Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Воспроизводство тихоокеанских лососей. Эколого-экономический анализ и математическое моделирование

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Воспроизводство тихоокеанских лососей. Эколого-экономический анализ и математическое моделирование"

На правах рукописи

Ермолицкая Марина Захаровна

ВОСПРОИЗВОДСТВО ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

03.00.02 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владивосток 1998 г.

Работа выполнена в Институте проблем морских технологий ДВО РАН

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Владимир Иванович Дулепов Официальные оппоненты:

доктор биологических наук Борец Леонид Александрович доктор биологических наук Семкин Борис Иванович

Ведущая организация: Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный институт

Защита диссертации состоится "_"_ 1998 г.

в_часов на заседании диссертационного совета К 003.30.03 в Институте

автоматики и процессов управления ДВО РАН по адресу: 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института автоматики и процессов управления ДВО РАН

Автореферат разослан "_"_ 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук

М.Ю.Черняховская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Биологические ресурсы Мирового океана и пресноводных водоемов в последние десятилетия используются в рыболовном отношении очень интенсивно, что ведет к уменьшению их запасов. В настоящее время наиболее остро стоит проблема рационального использования природных ресурсов. Поэтому большое внимание уделяется развитию такого рыбохозяйственного направления как аквакультура, которая включает широкий круг научных исследований и производственных процессов, связанных с активной деятельностью человека и направленных на товарное выращивание, естественное и искусственное воспроизводство рыбных запасов в водоемах.

Способы морской аквакультуры весьма разнообразны: производство (разведение) рыбных запасов, товарное выращивание водорослей, безпозвоночных и рыб. Наиболее перспективным является так называемое пастбищное выращивание, когда подрощенная заводская молодь выпускается на свободный нагул в естественные водоемы, обеспечивая более высокий промысловый возврат, чем при естественном нересте.

На Дальнем Востоке в связи с резким сокращением запасов лососевых рыб встал вопрос об их восстановлении и дальнейшем увеличении. Наиболее перспективный путь восстановления фонда лососевых рыб - развитие их искусственного воспроизводства на лососевых заводах. Однако с развитием искусственного воспроизводства возникла и проблема определения его экономической эффективности. Решение этой проблемы тесно связано с разработкой вопроса о соотношении естественного и искусственного воспроизводств. Оптимальным, видимо, будет считаться такое соотношение естественного и искусственного воспроизводств, когда искусственное воспроизводство не будет подрывать условия существования естественной части популяции, и в сумме количество воспроизведенной рыбы будет стремиться к максимуму при минимальных или фиксированных затратах на искусственное воспроизводство.

Исследования, выполненные в представленной работе, используют теоретические разработки ряда авторов (У.Е.Рикера, А.П.Шапиро) и дают новые модели воспроизводства лососевых.

Цель работы. Построение н исследование математических моделей искусственного, естественного и смешанного воспроизводив рыб на примере рыборазводных лососевых заводов Сахалинской области.

Задачи исследования:'

1. Проведение эколого-экопомического анализа работы рыборазводных предприятий.

2. Построение и исследование математической модели воспроизводства горбуши.

3. Построение и исследование математической модели воспроизводства кеты.

4. Построение и исследование математической модели совместного воспроизводства лососей.

Научная новизна. Научная новизна заключается в комплексном подходе к исследованию воспроизводства с учетом экономических факторов и емкости среды в конкретных районах. Проведен всесторонний эколого-экономический анализ работы 23 рыборазводных заводов Сахалинской области, определена их экономическая эффективность и разработаны математические модели трех вариантов воспроизводства как по каждому виду (кета, горбуша), так и при их совместном выращивании.

Практическая ценность. Результаты исследования моделей позволили оценить экономическую эффективность работы отдельных хозяйств и районов Сахалинской области, определить возможные объемы вылова, рассчитывать оптимальные соотношения естественного и искусственного воспроизводства в конкретных районах, при условии получения максимальной прибыли в зависимости от затрат на воспроизводство и экологической емкости среды, и внедрены в ТИНРО.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на международных и Всероссийских конференциях "Международная конференция по Японскому и Охотскому морю", Находка, 1989; "Экосистемы морей России в условиях антропогенного процесса", Астрахань, 1994; Hokkaido, Japan, 1994; Qingdao, R.R.China, 1994, на семинарах лаборатории моделирования экосистем и отдела мониторинга экосистем ИПМТ ДВО РАН совместно с лабораторией математического моделирования экосистем ИАПУ ДВО РАН. Основные результаты диссертации опубликованы в семи работах.

