Тұрақты ең жоғары өнімділік тұжырымдамасы

Кіріспе

Басқару тұжырымдамасы

Популяциялық экология және экономикада ең жоғары тұрақты өнімділік (МЖТ) – теориялық тұрғыдан алғанда, белгілі бір түрдің популяциясынан белгісіз мерзім ішінде алына алатын ең үлкен өнім (немесе аулау). Тұрақты өнімді алу тұжырымдамасының негізі болып табылатын МЖТ, популяцияның мөлшерін ең жоғары өсу қарқынында ұстап тұруға бағытталған. Бұл, популяцияға қосылатын жануарларды аулау арқылы, популяцияның өнімділігін шексіз сақтап қалуға мүмкіндік береді. Логистикалық өсуді ескере отырып, ресурстардың шектеулігі популяцияның аз болған кезде жеке тұлғалардың көбею деңгейін шектемейді, бірақ жеке тұлғалардың саны аз болғандықтан жалпы өнім де аз болады. Популяция тығыздығы орташа деңгейде, яғни, жүк көтергіштігінің жартысына жеткенде, жеке тұлғалар өздерінің ең жоғары көбею қарқынына жете алады. Осы нүкте, ең жоғары тұрақты өнімділік деп аталады, және популяцияның өсуі жоғары деңгейде болғандықтан, аулауға артық жеке тұлғалар бар. Бұл нүктеден асып кеткенде, тығыздыққа байланысты факторлар популяцияның жүк көтергіштігіне жеткенше көбеюді шектейді. Осы кезде аулауға артық жеке тұлғалар болмайды, ал өнім нөлге төмендейді. Ең жоғары тұрақты өнімділік әдетте, ең оңтайлы тұрақты өнімділік және ең жоғары экономикалық өнімділіктен жоғары болады. МЖТ балық шаруашылығын басқаруда кеңінен қолданылады. Логистикалық (Шафер) модельінен айырмашылығы, МЖТ қазіргі заманғы балық шаруашылығы модельдерінде жақсартылған және пайдаланылмаған популяцияның шамамен 30%-ына сәйкес келеді. Бұл үлес түрдің өмірлік цикліне және балық аулау әдісінің жасқа қатысты таңдау қабілетіне байланысты түрлі популяцияларда өзгереді.

