《海洋生物资源评估》课件10第十章 实际种群分析

1、1第十一章 实际种群分析一、实际种群分析二、世代分析法三、体长结构的世代分析资源评估模型：YPR modelSurplus production modelStock-recruitment modelVPA and CA 特点：不使用捕捞努力量从最高年龄组回溯，能够逐渐提高精度可充分利用体长数据2VPAThey are the most commonly used models in stock assessment of temperate fish species;Input data usually include a time series of catch-at-age data;

2、Outputs usually include estimates of stock abundance, recruitment, and fishing mortality, historically and currently.34YearAge12345671345672一、实际种群分析（Virtual Population Analysis）又称有效种群分析、现实种群分析法 Gulland（1965）提出年龄结构的实际种群分析（TVPA）。 资料：（1）分年龄组的成时间序列的产量数据； （2）自然死亡系数M特点：计算较为繁琐，不能直接得出F的显函数表达式，Fr通过反复迭代法进行计算。

3、5二、世代分析法（CA，Cohort Analysis）Pope（1972）对TVPA方法进行了简化又称股分析法TCA（年龄结构） 是在TVPA简化基础上提出的，但亦可以有其独立的推导。在某些研究中，其概念上是一样的67三、体长结构的世代分析 Jones（1974)，Pauly（1981）运用Von-Bertalanffy生长方程 将TCA LCA， TVPA LVPA特点： （1）避免难以测量和收集的捕捞努力量； （2）提高信息量； （3）LVPA和LCA直接使用体长资料, 无需对渔获物进行年龄鉴定8根据某些年份实际种群的世代结构（年龄组或体长组），估算：（1）往回计算以往年份的捕捞死亡系数

4、和资源数量（历史重现）（2）根据未来的捕捞策略，预测以后的资源量和渔获量变化（预测）（短期（生产性）渔业资源评估） 第一节 年龄结构的实际种群分析(TVPA)Gulland（1965）综合了以下研究：Fry（1949）实际种群VPA的概念Baranov（1918）渔获方程Berverton-Holt（1957）捕捞方程估算的变量：Ci ，Ni，Mi，Fi9基本概念如果已知一个世代的当前资源量、自然死亡系数与每个年龄组的渔获量，便能计算出该世代早期的资源量，并可逆算到补充群体的资源量。当若干年内的渔获量中出现有几个世代，并对其中的每个世代作这些计算时，其结果可综合显示出种群（或资源群体）的大小和

5、年龄组成，及其因捕捞而发生的变化并可看出补充量如何随产卵群体大小而变化，为亲体量和补充量关系繁殖模型的分析估算提供了有效的数据资料。10三种情况：1. 已知 Ci , Fi 和 Mi ，估算Ni 2. 已知Ci , Ni 和 Mi ，估算Fi3. 已知Ci , Ni+1 和 Mi ，估算Fi1112计算公式：（已知 Ci , Ni+1 和 Mi ( i=1,2,.,n ) ）假设13已知YearAge12345671345672一般动态综合模型中的年龄结构（Pitcher和Hart，1982）图形中表示渔业中被跟踪了一系列年份的某一补充量为R的世代15迭代求解F的方法：（1）二等分法图：（2）

6、牛顿法：（3）线性内插法：16二等分法17作切线，逐步逼近4-5次逼近牛顿法切线18直线， 正负二值线性内插法第二节 年龄结构的世代分析(TCA) Pope(1972)在对TVPA作灵敏度分析时,提出了他的“世代分析法”一、理论与公式 Pope（1972）提出了有关年初和年末资源残存尾数之间关系的近 似方程，该方程把年渔获量假设全部在年中瞬间被捕获处理。 2021Pope对资源残存曲线的近似假设。 年初至年中： 年中： 年中至年末：22计算过程设最大年龄为11，则又可计算各年S，Fi值2324二、误差分析和初始值估计假设实际的当前资源量为Nt，当前资源量的估计值为YearAge12345671

7、3456722526设相对误差：2728上式说明,随着 t-j 龄到无捕捞量 t 龄前的 t-1 龄为止的累计捕捞死亡系数的增加，相对误差 t-j 也随之减少。2930313233三、TVPA和TCA在资源量和渔获量预报上的应用。回答问题：1、在预定的捕捞死亡系数的条件下，总的渔获重量预报值应是多少？2、在产卵群体没有降低到某一定水平以下时，总渔获重量是多少？3、如果捕捞努力量和捕捞死亡系数和去年一样(status quo)，那么总渔获量、渔获率和种群资源量是多少？3435用世代分析法进行预报时，必须对新补充进入渔业群体世代数量进行估计，其估计方法视材料而定：1、从前几年中世代分析所得到的平均

