基于EwE的珠江口漁業(yè)和近海生態(tài)系統(tǒng)模擬研究.pdf

1、珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)是中國(guó)沿海重要的海洋生態(tài)系統(tǒng)之一，也是一個(gè)在全球海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有代表性的生態(tài)系統(tǒng)。珠江口優(yōu)越的自然環(huán)境和豐富的漁業(yè)資源促進(jìn)了沿江漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而長(zhǎng)期以來(lái)捕撈強(qiáng)度過(guò)大，致使珠江口近海漁業(yè)資源和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化，許多處在營(yíng)養(yǎng)級(jí)較高層次的大型優(yōu)質(zhì)魚類被低值小型種類取代，漁獲質(zhì)量明顯降低，資源衰退現(xiàn)象嚴(yán)重。 漁業(yè)系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的基礎(chǔ)是海洋生態(tài)系統(tǒng)保持健康狀態(tài)并持續(xù)產(chǎn)出。然而，漁業(yè)捕撈對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的

2、諸多影響改變了海洋生態(tài)系統(tǒng)的這種狀態(tài)，反過(guò)來(lái)影響到漁業(yè)發(fā)展。因此，實(shí)行漁業(yè)管理、維護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)的共同和諧發(fā)展勢(shì)在必行。傳統(tǒng)的漁業(yè)管理不是缺乏管制，而是管制無(wú)處不在，但是管理目標(biāo)不夠明確并且管理方法不科學(xué)，以及對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)發(fā)展的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致了漁業(yè)系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)目前的困窘。隨著全球海洋漁業(yè)資源的全面衰退和生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)退化，海洋漁業(yè)資源的管理理念正在發(fā)生深刻的變化，基于生態(tài)系統(tǒng)的漁業(yè)管理成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。 近年來(lái)，隨

3、著人類對(duì)漁業(yè)行為的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)意識(shí)增強(qiáng)，珠江口以及臨近海域展開多次資源調(diào)查活動(dòng)，并積累了大量有關(guān)珠江口環(huán)境、生態(tài)和生物等方面的數(shù)據(jù)和知識(shí)。但是以往的研究多局限于生態(tài)系統(tǒng)中單個(gè)或者幾種環(huán)境或生態(tài)因子，從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā)探討系統(tǒng)食物網(wǎng)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)和系統(tǒng)內(nèi)部能量流動(dòng)的研究缺乏。本文以珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，收集歷年有關(guān)珠江口海域的資源和環(huán)境調(diào)查報(bào)告以及相關(guān)文獻(xiàn)資料，采用Ecopath with Ecosim(EwE)建模方法

4、構(gòu)建了珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)營(yíng)養(yǎng)模型(Ecopath)模型，研究了漁業(yè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。主要研究結(jié)果如下： (1)珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)1998年穩(wěn)態(tài)營(yíng)養(yǎng)模型構(gòu)建和分析 以珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)1998年在珠江口進(jìn)行的漁業(yè)資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，采用EwE建立珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)模型，并利用其基本分析和網(wǎng)絡(luò)分析功能，對(duì)整個(gè)珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行了量化分析。模型由24個(gè)功能組組成，基本覆蓋了參與系統(tǒng)

5、能量流動(dòng)的所有有機(jī)體組分。模擬結(jié)果顯示，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)由7個(gè)聚合營(yíng)養(yǎng)級(jí)構(gòu)成，系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)范圍為1.00～3.86，系統(tǒng)各流量隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高逐漸減少，其中系統(tǒng)平均能量轉(zhuǎn)換效率為15.5％?；旌嫌绊懶?yīng)分析表明，漁業(yè)捕撈對(duì)大部分功能組的混合營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)都表現(xiàn)出較高的負(fù)值。系統(tǒng)特征分析以及與其他沿岸生態(tài)系統(tǒng)特征參數(shù)的比較分析表明，當(dāng)前珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模較小，系統(tǒng)能量來(lái)源對(duì)于初級(jí)生產(chǎn)者的依賴大于碎屑。另外，系統(tǒng)正處于發(fā)育“幼態(tài)”期，尚不成熟。

