Совершенствование полуэмпирических методов рационального использования биологических ресурсов водоемов

b>1.2. Показатели селективности лова при отцеживании

За основу оценки селективных свойств сетных полотен примем выражения для кривой селективности в виде логистической кривой (Мельников А.В.,1985). Уточнения в этом выражении связаны, прежде всего, с отсутствием для многих видов лова доли рыб, не подверженных селективному действию ячеи, обусловленной большим количеством рыб в улове. С другой стороны, установлено, что и при малом количестве рыб в улове некоторая доля рыб не подвержена селективному действию ячеи, поскольку часть рыбы оказывается у сетного полотна в положении, неудобном для прохода через ячею.

С учетом этих дополнений математическая модель кривой селективности концентрирущих частей отцеживающих орудий лова и ловушек через параметры кривой, коэффициент селективности кs, диапазон селективности Ds, и долю рыб, не подверженных селективному действию ячеи aнc', и размер ячеи А имеет вид:

(1.1)

где ?нc - доля рыб, не подверженных селективному действию ячеи, при любом количестве рыб в улове; ks - коэффициент селективности; Ds - диапазон селективности; А - внутренний размер ячеи; l - длина рыбы.

Хаpактеp кpивой селективности ячеи и сетного мешка можно уточнить, если диапазон селективности pассматpивать pаздельно в интеpвале от l0,25 до l0,5 и от l0,5 до l0,75 и другими способами(Мельников, 1985, 1991 и т.д.). Однако, как показали дальнейшие исследования, эти уточнения в практических расчетах можно не учитывать. Пример семейства кривых селективности для различного размера ячеи приведен на рис. 1.1.

Рис1.1 Семейство кривых селективности для различного размера ячеи.

Долю рыб, не подверженных селективному действию сетного мешка при затеняющем действии улова обычно определяют по формуле (Мельников, 1985):

(1.2)

где ; kп - коэффициент полноты тела рыбы; kсж - коэффициент сжатия тела рыбы; kc - коэффициент соответствия рабочей формы ячеи форме поперечного сечения тела рыбы; ?я - рабочее относительное удлинение ячеи с внутренним размером А; lо и lн - длина рыб, соответствующая накопленной частоте встречаемости среди попадающих в сетной мешок 0,02-0,05 и 0,13- 0,25.

С учетом небольших уловов при работе ряда орудий лова получено следующее выражение для оценки доли рыб, не подверженных селективному действию ячеи:

(1.3)

(1.4)

(1.5)

где lмакс и lмин - соответственно максимальный и минимальный размер рыб в облавливаемых скоплениях.

Пример зависимости доли рыб, не подверженных селективному действию сетного мешка, от размера ячеи приведен на рис. 1.2.

Рис 1.2 Зависимости доли рыб, не подверженных селективному действию сетного мешка, от размера ячеи.

Коэффициент селективности сетного мешка, по А.В. Мельникову (1985),

(1.6)

а диапазон селективности сетного мешка

(1.7)

Установлено, что при небольших уловах в (1.6) и (1.7) коэффициент кс соответствия формы тела рыбы форме ячеи необходимо принимать равным 1, а коэффициент 0,1 при коэффициенте полноты тела рыбы заменять на 0,12. Примеры зависимостей коэффициента селективности и диапазона селективности от размера ячеи приведены на рис. 1.3 и 1.4.

Рис 1.3 Зависимость диапазона селективности от размера ячеи.

Рис 1.4 Зависимость коэффициента селективности от размера ячеи.

При оценке параметров кривой селективности концентрирующих частей орудий лова с небольшими уловами, необходимо учитывать особенности определения параметров и показателей, входящих в соответствующие полуэмпирические расчетные формулы. Особенно следует обратить внимание на определение относительного удлинения ячеи. Такое усилие в большей степени зависит от усилия, которое развивает рыба при прохождении через ячею, чем от усилия от сопротивления сетного полотна при движении в воде.

Уменьшение диапазона селективности и доли рыб, не подверженных селективному действию ячеи, приводит к повышению однородности состава улова и повышению селективности лова. Это условие в некоторых случаях выдвигают при управлении запасами промысловых рыб.

