5-動(dòng)態(tài)綜合模型

1、2024/3/25,1,第五章 動(dòng)態(tài)綜合模型 第一節(jié) 概述 第二節(jié) Beverton-Holt模型 第三節(jié) 不完全函數(shù)漁獲量方程(Jones法) [略](解決當(dāng) 時(shí)估

2、算漁獲量方法) 第四節(jié) Ricker模型 第五節(jié) Thompson和Bell模型 第六節(jié) 現(xiàn)代動(dòng)態(tài)綜合模型 第七節(jié) 實(shí)例,2024/3/25,2,第一節(jié)　概述以后各章均為漁業(yè)資源評(píng)估的模型判斷標(biāo)準(zhǔn)：（

3、1）簡(jiǎn)便程度， （2）預(yù)測(cè)結(jié)果符合實(shí)際觀察值。動(dòng)態(tài)綜合模型(Dynamic pool model): 分析模型(analytic model)或 單位補(bǔ)充量漁獲量模型(Yield per recruit model)。 同年出生的一個(gè)世代在一生中可提供的產(chǎn)量等于 一年中各年齡組所能提供的產(chǎn)量。 假設(shè)：各世代補(bǔ)充

4、量相等，各齡生長(zhǎng)率和死亡率 與一個(gè)世代各齡的生長(zhǎng)率和死亡率相等。,2024/3/25,3,,,,,,年份,,,年齡,,1,2,3,4,5,6,7,1,3,4,5,6,7,2,,,,,,,,圖5-28 一般動(dòng)態(tài)綜合模型中的年齡結(jié)構(gòu)（Pitcher和Hart，1982）,圖形中表示漁業(yè)中被跟蹤了一系列年份的某一補(bǔ)充量為R的世代,2024/3/25,4,2024/3/25,5,2024/3/25,6,2024/3/25,7,年

5、漁獲量在其它因素(K,M,F,tc)一定的條件下與年補(bǔ)充量水平成比例。即單位補(bǔ)充量產(chǎn)量最大時(shí),可以從資源群體中捕獲的漁獲量達(dá)到最大值。,2024/3/25,8,動(dòng)態(tài)綜合模型將種群的生長(zhǎng)、死亡和補(bǔ)充這些 因素都較全面地考慮在內(nèi), 因此從生物學(xué)角度看, 較容易被人們接受,在資源評(píng)估和管理中得到 應(yīng)用。代表：Beverton-Holt(B-H)和Ricker模型。葉昌臣(1964), 計(jì)算了渤海遼東灣小黃魚(yú)的單位補(bǔ)充量漁獲

6、量模型;費(fèi)鴻年(1973), 用B-H模型,對(duì)南海北部底拖網(wǎng)魚(yú)類;及其他學(xué)者對(duì)我國(guó)海、淡水主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類和水生經(jīng)濟(jì)動(dòng)物進(jìn)行了評(píng)估分析。,2024/3/25,9,第二節(jié)　Beverton-Holt模型,Beverton-Holt提出的單位補(bǔ)充量漁獲量模型（yield per recruit model）原則上是一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的模型，即捕撈格局（即捕撈強(qiáng)度和首次捕撈年齡）長(zhǎng)時(shí)間不變，用以分析對(duì)資源和漁獲量所產(chǎn)生的影響。,2024/3/25

7、,10,假設(shè)條件: (1)補(bǔ)充量恒定; (2)一個(gè)世代所有的魚(yú)都是在同一天孵化; (3)補(bǔ)充和網(wǎng)具選擇性都是“刀刃型”的; (4)從進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段起,其捕撈和自然死亡系數(shù)均為恒定; (5)在該資源群體范圍內(nèi)是充分混合的; (6)個(gè)體生長(zhǎng)為勻速生長(zhǎng),即體長(zhǎng)與體重的關(guān)系指數(shù)系數(shù) b=3.,2024/3/25,11,要解決的問(wèn)題:首次捕撈年齡 (tc)、捕撈死亡系數(shù)(F)的變化對(duì)漁獲個(gè)體

8、數(shù)(Yn)、漁獲重量(Yw)、資源總尾數(shù)(PN)、可捕資源總個(gè)體數(shù)(PN’)、資源總重量(Pw)、可捕資源總重量(Pw’)、漁獲平均體長(zhǎng)( L ) 、漁獲平均體重(W)、漁獲平均年齡(T)的影響?要求已知的參數(shù): (1)補(bǔ)充年齡( ), (2)最大年齡( ), (3)Von-Bertanffy生長(zhǎng)參數(shù) 值, (4)自然死亡系

