MSY理論の問題と順応的管理に関する話題

MSY理論の問題と順応的管理に
関する話題
松田裕之（横浜国大）
日本水産学会政策委員長
日本生態学会長
Pew Marine Conservation Fellow
12/6/06
2012.6.29 15:00-15:30
1
今日の話題
• 古典的MSY批判
– r, K仮説
– 不確実性への対処
• 私のMSY批判
– 生態系管理論
– 生態系サービス論
• 順応的管理の推奨
– 順応的管理は万能か？
– 該当種だけを監視した管理は危うい
12/6/06
2
• 再生産曲線
– Nt+1= f(Nt) Nt – C
– 漁獲量Cの最大化
• MSYの解
– f(N) N = Cとなる平衡
資源量において、Cが
最大となる値が
MSY(最大持続生産
量)
12/6/06
余剰生産力f(N)N
MSY仮説に必要な概念（定常）
漁獲量C
資源量N
3
MSYの利点
• 理と利を説ける
– 持続可能性は環境問題のキーワード。その元祖
は水産学！
– 国連海洋法条約の条文にもある
– 長期的にはMSYが経済的に有利
– MSYは生物資源を枯渇させない（生物多様性保
全とも合致する）
– 乱獲でも禁漁でもない中庸の解である
12/6/06
4
古典的MSYへの批判
• 再生産曲線は変動する(過程誤差)
• 現在価値（将来の漁獲利益より現在のそれが優
先される）
• 漁獲量と効用は比例関係にない
• 共有地の悲劇（自由競争でMSYは合理的解では
ない）
• 種間相互作用を考慮していない
• 再生産曲線は既知ではない
• 資源量は既知ではない(推定誤差)
12/6/06
5
MSY概念の拡張(非定常)
非定常
現在価値
効用≠漁獲量
• 再生産曲線
– Nt+1= f(Nt,t) Nt – Ct
– 累積漁獲量∑κtg(Ct)
• MSYの解(例)
– Nt+1=NtExp[rt-aNt]-Ct
– rt=r[1+sin(2pt/T)]
– Y= ∑Ctのとき
– 獲り残し量一定策（CES） Ct=Nt-N*
12/6/06
資源量推定
誤差に頑健
でない
6
MSY概念の拡張(非線形効用)
非定常
現在価値
600
効用≠漁獲量
資源量
500
漁獲量
• 再生産曲線
– Nt+1= f(Nt,t) Nt – Ct
– 累積漁獲量∑κtg(Ct)
• MSYの解(例)
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
– Nt+1=NtExp[rt-aNt]-Ct
– rt=r[1+sin(2pt/T)]
資源変動と
-dt
位相をずらす
– Y= ∑e √Ctのとき
– Ct=f[1+sin(α+2pt/T)]で最適解は上図
12/6/06
7
今日の話題
• 古典的MSY批判
– r, K仮説
– 不確実性への対処
• 私のMSY批判
– 生態系管理論
– 生態系サービス論
• 順応的管理の推奨
– 順応的管理は万能か？
– 該当種だけを監視した管理は危うい
12/6/06
8
Unconstrained MSY that maximizes the total
yield from the community
(Matsuda & Abrams 2006)
•
•
•
•
•
•
•
•
dNi/dt = (ri+SaijNj)Ni – Ci
Y = SpiCi
We choose fishing effort ei independently;
6-species systems including 2 prey
random matrix with 50% probabilities;
we seek r having a positive equilibrium;
price p is 0-1 for prey, 0-10 for predators
Unconstrained MSY that may result in extinction;
12/6/06
6
5
4
3
1
2
9
仮想生態系のMSY
(Matsuda & Abrams 2006)
6種を保全するという制約がないときの解
ある魚種への漁
獲は別の魚種の
CCを変える
(a)
6種すべてを保全するという制約下での解
(d)
(c)
(b)
5
5
4
5
4
3
1
100%
12/6/06
2
5
5
4
3
86%
2
4
3
3
1
6
6
6
6
6
MSYは種の存続
を保障しない
(e)
1
2
41%
4
3
1
2
82%
1
2
51%
10
Ecosystem services V(N, C)
• V(N, C) = Y(C) – cE + S(N) + U(E)
漁業の利益は
生態系サービ
スの一部
•
•
•
•
Cultural Serivces?
Provisional Service (Fisheries Yield) … Y(C)
Fishing Cost… cE
Utility of standing biomass… S(N)
C… catch; E… fishing effort; N… stock biomass
12/6/06
11
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
Regulating services
S(N)= SN2/(B2+N2)
(S, B) = (100,10)
(S, B) = (50,50)
Stock abundance N
12
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
Mathematics
•
•
•
•
•
•
•
Stock dynamics … dN/dt = (r – aN)N – C,
Catch and yield … C = qEN, Y(C) = pqEN,
Regulating service … S(N) = SN2/(B2+N2),
