（环境科学专业论文）南海北部大陆架海洋生态系统ewe模型研究.pdf

摘要 和鳕鱼对大部分鱼类具有较高的负效应。伴随过度捕捞和顶级捕食者缺乏，大部 分高值鱼类生产量都已很低。该系统受过度捕捞渔业影响很大，并存在营养级i 利用效率低而易导致营养流动障碍和内源污染以及渔业资源小型化、低值化等不 稳定的幼态特征。 ( 2 ) 三个年代e c o p a t h 模型对比分析 以二十一世纪初期e c o p a t h 模型为基础，建立八十年代末期和九十年代末期 e c o p a t h 模型。通过比较三个年代e c o p a t h 模型功能参数、营养结构以及系统总 体特征的比较，研究分析该系统自八十年代末期到九十年代末期的过度捕捞导致 系统多数鱼类生物量急剧下降，尤其是高值鱼类。伴随九十年代休渔政策实旌， 部分鱼类虽然没有赶上八十年代末期状况，但也得到一定恢复。但从整体来看， 系统仍然朝着退化的方向发展。系统在八十年代末期营养化程度升高最快，九十 年代末期最慢，2 1 世纪初期居中。 ( 3 ) e c o s i m 动态模拟分析 以该系统八十年代末期e c o p a t h 模型为基础，将1 9 8 7 - - 1 9 9 8 年各鱼类相对 生物量、渔业捕捞强度和营养化趋势量化为时间序列以驱动e c o s i m ，动态模拟 各鱼类生物量和捕捞量变化过程，模拟效果良好。通过模型最终状态和初始状态 的比较，得出该系统的逆向发育机制为从上而下( t o p - d o w n ) 与自下而上 ( b o t t o m - u p ) 结合，也即过度捕捞与营养物质沉积的双重作用下，从相对稳定 的成熟态向相对脆弱的幼态发展。 ( 4 ) 渔业政策模拟分析 以二十一世纪初期的e c o p a t h 模型为基础，首先以金线鱼为主要研究对象， 通过单独调整金线鱼相对捕捞死亡率分别为0 ，1 0 ，1 5 ，2 5 ，3 0 ，4 0 ，动态模 拟各功能组在不同渔业政策下生物量、捕捞量以及渔业效益的变化。得出结论为， 当保持其他组合捕捞死亡率不变而金线鱼相对捕捞死亡率为1 5 时，生态、渔业 经济综合效益最高；然后通过调整渔业整体相对捕捞强度分别为0 2 5 ，0 5 ，o 7 5 ， 1 ，1 2 5 ，1 5 。2 0 ，动态模拟各功能组在不同渔业政策下生物量、捕捞量以及渔 业效益的变化。得出结论为，当渔业整体相对捕捞强度为1 5 时。渔业经济综合 效益最高。 关键词：e c o p a t h 模型 e c o s i m 动态模拟渔业政策南海北部大陆架 a b s t r a c t s t u d yo n t h ee w e e c o s y s t e mm o d e l i nn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l fo fs o u t hc h i n as e a m a j o r ：e n v i r o m e n t a ls c i e n c e n a m e ：w a n g ，x i a o h o n g s u p e r v i s o r ：l i ，s h i y u ( p r o f ) a b s t r a c t o v e r f i s h i n ga n dt h ed e t e r i o r a t e de n v i o r e n m e n th a v ec a u s e df i s h e r yr e s o u r c e st o b ed e f i c i e n ta n do c e a n e c o s y s t e m st od e v e l o pb a c k w a r d sf r o mas t a b l em a t u r es t a t et o aw e a ky o u n go n er e l a t i v e l yw i t hd e c r e a s e db i o d i v e r s i t i e s , s i m p l i f i e df o o dc h a i n s a n dd e c l i n e ds y s t e mc o n n e c t a n c ei n d e x ，o m i n i v o r yi n d e x ，f i n n sc y c l i n gi n d e x i n t h es a m et i m e ，t h ek - s e l e c t e ds p e c i e sh a v eb e e nr e p l a c e db yt h er - s e l e c t e ds p e c i e s ，a n d b i g e rf i s h e sw i t hh i g h e rv a l u ea n dl o n g e rl i v e sw e r er e p l a c e db ys m a l l e rf i s h e sw i t h l o w e rv a l u ea n ds h o r t e