phương pháp đánh giá nguồn lợi thủy sản

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN
KHOA NUÔI TRỒNG THỦY SẢN








BÀI GIẢNG MÔN HỌC:







PHƯƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ NGUỒN LỢI







Biên soạn: ThS. Nguyễn Lâm Anh

1
BÀI MỞ ĐẦU

1. Đối tƣợng và mục tiêu của môn học:

Trong những năm qua, dân số thế giới ngày càng tăng đòi hỏi nhu cầu thực phẩm
phải tăng theo tương ứng. Một trong những nguồn thực phẩm quan trọng cung cấp cho
cuộc sống con người được khai thác từ nguồn lợi thủy sản. Theo thống kê của FAO, tổng
sản lượng thủy sản khai thác được năm 1996 là 94,6 triệu tấn, trong đó khai thác hải sản
chiếm hơn 90%. Sản lượng hải sản khai thác toàn thế giới đã đạt đến mức kỷ lục 87,1
triệu tấn vào năm 1996 (Thống kê của FAO, 1998), tuy nhiên tỷ lệ tăng trong những năm
90 chậm hơn rất nhiều so với thập kỷ 50 và 60 thế kỷ trước. Trong những năm thập kỷ 50
và 60 tăng bình quân 6% mỗi năm, tăng gấp đôi từ 17 triệu tấn năm 1950 đến 34,9 triệu
tấn vào năm 1961, và lại gấp đôi vào năm 1983 với 68,3 triệu tấn. Vào những thập kỷ
tiếp theo, tỷ lệ tăng chững lại còn 1,5% và chỉ còn 0,6% trong những năm 1995/96.

Hình 1.1. Sản lượng khai thác thủy sản và mức tiêu thụ của con người trên toàn thế
giới vào thập kỷ 90 của thế kỷ trước. (Nguồn thống kế của FAO, 1998)
Nhìn chung theo thống kê của FAO trên toàn thế giới, trong những năm cuối thế kỷ
trước, 44% các đàn cá bị khai thác triệt để do đó sản lượng đã đạt đến giới hạn cao nhất
không trông mong có thể đạt cao hơn, 16% bị khai thác quá mức nên sản lượng bị giảm
sút và 6% bị cạn kiệt không còn thấy xuất hiện trong sản lượng.
Việt Nam là đất nước ven biển trong vùng nhiệt đới gió mùa nên nguồn lợi thủy sản
rất giàu có và đa dạng với hơn 2030 loài cá, 225 loài tôm, 653 loài tảo, 35 loài mực, 5
loài rùa biển và 12 loài rắn (Số liệu của Cục bảo vệ nguồn lợi, Bộ Thủy sản, 2001). Ngoài
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1990 1992 1994 1995 1996 1997
0
10
20

30
40
50
60
70
80
90
100
Sản lượng thủy sản nước ngọt Sản lượng hải sản
Mức tiêu thụ của con người
Sản lượng khai thác (triệu tấn)
Mức tiêu thụ (triệu tấn)

2
ra còn có bào ngư, ngọc trai, sò huyết, san hô và các loài đặc hữu khác. Tuy nhiên, cùng
với việc tăng nhanh dân số và quản lý nghề cá còn nhiều bất cập đã dẫn đến tình trạng
khai thác quá mức và thậm chí một số loài có nguy cơ tuyệt chủng.
Việc quản lý nghề cá bền vững để đảm bảo sản lượng thủy sản khai thác lâu dài đáp
ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người đã trở nên ngày càng cấp bách. Do đó, các
nhà quản lý phải có trong tay hiện trạng của nguồn lợi thủy sản và như vậy càng phải đẩy
mạnh nghiên cứu đánh giá nguồn lợi.
Các nghiên cứu đánh giá trữ lượng đàn cá đã được các nhà khoa học tiến hành từ
những năm đầu của thế kỷ 20 và ở Việt Nam cũng đã được Viện Hải dương học Nha
Trang thực hiện từ những năm 20 của thế kỷ trước. Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ
thuật trong nghiên cứu nguồn lợi thủy sản cũng như về máy tính điện tử đã cho phép dễ
dàng áp dụng các mô hình tính toán trữ lượng đã khiến cho công tác đánh giá nguồn lợi
ngày càng phát triển.

Với đối tượng là quần thể và các biến động quần thể của thủy sinh vật trong nghiên
cứu đánh giá nguồn lợi, mục tiêu của môn học “Phương pháp đánh giá nguồn lợi” nhằm:

- Trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các khái niệm quần thể và sự
biến động quần thể trong hệ sinh thái biển; một số phương pháp đánh giá trữ
lượng thường được áp dụng và đi sâu tìm hiểu áp dụng phương pháp đánh
giá trữ lượng dựa vào số liệu chiều dài cho một số đối tượng khai thác chủ
yếu: cá, tôm, mực; và điểm qua một số kết quả nghiên cứu trữ lượng cá biển
Việt nam.

- Cung cấp cho sinh viên kỹ năng tính toán các tham số tương quan chiều dài-
khối lượng, các thông số sinh trưởng, tính trữ lượng và mô hình dự báo. Và
qua môn học.

- Giúp cho sinh viên nhận thức được nguồn lợi sẽ bị đe dọa nếu việc đánh giá và
quản lý nguồn lợi không khoa học.

2. Nội dung môn học:

Để đáp ứng được các mục tiêu nói trên môn học có những nội dung chính sau:

Về lý thuyết

Trước hết sẽ giới thiệu các khái niệm về quần thể như định nghĩa; kích thước và mật
độ của quần thể; sự sinh trưởng của quần thể; sức sinh sản và tử vong của quần thể; và sự
biến động số lượng quần thể. Sau đó sẽ đi sâu vào sự biến động quần thể trong hệ sinh
thái biển với các quá trình sinh thái; các tham số trữ lượng của quần thể cá và sự phân bố
trữ lượng theo tuổi; sinh vật phù du và sinh vật đáy trong mối liên quan với trữ lượng
quần thể cá.


3

Điểm qua một số phương pháp đánh giá trữ lượng đã được các nhà khoa học tiến
hành trong thời gian qua như phương pháp diện tích; phương pháp đánh dấu; phương
pháp thủy âm; và việc sử dụng viễn thám và GIS trong đánh giá trữ lượng.

Phần chính của môn học sẽ được tập trung vào giới thiệu phương pháp đánh giá trữ
lượng dựa vào số liệu chiều dài phù hợp với đàn cá vùng nhiệt đới với các nội dung:
- Mục tiêu cơ bản của việc đánh giá trữ lượng đàn cá khai thác
- Đánh giá đàn cá trong vùng nước nhiệt đới
- Xác định chiều dài cơ thể của một số đối tượng kinh tế: cá, tôm, mực
- Ước tính các thông số sinh trưởng
+ Phương trình sinh trưởng Von Bertalanffy
+ Các phương pháp tính các tham số sinh trưởng
- Ước lượng các hệ số tử vong
- Phương pháp phân tích quần thể ảo VPA
- Các mô hình dự báo

Và cuối cùng là điểm qua một số kết quả nghiên cứu trữ lượng cá biển Việt Nam đã
được tiến hành trong thời gian qua.

Phần thực hành

Để giúp cho sinh viên có kiến thức thực hành về đánh giá nguồn lợi, 10 bài tập sau
sẽ được thực hiện:
Bài 1. Giá trị trung bình và phương sai
Bài 2. Tương quan chiều dài-khối lượng
Bài 3. Phương trình sinh trưởng Von Bertalanffy
Bài 4. Xác định Z từ số liệu CPUE
Bài 5. Phân tích mức chết Z của Beverton & Holt dựa vào số liệu chiều dài
Bài 6. Phân tích thế hệ dựa vào chiều dài
Bài 7. Mô hình sản lượng trên lượng bổ sung

Bài 8. Mô hình Beverton & Holt
Bài 9. Mô hình dự đoán dựa vào chiều dài
Bài 10. Mô hình dự đoán dựa vào chiều dài và đường cong sản lượng (Thompson
& Belt)











4
Chương 1: QUẦN THỂ VÀ BIẾN ĐỘNG QUẦN THỂ
TRONG HỆ SINH THÁI BIỂN

1.1. Đại cƣơng về quần thể

1.1.1. Định nghĩa

Theo Vũ Trung Tạng (2000) thì quần thể là nhóm cá thể của một loài khác nhau
về giới tính, tuổi và về kích thước, phân bố trong vùng phân bố của loài, chúng có khả
năng giao phối tự do với nhau để sản sinh ra thế hệ mới.