6、 (2)珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)1981和1998年穩(wěn)態(tài)營(yíng)養(yǎng)模型對(duì)比分析 建立了1981年珠江口近海海洋生態(tài)系統(tǒng)的Ecopath模型，并同已建立的1998年Ecopath模型對(duì)照，定量分析系統(tǒng)在兩個(gè)時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系特點(diǎn)以及生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育情況，并對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部物種關(guān)鍵度進(jìn)行了探討，揭示生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。結(jié)果表明，珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)在1981年已經(jīng)表現(xiàn)出不成熟的特性，到1998年生態(tài)系統(tǒng)不成熟的特性更為突出。珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)在兩個(gè)不同

7、的時(shí)期均可以整合為七個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)流傳遞效率分別為14.0％(1981年)和15.5％(1998年)。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部物種關(guān)鍵度的分析表明，在兩個(gè)時(shí)期的模型中沒有明顯的關(guān)鍵種被識(shí)別出來(lái)，但是浮游動(dòng)物、浮游植物以及其他中上層魚類功能組關(guān)鍵度比較高。生態(tài)系統(tǒng)的混合營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)分析和物種關(guān)鍵度分析，綜合體現(xiàn)了珠江口近海生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制以自下而上和蜂腰控制模式為主，自上而下模式控制作用不突出。并且在1998年的生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)底層的功能組

8、關(guān)鍵度升高，而在營(yíng)養(yǎng)級(jí)中層的功能組關(guān)鍵度降低表明自下而上的控制模式占據(jù)主導(dǎo)地位。 (3) Ecosim動(dòng)力學(xué)模擬驗(yàn)證漁業(yè)對(duì)珠江口生態(tài)系統(tǒng)的影響 在1981年Ecopath模型基礎(chǔ)上，通過(guò)輸入Ecosim捕撈努力量的時(shí)間序列數(shù)值，對(duì)捕撈量的時(shí)間序列數(shù)值進(jìn)行擬合，結(jié)果表明擬合效果良好。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)1981和1998年的生態(tài)系統(tǒng)分別進(jìn)行了系統(tǒng)彈性分析，分析結(jié)果表明1998年的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較之1981年要差，系統(tǒng)抗干擾能力

9、不強(qiáng)。在1998年Ecopath模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)Ecosim模擬六種不同漁獲率情景下生態(tài)系統(tǒng)組分50年后的生物量變化情況，結(jié)果顯示拖網(wǎng)和圍網(wǎng)作業(yè)相對(duì)漁獲率的改變對(duì)功能組生物量變化影響最為突出。另外，模擬討論了特定功能組捕撈死亡率的變化產(chǎn)生的影響，模擬結(jié)果顯示藍(lán)圓鲹和刺鯧捕撈可承受的捕撈強(qiáng)度較低，當(dāng)捕撈死亡率分別為1.6和2.5時(shí)，這種捕撈強(qiáng)度持續(xù)50年(自1998年起)使藍(lán)圓鲹和刺鯧資源耗竭。而蛇鯔則體現(xiàn)了對(duì)捕撈作用較為遲鈍的反應(yīng)，在

10、捕撈強(qiáng)度增加為20時(shí)，這種捕撈強(qiáng)度持續(xù)50年會(huì)造成其資源耗竭。 (4)休漁政策的生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)及最佳漁業(yè)政策模擬與分析 以1998年的Ecopath為基礎(chǔ)，使用Ecosim模擬了1998-2005期間休漁政策的效果。并模擬了延長(zhǎng)休漁時(shí)間以及擴(kuò)大休漁期禁捕作業(yè)方式對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。模擬結(jié)果表明當(dāng)前的休漁政策對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物種生物量幾乎沒有影響，延長(zhǎng)休漁期時(shí)間和擴(kuò)大休漁期禁捕作業(yè)方式效果也不顯著。其次，采用Ecosim中的開環(huán)