Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы . 8
1.1. Краткая характеристика биологии и популяционная структура минтая Охотского моря
1.2. Значение продукции из минтая в мировом рыбном хозяйстве 13
1.3. Проблемы рационального использования запасов минтая 20
1.4. Современное состояние нормативного регулирования промысла. Использование показателей нормирования для определения фактических уловов . 28
Глава 2. Материал и методы исседований 36
Глава 3. Биологические показатели и нормы выхода продуктов переработки минтая охотского моря 46
3.1. Распределение и биологические показатели минтая в преднерестовый период 44
3.2. Изменение выхода икры и разделанного минтая в преднерестовый период. 82
Глава 4. Определение влияния нормообразующих критериев на выход продуктов переработки минтая 103
4.1. Регрессионный и корреляционный анализ для определения влияния нормообразующих критериев на выход икры и разделанного минтая 103
4.2. Определение степени влияния нормообразующих критериев на выход икры и разделанного минтая с использованием дисперсионного и графического анализа 113
4.3. Математическое моделирование взаимосвязи пространственно-временных факторов и биологических показателей с выходом продуктов переработки минтая Охотского моря. 120
Глава 5. Обоснование рекомендаций по рациональному использованию и регулированию промысла минтая охотского моря 123
5.1. Обоснование алгоритма сбора и систематизации данных для ведения мониторинга нормообразующих критериев 123
5.2. Разработка программного обеспечения для ведения мониторинга норм выхода продуктов переработки минтая 130
5.3. Рекомендации по регулированию промысла минтая Охотского моря 138 Выводы 145
Список сокращений . 147
Список использованной литературы 149 приложения 164
- Краткая характеристика биологии и популяционная структура минтая Охотского моря
- Распределение и биологические показатели минтая в преднерестовый период
- Регрессионный и корреляционный анализ для определения влияния нормообразующих критериев на выход икры и разделанного минтая
- Обоснование алгоритма сбора и систематизации данных для ведения мониторинга нормообразующих критериев
Введение к работе
Актуальность проблемы. Рациональная эксплуатация водных биологических ресурсов предполагает регулирование промысла, одним из важнейших элементов которого является достоверное определение массы улова. Высокий коммерческий интерес к продукции создает предпосылки для активного ведения промысла, в том числе нелегального, нерегулируемого и незаявленного (ННН - промысла), что может приводить не только к сокращению промысловых запасов, но и к исчезновению биологических видов.
Оценка массы выловленных водных биологических ресурсов проводится различными методами: прямым взвешиванием улова, объемным методом, а также верификацией с использованием норм выхода продуктов переработки. В мировой практике для этого используются переводные коэффициенты (Conversion Factors или CF), или коэффициенты расхода сырья (Россия), по которым осуществляется пересчет готовой продукции на массу улова, направленного на переработку. Установление объемов фактических уловов водных биоресурсов является необходимым условием для правильной оценки их запасов и разработки обоснований общих допустимых уловов (ОДУ) или возможного вылова (ВВ) на последующие годы. Большой вклад в разработку теоретических основ регулирования рыболовства и подготовку рекомендаций по сохранению водных биологических ресурсов был внесен отечественными учеными (Антонов 2011; Балыкин 2004, 2006; Буслов 2005, 2006, 2008; Булатов 2003, 2004, 2006, 2010; Варкентин 2002, 2004; Глубоковский 2011, 2012; Зверькова, 2003; Коте-нёв 2006, 2008, 2010; Кузнецов, 2000, 2006, 2008; Кузнецова 2003, 2008; Шевченко, 2005; Шибаев, 2002), а также зарубежными исследователями (De Rob-ertis, Wilson 2006; Nashimura, 2002; Hamatsu, 2004 и другими авторами).
Важнейшим объектом отечественного рыболовства и ключевым компо
нентом биоценоза Северной Пацифики является минтай (Theragra
chalcogramma). Его запасы в зоне национальной юрисдикции исчисляются
миллионами тонн, а вылов в последние годы составил около 1,6 миллиона тонн,
или 38,3% от общероссийского улова водных биологических ресурсов (Спра-
вочно-аналитические материалы, 2012).
Минтай широко распространен в морях Дальнего Востока России, поэтому условия обитания его стад сильно различаются. Вместе с тем, нормы выхода продуктов переработки, применяющиеся в настоящее время для расчета фактических уловов минтая, не учитывают всех особенностей его биологии в разных районах обитания, в частности времени нереста, районов преднерестовых и нерестовых скоплений.
