多鱼种最大可持续产量（MMSY）与预警方法（PA）在渔业管理中的整合研究

《Fisheries Research》：Comparison of treatments of natural mortality in integrated assessment models, with reference to fish stocks off southeast Australia: Towards best practices for estimation

本文针对单鱼种MSY管理在复杂生态系统中的局限性，提出并定义了多鱼种最大可持续产量（MMSY）及其预警方法（PA）。研究人员通过整合四个生态系统模拟器（EwE、LeMans、mizer、FishSUMs）构建集合模型，以北海九种重要经济鱼类为案例，探讨了在考虑种间相互作用下如何实现多鱼种同时的可持续捕捞。研究结果表明，传统的单鱼种MSY方法在应用于多鱼种系统时可能导致非预警性捕捞策略，而本文提出的两种MMSY定义（FMMSY(1)和FMMSY(2)）为多鱼种渔业管理提供了新的理论框架和实践路径，对实现基于生态系统的渔业管理（EBFM）具有重要意义。

　　

在海洋渔业管理中，最大可持续产量（MSY， Maximum Sustainable Yield）长期以来被视为核心管理目标，旨在实现鱼类种群的长期最大捕捞量。然而，传统的MSY管理通常基于单鱼种评估，忽略了海洋生态系统中复杂的种间相互作用，如捕食、竞争等。这种“各自为政”的管理方式，在应用于多鱼种渔业时，可能导致意想不到的后果：针对某个鱼种优化的捕捞策略，可能会通过食物网影响到其他鱼种的种群动态，从而使得理论上“可持续”的捕捞方案在实际中变得不可持续，甚至可能将某些鱼种推向濒危境地。

为了解决单鱼种MSY管理在多鱼种语境下的局限性，实现真正的基于生态系统的渔业管理（EBFM， Ecosystem-Based Fisheries Management），来自国外研究机构的 Michael A. Spence 等人在《Fisheries Research》上发表了他们的研究成果。他们首次系统地定义并探讨了“多鱼种最大可持续产量”（MMSY， Multispecies Maximum Sustainable Yield）的概念，并将其与渔业管理中的核心原则——“预警方法”（PA， Precautionary Approach）相结合。这项研究的意义在于，它为管理多个相互作用的鱼种提供了一个严谨的理论框架，旨在确保在追求总产量最大化的同时，所有鱼种都能维持在安全生物量水平之上，从而推动渔业管理向更加综合、稳健的方向发展。

为了回答“在多鱼种系统中，如何定义并实现同时对所有鱼种都可持续且安全的捕捞水平”这一核心问题，研究人员开展了一项基于北海九种重要经济鱼类（沙鳗、挪威鳕、鲱鱼、牙鳕、鳎鱼、鲽鱼、黑线鳕、鳕鱼、绿青鳕）的案例研究。他们创新性地采用了多模型集合的方法，整合了四个不同的多鱼种生态系统模拟器：Ecopath with Ecosim (EwE)、LeMans、mizer 和 FishSUMs。这些模拟器从不同角度（如生物量动态、体长谱、个体基础模型等）描述了鱼种种群动态和种间相互作用。研究人员利用这些模拟器预测了在不同未来捕捞死亡率（F_future）场景下，各鱼种的长期产量和产卵群体生物量（SSB， Spawning Stock Biomass）。通过构建一个复杂的集合模型，他们综合了各模拟器的输出以及来自国际海洋勘探理事会（ICES）的历史评估数据，从而量化了在不同捕捞策略下，实现MMSY和遵循PA（即SSB低于生物量限制参考点B_lim的概率低于5%）的可能性。研究的关键技术方法包括：利用多个经过验证的多鱼种生态系统模拟器（EwE, LeMans, mizer, FishSUMs）生成预测数据；开发和应用集合模型来整合不同模拟器的输出并量化不确定性（包括参数、结构和观测不确定性）；使用统计模拟和优化算法（如序贯卡尔曼滤波和No-U-turn哈密尔顿蒙特卡洛）来拟合模型参数并寻找最优的MMSY点；以及定义和计算在多鱼种语境下的预警捕捞死亡率集合。

