上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)學(xué) Chapter 012 過度捕撈與海水養(yǎng)殖問題.ppt

1、第十二章 過度捕撈與海水養(yǎng)殖問題,第一節(jié) 傳統(tǒng)的漁業(yè)資源管理模式,一、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 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?。˙）有關(guān)。當(dāng)種群生物量處于極低水平（B 0）或達(dá)到最大（B = B）時，dBdt 為零；當(dāng)種群為中等大小時，dBdt 最大。 持續(xù)產(chǎn)量：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，這種漁獲量可以年復(fù)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。 最大持續(xù)產(chǎn)量（MSY）：在不損害種群本身再生產(chǎn)能力的情況下，從種群資源中持續(xù)獲得的最大產(chǎn)量，是海洋

2、漁業(yè)資源管理的目標(biāo) 。,（二）捕撈力量、網(wǎng)目大小與持續(xù)產(chǎn)量的關(guān)系,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(shè)備的數(shù)量和強(qiáng)度，網(wǎng)目大小則與種群中被捕撈的年齡有關(guān)。 必須通過研究，了解某一資源對象的最適的捕撈力量和捕撈年齡（網(wǎng)目大?。?，并采取一些適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)資源的措施（如規(guī)定禁漁期、禁漁區(qū)），避免產(chǎn)生捕撈過度現(xiàn)象，使?jié)O業(yè)資源能被人類持續(xù)不斷的利用。,二、持續(xù)產(chǎn)量模型,持續(xù)產(chǎn)量模型（邏輯斯諦模型）是一種描述漁業(yè)產(chǎn)量、捕撈力量與種群剩余生產(chǎn)量部分之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，其特點是只考慮產(chǎn)量因素。,在未開發(fā)利用的情況下種群增長模式可表達(dá)為：dB/dtrB（B

3、B）/ B 當(dāng)BB / 2時，dB/dt 達(dá)最大值，即增長速率最快。 在開發(fā)利用的情況下，種群增長速率還受捕撈的影響，設(shè)捕撈死亡系數(shù)為F，則：dB/dt rB（1B/B）FB 捕撈死亡系數(shù) F 與捕撈力量 f 成正比， 即Fqf （ q ：可捕系數(shù)） ，所以： dB/dtr BrB2/Bf qB 當(dāng)f qBr BrB2/B，dB/dt 0，種群生物量增加，表現(xiàn)為自然增長。反之，資源將趨下降，就形成捕撈過度。,當(dāng) fqB rBrB2/B，漁獲量恰與種群自然增長量相等，dB/dt 0，種群生物量保持不變，則認(rèn)為種群生物量與捕撈力量處于平衡狀態(tài)。 在這種平衡狀態(tài)下所獲得的漁獲量就是持續(xù)產(chǎn)量，以Y 表

4、示： Y f qB r BrB2/B 由于實際現(xiàn)存的生物量 B 難以確定，將Y-B關(guān)系轉(zhuǎn)換為Y-f 關(guān)系： Y f qB f q（Bf q/r）（qB）f（q2 B / r）f 2 設(shè) a q B ， b q2 B/ r 則 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。,二、持續(xù)產(chǎn)量模型 （cont.）,MSY與fMSY 由Y a f b f 2 求Y最大值，須令 dY /df a 2bf 0 得：f 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(yīng)的

5、 fMSY 優(yōu)點：持續(xù)產(chǎn)量模型不需要鑒定研究對象的年齡、生長率、死亡率和補(bǔ)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。 缺點：不易獲得數(shù)據(jù)；人為與自然因素影響較多。,二、持續(xù)產(chǎn)量模型 （cont.）,三、動態(tài)庫模型,動態(tài)庫模型把種群作為個體的總和，處于連續(xù)的補(bǔ)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(dǎo)捕撈。又稱為單位補(bǔ)充群體產(chǎn)量模型。,同齡群體在生命周期中的數(shù)量和生物量變動 設(shè)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：補(bǔ)充量；G：生長量；F：捕撈量；M：自然死亡量 就要使這種群保持平衡，即P2 P

6、1，必須：R G F M,2. 補(bǔ)充量 與種群數(shù)量變動有關(guān)的第一因子是補(bǔ)充量。 所謂補(bǔ)充，就是小魚進(jìn)入被開發(fā)區(qū)域成為容易與漁具接觸的過程。,由于補(bǔ)充量預(yù)報的困難，在動態(tài)庫模型中，主要是研究單位補(bǔ)充漁獲量（Y/R）模型，而不是產(chǎn)量（Y）模型。即估算單位補(bǔ)充最大產(chǎn)量MYR（maximum yield/recruit），而不是最大持續(xù)產(chǎn)量MSY。,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。,3. 魚類的生長,生長參數(shù)