9、數(shù)(M) B-H模型是根據(jù)一個(gè)世代從補(bǔ)充到世代消失過(guò)程 ,即從補(bǔ)充、生長(zhǎng)、死亡其數(shù)量和重量變化情況推導(dǎo)出來(lái)的。,,,,2024/3/25,12,,,,,,,,,,,,,,,0,圖5-4，一個(gè)世代數(shù)量的消亡過(guò)程,2024/3/25,13,一、年漁獲量方程 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，當(dāng) 時(shí)，,2024/3/25,14,其中則

10、解此微分方程,2024/3/25,15,則可得出B-H模型的年漁獲量方程：?jiǎn)挝谎a(bǔ)充漁獲量：年漁獲量尾數(shù)：,2024/3/25,16,單位補(bǔ)充量漁獲尾數(shù)：二、年平均資源量方程 年平均可捕資源尾數(shù)：?jiǎn)挝谎a(bǔ)充量可捕資源尾數(shù)：,2024/3/25,17,年平均可捕資源量：?jiǎn)挝谎a(bǔ)充量可捕資源重量：三、漁獲量的平均體重、平均體長(zhǎng)和平均年齡的估算方程,2024/

11、3/25,18,年漁獲平均年齡：,四、B-H模型的分析和應(yīng)用 上述7個(gè)方程構(gòu)成B-H模型 其中可控制變量： (1)F，取決于捕撈努力量和捕撈效率(F=qf) (2)tc，取決于最小可捕長(zhǎng)度即漁具網(wǎng)目的大小,2024/3/25,19,以首次捕撈年齡為縱坐標(biāo)，捕撈死亡系數(shù)為橫坐標(biāo)，可繪制單位補(bǔ)充量漁獲量等值線圖。 目的(用途):

12、 (1)為合理利用該漁業(yè)資源，制定漁業(yè)法規(guī)，進(jìn)行有效的漁業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。 (2)預(yù)測(cè)管理措施實(shí)施后對(duì)漁獲產(chǎn)量、資源量和漁獲質(zhì)量所產(chǎn)生的長(zhǎng)期效果。,2024/3/25,20,Beverton-Holt北海鰈魚(yú)的資料已知：,工作表格P131-132,2024/3/25,21,,2024/3/25,22,2024/3/25,23,2024/3/25,24,2024/3/25,25,2024/3/25,26,2024/

13、3/25,27,2024/3/25,28,(一)捕撈死亡系數(shù)對(duì)資源數(shù)量和漁獲量的影響. 圖5-5，當(dāng) 時(shí)，其 與F的關(guān)系 (1) 達(dá)到高峰值; (2),,2024/3/25,29,,,,,,,,,,,,,,,300,200,100,0

14、,0.5,0.73,1.0,1.5,F,圖5-5,當(dāng) (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957),∞,2024/3/25,30,圖5-6,當(dāng) 時(shí),其 與F的關(guān)系

15、 最后臨界值為1. 圖5-7,5-8,當(dāng) 時(shí),其 及 與F的關(guān)系 圖5-9,5-10,當(dāng) 時(shí), 與F的關(guān)系,2024/3/25,31,,,,,,,,,,,,,,1.0,0.5,0,0.5,,0.73,1.0,1.5,F,圖5-6 當(dāng) (年)時(shí),其

16、 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957),2024/3/25,32,,,,,,,,,,,,,4,3,2,1,0,,,,,0.5,0.73,1.0,1.5,∞,圖5-7 當(dāng) (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957),2024/3/2

17、5,33,,,,,,,,,,6,4,2,,,,,,,,0,0.5,1.0,1.5,0.73,,圖5-8 當(dāng) (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1957),∞,2024/3/25,34,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,600,400,200,50,40,30,20,10,0,0.5,0.7

18、3,1.0,1.5,,,,,圖5-9 當(dāng) (年)時(shí),其 和 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系 (Beverton和Holt,1975),2024/3/25,35,,,,,,,,,,,10,8,6,4,2,0,,,,0.5,1.0,1.5,0.73,,,,,∞,圖5-10 當(dāng) (年)時(shí),其 與捕撈死亡系數(shù)的關(guān)系

