基于漁獲量平均營養(yǎng)級的東印度洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用評價

魯泉，蘇雪，方舟,3,4,5,6，陳新軍,3,4,5,6*

( 1.上海海洋大學 海洋科學學院，上海 201306；2.中華人民共和國農業(yè)農村部 漁業(yè)漁政管理局，北京 100125；3.大洋漁業(yè)資源可持續(xù)開發(fā)教育部重點實驗室，上海 201306；4.國家遠洋漁業(yè)工程技術研究中心，上海 201306；5.農業(yè)農村部大洋漁業(yè)開發(fā)重點實驗室，上海 201306；6.農業(yè)農村部大洋漁業(yè)資源環(huán)境科學觀測實驗站，上海 201306)

1 引言

海洋漁業(yè)資源是自然資源的重要組成部分，是人類食物的一個重要來源，它為從事捕魚活動的人們提供了就業(yè)崗位、經濟利益和社會福利[1-2]。自20世紀50年代開始，由于捕撈技術的發(fā)展和水產品需求的擴大，海洋漁業(yè)資源由未充分捕撈逐漸過渡為過度捕撈狀態(tài)，到20世紀末期，大量的傳統(tǒng)漁業(yè)資源均出現了衰退的現象[3]。人們開始認識到，漁業(yè)資源并不是取之不盡、用之不竭的。因此，海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展已刻不容緩。針對目前的漁業(yè)現狀，國內外學者考慮將生態(tài)系統(tǒng)管理的概念運用到漁業(yè)管理中，以期對漁業(yè)發(fā)展起到幫助[4-6]，然而基于生態(tài)系統(tǒng)管理的概念很難直接應用到漁業(yè)政策的制定中[7]，因此相關的漁業(yè)管理和政策制定依然是目前的難點之一。

漁獲量平均營養(yǎng)級（Mean Trophic Level,MTL）的概念于20世紀末期由Pauly等[8]提出，通過聯合國糧農組織（The Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）官網提供的漁業(yè)數據分析營養(yǎng)級值的變化，反映出捕撈行為下漁獲物種群結構的變化，并提出了“捕撈降低海洋食物網（Fishing Down Marine Food Webs,FDFW）”的理論，對了解海洋生態(tài)系統(tǒng)結構與功能的變化具有重要指導意義[9]。國內外學者對特定海域漁獲物的平均營養(yǎng)級變化進行了研究[10-13]，如印度洋和大西洋的金槍魚漁業(yè)[14-15]、西北太平洋[16]和東北大西洋[17]漁業(yè)以及中國近海生態(tài)與群落[18-20]等。東印度洋是目前全球重要的漁業(yè)資源分布區(qū)域，同時也是我國重要的捕撈作業(yè)海域之一，其資源開發(fā)利用水平也會直接影響未來的漁業(yè)發(fā)展。FAO數據顯示，東印度洋 2018年的漁獲量為 679.50萬 t，近50年來其漁獲量總體呈現上升趨勢。為此，本文以平均營養(yǎng)級作為漁業(yè)資源可持續(xù)利用的評價指標，結合FAO提供的漁獲物統(tǒng)計數據，對1950-2018年東印度洋漁獲物年平均營養(yǎng)級進行長時間序列分析，探討其漁業(yè)資源可持續(xù)利用狀態(tài)，為科學制定漁業(yè)管理政策和資源的可持續(xù)開發(fā)提供依據。

2 材料與方法

2.1 數據來源

研究區(qū)域為東印度洋海域（FAO中的57漁區(qū)）。漁獲量數據來自于FAO網站(http://www.fao.org/fishery/statistics/global-capture-production/query/en），包 括1950-2018年該海域的捕撈漁獲量。相關漁獲種類營養(yǎng)級的確定由國際通用的Fishbase（http://www.fishbase.org/report/ISSCAAP/ISSCAAPSearch Menu.php）提供。