7、計算 由體重生長方程式可推導(dǎo)得：,瞬時總死亡系數(shù)： ZFM （F：捕撈死亡；M：自然死亡） 為簡化，模型假設(shè)M是常數(shù)，討論如何控制F達(dá)到合理開發(fā)。 自然死亡系數(shù) dN /dtMN t 定積分，得： N t N 0 eM ( tt 0) 設(shè)t 0為生命周期開始時間，t 00，則上式為：N t N0 eM t 在補(bǔ)充年齡為t r，補(bǔ)充量為R 時： N t ReM ( ttr ) 捕撈死亡系數(shù) 當(dāng)M 0 N t N 0 eF t 如果總的漁場面積不變，捕撈力量又是均勻分布，或捕撈力量相對于魚群密度是均勻分布，瞬時捕撈死亡系數(shù)F也與捕撈力量f成正比： F q f,4. 魚類的死亡,總死亡系數(shù) 在捕撈階

8、段 N t N 0 e(F+M ) t 當(dāng)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) 同一世代t齡到t 1齡的總死亡Z以下式計算 式中，Yt 、Y（t1）分別表示t 齡、t1齡時的漁獲量。ft 、f( t + 1) 分別為其對應(yīng)的捕撈力量。,4. 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。,模型推導(dǎo)： 在一定捕撈強(qiáng)度下，某世代群體在t齡時的可能漁獲量YW和相應(yīng)的捕撈死亡系數(shù)F，可用微分方程表示： dYW

9、/dt F N t Wt,基于動態(tài)庫模型的北海鰈等產(chǎn)量曲線圖（例）,Beverton-Holt對北海鰈的漁業(yè)狀況和種群動態(tài)作了多年觀測研究，計算了tr、t0、tc、t、W、K、M等各參數(shù)值。以不同的t c和F值代入動態(tài)庫模型計算了相應(yīng)的YW/R值，做成等產(chǎn)量曲線圖，從中判斷F與t c的最佳區(qū)域，確定相應(yīng)的捕撈力量和網(wǎng)目大小 。,四、單物種漁業(yè)資源管理模式的局限性,單物種漁業(yè)資源管理模式主要是通過調(diào)整捕撈網(wǎng)具的網(wǎng)目大?。闯醮伪徊稉颇挲g）和捕撈力量以期達(dá)到獲得特定種群最大持續(xù)產(chǎn)量的目標(biāo)。但是受行業(yè)利益驅(qū)使以及漁業(yè)管理上的問題，傳統(tǒng)的漁業(yè)管理模式已經(jīng)不能阻止過度捕撈的出現(xiàn)。 單物種模式的前提條件是

10、漁場長期保持環(huán)境和生產(chǎn)力等條件的基本穩(wěn)定，但是在過度捕撈、環(huán)境污染、生境破壞、氣候變化等人類和自然因素的多重壓力下，海洋生態(tài)環(huán)境變化劇烈。 單物種資源管理模式的缺陷還表現(xiàn)在該模式忽略了種間關(guān)系（包括競爭關(guān)系、捕食關(guān)系和共生關(guān)系等）對資源種群數(shù)量動態(tài)的影響，或者說忽略了種間關(guān)系在生物資源形成和消亡中的作用。 今天，單物種資源管理模式幾經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足漁業(yè)資源科學(xué)管理的需要，可以預(yù)見在不遠(yuǎn)的將來會被以生態(tài)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的新管理模式所取代。,第二節(jié) 過度捕撈,FAO： /figis/servlet/static?dom=root&xml=tech/profile/sea_

11、profile.xml,一、過度捕撈的概念,過度捕撈（overfishing）：指對資源種群的捕撈死亡率超過其自然生長率，從而降低種群產(chǎn)生最大持續(xù)產(chǎn)量長期能力的行為或現(xiàn)象。 生物學(xué)過度捕撈（biological overfishing） 經(jīng)濟(jì)學(xué)過度捕撈（economic overfishing） 生長型過度捕撈（growth overfishing）：指魚類尚未長到合理大小就被捕撈，從而限制了魚群產(chǎn)生單位補(bǔ)充最大產(chǎn)量（MYR）的能力，最終導(dǎo)致總產(chǎn)量下降的現(xiàn)象。 補(bǔ)充型過度捕撈（recruit overfishing）：是指由于對親體（產(chǎn)卵群體）的捕撈壓力過大，導(dǎo)致資源種群的繁殖能力下降，從而造

