Совершенствование полуэмпирических методов рационального использования биологических ресурсов водоемов
Относительный коэффициент уловистости - это отношение абсолютных коэффициентов уловистости рассматриваемого и эталонного орудия лова, работающих в примерно одинаковых условиях.При оценке улавливающей способности орудий лова относительным коэффициентом уловистости необходимо не только равенство условий лова рассматриваемого и эталонного орудия лова, но и равенство обловленных ими объемов (если относительный коэффициент уловистости принимают равным отношению средних уловов сравниваемых орудий лова). При лове тралами и некоторыми другими орудиями лова важно не только примерное равенство объемов, но и примерное равенство скорости их перемещения.Важно также, что равенство условий лова включает не только равенство средней плотности скоплений рыб в облавливаемых объемах, но и размеров этих скоплений. Следовательно, требование равенства облавливаемых объемов водоема при определении относительного коэффициента уловистости в ряде случаев заменяют требованием равенства обловленных объемов скоплений.Оценка улавливающей способности орудий лова только абсолютным и относительным коэффициентом уловистости недостаточна для решения многих задач анализа и совершенствования орудий лова, т.к. такие коэффициенты не дают представления о путях ухода рыбы из орудий лова и из его зоны облова. Поэтому улавливающую способность полезно характеризовать рядом показателей, каждый из которых учитывает вероятность ухода рыбы из зоны облова тем или иным путем, на том или ином этапе лова (Мельников,1975; 1991, 1996 и др.). Используя эти показатели, можно разработать частные и общие статистические модели поведения объекта лова (статистические модели уловистости орудия лова).Частная статистическая модель уловистости дает представление о вероятности того или иного поведения объекта лова (в т.ч. вероятности ухода рыбы из зоны облова различными путями) на некотором этапе лова.Общая статистическая модель уловистости учитывает вероятность ухода рыбы из зоны облова различными путями одновременно на всех этапах лова.В общем случае, если лов состоит из n этапов, и на каждом из них рыба уходит из зоны облова несколькими путями, то (3.2)где i,j,...k - количество возможных путей ухода рыбы соответственно на 1,2 и последующих этапах.Как следует из выражения (3.2), не зная вероятности ухода рыбы из зоны облова каждым из основных путей, практически невозможно рассчитать коэффициент уловистости, хотя известны многочисленные попытки оценки коэффициента уловистости по простейшим формулам.Примеры определения абсолютного коэффициента уловистости через вероятности ухода рыбы из зоны облова для разноглубинного тралового лова и лова закидными неводами приведены в работах В.Н. Мельникова (1981; 1982). Коэффициент уловистости в рассмотренном представлении увязывают только с уходом рыбы из зоны облова и из самого орудия лова. Но для лова некоторыми орудиями характерны ошибки наведения, которые приводят к снижению эффективности лова за счет уменьшения обловленного объема или обловленной площади скопления. Однако в теории лова и при проектировании орудий лова ошибки наведения орудия лова можно рассматривать как один из факторов, снижающих коэффициент уловистости. Мерой уловистости в этом случае могут быть коэффициенты Mих и Mиу, которые учитывают, какую долю скопления (косяка) по длине или по высоте облавливает орудие лова. В такой интерпретации коэффициенты Mих, Mиу и Mи= Mих Mиу можно вводить в общие и частные статистические модели уловистости, считая их условно некоторыми вероятностями p ухода рыбы из зоны облова на этапах захода рыбы в зону облова орудия лова.Производительность лова или промысла - отношение улова одной промысловой единицы или нескольких промысловых единиц в единицу времени.Выбранному расчетному периоду времени (производительная часть цикла лова, время цикла лова, час, сутки, промысловый рейс, сезон лова, год и т. д.) соответствуют различные понятия производительности лова или промысла (Мельников, 1991).Если при оценке производительности лова учитывают время производительной части цикла лова, то получают фактическую производительность лова, которая в наибольшей степени характеризует улавливающие качества орудий лова.Когда принимают за основу полное время цикла лова, то находят производительность способа лова, которая учитывает промыслово-эксплуатационные качества способа лова.Если при определении производительности лова принимают во внимание все промысловое или все календарное время в течение суток, рейса, сезона лова, года и т.д., то найденная производительность оценивает эффективность лова и ее называют производительностью лова за соответствующий период времени.При выборе системы показателей теории лова за основу целесообразно принимать суточную производительность, при необходимости переходя к годовой производительности одной или нескольких промысловых единиц.