本文主要討論捕撈活動對主要漁業(yè)資源狀況的影響，因此選取了東印度洋海域具有代表性的漁獲物進行統(tǒng)計，水生植物、鯨、海豹和其他水生哺乳動物類及海洋中雜魚類都不在本研究討論范圍內，對于不能準確到種的營養(yǎng)級，本文采用該科所包含物種的營養(yǎng)級平均數[21]。本研究將ISSCAAP分類中的海洋魚類分為浮游植物食性、浮游動物食性、底棲生物食性、游泳生物食性4大類（表1），涉及的漁獲物種類以及營養(yǎng)級見表2。

表2 東印度洋主要漁獲種類的營養(yǎng)級Table 2 Trophic level of main fishing species in the East Indian Ocean

2.2 研究方法

在漁業(yè)資源可持續(xù)利用評價中，對漁獲物的調查是研究魚類群落和生態(tài)系統(tǒng)的主要途徑，漁獲量平均營養(yǎng)級可視為魚類群落的平均營養(yǎng)級，用來說明該生態(tài)系統(tǒng)內群落格局的變動，從而判斷人類捕撈行為對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響[8,14-17]。平均營養(yǎng)級大于3.25的漁獲物屬于高等捕食種類，處在食物鏈的頂層，分析研究海域的漁業(yè)資源及其生態(tài)系統(tǒng)健康狀況具有很好的代表性[14-16]。

本研究利用Pauly等[8]提出的公式計算某一種類漁獲量平均營養(yǎng)級：

式中，TLy為y年的i種類漁獲量平均營養(yǎng)級；TLi為漁獲物種類i的營養(yǎng)級；Yiy為漁獲物種類i第y年的漁獲量。

Pauly等[22]研究發(fā)現，僅僅運用漁獲量平均營養(yǎng)級的變化來評估捕撈漁業(yè)對生態(tài)系統(tǒng)的影響是不嚴謹的，因此提出了營養(yǎng)級平衡（Fishing-in-Balance,FiB）指數的概念，其可作為衡量漁業(yè)管理中營養(yǎng)級平衡的指標，計算公式為

式中，Yi為i年的漁獲量；TE為轉換效率，通常取定值0.1[23]；TLi為i年的漁獲量平均營養(yǎng)級；0代表基準年（本研究取1950年）。

3 研究結果

3.1 漁獲物產量變化情況

由圖1可知，1950-2018年東印度洋漁獲量呈現穩(wěn)步增長趨勢，從1950年的31.67萬t，增長到2018年的679.50萬t。1967年漁獲量首次突破100萬t，1978年達到200萬t以上。2017年漁獲量達到歷史最高水平，為697.56萬t，2018年出現小幅度下降。

圖1 1950-2018年東印度洋年漁獲量分布Fig.1 Annual catch of marine capture in the East Indian Ocean from 1950 to 2018

統(tǒng)計分析認為，東印度洋漁獲物共有92個科178種，其中云鰣（Tenualosa ilisha）、鯡魚（Clupea pallasi）、印度鯖（Rastrelliger kanagurta）為重要漁獲種類，1950-2018年累計漁獲量均在500萬t以上（圖2）；鰹（Katsuwonus pelamis）、犬牙石首魚（Cynoscion regalis）、鼠鯊魚（Lamna nasus）、眼鏡魚（Mene maculata）、短體羽鰓鮐（Rastrelliger brachysoma）、海鲇（Arius thalassinus）和黃鰭金槍魚（Thunnus albacores）等為主要漁獲種類，1950-2018年累計漁獲量均在270萬t以上（圖2）。云鰣、鯡魚、印度鯖、鰹、犬牙石首魚、鼠鯊魚、眼鏡魚、短體羽鰓鮐、海鲇和黃鰭金槍魚漁獲量分別占總漁獲量的17.19%、16.83%、12.28%、9.46%、8.65%、7.86%、7.46%、6.81%、6.75%和6.72%。