12、成補(bǔ)充量不足的現(xiàn)象。 生態(tài)系統(tǒng)過度捕撈（ecosystem overfishing）：指過度捕撈使生態(tài)系統(tǒng)的平衡被改變，大型捕食者的數(shù)量減小，小型餌料魚的數(shù)量增加，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)中的物種向小型化發(fā)展，平均營養(yǎng)級降低的現(xiàn)象。,沿食物網(wǎng)向下捕撈（fishing down the food web）,二、過度捕撈對漁業(yè)產(chǎn)量和漁獲物組成的影響,對海洋傳統(tǒng)漁業(yè)資源的過度捕撈,海洋魚類的捕撈量從上世紀(jì)80年代中后期開始已呈明顯下降趨勢，其中傳統(tǒng)漁業(yè)對象漁獲量的衰退最為突出 。 1995年聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的報告稱，70%以上的海洋魚類資源處于過度捕撈的狀態(tài)。,漁獲物組成的變化,中上層魚類為主 底層漁獲

13、量下降 頂級漁獲物減少 漁獲物平均營養(yǎng)級下降 大個體漁獲物減少 漁獲物種類組成變化大,三、兼捕,兼捕（bycatch）：是漁業(yè)捕撈的伴生物，系指在對漁業(yè)對象的捕撈過程中捕獲、拋棄或傷害其他海洋生物資源的行為或現(xiàn)象。 兼捕量（含丟棄量）通常占到漁獲物總量的2540% 世界海洋漁業(yè)的年丟棄物總量約為670萬t，占總漁獲量的8% 容易受到兼捕的海洋生物： 因繁殖或攝食活動而與漁撈對象同時出現(xiàn)在同一區(qū)域的種類（如海龜、海鳥、海洋哺乳類和鯊鰩類） 營固、附著生活或行動緩慢的底棲生物（如珊瑚、海綿和海膽） 一些受船舶拋棄物所吸引的海洋生物（如海鳥） 易受兼捕影響的海洋生物： K選擇物種（如海洋哺乳類） 群

14、居的無脊椎底棲動物（如珊瑚） 種群小或者地理分布范圍有限的物種（如特有種、瀕危物種）,兼捕的危害,破壞海洋生物多樣性： 對瀕危物種的生存產(chǎn)生重大威脅。 對小種群的兼捕，會對該種群的穩(wěn)定性造成強(qiáng)烈的負(fù)面影響。 廢棄網(wǎng)具造成的連帶性死亡也是兼捕的一種類型，常常也對海洋生物多樣性構(gòu)成威脅。 影響海洋生物資源的恢復(fù)： 對幼魚的兼捕往往嚴(yán)重影響資源種群的補(bǔ)充量。 改變海洋生物行為和生境： 兼捕丟棄物常常引起取食者的攝食行為改變，甚至造成局部海域海底缺氧而影響底棲生物定居。,四、漁具、漁法對海底生境的破壞,海底是結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的復(fù)合體，為許多生活在海洋底層的生物提供了重要的棲息地、育嬰場和避難所。但是,底拖

15、網(wǎng)作業(yè)前,底拖網(wǎng)作業(yè)后,底拖網(wǎng)： 底棲環(huán)境被破壞后的自然恢復(fù)過程是很緩慢的，每一次底拖網(wǎng)作業(yè)后至少需要數(shù)年的時間才能逐漸恢復(fù)。 拖網(wǎng)不僅直接影響與其接觸的目標(biāo)（如對蝦）和非目標(biāo)生物（如珊瑚和海綿），更嚴(yán)重的是拖網(wǎng)像風(fēng)暴一樣干擾海床，卷起沉積物（包括有毒物質(zhì)的再懸?。?，造成海床自然條件發(fā)生變化，破壞底棲生物的生存環(huán)境，同時也干擾了支持生態(tài)系統(tǒng)功能的正常的海底生物地球化學(xué)過程，如碳固定、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、碎屑分解作用和營養(yǎng)物質(zhì)重新釋放回到水層等過程。 “炸魚”或“毒魚” 大大小小的各種魚類不可避免地受到傷害或死亡，更嚴(yán)重的是這些魚類和其他海洋生物賴以生存、繁殖的環(huán)境也被破壞了。,五、過度捕撈導(dǎo)致生態(tài)系

