,

$ 62.55 69.86

Экономика

Оптимизация вылова морских окуней банки Флемиш-кап

Введение

Три вида морских окуней: глубоководный окунь-клювач (Sebastes mentella), золотистый морской окунь (Sebastes marinus) и американский окунь (Sebastes fasciatus) рассматриваются как одна единица запаса морских окуней банки Флемиш-Кап.

Основной информацией для оценки состояния запаса морских окуней в 3М являются ежегодные стратифицируемые донные траловые съемки, проводимые Европейским союзом (ЕС) с 1989 г.

Принято считать, что запас окуней Флемиш-Кап находится в неустойчивом состоянии, и его общий допустимый улов (ОДУ) определяется в 6,5 тыс. т. Вместе с тем по данным съемок ЕС, биомасса промыслового запаса окуней составляет от 200 до 300 тыс. т, что примерно соответствует его состоянию в первые годы промысла.

Материал и методика

Статистические данные отечественного и международного промысла морских окуней на банке Флемиш-Кап за 1956-2014 гг. взяты из базы данных судовых суточных донесений ПИНРО, а также баз данных НАФО по статистике промысла STATLANT21A и STATLANT21B.

Индексы биомассы и численности, размерно-возрастной состав уловов, средняя масса особей по длинам и возрастам, размерно-возрастные ключи для пересчета вылова в биомассе на вылов в численности взяты из рабочих документов, представляемых на ежегодные сессии Научного совета НАФО, ежегодных отчетов Научного совета, а также отчетов о результатах донных стратифицированных траловых съемок ЕС.

Оценку динамики численности окуней в микрорайоне 3М выполняли по модели XSA (расширенный анализ выживания) [1]. Моделирование динамики пополнения промыслового запаса проводили по зависимости «запас-пополнение» Рикера [2]. Для расчета биологических ориентиров F0.1 и Fmax использовалась функция «улов на рекрута» YPR [3]. Расчеты значений биологических ориентиров проводились по программе, реализованной в Excel.

Динамика биомассы запаса и вылова. Промысел морских окуней на банке Флемиш-Кап ведется с осени 1956 года. С помощью метода XSA выполнена оценка запаса морских окуней за период 1956-2014 гг. За период эксплуатации вылов, промысловая и нерестовая биомассы, пополнение и промысловая смертность значительно изменялись. Можно выделить три периода, в течение которых наблюдались длительные тенденции в изменении промысловой смертности, и происходило соответствующее изменение биомассы запаса окуней: 1960-1968, 1970-1999, 2003-2012 гг. (рис.1).

Рисунок 1 — Зависимость биомассы морских окуней банки Флемиш-Кап от промысловой смертности в 1960-2012 гг.

 

Тренд возрастания запаса, отмеченный в 1960-1968 гг., тесно связан с уменьшением промысловой смертности с 0,66 до 0,056, и снижением ежегодного изъятия с 50 до 3 тыс. т.

В период 1970-1999 гг. наблюдается тесная корреляционная зависимость между биомассой запаса окуней и коэффициентом промысловой смертности с лагом 3 года. Коэффициент корреляции, показывающий тесноту этой связи, равен минус 0,84. Третий период изменения промысловой смертности при промысле морских окуней относится к 2003-2012 гг. В этот период сначала происходило постепенное снижение промысловой смертности с 0,14 до 0,07, а затем она стабилизировалась на уровне 0,07-0,09. Биомасса запаса в этот период постепенно возрастала и стабилизировалась (по расчетам XSA) на уровне 130-150 тыс. т.

Улов на рекрута.  Одним из подходов, часто используемых при регулировании промысла многих видов рыб, является анализ улова на единицу пополнения (рекрута) и расчет значений биологических ориентиров F0.1
и Fmax. Этот подход основывается на определенных гипотезах, основными из которых являются постоянство пополнения, параметров роста и естественной смертности в условиях уравновешенного промысла.

Кривая улова на пополнение (Y/R или YPR) рассматривается как функция мгновенного коэффициента промысловой смертности (F). Ссылочной точкой F0.1 является точка F, в которой наклон кривой Y/R составляет 10 % от его значения в нулевой точке (в начале координат). Fmax — это значение промысловой смертности, при котором кривая улова на рекрута имеет максимум [4].

