Mô hình có thể đánh giá trữ lượng quần thể từng loài cá và khả năng khai thác chúng trên cơ sở phân tích số liệu chiều dài và trọng lượng từng cá thể có trong sản lượng một số mẻ lưới đá
Trang 1295
Ứng dụng mô hình Length-Based Cohort Analysis (LCA) trong nghiên cứu nguồn lợi cá nổi lớn đại dương và quản lý
nghề cá ở vùng biển xa bờ miền Trung Đoàn Bộ1,*, Lê Hồng Cầu2, Bùi Thanh Hùng2, Nguyễn Duy Thành2
1Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN
334 Nguyễn Trãi, Hà Nội, Việt Nam
2Viện Nghiên cứu Hải Sản
Nhận ngày 11 tháng 8 năm 2010
Tóm tắt Kết quả ứng dụng mô hình LCA tại vùng biển xa bờ miền Trung đối với 2 loài cá nổi lớn
đại dương (cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to) cho thấy:
1) Sản lượng khai thác năm 2009 đối với cá ngừ vây vàng là 5557 tấn, tương ứng trữ lượng đầu năm của quần thể đạt 44112 tấn Các giá trị tương ứng đối với cá ngừ mắt to là: sản lượng
6641 tấn, trữ lượng 68208 tấn Mức khai thác này mới chỉ đạt trên dưới 10% trữ lượng là còn thấp 2) Sản lượng khai thác cân bằng tối đa (MSY) đối với quần thể cá ngừ vây vàng là 6678 tấn khi hệ số cường lực tăng 2,8 lần so với năm 2009, của quần thể cá ngừ mắt to là 8479 tấn khi hệ số cường lực bằng 3,2 Dự báo sản lượng khai thác năm 2010 sẽ đạt 5743 tấn cá ngừ vây vàng, 6900 tấn cá ngừ mắt to Với tốc độ đầu tư như hiện tại, đến năm 2017-2018 sản lượng khai thác các quần thể này mới đạt giá trị MSY
Từ khóa: LCA, Nghiên cứu nguồn lợi, Cá nổi lớn đại dương, Quản lý nghề cá, Vùng biển xa bờ
1 Mở đầu∗
Mô hình phân tích thế hệ dựa vào chiều dài
cá (Length-based Cohort Analysis - LCA) được
Jones thiết lập năm 1976, hoàn thiện năm 1981
đã được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong
công tác quản lý nghề cá ở nhiều nước có nghề
cá phát triển [1] Mô hình có thể đánh giá trữ
lượng quần thể từng loài cá và khả năng khai
thác chúng trên cơ sở phân tích số liệu chiều dài
và trọng lượng từng cá thể có trong sản lượng
một số mẻ lưới đánh bắt thí nghiệm Kết hợp
_
∗ Tác giả liên hệ ĐT: 84-4-35586898
E-mail: bodv@vnu.edu.vn
với mô hình truyền thống Thompson and Bell (1934), LCA còn dự báo được trữ lượng và sản lượng khai thác cân bằng tối đa (Maximum Sustainable Yield - MSY) và định trước một cường lực khai thác thích hợp nhằm duy trì sự phát triển bền vững của nguồn lợi cá biển Ở Việt Nam, LCA cũng đã được ứng dụng trong nghiên cứu và quản lý nghề cá gần bờ vùng biển nam Trung bộ [2, 3]
Nghề cá xa bờ ở nước ta, trong đó có nghề câu vàng mới được phát triển trong thời gian gần đây, đã và đang được sự khuyến khích đầu
tư của Nhà nước và trở thành các hoạt động phổ biến của ngư dân, nhất là ở các tỉnh Bình Định,
Trang 2Phú Yên và Khánh Hòa Đối tượng khai thác
chủ yếu của nghề cá xa bờ là các loài cá nổi lớn