Quần thể là một tổ chức cao hơn, được đặc trưng bởi những tính chất mà cá thể
không thể có như cấu trúc về giới tính, về tuổi, mức sinh sản, mức tử vong – sống sót và
sự dao động số lượng quần thể. Những hệ thống sinh học mà trong đó các cá thể loài sinh

vật tồn tại và phát triển đều là những hệ cấu trúc chức năng, có khả năng tự điều chỉnh.
Do đó những thành phần cấu trúc và những hoạt động chức năng khác của hệ thống được
xem như là những thông số, có khả năng biến đổi một cách thích nghi với những biến cố
của môi trường, duy trì sự ổn định cho cả hệ thống. Chẳng hạn điều kiện dinh dưỡng của
một quần thể nào đó tăng hay giảm thì lập tức mức sinh trưởng của các cá thể trong quần
thể tăng nhanh hay chậm lại, kéo theo nó là dãy tuổi sinh sản lần đầu thu hẹp hay mở
rộng và tốc độ sinh sản của các cá thể tăng lên hay giảm đi một cách tương ứng, do đó,
kích thước quần thể đạt được trạng thái cân bằng với nguồn sống của môi trường.

1.1.2. Kích thƣớc và mật độ của quần thể

Kích thước của quần thể là số lượng (số cá thể) hay khối lượng (g, kg, tấn ) hay
năng lượng (calo, kcal) tuyệt đối của quần thể, phù hợp với nguồn sống và không gian mà
quần thể chiếm cứ. Những quần thể phân bố trong không gian rộng, nguồn sống dồi dào
có số lượng đông hơn so với những quần thể có vùng phân bố hẹp và nguồn sống bị hạn
chế.
Kích thước của quần thể trong một không gian và thời gian nào đó được diễn tả
theo công thức khái quát sau:

N
t
= N
0
+ B – D + I – E

Trong đó: N
t
: số lượng cá thể ở thời điểm t
N
0

: số lương cá thể của quần thể ban đầu, t = 0
B: số lượng cá thể do quần thể sinh ra trong quãng thời gian từ t
0
đến t.
D: số lượng cá thể của quần thể bị chết trong quãng thời gian từ t
0
đến t.
I: số lượng cá thể nhập cư trong quãng thời gian từ t
0
đến t.
E: số lượng cá thể di cư khỏi quần thể trong quãng thời gian từ t
0
đến t.

Trong công thức trên, mỗi số hạng đều mang một thuộc tính riêng, đặc trưng cho
loài và biến đổi thích nghi với biến dộng của các yếu tố môi trường.


5
Mối quan hệ thuận nghịch giữa số lượng quần thể và kích thước của các cá thể
liên quan đến nguồn nuôi dưỡng của môi trường và đặc tính thích nghi của từng loài, đặc
biệt là khả năng tái sản xuất của nó. Thông thường do điều kiện nguồn sống có giới hạn
nên những loài có kích thước cá thể nhỏ thường tồn tại trong quần thể đông (ví dụ vi
khuẩn, các vi tảo ) và ngược lại những loài có kích thước cá thể lớn hơn thì kích thước
quần thể lại nhỏ (thân mềm, cá, chim, thú ).

Mỗi quần thể đều có một kích thước xác định trong khoảng tối thiểu và tối đa.
Kích thước tối thiểu đặc trưng cho loài, đảm bảo cho quần thể đủ khả năng duy trì và phát
triển số lượng cũng như duy trì vai trò của nó trong thiên nhiên. Nếu số lượng của quần
thể dưới mức cho phép, các chức năng trên không thực hiện được, quần thể tất bị diệt

vong. Kích thước tối đa của quần thể bị chi phối bởi nguồn sống của môi trường và các
yếu tố sinh thái khác (bệnh tật, cạnh tranh, sức ép của vật dữ ) có nghĩa là cân bằng với
khả năng chịu đựng của môi trường.

Mật độ của quần thể là số lượng cá thể (hay khối lượng, năng lượng) tính trên một
đơn vị diện tích hay thể tích mà quần thể đó sinh sống. Ví dụ 5 triệu khuê tảo trong 1m
3

nước, 200 kg cá trên 1 ha bề mặt thủy vực.

Mật độ của quần thể có ý nghĩa sinh học lớn khi nó thể hiện sự cân bằng giữa
tiềm năng sinh sản và sức chịu đựng của môi trường. Trong đó sức chịu đựng của môi
trường lại phụ thuộc vào khả năng và tốc độ tái tạo của nguồn sống. Ví dụ mật độ của cá
nổi và cơ sở thức ăn của nó là giáp xác chân chèo (Copepoda). Hai chỉ số này liên hệ mật
thiết với nhau, chi phối lẫn nhau và phụ thuộc vào các điều kiện môi trường.

Mật độ quần thể như một chỉ số sinh học quan trọng báo động về trạng thái số
lượng của quần thể cần phải tăng hay giảm. Khi mật độ quá cao, điều kiện sống suy giảm,
trong quần thể xuất hiện những tín hiệu dẫn đến sự giảm số lượng như di cư của một bộ
phận quần thể, giảm khả năng sinh sản, giảm mức sống sót của các cá thể non Khi mật
độ thưa, quần thể có thể điều chỉnh theo hướng ngược lại.

1.1.3. Sự tăng trƣởng của quần thể

Sự tăng trưởng số lượng của quần thể là một trong những quá trình cơ bản trong
hệ sinh thái. Vũ Trung Tạng (2000) cho rằng sự tăng trưởng số lượng quần thể liên quan
chặt chẽ với 3 chỉ số cơ bản là mức sinh sản, mức tử vong và sự phân bố các nhóm tuổi
của quần thể. Sự tăng trưởng trước hết phụ thuộc vào tốc độ sinh sản và tử vong trong
mối liên quan:
r = b – d

Ở đây: r là hệ số hay “tốc độ tăng trưởng riêng tức thời” của quần thể tức là số
lượng gia tăng trên một đơn vị thời gian và trên một cá thể. Nếu r > 0, quần thể phát triển;
r = 0, quần thể ổn định; và r < 0, quần thể đang suy giảm số lượng. Từ tốc độ tăng trưởng
riêng và tốc độ tử vong riêng, ta cũng có mối quan hệ:

r
tN
N






6
Nếu
t
vô cùng bé, ta có mối quan hệ:

dN/dt = rN

Lấy tích phân 2 vế:

N
t
= N
o
e
rt

Với N
t
và N
o
là số lượng của quần thể tại thời điểm tương ứng là t và t
o
. Phương
trình trên là hàmg mũ có dạng đường cong J (hình 1.1.3.1). Đây là phương trình phản ánh
sự tăng trưởng số lượng của quần thể không bị giới hạn của các yếu tố môi trường.

Tốc độ tăng trưởng của quần thể trong điều kiện môi trường không bị giới hạn
phụ thuộc và thành phần tuổi và tốc độ tăng trưởng riêng được tạo ra bởi các nhóm tuôit
khác nhau của quần thể tham gia vào sinh sản. Do đó chỉ số về tốc độ tăng trưởng đối với
ngay một loài cũng có thể khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc của các quần thể. Chỉ khi sự
phân bố của các nhóm tuổi trong quần thể được xác lập một cách ổn định vững chắc thì
tốc độ tăng trưởng riêng mới ổn định và được gọi là “tốc độ tăng trưởng tự nhiên nội tại”
hay „tiềm năng sinh học‟ của loài và ký hiệu là r
max
(Chapman
,
1928).

Trong phương trình r = b – d, nếu quần thể sống trong môi trường lý tưởng thì b
đạt b
max
, còn d giảm xuống d
min
, do đó r đạt r
max

. Hiệu của r
max
và r chính là “sự đối
kháng của môi trường”. Ở đây giá trị r là tốc độ tăng trưởng riêng trong điều kiện thực tế
(hay điều kiện sinh thái), còn giá trị r
max
(tiềm năng sinh học) đặc trưng cho từng loài,
mang tính di truyền (Vũ Trung Tạng, 2000).