Федеральным законом Российской Федерации № 166-ФЗ «О рыболовстве и сохранении водных биологических ресурсов» предусматривается установление в Правилах Рыболовства норм выхода продуктов переработки, в т. ч. икры. В Правила Рыболовства для Дальневосточного рыбохозяйственного бассейна в качестве меры регулирования в 2007 г. были внесены нормы выхода икры минтая. Обязательностью применения данной меры регулирования была обусловлена актуальность работы, которая заключается в необходимости достоверного определения фактических уловов минтая с использованием норм выхода продуктов его переработки.
Целью настоящей работы является научное обоснование мер регулирования промысла минтая Охотского моря и оценки величины фактических уловов базирующихся на мониторинге нормообразующих критериев.
Для достижения данной цели должны быть решены следующие задачи:
-
провести сравнительный анализ динамики биологических показателей минтая в преднерестовый период в разных районах промысла Охотского моря;
-
определить влияние биологических показателей минтая, сроков и района промысла на выход разделанной рыбы;
-
определить влияние биологических показателей минтая, сроков и района промысла на выход икры;
-
разработать алгоритм и программное обеспечение для автоматизирования ведения мониторинга и формирования единой базы данных показателей нормирования и биологических показателей;
5) разработать рекомендации по расчету фактических уловов минтая с
использованием норм выхода продуктов его переработки.
Научная новизна. Доказана высокая достоверность расчетов фактических уловов минтая в основных промысловых подзонах Охотского моря по установленному выходу мороженой рыбы, взаимосвязанному с биологическими нормообразующими критериями – массой и длиной преднерестовых особей.
Обоснован алгоритм сбора, систематизации и обработки данных мониторинга биологических показателей и норм выхода продуктов переработки минтая для его рационального использования и регулирования промысла.
Практическое значение. Обоснована необходимость внесения в Правила рыболовства для Дальневосточного рыбохозяйственного бассейна норм выхода мороженого минтая для расчета фактических уловов, а также их последующая корректировка на основании данных мониторинга нормообразующих критериев за пятилетний период.
Выявлена необходимость пересмотра действующих норм выхода икры минтая Охотского моря в Правилах рыболовства для Дальневосточного рыбо-хозяйственного бассейна, которая должна охватывать трехлетний период мониторинга. Показана непригодность для оценки величины вылова показателя «выход икры».
В соавторстве было разработано и утверждено приказом Росрыболоства № 484 (от 26 декабря 2008 г) «Временное методическое руководство по определению фактического выхода икры минтая».
Разработан «Комплекс программ для обработки результатов опытно-контрольных работ (ОКР) при производстве мороженой продукции из рыбы-сырца», который позволяет автоматизировать расчеты по определению выхода продуктов переработки, сохранять информацию в единой базе данных, использовать современные методы математической и статистической обработки данных. Программы, входящие в комплекс, защищены свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ ФГУ «ФИПС» (№2005612419 от 16 сентября 2005г.; № 2006611146 от 30 марта 2006г.; №2008610797 от 20 декабря 2007г.; №2008610796 от 20 декабря 2007г.; №2007614948 от 9 октября 2007 г.).
Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены на международных конференциях «Рыбохозяйственные исследования Мирового океана» (Владивосток, 2005), «Наука и образование –2009» (Мурманск, 2009),
4 «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана» (Владивосток, 2010), «Производство рыбной продукции: проблемы, новые технологии, качество» (Светлогорск, 2011, 2013), «Конференция, посвященная 125-летию со дня рождения Ф.И. Баранова» (Светлогорск, 2011). Они обсуждены на семинарах и научно-практических конференциях «Математическое моделирование и информационные технологии в исследованиях биоресурсов мирового океана» (Владивосток, 2004), «Водные биологические ресурсы северной части Тихого океана: состояние, мониторинг, управление» (Петропавловск-Камчатский, 2012), «Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование» (Петропавловск-Камчатский, 2013).
Личный вклад автора. Автор принимал участие в систематизации и анализе данных, полученных в условиях промысла, разработке алгоритма и методик для комплекса программ по расчетам показателей нормирования, публикации основных результатов исследований.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 163 страницах печатного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, включающего 137 источников, в т.ч. 94 российских, 26 иностранных, 17 публикаций из интернет-ресурсов. Работа содержит 26 таблиц и 64 рисунка, а также приложения на 12 листах.
