《生物資源評估》剩余產(chǎn)量模型

1、1第一節(jié) 模型的假設(shè)條件和平衡產(chǎn)量的概念第二節(jié) Graham模型第三節(jié) Schaefer模型第四節(jié) Fox模型第五節(jié) Pella-Tomlinson模型第六節(jié) 模型參數(shù)和最大持續(xù)產(chǎn)量的估算第七節(jié) 實(shí)例第七章 剩余產(chǎn)量模型第一節(jié)模型的假設(shè)條件和平衡產(chǎn)量的概念種群動(dòng)力學(xué)的一般過程群體資源量的變化：+ 個(gè)體生長+ 繁殖補(bǔ)充- 自然死亡- 捕撈死亡2Population dynamicsNext biomass =last biomass + recruitment + growth + immigration natural mortality emigration - catch A genera

2、lized production modelNext biomass = last biomass + surplus production - catchSurplus production Gt = recruitment + growth + immigration natural mortality - emigration Observational modelObservations cannot be made directly to B;Need to identify a variable that can be observed directly in fisheries

3、and also related to B;剩余產(chǎn)量模型Surplus Yield ModelSurplus Production Model又稱產(chǎn)量模型：(Production Model)平衡產(chǎn)量模型：（Equilibrium Yield Model)漁業(yè)資源評估和管理中的主要理論模型之一發(fā)展史Graham(1935)將用于人口生長的Logistic曲線應(yīng)用于漁業(yè)資源學(xué)改進(jìn)與完善：Schaefer(1954,1957)Fox(1970)Pella和Tomlinson(1969)缺點(diǎn)：Larkin(1979)認(rèn)為，理論值與實(shí)際值很難相等（不考慮環(huán)境的隨機(jī)影響及對象的生物學(xué)特征） 中國：費(fèi)鴻年

4、（1974）：Schaefer模型評估廣東珠江口藍(lán)圓鯵資源。6剩余產(chǎn)量模型出發(fā)點(diǎn)：把種群或資源群體作為一個(gè)研究單位表明種群的 持續(xù)產(chǎn)量、最大持續(xù)產(chǎn)量與捕撈努力量 和 資源群體大小 之間的平衡關(guān)系所需數(shù)據(jù)：有時(shí)間序列的的漁獲量和捕撈努力量或者有時(shí)間序列的的漁獲量和CPUE不需要生物學(xué)資料7Surplus production modelProcess equationObservation equation 所需數(shù)據(jù)：漁獲量Ct 和 捕撈努力量Et 或者Ct 和 CPUEt9按最早期的Graham和Schaefer模型，其假設(shè)為：（1）在有限生態(tài)系統(tǒng)中，資源量增長，漸近環(huán)境容納量（ B ）（2）

5、 B 近似于初始資源群體（未開發(fā)時(shí)的Br ）（3）B隨時(shí)間的變化可以用Logistic描述，B=B/2 時(shí)，dB/dt最大， B=0或B=B 時(shí)，dB/dt=0（4）捕撈努力量把 B 降到 B/2時(shí)，B 凈增長最大，這就是剩余產(chǎn)量的最大值。（5）最大剩余產(chǎn)量可以無限保持下去，B 被維持在B/2 1011圖6-2 資源絕對增長率與資源生物量大小的關(guān)系dB/dtB12圖6-3資源相對增長率與資源生物量大小的關(guān)系，寫成線性方程：13已開發(fā)種群：（1）漁獲率增長率，B（下降）（3）漁獲率=增長率，B（保持穩(wěn)定），此時(shí)，漁獲量Y即為平衡漁獲量Ye，資源處于平衡狀態(tài)equilibrium。平衡漁獲量：可以

6、漁獲一定數(shù)量而不影響生物量。即Ct =Gt14圖6-4 資源平衡時(shí)的剩余產(chǎn)量（Pitcher 和 Hart 1982）(該群體增長曲線為Logistic曲線)剩余產(chǎn)量=B2 - B1當(dāng)B=B0或B=B 時(shí)，剩余產(chǎn)量=0當(dāng) B=B/2時(shí)，剩余產(chǎn)量取得最大值，若此部分被漁業(yè)利用，則取得最大持續(xù)產(chǎn)量MSY(Maximum sustainable yield）。15當(dāng)資源處于平衡條件下即其值與當(dāng) t=1年時(shí)，dB/dt值相等即剩余產(chǎn)量、平衡產(chǎn)量或持續(xù)產(chǎn)量都與資源生物量呈對稱拋物線函數(shù)關(guān)系。 Surplus production forms Gt1. Graham-Schaefer: logistic