Sự tăng về số lượng của quần thể luôn chịu sự chống đối của môi trường và tỷ lệ
thuận với sự chống đối này. Do vậy, số lượng của quần thể chỉ đạt đến số lượng tối đa mà
môi trường cho phép, tức là chỉ có thể tiến gần đến một số lượng K nào đó (N < K) mà
số lượng này cân bằng với dung tích môi trường (gồm thức ăn và các quan hệ vô sinh và
hữu sinh khác). Do đó, sự tăng trưởng của quần thể sẽ tuân theo phương trình sau:










K
NK
rN
dt
dN

Theo Odum (1983), số lượng của quần thể tăng theo qui luật của đường cong
sigmoit (hình chữ S) của phương trình trên bởi vì trong quá trình gia tăng số lượng quần
thể sẽ kéo theo sự gia tăng mức đối kháng của môi trường. Trên đường cong hình chữ S
(hình 1.1.3.1) có thể nhận thấy số lượng tăng theo 4 pha: pha 1 tăng từ từ, đến pha 2 tăng
rất nhanh đến tốc độ cực đại tại điểm uốn (K/2). Qua điểm uốn đến pha 3 tốc độ tăng
chậm lại, và đến pha 4 là pha tiệm cận khi số lượng N tiến gần dến K tức là số lượng
quần thể đạt tối đa và ổn định ở mức cân bằng với „khả năng chịu đựng của môi trường”.
Tuy nhiên, sự tăng trưởng về số lượng hoàn toàn không trùng khớp với đường cong lý
thuyết trên mà dao động xung quanh “dung tích chịu đựng của môi trường” (Vũ Trung
Tạng, 2000).


7
Cùng từ hình 1.1.3.1 cho thấy, tốc độ tăng trưởng cực đại tại điểm uốn (K/2). Mật
độ quần thể tại nơi xuất hiện điểm uốn có ý nghĩa lớn đối với việc quản lý nghề cá. Nó
được coi là “sản lượng bền vững tối đa”. Nếu khai thác làm giảm mật độ nguồn lợi chỉ
đến điểm “sản lượng bền vững tối đa” thì không lo ngại về sự suy giảm nguồn lợi, song
nếu khai thác quá mức, tức là giảm mật độ quần thể xuống mức quá thấp so với điểm
“sản lượng bền vững tối đa” thì khả năng khôi phục lại số lượng quần thể sẽ trở nên rất
khó khăn. Quần thể sẽ rơi vào trạng thái cạn kiệt.

1.1.4. Sức sinh sản của quần thể

Sức sinh sản của quần thể là số lượng con được quần thể sinh ra trong khoảng
thời gian xác định. Nếu quần thể có số lượng ban đầu là N
t1
, sau khoảng thời gian
t
(từ

t
1
đến t
2
) số lượng quần thể là N
t2
và do đó số lượng con mới sinh là N = N
t2
– N
t1
. Tốc
độ sinh sản trung bình của quần thể sẽ là N/t. Nếu tốc độ đó tính trên đầu cá thể của
quần thể, ta có “tốc độ sinh sản riêng tức thời” b = N/Nt.

Mức sinh sản của quần thể phụ thuộc vào mức sinh sản của từng cá thể và số lần
sinh sản trong đời nó, đồng thời còn phụ thuộc vào các thế hệ tham gia trong đàn sinh sản
của quần thể. Các quần thể của loài sống trong những hoàn cảnh khác nhau có mức sinh
sản khác nhau, song đều mang đặc tính chung của loài.

1.1.5. Mức tử vong của quần thể

Mức tử vong là số lượng cá thể bị chết trong một khoảng thời gian nào đó. Nếu số
lượng ban đầu của quần thể là N, sau khoảng thời gian t thì lượng tử vong là N. Tốc
độ chết trung bình của quần thể được tính là N/t. Nếu tốc độ chết được tính theo đầu
của các cá thể thì tốc độ đó là “tốc độ tử vong riêng tức thời” d = N/Nt.

Những nguyên nhân gây tử vong là do:
- Chết già;
- Chết vì bệnh tật;
- Chết vì những biến động bất thường của điều kiện môi trường vô sinh (bão

lụt, cháy, rét đậm ) và môi trường hữu sinh (nguồn thức ăn bị cạn kiệt) vượt
ngưỡng sinh thái của loài; và
- Chết vì vật dữ ăn, con người khai thác.

Trong khai thác các loài sinh vật, người ta gộp các nguyên nhân gây chết thành 2
nhóm: do tự nhiên gây ra gọi là “mức chết tự nhiên” (M) và do khai thác của con người
gọi là “mức chết khai thác” (F). Đó là những thông số quan trọng trong việc xây dựng các
mô hình biến động của quần thể các loài kinh tế.







8
1.2. Biến động quần thể trong hệ sinh thái biển

1.2.1. Các quá trình sinh thái và cách tiếp cận mô phỏng định lƣợng của cá biển

Hệ sinh thái biển là một thực thể phức tạp liên quan đến thành phần loài và các
quá trình xảy ra bên trong của nó. Nó bao gồm số lượng lớn các loài động thực vật khác
nhau (khu hệ sinh vật), các quá trình biến đổi sự phân bố, sự phong phú, và các thuộc tính
khác của khu hệ sinh vật; và môi trường lý hóa thay đổi theo không gian và thời gian.

Có rất nhiều quá trình đa dạng và phong phú diễn ra trong hệ sinh thái biển ảnh
hưởng đến hệ sinh vật của nó theo nhiều cách khác nhau. Theo Laevastu và Larkins
(1981) thì các quá trình chủ yếu ảnh hưởng đến trữ lượng của một loài cụ thể là do: (a)
sinh trưởng chịu tác động bởi nhiệt độ và nguồn sống của môi trường; và thay đổi theo
tuổi của loài; (b) lượng bổ sung phụ thuộc vào sức sinh sản, và là quá trình phức hợp của

nguồn bố mẹ và tỷ lệ chết của trứng và ấu trùng do nhiều nguyên nhân khác nhau, kể cả
bị các loài khác ăn; (c) sự ăn các hậu ấu trùng và cá non của các loài khác và chính cá thể
lớn cùng loài; (d) mức chết của cá già, và dịch bệnh; (e) sự di trú, bao gồm cả di cư và
nhập cư liên quan đến một khu vực cụ thể; (f) thức ăn bao gồm cả lượng thức ăn cần thiết
cho việc tồn tại và sinh trưởng lẫn sự biến đổi theo không gian – thời gian của thành phần
thức ăn; và (g) động vật ăn thịt bậc cao như chim, thú, và việc khai thác của con người.

Hệ sinh thái biển không bất biến khi mật độ và sự phân bố của các loài luôn biến
động. Một trong những nhiệm vụ của các nhà khoa học nghề cá là xác định sự phong phú
của loài, sự dao động số lượng và thay đổi phân bố; và các yếu tố chi phối chúng.

Hình 1.2.1.1 trình bày các quá trình chính được nhấn mạnh trong các mô hình mô
phỏng. Các hộp đậm thể hiện các điều kiện chủ yếu và các quá trình mà sự mô phỏng hệ
sinh thái dự định tính toán. Các hộp khác thể hiện các quá trình và sự tương tác trong hệ
sinh thái là các yếu tố tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến các điều kiện chủ yếu trên.
Mũi tên chỉ chiều ảnh hưởng.

Alm, Baranov, Ross và Kevdin là các nhà tiên phong đã cố gắng phát triển các mô
hình toán học cho cá và các quần thể động vật khác, dựa trên mối quan hệ vật dữ - con
mồi, từ trước 1925. Năm 1957, Beverton và Holt đưa ra mô hình đánh giá đơn loài dựa
trên 3 phương trình cơ bản:

dN/dt = (F+M)N(t) (sự thay đổi số lượng)

dw/dt = Hw(t)
2/3
– k
m
w(t) (sự sinh trưởng)

dY/dt = FN(t)w(t) (sản lượng khai thác)

Trong đó t là thời gian, N-số lượng cá, w-khối lượng cơ thể, Y-sản lượng, F-hệ số chết
khai thác, M-hệ số chết tự nhiên, H-lượng thức ăn cần thiết cho sinh trưởng, và k
m
–thức
ăn cần thiết cho quá trình trao đổi chất.


9
Trong mô hình đơn loài, mỗi loài được tính toán riêng trong khi coi các loài khác
không tồn tại; thực chất chỉ một loài không thể ảnh hưởng đến sự phong phú của các loài
khác bằng cách ăn mồi. Mô hình này không quan tâm đến sự phân bố. Hơn nữa các ảnh
hưởng của sự di trú hay các ảnh hưởng của sự thay đổi tác động môi trường không được
xem xét trong mô hình này.