Краткая характеристика биологии и популяционная структура минтая Охотского моря
Минтай (Theragra chalcogramma) является одним из наиболее массовых промысловых видов, большая площадь ареала и высокая численность делает этот вид значимым компонентом всей экосистемы северной части Тихого океана. Северной границей ареала считается Берингов пролив, на юге граница ареала проходит до Корейского полуострова (по Азиатскому побережью) и до полуострова Калифорния (по Американскому побережью). Наиболее крупные группировки минтая обитают в Охотском и Беринговом морях (Антонов 1987, 2011; Булатов 1986, 2003; Никольский, 1974; Нуждин, 2001; Шунтов, 1993; Gong, Zhang, 1986; Bakkala et al., 1986).
Минтай обитает в нижней границе эпипелагиали и верхней границе ме-зополагиали, при этом характерной особенностью для данного вида является расширение батиметрических границ за счет глубоководных акваторий. В периоды высокой численности скопления молоди и рыб промыслового размера формируются на разных глубинах. При снижении численности конкуренция за пространство ослабевает, при этом создаются условия для формирования скоплений минтая всех возрастных групп на глубинах до 350 м (Зверькова, 2003; Глубоков, Котенев, 2006; Akira, 2001; Balykin, 2002; Low, 2002).
Минтай относится к эвритермным видам, ареал данного вида находится в границах изотерм от +120С до -1,6 0С. Нерест минтая может происходить под ледяным покровом, при температуре близкой к 00С. В зависимости от сложившихся гидрологических условий образуются преднерестовые и нерестовые скопления, которые неравномерно распределены по всей акватории шельфовой зоны (Глубоков, 2000). Температура воды в местах промысловых скоплений обычно составляет +2-+50С (Антонов, 2011). Нерест минтая в южной части его ареала (воды Северной Кореи) приходится на ноябрь-декабрь, у побережья Восточного Сахалина и Курильских островов с апреля по июнь, у берегов Западной Камчатки – март – апрель, в водах Восточной Камчатки апрель – май. В Беринговом море массовый нерест минтая приходится на период март – май, у берегов залива Аляска на март – апрель (Промысловые рыбы России, 2006).
Плодовитость минтая – от 38 до 540 тыс. икринок. Икринки минтая пелагические, без жировой капли, диаметр которых около 1,5 мм. Эмбриональное развитие происходит в верхних слоях воды при температуре около 30С. Продолжительность эмбрионального периода составляет 20 суток, длина предличинок – 3,5 мм. Наибольший линейный рост происходит в первые три года жизни, затем длина рыб последовательно увеличивается с возрастом и стабилизируется в старших возрастных группах. Основу рациона составляют зоопланктон: ракообразные (Euphausidae, Calanidae), мойва (Mallotus villosus), малоротая корюшка (Hypomesus japonicus), собственная молодь (Suzuki, 1976, Short, 2006, Livingston, 1988, Wilson, 2005). Минтай занимает средний трофический уровень в экосистемах морей Северной Пацифики, а также является кормовой базой для морских птиц и млекопитающих.
Икра и личинки минтая дрейфуют в верхних слоях воды, поэтому выживаемость особей первого года жизни связана с температурой воды (Ha-matsu et al., 2004). Наибольшая величина смертности отмечается в течение первых дней после нереста (Антонов, 2011). Сокращение численности икры и личинок в результате гибели трудно учесть, поскольку смертность велика (Булатов, 1986; Кузнецов, Котенёв, Кузнецова, 2008; Brodeur, Wilson, 1996). Продолжительность нереста каждой особи в среднем составляет около месяца. Активные миграции и продолжительная пелагическая стадия развития способствуют генетическому обмену, и во многом затрудняет популяцион-ную идентификацию (Антонов, 2011; Шунтов, 1993; Janusz, 2001; Nashimura, 2002; Shida, 2002).
Плотные скопления минтая Охотского моря отмечаются в преднерестовый и нерестовый периоды (Кузнецов, Грузевич, 2000). Зимовка происходит над большими глубинами в 500-700 метров в толще воды (в горизонте 400-450 метров). В марте-апреле преднерестовые скопления смещаются на меньшие глубины (50-150 метров), где со второй половины апреля проходит массовый нерест. В летний период особи минтая обитают на шельфе, а с наступлением осени минтай начинает обратную миграцию в сторону материкового склона.