Тарих

Балық шаруашылығын басқару стратегиясы ретінде МЖТ тұжырымдамасы 1930 жылдардың басында Нью-Джерси штатының Белмар қаласында жасалды. 1950 жылдары бұл модельдің танымалдылығы артты, МЖТ нақты бағаланатын артық өндіріс үлгілері пайда болды. ICCAT, ICNAF) және жеке елдерге қатысты. 1949 және 1955 жылдар аралығында АҚШ халықаралық балық шаруашылығын басқарудың мақсаты МЖТ деп жариялау үшін күш-жігер жұмсады (Johnson 2007). 1955 жылы қабылданған халықаралық келісім бойынша шетелдік флоттар кез келген жағалауда балық аулауға құқылы болды. Егер елдер шетелдік қайықтарды қабылдағысы келмесе, олардың балықтары шамадан тыс ауланғанын алдымен дәлелдеуі керек еді. Модельмен тәжірибе жинақталған кезде кейбір зерттеушілерге оның нақты әлемдегі операциялық күрделіліктерді және трофикалық және басқа да өзара әрекеттесулердің әсерін ескере алмауы белгілі болды. 1977 жылы Питер Ларкин МЖТ-ға қарсы бірнеше аргумент келтірді, оның эпитафиясын жазып, ең жоғары тұрақты өнімділік мақсатына күдік тудырды: Ол популяцияларды тым көп тәуекелге ұшыратты; ол өнімділіктің кеңістіктік өзгеруін ескермеді; ол балық аулаудың негізгі нысаны емес, басқа түрлерді ескермеді; ол балық аулаудың тек пайдасын, емес, шығындарын қарастырды; және ол саяси қысымға сезімтал болды. Шындығында, бұл сын-ескертпелердің ешқайсысы тұрақтылықты мақсат ретінде сынамады. Біріншісі, белгісіз параметрлермен абсолютті МЖТ-ны іздеу қауіпті екенін атап өтті. Қалғандары МЖТ мақсаты толық емес екенін, көптеген маңызды факторларды ескермейтінін көрсетті. Ол 1982 жылғы Біріккен Ұлттар Ұйымының Теңіз құқығы жөніндегі конвенциясына енгізілді, осылайша ұлттық және халықаралық балық шаруашылығы заңдарына интеграцияланды. Логистикалық модель (немесе логистикалық функция) – бұрынғы екі шарт бойынша шектелген популяцияның өсуін сипаттау үшін қолданылатын функция. Логистикалық функция екі шекте де шектелген: көбейтуге жеке адамдардың болмауы және тепе-теңдік санына (яғни, сыйымдылыққа) жеткен кезде. Логистикалық модель бойынша, осы екі шектегі популяцияның өсу қарқыны көбінесе сигмоидты болып келеді (1-сурет). Кейбір популяциялардың тұрақты тепе-теңдікке қарай логистикалық түрде өсетініне ғылыми дәлелдер бар – жиі келтірілетін мысал ашытқының логистикалық өсуі. Логистикалық өсуді сипаттайтын теңдеу: Тұрақты түрде жиналатын ең көп мөлшер, ең жоғары тұрақты өнімділік деп аталады, осы ең жоғары нүктемен анықталады. 3-суретте сондай-ақ жинау жылдамдығының бірнеше мүмкін мәндері көрсетілген, H. , екі мүмкін популяция тепе-теңдік нүктесі бар: популяцияның төмен және жоғары мөлшері. , сәл жоғары жинау жылдамдығында, бірақ тек бір тепе-теңдік нүктесі бар (at ), бұл ең жоғары өсу жылдамдығын тудыратын популяция көлемі. Логистикалық өсу кезінде бұл нүкте ең жоғары тұрақты өнімділік деп аталады, бұл популяция көлемі сыйымдылықтың жартысына тең (немесе). Ең жоғары тұрақты өнімділік – тепе-теңдіктегі популяциядан алына алатын ең үлкен өнімділік. 3-суретте егер , онда жинау популяцияның өзін-өзі толықтыру қабілетінен асып түседі (3-суретте). Жинау жылдамдығының мәні барлық мәндерде популяцияның өсу қарқынынан жоғары болғандықтан, бұл жинау жылдамдығы тұрақты емес. МЖТ моделінің маңызды ерекшелігі – ауланған популяциялардың қоршаған ортаның өзгеруіне немесе заңсыз аулауға қалай жауап беретіні. Егер популяция төмендесе (жаман қыс немесе заңсыз аулау салдарынан), бұл тығыздыққа тәуелді популяция реттеуін жеңілдетеді және өнімділікті арттырады, популяцияны тұрақты тепе-теңдікке қайтарады. Бұл жағдайда теріс кері байланыс циклы тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Тұрақты жинау деңгейінің төменгі тепе-теңдік нүктесі тұрақты емес; популяцияның құлдырауы немесе заңсыз аулау популяцияның өнімділігін қазіргі жинау деңгейінен төмендетеді, бұл жойылуға әкелетін оң кері байланыс циклын тудырады. Сонымен қатар, жинау деңгейі де тұрақсыз болуы мүмкін. Егер жинау режимі қысқартылмаса, популяцияның аздап төмендеуі оң кері байланыс циклына және жойылуға әкелуі мүмкін. Сондықтан кейбір мамандар оны экологиялық және экономикалық тұрғыдан қауіпсіз деп санамайды. МЖТ моделін нақты санның орнына халықтың белгілі бір пайызын немесе тұрақты күш-жігер шектеулерін жинау үшін өзгертуге болады, осылайша оның кейбір тұрақсыздықтарынан аулақ болуға болады.