Laevastu và Larkins (1981) cũng đưa ra một ví dụ rất hay khi bàn về tính không
hiệu quả của mô hình đơn loài qua việc khai thác cá ở Biển Bắc. Sản lượng cá tuyết tăng
trong những năm 60 của thế kỷ trước, nhưng rất ngạc nhiên là trữ lượng cũng tăng (Hình
1.2.1.2). Mô hình này không thể dự đoán được việc tăng của trữ lượng bởi vì nếu dựa vào
mô hình thì khi tăng khai thác cá, trữ lượng sẽ giảm. Mặt khác, trữ lượng cá thu và cá
trích lại giảm trong cùng thời gian này do việc nghề cá của người Nauy khai thác mạnh
các loài cá này. Điều này được Ursin (1979) giải thích rằng cá thu và cá trích đã săn ấu
trùng cá tuyết, và khi trữ lượng cá thu và cá tuyết giảm do bị khai thác mạnh thì càng có
nhiều hơn ấu trùng cá tuyết được sống sót (Hình 1.2.1.3).

Andersen và Ursin (1977) phát triển một mô hình đa loài mở rộng có thể áp dụng
vào quản lý nghề cá bằng cách đưa thêm vào mô hình của Beverton và Holt một phương
trình thứ tư:

dR/dt = f(t)hw(t)
2/3


Trong đó R là lượng thức ăn được tiêu thụ, f là mức độ cung cấp thức ăn biến thiên, và h
là một hệ số.

Với mô hình này có thể thấy rằng nếu cường lực khai thác cá tuyết ở Biển Bắc
giảm đi 30% so với mức năm 1977 (có nghĩa là nhằm đạt được sản lượng tối đa với
cường lực tối thiểu theo mô hình đơn loài – Hình 1.2.1.4 (Ursin 1979)), thì trữ lượng cá
tuyết có thể tăng 4 lần (không phải 6 lần như mô hình đơn loài đã dự báo), nhưng không
có bất cứ việc tăng tổng sản lượng đánh bắt nào vì những đàn cá có kích cỡ trung bình- là
cá thương phẩm- sẽ giảm còn nửa so với kích thước đàn cá hiện tại chủ yếu do cá tuyết bị
ăn thịt.

Điều đó cho thấy tập tính của các đàn cá ở Biển Bắc không tuân theo những dự
báo biến động quần thể của nghề cá thông thường. Hầu hết các nhà sinh học nghề cá hiện
nay đều nhận thấy rằng hệ sinh thái cá biển phần nào là không ổn định và thường xảy ra
sự dao động tự nhiên của các đàn cá, một số có tầm quan trọng đáng kể và trong thời kỳ
dài. Cơ chế và tốc độ hồi phục đàn cũng được hiểu biết rất nghèo nàn và không có thông
tin định lượng cần thiết về tốc độ hồi phục có thể đạt được từ mô hình đơn loài.

Mô hình đa loài của Andersen và Ursin (1977) là mô hình mô phỏng đầu tiên tìm
kiếm những giải pháp bằng số để thiết lập các công thức. Rất nhiều dạng của mô hình này
sử dụng 14 đến 81 thực thể của thực vật, động vật, và chất dinh dưỡng, đòi hỏi lời giải
cùng lúc từ 42 đến 308 các phương trình khác nhau. Mô hình nhấn mạnh sự biến động
dinh dưỡng; tốc độ sinh trưởng của tất cả các loài là một hàm theo mùa và lượng thức ăn

10
sẵn có; và hệ số chết tự nhiên được chia thành nhiều thành phần như là hệ số bắt mồi,

giống sinh sản, hệ số chết do dịch bệnh và thiếu ăn.

1.2.2. Các tham số trữ lƣợng của quần thể cá và sự phân bố trữ lƣợng theo tuổi

Cushing (1976) cho rằng cấu trúc tuổi của quần thể cá biển hiếm khi được mô tả
đầy đủ. Ông cũng nhấn mạnh xu hướng của hệ số chết tự nhiên theo tuổi nên được chú ý
khi nghiên cứu quần thể cá và tỷ lệ chết là hằng số theo tuổi tỏ ra không phù hợp bởi vì
quần thể không thể bị diệt vong theo tuổi. Hơn nữa, ông chỉ ra rằng phân bố tuổi của trữ
lượng phải đạt đến cực đại tại một tuổi nào đó khi tốc độ tăng trưởng trữ lượng và tốc độ
tử vong là cân bằng.

Hệ số chết tự nhiên của một thế hệ được dự đoán sẽ thay đổi theo theo tuổi (và
theo tốc độ tăng trưởng) bởi vì bị săn mồi như là nguyên nhân chính của chết tự nhiên là
một quá trình phụ thuộc vật dữ - con mồi, và cũng còn có nguyên nhân khác như chết già.
Sự thay đổi tốc độ tử vong của một tuổi nào đó sẽ tác động đến sự phân bố trữ lượng theo
tuổi trong quần thể. Hơn nữa do tốc độ sinh trưởng và tử vong, và nhu cầu thức ăn là các
hàm của kích thước cá/tuổi nên phân bố kích thước/tuổi của toàn bộ trữ lượng cho một
quần thể đã cho phải được biết để tính các tham số trữ lượng.

Khi phân bố trữ lượng thay đổi theo thời gian do cường độ khai thác, lượng bổ
sung các tham số trữ lượng phụ thuộc kích thước/tuổi tương ứng như là tốc độ sinh
trưởng cũng sẽ thay đổi. Mặt khác, nếu một số phân bố trữ lượng theo các tham số phụ
thuộc kích thước/tuổi (như là tốc độ tử vong) thay đổi thì sự phân bố trữ lượng theo tuổi
cũng sẽ thay đổi.

Để tính toán sự phân bố trữ lượng như một hàm theo tuổi, các dữ liệu cần thiết là:
khối lượng theo tuổi, phân bố tần số của các nhóm tuổi bị khai thác, mối tương quan số
trung bình của các nhóm tuổi con non trước khi khai thác kế cận, và tốc độ phục hồi trữ
lượng. Số liệu khối lượng theo tuổi thường có sẵn cho tất cả các loài. Những số liệu này
cũng có thể dùng để tính tốc độ sinh trưởng. Số liệu khối lượng theo tuổi cho cả hai giới

tính có thể được kết hợp cho những tính toán này. Khối lượng trung bình của con non
thường không có sẵn và được tính bằng phép ngoại suy từ số liệu của cá đã trưởng thành.

Cushing (1976) đã tính xu hướng số lượng theo tuổi cho cá bơn sao Biển Bắc
(Hình 1.2.2.1). Tính toán của ông phụ thuộc phần lớn vào việc xác định mức tử vong của
ấu trùng. Laevastu và Larkins (1981) cũng đã xác định phân bố số lượng theo tuổi bằng
cách dựa vào kích thước con mồi và nhu cầu thức ăn theo mô phỏng sinh thái. Dùng số
liệu cá minh thái ở phía đông Biển Bering và chuẩn hóa 600 đến 1000g cá minh thái bằng
2 cá thể (tuổi trung bình 5,8), họ đã tìm được có 7,7 cá có tuổi trung bình 3,5 (200 đến
600g). Họ có thể tính được từ thành phần và nhu cầu thức ăn là quần thể cá minh thái ở
tuổi chuẩn hóa 3,5 sẽ ăn 2600 con cá có khối lượng mỗi con 4g (so sánh với cá minh thái
6 đến 9 tháng tuổi) và quần thể cá minh thái chuẩn hóa độ tuổi 5,8 sẽ ăn 25 con cá có
khối lượng 20g (bằng cá minh thái 1,2 tuổi). Số lượng chuẩn hóa trên được đánh dấu “x”
trên hình 1.2.2.1


11
Sử dụng đường cong Cusing cùng với những tính toán đã có, tỷ số trung bình của
các nhóm tuổi kế cận liên quan đến nhóm tuổi già nhất liền kề (N
n
/N
n+1
) (gọi là „thừa số
tăng‟) được tính và trình bày trong bảng 1.2.2.1.

Dùng thừa số tăng từ bảng 1.2.2.1 và sự chuẩn hóa số lượng cá bơn sao ở 10 tuổi
có 2 cá thể, đường cong kết quả được vẽ trên hình 1.2.2.1 để tiện so sánh với kết quả
trước.