Для данного вида характерны колебания численности, связанные со сменой «холодных» и «теплых» периодов. Изменения температурного режима Охотского моря связаны с циклическими колебаниями климата. В зависимости от численности поколения происходит изменение промыслового и нерестового запасов. При появлении урожайных поколений, за счет сокращения кормовой базы линейный рост рыб замедляется (Буслов, 2005).
Минтай принадлежит к числу видов со средней продолжительностью жизни. Возможная продолжительность жизни около 30 лет (Буслов, 2005). Минтай характеризуется относительно ранним созреванием (к 3-4 годам) и высокой плодовитостью (Серобаба, 1979). Поддержанию высокого репродуктивного потенциала популяции способствует порционный характер нереста минтая. Устойчивость популяций минтая поддерживается за счет накопления производителей в нерестовом запасе (Кузнецов, Котенёв, Кузнецова, 2008).
Возрастная структура уловов всех популяций минтая весьма сходна. Годовалые рыбы имеют наибольшую численность, затем в результате промысловой и естественной гибели число особей одного поколения постепенно снижается. Основу нерестовой части популяции составляют 5-7 летние рыбы. С появлением урожайных генераций доля 3-4 годовалых рыб в уловах может увеличиваться в 2-3 раза и достигать 60,0%. Межгодовые колебания средней длины минтая в уловах зависят от двух факторов: мощности генераций и колебаний климата (Буслов, 2005).
Анализ размерно-массовой (возрастной) структуры популяции минтая Охотского моря по данным исследований КамчатНИРО за период с 1963 по 2001 гг. был проведен А.И. Варкентиным и Н.П. Сергеевой. В промысловых уловах за указанный период максимальная длина минтая была 80,0 см. В 1963-2000 гг. доля минтая длиной менее 32,0 см изменялась в широких пределах в соответствии с мощностью генераций. Максимальный прилов особей непромысловых размеров составил 33,1% (1998 г.). Возрастной состав за указанный период наблюдений менялся. Суммарная доля рыб в возрасте 1-4 года варьировала от 1,9 (1985 г.) до 46,1% (1999 г.), а в среднем составляла 16%. В уловах доминировали 5-7 летние особи, при этом их относительное количество в уловах изменялось от 39,5 (1998 г.) до 92,3% (1984 г.). Модальным классом были 6-летние особи, средняя численность которых в среднем составляла 35,1%. Особи в возрасте 8 лет и старше в среднем составляли 7,7%. Их численность изменялась в пределах от 0,7 (1969 г.) до 21,9% (1990 г.) (Varkentin, Sergeeva, 2002, 2004).
При выбывании старшевозрастных рыб (за счет промысловой и естественной смертности) и отсутствии урожайных поколений наблюдается изменение возрастной структуры и размерных характеристик промысловых запасов минтая (De Roberts, 2006, Cherry, 2008, Ianelli, 2002, Makarov, 2002, 2004). Поколения 2000- 2002 гг. обеспечивали рост нерестового запаса в 2004-2005 гг. С 2009 по 2011 годы возрастная структура промыслового запаса определялась в основном относительно многочисленными поколениями 2004-2005 гг. («Охотоморский минтай – 2007», 2006).
Единого мнения о популяционном составе минтая Охотского моря нет, хотя известны его основные нерестилища. Всего выделяется от 2-х до 9-ти крупных нерестилищ. Кузнецовым В.В. и соавторами (2008) совокупность особей северной части Охотского моря оценивается как сложная популяци-онная система, низшей ступенью которой являются популяционные единицы, связанные с нерестилищами. В 1992 году работе Вдовина А.Н. и Смирнова А.В., основанной на исследованиях распределения половозрелых рыб, по результатам расового анализа и данным ихтиопланктонной съемки был выделен ряд нерестилищ минтая Охотского моря и дана оценка каждого из них: Западнокамчатское – 43,5%, залив Шелихова – 17,6%, возвышенность Лебедя – 26,8%, Сахалинское – 0,8%, Ионо-Аянское – 11,3%. По мнению А.В. Бу-слова (2005), на шельфе Западной Камчатки за счет существования мезомас-штабных круговоротов водных масс, развитие основного количества выметанной икры и личинок происходит в пределах репродуктивного района.