16、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能退化,食物鏈結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性機(jī)制受到破壞。 改變了群落中的種間關(guān)系。 削弱了群落中原有優(yōu)勢種或關(guān)鍵種的地位或作用。 破壞了海洋生態(tài)系統(tǒng)中的物理環(huán)境。 持續(xù)的過度捕撈造成海洋生物種群不斷變小，將引起種質(zhì)退化，最終導(dǎo)致種群衰退和滅亡，使群落的物種多樣性下降 。,第三節(jié) 海水養(yǎng)殖問題,一、我國的海水養(yǎng)殖概況 魚、蝦、貝、藻，品種豐富、形式多樣 中國農(nóng)業(yè)年鑒的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國的海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的70% 以上，2006年達(dá)到1131.5 萬t，首次超過了海洋捕撈量，2006年海水養(yǎng)殖面積達(dá)到1.24106 ha，是名副其實的世界第一海水養(yǎng)殖大國。 我國海水養(yǎng)殖業(yè)面臨著嚴(yán)重的現(xiàn)實問題，

17、如養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)缺乏系統(tǒng)研究和整體戰(zhàn)略意識，養(yǎng)殖技術(shù)落后，養(yǎng)殖密度過大，養(yǎng)殖區(qū)病害肆虐，追求經(jīng)濟(jì)效益盲目引種，養(yǎng)殖環(huán)境的惡化和生態(tài)系統(tǒng)失衡等，對我國海水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展和海洋生態(tài)安全構(gòu)成明顯的威脅。,海藻養(yǎng)殖,網(wǎng)箱養(yǎng)殖,二、養(yǎng)殖水域的有機(jī)污染和富營養(yǎng)化,由水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的有機(jī)物和營養(yǎng)鹽污染常常又被稱為“自身污染” 。 污染來源： 養(yǎng)殖動物排泄：如NH4+-N 殘餌、糞團(tuán)沉降過程釋放：大量溶解有機(jī)物 海底沉積物釋放：大量營養(yǎng)鹽類 形成的原因： 養(yǎng)殖技術(shù)水平低：單一化養(yǎng)殖、養(yǎng)殖密度高、餌料質(zhì)量差、投餌方式不科學(xué)、 養(yǎng)殖場所規(guī)劃差：多處封閉、半封閉海灣，物理自凈能力較弱，需要合理的布局和規(guī)劃,從局部來看，海

18、水養(yǎng)殖對養(yǎng)殖水域（尤其是養(yǎng)殖密集區(qū)）造成的有機(jī)污染和富營養(yǎng)化，將給這些海域的環(huán)境生態(tài)和海水養(yǎng)殖本身帶來長期和積累性的重要影響。 病蟲害增加 赤潮發(fā)生幾率增大 養(yǎng)殖品種的種質(zhì)退化 底層缺氧或無氧化 ,三、養(yǎng)殖區(qū)的生境破壞或改變,貝類養(yǎng)殖： 灘涂貝類養(yǎng)殖：耙挖灘涂采收貝類，造成與底拖網(wǎng)破壞海底類似的生境損壞，對依賴灘涂生境生活的其他海洋生物造成影響。如廣西北海海草場的衰退與貝類養(yǎng)殖有密切關(guān)系。 筏式貝類養(yǎng)殖： 養(yǎng)殖筏架改變了海區(qū)水流的速度和流向，阻礙或干擾了魚類的洄游路徑 養(yǎng)殖貝類排出的大量糞和假糞（有報道稱可高達(dá)攝食量的95%）在海底沉積，增加了沉積物數(shù)量，改變了沉積物成分，進(jìn)而引起底棲動物種類

19、減少，耐污、耐低氧的種類增加。 過量的濾食性貝類養(yǎng)殖會導(dǎo)致水層浮游植物銳減，相應(yīng)地造成浮游動物和植食性魚類的減少。,網(wǎng)箱養(yǎng)殖： 網(wǎng)箱養(yǎng)殖也會改變養(yǎng)殖區(qū)的水文特征，干擾魚類洄游，導(dǎo)致海底沉積物的增加。 魚類養(yǎng)殖所產(chǎn)生的殘餌、糞團(tuán)等沉積物的有機(jī)質(zhì)含量極高，更容易造成養(yǎng)殖區(qū)底部缺氧，并釋放出氨和硫化氫等有毒物質(zhì)，對底層和水層的生物造成更嚴(yán)重的影響。 海藻養(yǎng)殖： 海藻養(yǎng)殖雖然常常有利于凈化養(yǎng)殖海區(qū)的水質(zhì)，但如果超過養(yǎng)殖環(huán)境容量，則會引起海域的貧營養(yǎng)化，導(dǎo)致浮游植物因營養(yǎng)鹽不足而難以生長。 海藻養(yǎng)殖過密也會遮蔽太陽光，造成養(yǎng)殖海藻下方的浮游植物和其他野生海洋植物因光照不足而衰亡。,四、養(yǎng)殖對象逃逸、放流