В общем случае суточная производительность лова через обловленный объем водоема V в единицу времени улавливающего действия орудия лова (3.3)где tс - время лова за 1 сутки; tл, tп - соответственно время улавливающего действия орудия лова за цикл лова продолжительностью tц и за сутки; r - плотность концентрации рыбы в обловленном объеме водоема; f - коэффициент уловистости орудия лова.Суточная производительность лова, выраженная через обловленный объем скопления Vск в единицу времени улавливающего действия орудия лова, (3.4)где rс- плотность концентрации рыбы в облавливаемом скоплении.Иногда суточную производительность лова полезно определять по формуле (3.5)где kv = Vck /V - коэффициент заполнения обловленного объема скоплением рыб.При оценке производительности лова, как правило, не учитывают показатели надежности орудия лова (рыболовной системы). Степень такого влияния можно учесть, если ввести в выражение для производительности лова коэффициент готовности kг или показатель работоспособности aр (Мельников, 1982).Если отказ орудия лова обнаруживают быстро, а его ремонт не совпадает по времени с другими процессами лова, то коэффициент готовности определяют как среднее относительное время пребывания орудия лова в работоспособном состоянии.Показатель работоспособности учитывает не только снижение производительности лова из-за потери времени на восстановление орудия лова после отказов, но и потерю улова в "дефектных" циклах лова:где tн - продолжительность безотказной работы орудия лова (наработка на отказ); tц - время цикла лова при безотказной работе; dt - среднее время удлинения цикла лова из-за восстановления орудия лова после отказа; gд - коэффициент, учитывающий долю "дефектных" циклов с потерей улова; bд - коэффициент, учитывающий долю "дефектных" циклов, в которых восстановление орудия лова повлекло удлинение цикла лова.С учетом надежности орудия лова суточная производительность ловаилиПоказатели надежности зависят, в частности, от прочностных характеристик рыболовной системы, поэтому выражения вида (3.7) и (3.8) позволяют установить зависимость производительности лова от этих прочностных характеристик (Мельников,1982).Необходимо обратить особое внимание на выражение (3.7), которое позволяет определять производительность лова через обловленный объем водоема и четыре показателя, характеризующие надежность орудия лова как механической системы, степень использования промыслового времени, концентрацию рыб в водоеме и улавливающую способность орудия лова.Рассмотренные выше понятия производительности и выражения (3.3)- (3.8) можно использовать для оценки не только производительности лова, но оценки производительности промысла, учитывая одновременно работу нескольких промысловых единиц.Относительная эффективность использования промыслового усилия равна улову на величину промыслового усилия, затраченного на получение этого улова.При определении относительной эффективности использования промыслового усилия за единицу промыслового усилия часто принимают обловленный объем водоема, и тогда эту величину можно назвать относительной эффективностью использования обловленного объема водоема (промысловой эффективностью).Т.к. улов равен произведению абсолютного коэффициента уловистости, концентрации рыбы в обловленной части водоема и обловленного объема, то, по определению, относительная эффективность использования обловленного объема в рассматриваемой интерпретации является произведением абсолютного коэффициента уловистости f и концентрации рыбы в обловленной части водоема r.Если в качестве меры промыслового усилия принимать не обловленный объем водоема, а обловленный объем скопления, то можно определить относительную эффективность использования обловленного объема скопления, равного произведению коэффициента уловистости и концентрации рыбы в облавливаемом скоплении.Промысловое усилие является одним из важнейших понятий промышленного рыболовства. Достаточно четкого определения этого понятия нет, хотя известно много показателей для его оценки. Это обусловлено, прежде всего, очень широкой и разнообразной областью применения промыслового усилия как меры воздействия на запасы промыслового водоема.Может вызывать сомнение использование улова в качестве меры промыслового усилия. Однако в принципе этот показатель наиболее точно отражает воздействие на запас и в этом качестве его предлагается использовать как меру промыслового усилия.Другие показатели при одном и том же назначении промыслового усилия можно использовать в зависимости от степени их корреляции с наиболее приемлемым показателем. При этом учитывают, что коэффициент корреляции как меру взаимосвязи двух показателей применяют при линейной зависимости между этими показателями. В то же время связь между многими из рассмотренных показателей нелинейна, или ее можно считать линейной лишь в сравнительно узком диапазоне значений показателей. Нелинейность существует, в частности, между уловом и обловленным объемом водоема, мощностью главного двигателя судна и его длиной и т.