Изменение коэффициента селективности и, соответственно, сдвиг кривой селективности вправо или влево приводит к увеличению или уменьшению доли более мелких рыб в улове, уменьшению прилова рыб непромысловых размеров в улове, большему уходу через ячеи рыб промысловых размеров. В зависимости от требований к составу и величине улова со сдвигом кривой селективности эффективность лова изменяется. При этом в общем случае с учетом одних показателей селективности эффективность лова повышается, а с учетом других- понижается.Например, уменьшение прилова рыб непромысловых размеров обычно приводит к увеличению ухода из орудия лова рыб промысловых размеров. Очевидно, в этом случае принимают некоторый компромиссный вариант, чтобы в приемлемой степени удовлетворить требования к ряду показателей селективности и эффективности лова.

1.3. Показатели селективности лова при объячеивании

Селективные свойства объячеивающих орудий лова обычно оценивают кривой относительной уловистости, которая имеет вид кривой нормального распределения. Некоторые модели этой кривой учитывают ее ассиметричность (Мельников А.В., 1988). Предложена новая модель ассиметричной кривой относительной уловистости, когда в исходном уравнении кривой диапазон селективности выражают через "текущее" значение длины рыбы. Текущее значение диапазона селективности соответствует длине рыбы li, для которой определяют ординату кривой относительной уловистости Рi. Тогда ординаты кривой относительной уловистости сети для рыбы длиной li:

(1.8)

Aф - фабричный размер ячеи; ks - коэффициент селективности сети.

Коэффициент пропорциональности зависит в основном от полноты тела рыбы, и приближенно его значение принимают постоянным для рыб различной длины.

С учетом этого уточнения кривая относительной уловистости сети поднимается более круто, а опускается более полого, чем в соответствии с известными моделями.

Одно из уточнений селективных свойств сетей связано с зависимостью деформации ячеи от размера ячеи и размера рыбы.

Как показал А.В. Мельников (1988), деформация ячеи сетей

(1.9)

где кe - эмпирический коэффициент, равный, например, для сетей из капрона 0,024; d - диаметр сетных нитей; l0- длина рыбы, соответствующая вершине кривой относительной уловистости; кm- коэффициент пропорциональности между массой и длиной рыбы.

Подставим значение eя в известные выражения для коэффициента селективности и диапазона селективности. Тогда

(1.10)

(1.11)

Из полученных выражений следует, что на коэффициент селективности и диапазон селективности влияет длина рыбы l, которая, в свою очередь, зависит от размера ячеи сети. В связи с этим представляет интерес фактическая зависимость коэффициента селективности и диапазона селективности от размера ячеи.

А такую зависимость можно получить, если учесть, что l и А связаны между собой через коэффициент селективности.

Рассмотренные выражения для кривой относительной уловистости и ее параметров можно использовать не только для "прямого" объячеивания, как это рекомендуют в настоящее время, но и для "косого", когда нити ячеи при объячеивании не перпендикулярны продольной оси тела рыбы. При "косом" объячеивании выражения (1.9) - (1.11) остаются в силе, но в расчет принимают условный коэффициент полноты тела рыбы,равный обхвату тела рыбы в "косом" сечении к длине рыбы.

Еще одно существенное уточнение кривой относительной уловистости сетей можно получить, если учесть не только объячеивание рыб сетным полотном, но также запутывание и зацепление. Чем больше длина рыбы, тем выше вероятность запутывания и зацепления. Соответственно, с учетом других способов захвата рыб левый конец кривой относительной уловистости сетей, как обычно, асимптотически приближается к оси абсцисс, а правый располагается над осью тем выше, чем больше в улове рыб, захваченных путем запутывания и зацепления. При таком обобщенном подходе к захвату рыб сетным полотном теорию селективности объячеивающих орудий лова можно в большей степени распространить на многостенные и рамовые сети.

При использовании выражений для оценки селективных свойств сетей необходимо учитывать, что уменьшение диапазона селективности приводит к повышению однородности размерного состава улова, повышению селективности лова и к снижению возможной величины улова. Однако диапазон селективности для рыб одного вида зависит в основном от размера ячеи, который принимают с учетом размерного состава облавливаемых скоплений, а не величины диапазона селективности.