rl i v e s s ot h ee c o l o g i c a lv a l u e ，e c o n o m i cv a l u ea n ds o c i a lv a l u e o fo c e a ne c o s y s t e m sh a v eb e e n i m p r e s s e dg r e a t l y t o i n s u r et h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fo c e a ne c o s y s t e m sa n da c h i e v eac o m p r e h e n s i v eg o a lo ft h eu t m o s t e c o l o g i c a lv a l u e ，e c o n o m i cv a l u ea n ds o c i a lv a l u e ，ad e e p ，d y n a m i co v e r a l lr e s e a r c h o no c e a n e c o s y s t e m s i s n e c e s s a r y h e r ew ed i d o u rr e s e a r c ho nt h en o r t h e r n c o n t i n e n t a ls h e l fe c o s y s t e mo fs o u t hc h i n as e aw i t ht h ei n t r o d u c e ds o f t w a r ee w e 5 1 w ch a v e d o n er e s e a r c h e do n f i s h e r yd e g r a d a t i o nm e c h a n i s m s ，e c o s y s t e m d e g r a d a t i o nm e c h a n i s m s ，d i f f e r e n tq u a n t i t a t i v ee f f e c t so f d i f f e r e n tf i s h e r yp o l i c i e so n t h ee c o s y s t e ma n df i s h e r yp r o f i t s t h er e s e a r c hi so fg r e a ti m p o r t a n c et ot h es p r e a d i n g o ft h ee w es o f t w a r ei n t oo u rf e s e a r c ho no c e a 1e c o s y s t e m sm o d e l i n gc o n s t r u c t i o n a n d es c i e n t i f i cm a n a g e m e n to fo c e a ne c o s y s t e m s t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ee c o p a t hm o d e l a b s t r a c t w eh a v ec o n s t r u c t e das t a t i cm a s s b a l a n c ee c o p a t hm o d e lo fn a n h a in o r t h e r n c o n t i n e n t a ls h e l fi nt h ee a r l y2 1 s tc e n t u r y i ts h o w st h a tt h et r o p h i cs t r u c t u r eo ft h e e c o s y s t e mi n c l u d e s4c l a s s e sm a i n l y w eh a v em a d eo u rc o n c l u s i o n sb ya n a l y z i n gt h e t h r o u g h p u t s ，b i o m a s s e s ，p r o d u c t i o n sa n dy i e l d so fe v e r yt r o p h i cc l a s sa n ds y s t e m o v e r a l l i n d i c e ss u c ha st o t a ls y s t e mt h r o u g h p u t ，f i n n sc y c l i n gi n d e x ，s y s t e m o m i n i v o r yi n d e x ，f i n n sm e a np a t hl e n g t h ，n i c h e sa n dm i x e dt r o p h i ci m p a c t s ；t h a t t h ee c o s y s t e mh a st w om a i nt r o p h