圖2 1950-2018年東印度洋主要漁獲種類的累計產量分布Fig.2 The total catch of main fish species in the East Indian Ocean from 1950 to 2018

續(xù)表2

根據1950-2018年東印度洋重要和主要種類漁獲量年際變化（圖3），其漁獲量整體呈現出波動上升的趨勢，云鰣于1958年開始被捕獲，1985-2013年在總漁獲量中比重最大；鯡魚在1950-1984年間漁獲量最大，后期逐漸降低，直到2014年重新占據領先地位；犬牙石首魚、鼠鯊魚和黃鰭金槍魚的漁獲量年際變化不大，漁獲量比較穩(wěn)定。

3.2 漁獲量平均營養(yǎng)級及年際變化

由圖4可知，MTL變動大致可分3個階段：（1）1950-1974年漁獲MTL總體處在高位，其值為3.39～3.71，平均值為3.60±0.07，期間年漁獲量呈現穩(wěn)定的小幅度增長趨勢，平均年增長率為6.4%；（2）1975-1999年漁獲MTL呈現先小范圍波動后下降再上升的趨勢，總體處在一個較合理的范圍，其值為3.21～3.51，平均值為3.35±0.08，期間年漁獲量呈現穩(wěn)定的增長趨勢，平均年增長率為4.8%；（3）2000-2018年漁獲MTL年間波動較小，其值為 3.31～3.43，平均值為 3.38±0.03，期間年漁獲量呈現緩慢穩(wěn)定的增長趨勢，平均年增長率為1.6%。觀察也發(fā)現，1950-1992年，漁獲量與MTL呈顯著的負相關（r=-0.860 7，p＜0.01），MTL 隨著漁獲量的增加反而大幅降低；1993-2018年，漁獲量與MTL兩者并無明顯相關趨勢（r=0.080，p＞0.05），隨著漁獲量的持續(xù)增加，MTL保持在一個穩(wěn)定的水平。

圖4 1950-2018年東印度洋年漁獲量與其對應的平均營養(yǎng)級分布Fig.4 Plot of annual catch in the East Indian Ocean against its corresponding mean trophic level from 1950 to 2018

由圖5可知，僅統(tǒng)計營養(yǎng)級大于3.25的漁獲種類時，其漁獲物MTL總體處在4.09～4.25，平均值為4.18±0.04。1950-1974年、1975-1999年、2000-2018年 3個階段的 MTL平均值分別為 4.16±0.04、4.18±0.04、4.19±0.03，呈現小幅穩(wěn)定增長的趨勢。

圖5 1950-2018年東印度洋漁獲量年平均營養(yǎng)級及高營養(yǎng)級魚類的平均營養(yǎng)級（營養(yǎng)級大于3.25）的變化Fig.5 Annual mean trophic level of marine catch and marine catch whose trophic level is higher than 3.25 in the East Indian Ocean from 1950 to 2018

3.3 FiB指數及年際變化

由圖6可知，東印度漁獲物FiB指數總體上呈現波動上升的趨勢。1950-1963年，FiB指數整體呈現急劇上升趨勢，從1950年的0迅速增長到1956年的0.62；1964-1992年FiB指數處于緩慢上升趨勢，并于1982年達到該段時期的最高值0.99；1983-1999年FiB指數呈現急劇上升趨勢，于1999年達到最高值1.26；2000-2018年FiB指數呈現小幅度的波動，整體保持在1.2～1.3。若按1950-1974年、1975-1999年、2000-2018年3個階段進行劃分，其平均FiB指數分別為0.59±0.22、0.94±0.14、1.25±0.04，其平均值呈現穩(wěn)定的增長趨勢，且年間變化幅度越來越小，由此說明該海域漁獲物群落結構有越來越穩(wěn)定的趨勢。