19、 (Beverton和Holt,1975),2024/3/25,36,(二)首次捕撈年齡對(duì)資源量和漁獲量的影響. 圖5-11,5-12,5-13,5-14,5-15,5-16,當(dāng)F=0.73時(shí),各種指標(biāo)與tc的關(guān)系. 高峰

20、 最終,2024/3/25,37,2024/3/25,38,2024/3/25,39,2024/3/25,40,2024/3/25,41,2024/3/25,42,2024/3/25,43,,(三)同時(shí)改變F和tc對(duì)資源量和漁獲量的影響. 圖5-17 北海鰈等漁獲量曲線 BB’ ,AA’ :最大持續(xù)產(chǎn)量線[最適產(chǎn)量區(qū)] AA’:tc一定時(shí),變化F的最大產(chǎn)量連成之線(圖5-5)

21、 BB’ :F一定時(shí),變化tc的最大產(chǎn)量連成之線(圖5-11) 利用該圖,可判斷目前漁業(yè)資源的利用狀況.,2024/3/25,44,2024/3/25,45,,,2024/3/25,46,,,2024/3/25,47,,,2024/3/25,48,(四)其他參數(shù)值對(duì)漁獲量曲線的影響 1、自然死亡系數(shù)M ；2、最大年齡 ；3、生長(zhǎng)系數(shù)K 演算分析誤差 圖5-21，

22、 齡時(shí)， 時(shí)， 與F之間的關(guān)系 圖5-23， 齡時(shí)， 時(shí)， 與F之間的關(guān)系 圖5-25， 齡時(shí)，

23、 時(shí)， 與F之間的關(guān)系,,2024/3/25,49,2024/3/25,50,,,2024/3/25,51,2024/3/25,52,,,2024/3/25,53,2024/3/25,54,,,2024/3/25,55,(五) 漁獲量方程的簡(jiǎn)化計(jì)算法 由于 對(duì)漁獲量方程影響很小,且 時(shí),,則：,2024/3/25,56,第四節(jié)　Ricke

24、r模型,又稱指數(shù)產(chǎn)量模型(Exponential yield model) 假設(shè): (1)分成許多區(qū)間 (2)其中生長(zhǎng)率和死亡率穩(wěn)定 (3)其中的體重增長(zhǎng)率G、M、F穩(wěn)定 (4)各期間不一定相等 (5)各個(gè)區(qū)間累加,2024/3/25,57,在時(shí)間區(qū)間 內(nèi),體重增長(zhǎng)率 為常數(shù),則令

25、 代表在t時(shí)的總資源重量.,2024/3/25,58,則,當(dāng) 資源量下降(高齡) 資源生物量最高(臨界年齡) 資源量增加(低齡)在該區(qū)間的漁獲量:則從該世代所捕獲的總漁獲重量:區(qū)間單位:1個(gè)月、半個(gè)月、1/10年例：印第安那穆塞凱湖

26、的大鰭鱗鰓太陽(yáng)魚(yú)單位補(bǔ)充量的平衡漁獲量 （Ricker，1975）,2024/3/25,59,已知：自然死亡系數(shù)（M）、捕撈死亡系數(shù)（F），時(shí)間區(qū)間：1/8年（1.5月）近似計(jì)算：,表5-2，計(jì)算表格表5-3，G、F、Z與表5-2不同的計(jì)算過(guò)程圖5-27、表5-2和表5-3所列種群一個(gè)世代資源生物量變化,2024/3/25,60,穆塞凱隆湖的大鰭鱗鰓太陽(yáng)魚(yú) (Ricker 1958),6月16日到9月15

27、日有漁業(yè)作業(yè)。6月16日至7月31日占66%(0.33)，而其后占34%　(0.17)。多數(shù)2齡魚(yú)個(gè)體還未長(zhǎng)大補(bǔ)充，故對(duì)F值作了校正。假設(shè)自然死亡在一年中均勻分布，于是對(duì)夏季4個(gè)1/8年都假定為0.075，冬季半年作為0.3。,2024/3/25,61,2024/3/25,62,2024/3/25,63,2024/3/25,64,2024/3/25,65,若不同國(guó)家的捕魚(yú)船或不同作業(yè)方式的船隊(duì)同時(shí)開(kāi)發(fā)，則,2024/3/25,66,第

