very clear, and it does not play the role in resource recovery. Therefore, the scientific basis of closing fishing sho
9、uld be emphasized. The fishing intensity should also be controlled besides the closing fishing system to ensure adequate recruitment annually. Key words fishing abundance short-term simulation research 3 1. 前言 1.1 当前渔 业捕捞的现状 随着社会经济发展和人口的增加，陆地农业的发展空间将日益受到限制，开发利用海洋渔业 资源作为人类的食物将成为 21 世纪的热点。 虽说海洋渔业资源是可再
10、生资源，但是过度捕捞就会造成渔业资源枯竭。 近 期 有科学家称，由于人类 的过度捕捞 ，全世界海洋里的大型掠食性鱼类变得越来越少，过去一百年来数量已经减少了三分之二，而体型较小的鱼类则繁衍兴盛，种群数量大规模增长，已经翻了一番。 与此同时，全世界 的渔业 捕捞强度日益加剧，但是捕捞量却只能维持既往水平甚至有所降低，这表明人类为了提供海产食品，可能已经在海洋中竭泽而渔了 。 Villy Christensen 是地处加拿大温哥华的英属哥伦比亚大学渔业中心的教授，他介绍说，像鳕鱼、金枪鱼、鲶鱼等体型较大的鱼类在全世界范围内的种群数量已经下降了三分之二，因而与此同时，凤尾鱼、沙丁鱼还有香鱼科的小海鱼
11、数量却急剧增长。联合国环境规划署的杰奎琳 阿尔德（ Jacqueline Alder）认为，全球需要大幅削减渔船数量，减少捕鱼天数，以保证 全球鱼类资源 有时间休养生息，保持数量增长。她说： “ 如果我们能够立即行动起来，我们就可以看到渔业捕捞数量的下降，不管怎样，这也就能够给鱼类以机会去重建它们 的种群，扩大其数量 1。 ” 捕捞是造成对大多数海洋经济鱼类死亡的主要原因之一。 长期以来，我国沿海各地由于过分强调发展海洋捕捞业，导致海洋渔业资源逐年递减。目前。我国海洋捕捞强度已远远超过渔业资源的在生产能力，并严重威胁着海洋渔业的可持续发展。 当前，我国海洋渔业的过度捕捞现象非常严重。一方面，渔
12、业资源退化乃至枯竭，上岸渔获物等级低、体重小；另一方面，海洋渔业充斥着过剩捕捞能力 2。 随着资源开发力度的盲目加大，从上世纪 70 年代开始，传统的经济鱼类逐渐被小型鱼替代成为捕捞的主要对象，导致目前我国的海洋渔业资源 严重衰退 2。 以舟山渔场为例， 舟山渔场是我国著名的渔场，面积 10 6 万平方公里，有渔业资源种类达 500 余种 。 这里是北方寒冷海流和南方温暖海流交汇的地方，各种鱼类十分丰富。 然而由于过度捕捞与捕捞工具不合理利用导致舟山渔场的资源量迅速下降 3。 过度捕捞表现为渔民过度投资渔船、渔网和其他捕鱼设备 ,以及延长捕鱼作业时间 ,即表现为“太多的渔船追逐太少的鱼” 4。
13、 在渔业资源利用上，重拖网、张网，轻围、流、钓，重底层轻中上层，重大宗轻小宗资源，重产量轻质量，重近海沿岸轻外海资源利用现象还相当普遍。显然， 渔民 的作 业方式没有按资源状况配置，生产格局不合理。目前，周边国家正在调减拖、张网的比例，而 我国 拖网和张网 (主要是帆张网 )的比例 90 年代比 80 年代反而上升了，结果造成该保护的资源因捕捞压力过大而继续受到破坏，该开发利用的资源由于机构不合理致使利用不足而浪费。舟山渔场的渔业资源具有种类多样化与区系复杂性、种群独立性与分布区域性、资源生物量不高、生长快、生命周期短、自成洄游体系等特点。因此，舟山渔业资源虽然缺乏高生物量种群，渔业生产力不是
14、很高，但只要合理捕捞， 保证补充量的4 充足，保护在产卵期到性成熟时段的资源量，海洋渔业资 源 就能永续利用。 1.2 国内外学者的调研成果 为了尽快恢复渔业资源，国内外很多学者都展开了捕捞对鱼类群落影响的研究，并取得了一定的成果。国外： PAULY 等人指出捕捞会影响底 栖鱼类群落的个体大小结构，总的趋势就是大型鱼类减少，小型鱼类增加 5。 Mary Labropoulou 和 Costas Papaconstantinou 通过在 Thermaikos 海湾 进行季节性的底拖网调查实验，指出 过度捕捞影响了群体的结构和底栖鱼类群落的密度，至少在深度超过 200m 的地方，捕捞活动是最集中的
15、 6。 BIANCHI 等人调查了捕捞对底栖鱼类群落多样性和生物量的改变，总结出出现多样性变化最大的原因是小型鱼类的繁殖和大型鱼类大量的减少，过度捕捞会导致物种多样性的增加 7。 国内如 肖洪钧 等 基于“ Logistic 鱼群增长模型”分析了非平衡捕捞条件下鱼群数量与捕捞努力量之间的关系 ,得出 如果海洋渔业过度捕捞 , 将会使得渔业捕捞力度超出合理水平 ,进而导致鱼类种群退化、渔获物质量下降、捕捞成本提高和渔民贫困等后果。 金显仕和邓景耀根据历史调查资料，对莱州湾水域的资源结构和生物多样性进行了研究，结论是因为过度捕捞引起莱州湾的主要经济鱼类，特别 是优势种的更替十分明显，渔业资源群落结