Личный вклад автора заключается в сборе и обработке первичного материала, формализации и исследовании моделей, обобщении теоретических и практических результатов и рекомендациях.

Обьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций. Изложена на 110 страницах машинописного текста, включая 15 таблиц и 19 рисунков. Список литературы насчитывает 44 отечественных и 8 иностранных источников. Приложение содержит 13 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится общая характеристика работы, изложены цель и задачи исследования.

Глава 1. Состояние проблемы

Данная глава содержит два раздела: 1.1 "Обзор моделей", посвященный описанию основных математических моделей, применяемых в настоящее время; 1.2 "Характеристики заводов и проблемы воспроизводства лососевых", в котором отображены наиболее общие проблемы по воспроизводству рыб и описаны основные показатели работы рыборазводных предприятий.

Глава 2. Анализ работы рыборазводных предприятий

Методы обработки данных. В данной работе для статистической обработки имеющейся информации использовались пакеты прикладных программ СОМИ (ВМОР), Statgraf, 81а&йса, а также регрессионный и дисперсионный анализы.

Реализация программ осуществлялась на ЕС-1060 и на ПЭВМ.

Эколого-экоиомическнп анализ работы ' рыборазводных предприятий.

Для удобства обработки данных и возможности проведения любого статистического анализа была создана база данных в виде таблиц, имеющих связь по ключам. Всего рассмотрено 16 показателей: год, район, номер предприятия, вид рыбы, выпуск рыборазводной продукции, затраты в целом по предприятию, себестоимость продукции, среднегодовая численность работников, выход продукции в штуках на одного работника (ПТ), стоимость основных производственных средств, выход продукции в штуках на одну тысячу рублей основных средств (относительная фондоотдача), количество

подкормленной молоди, количество корма, производительность кормления, коэффициент возврата, фонд заработной платы.

При анализе зависимостей показатели группировались по видам рыб - кета и горбуша, по годам, по четырем районам - юго-западный Сахалин, залип Анива, юго-восточный Сахалин, южно-курильские острова и по предприятиям (всего 23 предприятия) за период с 1966 по 1982 годы. В общей сложности проанализированы различные сочетания зависимостей между показателями с целыо извлечения максимума информации. Наиболее интересные и показательные мы приводим ниже.

Рассмотрим зависимость между относительной фондоотдачей (Фо) и фондооруженностью (Фв), которая характеризует эффективность вложения средств в основные производственные фонды. При этом следует помнить, что уменьшение фондоотдачи ( или повышение фондоемкости ) еще не говорит о снижении эффективности производства. Последняя может даже повышаться, например, вследствие снижения текущих затрат или себестоимости продукции (рис.1).

Рис.1. Зависимости а) между относительной фондоотдачей (Фо) и фондовооруженностью (Фв) и б) между фондоемкостью (Фе) и фондовооруженностью (Фв)

Проанализировав графические данные и статистические расчеты по заводам и районам, мы пришли к выводу, что наиболее хорошо данная зависимость описывается степенным уравнением, хотя коэффициенты корреляции и при линейной модели довольно высоки.

Подобным образом рассматривались связи между фондоотдачей и производительностью труда, между выпуском рыбоводной продукции и

коэффициентом возврата, между себестоимостью продукции и производительностью кормления, выпуском продукции и фондовооруженностью и т.п. Кроме анализа связи между показателями для отдельных предприятий по каждому виду рыб были подсчитаны среднегодовой доход, абсолютная и относительная эффективности работы всех' рыборазводных предприятий.

По горбуше наибольшие значения величин среднегодового дохода и абсолютной эффективности приходятся на предприятия, входящие в 3-ий (юго-восточный Сахалин) и 4-ый (южно-курильские острова) районы. Следовательно, в данных районах предприятия наиболее рентабельны.

По выпуску кеты наиболее рентабельны предприятия, входящие в 1-ый (юго-западный Сахалин) и 4-ый (южно-курильские острова) районы.