Equilibrium … N*(E) = (r – qE)/a
Service at N* … V*(E) = pqEN* – cE + S(N*)
Optimal effort Eopt satisfies that V*/E = 0
Maximum Sustainable Ecosystem Service
Eopt = (pqr – ac)/2pq2
13
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
Maximum Sustainable Ecosystem Service
(S, B) = (100,10)
(S, B) = (50,50)
(S, B) = (0,-)
12/6/06
14
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
MSES from food webs
• Community dynamics …
dNi/dt = (ri + ajiNj – qiEi)Ni
• Yield from foodweb… Y(E) = Ei(piqiNi – ci)
• Total ecosystem services...V(E) = Y(E) + Si(Ni)
• Si(Ni) = SiNi2/(Bi2+Ni2)
• We obtained EMSES ↑ Y(E) and EMSY ↑V(E)
12/6/06
15
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
3
(a)
6
4
(b)
5
6
(c)
5
(d)
5
6
5
4
4
4
3
3
3
3
2
(e)
1
2
(f)
6
12/6/06
6
30
4
1
1
15
5
1
2
(g)
6
5
1
2
6
5
(h)
6
5
4
4
4
4
3
3
3
3
2
1
2
1
2
1
2
16
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
Resultant food webs and fishing efforts from
1000 randomly constructed six species systems.
No. of
species
No. of extant
species using
MSY policy
No. of exploited No of extant
species using
species using
MSY policy
MSES policy
No of exploited
species using
MSES policy
0
0
0
0
9
1
0
204
0
96
2
206
792
13
318
3
531
4
43
337
4
236
0
31
201
5
25
0
8
35
6
2
0
905
4
12/6/06
17
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)
Paradigm Shift…（Matsuda 2010)
Maximum Sustainable
Ecosystem Services
Total ecosystem services
= Fisheries Yield
+ Regulating Services
120
Maximum
Sustainable Yield
100
80
Unsustainable
Fisheries
60
40
No take zone
20
0
2008/3/2
12/6/06
0
20
40 Fishing
60 effort 80
100
120
18
愛知目標素案へのDIVERSITASの意見
• MSY is an old concept that developed before emergency
of adaptive management and ecosystem approach. MSY
assumes equilibrium, perfect information and ignores
species interaction. UNCLOS uses the term MSY in article
61 and elsewhere. CoP10 is a good chance to use the term
“wise use of ecosystem services” instead of MSY.
However, in target 6, the term MSY is still used. The
milestone “By 2015, Parties should have restored stocks to
levels that can produce maximum sustainable yield” is not
physically achievable. Some heavily degraded species
needs a much longer time for recovering, even without any
exploitation. E.g. recovery of bluefin tunas to "MSY level"
19
by 2015 is not physically achievable.
今日の話題
• 古典的MSY批判
– r, K仮説
– 不確実性への対処
• 私のMSY批判
– 生態系管理論
– 生態系サービス論
• 順応的管理の推奨
– 順応的管理は万能か？
– 該当種だけを監視した管理は危うい
12/6/06
20
Total Allowable Catch rule
乱獲
BF=0
PP
12/6/06
21
順応的管理（フィードバック管理）は万能か？
Matsuda & Abrams 2004 第３回世界水産学会議講演
dE U N  N *