д. Необходимо обратить внимание на обловленный объем водоема, когда он выступит не как мера интенсивности лова.У подвижных орудий лова, например тралов, работающих при ограниченной располагаемой тяге судна, обловленный объем зависит от размеров орудия лова и скорости его перемещения. Так как сопротивление орудия лова движению в воде пропорционально площади сопротивления орудия лова в первой степени и скорости перемещения орудия лова ориентировочно во второй степени, то, во-первых, при одной и той же располагаемой тяге судна, в зависимости от соотношения размеров орудия лова и скорости его перемещения, можно получить различный максимальный обловленный объем, во-вторых, единице обловленного объема может соответствовать существенно различный улов. Более того, при очень больших размерах и очень небольшой скорости перемещения орудия лова и, наоборот, улов на единицу объема приближается к нулю.Таким образом, в рассматриваемых случаях при использовании обловленного объема как меры промыслового усилия целесообразно обловленный объем "стандартизировать" по размерам орудия лова или по скорости его перемещения, если диапазон изменения этих показателей достаточно широк.Относительная условная эффективность использования промыслового усилия (улавливаемость) q связывает относительную скорость промысловой смертности (мгновенный коэффициент промысловой смертности) F с промысловым усилием f (F= qf). Выразим F через относительную условную эффективность рыболовства (интенсивность вылова) Iв, которая равна отношению улова Y за рассматриваемый промежуток времени T к среднему запасу N:Откуда Подставляем в (10) выражение (9) для оценки величины улова:В последнем выражении Vm = T Kг tп V - обловленный объем водоема за T суток.Из формулы (3.11) следует, в частности, что существующий термин "улавливаемость" недостаточно точен, т.к. ассоциируется с понятием "уловистость". Однако этот показатель учитывает, не только уловистость, но и другие факторы, влияющие на величину улова, поэтому он и назван относительной условной эффективностью использования промыслового усилия.Из структуры формулы можно сделать также вывод, что в принципе мерой промыслового усилия может быть любой показатель, практически удобный для определения результирующего промыслового усилия. Из теоретических предпосылок некоторое преимущество как меры промыслового усилия имеет обловленный объем, через который удобно оценивать улов и производительность лова.В частности, в этом случае f= Vт,и формула (3.11) примет вид:где rо - концентрация рыбы в промысловой части водоема.Еще более наглядное выражение получим, если считать, что (r f Vт / N ) < 0,1- 0,15, когда приближенноС учетом последнего выраженияДругое выражение для q получим, учитывая, что rо = (N/V ) - плотность концентрации рыбы в промысловой части водоема. ТогдаХарактерно, что в последнем выражении rкf- относительная эффективность использования обловленного объема водоема (промысловая эффективность).Из этого же выражения следует, что q, с одной стороны, зависит от уловистости орудия лова, с другой, от величины запаса или размеров промысловой части водоема, а также распределения концентрации рыбы в нем.Рис 3.1 Зависимость улавливаемости от величины интенсивности ловаПоказатели интенсивности промышленного рыболовства и соотношения между ними относятся к важнейшим в рыболовстве, в том числе при управлении запасами промысловых рыбОдной из основных в теории рыболовства считают зависимость между относительной условной интенсивностью рыболовства (интенсивностью вылова) Iв и относительной интенсивностью промысла или лова (интенсивностью лова) Iл (Баранов,1960):Запишем зависимость между Iв и Iл, принимая за основу выражение (3.11). Если считать мерой промыслового усилия обловленный объем водоема Vт, то F= q Vт.Тогда Подставляем в последнее выражение значения q из (8.11), вводим в полученное выражение рассматриваемый объем промыслового водоема Vт и имеем в виду, что Iл = Vт / Vо :Отношение N / Vо - средняя концентрация рыбы в промысловом водоеме. Если ее считать равной средней концентрации облавливаемых скоплений, то Из полученного выражения следует, что соотношение между Iв и Iл линейно и зависит лишь от коэффициента уловистости орудия лова и что Iв = 1.0, когда Iл = 1/ f.Рис 3.2 Зависимость относительную условную эффективность рыболовства от величины интенсивности ловаФактические зависимости Iв = f(Iл ) отличаются от теоретической, в частности, из-за неодинаковой концентрации рыбы в обловленном объеме и во всем водоеме, особенно при малой интенсивности рыболовства, а также их изменении в течение рассматриваемого периода времени, в том числе в связи с колебанием величины запаса.