В виртуальном популяционном анализе (метод XSA) когорта начинает облавливаться с возраста пополнения и эксплуатируется до ее исчезновения с постоянной промысловой смертностью F, и постоянной селективностью по возрастам [5, 6, 7]. Исследование изменчивости биологических ориентиров F0.1 и Fmах
выполнено на нескольких исторических периодах промысла, характеризующихся различными значениями средней массы, огивы созревания и модели эксплуатации (таблица 1).

Таблица 1 – Изменение биологических ориентиров F0.1 и Fmах, промысловой смертности Fbar, улова на рекрута и среднегодового вылова на различных этапах истории промысла морских окуней банки Флемиш-Кап

Период

F0.1

Fmax

YPRF0.1, кг/экз.

YPRFmax, кг/экз.

Fbar,

наблюденный

Среднегодовой наблюденный за период вылов, т

1956-1966

0,082

1,025

0,094

0,118

0,228

19590

1967-2003

0,079

0,171

0,104

0,113

0,237

20191

2004-2014

0,112

0,274

0,093

0,103

0,137

5274

1989-2001

0,086

0,180

0,106

0,116

0,401

24720

1958-2014

0,078

0,177

0,102

0,112

0,216

17207

1989-2014

0,088

0,203

0,105

0,114

0,271

15150

 

Биологический ориентир F0.1 менялся незначительно, и также незначительные изменения наблюдались в улове на рекрута (YPRF0.1). Параметр Fmax
изменялся в более широком диапазоне от 0,17 до 0,27, кроме периода 1956-1966 гг., когда промысловая смертность Fmax оценена в 1,025. Однако кривая YPR для этого периода представляет собой кривую с неявно выраженным (плоским) максимумом. Значение YPR практически равное максимуму 0.12 кг/экз. достигается уже при значении F=0,35. Дальнейшее увеличение промысловой смертности практически не изменяет величину улова на рекрута.

Фактический промысел в большинстве рассматриваемых периодов проходил с промысловой смертностью Fbar
(средняя промысловая смертность возрастов 6-16 лет), превышающей Fmax
(см. таблицу 1). Особенно наглядно это проявилось в 1989-2001 гг., когда Fbar
составил 0,401, в то время как Fmax оценивался в 0,18. На наш взгляд, именно это и явилось причиной резкого снижения биомассы запаса окуней в этот период.

Оптимизация промысла

Для оптимизации одновидового промысла морских окуней банки Флемиш-Кап использовались два подхода:

1) определение максимального улова при сохранении нерестовой биомассы на заданном уровне в течение всего периода промысла (целевой размер нерестовой части запаса);

2) определение максимального улова при сохранении постоянной промысловой смертности и модели эксплуатации.

В разработанной модели оптимизации расчёт численности морских окуней, промысловой биомассы запаса, биомассы половозрелых рыб и улова в численности проводился с применением уравнений, используемых в методе XSA.

Оценка параметров модели

Пополнение (численность в возрасте 4 года). Для моделирования пополнения морских окуней банки Флемиш-Кап использована модель Рикера [2], параметры которой оценивались по значениям численности пополнения и нерестовой биомассы из оценок XSA. Учитывая, что модель Рикера плохо описывает динамику пополнения запаса окуней, выполнены отдельные варианты оптимизации с использованием динамики фактического пополнения.

В этом случае величина пополнения в каждом году рассматривалась как нормально распределенная случайная величина с математическим ожиданием равным значению пополнения по расчетам XSA и дисперсией, составляющей 40 % от математического ожидания. Значение дисперсии выбрано произвольно с целью получения более широкого диапазона изменения пополнения.

Масса по возрастам в запасе и в улове

При моделировании средней массы использовался следующий подход. За период 1989-2014 гг. по данным, ежегодно представляемым экспертом НАФО по морским окуням на Научный совет НАФО [8, 9], были рассчитаны значения средней массы и дисперсии для каждого возраста.

Предположено, что масса особи в возрасте — нормально распределенная случайная величина с известными значениями математического ожидания (среднее значение) и дисперсии.

Огива созревания (доля созревших особей в возрасте)

Собственных исследований по темпам созревания разных видов окуней банки Флемиш-Кап у России недостаточно (съемки и систематические исследования прекращены в 2000 г.) [10, 11]. По этому, в расчетах мы использовали данные, представленные экспертом НАФО по морским окуням [12, 13].