dt
dN  f ( N )  qEN
dt
12/6/06
N*N*
f(N)
A straw man says;
• Even though the MSY
level is unknown, the
feedback control
stabilizes a broad range
of target stock level.
N*
Stock size N
22
Harvest of prey
(Matsuda & Abrams in review)
dN  r(1 N ) N  fN P  qEN Catch of prey will
decrease predator, rather
dt
K
1 hN
than prey


dP  d d P  bfN  P
1 hN 
dt 
dP/dt=0
In the case of feedback
control,
dN/dt=0
dE
 U (N  S )
dt
12/6/06
23
If fishing effort is regulated by stock abundance,
(Matsuda & Abrams unpublished)
dN  r(1 N ) N  fN P  qEN
dt
K
1 hN


dP  d  gP  bfN  P
1 hN 
dt 
dE/dt = u(N-NT)
12/6/06
24
フィードバック管理は捕食者駆逐，漁業崩
(d)(e) (f)
壊、不規則変動，長期禁漁をもたらす
Prey
Fishing effort
Predator
• Feedback control may result in
extinction of either fishery or
predator.
12/6/06
(a)
(b)
(c)
25
Feedback control with community interactions
also result in undesired outcomes. (M & A
unpublished)
9

dNi 
  ri   a ji N j  qei  Ni
dt 
j

10
8
r = (0.454,1.059,1.186,0.247,-0.006,-0.028,-0.059,-0.704,-0.308,-0.238)
7
A = (aji) =
1.
0.74
0.19
0.31
0.
0.
0.
0.
0.7
0.46
0.74
1.
0.87
0.08
0.46
0.66
0.48
0.73
0.84
0.
0.19
0.87
1.
0.96
0.08
0.14
0.83
0.
0.
0.68
0.31
0.08
0.96
1.
0.
0.
0.
0.28
0.
0.88
0.
0.46
0.08
0.
0.1
0.
0.
0.92
0.15
0.84
0.
0.66
0.14
0.
0.
0.1
0.01
0.
0.5
0.69
0.
0.48
0.83
0.
0.
0.01
0.1
0.56
0.
0.
0.
0.73
0.
0.28
0.92
0.
0.56
0.1
0.28
0.
0.7
0.84
0.
0.
0.15
0.5
0.
0.28
0.1
0.
0.46
0.
0.68
0.88
0.84
0.69
0.
0.
0.
0.1
5
6
1
4
2
3
e9 = 0.1, ei = 0
12/6/06
26
Feedback control may result in extinction of other species
(sp. 6).
ratio
de9/dt = u(N9-N9*)
12/6/06
27
生態系アプローチの12原則
CBD2000年CoP5ナイロビ文書
1. 管理目標は社会が選択
2. 管理の分権化
3. 他の生態系への波及効果
を考える
4. 経済的な文脈で管理
5. 生態系の構造と機能を保
全
6. 生態系機能の限界内で管
理
7. 望ましい時空間で行う
8. 目標は長期的視点で設定
12/6/06
9. 変化が不可避と認識
10. 保全と利用のバランス
11. 科学知､伝統知､地域知を考
慮
12. 関連する社会・自然科学分
野を含む
 ５つの運用指針（抄）
指針２利益の公平配分の推進
指針３順応的管理の実践の利
用
指針５セクター相互の共同の確
保
28
結論
• MSY理論は不確実性、不可知性を無視している
• 大事なことはMSYを計算することではなく、減ったとき
に保護し、増えたときに漁業者の手を縛らないこと
• 食物網全体から得られる持続的漁獲高の最大化は、
全種の保全を保障しない
• 持続的に最大化すべきは漁獲高だけでなく、すべての
生態系サービスである
• 責任ある漁業は生態系の監視役となりえるumbrella
種である。それは自然の恵みの一部と、多くの海の情
報を与える。
• 順応的管理も万能ではない
• 生態系サービス評価が問題
• 利用する種だけを監視した順応的管理は危うい
12/6/06
29
(Matsuda, Makino, Kotani, in press)

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