Так, если принять, что концентрация рыбы в промысловой части водоема po и отличается от средней концентрации рыбы в его обловленной части p, тоСоответственно относительная скорость промысловой смертности (мгновенный коэффициент промысловой смертности) с учетом выражения (3.11)Рис 3.3 Зависимость относительной скорости промысловой смертности от интенсивности ловаОтносительная эффективность использования запасов (коэффициент использования запасов) равна отношению массы улова поколения при заданном размере ячеи к массе поколения в возрасте кульминации ихтиомассы. Этот показатель подробно рассмотрен в гл. 4 в связи с управлением интенсивностью рыболовства с учетом этого показателя. Наконец, одним из показателей для оценки относительной интенсивности рыболовства является величина уравновешенного улова на единицу пополнения промыслового стада. Эта велична как один из критериев оптимальности при управлении запасами промысловых также подробно рассмотрена в гл. 43.3. Основные результаты и выводы по главе 31. Показано, что для оценки интенсивности добычи рыбы применяется несовершенная система таких понятий и показателей, как интенсивность лова, интенсивность промысла, интенсивность рыболовства, интенсивность вылова, коэффициент мгновенной промысловой смертности, коэффициент промысловой убыли, различные понятия промыслового усилия и т.д. В одно и то же понятие часто вкладывают различный смысл. Несовершенство системы препятствует дальнейшему развитию теории управления запасами и управления рыболовством.2. Разработана новая система понятий и показателей для оценки интенсивности промышленного рыболовства, которая учитывает деление промышленного рыболовства на три области - лов, промысел и рыболовство. Система учитывает также две формы влияния интенсивности добычи рыбы на запасы - интенсивность воздействия на запасы и интенсивность использования (эксплуатации) запасов.3. Дано определение таким понятиям как интенсивность промышленного рыболовства, интенсивность рыболовства, интенсивность промысла, интенсивность лова, промысловое усилие.Улов и промысловое усилие предложено считать абсолютными показателями интенсивности промышленного рыболовства.4. Кроме количественных показателей, характеризующих абсолютную интенсивность рыболовства, промысла или лова, не меньшее значение имеют относительные показатели обычно в виде отношения абсолютного показателя соответствующей интенсивности к другому показателю с таким же или иным физическим смыслом.Рассмотрены относительные и относительно условные показатели интенсивности рыболовства, промысла и лова.5. Дана характеристика таким показателям для оценки интенсивности рыболовства, промысла и лова, как обловленный объем, абсолютный и относительный коэффициенты уловистости, статистические модели уловистости, производительность лова и промысла, промысловое усилие, улов на промысловое усилие, улавливаемость, коэффициент использования запасов, улов на единицу пополнения промыслового стада. ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ РЫБОЛОВСТВА4.1. Общая характеристика управления интенсивностью лова и выловаДля регулирования интенсивности рыболовства используют различные методы и математические модели.Так для этой цели применяют различные модификации уравнения Баранова-Бивертона-Холта, продукционные модели Шефера, Галланда-Фокса, Рикера, Пелла и Топлинсона, варианты метода анализа виртуальных популяций и когортного анализа и т.д. (Засосов, 1970; Рикер, 1979; Бабаян, 1988; Бородин, 1998 и др.)При использовании этих методов для регулирования промысла необходимо принимать те или иные критерии оптимальности (критерии регулирования).Одним из распространенных критериев регулирования является максимальный устойчивый улов MSY и соответствующий ему мгновенный коэффициент промысловой смертности Fм.В 1972 г. был введен критерий F0,1. Этот критерий определяют, как величину, несколько меньшую, чем Fм, чтобы уменьшить вероятность перелова интенсивным промыслом.В 1975 г. была предложена система регулирования промысла из двух элементов - фиксированной величины промысла на уровне Fм или F0,1 и определенный целевой размер нерестовой части запаса.Подобная система позволяет сохранить величину нерестовой части запаса, которая в любых условиях гарантирует достаточно большое пополнение.В 1980 г. Ю.Н. Ефимов рассмотрел новый критерий регулирования промысла - максимальная экономическая прибыль MEY, в соответствии с которым целью регулирования является получение от промысла устойчивой максимальной прибыли.Несмотря на некоторые отличия, все перечисленные критерии являются модификациями критерия MSY, соответствующего устойчивому запасу и промыслу, которые отличаются от него лишь некоторым занижением рекомендуемой величины улова по сравнению с расчетным значением Fм.В 1973 году впервые введено понятие общий допустимый улов (ОДУ) с ежегодным квотированием улова для каждого вида запасов и района промысла. Было рекомендовано также несколько уменьшать общий вылов по сравнению с суммой ОДУ для запасов отдельных видов рыб. ОДУ, по существу, опирается на рассмотренные выше критерии регулирования, но с учетом состояния запасов отдельных видов рыб величину допустимого улова регулируют ежегодно, чтобы избежать риска перелова или недолова. Однако большие погрешности в оценке величины запасов, динамики их численности, недостатки в оценки допустимой интенсивности вылова существенно снижают практическое значение концепции общего допустимого улова.