Таким образом, самыми эффективными и рентабельными являются рыборазводные заводы южно-курильских островов, юго-западного и юго-восточного Сахалина.

Обобщая выше сказанное, приходим к выводу, что экономико-статистический анализ работы рыборазводных предприятий должен предшествовать моделированию и планированию воспроизводства рыб, т.к. на предприятиях должна функционировать непрерывная комплексная система, обеспечивающая постоянный рост эффективности производства. А основанием для этого являются увеличение выпуска продукции, повышение производительности труда, лучшее использование основных фондов, снижение себестоимости, увеличение прибыли и рентабельности производства.

Глава 3. Математические модели воспроизводства горбуши

Модель воспроизводства горбуши. В данной работе рассматриваются три варианта воспроизводства горбуши: естественное, искусственное и смешанное воспроизводства.

Цель построения модели - анализ ситуаций для рационального использования стада сахалинской горбуши с учетом максимальной прибыли от заводов, максимальной площади нерестилищ и емкости среды.

Запишем систему уравнений, описывающую процесс смешанного воспроизводства горбуши. На первом этапе воспроизводства необходимо знать

общее количество молоди, получаемое от естественных и искусственных нерестилищ. Данная величина зависит от количества взрослых особей в море, вылова и количества взрослых производителей, пришедших на нерест. Общее количество молоди равно:

Mg=ge + g¡, (1)

где ge- количество молоди, полученное при естественном воспроизводстве;

gl - количество молоди, полученное при искусственном воспроизводстве.

№ = си*М§*ехр(-Р1*1^), (2)

пг = МЬ-еэ, (3)

Ygl = пг*г, (4)

т = nr-Ygl, (5)

П1=гп+Ь(1)*Х2, (б)

Уё2 = т-Рп, (7)

п =nl-Yg2, (8)

ge =а*Eg*exp(-p*Eg), (9)

= 1а*р8*р*КЬ^ (10).

Система уравнений (1-10) описывает процесс воспроизводства горбуши и отражает выживаемость молоди, где:

№> - количество молоди (учитывая выживаемость в устье реки);

т,а - параметры, характеризующие скорость роста популяции в отсутствии

лимитирования;

Р1,Р - параметры, связанные с емкостью среды данной популяции;

ез - количество погибшей молоди (естественная смертность);

г - коэффициент вылова в море;

пг - количество взрослых особей, находящихся в море;

П1 - количество взрослых особей, идущих на нерест;

Ygl - количество выловленных в море особей;

Рп -максимальная величина родительского стада, зависящая от площади нерестилищ;

У§2 - количество выловленных особей, идущих на нерест; п - количество взрослых производителей, пришедунгх на нерест; Pg - среднегодовая плодовитость самки; Р - средняя доля самок;

КЬп - коэффициент выживаемости мальков на предприятии;

Ед,^ - количество производителей, идущих на естественные и искусственные

нерестилища соответственно;

Х2 - среднее значение мощности рассматриваемого района.

Временной шаг в данной модели равен одному году.

Уравнения (2) и (9) построены на основе уравнения Рикера .

Уравнение(б) содержит случайное число Ь(1), полученное с помощью функции ИМ}- генератор случайных чисел, с нормальным законом распределения, нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией.

Пусть известно общее количество молоди, полученное от искусственных и естественных нерестилищ. Далее начинается миграция воспроизведенной. молоди горбуши к морю. При выходе из рек часть молоди погибает, т.е. численность популяции уменьшается за счет смертности (уравнения. (2),(3)), а оставшаяся часть уходит в открытое море в районы нагула . Созревшая горбуша, часть из которой вылавливается в море (уравнение (4)), возвращается на нерест в реки.

Так как промысел лососей , в открытом море нерационален, то его необходимо производить в прибрежье России при подходе нагуливающихся особей к местам нереста.

При построении модели рационального воспроизводства лососей для каждого из районов Сахалина нужно регулировать величину улова, зная Рп - величину родительского стада, при котором пополнение достигает максимума: Рп=1/р.

Если количество производителей, идущих на нерест, больше количества ■-особей, способных полностью заполнить площадь нерестилищ ( т > Рп), то Yg2 = т - Рп и п = т - Yg2, т.е. на нерестилища пропускается необходимое количество взрослых особей, а оставшаяся часть вылавливается.