Изменение коэффициента селективности и, соответственно, сдвиг кривой относительной уловистости вправо или влево приводит к вылову более мелких или более крупных рыб в улове, изменению прилова рыб непромысловых размеров, ухода через ячеи рыб промысловых размеров, влияет на величину улова. В зависимости от размерного и видового состава облавливаемых скоплений, требований к составу и величине улова со сдвигом кривой селективности эффективность лова изменяется. При этом в общем случае, как и при отцеживании, с учетом одних показателей селективности эффективность лова повышается, а с учетом других понижается. Обычно требования к кривой относительной уловистости и параметрам кривой как показателям эффективности лова можно установить лишь после определения основных показателей эффективности объячеивающих орудий лова, связанных с приловом рыб непромысловых размеров, уходом рыб промысловых размеров и величиной улова. Однако очевидно, что и в этом случае часто прибегают к выбору компромиссного варианта для наилучшего удовлетворения всех требований в отношении селективности и эффективности рыболовства.

Мы не останавливаемся здесь на оценке селективных свойств набора сетей с различным размером ячеи. С помощью такого набора можно получить самые разнообразные кривые относительной уловистости для удовлетворения различных требований к селективности и эффективности рыболовства. Решению задач селективности набора сетей посвящены исследования Н.Н. Андреева (1955), Ф.И. Баранова (1960), А.В. Мельникова (1988, 1989).

1.4. Показатели биомеханической и биофизической селективности лова

Механическая селективность, обусловленная селективными свойствами концентрирующих частей сетных орудий лова, во многих случаях определяет селективные свойства орудий лова и показатели эффективности, которые от этих свойств зависят. Однако при лове некоторыми орудиями, особенно подвижными, необходимо учитывать другие виды селективности орудий лова. Наибольшее значение среди этих видов селективности имеет биомеханическая селективность (Мельников В.Н., Мельников А.В.,1998).

В процессе лова орудия лова часто изменяют положение и форму. Рыба также обычно перемещается в зону облова, в самой зоне и в орудии лова. Cкорость, длительность, направление перемещения, положение рыб различного вида, размера и пола в зоне орудия лова в общем случае неодинакова. Это различие определяет видовую, размерную (возрастную) и половую биомеханическую селективность орудий лова. Наиболее часто биомеханическая селективность зависит от соотношения между показателями перемещения рыбы и орудия лова. По иному она проявляется при действии на рыбу гидродинамических полей, когда от плавательной способности рыб различных размеров и видов зависит снос рыбы потоком, сопротивление потоку или уход рыбы из потока и т.д. В этом случае наблюдается еще один вид биомеханической селективности, связанный с биофизической селективностью).

О биомеханической селективности в литературе лишь упоминают в основном в связи с влиянием плавательной способности рыб и скорости перемещения на улавливающую способность и производительность тралового лова (Трещев, 1974).

Значительно чаще в литературе упоминают о селективном действии на рыбу гидродинамических полей рыбонасосов и нагнетающих насосов, обусловленном различными значениями порогов реакций рыб на действие гидродинамического поля.

В общем случае можно выделить биомеханическую селективность, которая наблюдается при поступлении рыбы в зону облова (или непосредственно в орудие лова), при переходе рыбы с одного этапа лова на другой и, наконец, при уходе рыбы из зоны облова или из орудия лова. В последнем случае рассматривают биомеханическую селективность в связи с уходом рыбы из орудия лова путем его опережения, через крупноячейную оболочку, путем огибания сетной стенки при перемещении в горизонтальном направлении, под нижнюю подбору и над верхней подборой.

Кроме того, выделяют несколько видов биомеханической селективности при полностью или частично принудительном перемещении рыб гидродинамическим полем, перемещении и ориентации рыбы при реореакции и оптомоторной реакции, при попытке уйти через вихревые шлейфы траловых досок, урезы донных неводов и т.д.

Биомеханическую селективность рассматривают на отдельных этапах лова и для лова в целом, увязывая ее обычно с вероятностью ухода рыбы из зоны облова различными путями.

