印度洋海域条纹四鳍旗鱼(Tetrapturus audax)资源评估与管理策略评价

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旗鱼类,除剑鱼(Xiphias gladius)以外,长期以来都不是大尺度渔业的目标渔获物,这种历史情况造成了以旗鱼类为管理对象的管理措施十分缺乏。条纹四鳍旗鱼(Tetrapturus audax)作为其中一种兼捕渔获物,其年龄结构数据的缺乏,渔获量数据的缺失,某些种类鉴别的困难,渔业独立丰度指数的缺乏以及环境因子对种群动态的影响等因素产生的复合效应增加了对其资源进行评估和养护管理的复杂和困难程度。本研究对近年来三大洋金枪鱼渔业管理组织在旗鱼类资源评估中使用的评估方法进行了整理和总结,通过从数据有效性,评估方法,模型的结构和假设三方面的比较,深入分析了旗鱼类资源评估的发展和近年来所取得的成就,并对近年来学者们较多使用的模型进行了分析和比较。资源的评估与养护管理密不可分,因此管理策略评价是将渔业资源评估与渔业管理联系在一起的最有效桥梁。管理策略评价模拟系统通常包括操作模型,观测模型和执行模型三个主要部分,且可根据渔业管理目标的不同而调整评价系统的结构,是一种十分灵活有效的量化渔业管理效果,对管理策略进行权衡的评价工具。本研究以印度洋海域条纹四鳍旗鱼为对象,对其种群资源进行评估,计算相关参数和参考点,通过时间序列分析其种群动态,并使用管理策略评价模拟测试对备选管理策略进行权衡,通过量化管理效果选择最优管理策略,根据管理策略中的捕捞控制规则给出管理建议,计算年总可捕量。最后以观测模型为切入点,以信息有效性为测试对象,量化数据质量对结果的贡献程度,对备选参数的信息价值进行分析和讨论,为今后评估和管理中的数据收集提供指导和参考建议。根据研究中对旗鱼类资源评估方法的总结与分析,综合考虑印度洋海域条纹四鳍旗鱼的渔业特点,种群特征和实际数据可获得性,选择延时差分类模型对该种群进行渔业资源评估,并对模型结构进行针对目标种群的改善和修正,使年龄结构和状态空间特征在模型中得到充分的表达。通过关联函数的形式,将自然死亡率,年龄结构的体长体重关系,性成熟率,脆弱性等生物学信息纳入评估模型中。使用五条时间序列的标准化丰度指数数据,构造五个评估模型,即JPSW,JPNE,JPNW,TWNE和TWNW。基于最大似然函数估计算法,通过规划求解对丰度指数进行拟合。比较五个模型的拟合效果,其初始资源量B0的范围及95%置信区间分别为27.98(17.0,56.4),28.09(17.0,30.6),28.67(27.0,32.6),17.15(0,19.8),38.34(32.0,56.4),陡度h分别为0.83(0.71,0.97),0.71(0.66,0.78),0.8(0.78,0.82),0.71(0.68,0.74),0.53(0.35,0.68),讨论最大可持续产量MSY和最大可持续产量捕捞率UMSY与种群动态的关系。五个模型MSY结果分别为4.16,3.63,4.12,2.21和3.73,UMSY分别为,0.45,0.36,0.43,0.36和0.24,BMSY分别为10.19,11.16,10.70,6.82和16.96。分别改变模型中种群补充关系,自然死亡率,性成熟率和脆弱性曲线类型,分析和讨论模型的稳定性以及评估工作的缺陷和不足。结合本研究中使用延迟差分模型得到的评估结果与印度洋金枪鱼委员会2018年第16次旗鱼工作组会议(IOTC-WPB16)中通过的资源评估结果,构造状态空间年龄结构的操作模型,模拟印度洋海域条纹四鳍旗鱼的种群动态和渔业动态,对备选的21种管理策略进行模拟测试,每个管理策略进行48次模拟,对产量作出50年的预测。收敛性检测显示48次模拟可以得到稳定的产量结果。