Если же П1 < Рп, то Yg2 = 0 и нужно учитывать соотношение между т и М^ - максимальной мощностью рассматриваемого района. Если п<М^, то ^ = 3/4*п, Е«=1/4*п. Если же п > Мгй, то Е« = п - Мщ, 1д?= М^.

Зная общую величину улова (Yg=Ygl+Yg2), можно подсчитать абсолютную и относительную эффективности работы рыбоводного предприятия:

Еа=Уе*Ьт*с1-г, (11)

ИоШ=Еа/(Ке*с+г), (12)

где Ьт - доля заводской молоди; а - цена одной штуки горбуши;

Ке - коэффициент эффективности капитальных вложений; с - стоимость основных производственных средств; г - затраты в целом по району;

Еа, Ео1п - абсолютная и относительная эффективности соответственно.

Распределив таким образом, какая часть производителей идет на искусственные, а какая на естественные нерестилища, можно подсчитать количество молоди, полученное от искусственного и естественного воспроизводив (уравнения (10),(9)).

На этом заканчивается цикл смешанного воспроизводства горбуши.

Исследование модели воспроизводства горбуши. Целью исследования модели является определение оптимального соотношения между искусственным и естественным воспроизводством горбуши, при котором величина улова, а следовательно, абсолютная и относительная эффективности работы рыборазводного предприятия будут наибольшие.

Было рассмотрено три варианта воспроизводства: 1 - только искусственное, 2 - только естественное и 3 - смешанное воспроизводство.

Рассмотрим первый вариант на примере воспроизводства горбуши по 4-му району - южно-курильские острова. При искусственном воспроизводстве все количество взрослых особей, пришедших на нерест, изымается для искусственного разведения. При этом, в зависимости от мощности района, определенная часть взрослых особей вылавливается. В данном случае, учитывается улов, произведенный в море с долей вылова, равной 0.7 (с учетом естественной смертности), и улов при подходе родительского стада к нерестилищам.

При исследовании данного варианта воспроизводства изменяли значение величины мощности района. В результате получили, что при мощности района, равной 0.08 млн.шт., через 8 лет наша система входит в стационарное состояние. Но наибольшую величину улова, следовательно, и доход получаем при Мщ= ОЛмлн.шт. При этом следует учитывать, что увеличение мощности работы рыборазводного предприятия влечет за собой увеличение затрат на

воспроизводство . А это не всегда целесообразно, т.к. ведет к снижению эффективности работы предприятия.

Сравнивая полученные данные с имеющейся информацией (данные Сах.ТИНРО), приходим к выводу, что при моделировании искусственного воспроизводства в данном районе величину мощности рыборазводных предприятий следует брать равной 0.08 млн.шт.

Рассмотрим второй вариант - естественное воспроизводство, при котором в зависимости от площади естественных нерестилищ, часть взрослых особей вылавливается, а оставшаяся часть пропускается на нерестилища. Доход считается с учетом вылова взрослых производителей: Б«= Yg*ct, где Yg = Ygl+Yg2, т.е. учитывается вылов и в море и в прибрежной зоне.

Данный вариант модели воспроизводства горбуши исследовался при следующих значениях коэффициента вылова : г = 0.3, 0.5, 0.7,0.9. Наибольший доход от вылова взрослых особей получаем при коэффициенте вылова (с учетом естественной смертности) г= 0.7, что согласуется с расчетами Сах.ТИНРО.

В случае, когда г = 0.9, величина улова постепенно уменьшается. Это свидетельствует о том, что вылавливать горбушу с коэффициентом, равным 0.9, нецелесообразно, так как, в конечном счете, это ведет к исчезновению естественной популяции.

Рассмотрим третий вариант - смешанное воспроизводство, при котором учитывается соотношение между искусственным и естественным воспроизводствами.

При реализации модели смешанного воспроизводства горбуши на ЭВМ учитывались результаты предыдущих вариантов. При этом наша система через б лет входит в стационарное состояние. Оптимальная величина улова равна у= 5.03 млн.шт., Dg = 2.16 млн.руб.(в ценах 80-х годов).