1.2.3. Sinh vật phù du và sinh vật đáy trong mối liên quan với trữ lƣợng quần thể

cá

Laevastu và Larkins (1981) đã tóm tắt và minh họa khái quát vai trò sinh vật phù
du và sinh vật đáy trong hệ sinh thái cá ở vùng biển đông bắc Thái Bình dương. Các ông
cũng đã mô tả sản lượng sinh vật phù du và sinh vật đáy xác định được khả năng nuôi
dưỡng một lượng sinh vật nào đó ở bất kỳ vùng biển đã cho.

Sản lượng thực vật phù du là hợp phần chủ yếu của các chất hữu cơ cơ bản ở biển
và vì vậy có thể xác định trên một diện rộng mức độ định lượng của hệ sinh thái biển.
Thực vật phù du được sử dụng trực tiếp làm thức ăn cho các sinh vật khác và cũng sản
xuất ra lượng lớn chất hữu cơ cho các quá trình khoáng hóa, phân hủy trong lớp trầm
tích, và là thức ăn vụn cho sinh vật đáy.

Tuy nhiên, nguồn thức ăn cơ bản và trực tiếp quan trọng của sinh vật biển là động
vật phù du. Việc xác định định lượng mà cụ thể là sản lượng của chúng ở nhiều khu vực
và ở các mùa khác nhau trong vùng biển đông bắc Thái Bình dương vẫn chưa đầy đủ.
Các giá trị trữ lượng của thực vật và động vật phù du còn ít được nghiên cứu và cũng dao
động biến thiên rất lớn trong các báo cáo khác nhau. Vì vậy, khó mà đạt được sự phân
tích chính xác mức độ dao động mùa của thực vật và động vật phù du theo không gian và
thời gian (Laevastu và Larkins, 1981). Sản lượng sơ cấp hàng năm ở phía đông Biển
Bering được xác định dao động trong khoảng cao nhất là 300gC/m
2
(Alexander, 1978)
xuống các giá trị thấp hơn như là 150gC/m
2
ở gần bờ (Motoda và Minoda, 1974) và
35gC/m
2
ở xa bờ (Smetanin, 1956; Heinrich, 1962). Motoda và Minoda (1974) báo cáo
rằng trữ lượng động vật phù du (chủ yếu là copepods) ở Biển Bering trong mùa hè dao

động từ 20g đến 67g sinh khối/m
2
.

Số liệu về sinh vật đáy và sản lượng của nó ở vùng Biển Bering vẫn còn thiếu hụt
hơn số liệu của sinh vật nổi. Sản lượng hàng năm của các thành phần khác nhau của sinh
vật đáy hầu như không được biết. Theo Alton (1973) tổng sinh khối sinh vật đáy từ
55g/m
2
đến 905g/m
2
. Trữ lượng cao nhất của sinh vật đáy xuất hiện ở độ sâu giữa 50 đến
150m.

Theo Laevastu và Lảkins (1981), trữ lượng sinh vật phù du và sinh vật đáy tham
gia trong việc xác định giới hạn trên của tổng sinh khối trong các vùng biển đã cho, tuy
nhiên cũng phải lưu ý là còn nhiều điều kiện sinh thái và môi trường khác tham gia vào
quá trình này. Cá và các sinh vật biển chuyển động khác dường như không ngừng tìm
kiếm thức ăn; ngược lại, hầu hết sinh vật đáy và sinh vật nổi hầu như không hoặc di

12
chuyển rất ít. Cá sẽ di chuyển đến khu vực có mật độ thức ăn cao và khi nguồn thức ăn
giảm ở khu vực này lại di chuyển đến khu vực khác, và khu vực thức ăn bị giảm trước đó
có khả năng phục hồi. Như vậy chỉ tính được số lượng cá ở những khu vực tập trung thức
ăn, và do đó thực sự không có mối liên hệ định lượng vững chắc giữa sản lượng cá và
lượng thức ăn của chúng trong những không gian nhỏ và vừa.

Bảng 1.2.3.1 và 1.2.3.2 cho các ví dụ về khả năng trữ lượng sinh vật biển ở một
số tiểu vùng (ven bờ, thềm lục địa, và ngoài khơi) gần dảo Kodiak trong vịnh Alaska.
Việc tiêu thụ thực vật phù du vào khoảng 20% sản lượng của chúng. Động vật phù du bị

tiêu thụ ở khắp vùng thêm lục địa rất cao so với sản lượng của chúng. Điều này có thể
hiểu được khi ở vùng thềm lục địa trong vùng này có các vùng nước trồi. Nghiên cứu cụ
thể cho thấy sản lượng sinh vật phù du và sinh vật đáy có thể nuôi dưỡng sinh khối bão
hòa được tính cho vùng này như trong bảng 1.2.3.2

Bảng 1.2.3.1. Sinh khối trung bình (B) (tấn/km
2
), lượng tiêu thụ hàng năm (C)
(tấn/km
2
), và lượng hồi phục (T) (tấn/km
2
) trong các tiểu vùng ven bờ, thềm lục địa và
ngoài khơi khu vực đảo Kodiak (Laevastu và Larkins, 1981)

Loài và/hoặc
nhóm sinh thái
Tiểu vùng ven bờ
B C T
Tiểu vùng thềm lục địa
B C T
Tiểu vùng xa bờ
B C T
- Cá trích
- Cá nổi khác
- Mực
- Cá hồi
- Cá quân
- Cá tuyết
- Cá bơn

- Cá đáy khác
- Giáp xác
(thương phẩm)
- Sinh vật đáy
(thức ăn của cá)
7,32 7,71 1,05
12,47 13,47 1,08
2,54 2,89 1,14
0,41 0,15 0,37
2,45 2,24 0,91
6,74 6,92 1,03
3,10 2,72 0,88
3,84 3,74 0,97

7,15 8,66 1,21

36,85 32,20 0,87
3,03 2,86 0,94
12,62 11,55 0,92
2,31 2,21 0,96
0,34 0,11 0,32
1,57 1,22 0,78
4,52 4,31 0,95
1,87 1,50 0,80
3,30 2,82 0,85

3,62 4,02 1,11

19,42 16,39 0,84
1,71 1,60 0,94

7,32 6,86 0,94
1,52 1,43 0,94
0,37 0,16 0,43
0,44 0,31 0,70
1,32 1,08 0,82
0,42 0,29 0,69
0,65 0,48 0,74

1,34 1,52 1,13

3,39 2,57 0,76
Tổng (cá)
36,33
27,25
12,23

Các số liệu trong hai bảng 1.2.3.1 và 1.2.3.2 chứng tỏ tầm quan trọng của sinh vật
đáy trong việc xác định trữ lượng cá trong bất kỳ vùng biển nào và chứng tỏ tại sao trữ
lượng cá nhìn chung ở vùng thềm lục địa cao hơn vùng nước sâu.

Cuối cùng, cần nhấn mạnh rằng nghề cá có thể tác động trữ lượng của một vùng
biển rộng lớn bất kỳ bằng nhiều cách. Một là làm giảm trữ lượng giống như cách các
động vật biển khác. Cách khác là làm tăng trữ lượng bằng cách khai thác các loài cá ăn
thịt, làm giảm áp lực săn bắt mồi các con non, và do đó cho phép trữ lượng tăng.

13
Bảng 1.2.3.2. Sản lượng sinh vật phù du được tính, trữ lượng, và sự tiêu thụ
chúng ở các tiểu vùng ven bờ, thềm lục địa và xa bờ ở đảo Kodiak (Laevastu và Larkins,
1981)

Ven bờ
Thềm lục địa
Xa bờ
Sản lượng trung bình hàng năm của thực vật
phù du và sinh khối trung bình (tấn/km
2
)

Sản lượng trung bình hàng năm của động vật
phù du và sinh khối trung bình (tấn/km
2
)

Mức tiêu thụ thực vật phù du hàng năm của
phiêu sinh vật (tấn/km
2
)

Mức tiêu thụ thực vật phù du hàng năm của
động vật phù du (tấn/km
2
)

Mức tiêu thụ động vật phù du hàng năm của
phiêu sinh vật (tấn/km
2
)

Mức tiêu thụ chất lơ lửng hàng năm của sinh
vật đáy (tấn/km

2
)
1500
200

225
45


20


241


129


133
1350
180

180
36


14


194

123


70
1000
135

200
40


6


220


58


12

14
Chương 2: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG

2.1. Phƣơng pháp diện tích

Cho C là sản lượng (kg, tấn ) đánh bắt được trong một mẻ lưới kéo trong t giờ, khi
đó C/t là sản lượng đánh bắt trong một giờ. Cho a là diện tích lưới quét qua (m
2
, km
2
,

nm
2
(hải lý vuông) ) và a/t là diện tích lưới quét qua trong một giờ. Ta có:


a
C
ta
tC

/
/


trở thành sản lượng trên một đơn vị diện tích. Đặt X
1
là phần sinh khối trên đường lưới
quét có hiệu quả tức là phần thực sự bị bắt trong lưới và đặt
aC /
là sản lượng trung bình
trên một đơn vị diện tích của tất cả các mẻ lưới. Khi đó có thể tính sinh khối trung bình
b
trên một đơn vị diện tích là:


b
= (
aC /
)/X
1

Nếu A là tổng diện tích khu vực nghiên cứu, khi đó tổng sinh khối B của khu vực này sẽ
bằng:

B = (
aC /
)*A/X
1
(2.1.1)

Phương pháp này ngay từ năm 1929 đã được Mesiassep và Sorugin sử dụng dựa
vào tài liệu của đoàn tàu đánh lưới kéo Sevgosrubtresta để tính trữ lượng họ cá Gadidae
ở biển Baren (Monastirski, 1952).