圖6 1950-2018年東印度洋漁獲物營養(yǎng)級平衡指數的變化Fig.6 Fluctuation on fishing-in-balance index of marine capture in the East Indian Ocean from 1950 to 2018

4 討論與分析

4.1 漁獲量分析

印度洋是世界上最具開發(fā)潛力的海域之一。從自然資源角度來看，東印度洋有著眾多屬海、海灣和島嶼，其廣闊海域為海洋漁業(yè)提供了良好自然條件。東北部有阿拉伯海、孟加拉灣，沿岸南北分別為印度和澳大利亞，均為大陸島，中部有著眾多的小島嶼，如馬爾代夫群島、斯里蘭卡島等。此外，寒暖流交匯、上升流機制形成了天然漁場，印度洋北部表層海流隨季風變化、夏季受西南季風影響，季風暖流主要在北部循環(huán)，西澳大利亞寒流北上與之交匯，印度洋北部上升流廣泛存在使得表層營養(yǎng)豐富[24]，上述良好的自然條件促成了印度洋海域豐富的漁業(yè)資源。從社會經濟角度來看，隨著漁業(yè)捕撈技術的不斷提高以及世界主要漁業(yè)國家進入該海域作業(yè)，東印度洋的商業(yè)性開發(fā)程度得到加強，使得其捕撈量處于持續(xù)增長的狀態(tài)。據統(tǒng)計，東印度洋漁獲物共178種，分布在92個科，其中云鰣、鯡魚、印度鯖、鰹、犬牙石首魚、鼠鯊魚、眼鏡魚、短體羽鰓鮐、海鲇和黃鰭金槍魚為主要漁獲種類，其累計產量均在200萬t以上，占比超過總漁獲量的50%。良好的海洋環(huán)境，適當的商業(yè)開發(fā)，加上穩(wěn)定的高產魚種，使得東印度洋漁獲物能常年保持增長的狀態(tài)趨勢。

4.2 漁獲量平均營養(yǎng)級分析

Pauly和Watson[25]深入研究了全球海洋漁獲量平均營養(yǎng)級變化，其結果表明，全球海域漁獲量平均營養(yǎng)級從1950年的3.42降到2000年的3.31，下降幅度為3.2%，下降速率為每10年下降0.02以上。本文通過研究發(fā)現，東印度洋漁獲量平均營養(yǎng)級整體呈現波動下降趨勢，從1954年的3.71下降到1992年的3.21，下降幅度為13.48%。從不同階段來看，1950-1974年，平均營養(yǎng)級處在高位，為3.60±0.07，此時由于技術和需求的限制，使得總捕獲量較低，因此資源并未得到充分開發(fā)，平均營養(yǎng)級也較高；1975-1999年間，隨著捕撈技術的發(fā)展和人們對漁業(yè)資源的需求增大，漁獲量開始不斷增加，對應的平均營養(yǎng)級年均增長率開始比之前的年份有所下降，其MTL為3.35±0.08，此階段各種高營養(yǎng)級魚類資源不斷被開發(fā)，如黃鰭金槍魚（TL為 4.34）、大眼金槍魚（TL為 4.49）、白色四鰭旗魚（TL 為 4.48）、尖吻四鰭旗魚（TL 為 4.5）等，因此營養(yǎng)級大于3.25的漁獲種類的漁獲物MTL出現增加，從 1950-1974年的 4.16±0.04增加到 1975-1999年的4.18±0.04；2000-2018年，漁獲量依然有著緩慢地穩(wěn)定增長，年漁獲物的MTL變動很小，為3.38±0.03，盡管東印度洋的捕撈壓力也不斷增加，高營養(yǎng)級魚類資源進一步被開發(fā)，但其漁業(yè)資源開發(fā)依然未充分[26]，因此MTL仍然有小幅度增長。從各年平均營養(yǎng)級變化情況可清楚地看到，東印度洋漁業(yè)資源已由20世紀50年代初的開發(fā)不足到現在得到了較為充分的開發(fā)，在僅統(tǒng)計高營養(yǎng)級物種（TL大于3.25）的情況下，3個階段（1950-1974年、1975-1999年、2000-2018年）平均營養(yǎng)級不僅沒有出現明顯的下降趨勢，還有著小幅增長（圖5），這表明東印度洋海域海洋生態(tài)系統(tǒng)近年來并未遭受過度開發(fā)，仍然處于適度開發(fā)的狀態(tài)[26-27]。