đại dương có giá trị kinh tế cao, trong đó loài cá
ngừ vây vàng (Thunnus albacares) và ngừ mắt
to (Thunnus obesus) thuộc họ cá thu ngừ
(Scombridae) thường chiếm tỷ trọng cao trong
hoạt động khai thác của nghề câu vàng Mặc dù
đã có một số nghiên cứu liên quan đến hai loài
cá này, song hiện tại chúng ta vẫn chưa có được
các thông tin mang tính định lượng phục vụ cho
mục tiêu quản lý và khai thác bền vững nguồn
lợi các đối tượng nêu trên
Nghiên cứu dưới đây đáp ứng được mục
tiêu này, đó là những kết quả mới nhất ứng
dụng mô hình LCA đối với 2 loài cá ngừ vây
vàng và ngừ mắt to ở vùng biển xa bờ miền
Trung Đây là một trong những kết quả chính
của đề tài KC.09.14/06-10 do Viện Nghiên cứu
Hải Sản chủ trì
2 Giới thiệu mô hình LCA và nguồn tài liệu
sử dụng
Gọi Ni và Ni+1 là số lượng có trong biển của
các cá thể cá (xét với 1 loài) có chiều dài đúng
bằng Li và Li+1, Ci,i+1 là sản lượng khai thác cả
năm (tính theo số lượng) của nhóm cá có chiều
dài nằm trong khoảng Li đến Li+1 (i=1, 2 m,
với Lm là chiều dài cực đại đã bắt gặp) Trong
điều kiện tự nhiên có khai thác, quan hệ giữa số
lượng cá có trong biển với sản lượng khai thác
theo từng nhóm chiều dài được mô hình LCA
mô phỏng như sau:
N = +1 + ,+1 (1)
)]
exp(
1 [
)
/
(
1
trong đó, Fi là hệ số tử vong do khai thác đối
với các cá thể thuộc nhóm chiều dài từ Li đến
Li+1; Zi - hệ số tử vong tổng cộng của nhóm
chiều dài này, có giá trị bằng Fi+M với M là
hệ số tử vọng tự nhiên; ∆ti – khoảng thời gian
cá phát triển từ chiều dài Li đến Li+1; Hi – phần
số lượng còn lại của Ni do tử vong tự nhiên sau nửa khoảng ∆ti Các đại lượng này được tính như sau:
)] /(
) [(
)
/ 1 ( ∞ − ∞ − +1
=
K M i i
i
1)]
/(
) [(
) 2 / exp( ∆ = ∞− ∞− +
với K, L∞ là các tham số trong phương trình sinh trưởng Von Bertalanffy
Quy trình tính toán của mô hình được thực hiện theo kiểu truy đuổi ngược, gồm 2 bước cơ bản sau:
Bước 1: Đối với nhóm cá có chiều dài max (i=m) có trong sản lượng khai thác, ký hiệu là
từ Lm đến L∞ (nghĩa là Lm+1= L∞), từ (3) suy ra
∆tm=∞ Thay kết quả này vào (2) ta có:
∞
=( m/ m) m,
N và do đó N∞=0 (5)
Ở đây tỷ số Fm/Zm đối với nhóm cá có chiều dài max được tính trước từ các số liệu khai thác
Bước 2: Đối với các nhóm cá có chiều dài nhỏ hơn nhóm max, nhờ việc tính trước giá trị
Nm theo (5) và các giá trị Hi theo (4) nên từ quá trình lặp truy đuổi ngược (1) sẽ tìm được liên tiếp các giá trị Nm-1, Nm-2 N1 Trong quá trình lặp này tỷ số Fi/Zi của từng nhóm cũng được xác định liên tiếp bằng công thức suy ra từ (2) như sau:
) /(
/ i = ,i+1 i − i+1
Số lượng cá có chiều dài trong khoảng Li đến Li+1 (ký hiệu Ni,i+1) và tổng số lượng (N), tổng khối lượng (B) của toàn bộ quần thể có trong vùng biển được xác định như sau:
i i i
N,+1=( − +1)/ (7)
∑
= m
i i N N
1 1
∑
= m
i
i
i W N B
1 1
Trang 3trong đó Wi là trọng lượng trung bình của cá thể