i cc i r c u l a t i o na p p r o a c h e s ，t h ed e t r i t u sf o o dc h a i n a n dt h eg a z i n gf o o dc h a i n ；t h a tt h ep s c i v o r o u sf i s h e sh a v ed r a s t i cp r e yc o m p e t i o n s a n dl o w e r - v a l u e df i s h e sm e e tw i t h s i m i l a r l yp r e d a t o rs t r e s s e s ；t h a t t h ec l i m a x p r e d a t o r sd o n th a v ea p p a r e n tn e g a t i v ee f f e c t so nm o s tf i s h e s ，b u tt r i c h i u r u sh a u m e l a a n dd e c a p t e r u sh a v e ；t h a tt h ee c o s y s t e mh a sb e e ni n f l u e n c e dg r e a t l yb yf i s h e r ya n dt h e b i o m a s s e so fm o s th i g h e r v a l u e df i s h e sa r ev e r ys m a l l ；a n dt h a tt h ee c o s y s t e mi sa y o u n g w e a ko n ew i t hal o we c o t r o p h i ee f f i c i e n c yo ft r o p k i cia n ds m a l ll o w v a l u e d f i s h e sb e i n g 。d o m i n a n t ( 2 ) c o m p a r i s o no ft h r e ee c o p a t hm o d e b o nt h eb a s i so ft h ee c o p a t hm o d e lo ft h e e a r l y 2 1 s tc e n t u r y ，w eh a v e c o n s t r u c t e da n o t h e rt w os t a t i cm a s s - b a l a n c e de c o p a t hm o d e ro ft h ee c o s y s t e m o n ei s o ft h el a t e1 9 8 0 s ，a n dt h eo t h e ri so ft h el a t e1 9 9 0 s t h r o u g ht h ec o m p a r i s o no ft h e e c o l o g i c a lp a r a m e t e r s ，t m p h i cs t r u c t u r e ，a n dt h eo v e r a hi n d i c e sa m o n gt h et h r e e m o d e l s ，w eh a v et h ec o n c l u s i o nt h a tt h ee c o s y s t e mh a ds u f f e r e df r o me x c e s s i v e f i s h e r yf r o mt h el a t e 1 9 8 0 st ot h el a t e1 9 9 0 s ，t h a tt h eb i o m a s s e so fm o s tf i s h e s e s p e c i a l l y t h eh i g h - v a l u e df i s h e sh a dd e c l i n e d g r e a t l y ，a n d t h a tp a r t i a lf i s h e s b i o m a s s e sh a dr e s u m e dt oac e r t a i ne x t e n tf r o mt h el a t et 9 9 0 sd u et ot h ef i s h e r y p o l i c yo fs t o p p i n gf i s h i n gi nt h es u m m e ri m p l e m e n t e d b u tt h ee c o s y s t e mh a sb e e n d e v e l o p i n gb a c k w a r d so i la w h o l e t h ee c o s y s t e mh a dt h eb i g g e s tn u t r i m e n t ss e d i m e n t v e l o c i t yi nt h el a t e1 9 8 0 s ，t h es