漁獲量平均營養(yǎng)級能夠較為快速且簡便的觀察到生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，其數值的波動不僅能夠反映海洋生態(tài)系統(tǒng)的多種信息，量化“捕撈對象沿著海洋食物網向下移動”的過程，同時可利用已知漁獲數據來分析，且參數化較為簡便，是漁業(yè)資源開發(fā)與可持續(xù)利用的有效手段之一[28]。本研究采用的是捕撈產量統(tǒng)計數據，并不能完全代表東印度洋漁業(yè)資源或者生態(tài)系統(tǒng)的實際狀況。平均營養(yǎng)級和資源狀況不僅受捕撈能力的影響，經濟、技術以及選擇性捕撈方式等因素也會對它產生一定的影響，因為海洋捕撈業(yè)的發(fā)展是由利潤所驅使的[29]，這可用于解釋東印度洋海域漁獲物營養(yǎng)級和產量的短期變化的規(guī)律。此外，長期的環(huán)境變化也會影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。因此，為了提高研究的科學性，后續(xù)的研究中還應該加入社會經濟因素與環(huán)境因素，更為全面地分析營養(yǎng)級和產量的長期變化規(guī)律。

4.3 FiB指數分析

Pauly等[22]研究表明，FiB指數變化與漁獲量、漁獲量平均營養(yǎng)級的變化息息相關。當漁獲量平均營養(yǎng)級隨著漁獲量增長而下降，而FiB指數也呈現下降趨勢時，說明漁獲量的增加不能彌補漁獲量平均營養(yǎng)級的下降，表明漁業(yè)資源受到破壞，進而出現FDFW現象。本文研究表明：1950-1974年，東印度洋處于漁業(yè)初期，由于漁獲物多為營養(yǎng)級較高的魚種，且漁獲量增加較快，因此FiB指數隨著捕撈量及漁獲量平均營養(yǎng)級的增長而迅速增長；1975-1999年，雖然捕撈的主要魚種大多為營養(yǎng)級較低的種類，但由于在該海域捕撈作業(yè)的國家增多，同時捕撈技術不斷提高，導致捕撈范圍擴大，漁獲量增長加快，這也有效地彌補了漁獲量平均營養(yǎng)級的下降，因此FiB指數呈現平穩(wěn)增長；2000-2018年，漁獲量整體呈現波動式增長，漁獲量平均營養(yǎng)級在3.40左右波動變化，FiB指數整體依然呈現增長趨勢。該時段中，漁獲量平均營養(yǎng)級未出現明顯下降，漁獲量的增長直接導致了FiB的增長，因此東印度洋未出現FDFW現象，也進一步表明東印度洋漁業(yè)資源并未受到破壞，沒有明顯過度開發(fā)的跡象。

綜上所述，本研究認為，東印度洋海洋生態(tài)系統(tǒng)未被破壞，漁業(yè)資源處于未充分開發(fā)狀態(tài)，仍然有較好的開發(fā)和利用潛力[26,30-31]。為了實現FAO倡導的藍色增長，世界各國應需加強對東印度洋漁業(yè)資源的長期監(jiān)測，以掌握捕撈活動作用下魚類群落結構實際變動狀況，加強對東印度洋漁業(yè)資源的養(yǎng)護與科學管理以及東印度洋沿海國與公海捕魚國的合作，共同促進漁業(yè)資源可持續(xù)利用。