thuộc nhóm chiều dài từ Li đến Li+1 Giá trị này
có thể nhận được từ số liệu khảo sát hoặc tìm
gián tiếp qua phương trình tương quan chiều dài
(L) và trọng lượng (W), có dạng W=q.L bvới q
là hằng số tỷ lệ và b là hệ số sinh trưởng [2]
Sử dụng các kết quả trên cho mô hình dự
báo Thompson and Bell, có thể dự báo được trữ
lượng và sản lượng khi thay đổi cường lực khai
thác với giả thiết nếu cường lực khai thác thay
đổi thì mọi cá thể ở các nhóm chiều dài đều
chịu ảnh hưởng như nhau, nghĩa là:
t
i
t
F +1=
i
t
1
(10) trong đó X là hệ số đặc trưng cho mức độ thay
đổi cường lực khai thác (bao gồm số lượng và
công suất tàu thuyền, kỹ thuật, vật tư, nhân
lực ), chỉ số t và t+1 tương ứng năm hiện tại và
năm dự báo Trên cơ sở phương trình (1), (2) có
kết hợp với phương trình Thompson & Bell và
chú ý tới (10), tại năm dự báo ta có:
) / /(
) / /
1
1
1
1
+ + +
+ +
+
i
t i i
t i
t i i
t
i
t
Với mục đích đánh giá hệ quả của sự thay
đổi cường lực khai thác lên trữ lượng và sản
lượng trong tương lai, có thể coi lượng bổ sung
(nhóm cá nhỏ nhất) vào khai thác cho năm dự
báo là không đổi, nghĩa là N t 1 N1t
1 + = (đã biết), khi đó dùng quá trình lặp (11) ta sẽ tính được
liên tiếp các giá trị 1
2 +
t
3 +
t
N , t+ 1
m
N Sử dụng các giá trị này cho phương trình suy ra từ
(6) ta cũng dự báo được sản lượng khai thác
(tính theo số lượng) cho từng nhóm chiều dài
theo sự thay đổi cường lực khai thác:
)
/(
)
1 1
1
1
i
t i
t i
t
i
t
+ +
+
Số lượng và khối lượng của từng nhóm
chiều dài cũng như của toàn bộ quần thể và sản
lượng khai thác trong năm dự báo (tính theo
khối lượng) cũng được tính tương tự theo (7),
(8), (9) khi nhân các giá trị tương ứng với trọng lượng trung bình cá thể Trên cơ sở phương trình (12) các nhà quản lý dễ dàng chọn các phương án khai thác thích hợp (chọn hệ số X) sao cho tổng sản lượng khai thác lớn nhất (giá trị MSY) mà vẫn duy trì được trạng thái cân bằng tự nhiên của quần thể
Để triển khai mô hình LCA cho hai loài cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to ở vùng biển xa bờ miền Trung, đã sử dụng các số liệu sau:
- Số liệu các chuyến điều tra khảo sát và giám sát khai thác các nghề câu, rê, vây tại vùng biển xa bờ miền Trung (6ON-17ON,
107OE-117OE) từ năm 2000 đến nay [4, 5] Các
số liệu này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu
″VietfishBase″ tại Viện Nghiên cứu Hải Sản Từ
nguồn dữ liệu này và tham khảo các kết quả nghiên cứu trước đây, đã tiến hành phân tích, tính toán theo các phương pháp truyền thống [2,
4, 5] để có được các tham số cần thiết thực hiện
mô hình (bảng 1) Cũng từ cơ sở dữ liệu đã đưa