Распределение и биологические показатели минтая в преднерестовый период
Большая широтная протяженность района создает условия для формирования локальных группировок, как следствие этого отмечаются различия в размерном составе минтая из уловов в различных подзонах Охотского моря. Южная часть района более тепловодная и доступна для ведения промысла с января, при этом доступность северных участков и акватории залива Шели-хова для ведения промысла в большей степени зависит от ледовой обстановки (Шунтов, 1993).
Основной промысел минтая осуществляется в Северо-Охотоморской, Западно-Камчатской и Камчатско-Курильской промысловых подзонах Охотского моря, в преднерестовый период с января по апрель, когда минтай образует плотные скопления. Основные промысловые участки располагались по границе нерестилищ в Камчатско-Курильской подзоне, в районе 520 и 530с.ш. на границе Северо-Охотоморской и Камчатско-Курильской подзоны, в районе 54030 с.ш. на границе Западно-Камчатской и Камчатско-Курильской подзон, а также на юге залива Шелихова. В промышленных уловах минтая Охотского моря за период с 2007 по 2012 годы минимальная длина рыб составляла 24,0 см, максимальная – 74,0 см. Максимальная масса самок – 2840,0 г, самцов – 2020,0 г. Размерный состав минтая Охотского моря определялся урожайными поколениями 2004-2005 гг., а также среднеурожайным поколением 2006 г («Охотоморский минтай…, 2011»).
В Камчатско-Курильской подзоне промысел минтая осуществлялся по изобатам 220-530 метров. Распределение по размерным рядам самок и самцов минтая в уловах представлено на рисунке 10.
На рисунке 10 представлены данные по распределению минтая Кам-чатско-Курильской подзоны. На графиках за 2007-2009 гг. отмечается наиболее выраженный пик, который возможно обусловлен урожайными поколениями 2004-2005 гг. В 2010-2011 гг. влияние урожайных поколений этих лет снижается, в 2012 году размерный состав уловов минтая определялся поколениями различной численности.
В таблице 6 представлены данные о размерном составе минтая Камчат-ско-Курильской подзоны.
По результатам исследований, представленных в таблице 6, в уловах разных лет минимальная длина минтая составляла 28,0-34,0 см. Максимальная длина самок в уловах варьировала в пределах 62,0-68,0 см, самцов 53,0-61,0 см. Средняя длина самок была 45,1-46,2 см, самцов – 42,7-43,2 см. Размерный состав уловов Камчатско-Курильской подзоны оставался стабильным, модальная группа самок в 2007 году 43,0-49,0 см; в 2012 году 43,0-50,0 см. У самцов модальной группой в 2007 году были особи длиной 40,0-45,0 см, в 2012 году – 40,0-47,0 см.
Распределение минтая в уловах Камчатско-Курильской подзоны по массе представлено на рисунке 11.
По данным, представленным на рисунке 11, в уловах разных лет средняя масса самок составляла 631,3-703,4 г, средняя масса самцов 514,9-584,9 г. За период исследований, с 2007 по 2012 гг., максимальная масса самок изменялась в пределах 1410,0-2250,0 г, максимальная масса самцов – 1020,0-1500,0 г.
Статистические данные о массовом составе минтая Камчатско-Курильской подзоны представлены в таблице 7.
По результатам исследований, представленным в таблице 7, размерные показатели минтая в уловах Камчатско-Курильской подзоны оставались стабильными в течение всего периода наблюдений. Средняя масса самок находилась в пределах от 630,0-700,0 г, а средняя масса самцов от 515,0 до 585,0 г. Приловы молоди в уловах различных лет составляли от 3,0-8,0%.
Доля самок в уловах различных лет изменялись в пределах 52,0-57,0%, в среднем по подзоне она составляла 54,0%.
Графики изменения коэффициентов зрелости и упитанности самок и самцов минтая за период с 2007 по 2012 годы представлены на рисунке 12.
Регрессионный и корреляционный анализ для определения влияния нормообразующих критериев на выход икры и разделанного минтая
Методы математического анализа дают возможность провести качественную и количественную оценку влияния нормообразущих критериев (дата и район промысла, длина и масса) на выход разделанной рыбы и выход икры. На первом этапе сравнивали взаимное влияние размерных показателей с использованием метода регрессионного анализа. Размерные показатели, высота, ширина, длина и масса рыбы, используются для регулирования настроек рыборазделочного оборудования, от которых зависит выход разделанной рыбы. Высота, длина и масса рыбы являются также биометрическими показателями. На рисунке 36 отображена матрица регрессионного анализа.