При моделировании ежегодные наблюденные данные созревания были  аппроксимированы кривой:

где Мata
— доля половозрелой рыбы в возрасте a;

a50% — возраст рыб, при котором 50 % особей становятся половозрелыми;

λ и b — параметры.

Для прогнозируемого периода 2015-2045 гг. мы рассчитали средние значения долей созревания по возрастам за период 1989-2014 гг. и аппроксимировали их кривой (1) (рис. 2).

Рисунок 2 – Доля половозрелых морских окуней банки Флемиш-Кап по возрастам, полученная осреднением данных за период 1989-2014 гг.  и аппроксимация их кривой созревания

Модель эксплуатации

Распределение промысловой смертности по возрастам (модель эксплуатации) было принято равным среднемноголетним значениям за 1989-2014 гг. Этот способ выбора селективности промысла учитывает современную структуру добывающего флота и технические характеристики орудий лова, определяющих их селективность.

Для получения устойчивых оценок запаса окуней, связанных с выбором случайных значений входных параметров, при моделировании использовался стохастический подход. Выполнялись многократные расчёты (5-10 тыс. прогонов) по модели с разными вариантами генерируемых значений пополнения, роста и полового созревания. Результаты всех итераций усреднялись, а диапазон изменчивости параметров оценивался по заданным перцентилям (0,05, 0,5, 0,95).


Результаты и обсуждение

Оптимизация промысла по критерию сохранения нерестовой биомассы. Расчеты оптимального среднегодового вылова и среднегодовой биомассы промыслового запаса морских окуней выполнялись при сохранении постоянной нерестовой биомассы в диапазоне от 20 до 60 тыс. т (с шагом 10 тыс. т). Предполагалось, что динамика пополнения запаса будет соответствовать фактической динамике, и не связана с плотностью популяции.

Моделирование динамики запаса с сохранением постоянной SSB показывает, что среднегодовой оптимальный вылов в период 1989-2014 гг. выше фактического при любой постоянной SSB от 20 до 50 тыс. т. (табл. 2).  

Таблица 2 – Среднегодовые за период 1989-2014 гг. значения биомассы, вылова и промысловой смертности морских окуней банки Флемиш-Кап при оптимизации промысла путем сохранения постоянной нерестовой биомассы

Нерестовая биомасса, т


Промысловая биомасса, т


Вылов, т


Промысловая смертность

20000

100217

20104

0,29

30000

124062

18906

0,20

40000

145743

17178

0,15

50000

165432

15305

0,11

60000

184420

13199

0,08

Фактическая

86751

14793

0,27

 

Проведенный анализ не позволяет выбрать оптимальное значение нерестовой биомассы SSB. Наибольший среднегодовой вылов получен при SSB, равной 20 тыс. тонн. Однако, из чисто формальных соображений, такое значение нерестовой биомассы представляется слишком низким. Выбор значения SSB, равного 40 тыс. т (на наш взгляд) более предпочтителен. При сохранении нерестовой биомассы на уровне 40 тыс. т среднегодовой вылов за этот период составил бы 17,2 тыс. т, что значительно выше фактического вылова 14.8 тыс. тонн. Прогнозирование на 30 лет вперед, при среднемноголетнем пополнении, показывает, что при сохранении нерестовой биомассы (SSB) в 40 тыс. т промысловый запас будет находиться на уровне 150 тыс. т, а вылов может составить порядка 16,5 тыс. т, что значительно больше рекомендуемого в настоящее время НС НАФО вылова в 6.5 тыс. т.

Оптимизация промысла регулированием промысловой смертности. Расчеты оптимального среднегодового вылова и среднегодовой биомассы промыслового запаса морских окуней выполнялись при сохранении постоянной промысловой смертности в диапазоне от 0,02 до 1,0 с шагом 0,02.

Численность пополнения морских окуней рассчитывалась по зависимости «запас-пополнение» Рикера. Параметры уравнения Рикера оценивались по значениям пополнения и нерестовой биомассы из расчетов XSA. Рассматривались те же два периода: 1958-2014 и 1989-2014 гг. Для каждого из периодов также было выполнено прогнозирование динамики биомассы запаса и вылова до 2045 г. Для периода 1958-2014 гг. максимальный среднегодовой улов составляет около 18 тыс. т, и соответствует оптимальной промысловой смертности равной 0.2.  (рис. 3).

