Anvendt økologi. Fangst og høsting - oversikt

Transkript

1 Anvendt økologi Dag Ø. Hjermann folk.uio.no/hjermann/bio2100/ Fangst og høsting Biologisk kontroll av uønskede arter Bevaringsbiologi Bygger på generell økologisk teori/kunnskap Har bidratt mye til generell økologisk teori/kunnskap Har mye til felles faglig sett, men sterke fagtradisjoner hindrer utveksling av ideer/konsepter Fangst og høsting - oversikt Fiske, jakt og skogbruk her med vekt på fiske Modeller Modeller for maksimal fangst (i tonn) (maximum sustainable yield, MSE) Modeller uten populasjonsstruktur (logistic models) Modeller med populasjonsstruktur (dynamic pool) Modeller for optimalt utbytte (i kroner) (economically optimum yield, EOY) Høstingsstrategier 1

2 Fangst og høsting vår siste steinalderaktivitet Inuiter lystrer stillehavslaks Lofoten, tidlig 1900-tall Tråler Fangst og høsting - modeller Modeller spesielt viktig i fiskerier Prinsipp: høsting = populasjonstilvekst Forutsetter at populasjonen befinner seg under likevekt () uten høsting høsting (en gang i blant) høsting (kontinuerlig) N tid 2

3 Fangst og høsting modeller uten populasjonsstruktur Graham (1935): basert på logistisk modell Lite data tilgjengelig liten vits med komplekse modeller modeller uten populasjonsstruktur Logistisk modell (I) Populasjonsvekst ( produksjon ) i fravær av høsting: dn = dt N R -N R -N N N R -N R 0 0 N N 0 /2 N 3

4 modeller uten populasjonsstruktur Logistisk modell (II) Populasjonsvekst med høsting = produksjon - fangst: dn = dt N R -N qxn modeller uten populasjonsstruktur Logistisk modell (III) dn = dt N R -N = qxn Fangsten er størst mulig når produksjonen er størst mulig - dvs. når N = /2 N R -N 0 /2 N X=R/q X=R/(2q) X=0 4

5 modeller uten populasjonsstruktur Logistisk modell (IV) dn = dt N R -N qxn qxn når pop. er stabil R/(2q) R/q X modeller uten populasjonsstruktur Eksempel: ansjos i upwelling utenfor Peru Fangst (mill. tonn) Verdens største fiske Fiskingintensiteten nær det teoretiske optimum Men: ansjosen kollapset likevel! Miljøbetingelsene endret seg: El Niño fra Fangst (mill. tonn) Fiskeintensitet (tonnasje) År 5

6 modeller uten populasjonsstruktur Eksempel: ansjos i upwelling utenfor Peru (II) #!" $#%!" Normalt: kaldt, næringsrikt bunnvann tilføres overflaten ved upwelling El Nino: Endring i Stillehavets sirkulasjon upwelling stopper planktonproduksjon synker matmangel for ansjos 1972: Ansjosen konsentrerte seg i resterende områder med kaldt vann siste rest ble fisket Fangst og høsting modeller med populasjonsstruktur Dynamic pool models inneholder estimater/antagelser om rekruttering, naturlig dødelighet og individuell vekst Mer realistisk (men krever aldersbestemming av fisk) 6

7 modeller med populasjonsstruktur Modell for optimal fangst per rekrutt Eks. torsk (skrei) Utviklingen for en gitt kohort (dvs. alle fisk gytt i et bestemt år) Antall ( )*+, )* Alder & ' modeller med populasjonsstruktur Modell for optimal fangst per rekrutt (II) Antar konstant naturlig dødelighet (M) og fiskedødelighet (F) Antall fisk i kohorten avtar eksponentielt avhengig av summen av M og F N t = Re -(F+M)t Antall N t &. - 3 Alder (t) 7

8 modeller med populasjonsstruktur Modell for optimal fangst per rekrutt (III) Vekt W / obles med vektutvikling 3 Alder Antall - & Antall N -. 3 Alder 3 Alder Fangst for alder t = FN t W t Tonn - 0 Fangst tilsammen = ΣFN t W t t. 3 Alder modeller med populasjonsstruktur Modell for optimal fangst per rekrutt (IV) ( Tonn - Tonn. 3 Alder. - Fiskeintensitet (F) Men: For at optimumet virkelig skal være optimalt, må en anta at antall rekrutter ikke påvirkes av antall kjønnsmodne fisk 8