Рассмотрев все три варианта воспроизводства, можно сделать следующий вывод: наибольший доход от вылова производителей, при фиксированном вложении средств, получаем при смешанном воспроизводстве с коэффициентом вылова, равным 0.7. При этом, когда количество пришедших на нерест взрослых производителей меньше, чем мощность рассматриваемого района, то часть родительского стада необходимо направлять на естественные нерестилища. Экономически не выгодно изымать все пришедшее

стадо производителей для искусственного разведения, т.к. снижается жизнеспособность молоди, подрывается естественная часть популяции, что ведет к ее исчезновению.

Глава 4. Математическая модель воспроизводства кеты

Модель поспроизподстпа кеты. При построении моделей рационального воспроизводства кеты рассматривались также три варианта воспроизводства.

Схема модели воспроизводства сахалинской кеты аналогична схеме воспроизводства горбуши. При этом будем считать жизненный путь кеты равным шести, годам.

Запишем систему уравнений, описывающую процесс смешанного воспроизводства кеты, с дискретным шагом по времени и по возрасту в один год:

Ык=с(1*Мк*ехр(-р1*Мк), где (13)

Мк- количество молоди кеты, полученное при смешанном воспроизводстве; Кк- количество молоди кеты, идущее в море (учитывая ее гибель при прохождении устьев рек).

Так как кета проводит длительное время в море и представлена шестью возрастными группами, нужно раздельно рассматривать различные возрастные группы кеты, находящиеся в море (Мк), учитывая при этом естественную смертность в море (у).

Мк1=Ык-Ык*ехр(-уо), (14)

Мк(1)=Мк(м)-МкО-1)*ехр(-у*М), 1=2,...,б (15).

Определив улов кеты в море Ук(0=Мк(1)*Кк, где Кк- коэффициент вылова кеты в море, и зная вероятность ухода на нерест различных возрастных групп кеты (Р(0, 1={2,...,6}), можно рассчитать, какая часть взрослых особей возвращается на нерест в рекн (ур-ние (17)), а какая остается в море (ур-ние (16)):

№0)=(Мк(0-Ук1(0)*(1 -Р(0), ¡=2,..„6 , (16)

Кп(1)=(Мк(0-Ук1(1))*Р(0, ¡=2,...,6 (17).

Из вылова по отдельным возрастным группам складывается общий морской улов кеты данного года: Ук1=ЕУк1(!), ¡=2,...,б .

Общая численность кеты, идущей на нерест (МсЬ), также складывается из отдельных величин - Кп(1) по соответствующим возрастным группам.'

№Ь= 2Кп(0,1=2,...,6 , (18)

ЫкЬ=х+Ь(!)*№Ь . - „ (19).

В уравнении (19) учитываются случайные факторы: Ь(1)- случайные числа, получаемые с помощью функции И]4®; х - среднее значение мощности рассматриваемого района.

Далее, зная максимальную величину родительского стада, учитывая максимальную мощность (Мгк) и площадь нерестилищ (Бпк) рассматриваемого района, необходимо регулировать величину улова в прибрежной зоне и, таким образом, контролировать количество производителей, идущих на нерест.

Если КкЬ>Бк, где 8к=Мгк+8пк, то УЬ=ЫкЬ-Бк и

1к=Мгк, (20)

Ек=8пк, где (21)

1к,Ек - количество кеты, идущее на искусственные и естественные нерестилища соответственно.

Если же КкЬ<=8к и ЫкЬ>Мгк, то величина улова будет равна нулю (Ук2=0) и максимальное количество взрослых особей изымается для искусственного воспроизводства, а оставшаяся часть пропускается на естественные нерестилища: 1к=Мгк, Ек=НкВ-1к.

Иначе, если КкЬ<Мгк, то все пришедшее родительское стадо распределяется следующим образом: 1к=КкЬ*3/4, Ек=№Ь*1/4. При этом вылов рыбы не производится.

Зная величину 1к и Ек, можно подсчитать количество молоди кеты, полученное с естественных нерестилищ (ке) и с предприятий (И).

Ы=1к*Рк*Р*КЬк, (22)

ке=ак*Ек*ехр(-Рк*Ек), где (23)

• Рк- средняя плодовитость самки кеты;

Р - средняя доля самок;

КЬк - коэффициент выживаемости мальков на предприятии.