16、构发生较大变化，并认为，中等强度的捕捞会使鱼类多样性增加，但过高的捕捞强度又会使多样性下降 8；徐宾铎等对黄海底层鱼类群落结构的时空变化进行了研究，结果表明，鱼类群落长度谱表现出小型种类和小个体增多，大个体减少，且长度范围变小的趋势，并认为这主要是捕捞所造成的 9；程家骅等通过对东海北部近海鱼类群落进行分析，指出鱼类资源量在逐渐降低，优势种类转为中上层小型鱼类，生物多样性也随着捕捞强度增加先升高而后又降低 10。以上的研究比较详细地对由于长期的捕捞作用导致鱼类群落 结构和生物多样性的变化进行了阐述，即都是研究捕捞作用的长时间序列效应（一般大于 15 年）。对于捕捞对鱼类群体 5年以内的短期变化
17、，特别是周年的影响则未有涉及。 传统的研究内容多集中于鱼类群落时空结构和生物多样性的长期变化， 由于短期内影响鱼类群体变化的因素较为复杂，并且短时间内鱼类群体变化可能并不明显，研究起来有一定困难，因此，这方面的研究尚未见报道。当前，我国海洋渔业资源正承受着高强度的捕捞压力，同时每年都在实施伏季休渔政策。而且当年伏休、当年见效、当年利用的短期行为非常明显 11。伏季休渔制度短期性的特点已 经非常突出，当年伏休的成果，由于高强度的捕捞在当年即被摧毁。由于鱼类群体结构的稳定性极低，周年之内经历的衰退与恢复过程，恰好使研究周年的群体结构变动成为可能。针对我国渔业发展及渔业资源的现状，开展捕捞对鱼类群体
18、短时间序列变化影响的研究也是极其迫切的。 1.3 Monte Carlo 模拟仿真方法介绍 Monte Carlo 模拟仿真又称随机模拟方法（ random simulation），有时也称统计实验（ statistical testing），是人们对随机事件分析的 1 种数学模拟方法，它使用不同的随机数反映随 机过程的涨落现象。 Monte Carlo 模拟仿真常被应用于检验结果的有效性和在一定程度5 上分析具体的模型和渔业数据 12。在本文的 Monte Carlo 模拟过程中作者采用了相同的操作模型和评估模型，其简单的执行过程如下：首先，根据假设原始数据求出模型的各个参数；然后将已确定参
19、数的模型作为操作模型，并按实际的捕捞开发史加入不同水平的白色噪音，即变异系数（ CV， coefficient of variation）计算出原始数据的估计值，即“伪观测数据”；最后用模型分析伪观测数据，计算出种群的生物学参数估计值，并比 较参数偏差 13。本文使用 Monte Carlo 模拟分析方法，假设环境因素稳定，对不同捕捞强度作用下，不同寿命和不同补充量的单鱼种群体资源量的短期（ 13 年）变化进行了模拟研究。初步揭示短期内持续高强度的捕捞作用对鱼类群体的影响，同时对伏季休渔的实施效果进行了分析，为日后进一步的调查研究提供参考。 2 材料与方法 2.1 数据 分别模拟产生不同寿命的
20、 2 个群体 1 周年（ 12 个月）的资源量数据。群体 1 的自然死亡系数（ M）等于 0.4/年；寿命（ tM）根据 M 确定 8，为 12 年；生长参数 K=0.2；初次性成熟年龄（ Am）根据公式（ 1）求算： KMMKA m /)/)3ln ( ( （ 1） 结果约等于 5 龄。群体 2 的 M 等于 0.8/年， tM等于 6 年， K 为 0.5， Am约等于 2 龄。假设两个群体在最小性成熟年龄开始补充，同时首次遭受捕捞，并假设补充发生在年初时刻。 M 和捕捞死亡系数（ F）在周年内不发生改变（伏季休渔除外）。表 1 列出了在没有捕捞情况下，鱼类资源量的模拟数据。 表 1 无捕
21、捞影响时资源量模拟数据（单位：万尾） Table 1 Artificial abundance data used when no fishing (Unit: 104 individuals) 月份 年龄 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 群体 1（自然死亡系数 M=0.4） 6 1 10095 9764 9444 9134 8835 8545 8265 7994 7732 7478 7233 6996 2 6767 6545 6330 6123 5922 5728 5540 5359 5183 5013 4849 4690 3 4536 4387 4243 4104 3
22、970 3840 3714 3592 3474 3360 3250 3144 4 3041 2941 2844 2751 2661 2574 2489 2408 2329 2252 2179 2107 5 2038 1971 1907 1844 1784 1725 1669 1614 1561 1510 1460 1412 6 1366 1321 1278 1236 1196 1156 1119 1082 1046 1012 979 947 7 916 886 857 829 801 775 750 725 701 678 656 635 8 614 594 574 555 537 520 5