Степень проявления биомеханической селективности определяют в основном параметры перемещения орудия лова и рыбы, световой режим в водоёме, особенности реакции рыбы на элементы орудий лова, параметры сетного полотна (например, размер ячеи, толщина сетных нитей, степень раскрытия ячей), характеристика физических полей орудий лова. В общем, биомеханическая селективность зависит от таких факторов, которые влияют на вероятность попадания рыбы в орудие лова, а также вероятность ухода рыбы разного размера, вида или пола из зоны облова различными путями. Почти все перечисленные факторы подвержены существенным колебаниям. Cоответственно различают временные и пространственные колебания этого вида селективности различного масштаба - cуточные, месячные, сезонные, в пределах некоторого промыслового района и подрайона, диапазона глубин лова.

При оценке биомеханической селективности в ряде случаев учитывают не только особенности перемещения объекта лова и орудия лова, но и необходимое время перемещения для получения конечного результата. Зависимость биомеханической селективности от временных показателей объясняется, например, усталостью рыбы и постепенным снижением в связи с этим скорости плавания, влиянием времени перемещения рыбы и орудия лова на начало и конец выполнения технологических операций лова или непосредственно на результат лова.

Биомеханическая селективность важна не только сама по себе, но и в связи с оценкой полной селективности орудий лова и рыболовства. По этой причине количественная оценка биомеханической селективности должна быть совместима с оценкой других видов селективности. Таким требованиям при оценке размерной и возрастной селективности в наибольшей степени отвечают кривые селективности и кривые относительной селективности (как и для сетных мешков, сетей, крючков и физических полей), которые характеризуют долю рыбы в улове того или иного размера, вида и пола с учетом проявления биомеханической селективности. Видовую и половую биомеханическую селективность оценивают, как и другие виды селективности, в отношении отдельных размерных или возрастных групп рыб.

Биомеханическая селективность обычно проявляется совместно с другими видами селективности, чаще всего с биофизической и геометрической. Наиболее серьезное и постоянное влияние на биомеханическую селективность оказывает естественный или искусственный световой режим на глубине лова, размеры и форма зоны облова.

Характер, особенности и степень проявления биомеханической селективности существенно отличаются для различных орудий и способов лова рыбы. Это накладывает отпечаток, в частности, на математическое описание биомеханической селективности, долю биомеханической селективности в общей селективности орудий лова и рыболовства.

Рассмотрим, в частности, разработанные нами математические модели биомеханической селективности при разноглубинном траловом лове с учетом ее проявления в предустьевом пространстве трала, при обратном выходе из трала и при уходе через крупноячейную оболочку трала.

Наиболее четко проявляется и наибольшее значение при разноглубинном траловом лове имеет биомеханическая селективность при попытке обратного выхода рыбы из трала. С учетом экспериментальных данных функция кривой размерной биомеханической селективности этого вида в среднем для разноглубинных тралов имеет вид:

где кv - коэффициент, связывающий максимальную скорость плавания рыб vм с ее длиной l; vт - скорость траления; Lв-дальность видимости элементов орудия лова, м.

Выражение (1.12) используют при значениях vт / vм от 0,75 до 1,5. При более низких значениях этого отношения получают на 20-30 % завышенную оценку ординаты кривой селективности.

Из практики лова и из выражения (1.12) следует, что уход рыбы из трала путём его опережения возможен лишь при дневном или сумеречном световом режиме на глубине лова, когда рыба ориентируется в зоне орудия лова в основном с помощью зрения. При этом вероятность ухода практически одинакова при любой дальности видимости орудия лова более 1,5-2,0 м. При необходимости, дальность видимости можно выразить через освещенность на глубине лова и контрастную чувствительность глаза рыбы для этой освещенности.

Биомеханическая селективность этого вида тем больше, чем выше освещённость на глубине лова, больше отношение максимальной скорости плавания рыбы vр к скорости траления vт и сплошность сетной или веревочно-канатной оболочки трала, меньше угол ее атаки. Например, для углов атаки оболочки передней части тралов 8-120 функция кривой биомеханической селективности

где А - внутренний размер ячеи, м.

Удерживающая способность крупноячейной оболочки тралов определяется, прежде всего, эффективностью действия гидродинамического поля оболочки. Но параметры такого поля зависят не только от размера ячеи, но и толщины нитевидных материалов оболочки.