ra được các thông tin quan trọng để ước tính sản lượng khai thác từng đối tượng: sản lượng của nghề câu chiếm 10,18% tổng sản lượng cá khai thác (nghề rê-15,62%, nghề vây-60,2%, các nghề khác-14%); sản lượng cá ngừ vây vàng chiếm 24,66% trong nghề câu, 0,76% trong nghề rê và 0,4% trong nghề vây; sản lượng cá ngừ mắt to trong các nghề nêu trên tương ứng là 30,04%, 0,56% và 0,48%
- Số liệu về quá trình khai thác cá biển của
3 tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa – nới có các đội tàu khai thác xa bờ đông đảo nhất Việt Nam và chủ yếu hoạt động trên vùng biển xa bờ miền Trung – được lấy từ nguồn Tổng cục Thống kê năm 2010 [6] Từ nguồn số liệu này
đã ước lượng sản lượng khai thác hàng năm đối với các loài cá ngừ vây vàng và mắt to theo các
tỷ lệ tương ứng nêu trên (bảng 2)
Trang 43 Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những kết quả tính toán cơ bản được tập
hợp ở bảng 3 và hình 1
Với sản lượng khai thác cá ngừ vây vàng ở
vùng biển xa bờ miền Trung trong năm 2009
đạt 5557 tấn tương ứng 191 nghìn con, tập
trung ở các nhóm chiều dài trên 70 cm, nhiều nhất ở 90-110 cm, kết quả từ mô hình cho thấy trữ lượng đầu năm của quần thể đạt 44112 tấn tương ứng 1998 nghìn con Các giá trị tương ứng đối với quần thể cá ngừ mắt to là: sản lượng 6641 tấn (232 nghìn con), trữ lượng
68208 tấn (3578 nghìn con)
Bảng 1 Một số đặc trưng sinh học cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to vùng biển xa bờ miền Trung
Cá ngừ vây vàng (Thunnus albacares) Cá ngừ mắt to (Thunnus obesus)
Lmax = 162,00 cm; Lmin = 42,54 cm;
L∞ = 168,95 cm; M = 0,670; K = 0,598;
T0=-0,338; q=3.10 -5 ; b= 2,9183; F m /Z m =0,5074
Lmax = 145,00 cm; Lmin = 43,00 cm;
L∞ = 156,99 cm; M = 0,610; K = 0,497;
T0=-0,368; q=3.10 -5 ; b = 2,9298; F m /Z m =0,4602
Số
nhóm
Khoảng
chiều dài
(cm)
% số lượng trong sản lượng mẫu
Trọng lượng trung bình
cá thể (kg)
Số nhóm
Khoảng chiều dài (cm)
% số lượng trong sản lượng mẫu
Trọng lượng trung bình
cá thể (kg)
Bảng 2 Quy mô quá trình khai thác xa bờ của 3 tỉnh Bình Định, Phú Yên và Khánh Hòa
Năm 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Tổng sản lượng cá khai thác xa bờ (nghìn tấn) 151,8 158,4 170,1 169,8 176,9 181,6 193,6
Xu thế biến đổi tổng sản lượng (năm trước=1) 1,037 1,043 1,074 0,998 1,042 1,027 1,066 Tổng số tàu khai thác xa bờ (chiếc) 4446 4915 5204 5442 5427 5281 5107
Xu thế biến đổi số lượng tàu (năm trước =1) 1,043 1,105 1,059 1,046 0,997 0,973 0,967 Tổng công suất khai thác xa bờ (nghìn CV) 242,6 267,8 287,1 302,5 349,9 323,8 -
Xu thế biến đổi tổng công suất (năm trước=1) 1,040 1,104 1,072 1,054 1,157 0,925 - Ước tính sản lượng cá ngừ vây vàng (tấn) 4357 4546 4882 4873 5077 5212 5557 Ước tính sản lượng cá ngừ mắt to (tấn) 5207 5433 5834 5824 6068 6229 6641 Nếu không có khai thác (hệ số X=0), trữ
lượng ban đầu (tiềm năng) của cá ngừ vây vàng
có thể đạt 63180 tấn (lớn hơn 1,4 lần so với trữ
lượng hiện tại), của cá ngừ mắt to là 89696 tấn