Tuy nhiên, thật khó ước tính được tỉ lệ cá có mặt trong diện tích lưới kéo quét qua
thực sự bị bắt trong lưới. Nói cách khác rất khó xác định được chính xác giá trị X
1
. Thiết
bị ghi đặt dưới nước đã chỉ ra rằng các loài cá khác nhau phản ứng với lưới kéo khác
nhau đáng kể. Người ta thường chọn X
1
trong khoảng 0,5 đến 1,0. Đối với các tàu lưới
kéo ở Đông Nam Á, các nhà nghiên cứu như Isarankkura (1971), Saeger , Martosubroto
(1980) chọn X
1
= 0.5. Mặt khác, Dickson (1974) lấy X
1
= 1. Thật khó so sánh đối với 2
giá trị X

1
khác nhau này vì với X
1
= 0,5 thì giá trị sinh khối sẽ gấp đôi sinh khối tính theo
X
1
= 1 (Sparre và Venema, 1992).

Khoảng thời gian của một mẻ lưới tỉ lệ với quãng đường lưới quét qua, không nên
để thời gian này ảnh hưởng trực tiếp lên sản lượng trên 1 đơn vị diện tích. Tuy nhiên khả
năng đánh bắt X
1
của các loài khác nhau có thể khác nhau tương ứng với khoảng thời
gian của một mẻ lưới bởi vì một số loài khi bị lưới kéo dồn vào sẽ bị yếu ngay và bị bắt
trong khi các loài khác vẫn có thể bơi phía trước lưới một thời gian dài và do vậy dễ tránh
thoát. Bởi vậy, việc tiêu chuẩn hóa khoảng thời gian của một mẻ lưới có vai trò quan
trọng cho việc so sánh các kết quả thu được từ các mẻ lưới khác nhau.



15
2.2. Phƣơng pháp đánh dấu
Đánh giá trữ lượng bằng phương pháp đánh dấu là dựa vào tỷ lệ cá đánh dấu bị bắt
lại trên số lượng cá đánh dấu đã thả ra và sự tăng trưởng của chúng theo thời gian để tính
trữ lượng. Tuy nhiên, theo Sparre và Venema (1992), thành công của phương pháp này
phụ thuộc vào khả năng và sự tự nguyện báo cáo của người ngư dân cũng như những
người khác khi bắt được những con cá mang dấu ở đâu và tại thời điểm nào. Nếu số liệu
cũng được dùng để xác định các tham số sinh trưởng thì kích thước của cá bắt được cũng
phải được báo cáo. Việc đánh bắt phải đạt được một phần tương đối lớn đàn cá phân bố
theo không gian và thời gian để đảm bảo số lượng hợp lý cá đánh bắt lại cho quá trình xử

lý số liệu. Giả thiết rằng cá được gắn thẻ ghi tạo nên mẫu đại diện cho quần thể, và vì thế
có cùng các tham số cơ bản như phần chưa đánh dấu. Các mô hình theo giả thiết này
được đề xuất bởi Gulland (1955), Paulik (1963), Seber (1973) and Jones (1977).
Kleiber, Argue và Kearney (1983) đã đề xuất mô hình đánh giá trữ lượng cá ngừ
vằn dựa trên số liệu đánh dấu. Các ông sử dụng mô hình đường cong đánh bắt truyền
thống có phương trình:
C(t
1,
t
2
) = N (t
1
)*
Z
F
* [1 – exp(-Z*(t
2
– t
1
))] (2.2.1)
với những biến đổi xem xét đến tỷ lệ chết do đánh dấu, mất thẻ và mất phần ghi lại khi
đánh bắt trở lại. Khi đó phương trình cơ bản của mô hình đánh giá số lượng quần thể P,
và “tỷ lệ hao mòn A” là:
r(t) = a * b * N
0
* exp(-t * A) *
AP
tC
*
)(

* [ exp(A) –1] (2.2.2)
Trong đó:
a: phần sống sót trong giai đoạn ngắn, trong khi 1-a là tỷ lệ chết trong giai đoạn ngắn
tùy thuộc vào thương vong của cá được gắn thẻ
A: tỷ lệ hao mòn (bao gồm tử vong (F và M) và mất thẻ
b: phần cá đánh dấu bị bắt trở lại với các thông tin có ích
C(t): sản lượng đánh bắt trong khoảng thời gian t
N
0
: số lượng cá đánh dấu (tại thời điểm t = 0)
P: trữ lượng
r(t): số lượng thẻ thu hồi trong khoảng thời gian t

16
t: chỉ số giai đoạn thời gian
Để thấy rằng phương trình 2.2.2 về cơ bản giống như phương trình đánh bắt 2.2.1.
chúng ta có:
N(t) = N
0
*exp[-(t-1)*A] – số cá đánh dấu lúc bắt đầu khoảng thờ gian t,
và
F(t) = C(t)/P, hệ số chết khai thác
Nếu ta giả thiết a = b = 1 và A = Z (không mất thẻ và các yếu tố rủi ro khác), sau
khi thay thế và hoán vị phương trình 2.2.2 trở thành:
r(t) = N(t) *
Z
F
* [1- exp(-Z)] (2.2.3)
có nghĩa là phương trình đánh bắt (phương trình 2.2.1)
2.3. Phƣơng pháp thủy âm

Lần đầu tiên vào năm 1933 máy dò đứng đã được Balls sử dụng để nghiên cứu cá
trích ở Biển Bắc. Sau đó đã được các nhà khoa học nghiên cứu phát triển, Modtun và
Sasterdal (1957) lần đầu tiên đã đưa ra được số lượng tuyệt đối của các tuyết bằng
phương pháp thủy âm. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, phương pháp này
càng ngày càng được sử dụng rộng rãi.

Bằng cách phát vào trong nước những tín hiệu theo một chu trình nhất định, khi gặp
cá âm thanh phản hồi lại và kết quả được ghi lạo. Kết quả ghi nhận này khác nhau tùy
theo hình dạng, mật độ, độ sâu của mỗi loài cá. Qua việc so sánh những kết quả ghi
nhận bằng máy dò cá kết hợp với việc đánh lưới kiểm tra sẽ xác định chính xác thành
phần của các đàn cá theo nguyên tắc cường độ âm phản hồi tỷ lệ thuận với mật độ của
đàn cá, nghĩa là đàn cá càng dày thì cường độ âm phản hồi càng lớn.

Midtun và Nakken (1971) sau nhiều thí nghiệm kết hợp với thực tế đánh cá đã đưa
ra công thức:
 = C * M (2.3.1)

Trong đó:
: mật độ cá
C: hệ số mật độ
M: cường độ của âm phản hồi

Ở đây vấn đề quan trọng là làm sao xác định được hệ số mật độ C để có thể đi đến
xác định được mật độ của đàn cá. Hệ số C phụ thuộc vào từng loài cá, độ lớn và tính năng
của máy dò được sử dụng.


17
Để tính số lượng cá, Thorne và Woodey (1970) cũng như Midtun và Nakken (1973)

đã sử dụng công thức:

P
A
= C * M + d (2.3.2)

Trong đó:
P
A
: số lượng cá trên một đơn vị diện tích
d: mật độ thấp nhất mà dưới nó máy không ghi nhận được

Trong trường hợp ở một khu biển có nhiều loài cá, để tính toán được số lượng cá
của toàn khu biển, cần tính riêng cho từng loài, sau đó cộng lại toàn bộ:

N = (P
1
+ P
2
+ P
3
+ + P
n
) * A

hay N =

n
n
P

1
* A (2.3.3)

Với N là tổng số lượng cá của khu biển và A là diện tích khu biển.

