基于漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的東印度洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用評(píng)價(jià)

魯泉，蘇雪，方舟,3,4,5,6，陳新軍,3,4,5,6*

( 1.上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；2.中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；4.國家遠(yuǎn)洋漁業(yè)工程技術(shù)研究中心，上海 201306；5.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大洋漁業(yè)開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306；6.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大洋漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)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(gè)重要來源，它為從事捕魚活動(dòng)的人們提供了就業(yè)崗位、經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)福利[1-2]。自20世紀(jì)50年代開始，由于捕撈技術(shù)的發(fā)展和水產(chǎn)品需求的擴(kuò)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(jì)末期，大量的傳統(tǒng)漁業(yè)資源均出現(xiàn)了衰退的現(xiàn)象[3]。人們開始認(rèn)識(shí)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(duì)目前的漁業(yè)現(xiàn)狀，國內(nèi)外學(xué)者考慮將生態(tài)系統(tǒng)管理的概念運(yùn)用到漁業(yè)管理中，以期對(duì)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(yīng)用到漁業(yè)政策的制定中[7]，因此相關(guān)的漁業(yè)管理和政策制定依然是目前的難點(diǎn)之一。

漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)（Mean Trophic Level,MTL）的概念于20世紀(jì)末期由Pauly等[8]提出，通過聯(lián)合國糧農(nóng)組織（The Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）官網(wǎng)提供的漁業(yè)數(shù)據(jù)分析營(yíng)養(yǎng)級(jí)值的變化，反映出捕撈行為下漁獲物種群結(jié)構(gòu)的變化，并提出了“捕撈降低海洋食物網(wǎng)（Fishing Down Marine Food Webs,FDFW）”的理論，對(duì)了解海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的變化具有重要指導(dǎo)意義[9]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)特定海域漁獲物的平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)變化進(jìn)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(shí)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(huì)直接影響未來的漁業(yè)發(fā)展。FAO數(shù)據(jù)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(xiàn)上升趨勢(shì)。為此，本文以平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)作為漁業(yè)資源可持續(xù)利用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合FAO提供的漁獲物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)1950-2018年東印度洋漁獲物年平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)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(xué)制定漁業(yè)管理政策和資源的可持續(xù)開發(fā)提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域?yàn)闁|印度洋海域（FAO中的57漁區(qū)）。漁獲量數(shù)據(jù)來自于FAO網(wǎng)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(guān)漁獲種類營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(dòng)對(duì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)，水生植物、鯨、海豹和其他水生哺乳動(dòng)物類及海洋中雜魚類都不在本研究討論范圍內(nèi)，對(duì)于不能準(zhǔn)確到種的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，本文采用該科所包含物種的營(yíng)養(yǎng)級(jí)平均數(shù)[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(dòng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)見表2。

表2 東印度洋主要漁獲種類的營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(píng)價(jià)中，對(duì)漁獲物的調(diào)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(yíng)養(yǎng)級(jí)可視為魚類群落的平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)，用來說明該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)群落格局的變動(dòng)，從而判斷人類捕撈行為對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響[8,14-17]。平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jì)算某一種類漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)：

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

Pauly等[22]研究發(fā)現(xiàn)，僅僅運(yùn)用漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化來評(píng)估捕撈漁業(yè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模虼颂岢隽藸I(yíng)養(yǎng)級(jí)平衡（Fishing-in-Balance,FiB）指數(shù)的概念，其可作為衡量漁業(yè)管理中營(yíng)養(yǎng)級(jí)平衡的指標(biāo)，計(jì)算公式為

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

3 研究結(jié)果

3.1 漁獲物產(chǎn)量變化情況

由圖1可知，1950-2018年東印度洋漁獲量呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)，從1950年的31.67萬t，增長(zhǎng)到2018年的679.50萬t。1967年漁獲量首次突破100萬t，1978年達(dá)到200萬t以上。2017年漁獲量達(dá)到歷史最高水平，為697.56萬t，2018年出現(xiàn)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(jì)分析認(rèn)為，東印度洋漁獲物共有92個(gè)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(jì)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(jì)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(jì)產(chǎn)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(jù)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(xiàn)出波動(dòng)上升的趨勢(shì)，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(jù)領(lǐng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)及年際變化