9 modeller med populasjonsstruktur Populasjonsregulering Den norske forskeren Johan Hjort (1914) fant at mesteparten av variasjonen i årsklasser hos marine fisk (sild, torsk etc.) ble etablert på et meget tidlig stadium (den kritiske periode) Det er blitt et aksiom i fiskeriforskning at all vesentlig variasjon i dødelighet foregår i de første uker/måneder etter klekking mye forsking viet til rekrutteringsprosessen Det antas at man kan ignorere variasjon i naturlig dødelighet på senere stadier (antas som regel å være M = 0.2). (Praktisk talt) all variasjon i dødelighet etter rekruttering skyldes fiske. Få bestander har gode nok data for å sjekke disse antagelsene grundig modeller med populasjonsstruktur To klassiske modeller for rekruttering Tonn '2 Bestandsstørrelse (tonn) 1 *- Ricker-modellen - tendens til svinginger - kortlivede arter Beverton-Holt - tendens til stabilitet - langlivede arter Andre modeller finnes også 9

10 modeller med populasjonsstruktur Variasjon i rekruttering men mange (de fleste) bestander viser meget stor spredning rundt de teoretiske kurvene for bestand-rekruttering Mye av variasjonen i rekruttering samvarierer ofte med miljøvariable (for eksempel temperatur, vannsirkulasjon, etc.) Miljøvariablene påvirker ikke nødvendigvis fisken direkte virkningen kan skje ved at miljøet påvirker mengde og tilgjengelighet av for eksempel plankton Miljøvariable Plankton Rekruttering 3 4 Norske stammer av torsk og sild: Gytesuksessen (årsklassene) varierer enormt avhengig av temperatur Arcto-Norwegian cod (1946-) Norwegian springspawning herring (1921-) Recruitment Annual average sea temperature Per capita Recruitment corrected reproduction har en del å si Annual average temperature Annual average sea temperature Warm conditions are necessary but not sufficient - for cod and herring recruitment Ellertsen et al

11 Norsk-arktisk torsk siden 1870 Torskens gytebestand : varmt hav og gode forhold for torsken 1983-: varmt hav men lav/moderat torskebestand For høyt fiske er med på å hindre utnyttelse av gunstig klima? Temperatur i østlige Barentshav eksempler Økonomisk optimal fangstinnsats økonomisk optimal fangst (economically optimum yield, EOY) maksimal bærekraftig fangst (maximum sustainable yield, MSY) logistisk modell + en kostnad proporsjonal med fangstinnsats X: optimal fangstinnsats lavere for EOY enn for MSY med spillteori (hver fisker søker å optimere sin egen profitt) + diskontering (1 kilo fisk idag er mer verdt enn 1 kilo fisk om 10 år): optimal fangstinnsats høyere for EOY enn for MSY I verste fall er den optimale strategien (for hver fisker) å fiske fisken til utryddelse (tragedy of the commons) 11

12 eksempler Forvaltingsstrategier: kvotesetting Tre hovedstrategier for kvotesetting: 1. onstant kvote Fordeler: økonomisk/sosialt fordelaktig med lav varians i fangst Ulemper: ustabil liten bestand vil kunne utryddes ikke økonomisk optimal for store bestander 2. onstant høstingsrate (konstant prosent av biomassen) Fordeler: fangst hvert år Ulemper: ikke maksimum økonomisk utbytte 3. onstant unnslippelse (konstant biomasse unnslipper fangst) Fordeler: maksimum økonomisk utbytte Ulemper: økonomisk/sosialt ulempe med høy varians i fangst (og enkelte år uten fangst overhodet) eksempler Forvaltingsstrategier: reservater Strategi i tillegg til kvotesetting: enkelte områder uten fisk/fangst overhodet Passer best for bunnfisk med relativt små migrasjoner (torskefisk, flyndre) Passer dårlig for fisk som migrerer over store områder (mellom årstider og mellom livsstadier). Eksempel: norsk vårgytende sild - gyter på Norskekysten, lever i Barentshavet til 3 år, i Norskehavet fra 3 års alder, overvintrer i norske fjorder 12