m a l l s ti nt h el a t e1 9 9 0 sa n dt h em e d i u mi nt h ee a r l y 2 1 s tc e n t u r y ( 3 ) e c o s i md y n a m i cs i m u l a t i o n o nt h eb a s i so ft h ee c o p a t hm o d e lo ft h el a t e1 9 8 0 s ，w eh a v es i m u l a t e dt h e d y n a m i cc h a n g e so nf i s h e sb i o m a s s e sa n dc a t c h e su s i n gt i m ef o r c i n gs e r i e so fr e l a t i v e i v a b s t r a c i f i s hb i o m a s s e s ，f i s h i n gi n t e n s i t ya n dt h en o u r i s h m e n tp r o c e s s i n gf r o m1 9 8 7t o 1 9 9 8 a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t sf i tc l o s e l yw i t ht h em o n i t o r i n gd a t a s t h r o u 【g ht h e c o m p a r i s o no ft h eo r i g i n a t i o nm o d e la n dt h ef i n a lm o d e l ，w eh a v ec o n c l u d e dt h a tt h e e c o s y s t e mh a sd e v e m p e db a c k w a r d st h r o u g ht h ed o u b l ee f f e c t si nt h ep a s t2 0y e a r s ， t h et o p - d o w na n dt h eb o t t o m u p i no t h e rw o r d s ，t h ee c o s y s t e mh a sd e v e l o p e d b a c k w a r d sd u et oo v e r f i s h i n ga n dn u t r i m e n t ss e d i m e n t sf r o mas t a b l em a t u r es t a t et oa w e a ky o u n go n e r e l a t i v e l y ( 4 ) d y n a m i cs i m u l a t i o no ff i s h e r yp o l i c y o nt h eb a s i so f t h ee c o p a t hm o d l eo f t h ee a r l y2 1 s t ，w eh a v es i m u l a t e dt h ee f f e c t o f f i s h i n gr a t eo f 0 ，1 0 ，1 5 ，2 5 ，3 0a n d4 0f o rn e m i p t e m sa n dt h ee f f e c to f t h e f i s h i n gr a t e o f o 2 5 ，0 5 ，o 7 5 ，1 ，1 2 5 ，1 5a n d2 0 f o r t h e w h o l ee c o s y s t e m o n t h e b i o m a s s e sa n dc a t c h e so fe v e r yg r o u pa n dt h ef i s h e r yp r o f i t s i nt h ee n d ，w eh a v e r e a c h e dt h ec o n c m s i o nt h a tw e i ih a v et h eb i g g e s tf i s h e r i e sp r o f i t sw h e nw eh a v ea f i s h i n gm o r t a l i t yo f1 5 f o rn e m i p t e r u sw h i l et h ef i s h i n gm o r t a l i t i e sf o ro t h e rg r o u p s b e i n gc o n s t a n to rt h ef i s h i n gr a t eo f1 5f o rt h ew h o l ee c o s y s t e m k e yw o r d s ：e c o p a t hm o d e l e c o s i md y n a m i cs i m u l a t i o n f i s h e r yp o l i c y n o r t h e r