8、补充量作为预报年份的新补充量。2、根据以往年份世代分析资料，计算亲鱼数量和补充量关系。用以预报新补充量。3、进行鱼卵、仔鱼调查，求出资源量指数。根据多年统计资料，推算新补充量。36四、在预报上应用的实例科威特褐虾（Garcia和Van Zaliibnge 1982）表11-8，自然死亡系数计算步骤：3738如果捕捞努力量增加20%(或 F, F 1.2 ),则 将增加到495g,图11-2,总渔获重量,总产值和总平均资源生物量随捕捞死亡系数比率变化曲线.ICES(东北大西洋)及其他地方广泛应用.394041VPA的初始值可用以下两种方法之一得到：（1）每个世代的当前绝对资源量可以通过调查船的直

9、接调查估计（Recruitment survey）。（2）按照捕捞努力量当前水平估计当前的捕捞死亡系数，然后通过渔获量，估计每个世代的大小（Status quo F）。7/11/202242 of 27Tuned VPA using survey dataExtra information is required to estimate either F or N at terminal age for a cohort (year class) incomplete in catch-at-age matrix.VPA tuned by abundance index estimated f

10、rom surveyVPA tuned by fishing effort7/11/202243 of 27Objective function for tuning VPA with abundance index:Minimize Lets EXCEL！WITH CI , and abundance index4445第三节 体长结构的世代分析法（LCA） 一、公式 Jones（1974，1981，1984）的LCA是把Pope的TCA模型中，考察资源数量变动的时间单位“年”改变为以鱼的各个体长间隔 L 所经历的时间 t，将一年中（或几年中）的多世代 当作一个“假世代”，用渔获物的“体长组

11、成”取代“年龄组成”进行评估分析，即以体长来替代TCA中的年龄，从而有效的利用渔获体长测定的数据资料。46由体长 经历时间为 t设生长由Von-Bertalanfly 描述47则令则48二、计算步骤已知：最大体长组的资源尾数 NL+L 或 E各个体长组的渔获尾数CL生长参数 K,L ,和自然死亡系数 M49初始值平均资源尾数：平均资源重量：表11-13，粤东春汛鲐的LCA计算表。练习505152Statistical age-structured modelsVPA uses recursive algorithms to calculate stock size based on catch

12、 by age and year. There are no (or no formal) underlying statistical assumptions in the estimation.Statistical age-structured models rely on the formal assumptions about model error structure in estimating the model parameters. The estimation procedure includes (1) assuming an error structure for th

13、e model; (2) identifying an objective function; and (3) estimating parameters and their variances. 7/11/202253 of 277/11/202254 of 27Statistical age-structured modelsTwo components: deterministic function and error structureComplexity of deterministic function;Assumptions on errors (nature, distribu

14、tion, and magnitude);Choice of statistical methods;Quantification of uncertainty.7/11/202255 of 27A simple age-structure model (Paloheimo 1961)Pairwise regression methodAdvantages: age-specific fishing and natural mortality ratesWorksheet development7/11/202256 of 27Doubleday (1976)Model is develope

15、d from combining catch equation, exponential survival equation, and Fi,j=qSiEjThe objective function for the model isMinimize 7/11/202257 of 27Model proposed by Deriso et al. (1985)Model is derived based on catch equation, exponential survival equation, stock-recruitment model, and Fi,j=SiEjObjectiv

16、e functionMinimizeSS=w1 SSRcatch+w2 SSRfishing mortality+w3 SSRstock-recruitCatch at age analysis = Cagean7/11/202258 of 277/11/202259 of 27Stock synthesis approach (Methot 1989)the most sophisticated method in stock assessment.Input data can include survey dataCPUE from commercial fisheriescatch-at

17、-age datarecruitment estimatesspawning stock size estimateserrors in aging fishspatial and temporal distribution of fish, etc7/11/202260 of 27The following models are commonly included:catch equationfishing mortality equationexponential survival equationstock recruit modelgrowth modelage-selectivity modelproduction modelobservation models61年龄时间effortCatch at age1234567110532293011952201873503033171434061209102583424124606910233643126273851003831686138172214680554361455295475029