Регулирование многовидового рыболовства на основе математического моделирования (стр. 28 )

В среде PARADOX для каждого года и квартала сформированы также таблицы, соответствующие размерно-возрастным ключам (ALK) трески, мойвы и сельди. Данные для этих таблиц получены из ПИНРО для 1984-1992 гг. Для креветки сформирована электронная таблица соответствия между размерными группами и условными возрастными группами (табл. 6.1). Рассчитаны по ALK коэффициенты a и b зависимости масса-длина (w= aLb) для каждого вида, года и квартала. Формируется также одна для всех видов жертв справочная таблица соответствия кодов длины интервалу длин, например, код 500 соответствует длине жертвы от 5см до 5.9 см (см. табл. 6.4.).

Определение возраста хищников

В исходной информации возраст хищника был определен не для всех особей, описание желудков которых включено в БД, потому для увеличения числа желудков, информация по составу пищи которых может быть использована для формирования входных файлов модели, разработана специальная программа в среде PARADOX, которая выбирает все записи с неопределенным возрастом трески-хищника и записывает их в рабочую таблицу. После этого из последней выбираются все записи с одинаковой длиной хищника и распределяются по возрастным группам пропорционально распределению этой размерной группы по возрастам в соответствующей таблице ALK.

Определение возраста жертв

Для всех записей БД первоначально возраст жертв неизвестен, при этом не для всех записей известен даже код длины жертв, а часть жертв не определена с точностью до вида. Следующая программа (Булгакова и др., 1998) позволяет оценить возраст жертв для всех записей БД за исключением тех, для которых не определен код длины жертвы и одновременно либо неизвестно количество жертв данной категории в желудке, либо неизвестна степень переваривания пищи (DD – degree of digestion) или DD = 5. Степень переваривания 5 означает, что пища полностью переварена.

Для работы этой программы необходимо заранее рассчитать коэффициенты реконструкции массы жертв разных видов. Расчет проводился отдельно по материалам, представленным Россией и Норвегией, поскольку специалисты разных стран могут по-разному оценивать параметр DD. Коэффициент реконструкции массы (Krec) – это отношение массы жертвы до начала переваривания (при степени переваривания DD=1) к массе жертвы той же длины при частичном переваривании (DD<5), то есть

Krec(DD) =w(1)/w(DD).

При расчетах отношения Krec(DD) используются только такие выборки, в которых для одной и той же размерной группы выбранного вида встречаются жертвы с разными значениями DD, причем желательно, чтобы среди них были "свежие" жертвы, т. е. совсем не переваренные (DD=1). Принимали в расчет только выборки с числом жертв более 3.

Предполагалось, что средняя масса жертвы в желудке после реконструкции равна средней массе этой жертвы в море, поскольку при этом расчете используются ключи ALK, полученные в морских съемках. Получены достоверные оценки Krec(DD) для мойвы и недостоверные – для креветки. Показано (Bulgakova and Vasilyev, 1995; Булгакова и др., 1998), что расчетная массы креветки в море значительно больше ее массы в желудке, что противоречит принятому при моделировании предположению об их равенстве. Потому решено не проводить процедуру реконструкции массы для креветки. Для сельди и трески как жертвы выборки были непредставительны, потому для всей рыбной пищи приняты оценки коэффициентов реконструкции те же, что получены для мойвы (табл. 6.5)

Таблица 6.5

Среднее значение Krec(DD) и его стандартное отклонение St для мойвы, оцененное по данным 1984, 1986, 1990 и 1991 отдельно по странам. NOM – число выборок, по которым оценивался Krec (из Булгакова и др., 1998)

DD	NOM	Krec	St
По данным Норвегии
2	6	1.003	0.078
3	6	1.073	0.096
4	2	1.283	0.323
По данным России
2	23	1.16	0.09
3	23	1.57	0.11
4	18	8.48	1.64

Видим (табл. 6.5), что по российским данным получены более высокие значения коэффициентов реконструкции, чем по норвежским. Поэтому файлы, полученные специалистами разных стран, далее обрабатывались с применением различных значений Кrec.