13 eksempler Eksempel: kongekrabbe i Beringhavet Langlivet, langsomtvoksende art. Fiske kun på hanner krabber yngre enn år må slippes ut igjen Stort fiske på 1970-tallet kollaps i Faktorer: 1. Reproduksjonsrate kan påvirkes av mangel på hanner 2. Mulig høy dødelighet hos undermåls krabber som fanges og slippes ut (= 7x antall krabber som høstes) 3. Tapte krabbeteiner gir økt dødelighet ( spøkelsesfiske ) 4. Overoptimisme fordi fangst var basert på en rekke (usedvanlig?) gode kohorter eksempler Eksempel: Labrador-Newfoundland-torsk Enorm økonomisk, sosial og politisk betydning av fiske fra 1500-tallet Dramatisk kollaps i bestanden rundt 1991 fisket ble stoppet i juli 1992 og er ikke i nærheten av å bli åpnet igjen canadiere mistet jobben 13

14 eksempler Eksempel: Labrador-Newfoundland-torsk Faktorer: 1. Bestandsestimater basert på catch per unit effort (CPUE). Bestanden konsentrert overestimat 2. Høy dødelighet pga. bifangst/utkast av for liten/uønsket fisk 3. Samtidig skjedde en klimaendring mot kaldere klima (trolig delvis permanent endring pga. drivhuseffekt) Gjenoppbygging av bestanden ser ut til å gå ekstremt sent har økosystemet nådd et alternativt likevektspunkt med mer invertebrater og pattedyr? eksempler Eksempel: hvalfangst i Antarktis Tidlig hvalfangst i små båter: retthvalene (flyter når de dør) Moderne hvalfangst gjorde det mulig å fange andre arter (Svend Foyn, Tønsberg, oppfinner harpungranaten i 1868) Fangst først i nordlige områder, i Antarktis fra ca (nordlige bestander desimert; Mehamn-opprøret 1903) Bestandene av de største artene sterkt desimert fra tallet, fremdeles på lavt nivå Faktorer: 1. Asymmetrisk rekrutteringskurve 2. Faste kvoter ( the Whaling Olympics ) 3. Feilaktig antatt en enkelt bestand for finnhval 14

15 eksempler Eksempel: Norsk vårgytende sild Langlivet noen få gode årsklasser kan gi stor bestand (eks. 50-tallet) Øket fangsteffektivitet på 60-tallet (sonar, kraftblokk) Stimer minst like tette også ved lav bestand Norsk vårgytende sild Feeding area, > 3 year olds Spawning area 0-3 year olds > 3 year olds (May) >3 year olds (July) spawning 0-3 yr olds overwintering Gytebestand (1000 t) Fangst/innsats holdt seg høy helt til 1969 aldere havtemperatur bidro Flaks reddet den siste resten eksempler capelin cod zooplankton Eksempel: Barentshavet young herring Sild og torsk: gode gytebetingelser i varme år 1983: varmt år, bra gyting av torsk og sild havforskerene spådde at torskefisket ville bli bra mot slutten av 1980-tallet Men det man ikke visste var at 1-2 år gammel sild spiser loddelarver Og lodda er nøkkelføde for torsken (fettrik) 15

16 Eksempel: Barentshavet Det har vært flere gode årsklasser for torskeyngelen efter hverandre nå, og selv om dette ikke gir merkbare følger umiddelbart, vil det ikke gå lang tid før vi får et langt bedre grunnlag for torskefisket Havforskningsinstituttet til Aftenposten, 12. sept Aldri har Lofothavet vært så svart som iår. ( ) Den verste sesongen siden fangstregistreringene begynte i Aftenposten, 18. april 1988 eksempler Eksempel: Barentshavet capelin cod young herring Men: silda og torsken (og fangst av lodde) forårsaket kollaps i loddebestanden krise i torskefisket på slutten av 1980-tallet grønlandssel druknet i garn sjøfugl døde zooplankton Biomasse (1000 t) Lodde i Barentshavet gode sildeår Lodde

17 eksempler Økosystemeffekter: Hvem spiser hva i Barentshavet? Vågehval Hvem spiser torsken? (gult) Fiske Grønlandssel Torsk eksempler Eksempler: fellestrekk 1. Overvurdert bestand (krabbe, torsk ved Newfoundland) typisk basert på catch-per-unit-effort 2. Undervurdert dødelighet pga. bifangst etc. (krabbe, torsk ved Newfoundland) 3. Endrede klimatiske miljøbetingelser endrer hva som er bærekraftig fangstnivå (ansjos, torsk ved Newfoundland, norsk vårgytende sild ) 4. Overser sammenhenger i næringsnettet (Barentshavet) 17