Несмотря на существование большого количества перечисленных и других методов оценки необходимой интенсивности рыболовства и критериев регулирования, все они, как правило, не дают хороших результатов в течение длительного времени (Бабаян, 1988; Бородин, 1998). Об этом свидетельствует, в частности, плохое состояние запасов многих промысловых объектов.Кроме того, в начальной стадии находятся исследования, в которых промысловые популяции являются частью водной экологической системы. При таком подходе к проблеме основное внимание уделяется взаимодействию популяций рыб различных видов, смешанному рыболовству, когда ловят одновременно несколько видов рыб различными орудиями лова.Не до конца разработана концепция регулирования промыслового усилия по сравнению с регулированием вылова. Недостаточно увязаны проблемы и математические модели интенсивности и селективности рыболовства.Ниже рассмотрено несколько новых аналитических и полуэмпирических методов определения допустимой интенсивности вылова, а также методов регулирования запасов и интенсивности вылова на основе непрерывного контроля рыболовства. Некоторые из этих методов служат для одновременного контроля и регулирования не только интенсивности, но и селективности рыболовства.Из аналитических рассмотрены методы оптимизации интенсивности вылова и селективности лова на основе применения описанных в гл. 5 непрерывных и дискретных модификаций уравнения Баранова - Бивертона-Холта, а также выражений для коэффициента использования биомассы поколения.Полуэмпирические методы основаны на применении некоторых новых полуэмпирических моделей, в которых интенсивность вылова определяют с учетом состояния запасов, величины пополнения и убыли, предельного состояния рыбы и т.д. Полуэмпирические модели составлены с учетом того, что при оценке взаимосвязи многих биологических показателей теории рыболовства преобладают экспоненциальные зависимости.Наконец, большое внимание в этой главе уделено новым методам одновременного контроля и регулирования запасов, а также величин, связанных с управлением запасами, методами контрольных карт и последовательного анализа (контроля).Разнообразие способов оценки допустимой интенсивности вылова и критериев регулирования требует в каждом конкретном случае, как правило, применения одновременно нескольких способов обоснования и регулирования этого показателя.4.2. Определение оптимальной интенсивности вылова и селектиности лова с применением модификаций уравнений Баранова-Би-ертона-Холта и их конечно-разностных аналоговОдин из важных способов определения оптимальной интенсивности вылова и селективности лова связан с применением для этой цели модификаций уравнения Баранова-Бивертона-Холта. Критерием оптимальности при обосновании этих показателей служит величина улова на единицу пополнения промыслового стада. Для оценки оптимальных значений показателей интенсивности и селективности рыболовства целесообразно использовать модификацию этого уравнения, предложенную А.В. Мельниковым (1987), которое описано в гл. 5 в связи с использованием этого уравнения для оценки запасов.В главе 5 рассмотрены также особенности определения оптимального значения интенсивности вылова и селективности лова с применением конечно- разностных уравнений при переменном пополнении, росте и естественной смертности рыб.4.3. Определение оптимальной интенсивности вылова и селективности лова с учетом эффективности использования биомассы поколенияИз рассматриваемого условия рыбу следует вылавливать в возрасте, соответствующем кульминации ихтиомассы поколения. Выловить всю рыбу в этом возрасте практически невозможно. Чтобы повысить эффективность использования ихтиомассы, лов рыбы начинают в возрасте, меньшем возраста tм кульминации ихтиомассы, а заканчивают позже этого возраста. Чем меньше интенсивность вылова, тем раньше необходимо начинать лов рыбы данного поколения из рассматриваемого условия. Hо возраст, в котором начинают облавливать рыбу, зависит в основном от размера ячеи. Также от размера ячеи зависит и степень использования ихтиомассы поколений рыб. Вот почему одним из показателей при обосновании мер регулирования рыболовства служит коэффициент использования биомассы поколениякб = Q / Qм, (4.1)где Q - масса улова поколения при лове заданной интенсивности и заданном размере ячеи; Qм - масса поколения в возрасте кульминации ихтиомассы.Регулируя интенсивность вылова, размер ячеи, а иногда также промысловую меру на рыбу и допустимый прилов рыб непромысловых размеров, можно добиться повышения коэффициента кб.Для установления зависимости коэффициента использования биомассы поколения кб от различных факторов определим сначала Qм и Q, входящие в (4.1).
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.