(lớn hơn 1,3 lần) Rõ ràng dưới tác động của
khai thác, nguồn lợi các loài cá có sự suy giảm
Tuy nhiên có thể thấy mức sản lượng khai thác
như năm 2009 (tương ứng X=1) chỉ chiếm khoảng trên dưới 10% trữ lượng là còn thấp Điều này được mô hình thể hiện rõ khi tăng hệ
số cường lực 2,8 lần đối với cá ngừ vây vàng và 3,2 lần đối với cá ngừ mắt to thì sản lượng khai thác các quần thể này đạt tới giá trị MSY (bảng
3, hình 1) Vượt trên mức này không những
Trang 5phải đầu tư nhiều, sản lượng khai thác lại không
cao mà trữ lượng các quần thể còn bị suy giảm
nhanh chóng
Thực tế 10 năm qua cho thấy, quy mô của
quá trình khai thác xa bờ ở vùng biển miền
Trung nói chung, đối với 2 loài cá này nói riêng
có xu thế tăng không nhiều Sản lượng khai
thác ở năm sau chỉ tăng trung bình 1,04 lần so
với năm trước, hệ số tăng đối với số lượng tầu
là 1,05, đối với tổng công suất là 1,1, vài ba
năm gần đây đầu tư lại có phần suy giảm do
biến động giá nhiên liệu (bảng 2) Giả sử với xu
thế như trên, có thể cho rằng hệ số cường lực khai thác năm 2010 tăng 1,1 lần so với năm
2009 Cũng giả thiết thêm rằng cấu trúc chiều dài đàn cá khai thác và các đặc trưng sinh học của chúng không có biến đổi gì, dự báo sản lượng khai thác năm 2010 sẽ đạt 5743 tấn cá ngừ vây vàng và 6900 tấn cá ngừ mắt to Vẫn giữ các giả thiết kể trên, kết quả tính toán cho thấy đến năm 2017-2018 sản lượng khai thác các quần thể cá này mới đạt giá trị MSY, khi đó sản lượng khai thác chiếm khoảng trên dưới 20% trữ lượng
Bảng 3 Kết quả tính toán của mô hình LCA cho quần thể cá ngừ vây vàng và ngừ mắt to
Cá ngừ vây vàng Cá ngừ mắt to
A Phân tích sản lượng cá khai thác và ước tính trữ lượng năm 2009
Sản lượng Trữ lượng Sản lượng Trữ lượng Nhóm
chiều dài
(cm) Nghìn con
Tấn Nghìn
con
Tấn
Nhóm chiều dài (cm) Nghìn
con
Tấn Nghìn
con
Tấn
B Dự báo sản lượng và trữ lượng khi thay đổi cường lực khai thác
Hệ số X Sản lượng Trữ lượng Hệ số X Sản lượng Trữ lượng
1,0 (*) 191 5557 1998 44112 1,0 (*) 232 6641 3578 68208
2,8 (**) 328 6678 (**) 1860 29817 3,2 (**) 434 8479 (**) 3296 48563
Ghi chú: (*) - giá trị năm 2009; (**) - giá trị MSY dự báo
Trang 6Hình 1 Biến đổi sản lượng khi thay đổi hệ số cường lực khai thác (năm 2009 có X=1)
4 Kết luận
1 Sản lượng khai thác năm 2009 đối với cá
ngừ vây vàng là 5557 tấn tương ứng trữ lượng
đầu năm của quần thể này đạt 44112 tấn; Các
giá trị đối với cá ngừ mắt to là: sản lượng 6641
tấn, trữ lượng 68208 tấn Mức khai thác như
trên chỉ đạt xấp xỉ 10% trữ lượng là còn thấp
2 Trong 10 năm gần đây, quy mô quá trình
khai thác xa bờ ở vùng biển miền Trung có xu
thế biến động không nhiều Với xu thế này, dự
báo sản lượng khai thác năm 2010 sẽ đạt 5743
tấn cá ngừ vây vàng và 6900 tấn cá ngừ mắt to
3 Sản lượng khai thác cân bằng tối đa
(MSY) đối với quần thể cá ngừ vây vàng đạt