ns o u t h c h i n as e ac o n t i n e n t a ls h e l f v 缩略词 缩略词 m u s 1 1 1 u s t e l u sg r i s e u s ，鲨鱼 o t hp i s r o t h e rp i s c i v o r o u s ，其他肉食性鱼类 t r j 缸c h i u m sh a u m e l a ，带鱼 n e m - - - - - - m e m i p t e r u s ，金线鱼 p s e u - - 一p s e u d o s c i a e am a c r a c a n t ，大黄鱼 s a u s a u r i d at u m b i l ，蛇鲻 u p e u p e n e u s ，鲤鱼 n a v m a v o d o nt e s s l l a t u s ，鲍鱼 s a r d s a r d n e l l aa u r i t a ，沙丁鱼 h e r b h c r b i v o m u sf i s h e s ，植食性鱼类 l o g l o l 远o ，头足类 m o l 四o l l u s c s ，软体类 o t hb e n o t h e rb e n t h o s ，其他低栖类 m i c z o o p - - - - - m i c r o z o o p a n k t o n ，其他浮游动物 c m 一- - c r u s t a t e a n s ，甲壳类 c o p - - - - - - c o p e p o d a ，桡足类 p h y - - - - - - p h y t o p l a n k t o n ，浮游植物 d b 卜一d e t r i t u s ，碎屑 b 七i o m a s s ，生物量 h i s h i n g r a t e ，捕捞强度( 渔业率) e e e c o t r o p h i ce f f i c i e n c y ，生态营养效率 t i - 一t r o p l l i cl e v e l ，营养级 p ，b n o d u c t i o n f b i o m a s s ，p ，b 系数 q b - - c o n s u m p t i o n b i o m a s s ，q b 系数 tc a t c h t o t a lc a t c hy i e l d ，总捕捞量 tv a l u e 1 b t a lv a l u e ，总捕捞价值 c p i b 一c a t c hd e ru n i te f f o r t ，单位捕捞努力量渔获 第1 章绪论 1 1 选殛意义 第1 章绪论 海洋环境和海洋生态系统正受到人类严重威胁。过度捕捞造成了海洋生物结 构组成失调，严重地破坏了海洋生态系统平衡，甚至会导致整个海洋生态系统的 崩溃，严重地损坏了海洋渔业资源的正常发展，极大地损害了人类的环境效益、 经济效益和社会效益。为合理开发海洋渔业资源、保护海洋渔业资源，需要我们 迸行深入研究。 1 1 。1 过度捕捞导致渔业资源匮乏和海洋生态系统逆向发展 海洋鱼类资源与其它有生命的资源一样，是人类重要的生话物质资源。作为 可更新资源，其再生产时间较短，能够长时间较稳定地供给于人类。然而，当今 普遍存在的可更新资源的衰绝问题，在海洋鱼类资源中也显得越来越严重，其表 现形式是：渔获最未能随越来越强的捕捞能力增加，相反，自然生产的渔获物产 量越来越低，质量不如从前。更为严重的是，具有经济开发价值的渔获物品种越 来越少。如此迅速增加的捕捞能力和迅速下降的再生产能力，长期发展下去，将 可能导致某些鱼种的灭绝和生态系统的逆向发展，甚至导致整个海洋生态的崩 溃。 近年来，我国的海洋渔业资源日趋匮乏，渔获物质量下降，捕捞效益下滑， 致使不少捕捞渔船长期停港。据调查，一对4 j d 马力( 2 9 4 k w ) 的拖捕捞渔船， 1 9 9 6 年以前正常作业每4 小时上一次网，每网渔获量可达6 0 0 k g 。而现在同样的 船，每网需拖4 5 5 小时，有时长达6 小时，网捕量不足5 0 k g ，并且渔获物质量 明显不如从前n 多种优质鱼种比如带鱼、大黄鱼等逐渐被低值鱼种如小沙丁鱼、 鲔科鱼类等所替代，并且出现了鲨鱼以及部分优质鱼种的几近灭绝现象。严重地 危害了海洋生态系统的健康发展和海洋经济的可持续发展。 海洋生态系统逆向发展主要表现为基础生产力下降、生物多样性减少、优质 第1 章绪论 鱼类资源量大幅度下降而不能形成鱼汛、低值鱼类数量增加、种问更替明显、渔 获个体越来越小、近海富营养化加剧、赤潮发生频繁等。例如渤海二十世纪九十 年代初的初级生产力比八十年代初下降了3 0 ，并在系统中引起连锁反应；胶 州湾潮间带底栖生物，六十年代有1 2 0 种左右，目前仅剩2 0 种；七十年代黄海 捕捞鱼种的平均长度在2 0 厘米以上，而目前只有1 0 厘米左右【2 1 。 