The concept of MSY as a fisheries management strategy developed in Belmar, New Jersey, in the early 1930s. It increased in popularity in the 1950s with the advent of surplus production models with explicitly estimate MSY. ICCAT, ICNAF), and individual countries. Between 1949 and 1955, the U. S. maneuvered to have MSY declared the goal of international fisheries management (Johnson 2007). The international MSY treaty that was eventually adopted in 1955 gave foreign fleets the right to fish off any coast. Nations that wanted to exclude foreign boats had to first prove that its fish were overfished. As experience was gained with the model, it became apparent to some researchers that it lacked the capability to deal with the real world operational complexities and the influence of trophic and other interactions. In 1977, Peter Larkin wrote its epitaph, challenging the goal of maximum sustained yield on several grounds: It put populations at too much risk; it did not account for spatial variability in productivity; it did not account for species other than the focus of the fishery; it considered only the benefits, not the costs, of fishing; and it was sensitive to political pressure. In fact, none of these criticisms was aimed at sustainability as a goal. The first one noted that seeking the absolute MSY with uncertain parameters was risky. The rest point out that the goal of MSY was not holistic; it left out too many relevant features. it was incorporated into the 1982 United Nations Convention for the Law of the Sea, thus ensuring its integration into national and international fisheries acts and laws. The logistic model (or logistic function) is a function that is used to describe bounded population growth under the previous two assumptions. The logistic function is bounded at both extremes: when there are not individuals to reproduce, and when there is an equilibrium number of individuals (i. e., at carrying capacity). Under the logistic model, population growth rate between these two limits is most often assumed to be sigmoidal (Figure 1). There is scientific evidence that some populations do grow in a logistic fashion towards a stable equilibrium – a commonly cited example is the logistic growth of yeast. The equation describing logistic growth is: The maximum number that can be harvested in a sustainable manner, called the maximum sustainable yield, is given by this maximum point. Figure 3 also shows several possible values for the harvesting rate, H. At , there are two possible population equilibrium points: a low population size and a high one At , a slightly higher harvest rate, however there is only one equilibrium point (at ), which is the population size that produces the maximum growth rate. With logistic growth, this point, called the maximum sustainable yield, is where the population size is half the carrying capacity (or ). The maximum sustainable yield is the largest yield that can be taken from a population at equilibrium. In figure 3, if is higher than , the harvesting would exceed the population's capacity to replace itself at any population size ( in figure 3). Because harvesting rate is higher than the population growth rate at all values of , this rate of harvesting is not sustainable. An important feature of the MSY model is how harvested populations respond to environmental fluctuations or illegal offtake. Consider a population at harvested at a constant harvest level If the population falls (due to a bad winter or illegal harvest) this will ease density dependent population regulation and increase yield, moving the population back to , a stable equilibrium. In this case, a negative feedback loop creates stability. The lower equilibrium point for the constant harvest level is not stable however; a population crash or illegal harvesting will decrease population yield farther below the current harvest level, creating a positive feedback loop leading to extinction. Harvesting at is also potentially unstable. A small decrease in the population can lead to a positive feedback loop and extinction if the harvesting regime is not reduced. Thus, some consider harvesting at MSY to be unsafe on ecological and economic grounds. The MSY model itself can be modified to harvest a certain percentage of the population or with constant effort constraints rather than an actual number, thereby avoiding some of its instabilities.

Демографиялық тұрғыдан құрылымдалған популяциялар үшін

Жас құрамы бар популяциялар үшін де МЖТ принципі жиі қолданылады. Есептеулер күрделірек болуы мүмкін, ал нәтижелер көбінесе личинка кезеңінде (көбінесе тығыздыққа тәуелді көбею ретінде модельделеді) және/немесе басқа өмір кезеңдерінде тығыздыққа тәуелділік болатынына байланысты. Егер тығыздыққа тәуелділік тек личинкаға ғана әсер етсе, онда жинау үшін оңтайлы өмір кезеңі (мөлшері немесе жас класы) болады, ал басқа өмір кезеңдерін жинау қажет емес. Дегенмен, жас және кезең бойынша құрылымдалған модельдерде тұрақты МЖТ әрқашан бола бермейді. Мұндай жағдайларда, өнім мен қордың уақыт өте келе өзгеретін жағдайда циклді жинау оңтайлы болады. Сонымен қатар, қоршаған ортаның кездейсоқтығы демографиялық құрылымдалған популяциялармен құрылымдалмаған популяциялармен өте әртүрлі әрекеттеседі, оңтайлы жинауды анықтау кезінде. Шындығында, МЖТ деңгейінде балық аулау кезінде мұхитта қалдырылатын оңтайлы биомасса, тығыздыққа тәуелді жаңару функциясының егжей-тегжейіне байланысты, егер модельге кезеңдік құрылым да енгізілсе, ұқсас детерминистік модельдерге қарағанда жоғары немесе төмен болуы мүмкін.