28、五節(jié)　Thompson和Bell模型:將一個(gè)世代的各個(gè)年齡漁獲量累加,2024/3/25,67,,,2024/3/25,68,,,2024/3/25,69,第六節(jié)　現(xiàn)代動(dòng)態(tài)綜合模型,B-H稱為經(jīng)典的動(dòng)態(tài)綜合模型Clayder(1972)提出現(xiàn)代動(dòng)態(tài)綜合模型費(fèi)鴻年和張?jiān)娊?1990)認(rèn)為,后者對(duì)經(jīng)典擴(kuò)展: (1)各年的R、K、M、F各不相同 (2)考慮種間關(guān)系，建立多魚(yú)種B-H模式 (3)考慮種內(nèi)關(guān)系,建立自食性魚(yú)類的

29、動(dòng)態(tài)綜合模型,2024/3/25,70,用從群體的每一年齡組得到的產(chǎn)量代替所有年齡的積分: :各年齡組不同; 仍為常數(shù) （１）捕撈死亡占總死亡的比例， （２）總死亡的比例， （３）還存活的資源尾數(shù)與補(bǔ)充量的比例， （４）平均體重。,2024/3/25,71,,,,,,年份,,,年齡,,1,2,3,4,5,6,7,1,3,4,5,6,7,2,,,,,,,,

30、圖5-28 一般動(dòng)態(tài)綜合模型中的年齡結(jié)構(gòu)（Pitcher和Hart，1982）,圖形中表示漁業(yè)中被跟蹤了一系列年份的某一補(bǔ)充量為R的世代,2024/3/25,72,以上方程適用于穩(wěn)定狀態(tài)，即R、M各齡是相同的。若考慮到R與M隨年齡與季節(jié)的變動(dòng)，則第j年漁獲量: j: 年份; s: 季節(jié); i: 年齡,2024/3/25,73,第七節(jié)　實(shí)例,一、淡水歐鳊（Cl

31、ark, 1978）二、長(zhǎng)江鰣魚(yú)（詹秉義，1989）,2024/3/25,74,一、淡水歐鳊 已知：體長(zhǎng)生長(zhǎng)方程為 體長(zhǎng)----體重關(guān)系：三種方法：①B-H②Jones(不完全β函數(shù)方程)③Ricker模型表5-8,5-9,5-10,分別用三種方法計(jì)算的單位補(bǔ)充量漁獲量三種方法最佳漁獲量的 和 基本相同,比較:①B-H模型,雖然

32、 ,仍用 計(jì)算. 計(jì)算結(jié)果較小;②、③Jones和Ricker的 值一般很近, 的值幾乎相等,但是,例,,2024/3/25,75,,當(dāng) 齡上升到6齡時(shí),B-H預(yù)報(bào)增加2倍，Jones和Ricker預(yù)報(bào)增加一倍。,2024/3/25,76,,,2024/3/25,77,2024/3/25,78

33、,2024/3/25,79,2024/3/25,80,二、長(zhǎng)江鰣魚(yú)(詹秉義,1987) 單位補(bǔ)充量漁獲量 目的: 和 對(duì) 單位補(bǔ)充量繁殖力 資料:《長(zhǎng)江鰣魚(yú)調(diào)查研究》(1977)

34、雌:,,2024/3/25,81,雄:,公式: 資源量: 繁殖力: 未開(kāi)發(fā)種群繁殖力: ( =個(gè)體平均絕對(duì)繁殖力) 原始種群?jiǎn)挝谎a(bǔ)充量繁殖力:,2024/3/25,82,已開(kāi)發(fā)種群 與原始種群 百分比P:,漁獲量:,單位補(bǔ)充量漁獲量:,分散與大洋中的鰣魚(yú)在5,6月集群入長(zhǎng)江口,2齡性成熟,

35、 齡,遭捕年齡1.9~2.0,2.9~3.0,…遭捕時(shí):,2024/3/25,83,未遭捕時(shí):,以 齡時(shí)個(gè)體體重為起始生物量,(P為20%以下為高危險(xiǎn)區(qū)),,補(bǔ)充型過(guò)度捕撈,∴ 高危險(xiǎn)區(qū)中的高危險(xiǎn)點(diǎn) 保護(hù)措施,,,圖5-30 雌鰣魚(yú) 等值線圖5-31 雄鰣魚(yú) 等值線 不同F(xiàn)和tc