造成上述问题的原因是多方面的，有自然因素，如气候波动及其他环境变迁 等；有人类活动的影响，如生物资源( 包括其遗传资源) 的过度开发利用、过量 的营养物质通过河流及污水口排入海中以及大型水利工程建设等；也有生态系统 自身的内在波动等；还有海洋捕捞强度居高不下、水产养殖不规范以及渔业执法 不严等，但是过度捕捞是造成我国近海渔业资源锐减的最主要原因。中日中韩渔 业协定实施以后，我国的传统作业渔场大大缩小，即使在这种情况下，捕捞渔船 数量仍没有明显减少，并且“内外扩张“隋况日趋严重。“内扩”即跨区域作业。 “外扩”即涉外捕渔问题。另外，除了渔船数量多，其捕捞方法，渔网网目都直 接影响着渔业资源的生长与恢复叽主要表现为：( 1 ) 近海渔场捕捞过度。因为 群众渔业的大部分渔船、从船舶性能、航行能力、助航设备以及抗风能力等各个 方面，都不具备远海作业能力，捕捞范围过于集中于近海。由于价值规律的作用， 从事捕捞的船数、人数剧增，近海渔场船挨船、网连网、大大增加了捕捞强度， 使资源的生态平衡难以保持稳定。( 2 ) 近海水质污染，鱼类生存需要一个良好的 环境。今年来，沿海乡镇工业急剧发展，大多没有有效的防污设备，于是加重了 近海的污染程度，破坏了鱼虾类的生存和繁殖环境，使得水产资源得不到正常的 补充【3 1 。 海洋生态系统正受到人类渔业的严重威胁。过度捕捞严重的破坏了海洋生态 系统的健康正向发展，严重贝q 会导致生态系统的崩溃，严重破坏了海洋渔业资源， 导致了渔业资源的进一步衰退、单船捕捞产量和效益不断下降，形成潜在的生态 危机和生态系统种中的“灭绝漩涡”。例如，过度捕捞造成的海洋生态系统营养 结构畸形发展，可能导致海域内浮游植物过速增长，引发海洋赤潮，进而更加影 响海洋渔业生物资源的健康发展。 1 1 2 我国南海北部大陆架渔业概况 2 第1 章绪论 南海是热带、亚热带的陆边海。海区辽阔，水产资源比较丰富。南海位处我 国最南端，又称南中国海。其边界：南起北纬4 。，北至北纬2 4 。( 图1 1 ) 。南 海面积约达3 5 0 万平方公里，北部大陆架面积为3 7 4 万平方公里，渔场总面积 为4 4 8 万平方公里，是我国发展海洋渔业尚具生产潜力的海区之一。南北长达 2 3 0 0 公里左右，东西最宽处也不下1 0 0 0 公里。南海占据了中国岸线( 包括岛屿、 沙洲) 的3 0 ，浅海( 1 0 米等深线以内) 面积的2 2 以及滩涂面积( 不包括基 岩潮间带) 的1 8 。整个南海四周几乎全为大陆和岛屿所包围，因而与地中海 及加勒比海常被称为世界三大内海【4 】。南海北部渔业区地质水文状况复杂，可分 为海南岛以东海区和北部湾海区两个部分，这里研究范围南海北部大陆架海域是 指海南岛以东大陆架海域。 图1 1 南海海域地形图 f i g u r e l 一1at o p o g r a p h ym a pf o rs o u t hc h i n as e a 本图来自：h t t p ：w w w , s u p e r a r m y , e o m s p e c i a l e n s t 村c h i n a _ s e a h u n 南海水深在2 0 0 米以内的大陆架是世界海洋种陆架最为广阔的海区，水产资 第1 章绪论 源十分丰富。这里海洋渔业自然环境非常优越，对于发展海洋捕捞非常有利。丰 富的淡水注入为其带来了极为丰富的养分，形成了水质肥沃的沿岸水带。气候温 暖，雨量充沛，气温年变化很小，年均气温由2 1 5 2 3 3 ，水温常年保持在1 8 以上( 除河口水域外) ，年均降雨量为1 8 0 0 m m 左右。这些天然条件为海洋生物， 尤其是鱼类种群提供了繁殖、生长、索饵、洄游、栖息的优良场所。同时，由于 南海暖流的入侵，把大量的金枪科鱼类等大洋性鱼类带入，极大的丰富了本海区 的鱼类资源。在水深2 0 0 米以内的陆架区，底质多泥沙和沙你，地形平坦，适于 捕捞。这里海岸越折，岛屿众多，构成了许多优良渔港和海湾。而岛屿、海湾和 渔港的附近水域，一般都有良好的渔场。水陆交通、鱼货集散、渔需晶的吞吐等 都极为方便。因此，这里是我国渔业生产最适合、鱼类资源最为丰富的海区之一。 但是随着渔船的动力化、机械化日益发展，渔法渔具的完善，捕鱼效率的和生产 量的提高，对近海大陆架区域的渔业资源的过度捕捞方面带来了显著的经济效 益，一方面也给南海北部大陆架海洋生态系统带来了极大的危害【5 】。具体表现嘲 如下： ( 1 ) 渔船数量及其功率不断增加 据报告南海区海洋捕捞机动渔船从1 9 5 3 年的4 艘，发展到1 9 9 7 年的7 3 9 9 7 艘，3 0 6 x1 0 4 k w ，其中9 0 以上渔船集中在南海北部沿岸和近海渔场捕捞，只 有少部分渔船季节住遗到外海渔场生产f 7 一。1 9 9 8 年广东省海洋捕捞渔船4 8 9 8 8 艘，2 2 0 9 3 4 2 4 k w ，其中拖网船1 1 6 4 1 艘，1 2 7 4 3 2 1 4 k w l s l ( 图1 - - 2 ，图1 - - 3 ) 。 