由圖4可知，MTL變動(dòng)大致可分3個(gè)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(xiàn)穩(wěn)定的小幅度增長(zhǎng)趨勢(shì)，平均年增長(zhǎng)率為6.4%；（2）1975-1999年漁獲MTL呈現(xiàn)先小范圍波動(dòng)后下降再上升的趨勢(shì)，總體處在一個(gè)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(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，平均年增長(zhǎng)率為4.8%；（3）2000-2018年漁獲MTL年間波動(dòng)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(xiàn)緩慢穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，平均年增長(zhǎng)率為1.6%。觀察也發(fā)現(xiàn)，1950-1992年，漁獲量與MTL呈顯著的負(fù)相關(guān)（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(guān)趨勢(shì)（r=0.080，p＞0.05），隨著漁獲量的持續(xù)增加，MTL保持在一個(gè)穩(wěn)定的水平。

圖4 1950-2018年東印度洋年漁獲量與其對(duì)應(yīng)的平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(jì)營(yíng)養(yǎng)級(jí)大于3.25的漁獲種類時(shí)，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(gè)階段的 MTL平均值分別為 4.16±0.04、4.18±0.04、4.19±0.03，呈現(xiàn)小幅穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

圖5 1950-2018年東印度洋漁獲量年平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)及高營(yíng)養(yǎng)級(jí)魚類的平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)（營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(shù)及年際變化

由圖6可知，東印度漁獲物FiB指數(shù)總體上呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)。1950-1963年，F(xiàn)iB指數(shù)整體呈現(xiàn)急劇上升趨勢(shì)，從1950年的0迅速增長(zhǎng)到1956年的0.62；1964-1992年FiB指數(shù)處于緩慢上升趨勢(shì)，并于1982年達(dá)到該段時(shí)期的最高值0.99；1983-1999年FiB指數(shù)呈現(xiàn)急劇上升趨勢(shì)，于1999年達(dá)到最高值1.26；2000-2018年FiB指數(shù)呈現(xiàn)小幅度的波動(dòng)，整體保持在1.2～1.3。若按1950-1974年、1975-1999年、2000-2018年3個(gè)階段進(jìn)行劃分，其平均FiB指數(shù)分別為0.59±0.22、0.94±0.14、1.25±0.04，其平均值呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，且年間變化幅度越來越小，由此說明該海域漁獲物群落結(jié)構(gòu)有越來越穩(wěn)定的趨勢(shì)。

圖6 1950-2018年東印度洋漁獲物營(yíng)養(yǎng)級(jí)平衡指數(shù)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?yàn)楹Ｑ鬂O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(jī)制形成了天然漁場(chǎng)，印度洋北部表層海流隨季風(fēng)變化、夏季受西南季風(fēng)影響，季風(fēng)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(yíng)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(huì)經(jīng)濟(jì)角度來看，隨著漁業(yè)捕撈技術(shù)的不斷提高以及世界主要漁業(yè)國家進(jìn)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(qiáng)，使得其捕撈量處于持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，東印度洋漁獲物共178種，分布在92個(gè)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(jì)產(chǎn)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(dāng)?shù)纳虡I(yè)開發(fā)，加上穩(wěn)定的高產(chǎn)魚種，使得東印度洋漁獲物能常年保持增長(zhǎng)的狀態(tài)趨勢(shì)。