Общее количество кеты, полученное при смешанном воспроизводстве,будет равно: Мк=И+ке. ' (24).

Система уравнений (13-24) описывает годовой циклический алгоритм смешанного воспроизводства кеты с учетом вылова в море. Исследование модели воспроизводства кеты. Для примера проведем исследование модели воспроизводства кеты по первому району Сахалинской области - юго-западному Сахалину.

До момента вхождения в нерестовую часть каждое поколение убывает в результате естественной смертности. Поэтому, при исследовании естественного воспроизводства, значения коэффициента естественной смертности брали равными 0.2, 0.3, 0.5, 0.9. В результате получили,что величина коэффициента естественной смертности влияет лишь на величину улова и практически не влияет на полученное количество молоди. Для популяции целесообразно брать коэффициент, равный 0.3, а невыловленную часть кеты оставлять для дальнейшего созревания, чтобы затем получить более многочисленное потомство.

Рассмотрим, как изменения величины коэффициента вылова в море влияет на воспроизводство молоди кеты (Кк={0.3, 0.5,0.7}).

Из результатов модели следует, что изменение Кк также не влечет за собой изменения количества получаемого потомства. А так как лососей целесообразней добывать в прибрежных водах, когда они достигают максимального веса, но у них еще не наступили физиологические изменения организма, связанные с перестройкой на нерест, то коэффициент вылова следует брать минимальным (0.3) из рассматриваемых в море, с учетом наибольшей экономической выгоды.

Рассмотрим второй вариант модели - только искусственное воспроизводство кеты. Для данного типа воспроизводства также был произведен анализ влияния значений коэффициентов естественной смертности (у) и вылова в море (Кк) на получение максимального дохода и оптимального количества молоди кеты. В результате анализа при рассматриваемых условиях оптимальными будем считать у=0.3 иКк=0.3.

Проанализировав полученные данные за небольшой промежуток времени, получаем, что оптимальное количество воспроизведенной молоди кеты равно кг=70 млн.шт., при этом величина улова колеблется возле стационарного состояния («4.10 млн.шт.).

При смешанном типе воспроизводства наша система на трети!! год входит в стационарное состояние, при котором общий улов составляет 7.89 млн.шт., а количество воспроизведенной молоди при естественном и искусственном воспроизводстве 11.74 млн.шт. и 70 млн.шт. соответственно.

Исследуя все три типа воспроизводства, можно заключить, что наиболее гибким и эффективным является третий вариант управления - при смешанном воспроизводстве и регулировании вылова. При этом в-море вылавливается не более 0.3 части популяции, а оставшаяся часть распределяется между естественными нерестилищами и рыборазводными предприятиями таким образом, что в сумме количество воспроизведенной рыбы будет стремиться к максимуму при фиксированных затратах на искусственное воспроизводство и ограниченной емкости среды для данного района.

Глава 5. Математическая модель совместного вопроизводства лососей

Модель совместного воспроизводства лососей. Рассмотрим задачу оптимального управления численностью нерестового стада сахалинских лососей путем регулирования промысла.

На основании выше описанных моделей запишем схему совместного воспроизводства кеты и горбуши.

Ык =а1*Мк*ехр(-р!*Мк), ^ = ш*М§*ехр(-|Зг*М§), у о

= ^ - Yg, N§1= хг,

МЬ = № - №*ехр(-Уо), Ук1=Мк(1)*Кк 1=2,...,б, МВД = Мк(м) - Мк(ы)*ехр(-у*0-1)), ¡=2,...,6, Ык(0 = (МВД - Ук!(1))*(1-Р(1)), ¡=2,...,б , Кп(0 = (МВД - Ук1(1))*Р(Г), ¡=2,..„6 , Ук.=ХУк1(1), ¡=2...„б, №Ь= ЦОД, 1=2,...,6, ЫкЬ=ЫкЬ+Ь(0*х,

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

Ев= Бгщ, (38)

1«= Мг^ (39)

ке = ак*Ек*ехр(-Рк*Ек), (40)

ge = аg*Eg*exp(-pg*Eg), (41)

к"1 = 1к*Рк*Р*КЬк, (42)

„\ = 1§*рё*р*К1^, (43)

Мк = к'1 + ке, (44)

Mg = gi + ge (45).