20、的潛在生態(tài)安全問題,海水養(yǎng)殖外來種的逃逸 一旦外來種在新環(huán)境中定殖成功 將與本地種（或稱土著種）競爭食物和生境， 干擾群落中原有的各種相對和諧的種間關(guān)系， 還可能與本地近緣種雜交而導(dǎo)致基因污染， 降低引入地的生物多樣性水平， 甚至導(dǎo)致本地種的逃離或滅絕。 【案例】 在太平洋東岸養(yǎng)殖的大西洋鮭魚，由于風(fēng)暴和操作不當(dāng)，每年都有為數(shù)不少的個體發(fā)生逃逸，雖然這些逃逸鮭魚的成活率低于野生鮭魚，但因為年復(fù)一年的數(shù)量積累，從美國西海岸返回河流和溪流中產(chǎn)卵的大西洋鮮魚的數(shù)量在上升，并已在不列顛哥倫比亞州的河流中繁殖成功。它們與野生的太平洋鮭魚競爭食物、生境和產(chǎn)卵場，隨著種群的擴(kuò)大，將可能對太平洋鮭魚資源的可持

21、續(xù)構(gòu)成威脅。(Pew Oceans Commission，2005),中國引進(jìn)的海洋外來魚類 (趙淑江等，2006),養(yǎng)殖過程中發(fā)生本地種逃逸或放流則更容易對野生種群的遺傳多樣性造成影響，常常體現(xiàn)在遺傳性狀或種質(zhì)的改變上。 養(yǎng)殖品種通常已經(jīng)過特殊選育或局部基因改良（如雜交、轉(zhuǎn)基因等），遺傳性狀與野生種群差異很大，雖然有利于養(yǎng)殖，但往往對環(huán)境變化的適應(yīng)性較差，一旦逃逸到自然環(huán)境中與野生群體雜交，將會降低野生種群適應(yīng)環(huán)境變化的能力。 由于養(yǎng)殖品種個體大、生長快、捕食競爭力強(qiáng)，也將危及野生種群的生存。 雌性不育品系育苗技術(shù)將有效降低養(yǎng)殖逃逸生物對野生種群遺傳多樣性影響的風(fēng)險。 【案例】 我國的養(yǎng)殖大

22、黃魚已普遍出現(xiàn)了生長慢、易得病、表型性狀差、性成熟早和品質(zhì)下降等問題。這些養(yǎng)殖動物發(fā)生逃逸（這種現(xiàn)象已十分嚴(yán)重），與野生種群雜交，將導(dǎo)致野生種群的種質(zhì)下降，遺傳多樣性喪失，難以適應(yīng)在人為和自然因素驅(qū)動下越來越多變的環(huán)境。更可怕的是，如果將種質(zhì)已嚴(yán)重退化的幼苗或成體大量放流到自然環(huán)境中，將可能給野生種群帶來滅頂之災(zāi)。,海水養(yǎng)殖本地種的逃逸與苗種放流,海水養(yǎng)殖引起的病蟲害問題 嚴(yán)重的“自身污染”會導(dǎo)致養(yǎng)殖水域的環(huán)境惡化，破壞和諧的生物間關(guān)系和生態(tài)平衡，使原本被各種自然關(guān)系所抑制的病原生物得以大量滋生； 由引種動物攜帶進(jìn)入的許多外來病原生物； 養(yǎng)殖動物因密度高，承受的生理壓力大，容易得病 海水養(yǎng)殖已成為許多病蟲害滋生、傳播和蔓延的溫床和重要媒介。 許多病原已籍親體和苗種銷售、養(yǎng)殖廢水排放、養(yǎng)殖動物逃逸等渠道擴(kuò)散到各地，并傳播到野生種群上。 【例子】 挪威的野生鮭魚因洄游途經(jīng)分布有鮭魚養(yǎng)殖場的海域，已感染了來自養(yǎng)殖鮭魚的海虱（一種食肉寄生蟲）；美國的野生大