36、條件下圖5-32 百分比P的等值線,,2024/3/25,84,2024/3/25,85,2024/3/25,86,,[練習(xí)]一，遼東灣小黃魚(yú)的有關(guān)資料（葉昌臣，1964）如下：,(1)當(dāng)tc=2.0[年]時(shí)，取F=0.0, 0.1, 0.2, 0.4, 0.7, 1.2, 2.0, 3.0，用B-H模型求算Yw/R并繪圖。(2)當(dāng)F=0.6時(shí)，取tc=1,2,3,…,11用B-H模型求算Yw/R并繪圖。（不可省略lamda項(xiàng)）

37、。,,2024/3/25,89,,[練習(xí)]一，遼東灣小黃魚(yú)的有關(guān)資料（葉昌臣，1964）如下：,（１）當(dāng)tc=tr=2.0[年]時(shí)，取F=0.0, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5值時(shí)，用B-H模型求算下列各項(xiàng)：a）單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R（g/尾）；b）單位補(bǔ)充量平均種群生物量（可捕資源重量）　　?。╣/尾）；,,2024/3/25,90,,c）單位補(bǔ)充量漁獲尾數(shù)YN/R；d）單位補(bǔ)充量

38、平均可捕資源尾數(shù)e）漁獲平均體長(zhǎng)　　、平均體重　　和平均年齡　　;（２）取tc=3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10（年），重復(fù)計(jì)算（１）各項(xiàng)。（３）繪制單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R對(duì)捕撈死亡系數(shù)F的函數(shù)關(guān)系曲線， Yw/R對(duì)首次捕撈年齡tc的函數(shù)關(guān)系曲線，以及同時(shí)變化F和tc的等產(chǎn)量曲線。,,,,,2024/3/25,91,,（４）如當(dāng)時(shí)的現(xiàn)行值tc=2.0年，F(xiàn)=0.62。試對(duì)該資源群體的捕撈利用狀況進(jìn)行分析，判斷其利

39、用是否合理？應(yīng)如何進(jìn)行漁業(yè)調(diào)整和管理？并提出最佳利用方案的建議。,2024/3/25,92,,二，今有東海綠鰭?cǎi)R面鲀的如下資料（詹秉義等1986），各齡的平均體重為I齡-25.74g; II-60.62g; III-109.40g; IV-147.08g; V-190.67g; VI-237.47g; VII-298.12g; VIII-397.76g。自然死亡系數(shù)M=0.257/年，補(bǔ)充年齡tr=1.5年，設(shè)綠鰭?cǎi)R面鲀的漁汛為上半年度

40、，當(dāng)時(shí)（1985年）的捕撈死亡系數(shù)為F=0.8，tc=1.5年。試用Ricker模型對(duì)下列各項(xiàng)進(jìn)行估算：（１）當(dāng)tc=tr=1.5年時(shí)，取F=0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0分別計(jì)算其單位補(bǔ)充量漁獲量Yw/R；,2024/3/25,93,,（２）取tc=2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5重復(fù)計(jì)算（１）。（３）繪制等漁獲量曲線圖。（４）分析該漁業(yè)利用是否合理，對(duì)該漁業(yè)

41、應(yīng)如何調(diào)整？,2024/3/25,94,,For i = 1 To 8For tc = 2 To 10 sum = 0 For n = 0 To 3 Z = F(i) + M + n * K temp = Q(n) * Exp(-n * K * (tc - t0)) temp = temp * (1 - Exp(-Z * (tinf - tc))) / Z

42、 sum = sum + temp Next n Z = F(i) + M eM = Exp(-M * (tc - tr)) eFM = Exp(-Z * (tinf - tc)) Yw(i, tc) = F(i) * Winf * eM * sum Yn(i, tc) = F(i) * eM * (1 - eFM) / Z Pn(i, tc) = eM * (1 - e

43、FM) / Z Pw(i, tc) = Winf * eM * sum Wav(i, tc) = Winf * Z * sum / (1 - eFM) temp = Z * (1 - Exp(-(Z + K * (tinf - tc)))) * Exp(-K * (tc - t0)) temp = temp / (Z + K) / (1 - eFM) Lav(i, tc) = Linf * (1