Входной таблицей для работы программы определения возраста жертв является файл БД для одного квартала выбранного года. Сначала выбираются все записи, относящиеся к одному виду жертв. Если в текущей записи не приведен код длины, но задано количество жертв этой категории Nprey (одной и той же размерной группы с одинаковой степенью переваривания DD), то определяется код длины жертв этой записи согласно алгоритму, приведенному на рис. 6.1. Масса одного экземпляра жертвы до начала его переваривания Wrec (восстановленная масса) рассчитывается как

Wrec=Krec(DD)w=Krec(DD)W/Nprey.

Здесь W –масса всех жертв этой категории (записи) в выбранном желудке, DD - степень их переваривания, а w – масса одной частично переваренной жертвы. Затем с помощью параметров зависимости вес-длина рассчитывается длина жертвы и определяется код длины, которому она соответствует. Если код длины определить нельзя, в поле «Возраст» записывается «9999», т. е. возраст не определен. После того, как просмотрены все записи данного файла и определены коды длины жертв для тех записей, для которых это можно сделать, программа переходит к присвоению возраста жертвам на основе ключей ALK.

Поскольку, как правило, каждый код длины соответствует сразу нескольким возрастным группам, присвоение возраста жертвам данного вида и данного диапазона (кода) длины производится пропорционально встречаемости рыб различных возрастов в ALK. В программе использован специальный алгоритм для выбора присваиваемого возраста (из нескольких возможных при данном коде длины) для жертв одной категории в данном желудке. Задача осложняется тем, что нескольким жертвам одной категории вида в одном желудке должен быть присвоен один и тот же возраст, т. е. в пределах одного желудка нет возможности распределить жертвы по возрастам строго в пропорциях, характерных для ключа. Можно лишь стремиться к тому, чтобы распределение всех жертв данного вида данной размерной группы по возрастам по всем желудкам БД за данный промежуток времени как можно ближе соответствовало их пропорциям в размерно-возрастном ключе. Если всем жертвам одной категории присваивать один и тот же возраст, например, соответствующий наиболее представленной возрастной группе в ALK, то такой алгоритм приведет к смещенной оценке. Разработанный нами алгоритм просматривает все записи с заданной категорией жертв, и при присвоении возраста жертвам в каждой очередной записи сравнивает суммы квадратичных отклонений между долями возрастов в ALK и накопленными долями присвоенных ранее возрастов в рабочей таблице, при этом выбирается тот вариант присвоения возраста, который приводит к наименьшей сумме квадратов отклонений.

Расчет среднего состава желудка

После обработки файла для выбранного квартала и года, заключающейся в определении возраста жертв, следующая программа для того же интервала времени рассчитывает содержимое желудков хищника по возрастным группам. Результатом работы программы является таблица, содержащая средние величины массы пищи в одном желудке данного возраста хищника – для разных возрастов хищника и по видам и возрастам жертв. Пример такого файла приведен в табл. 6.6. Например, в среднем желудке трески возраста 2 найдены креветка и мойва разных возрастов, треска в возрасте 1 года и небольшое количество окуней, возраст которых определить не удалось.

Таблица 6.6

Пример выходного файла разработанной в среде PARADOX программы определения усредненного состава желудка трески разных возрастов для II квартала 1992 г. (фрагмент)

Возраст хищника - трески	Код жертвы	Возраст жертвы	Содержимое желудка (г)
1	61791801	3	0,0052
1	61791801	6	0,0017
1	8755030201	3	0,0728
2	61791801	1	0,0000
2	61791801	2	0,0002
2	61791801	3	0,0021
2	61791801	4	0,0066
2	61791801	6	0,0344
2	8755030201	1	0,2441
2	8755030201	2	1,2037
2	8755030201	3	1,3724
2	8755030201	4	0,7832
2	8791030402	1	0,0024
2	88260101	9999	0,0002

Рисунок 6.1. Блок-схема алгоритма определения кода длины и возраста жертв

да

Рис.3-1. Схема алгоритма определения кодов длины и возраста жертв

 

Эта процедура выполняется тоже в среде PARADOX. Именно по этой информации формируются входные файлы по составу желудков для MSVPA, причем каждому кварталу каждого года соответствует один файл.