Phương pháp trên cũng đã được các nhà khoa học Norway và Viện Nghiên cứu Hải
sản áp dụng để tính trữ lượng cá biển Việt Nam.

Trong những năm cuối thế kỷ 20, cùng với sự giúp đỡ của Japan, các nước Đông
Nam Á đã tiến hành nghiên cứu trữ lượng bằng phương pháp thủy âm ở vùng biển Đông
và công thức để tính trữ lượng trong các trường hợp này là:

Q = (sv/ts) * w * a * d (2.3.4)

Trong đó:
Q: sinh khối của vùng biển nghiên cứu (g)
sv: cường độ của chùm phản hồi âm theo một đơn vị thể tích (dB/m
3
)
ts: phản hồi âm của một cá thể cá (dB)
w: khối lượng trung bình của cá (g)
a: diện tích vùng biển nghiên cứu (m
2
)
d: độ sâu (m)

2.4. Sử dụng viễn thám và GIS trong đánh giá trữ lƣợng

Viễn thám và GIS có thể bổ sung thêm vào các phương pháp truyền thống để đánh
giá trữ lượng một số nguồn lợi động, thực vật biển. Một số nguồn lợi chẳng hạn như rong

tảo biển có thể nhận biết trực tiếp. Tuy nhiên, phần lớn sinh vật biển chỉ có thể được đánh
giá gián tiếp ngay khi mối quan hệ định lượng giữa các đặc trưng mà đầu dò viễn thám có
thể nhận biết được (ví dụ như màu của đại dương và nhiệt độ, hay dạng môi trường sống)
với nguồn lợi (ví dụ như cá ngừ vây vàng hay ốc xà cừ) được xác lập.


18
Thực vật phù du trên mặt nước được nhận biết trực tiếp do tín hiệu phổ rất mạnh
của chất diệp lục. Do đó việc đánh giá sinh khối thực vật phù du rất dễ dàng (Green và
cộng sự, 2000) nếu trong nước không có nhiều trầm tích lơ lửng hay chất nào đó màu
vàng. Vì thế việc đo chất diệp lục trên bề mặt để đánh giá sinh khối thực vật phù du ở
vùng ven bờ gặp nhiều khó khăn do phù sa sông hay tác động của dòng triều và chính xác
cao hơn ở vùng biển khơi khi ảnh hưởng của những chất này là không dáng kể. Không
những thế kỹ thuật viễn thám còn có thể cung cấp độ sâu mà ánh sáng có thể chiếu tới
trong đại dương. Những số liệu này cùng với thông tin phù hợp về cấu trúc độ sâu của
sinh khối và hằng số tỷ lệ mô tả mối tương quan giữa ánh sáng và quang hợp để ước tính
mức tăng trưởng và sản lượng sơ cấp (Green và cộng sự, 2000).

Việc nghiên cứu sự phân bố và mật độ của một số đàn cá nổi như cá trích, cá cơm,
cá thu ngừ bằng các ảnh chụp trực tiếp từ máy bay hay trực thăng đã được các nhà khoa
học công bố từ 1967 (Green và công sự, 2000). Khác với phương pháp trực tiếp ở trên,
việc phân tích các ảnh viễn thám chụp từ vệ tinh phần lớn phải dựa vào phương pháp
gián tiếp dựa vào một số đặc điểm đặc trưng như mật độ thức ăn hay nhiệt độ nước tầng
mặt. Kumari và công sự (1993) đã công bố kết quả nghiên cứu năng suất đánh bắt cá ngừ
với nhiệt độ nước tầng mặt qua ảnh vệ tinh ở Ấn độ dương cho thấy năng suất đánh bắt
tăng từ nhiệt độ 26
0
C đến cực đại ở 29
0
C và giảm xuống đột ngột khi nhiệt độ tăng lên

nữa. Theo Green và công sự (2000), Laurs và công sự (1984) sử dụng ảnh viễn thám để
nghiên cứu nhiệt độ và sự phân bố thực vật phù du và đã tìm thấy sự tập trung rõ rệt của
cá ngừ vây xanh. Các nhà nghiên cứu cũng đã cố gắng xác định và bản đồ hóa các môi
trường sống để đánh giá trữ lượng của một số nguồn lợi quan trọng ví dụ như ốc xà cừ, sò
điệp và rong biển (Green và cộng sự, 2000).























19
Chương 3: ĐÁNH GIÁ TRỮ LƢỢNG DỰA VÀO SỐ LIỆU CHIỀU DÀI

3.1. Mục tiêu cơ bản của việc đánh giá trữ lƣợng đàn cá khai thác

Mục tiêu cơ bản của việc đánh giá trữ lượng đàn cá là nhằm khai thác tối ưu các
nguồn lợi thủy sản. Nguồn lợi thủy sản có giới hạn nhưng có thể phục hồi và việc đánh
giá trữ lượng đàn cá được coi là việc nghiên cứu tìm ra mức khai thác sao cho nghề cá
vẫn đạt được sản lượng tối đa tính theo khối lượng trong thời gian lâu dài.

Hình 3.1.1 minh họa mục tiêu cơ bản này của việc đánh giá trữ lượng đàn cá. Trên
trục tung là sản lượng, trên trục hoành là cường lực khai thác. Hình 3.1.1 chỉ ra rằng, đến
một mức nhất định, sản lượng vẫn tăng khi tăng cường lực khai thác, nhưng sau đó, sự
hồi phục nguồn lợi (sinh sản và sinh trưởng cơ thể) không thể bù được lượng mất đi do
đánh bắt và mức dộ khai thác tăng lên nữa sẽ làm giảm sút sản lượng.

Mức cường lực khai thác mà với mức đó trong một thời gian dài vẫn cho sản lượng
cao nhất được biểu thị bằng F
MSY
và sản lượng tương ứng là MSY tức là “sản lượng bền
vững tối đa”. Cụm từ “trong một thời gian dài” được sử dụng bởi vì có thẻ đạt được sản
lượng cao trong một năm nào đó nhờ tăng đột ngột cường lực khai thác, nhưng rồi sau đó
tiếp theo là những năm sản lượng thấp vì nguồn lợi khai thác đã bị giảm sút. Thông
thường, chúng ta không nhắm vào một ít năm đạt sản lượng tối đa mà hướng vào chiến
lược khai thác sao cho đạt được sản lượng ổn định tối đa từ năm này sang năm khác.

Hình 3.1.1. Mục tiêu cơ bản của việc đánh giá trữ lượng đàn cá (Sparre và Venema,
1992)

Sản lượng
khai thác
Cường lực

khai thác

20
3.2. Đánh giá đàn cá trong vùng nƣớc nhiệt đới

Như chương 1 đã trình bày sự biến động số lương quần thể theo tuổi. Ở các vùng
nước ôn đới các phương pháp đánh giá đàn cá có may mắn là tuổi cá được dễ dàng xác
định qua “đọc tuổi”. Việc đọc tuổi được tiến hành bằng cách đếm số vòng năm ở các
phần cứng của cơ thể cá, như các xương tai (đá tai) hoặc vảy. Vòng năm được hình thành
qua sự tăng thêm hàng ngày (vòng ngày) kích thước vảy hoặc đá tai. Sự khác nhau trong
các dấu ấn để lại trên vảy hay đá tai trong mùa đông và mùa hè có thể nhận thấy và một
vòng năm, bao gồm phần mùa đông và phần mùa hè, có thể phân biệt được với vòng tiếp
theo.

Trong khi đó, ở cá nhiệt đới các phần cứng được tăng thêm hàng ngày và chúng có
thể phân biệt được như là các vòng sinh trưởng hàng ngày. Tuy nhiên, tính chất mùa
không rõ ràng đã làm cho sự phân biệt mùa rất khó khăn, điều đó cũng đồng nghĩa với
việc phân biệt vòng năm để xác định tuổi là không dễ dàng. Mặt khác, một khó khăn nữa
là do tính chất đa loài của vùng nước nhiệt đới khiến số lượng loài bị bắt trong một số
ngư cụ chính, đặc biệt là lưới kéo đáy rất nhiều. Điều này không những ảnh hưởng đến
các quá trình thu mẫu và thu số liệu mà còn gây khó khăn hơn cho việc áp dụng các mô
hình đánh giá trữ lượng.