23、03 486 470 455 440 425 9 411 398 385 372 360 348 337 326 315 305 295 285 10 276 267 258 250 241 233 226 218 211 204 198 191 11 185 179 173 167 162 157 151 146 142 137 132 128 12 124 120 116 112 108 105 101 98 95 92 89 86 群体 2（自然死亡系数 M=0.8） 1 22466 21018 19662 18394 17208 16098 15060 14088 13180 1233
24、0 11535 10791 2 10095 9444 8835 8265 7732 7233 6767 6330 5922 5540 5183 4849 3 4536 4243 3970 3714 3474 3250 3041 2844 2661 2489 2329 2179 4 2038 1907 1784 1669 1561 1460 1366 1278 1196 1119 1046 979 5 916 857 801 750 701 656 614 574 537 503 470 440 6 411 385 360 337 315 295 276 258 241 226 211 198
25、模拟计算中分别考虑了不受捕捞和遭受捕捞两种情况下群体的变化情况，在遭受捕捞时，设定 4 个水平的捕捞强度，即 F=0.1， 0.3， 1 和 3/年。另外，除了分析捕捞的周年影响，还分别对捕捞作用下，两个群体 3 年后， 5 年后的变动情况进行了研究；同时，分别讨论了不同捕捞和补充水平对群体资源量的影响。 2.2 模型 当群体不受捕捞影响时，使用如公式（ 2）产生模拟数据，表示各龄资源量的变化： Mtt eNN 1 （ 2） 其中 N 为资源量， t 表示年龄。各月之间的变化如公式（ 3）： 7 121 Mii eNN （ 3） 其中 i 表示月份（ 1 i 11）。 当群体遭受捕捞影响时，开
26、捕之前各龄之间的变化用公式（ 4）表示： Mtt eNN 1 （ 4） 而开捕以后，由于伏季休渔时间是每年的 6 月 1 日至 9 月 16 日，各龄资源量的变化则使用公式（ 5）来表示： )128 .5(1 FMtt eNN （ 5） 此时，补充之前及补充以后各月资源量的变化分别使用公式（ 6）和公式（ 7）来表示： 121 Mii eNN （ 6） )5.812(1 FMii eNN （ 7） 3 结果 3.1 无捕捞影响 图 1 所示为没有捕捞情况下， M=0.4 和 0.8 两个群体总资源量周年的变化趋势。资源量由年初补充以后，周年内逐渐减少。群体 1 的特点是 M 相对较小，这样的种
27、类一般生活史较长，个体相对较大，补充年 龄较大，年初的总资源量并不大，下降的速度也较缓慢。群体2 的 M 较大，其生活史比群体 1 要短，一般属于小型种类，补充年龄较小，虽然年初资源量较大，但由于下降速度快，到年末其资源量还略低于群体 1。 无捕捞影响时两资源群体的模拟结果，主要用于与不同水平的 F 对资源量影响的结果进行比较。 8 010000200003000040000500001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月份资源量/104individualsM =0.4M =0.8图 1 无捕捞影响时两个群体总资源量周年变化趋势。群体 1： M=0.4，群体 2： M=0.8
28、。 Fig.1 Annually variation trends of the total abundances of two simulation stocks without capature. Stock 1: M=0.4， stock 2： M=0.8 3.2 有捕捞影响 3.2.1 周年影响 图 2 是不同捕捞强度对群体 1（ M=0.4）周年内资源量的影响结果。由图可见， 1 年内资源量逐渐减小，随着 F 增大，总资源量迅速下降。图 3 为不同捕捞强度对群体 2（ M=0.8）周年内资源量的影响结果。与群体 1 相似，资源量同样逐渐减小，并随着 F 的增加，资源量快速下降。 随着 F 的增加，两个群体资源量年变化曲线趋于平缓，即年初资源量受捕捞影响较大，但随着时间推移，资源量 下降速度减缓。两个群体相比，捕捞影响下群体 1 比群体 2 资源量下降速度慢，这从侧面反映了群体 2 对捕捞影响的恢复力较强些。另外，由图 2 和图 3 并未发现伏季休渔对缓解资源量衰退有明显的效果。