При анализе матрицы графиков регрессионного анализа, представленных на рисунке 36, было установлено, что между длиной, высотой, шириной и массой рыбы существует устойчивая корреляция. В таблице 18. представлены коэффициенты корреляции между длиной, высотой, шириной и массой
По данным таблицы 18 наибольший коэффициент корреляции (0,97) отмечается между длиной и массой рыбы. Высота рыбы (Н) также связана со значениями длины и массы. Коэффициенты корреляции этих показателей 0,95 и 0,94 соответственно. Возможно, этот показатель связан и с полом рыбы, т.к. в ходе исследований было установлено, что высота самок больше, чем самцов. Данный факт подтверждается и в работах других исследователей (Вышегородцев, 1980). Ширина рыбы связана с наполнением желудка. По литературным данным и результатам проведенных исследований установлено, что нерестовые изменения у минтая выражаются в снижении пищевой активности и увеличении масс гонад, при этом снижение пищевой активности во многом носит индивидуальный характер, чем возможно и объясняется, почему корреляция данного признака с другими слабая. Между шириной и высотой рыбы отмечается максимальное значение коэффициента корреляции: r=0,30.
Построение прямых регрессии проводилось для определения формы связи между нормообразующими критериями (дата промысла, район промысла, длина и масса рыбы) и выходом разделанной рыбы и массы гонад самок. Результаты регрессионного анализа (матрица графиков) представлена на рисунке 37.
Уравнения регрессии были построены как однофакторные, где используется функция вида f=a+b x.
По результатам анализа, представленным на рисунке 37, было установлено, что между датой промысла и размерными характеристиками (длина, масса) отмечается слабая корреляция. Исследования проводились в течение всего преднерестового периода, даты проведения работ равномерно распределены по подзонам Охотского моря (Камчатско-Курильской, Западно-Камчатской и Северо-Охотоморской).
Наибольшая корреляция отмечена между критериями длина и масса рыбы. Зависимость массы от длины рыбы представлена на рисунке 38.
На рисунке 38 представлено распределение минтая Охотского моря по массе в зависимости от длины. Корреляция между длиной и массой рыбы хорошо описывается степенной функцией. Достоверность аппроксимации данной функции 0,96. Полученные данные коррелируют с работами других авторов (Рикер, 1979; Кузнецова, 2003, Буслов, 2005).
Достоверность аппроксимации данной функции служит индикатором соответствия выбранной функции фактическим данным, экспоненциальная функция описывает зависимость массы рыбы от длины с высокой степенью достоверности, R2=0,96.
Определение зависимости массы разделанной рыбы от массы и длины рыбы проводилось путем подбора функций и построением графиков.
Зависимость массы разделанной рыбы от массы рыбы, направленной на переработку, отображена на рисунке 4.4.
По данным, представленным на рисунке 39 установлено, что зависимость массы разделанной рыбы от массы рыбы, направленной на переработку, описывается уравнением линейной функции. Отмечается низкий уровень разброса данных. Достоверности аппроксимации 0,77.
На рисунке 40 представлен график зависимости массы разделанной рыбы от длины рыбы с указанием формулы степенной функции и достовер Распределение массы разделанной рыбы в зависимости от длины рыбы ности аппроксимации.
На рисунке 40 представлено экспоненциальная уравнение (у= 0,0041 х2,9885), которое описывает корреляцию между массой разделанной рыбы и длиной. Достоверность аппроксимации функции 0,86. Разброс данных при оценке влияния длины рыбы и массы разделанной рыбы незначительный.
