生物资源评估--第七章亲体补充)课件

第七章 亲体与补充量关系模型 (Stock-Recruitment Model)第一节 概述 第二节 Ricker繁殖模型 第三节 B-H繁殖模型 第四节 不同环境条件的一簇亲体补充量曲线 第五节 从亲体-补充量关系来推断资源状态的土井法 第六节 实例第一节概述亲体与补充量关系模型是一类表达亲鱼数量(或群体资源量)与补充量之间的函数关系的数学模型.亲鱼量 补充量 补充量 亲鱼量是Ricker(1954)和Beverton-Holt(1957)等50年代建立起来的.早期研究底层鱼类,比较稳定,获得成功.但是，由于生物和非生物因子的影响,常常会掩盖两者的内在联系.推测推测用补充曲线(繁殖曲线)来描述二者的关系:横轴:亲鱼量P 纵轴:由该亲体量所产生的补充量R。根据各种鱼类补充速度快慢不同，可用当年R、次年R或隔几年后的R。补充曲线用方程来描述，该方程称为亲体-补充量模型 （繁殖模型）常用的有Ricker繁殖模型、Beverton-Holt繁殖模型。繁殖率（再生长率）：当K=1.0,R=P=Pr(替代资源量)补充曲线的共同特点:(1)通过原点;(2)高水平时大于零，不存在高密度时繁殖完全消失之点;(3)补充率(R/P)随P增加而下降;(4)RP，否则资源群体就不能繁衍下去。图7-1，若干鱼类的R-P散点分布及曲线。主要两种类型:(1)如拟鳙鲽有渐近趋势(受底层饵料、生存空间限制)(2)如鳕、鲑的圆顶状(成体残食幼体，疾病传播，氧缺乏，成体间产卵地点破坏)。图7-2，叶昌臣和黄斌(1990)中国近海鱼类R-P图。补充量第二节Ricker繁殖模型Ricker繁殖模型一、：无维参数；：的有维参数1、参数 、估计方法：(1)式变形,可应用一元线性回归法求出。图7-3，Ricker(1975)繁殖曲线()2、最大补充量：及其对应亲体量：替换资源水平：持续产量：最大持续产量：令 ，则(可利用反复迭代法或图解法求)平衡利用率:MSY对应Ue:P 0时,Ue:极限利用率图7-4,不同参数值对Ricker繁殖曲线的影响二、设 ，则 ：替换资源量，：无维参数1、参数 ，的估计 （2）式两边取对数 用一元线性回归法求得 和 。2、优点：(1)作为显性函数，容易估计；(2)单个参数 完全可描述曲线的形状。图7-5,为1000时Ricker繁殖曲线的变化。图7-6，剩余产量对亲体量的变化曲线。表7-1，据图7-5繁殖曲线所计算的若干特征值。第三节Beverton-Holt 繁殖模型B-H繁殖模型:(1)若令(2)则 参数估计方法:(1)(2)分别用线性回归法求得各参数.,无解,没有确定的值令则代入当 时，极限平衡利用率图7-7，不同参数值对B-H繁殖曲线的影响。图7-8，参数A取不同值时的Beverton-Holt繁 殖曲线，最大持续产量的轨迹是一条直线。表7-3，两种类型的繁殖曲线的特征值和有关量。第四节不同环境条件的一簇亲体补充量曲线不同环境条件的一簇亲体补充量曲线Ricker模型与Beverton-Holt模型通常是在稳定环境条件的假设前提下，对于一个渔业资源群体来说,常常受捕捞作用与自然环境的影响。(一)捕捞作用 图7-9，资源群体在受到一种干扰后，朝向平衡位置 移动的图示。图7-10，亲体与补充量关系上的不同平衡点位置,为 轻度捕 捞;为适度捕捞;为重度捕捞,虚线为没有平衡点的 极重度捕捞。根据补充量的影响和任意捕捞格局下计算平衡渔获量的步骤:(1)选择合适的亲体-补充量曲线;(2)根据,计算补充量与相应的亲体量的直线;(3)直线与曲线相交点 ;(4)根据第5章动态综合模型方法，计算相应条件下的单位补充量 渔获量 ;(5)最后根据 ,估算总渔获量 .图7-11，捕捞努力量的增加对不同亲体与补充量关系曲线平衡位置的影响.(a)不受影响 (b)到中等,增加 (c)减少(渔业管理需注意)(二)环境因子的影响 环境因子:水温、风、饵料、掠食动物 R-P曲线纵轴方向分散分布，取决于环境因子。图7-12，不同环境条件下亲体与补充量关系曲线。Ricker型受影响较大 密度相关因子 环境相关因子假设 时的 值,时的第 个环境因子则 时刻的 值.及其函数关系中参数的估计方法:(1)根据R-P资料,计算 和 值(2)根据 ,计算(3)假设 与环境因子接近于线性关系 应用多元线性回归方法，估计 及其显著性水平Tang(1985)。图7-13,切撒皮克湾环境条件指数 和梭子蟹补充量指数 关系 密切。图7-15,梭子蟹在不同环境条件下的一簇亲体-补充量。