6678 tấn khi hệ số cường lực tăng 2,8 lần so với
năm 2009, của quần thể cá ngừ mắt to là 8479
tấn khi hệ số cường lực bằng 3,2 Với xu thế
đầu tư như hiện tại và giả thiết các đặc trưng
sinh học và cấu trúc chiều dài đàn cá khai thác
không đổi, đến năm 2017-2018 sản lượng khai
thác các quần thể này mới đạt giá trị MSY
Tài liệu tham khảo
[1] Gullad J.A, Fish stock assessment A mannual of
basic method, FAO/Wiley Series on Food and
Agriculture Vol I Jonh Wiley & Sons, 1983
[2] Nguyễn Xuân Huấn, Đặc điểm sinh trưởng, biến
động trữ lượng và dự báo khả năng khai thác một số loài cá kinh tế ở vùng biển Bình Thuận-Ninh Thuận, Luận án Tiến sỹ sinh học, ĐHTH
Hà Nội, 1996
[3] Đoàn Bộ, Nguyễn Xuân Huấn, Ứng dụng mô hình LCA trong nghiên cứu nguồn lợi cá biển và
quản lý nghề cá, Tuyển tập Hội nghị Khoa học
Công nghệ Biển toàn quốc lần thứ IV, T.2, Nxb
Thống kê, 1999, 1081
[4] Đinh Văn Ưu và nnk, Xây dựng mô hình dự báo
cá khai thác và các cấu trúc hải dương có liên quan phục vụ đánh bắt xa bờ ở vùng biển Việt
Nam, Báo cáo tổng kết đề tài KC.09.03, Trung
tâm Thông tin tư liệu Quốc gia, 2005
[5] Đoàn Bộ và nnk, Thành phần loài, sản lượng và đặc điểm sinh học một số loài cá nổi lớn đại dương trong các chuyến điều tra khảo sát năm
2008 tại vùng biển xa bờ miền Trung, Tạp chí
khoa học ĐHQG HN, t25, 3S (2009), 381
[6] http://www.gso.gov.vn/- số liệu thống kê ngành thủy sản 2000-2010
5000
5500
6000
6500
7000
7500
8000
8500
1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10
Hệ số X Tấn
Sản lượng cá ngừ vây vàng Sản lượng cá ngừ mắt to MSY (vây vàng)=6678 tấn
MSY (mắt to)=8479 tấn
Trang 7Using the Length-Based Cohort Analysis Model (LCA)
to study ocean large pelagic fish resources and fishery management in offshore waters of Vietnam Centre
Doan Bo1, Le Hong Cau2, Bui Thanh Hung2, Nguyen Duy Thanh2
1Faculty of Hydro-Meteorology & Oceanography, Hanoi University of Science, VNU
334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam
2Research Institute for Marine Fisheries
In order to make the fish stock assessment for rational fishery management on some species of ocean large pelagic fish in offshore waters of Vietnam Centre, the Length-based Cohort Analysis and Thompson & Bell prediction models have been used The obtained results showed that when yields of
Yellow fin tuna (Thunnus albacares) and Big eye tuna (Thunnus obesus) in 2009 are 5,557 tonnes and
6,641 tonnes, their biomasses in early this year are 44,112 tonnes and 68,208 tonnes, respectively If the fishing effort of 2009 equal X=1.0, for Yellow fin tuna and Big eye tuna, their values of MSY, 6,678 tonnes/year and 8,479 tonnes/year, will be gained corresponding to X=2.8 and X=3.2, respectively
Keywords: LCA, Ocean large pelagic fish, Fishery management, Offshore waters