图1 2 南海区海洋机动渔船数量变化 f i g u r e l - - 2c h a n g e so f t h eo c e m 3e 1 1 9 i n cf 堪hb o a t si ns o u t hc h i n a s e a 4 第1 章绪论 图1 3 南海区海洋捕捞机动渔船功率变化 f i g u r e l - - 3c h a n g e so f p o w e r s f o r t h eo c e a n f i s h b o a t s i n s o u t h c h i n a s e a ( 2 ) 产量逐年上升 南海区海洋捕捞产量从1 9 5 0 年的8 1 0 4 t 上升到1 9 9 7 年的3 0 1 1 0 4 1 1 7 引。 1 9 8 3 年以来，广东省海洋捕捞业连续年年增产，1 9 9 8 年广东省海洋捕捞总产量 1 9 5 4 5 0 0 t ，其中拖网渔获量1 1 4 6 5 5 9 t ，占全省海洋捕捞产量的大约5 9 【9 】o ( 3 ) 渔获效益明显下降 南海区渔业发展迅速，渔船数量及功率不断增长，小型渔船比例攀升较快， 多为底拖网作业，使得南海区渔业资源总体上处于严重的过度捕捞状态，捕捞总 产逐年上升，但资源密度、捕捞渔船单产和渔获质量不断下降i ”j 。 1 9 8 3 1 9 9 2 年间，国营渔业公司渔轮在南海北部大陆架拖网渔获率从 2 5 1 1 k g h 下降到1 0 5 k g h ，下降了5 8 ；东莞底拖网渔获率从1 9 8 7 年的5 5 0 k g h 下 降到1 9 9 7 年的2 2 2 k g h ，下降了约6 0 。主要鱼种大眼鲷的渔获率从1 2 8 k g h 下降到4 0 k g h ，蛇鲻从2 0 7 k g h 下降到1 2 3 k g h t l l 】。海洋捕捞效益不断下降，目 前南海北部沿海三省区约有过半渔船亏损。 南海北部大陆架已有记录的鱼类1 0 6 4 种，虾类1 3 5 种，头足类7 3 种【1 2 】。 据袁蔚文1 8 1 报告，南海区潜在渔获量估算为2 2 4 1 0 4 - - 2 6 0 1 0 4 t ，其中北部大陆 架海域1 2 0 ) i 则表明消费量大于生产 量，这是不可能的，模型就不能达到平衡【删。这就需要调整其他参数的设置， 如b ，p b ，q 佃等直至平衡。同时可以运用e c o r a n g e r 对各个参数在设定的范围 ( 4 - 3 0 ) 内进行模拟，找出平衡条件下的最优参数值。 在参数估计过程中运用了v o nb e r t a l a n f l yg r o w t hf u n c t i o n ( v b g f ) 方程： n = 。口叩“”_ ，中的参数。，生长方程中的参数，将已有的鱼类生长方程 参数输入e c o p a t h 后，可以为e c o r a n g e r 参数估计提供更为精确的结果。 这样起始输入的参数会在一定范围内作出调整，模型进行自动调整和重新检 验所输入的参数的正确性，使得系统模型达到平衡。这时就j 叮以对模型进行灵敏 度的分析，用以检验系统对每个参数或者指标的敏感度。 由于e c o p a t h 模型系统内部食物网等关系复杂，所以只楚通过输入参数一般 不能达到系统的平衡。可以通过设定e c o r a n g e r 标准以进行棚应模拟，由系统内 部自动调整被输入的参数，使得所输入的参数达到所设定的标准之下的最优组 合，达到整个系统的平衡。e c o p a t hw i t he c o s i m 灵敏度设置范围在在- - 5 0 一 一5 0 之间，可以在这个范围内部设置不同的灵敏度水平，1 0 ，3 0 和 5 0 1 4 4 1 ，这里所设置的参数调试范围为5 0 ，系统默认数值。 e c o p a t h 模型完全平衡并符合要求后，就可以得出生态系统的营养结构与各 功能的相互关系，进行生态网络分析，然后进行e c o s i m 分析与模拟，为渔业政 策的模拟等方面进行研究。操作界面如图2 3 和2 4 所示。 图2 - 3e c o r a n g e r 模块窗口 f i g u r e2 3e c o r a n g e rm o d u l ew i n d o w 第2 章南海北部大陆架海洋生态系统e c o p a t h 模型的建立与分析 2 3 结果分析 图2 4 敏感度分析模块窗口 f i g u r e2 4s e n s i b i l i t ya n a l y s e sm o d u l ew i n d o w 经过参数的输入、平衡和估计，得到南海北部大陆架生态系统e c o p a t h 模型 的参数表( 附录i v ) 。 由表中的结果可见，除浮游植物和碎屑之外的功能组的生态营养转换效率都 比较高，一般都介于o 5 7 一o 9 6 3 之间，只有顶级捕食功能组鲨鱼功能组稍低为 0 2 1 5 和鲷科鱼例外只有o 0 1 8 。3 个浮游动物组合的生物量之和为 3 8 5 9 t k m 2 y e a r ，生产量之和为8 4 2 8 2 t k m 2 y e a r ，都远远大于底栖动物。鱼虾类 如鳝科鱼、鲷科鱼、蛇鲻类、鲱鲤属、鲢科鱼和沙丁鱼生产量分别为1 8 2 l k r n 2 。y e a r ，0 3 3 0t k i n 2 y e a r ，0 2 2 3t k i n 2 y e a r ，0 2 8 6t k i n 2 y e a r ，0 5 5 3t k m 2 y e a r ， o 7 3 0t k m 2 y e a r ，占所有鱼虾的7 7 8 4 。