图2 黄海千里岩19902001年47月份平均日表层水温数据（折线图）与黄海鳀鱼补充量数据（柱状图）变化趋势图图3 黄海千里岩19902001年平均磷酸盐浓度数据（折线图）与黄海鳀鱼补充量数据（柱状图）变化趋势图环境因子environmental factorsXi相关系数correlation coefficient黄海千里岩年平均磷酸盐浓度mean phosphates concentrationX10.4091表层水温/SST黄海千里岩1月平均表层水温mean SST in JanuaryX20.2656黄海千里岩2月平均表层水温mean SST in FebruaryX30.3707黄海千里岩3月平均表层水温mean SST in MarchX4-0.0761黄海千里岩4月平均表层水温mean SST in AprilX5-0.6213黄海千里岩5月平均表层水温mean SST in MayX6-0.6614黄海千里岩6月平均表层水温 mean SST in JuneX7-0.4987黄海千里岩7月平均表层水温mean SST in JulyX8-0.5290黄海千里岩8月平均表层水温mean SST in AugustX9-0.0451黄海千里岩9月平均表层水温 mean SST in SeptemberX10-0.4223黄海千里岩10月平均表层水温 meanSST in OctoberX11-0.3174黄海千里岩11月平均表层水温 mean SST in NovemberX12-0.1593黄海千里岩12月平均表层水温 mean SST in DecemberX13-0.1838黄海千里岩年平均表层水温 annual mean SSTX14-0.4679黄海千里岩47月份平均表层水温 mean SST in April-JulyX15-0.8096图4 黄海千里岩环境条件指数t和黄海鳀鱼补充量指数R变化趋势图第五节从亲体-补充量关系来推断资源状态的土井法从亲体-补充量关系来推断资源状态的土井法土井(1971)东海黄鱼，费鸿年(1976)粤东蓝圆鲹，顾惠庭(1980)东海带鱼，计算亲鱼量指数与最初被捕年龄相配合所产生的持续产量.设R为补充量，S为残存率，(若1龄为补充量群体R)各龄的个体数。假设最初捕捞年龄为1龄，则捕捞对象的资源尾数N为：繁殖率：表7-9，持续产量（Cs，Ys）的计算程序和结果（tc=1）。由K值推算S，从而计算持续产量。假设 ，前残存率为则 K=R/P=R/P(s0,s)图7-19，不同 下的 与 的关系曲线。最常见的种亲体补充量模型（）线性（Linear）模型。即随着亲体量的增加，补充量呈线性增加。（）Ricker模型。表示在低的亲体量水平下单位亲体量的补充量，代表该种群的产卵力，是一个与种群密度无关的参数。是一个与种群密度有关的参数，即表示补充量随着亲体量的增加而减少的速度。当时，即成为模型（）。（）Beverton-Holt模型。，的含义同Ricker模型。当时，同模型（）。（）Cushing模型。是与种群密度无关的参数，补充量随着亲体量的增加而呈指数增加。当时，同模型（）。（）Shepherd模型。、的含义同Ricker和Beverton-Holt模型。第三个参数为一综合性参数，它使得Shepherd模型成为一个通用模型。当=1时同模型；当1时则类似于Ricker曲线的圆顶状；当0时类似于Ricker模型的圆顶状；当=0时同Cushing模型；当趋近于0时类似于Beverton-Holt模型。第六节实例一、渤海对虾亲体与补充量之间的关系（叶昌臣等，1980）。如表7-12，对虾亲体数量和补充量的资料指数。根据Ricker和B-H模型计算渤海对虾的亲体-补充量关系，并绘图（实测：点；计算：曲线）。线性回归法求得。二、用簇繁殖曲线研究渤海对虾在不同环境条件下亲体与 补充量的关系。对虾卵子、幼体，明显受早期生命史阶段环境条件的影响，应用逐步回归对18个影响因子进行筛选，径流量、降雨量、日照和盐度等与 有关。（1）计算（2）根据 资料，值，计算（3）用多元回归法，求得各参数。图7-23，渤海对虾在不同环境条件下的一簇亲体与补充量关系曲线最适产卵亲体数（Popt）与参数 无关。练习：根据渔业资源评估第七章表7-16所提供的我国渤海对虾的亲体量和补充量的资料，试用Ricker和Beverton-Holt繁殖模型估算该资源群体亲体量与补充量之间的关系，并绘出其繁殖曲线和估算有关参数值（、Pm、Rm、Ps、Rs、MSY和Us）。RickerBeverton-HoltPm=40.02138Pm=noneRm=625.3296Rm=670.1739Ps=37.62Ps=73.12745Rs=624.123Rs=586.6325MSY=586.503MSY=513.5051Us=0.939723Us=0.875344a=42.47048a=0.001492b=0.024987b=0.015539Sub solution()a=42.47:b=0.02498P1=1:P2=1000Do While Abs(P1-P2)0.0001P3=(P1+P2)/2f1=P1-(a*Exp(-b*P1)-1)/(a*b*Exp(-b*P1)f3=P3-(a*Exp(-b*P3)-1)/(a*b*Exp(-b*P3)If Abs(f1-f3)=Abs(f1)+Abs(f3)Then P2=P3Else P1=P3End IfLoopDebug.Print P=,P3End Sub