通过科比图的绘制,使用量化权衡的方法,对备选管理策略进行管理效果的评价,最终有11个管理策略的表现进入我们通过定义参考点确定的范围,为CC1,DD,SBT1,GB_slope,DD4010,cur E,MRreal,minlen Lopt1,Etarget Lopt,matlenlim和MRnoreal,其中包括5个输出控制管理策略,我们通过调整参考点,使用不同的捕捞控制规则,最终确定管理策略DD4010为最佳管理策略。分别使用来自日本和中国台湾的两条标准化丰度指数时间序列,计算了11个管理策略中5个输出控制管理策略,即DD4010,GB_slope,SBT1,CC1和DD所得到的年总可捕量(TAC)值,其中实行管理策略DD4010条件下的TAC及50%置信区间分别为2802.77(1662.70,4115.08)和2694.41(1554.47,3415.38)。最后分别对每个管理策略中的每个参数进行敏感性测试,结果显示,在分别实施每个管理策略的条件下,模型对渔获量,丰度指数或自然死亡率相关参数较为敏感。以管理策略评价中的观测模型为切入点,通过定义参数的误差和偏差分布,分别对年观测渔获量误差,年观测丰度指数误差,渔获量偏差,自然死亡率偏差,von Bertalanffy生长参数K偏差,极限体长偏差和年龄结构渔获样本量进行信息有效性分析。其中,年观测渔获量误差和年观测丰度指数误差的范围为(0.05,0.15),渔获量偏差和极限体长偏差的范围为(4/5,5/4),自然死亡率偏差和von Bertalanffy生长参数K偏差的范围为(2/3,3/2),年龄结构渔获量样本量范围为(10,1000),假设所有参数在定义范围内为均匀分布。使用统计学年龄结构渔获量系列数据充足管理策略SCA_MSY,SCA_75MSY和SCA_4010进行管理策略评价模拟测试,其中参数在其定义范围内进行9次均等迭代,模拟次数为128次,对产量进行50年预测,计算最后10年的产量结果均值。在测试的七个参数中,年观测渔获量误差,年观测丰度指数误差和渔获量偏差表现出较低的信息有效性,对结果几乎没有贡献度,而自然死亡率偏差,von Bertalanffy生长参数K偏差和极限体长偏差则表现出很高的信息价值,其精度对结果有显著影响,均表现为偏差的增大导致产量的下降。年龄结构渔获量样本量对结果的影响表现在区间下限附近,研究中确定了合适年龄结构渔获量样本量大小的下限为124尾。本研究从资源评估出发,使用状态空间年龄结构延时差分模型,结合IOTC汇总的渔获量数据以及分别来自中国台湾和日本的分区域的五条标准化丰度指数时间序列,评估了印度洋条纹四鳍旗鱼的种群资源状况,认为该种群资源处于被过度捕捞状态,且正在发生过度捕捞。基于该种群当前的资源状况和渔业现状,急需采取相应的管理措施,抑制过度捕捞的发生,重建该种群的资源。通过管理策略评价模拟测试,对备选管理策略的表现进行量化评估,对产量进行预测,通过对管理策略的权衡,得到相对最优管理策略DD4010,并据此计算年总可捕量,给出管理建议。同样使用管理策略评价模拟测试的方法,对模型中参数的信息有效性进行量化分析,探索信息价值对结果的贡献程度,为今后研究中信息的收集提供参考意见,给出了合理分配资源的科学指标。本研究立足于印度洋条纹四鳍旗鱼渔业,通过构造模型,模拟测试等数理统计方法,借助计算机模拟,完成了对该种群的资源评估和管理策略评价,为探索其渔业和资源状况提供了借鉴之处,为渔业养护管理的决策过程提供了科学性建议,为渔业管理者和利益相关者达成一致起到了调整和促进作用,在数据收集层面上提供了极大的参考价值,在科研资源的合理分配和利用上起到了开创性的引导作用。
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