ТБЖ моделінің әсері

Бұрын жиналмаған популяцияны жинауды бастау әрқашан популяция мөлшерінің азаюына әкеледі. Яғни, жиналған популяцияның бастапқы сыйымдылығында қалуы мүмкін емес. Оның орнына, популяция жаңа, төменгі тепе-теңдік мөлшерінде тұрақталатын болады немесе, егер жинау қарқыны тым жоғары болса, нөлге дейін төмендеп кетеді. Популяцияны тұрақты түрде жинауға болатын себеп – олардың тығыздыққа байланысты жауап беру қабілетіне байланысты. Ең жоғары тұрақты өнімділік (МЖТ) мақсаты – популяцияны ең жоғары жаңарту деңгейімен орташа молдық деңгейінде ұстау үшін тым көп және тым аз жинау арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз ету болып табылады. МЖТ-ға қатысты, ең жоғары экономикалық өнімділік (МЕО) – қоғамға ең жоғары таза экономикалық пайда немесе кіріс әкелетін аулау деңгейі. Тұрақты тиімділік деңгейі сияқты, МЕО әдетте МЖТ-дан төмен болады.

Қызғылт сары

Жаңа Зеландиядағы апельсинді дөңгелек балықты аулау саласында бір түрдің популяциялық динамикасын бағалаудағы қателіктердің мысалы орын алды. Бастапқы квоталар апельсинді дөңгелек балықтың өмір сүру ұзақтығының салыстырмалы түрде қысқа және көбейгіштігінің жоғары болғаны туралы болжамға негізделген. Бірақ, кейіннен апельсинді дөңгелек балықтың ұзақ өмір сүретіні және өте баяу көбейетіні (~30 жыл) анықталды. Осы кезде қорлар көбінесе тозығып бітті.

Сын

Бұл тәсіл балық шаруашылығын басқаруға қатысты бірнеше маңызды факторларды назарға алмағандығы үшін көп сынға түсті және көптеген балық шаруашылықтарының күйреуіне әкеп соқты. Табиғатты қорғау биологтары арасында бұл қауіпті және қате қолданылатын тәсіл деп есептеледі.

Ашықтан балық аулау

Әлемде балық шаруашылығында дағдарысқа тап болдық. Соңғы жылдары көптеген маңызды балық шаруашылықтарының өнімділігі күрт төмендегені байқалады. Жақында құлдыраған балық шаруашылықтарының қатарында (бірақ олармен шектелмейді) үлкен киттерді аулау, Атлантика мұхитының батысындағы Гранд Банк балық шаруашылығы және Перу анчусы балық шаруашылығы бар. Біріккен Ұлттар Ұйымының Азық-түлік және ауыл шаруашылығы ұйымының (ФАО) соңғы бағалаулары бойынша, 1990 жылдары әлемдік балық аулау көлемі шамамен 100 миллион тоннаға жетіп, тұрақталды. Сонымен қатар, әлемдік аулаудың құрамы өзгерді. Балықшылар балық, тунец, акула және сарқырама сияқты ірі, ұзақ өмір сүретін хищник балық түрлерін қырып салғаннан кейін, олар кішірек, аз өмір сүретін және құндылығы төмен түрлерге көшеді. Ашық теңізден шектен тыс балық аулау – жалпыға ортақ мүліктің трагедиясының классикалық мысалы.

Оңтайлы тұрақты өнімділік

Халық экологиясы және экономикада оңтайлы тұрақты өнімділік – жалпы кіріс пен жалпы шығын арасындағы айырманы барынша арттыратын күш-жігер деңгейі (LOE). Яғни, шекті кіріс шекті шығынға тең болатын деңгей. Бұл күш-жігер деңгейі пайдаланылатын ресурстың экономикалық пайдасын немесе рентасын максималдайды. Ол әдетте максималды тұрақты өнімділіктен төмен күш деңгейімен сәйкес келеді. Экологиялық ғылымда оңтайлы тұрақты өнімділік – халықтың немесе оның қоршаған ортасының осы деңгейдегі өнімділікті ұдайы қамтамасыз ету қабілетін төмендетпей, ұзақ мерзімде қолжеткізе алатын жаңартылатын ресурстың ең жоғары экономикалық өнімділігі.