При эксплуатации с промысловой смертностью больше чем 0.3 наблюдается резкое снижение запаса морских окуней. При промысле с постоянной промысловой смертностью F, равной, например, 0.5 средний вылов за 1958-2014 гг. уменьшился бы до 13 тыс. тонн.  Если бы уровень промысловой смертности оставался равным 0.5 до 2045 года, то средний вылов за 1958-2045 снизился бы до 8 тыс. т, причем промысловая биомасса составляла бы примерно 50 тыс. т, а нерестовая — 10 тыс. т.

Рисунок 3 — Изменение среднегодового вылова за различные периоды промысла в 1958-2045 гг. в зависимости от промысловой смертности

На рисунке 4 представлена динамика биомассы и вылова морских окуней за 1989-2045 гг. при промысле с постоянными значениями промысловой смертности (при фактических значениях пополнения за 1989-2014 гг. и среднего геометрического значения пополнения для 2015-2045 гг.).

Рассматривались следующие значения промысловой смертности: F=0,09 – соответствует значению F0.1; F=0,20 – соответствует значению Fmax; F=0,3 – соответствует граничному (на наш взгляд) коэффициенту промысловой смертности, при котором численность и биомасса запаса начинают значительно снижаться; и F=0,55 — соответствует чрезмерно большой эксплуатации.

Рисунок 4 – Динамика промысловой, нерестовой биомасс и вылова за 1989-2045 гг. при оптимизации промысла постоянной промысловой смертностью при фактическом (1989-2014 гг.) и среднемноголетнем пополнении для прогнозного периода (2015-2045 гг.)

 

Выводы

Анализ зависимости улова на пополнение (YPR), как функции промысловой смертности для разных периодов эксплуатации запаса морских окуней банки Флемиш-Кап показал устойчивость оценок биологических ориентиров F0.1 и Fmах и возможность использовать их при оптимизации промысла.

Согласно проведенным расчетам, в любой период, когда фактический промысел проходил с промысловой смертностью F, превышающей Fmax, биомасса окуней снижалась. Высокая промысловая смертность 1989-2001 гг. явилась основной причиной резкого снижения (практически коллапса) биомассы окуней. Промысел с F, равной 0,14-0,18, во все периоды стабилизировал запас окуней, а поддержание промысловой смертности в диапазоне 0,08 – 0,12 (близкой к F0.1) в 2004-2010 гг., способствовало восстановлению запаса.

Представляется вероятным, что оптимальный уровень изъятия окуней, обеспечивающий её максимально возможный вылов и устойчивость запаса, должен находиться в диапазоне от F0.1 до Fmах. и эти ссылочные ориентиры могут рассматриваться как кандидаты значений промысловой смертности при регулировании промысла морских окуней банки Флемиш-Кап и оценке ОДУ.

Оптимизация промысла по критерию сохранения постоянной нерестовой биомассы на заданном уровне, показывает практическую целесообразность использования этого критерия. В период 1989-2014 гг. такое регулирование промысла позволило бы получить среднегодовой вылов выше фактического вылова при любом постоянном значении SSB от 20 до 50 тыс. т.

Наиболее предпочтительным, на наш взгляд, является ведение промысла, поддерживающее нерестовую биомассу (SSB) на уровне выше среднемноголетнего значения (40 тыс. т).

Оптимизация промысла по критерию сохранения постоянной промысловой смертности, показала большую зависимость результатов от величины пополнения запаса.

Однако и при фактических значениях пополнения и при пополнении, зависящем от величины нерестового запаса по уравнению Рикера, максимальный среднегодовой вылов меняется незначительно в диапазоне 18-20 тыс. т. Величина промысловой смертности для получения максимального вылова составляет  около 0,2. Промысел с F большей, чем 0,3, приводит к резкому снижению среднегодового вылова, промысловой и нерестовой биомасс.

Прогнозирование динамики запаса и вылова окуней на 30 лет вперед (2015-2045 гг.) показывает, что при сохранении постоянной нерестовой биомассы в 40 тыс. т или постоянной промысловой смертности 0,2 со среднемноголетними значениями пополнения, промысловый запас будет находиться на уровне 150 тыс. т, а среднегодовой вылов может составить порядка 16,5 тыс. тонн. Это значительно больше рекомендуемого в настоящее время НС НАФО вылова в 6,5 тыс. т.