研究结果

1. 1.
   多鱼种MSY（MMSY）的定义与存在性：研究明确了MMSY的核心是找到一组捕捞死亡率（F_MMSY），使得所有鱼种同时处于其各自单鱼种MSY所对应的捕捞水平。研究发现，在北海九鱼种系统中，存在一个唯一的、不受PA约束的MMSY点（Scenario 2），这表明在理论上，存在一个能使所有鱼种产量同时最大化的捕捞组合。
2. 2.
   预警方法（PA）与MMSY的冲突与协调：研究凸显了多鱼种管理的复杂性。当引入PA要求（即保证各鱼种SSB低于B_lim的风险低于5%）时，情况发生了改变。研究表明，将单鱼种PA下确定的F_MSY简单组合起来（Scenario 1.2），并不能保证在多鱼种同时捕捞时仍满足PA。例如，对于牙鳕，在设定的PA标准下，甚至找不到一个能使其保持安全状态的捕捞死亡率。
3. 3.
   两种预警性MMSY方案的提出与比较：研究提出了两种将PA融入MMSY的定义方案。
   • •
     方案一（F_MMSY⁽¹⁾）：在满足多鱼种PA的捕捞死亡率集合内，寻找使每个鱼种产量最大化的点（Scenario 3）。研究发现，以此方式找到的解通常位于预警空间的边界，且对初始条件敏感，稳定性较差。
   • •
     方案二（F_MMSY⁽²⁾）：在满足多鱼种PA的集合中，寻找最接近无约束MMSY（Scenario 2）的点（Scenario 4）。该方案得出的解更稳定，但其具体数值强烈依赖于所选择的预警水平（如针对鳕鱼和绿青鳕设定了不同的预警概率阈值）。结果显示，不同PA标准下得出的F_MMSY⁽²⁾存在差异，特别是对于像鲱鱼、鳕鱼这样的关键物种。
4. 4.
   与单鱼种管理策略的对比：将多鱼种MMSY结果与单鱼种MSY管理策略（Scenario 1）进行比较发现，对于某些鱼种（如挪威鳕、鳕鱼），多鱼种管理建议的捕捞死亡率（F）更高；而对于其他鱼种（如鲱鱼），则建议采用更低的F。这清晰地表明，考虑种间相互作用会显著改变最优的捕捞策略。

研究结论与意义

该研究的结论强调，在管理相互关联的鱼种时，采用多鱼种视角至关重要。传统的单鱼种MSY管理策略在复杂的海洋生态系统中可能是不充分甚至是有害的，因为它忽略了物种间的 trophic 相互作用，可能导致不可预见的风险，使部分鱼种无法满足预警原则。

本研究的主要意义在于：

1. 1.
   理论框架创新：首次为MMSY和多鱼种PA提供了严格、可操作的定义，将基于生态系统的渔业管理理念落实到具体的参考点设定中，为渔业管理科学提供了重要的理论进展。
2. 2.
   实践管理启示：研究结果表明，转向多鱼种参考点（如MMSY）对于实现渔业的长期可持续性至关重要。它提示管理者和决策者，需要从系统整体出发，制定协调一致的捕捞策略，而不是孤立地管理每个鱼种。
3. 3.
   方法论贡献：所采用的多模型集合方法有效量化了由于模型结构差异带来的不确定性，为在高度不确定的复杂生态系统管理中做出稳健决策提供了方法学工具。
4. 4.
   推动管理演进：这项工作为像ICES这样的咨询机构将来制定和采用多鱼种管理参考点奠定了坚实的基础。它表明，通过明确定义和计算MMSY，可以将其无缝嵌入现有的管理流程（如ICES的捕捞控制规则），用F_MMSY替代单鱼种的F_MSY，从而在追求产量目标的同时，确保生态系统水平的风险得到控制。

总之，这项研究成功地架起了一座桥梁，连接了单鱼种评估与生态系统管理的宏大目标，为在充满复杂相互作用的海洋中实现真正可持续的渔业指明了前进方向。