4.2 漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)分析

Pauly和Watson[25]深入研究了全球海洋漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)變化，其結(jié)果表明，全球海域漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(xiàn)，東印度洋漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)整體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，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(yíng)養(yǎng)級(jí)處在高位，為3.60±0.07，此時(shí)由于技術(shù)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(yíng)養(yǎng)級(jí)也較高；1975-1999年間，隨著捕撈技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)漁業(yè)資源的需求增大，漁獲量開始不斷增加，對(duì)應(yīng)的平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)年均增長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)大于3.25的漁獲種類的漁獲物MTL出現(xiàn)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(zhǎng)，年漁獲物的MTL變動(dòng)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(yíng)養(yǎng)級(jí)魚類資源進(jìn)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(zhǎng)。從各年平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)變化情況可清楚地看到，東印度洋漁業(yè)資源已由20世紀(jì)50年代初的開發(fā)不足到現(xiàn)在得到了較為充分的開發(fā)，在僅統(tǒng)計(jì)高營(yíng)養(yǎng)級(jí)物種（TL大于3.25）的情況下，3個(gè)階段（1950-1974年、1975-1999年、2000-2018年）平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)不僅沒有出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，還有著小幅增長(zhǎng)（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(yíng)養(yǎng)級(jí)能夠較為快速且簡(jiǎn)便的觀察到生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，其數(shù)值的波動(dòng)不僅能夠反映海洋生態(tài)系統(tǒng)的多種信息，量化“捕撈對(duì)象沿著海洋食物網(wǎng)向下移動(dòng)”的過程，同時(shí)可利用已知漁獲數(shù)據(jù)來分析，且參數(shù)化較為簡(jiǎn)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(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，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(shí)際狀況。平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)和資源狀況不僅受捕撈能力的影響，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及選擇性捕撈方式等因素也會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的影響，因?yàn)楹Ｑ蟛稉茦I(yè)的發(fā)展是由利潤(rùn)所驅(qū)使的[29]，這可用于解釋東印度洋海域漁獲物營(yíng)養(yǎng)級(jí)和產(chǎn)量的短期變化的規(guī)律。此外，長(zhǎng)期的環(huán)境變化也會(huì)影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。因此，為了提高研究的科學(xué)性，后續(xù)的研究中還應(yīng)該加入社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素與環(huán)境因素，更為全面地分析營(yíng)養(yǎng)級(jí)和產(chǎn)量的長(zhǎng)期變化規(guī)律。

4.3 FiB指數(shù)分析

Pauly等[22]研究表明，F(xiàn)iB指數(shù)變化與漁獲量、漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化息息相關(guān)。當(dāng)漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)隨著漁獲量增長(zhǎng)而下降，而FiB指數(shù)也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)時(shí)，說明漁獲量的增加不能彌補(bǔ)漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的下降，表明漁業(yè)資源受到破壞，進(jìn)而出現(xiàn)FDFW現(xiàn)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(yíng)養(yǎng)級(jí)較高的魚種，且漁獲量增加較快，因此FiB指數(shù)隨著捕撈量及漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的增長(zhǎng)而迅速增長(zhǎng)；1975-1999年，雖然捕撈的主要魚種大多為營(yíng)養(yǎng)級(jí)較低的種類，但由于在該海域捕撈作業(yè)的國家增多，同時(shí)捕撈技術(shù)不斷提高，導(dǎo)致捕撈范圍擴(kuò)大，漁獲量增長(zhǎng)加快，這也有效地彌補(bǔ)了漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)的下降，因此FiB指數(shù)呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)；2000-2018年，漁獲量整體呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng)，漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)在3.40左右波動(dòng)變化，F(xiàn)iB指數(shù)整體依然呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。該時(shí)段中，漁獲量平均營(yíng)養(yǎng)級(jí)未出現(xiàn)明顯下降，漁獲量的增長(zhǎng)直接導(dǎo)致了FiB的增長(zhǎng)，因此東印度洋未出現(xiàn)FDFW現(xiàn)象，也進(jìn)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(rèn)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(shí)現(xiàn)FAO倡導(dǎo)的藍(lán)色增長(zhǎng)，世界各國應(yīng)需加強(qiáng)對(duì)東印度洋漁業(yè)資源的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，以掌握捕撈活動(dòng)作用下魚類群落結(jié)構(gòu)實(shí)際變動(dòng)狀況，加強(qiáng)對(duì)東印度洋漁業(yè)資源的養(yǎng)護(hù)與科學(xué)管理以及東印度洋沿海國與公海捕魚國的合作，共同促進(jìn)漁業(yè)資源可持續(xù)利用。