Для оценки влияния даты промысла данные группировались по датам и декадам. На рисунке 41 представлены, в качестве примера, данные за 2011 г. . Определение влияния даты промысла на выход разделанной рыбы Оценить влияние сроков вылова с использованием методов регрессионного анализа затруднительно, поскольку опытно-контрольные работы проводились в течение всего преднерестового периода, а прямой корреляции между датой промысла и выходом разделанной рыбы нет На рисунке 42 представлена диаграмма распределения значений массы разделанного минтая от подзоны Охотского моря. Между районом промысла на выходом разделанного минтая, также не существует прямой корреляции (у=430,4521-25,8805 х, R2=0,01) В ходе дальнейших исследований определяли зависимость массы гонад самок от массы рыбы (рис. 43). На рисунке 43 представлен график, где показано распределение масс гонад самок в зависимости от массы рыбы. Наилучшая описательная возможность изменения массы гонад в зависимости от массы рыбы выявлена у полиноминальной функции (y = -3e-05x2 + 0,2487x - 66,699), R = 0,66. Описательная возможность других уравнений более низкая. Уравнение линейной функции (у=-32,1309+0,1732 х; R2=0,37). Уравнение экспоненциальной функции (y = 17,993e0,0021x), описывает данную зависимость с коэффициентом детерминации 0,46. Из этого следует, что менее 50,0% значений будет объяснено при использовании данной функции. Описательная возможность логарифмической функции (y = 150,46ln(x) - 889,9) выше (R = 0,64), в тоже время у степенной функции (y = 0,0002x1,9743) чуть ниже (R = 0,62). График, представленный на рисунке 44, показывает распределение массы гонад самок в зависимости от длины рыбы. На рисунке 44 представлено распределение данных и график полиномиальной функции, которая наиболее точно описывает зависимости массы гонад от длины рыбы (у=0,0855х2+0,4048х-116,91; R2=0,61). Уравнения других функций хуже описывают данную зависимость.
Обоснование алгоритма сбора и систематизации данных для ведения мониторинга нормообразующих критериев
В зависимости от условий характерных для каждого района, формируются стада и группировки минтая, имеющие свои размерно-возрастные особенности, а также отличающиеся по срокам наступления нереста. Циклы чередования урожайных и неурожайных поколений в различных частях ареала минтая также различаются. Связь цикличности климатических изменений и появление генераций различной численности описаны Л.Б. Кляшториным и А.А. Любушиным (2005).
Мощные генерации 2004-2005 гг. поддерживали уровень запаса минтая до 2008-2009 гг. В среднем влияние урожайных поколений прослеживается от 3 до 5 лет (Антонов, 2011). В период с 2009 года запасы минтая Охотского моря формировались за счет среднеурожайных поколений, поэтому влияние «плотностного» фактора снизилось, и в нерестовых скоплениях постоянно изменялась доля крупных старшевозрастных самок (рис. 51). В 2009 году их доля в уловах составляла 10,6%, в 2011 г. – 12,7%. В 2008 г. было отмечено снижение доли старшевозрастных самок в уловах до 8,1%, и минимум был отмечен в 2012 г. – 6,2%.
Старшевозрастные самки минтая, по размерным характеристикам отличаются от средних значений размерных показателей у основной массы минтая (рис. 51). Исследования, проведенные в 2003 году, А.М. Привалихи-ным показали, что у старшевозрастных рыб более плотные оболочки яичников и часто возникают спайки. Следует отметить, что именно крупные самки выметывают наибольшее количество икры и их репродуктивный потенциал способствует поддержанию высокой численности минтая Охотского моря, особенно в периоды ее спада, когда промысловый запас формируют неурожайные и среднеурожайные генерации. Изменение размерного состава уловов отражается в первую очередь на выходе икры (рис. 52).
Изменение размерного состава и выхода икры минтая Охотского моря с 2007-2012 гг.
По результатам опытно-контрольных работ, представленных на рисунке 52, в период с 2009 по 2012 гг. выход икры минтая Охотского моря был выше установленного среднегодового значения. Выход икры минтая, является показателем нормирования, который динамично изменяется в зависимости от размерного состава и температурных условий. В 2007 году были опубликованы сводные данные за 2002-2007 гг. (Харенко, Котенев, Сопина и др., 2007), при этом отмечалось, что среднее многолетнее значение выхода икры минтая составляет 6,1%. В опубликованных данных, охватывающих период с 2002-2008 гг. значение данного параметра составляет 6,2%, т.е. оба значения находятся в установленных пределах погрешности среднего значения выхода икры минтая (Сопина, Харенко, Глубоковский и др., 2012).
На рисунке 53 представлен график, отображающий межгодовую динамику среднего значения выхода икры минтая Охотского моря.