7、population growth 2. Fox model 3. Pella-Tomlinson r: 內(nèi)稟增長率此處K不同于下文的K， 為環(huán)境容納量B第二節(jié)Graham模型17平衡狀態(tài)下：Be:為資源群體在平衡狀態(tài)equilibrium時(shí)的資源生物量rm：資源群體的內(nèi)稟自然增長率。Fe: 維持Be 的捕撈死亡系數(shù)。18設(shè) 則（1）式求導(dǎo)Bopt 最佳資源生物量 或者BMSY19結(jié)論： MSY可以在資源群體的生物量為環(huán)境容量的一半時(shí)獲得，其值等于環(huán)境容納量與內(nèi)稟自然增長率之積的1/4。20推導(dǎo)平衡狀態(tài)下，Be, Fe, fe（捕撈努力量）之間關(guān)系：21圖6-5，平衡漁獲量與捕撈努力量 Ye

8、f單位捕撈努力量的平衡漁獲量與捕撈努力量Ye/f f求導(dǎo)：YeYe /f第三節(jié)Schaefer模型Schaefer繼承了Graham模型,在計(jì)算方法上作了較大的改進(jìn)。他引入每年的平均資源量和一年的增長量（B），建立了非平衡狀態(tài)下的產(chǎn)量模型:太平洋鳙鰈加里福尼亞沙丁魚2223設(shè) （M不代表自然死亡）Schaefer模型，解決了模型在實(shí)際漁業(yè)中的應(yīng)用問題，所輸入的數(shù)據(jù)可以是在不平衡狀態(tài)下的實(shí)際漁業(yè)統(tǒng)計(jì)資料。Yi 實(shí)際漁獲量第四節(jié)Fox模型許多漁業(yè)的實(shí)際情況，Ye與 f 及 B 的關(guān)系并非經(jīng)常是拋物線，即常常B FMSY 或者 F/FMSY1Overfished: BBMSY 或者 B/BMSY1O

9、bservation error / time-series fitting59以Schaefer為例具體的算法如下 （1）給出4個(gè)參數(shù)(B1， r , K , q) 的起始估計(jì)值。（2）利用方程(2) 計(jì)算出逐年的生物量,再利用方程(4) 計(jì)算逐年的漁獲量估計(jì)值。（3）最小化目標(biāo)函數(shù)，求得各參數(shù)值。（4）計(jì)算各生物學(xué)參考點(diǎn)（5）判斷種群漁獲狀態(tài)60優(yōu)勢Require moderate amount of input information;Require no information about size/age structure;Model is simple and straightf

10、orward;Easy to assess if the model fits data well;Produce a number of important parameters;61不足之處：Hard to have reliable stock abundance index;Do not incorporate biological realism in the model;Only work for fisheries with good contrast: temporally and/or spatially;Model may be too simple to describe

11、 the dynamics of some fish stocks (under-fitting) with strong size-dependent life history processes.9/13/2022There are good and bad examples of using production modelsThe failure of the models can be attributed to Inadequacy of the model;Data failure (lack of contrast, inappropriate abundance index)

12、;Inappropriate estimation methods;64第七節(jié)實(shí)例65一、東太平洋黃鰭金槍魚（Schaefer，1957）已知?dú)v年的 ，具體資料如表6-2所示。方法：根據(jù) 其中：6667把數(shù)據(jù)分成19351944和19451954年兩組步驟一：把數(shù)據(jù)代入公式（1）其中，第一次近似計(jì)算中，因 變動(dòng)極小，設(shè)為0。步驟二：代入（2）式，步驟三：把1/q 代入步驟一方程組再返回步驟二，反復(fù)計(jì)算，直到得到最佳估計(jì)值。68步驟四：當(dāng) 時(shí)，計(jì)算平衡產(chǎn)量，即式（3）步驟五：69二、廣東萬山春汛藍(lán)圓鲹 方法同上707172三、爪哇近海的拖網(wǎng)作業(yè) 分別用Schaefer和Fox模型估算MSY與fMSY。（1）采用當(dāng)年回歸法，即： 具體計(jì)算步驟如表6-5所示。 圖6-19， 圖。（2）采用多重回歸法737475年份漁獲量（t）捕撈努力量年份漁獲量（t）捕撈努力量19681075010019742248351519691918411719