Система уравнений (25-45) описывает цикл совместного воспроизводства кеты и горбуши с некоторым учетом влияния на них абиотической среды, где kg -коэффициент вылова горбуши в море, учитывающий естественную смертность.

Основные экономические показатели работы рыборазводных предприятий рассматриваемого района при смешанном воспроизводстве рассчитываются по следующим формулам:

Ea(g)=Yg*bm(g)*cg-z, (46)

Ео1п(в)=Еа(§)/(Ке*с+г), (47)

(48)

Еа(к)=Ук*Ьт(к)*ск-г, (49)

Ео1п(к)=Еа(к)/(Ке*с+г), (50)

0(к)=(Ук.+УЬ)*ск, (51)

Еа=Еа^)+Еа(к), (52)

Ео1п=Ео1п^)+Ео1п(к), (53)

МЭ(Е)+В(к), (54)

где Ьт^),Ьт(к) - доля заводской молоди горбуши и кеты соответственно; Еа^),Еа(к) - абсолютная эффективность работы рыборазводных предприятий по выпуску горбуши и кеты соответственно;

Ео1п^),ЕоЩ(к) - относительная эффективность работы предприятий по

выпуску горбуши и кеты соответственно;

Б^),Б(к) - доход от вылова горбуши и кеты соответственно.

В данной модели, как и в предыдущих, с учетом максимальной величины площади естественных нерестилищ и максимальной мощности рассматриваемого района, регулировалась величина улова в прибрежной зоне,

а также рассматривалось разное соотношение между искусственным и естественным воспроизводствами.

Исследование модели совместного воспроизводства лососей. На

рыборазводных заводах, как правило, выпускают молодь нескольких видов рыб. Это позволяет использовать одни и те же площади, фонды и трудовые ресурсы, более оптимально регулировать затраты. Для разных видов закладка икры, выпуск молоди, вылов происходят с разделением во времени. Молодь кеты нагуливается в реках и устьях, тогда как горбуша скатывается в море сразу.

При исследовании модели совместного воспроизводства лососей учитывались коэффициенты естественной смертности кеты и горбуши, равные 0.3 и 0.2 соответственно. Используя результаты видовых моделей, вылов в море брался с долей вылова, равной 0.5 - для горбуши и 0.3 - для кеты.

Анализ полученных результатов моделирования по трем типам воспроизводства и по четырем районам Сахалинской области показал, что наиболее рентабельны те предприятия, которые входят в первый район, так как количество выпущенной молоди и величина улова здесь наибольшие.

По типам воспроизводства - для эффективности работы рыборазводных предприятий необходимо использовать смешанное воспроизводство лососей, учитывая при этом как возможности самих предприятий, так и пропускную способность озер, рек. Необходимо довольно точно знать нерестовые площади, так как ошибка в определении фактической нерестовой площади приводит либо к перелову и,тем самым, к подрыву промыслового стада, либо к недолову, что создает неблагоприятные условия для развития молоди и ведет к снижению эффективности воспроизводства.

ВЫВОДЫ

1. Исследования моделей воспрозводства лососей с годовым шагом показали, что для популяций кеты и горбуши присущи колебания численности родительского стада, причем у разных популяций горбуши наблюдаются разные фазы колебаний (у некоторых популяций максимум численности приходится на четные годы, у других - на нечетные). Причина колебаний численности одновидовых систем, видимо, определяется внутренними

процессами, протекающими в популяциях и их структурой, так, как они воспроизводятся на моделях.

При этом характерной и неотъемлемой особенностью динамики численности популяций рыб, является их стремление к стабильному, устойчивому состоянию. В большинстве случаев даже под воздействием определенной интенсивности промысла численность стада не уменьшается до нуля. Отсюда следует, что структура популяций и их биологические особенности обеспечивают стремление к стабильности.

2. Так как на ранних этапах жизни поколения лососей смертность их зависит от численности (плотности) распределения особей, то для получения максимального числа потомства необходимо распределять родительское стадо с учетом площади естественных нерестилищ и возможностей рыборазводных предприятий и, таким образом, наиболее эффективно управлять рыбным промыслом и воспроизводством.