Межгодовая динамика среднего значения выхода икры минтая Охотского моря
На рисунке 53 представлена диаграмма отображающая изменение среднего значения выхода икры минтая Охотского моря. В ряд многолетних наблю дений включены годы с различным состоянием запаса. В восьмидесятые годы, по архивным данным приказов ВРПО «Дальрыба», максимальное значение выхода икры составляло 6,8%. В период 1995-2002 гг. выход икры был 4,0%, начиная с 2006 г., отмечается устойчивый рост выхода икры минтая. В 2006 г выход икры был равен 6,1%, в 2007 г. 6,3%, в 2008 г. 6,9%. В период с 2009 г. по 2011 г. выход икры удерживался на достаточно высоком уровне 7,1-7,3%. Следует отметить, что в 2010 г. выход икры снижался до значения 6,4%, поскольку данный год был аномально «холодным». В 2011 г. отмечалось раннее начало нерестовых изменений, при этом выход икры минтая в этот год был максимально высоким – 7,3%. В 2012 г. выход икры был 6,9%.
Прохождение нерестовых изменений, а также урожайность поколений минтая связаны со сменой климатических эпох. Предполагается, что очередная холодная эпоха продлиться с 2010-х по 2030-е годы (Кляшторин, Лю-бушкин, 2005). В океанологических исследованиях Г.В. Хен и соавторами (2011 г.) были выделены следующие «малые» периоды 1998-2001 гг. – холодный период, период с 2006-2008 гг. – теплый. В период с января по апрель 2010 г. ледовая обстановка была сложной, а аналогичный период 2011 г. отличался наличием положительных аномалий воздуха не только в зимний период, но и весной. Чередование холодных и теплых периодов определяет рост и снижение промысловых запасов. Минимумы наблюдаются в начале и конце десятилетия и составляют 59,0% от максимального уровня запасов (Булатов, Котенев, 2010). Минтай Охотского моря достигает промысловых размеров к 4-5 годам, при этом влияние генераций прослеживается в уловах на протяжении 3-х лет. Например, в 2010 г. основу промыслового запаса формировали урожайные поколения 2004-2005 гг., в 2011 г. на 72,8% запас формировали особи урожайного поколения 2005 г. и среднеурожайного 2006 г. Число особей поколения 2004 г. при этом сократилось приблизительно в 5 раз («Охотоморский минтай…», 2011). В соответствии с циклическими изменениями, и связанными с ними чередованиями генераций, различающихся по численности, происходит изменение такого показателя нормирования как выход икры минтая. Занижение выхода икры в период с 2008-2012 гг. приводило к негативным последствиям. Например, когда в марте 68,0-80,0% самок минтая имели III-IV стадию гонад, выход икры минтая за месяц мог составить 6,0%, но, согласно Правилам Рыболовства, выход икры минтая в марте не должен превышать 5,0%. Излишки, полученной икры минтая направлялись на производство кормовой муки или утилизировались с прочими отходами. Поскольку значение выхода икры минтая достаточно динамично изменяется, то его необходимо корректировать не реже чем один раз в три года.
На примере минтая Охотского моря была определена степень влияния биологических показателей на нормы выхода продуктов переработки. Данный подход применим и к другим промысловым видам рыб.
На рисунке 54 представлено соотношение головы, органов брюшной полости и туловища для рыб с различной формой тела.
Формы тела рыб весьма многообразны (рис. 54), однако, для всех видов рыб характерно свое соотношение данных параметров, а также изменение соотношения таковых, в зависимости от пола и возраста. Для каждого вида рыбы, возможно, установить размерные группы, по соотношению которых в уловах, возможно, прогнозировать изменение норм выхода продукции.
Прогнозирование значений норм выхода продуктов переработки минтая осуществляли на основе известных (фактических) данных о выходе разделанного минтая и икры, учетом биологических показателей. Сравнивали результаты, полученные при использовании стандартных алгоритмов, предлагаемых Microsoft SQL Server 2005. Использовали следующие стандартные алгоритмы: Neural Network, алгоритм «дерево принятия решений», наивный алгоритм Байеса, алгоритм кластеризации (Expectation Maximization -EM) и алгоритм кластеризации в модификации K-ближайших соседей (K-Means). В первом случае каждый кластер характеризуется своей функцией распределе 128
ния атрибутов входных данных, при этом предполагается, что непрерывные атрибуты имеют совместное многомерное нормальное распределение. В случае “K-ближайших соседей” итеративно минимизируется сумма квадратов расстояний (в различных метриках) от каждого элемента данных до центра соответствующего кластера (ZhaoHui Tang, Jamie MacLennan, 2005)
Для сравнения полученных результатов по определению выхода продуктов переработки минтая использовали диаграмму роста. Данный тип диаграмм используется для сравнения моделей, показывая, какая делает лучший прогноз. На рисунке 55 представлены результаты сравнительного анализа моделей.