Вот почему в нашем случае сплошность оболочки, от которой преимущественно зависят параметры гидродинамического поля оболочки, более точно характеризует отношение площади нитей оболочки Fн к её фиктивной площади Fф. С учётом этого отношения

В общем случае кривая биомеханической селективности в рассматриваемом случае напоминает кривые селективности сетного мешка, однако ординаты его левого (нижнего) конца часто превышают 0,5-0,6, т.к. далеко не вся, даже самая мелкая, рыба уходит через оболочку. Как и для биомеханической селективности других видов, в этом случае можно построить множество кривых биомеханической селективности этого вида для различных значений показателей, входящих в выражения (1.13) и (1.14). Наибольший интерес при этом представляют семейства кривых селективности при различной скорости траления, а также в зависимости от сплошности оболочки, т.к. эти показатели подлежат оптимизации при проектировании тралов.

Биомеханическая селективность при уходе рыбы из предустьевого пространства трала зависит в основном от отношения скоростей vм/vт, дальности реакции рыбы на элементы трала Lв и площади устья трала Fу. С учетом известных данных о процессе ухода рыбы из предустьевого пространства разноглубинных тралов функция кривой биомеханической селективности этого вида

(1.15)

Так же, как и для биомеханической селективности других видов, можно построить множество кривых биомеханической селективности для различной скорости траления и дальности реакции на элементы трала.

Для современных разноглубинных тралов с большой площадью устья и часто при сумеречном световом режиме на глубине лова биомеханическая селективность рассматриваемого вида обычно выражена слабо или не проявляется совсем.

Произведение трех функций для трех видов биомеханической селективности при разноглубинном траловом лове дает общую биомеханическую селективность разноглубинного тралового лова.

Для оценки относительной роли биомеханической и механической селективности при траловом лове на рис. 6.5 приведен рассчитанный нами пример селективности тралового мешка, биомеханической селективности при попытке обратного выхода из трала и результирующей селективности. Этот пример свидетельствует о сопоставимой в ряде случаев роли механической и биомеханической селективности, особенно при малых скоростях траления.

Из характеристики свойств биомеханической селективности следует, что эти свойства характеризуются кривой селективности. В отличие от механической селективности кривые селективности, характеризующие биомеханическую селективность, значительно более разнообразны и оказывают на эффективность лова разнообразное воздействие. Это хорошо видно на примере трех видов биомеханической селективности при разноглубинном траловом лове.

Наибольшее влияние на биомеханическую селективность и, в связи с ней, на эффективность лова оказывает световой режим в водоемах и скорость перемещения орудия лова. Обычно биомеханическая селективность и ее влияние на эффективность лова проявляется в условиях зрительной ориентации на глубине лова. В таких условиях для одних видов биомеханической селективности увеличение скорости перемещения приводит к снижению селективности лова и увеличению производительности лова, для других, например при выходе через оболочку передней части трала, также к снижению селективности лова, но увеличению улова.

.При оценке биомеханической селективности учитывают, что обычно показатели, влияющие на этот вид селективности, выбирают с учетом их влияния не столько на селективность, сколько на уловистость и производительность лова. Необходимый же размерный и видовой состав улова чаще получают регулированием механической селективности.

Для оценки влияния биомеханической селективности на результаты лова и на основные показатели селективности обычно сначала находят результирующую селективность (дифференциальную уловистость), которую затем вводят в основные уравнения селективности при отцеживании вместо кривых селективности сетных мешков, сливов, садков. Решая основные уравнения селективности с учетом дифференциальной уловистости, находят прилов рыб непромысловых размеров, уход рыб промысловых размеров и относительные показатели, связанные с ними. После этого расчеты повторяют также с применением основных уравнений селективности, но используют кривые селективности при отцеживании рыб сетным полотном. Разница соответствующих показателей селективности и эффективности позволяет оценить влияние биомеханической селективности на показатели селективности и эффективности. Очевидно такой подход к оценке влияния биомеханической селективности на результаты лова возможен, если другими видами селективности, кроме механической и биомеханической, можно пренебречь.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8