3. На основе анализа трех типов моделей совместным воспроизводством кеты и горбуши приходим к выводу, что при воспроизводстве стада лососей целесообразней использовать смешанное воспроизводство. Основная цель смешанного воспроизводства заключается в том, чтобы довести численность популяции до оптимального уровня, определенного естественной емкостью среды обитания и максимальной площадью нерестилищ, из года в год сохранять ее размер на этом уровне (а на рыборазводных предприятиях увеличивать по мере возможности) и за счет наиболее рационального соотношения особей разного пола и возраста добиться наивысшего ежегодного прироста численности облавливаемой части популяции. При этом рыборазводные предприятия должны отвечать за состояние воспроизводства лососей на естественных нерестилищах водоема, на которых они расположены. Предприятия и река должны действовать как единый механизм воспроизводства.

4. Анализ эколого-экономических закономерностей работы рыборазводных предприятий и зависимостей между экономическими показателями с помощью статистических методов показал, что наиболее значимая связь существует между фондовооруженностью и фондоотдачей, стоимостью основных производственных средств и себестоимостью продукции, фондоотдачей и производительностью труда и др. Также существуют показатели, например,

количество подкормленной молоди, коэффициент возврата, производительность кормления, при рассмотрении взаимосвязи между которыми необходимо учитывать биологические факторы, влияющие на воспроизводство лососей.

5. Расчет основных экономических показателей - среднегодовой доход, абсолютная и относительная эффективности - показал, что по воспроизводству горбуши наиболее рентабельны те предприятия Сахалинской области, которые входят в 1-ый и 3-ий районы, по воспроизводству кеты - предприятия, входящие в 1-ый и 4-ый районы. А для более эффективной работы предприятий, не входящгк в выше перечисленные районы, необходимо учитывать естественное воспроизводство и рационально использовать пришедшее на нерест стадо лососей, увеличивать нерестовые площади.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ермолицкая М.З., Дулепов В.И., Молотков В.Е., Аллахвердиева О.Б. Оценка эффективности работы лососевых хозяйств Сахалинской области // Управление транснациональными ресурсами и возможные аспекты сотрудничества. Междун. конф. по Японскому и Охотскому морям. - Находка, 1989, с.85.

2. Ермолицкая М.З., Дулепов В.И. Математическое моделирование процессов в марикультуре с учетом естественного воспроизводства и вылова. //Тез. Всерос. конф. "Экосистемы морей России в условиях антропогенного процесса" -Астрахань: КаспНИРХ, 1994, с. 444-446.

3. Dulepov V.I., Ermolitskaja M.Z. Mathematical modelling of processes in mariculture with regad for natural reproduction and catch // PICES. North Pacific' Marine Science Organization, Third Annual Meeting. - Hokkaido, Japan, 1994, p. 910.

4. Dulepov V.I., Ermolitskaja M.Z. The Efficiency valuation of the salmon fishing activity by method simulation // PACON-94. The Six Pacific Congress on Marine Science and Tecnology. - Townsville, Australia, 1994, p. 9-10 .

5. Dulepov V.I., Ermolitskaja M.Z. The Efficiency valuation of the salmon fishing activity by method simulation // International Symposium on the "The large marine ecosystems (LMEs) of the Pacific ocean". - Qingdao, RR China, 1994, p. 17.

6. Ермолицкая М.З., Дулелов В.И. Математическое моделирование в управлении воспроизводством горбуши. И Морские технологии, вып.1. -Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 1996, с.276-288.

7. Ермолицкая М.З. Математическая модель оптимизации воспроизводства кеты // Per. коиф. "Фундаментальные проблемы охраны окружающей среды", кн.1 - Владивосток: ДВГУ, 1997, с. 127-129 .

МАРИНА ЗАХАРОВНА ЕРМОЛИЦКАЯ

ВОСПРОИЗВОДСТВО ТИХООКЕАНСКИХ ЛОСОСЕЙ. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Автореферат

Изд. лиц. ЛР № 040118 от 15.10.96 г. Подписано к печати 24.02.98 г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Бумага тип. 1. Усл.п.л. 1,19. Уч.-нзд. 1,04. Тираж 100 экз. Заказ 66

Отпечатано в типографии издательства "Дальнаука" ДВО РАН 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 7