捕撈對北部灣海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響.pdf

1、海洋漁業(yè)經(jīng)過50多年的迅猛地理擴展和技術(shù)進步，年捕獲量成倍增長，目前已處于十字路口。全球海洋資源中大約一半已得到充分開發(fā)，四分之一尚有一些增加捕獲量的潛力，而剩余的四分之一則受到過度開發(fā)。雖然傳統(tǒng)的單種群資源管理辦法有其局限性，但不能認為是資源衰退的主要原因。伴隨全球海洋漁業(yè)資源全面衰退和生態(tài)系統(tǒng)的不斷退化，海洋漁業(yè)資源的管理理念正在發(fā)生深刻變化，基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)資源管理已成為一種必然的發(fā)展趨勢。 北部灣位于南海西北部(105

2、°40’～110°10’E，17°00’～21°45’N)，是中、越兩國共同管轄的天然半封閉海灣，曾是我國著名的漁場之一。隨著捕撈強度的增大，北部灣的漁業(yè)資源發(fā)生了根本性的變化，許多高價值、大規(guī)格和高營養(yǎng)級種類被低價值和小型種類所取代，資源衰退明顯。本文以南海區(qū)典型海灣——北部灣為研究對象，利用歷次在北部灣進行的大規(guī)模漁業(yè)資源和環(huán)境綜合調(diào)查數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻資料，通過構(gòu)建生態(tài)通道模型(Ecopath with Ecosim)，研究了捕撈對北

3、部灣生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響。主要研究結(jié)果如下： 1、20世紀末期北部灣生態(tài)通道模型的構(gòu)建和分析 構(gòu)建了1990s的生態(tài)通道模型(Ecopath)。模型由20個功能組構(gòu)成，包括了哺乳動物和海鳥，每一功能組都代表在生態(tài)系統(tǒng)中具有相似地位的有機體，基本覆蓋了北部灣生態(tài)系統(tǒng)能量流動的主要過程。模型分析表明，北部灣生態(tài)系統(tǒng)的能量流動主要通過牧食食物鏈的途徑，其中無脊椎動物在能量從低級向高層次轉(zhuǎn)換中起著關(guān)鍵作用。各功能組的營養(yǎng)級范

4、圍為1～4.0，哺乳動物占據(jù)了最高的營養(yǎng)級。生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的能量流動主要有6級；由于頂級捕食者的缺位，營養(yǎng)級Ⅴ以上的生物組份對系統(tǒng)能流貢獻較少，能量流動主要發(fā)生在營養(yǎng)級為Ⅱ的階層；系統(tǒng)能流中來自初級生產(chǎn)者的轉(zhuǎn)化效率為10.5％，來自碎屑的轉(zhuǎn)換效率為10.1％，平均能流轉(zhuǎn)換效率為10.3％；Finn循環(huán)指數(shù)為7.07％，平均能流路徑長度為2.496。初級生產(chǎn)力/呼吸比值是表征生態(tài)系統(tǒng)成熟狀態(tài)的重要參數(shù)。根據(jù)模擬結(jié)果，20世紀9

5、0年代末期北部灣生態(tài)系統(tǒng)該比值為2.184。根據(jù)Odum的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育理論，當(dāng)前北部灣海洋生態(tài)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 2、不同年代北部灣生態(tài)系統(tǒng)特征的Ecopath分析 以1990s的Ecopath模型為基礎(chǔ)，運用1959～1961年北部灣底拖網(wǎng)調(diào)查資料，構(gòu)建了20世紀60年代初期的Ecopath模型。比較和分析了漁業(yè)資源衰退前后北部灣生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能變化。結(jié)果表明，生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、能流分布和轉(zhuǎn)化、系統(tǒng)總體特征等出

6、現(xiàn)了較大的變化。與60年代初相比，20世紀90年代末期的系統(tǒng)承受了較大的壓力，系統(tǒng)能流總量、生產(chǎn)力和總生物量分別下降了11.66％，5.10％和16.8％。其中，高營養(yǎng)級的生物量下降明顯，營養(yǎng)級Ⅴ和Ⅵ的生物量分別下降了67.6％和85.7％，而低營養(yǎng)級Ⅰ的生物量保持穩(wěn)定；系統(tǒng)生產(chǎn)力和能流也有類似變化趨勢，表明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐步從以底層魚類為主向中上層魚類為主轉(zhuǎn)變；由于營養(yǎng)級Ⅰ和Ⅱ的轉(zhuǎn)化效率提高，生態(tài)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化效率也隨之上升，從1960s的