而其他大中型和肉食性鱼类的生产量 都比较低。具体数据如表2 1 ，2 2 所示： 第2 章南海北部大陆絮海洋生态系统e c o p a t h 模獭的建立j ，分析 表2 1 南海北部大陆架生态系统基本参数表 t a b l e 2 - - 1b a s i cp a r a m e t e r so fn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l fe c o s y s t e mo fs o u t hc h i n as e a 表2 2 南海北部大陆架生态系统各功能组能流在不同整合营养级的分布 t a b l e 2 - - 2t r o p h i cd e c o m p o s i t i o no ft h eg r o u p si nn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l fe c o s y s t e mo fs o u t h c h i n as e a ( t k m 2 y e a r ) 2 3 ，1 南海北部大陆架生态系统的营养级结构 营养级聚合( t r o p h i ca g g r e g a t i o n ) 是指将整个生态系统来自不同功能组的营 养流( t r o p h i cf l o w ) 合并为数个营养级( 以整数表示) ，以简化其复杂的食物网 关系。有效营养级( e t l ：e f f e c t i v et r o p h i cl e v e l ) 则是通过分析系统的食物网络关 系，得出某个功能组与初级生产者( 预设为1 ) 相比所属的营养级数，一般以分 数表示i 。 南海北部大陆架生态系统物流合并为6 个整合营养级( 表2 3 ，图2 5 a ，2 - - 5 b ) ，其中营养级v 和v i 的流量、生物量和生产量都非常低。因此，南海北 部大陆架生态系统主要由四个营养级构成，其流量、生物量、生产量和捕捞量的 第2 章南海北部大陆架沁洋生态系统e c o p a t h 模型的建立与分析 分布呈金字塔型。 表2 3 南海北部大陆架生态系统各聚合营养级的总流量、生物量、生产量和捕捞量的分布 t a b l e 2 - - 3d i s t r i b u t i o n o ft h r o u g h p u t ，b i o m a s s ，p r o d u c t i o na n dc a t c h e st h r o u g ia g g r e g a t e d t r o p h i c l e v e l s i nn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l f e c o s y s t e mo f s o u t h c h i n a s e a ( t k m 2 y e a r ) 0 0 50 0 0 3 50 0 0 6 2 40 0 0 1 0 1 3 60 0 0 8 50 0 2 7 50 0 1 9 1 9 8 10 0 9 1 8 60 4 0 6 70 2 5 0 4 1 5 4 8 7 1 3 6 2 32 7 5 6 11 5 0 7 2 2 6 0 8 81 3 6 2 31 0 9 6 0 8 97 0 0 9 a p e xf i s h e s f i s h e sf e e d i n go nz o o p l a n k t o no lb e n t h o s z o o p l a n k t o n , b e n t h o s ，h e r b i v o r o u sf i h e s 2 5 8 1 5 5 43 0 7 2 6 81 2 9 9 3 8 1 1 0 6 8 6 2 d e t r i t u s ，p h y t o p l a n k t o n 合计 2 8 2 5 2 7 43 1 0 0 9 6 51 4 1 2 1 8 6 4 1 0 7 7 4 0 6 图2 - - 5 a 南海北部大陆架生态系统各聚合营养级的总流量金字塔图 f i g u r e2 - - 5 ap y r a m i do ft h et h r o u g h p u ti nn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l fe c o s y s t e mo fs o u t hc h i n a s e a f i g u r e2 - - 5 bp y r a m i do ft h et h r o u g h p u ti nn o r t h e r nc o n t i n e n t a ls h e l fe c o s y s t e m o fs o u t hc h i n a s e a v m ， 第2 章南海北部大陆架海洋生态系统e c o p a t h 模型的建立与分析 南海北部大陆架各功