Việc xác định tuổi cá ở vùng nước nhiệt đới gặp nhiều khó khăn đã dẫn đến ý tưởng
sử dụng số liệu chiều dài vì rõ ràng có sự liên hệ giữa tuổi và chiều dài. Hình 3.2.1 chỉ ra
cách chuyển đổi tần số chiều dài thành các nhóm tuổi (các thế hệ).

Hình 3.2.1. Chuyển đổi tần số chiều dài thành các nhóm tuổi (Sparre và Venema,
1992)

Số lượng mẫu
trong mẫu tần
số
Nhóm tuổi 0
Nhóm tuổi 1
Nhóm tuổi 2
Nhóm tuổi 3
Nhóm tuổi 4
Chiều dài cơ thể

21
3.3. Xác định chiều dài cơ thể của một số đối tƣợng kinh tế: cá, tôm, mực

Trong mô hình sử dụng tần số chiều dài để tính toán trữ lượng, chiều dài cơ thể
được thừa hiểu là “chiều dài trung bình của các cá thể trong một thế hệ”. Hình 3.3.1 chỉ
ra các cách xác định chiều dài của một số loài hải sản kinh tế. Trong thực tế việc đo số
liệu chiều dài cá thường sử dụng “chiều dài toàn thân”. Tuy nhiên, đối với một số loài cá
có tia vây đuôi cứng (cá ngừ) hoặc vây có dạng đặc biệt (họ cá lượng) thì sử dụng “chiều
dài Fork”. Số đo chính xác nhất đối với tôm và tôm hùm là “chiều dài vỏ giáp”. Các ví dụ
khác là mực ống, bạch tuộc, bào ngư, điệp và hải sâm. Đối với các động vật có vỏ hoặc
bộ xương cứng (cá, giáp xác, thân mềm có vỏ ngoài cứng) hoặc cơ thể ổn định (như mực
ống), việc xác định một số đo chiều dài thích hợp không thành vấn đề, nhưng một số loài
thân mềm dẻo (như bạch tuộc, hải sâm) thì cần phải xem xét lại vấn đề. Có thể trong
những trường hợp đó khối lượng cơ thể sẽ thích hợp hơn. Điều thực sự quan trọng là phải
chỉ rõ các loại số đo nào đã dùng để có thể dễ dàng so sánh các kết quả nghiên cứu khác
nhau.

Hình 3.3.1. Các cách xác định chiều dài cơ thể (Sparre và Venema, 1992)

Chiều dài toàn thân
Chiều dài Fork
Chiều dài tiêu chuẩn
Chiều dài
vỏ giáp
Chiều
dài áo
Chiều
dài áo
Chiều dài
toàn thân
Chiều dài toàn thân
Chiều dài
toàn thân
Chiều dài
thân
Đơn vị đo thấp hơn
gần nhất
dùng nhóm 1 cm
L = 20 cm
dùng nhóm 1/2 cm
L=20.5 cm

22
3.4. Ƣớc tính các tham số sinh trƣởng

3.4.1. Phƣơng trình sinh trƣởng Von Bertalanffy

Von Bertalanffy (1934) đã đưa ra mô hình sinh trưởng chiều dài cơ thể theo tuổi và
mô hình này đã trở thành một trong những nền tảng của sinh học nghề cá. Mô hình này
được sử dụng như một mô hình thành phần trong các mô hình phức tạp hơn để mô tả biến
động của các quần thể cá. Hình 3.4.1.1 mô tả mô hình theo dạng đồ thị cũng như dạng
toán học.

Mô hình toán học biểu diễn chiều dài L là một hàm theo tuổi cá t:

L
t
= L

*[1-exp(-K * (t – t
o
))] (3 4.1.1)

Vế phải của phương trình gồm tuổi t và các tham số L

(đọc là L vô cùng), k và t
o

(đọc là t không). Mỗi tập hợp khác nhau của các tham số này sẽ tạo ra các đường cong
sinh trưởng khác nhau, bởi vậy có thể sử dụng cùng một mô hình cơ sở như nhau để mô
tả sinh trưởng của các loài khác nhau bằng cách đơn giản là sử dụng các bộ tham số riêng
cho từng loài.

Để minh họa cho mô hình này, giả sử 3 tham số đã tính được cho một đàn cá nào đó
với các giá trị là:

L

= 50 cm, K = 0,5 và t
o
= -0,2 năm

Chúng ta thay các giá trị tham số này vào phương trình sinh trưởng (3.4.1.1):

L
t
= 50 *[1-exp(-0,5 * (t + 0,2))]

Như vậy ta có thể tính chiều dài ở bất ký tuổi nào của cá trong đàn đang nghiên cứu
như sau:


Tuổi cá (năm)
Chiều dài cơ thể cá (cm)
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
v.v
14,8
22,6
28,6
33,4
39,9

Từ một bảng như vậy, có thể tạo nên một đồ thị (đường cong sinh trưởng) cho bộ
tham số đó như ở hình 3.4.1.1

Về ý nghĩa sinh học, L

được hiểu là “chiều dài trung bình của cá rất già” và nó
cũng còn được gọi là “chiều dài tiệm cận”, K là tham số độ cong xác định cá đạt tới chiều

23
dài L

của nó nhanh đến mức nào. Một số loài, hầu hết là loài có tuổi thọ ngắn, gần như
đạt tới L

của chúng sau một hoặc hai năm, và có giá trị K cao. Các loài khác có gí trị K
thấp và phải sau nhiều năm mới đạt tới L

. Tham số t
0
đôi khi được gọi là “tham số điều

Hình 3.4.1.1. Đồ thị và phương trinh sinh trưởng Von Bertalanffy (Sparre và
Venema, 1992)

kiện ban đầu”, xác định thời điểm khi cá có chiều dài bằng 0. Về mặt sinh học, điều này
không có ý nghĩa, bởi vì sinh trưởng vào lúc cá nở ra, khi ấu trùng đạt tới một chiều dài
nhất định, mà chiều dài này có thể được gọi là L
0
khi đặt t = 0 tại thời điểm sinh. Nó

được dễ dàng xác định bằng cách thay t = 0 vào phương trình 3.4.1.1

L
0
= L

*[1-exp(K * t
o
)]

Tuy nhiên, L
0
có thể không phản ánh đúng chiều dài lúc mới sinh bởi vì ấu trùng
không phải lúc nào cũng sinh trưởng tuân theo mô hình Von Bertalanffy. Điều quan trọng
ở đây là cá phải đạt đến một tuổi nào đó thì mới bị khai thác. Do đó nên tập trung sự chú
ý đến việc mô tả sự sinh trưởng cá lớn hơn (bị khai thác).

Chiều dài cá tăng lên khi tuổi tăng, nhưng tốc độ sinh trưởng, tức sự tăng trưởng
chiều dài trong một đơn vị thời gian, lại giảm xuống khi cá già hơn và tiến dần tới 0 khi
cá rất già. Tốc độ sinh trưởng có thể xác định bằng:


t
tLttL
t
L





 )()(


Phương trình:
Đồ thị :
(tuổi)


24
Trong bảng 3.4.1.1, tuổi năm và chiều dài vào lúc bắt đầu mỗi năm (tính theo cm)
tương ứng với ví dụ ở hình 3.4.1.1 được cho trong cột A và B, tốc độ sinh trưởng ở cột C.

Bảng 3.4.1.1. Tốc độ sinh trưởng là một hàm của tuổi tương ứng với đường cong
sinh trưởng (Sparre và Venema, 1992)


Rõ ràng là tốc độ sinh trưởng giảm xuống khi tuổi cá tăng lên. Mối liên hệ toán học
giữa chiều dài cá và tốc độ sinh trưởng tại một thời điểm bất kỳ là một đường thẳng:


t
L


= a + b * L(t) (3.4.1.2)

Mối quan hệ đường thẳng này có thể thu được từ phương trình sinh trưởng Von
Bertalanffy như sau:

t
L


= K* (L

- L(t)) cm/năm (3.4.1.3)

Với K = -b và L

= -a/b

Hình 3.4.1.2 trình bày một ví dụ mà tốc độ sinh trưởng L/t như một biến phụ
thuộc vào chiều dài trung bình
)(tL
như một biến độc lập:


)(tL
=
2
)()( tLttL 


Tuổi
Chiều dài
năm
Tốc độ sinh trưởng
Chiều dài trung bình
năm