7、7.6％上升到1990s的10.3％。從1960s到1990s間，系統(tǒng)的凈生產(chǎn)力、初級生產(chǎn)力/總呼吸比值不斷增加，而連接指數(shù)(CI)、雜食指數(shù)(OI)、總生物量/總流量比、Finn's循環(huán)指數(shù)則顯著下降，這些情況綜合表明，由于人類活動和自然環(huán)境的擾動，北部灣生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了“逆行演替”。 3、北部灣生態(tài)系統(tǒng)演替的動態(tài)分析 以1960s的EwE模型為基礎(chǔ)，模擬捕撈強度和初級生產(chǎn)力變化驅(qū)動Ecosim模型，分析了捕撈活動對北部

8、灣生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的影響。Ecosim成功地再現(xiàn)了近40年北部灣漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的歷史變化。模擬結(jié)果表明，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生顯著變化，長壽命、高營養(yǎng)級的肉食性魚類生物量下降明顯，系統(tǒng)以短壽命、小型和無脊椎動物占優(yōu)勢。1999年的大中型魚類的生物量僅為1960年的6％，而小型魚類和無脊椎動物則明顯上升，尤其是頭足類生物量上升了2.87倍，漁獲物的營養(yǎng)級則從1960年的3.32降低到1999年的2.98，體現(xiàn)了“捕撈降低海洋食物網(wǎng)”的

9、特點，目前的開發(fā)模式是不可持續(xù)的。通過模型最終狀態(tài)和初始狀態(tài)的比較，得出該系統(tǒng)的逆向發(fā)育機制為下行控制(top-down)和上行控制(bottom-up)的雙重作用，系統(tǒng)從相對穩(wěn)定的“成熟態(tài)”向相對脆弱的“退化”發(fā)展，目前的開發(fā)模式是不可持續(xù)的。此外，文中利用1990s模型預(yù)測了顯著降低捕撈壓力后生態(tài)系統(tǒng)的變化。 4、基于生態(tài)通道模型的北部灣漁業(yè)管理策略評價 根據(jù)1990s的Ecopath模型，以30年為周期，利用Eco

10、sim中的“漁業(yè)管理者”模擬了不同管理策略(經(jīng)濟效益最大化、社會效益最大化、生態(tài)效益最大化以及綜合考慮三者的最佳管理策略)對北部灣作業(yè)結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：以經(jīng)濟效益最大化為管理策略時，除了拖網(wǎng)下降43.2％之外，其它作業(yè)類型的捕撈努力量會出現(xiàn)不同程度的上升；以社會效益最大化為管理策略時，模型要求極大地增加小型漁業(yè)，尤其是混合漁業(yè)的捕撈努力量可以上升3.34倍，以滿足社會對就業(yè)的需求；而以生態(tài)效益最大化為管理目標時，模型要求所有漁業(yè)的捕

11、撈努力量都必須降低甚至停止；綜合考慮經(jīng)濟、社會和生態(tài)效應(yīng)的最佳管理策略能滿足漁業(yè)和保育目標的平衡，有望成為最佳的管理策略。經(jīng)濟和社會效益最大化管理策略對不同的敏感度值的反應(yīng)敏感，高營養(yǎng)級種類減少而低營養(yǎng)級種增加；而生態(tài)效益和綜合管理目標最大化則對不同的敏感度的反應(yīng)較為一致。模型的結(jié)果與實際漁業(yè)管理的觀測結(jié)果較為一致，由此可見，“漁業(yè)管理者”是權(quán)衡不同漁業(yè)策略的有效工具。 5、北部灣潛在海洋保護區(qū)的評價 海洋保護區(qū)提供從棲

12、息地到生物多樣性，以及避免人類干擾等全方位的保護，是養(yǎng)護資源和生態(tài)系統(tǒng)，改善海洋環(huán)境的有效措施。在20世紀90年代EwE模型的基礎(chǔ)上，以20年為周期，利用空間化模塊Ecospace預(yù)測生物資源對4種不同類型海洋保護區(qū)(禁漁區(qū)、禁漁期、中南部保護區(qū)、沿岸保護區(qū))的反應(yīng)。結(jié)果表明，缺乏管理和漁民合作的禁漁區(qū)和禁漁期制度對資源的養(yǎng)護作用不明顯，大型底層魚類、真鯊類等高營養(yǎng)級生物量繼續(xù)衰退。在北部灣沿岸和中南部海域設(shè)立大型的非漁業(yè)活動區(qū)都可有效