최대 지속가능수익률

Maximum sustainable yield

개체 생태학이나 경제학에서, 이론적으로 한 종의 주식에서 무한정 가져갈 수 있는 최대의 수확량(또는 어획량)이다. 지속가능한 수확의 개념에 기초하여, MSY의 개념은 일반적으로 모집단에 추가될 개인을 추수함으로써 최대 성장률의 시점에서 모집단의 규모를 유지함으로써 모집단의 생산성이 무한정 유지되도록 하는 것을 목표로 한다. 로지스틱 성장을 가정하면, 개체수가 적을 때 자원 제한이 개인의 생식율을 제약하지 않지만, 개인이 적기 때문에 전체적인 수확량이 적다. 운반 용량의 절반으로 대표되는 중간 인구 밀도에서 개인은 최대 비율로 번식할 수 있다. 최대 지속 가능한 수확량이라 불리는 이 시점에는 개체 재생수가 많아 인구의 성장이 최대치에 달해 수확할 수 있는 개체들의 잉여가 있다. 이 지점 이상에서 밀도 의존 인자는 인구가 운반능력에 도달할 때까지 번식을 점점 제한한다. 이때 수확할 잉여 개체가 없어 수확량이 0으로 떨어진다. 최대 지속가능 수익률은 보통 최적 지속가능 수익률최대 경제 수익률보다 높다.

MSY는 어업 관리에 광범위하게 사용된다. 로지스틱(Schaefer) 모델과 달리,[1] MSY는 대부분의 현대 어업 모델에서 정제되어 미개척 인구 규모의 약 30%에서 발생한다.[2][3] 이 분수는 종의 생활 이력과 어업 방법의 연령별 선택성에 따라 개체마다 다르다.

역사

수산경영전략으로서의 MSY 개념은 1930년대 초 뉴저지벨마에서 발전했다.[4][5][6] 그것은 인기가 1950년대에 surplus-production 모델들 것으로 보이며 논리적 단순한 경영 목표로서 명시적으로 견적 MSY.[1], 그 당시의 다른 간단한 관리 목표의 부족, MSY은 경선 관리 목표로 여러 국제 기구에 의해 입양되었다(예:IWC, IATTC,[7]나와 결합한 출현과 증가하였습니다교착 보체 흡착 시험, ICNAF), 그리고 개별 국가.[8]

1949년과 1955년 사이에 미국은 MSY가 국제어업경영의 목표를 선언하도록 교묘하게 움직였다(존슨 2007). 1955년에 마침내 채택된 국제 MSY 조약은 외국 함대들에게 어떤 해안에서든 조업을 할 수 있는 권리를 주었다. 외국 보트를 제외시키고자 하는 국가들은 먼저 자국의 물고기가 남획되었다는 것을 증명해야 했다.[9]

이 모델에 대한 경험이 쌓이면서, 일부 연구자들은 그것이 현실 세계의 운영 복잡성과 영양과 다른 상호작용의 영향을 다루는 능력이 부족하다는 것을 명백하게 알게 되었다. 1977년 피터 라킨은 비문을 써서 다음과 같은 몇 가지 이유로 최대 지속 수율의 목표에 도전했다. 그것은 인구를 너무 많은 위험에 빠뜨렸으며, 생산성의 공간적 변동성을 고려하지 않았으며, 어업의 초점 이외에는 어종을 고려하지 않았으며, 어업의 이익만을 고려했으며, 정치적 압력에 민감했다.[10] 사실, 이러한 비판들 중 어느 것도 지속가능성을 목표로 한 것은 아니었다. 첫 번째는 매개변수가 불확실한 절대 MSY를 추구하는 것이 위험하다는 점에 주목했다. 나머지 사람들은 MSY의 목표가 전체론적인 것이 아니라 관련 특징들을 너무 많이 빠뜨렸다고 지적한다.[9]

일부 관리자들은 보다 보수적인 할당량 권고안을 사용하기 시작했지만, 수산 경영을 위한 MSY 모델의 영향력은 여전히 우세했다. 과학계가 경영목표로서의 MSY의 적절성과 효과성에 의문을 제기하기 시작하던 중 1982년 유엔해양법협약에 편입되어 국가 및 국제어업법 및 법과의 통합을 보장하게 되었다.[10][11][8] 월터스와 맥과이어에 따르면 1990년대 초 북대구가 붕괴하면서 절정에 달한 '제도적 저그노우트'가 작동했다.[12]

모델링 MSY

인구 증가

MSY와 같은 모든 지속 가능한 수확 모델 뒤에 있는 핵심 가정은 유기체의 개체수가 성장하고 자신을 대체한다는 것이다. 즉, 재생 가능한 자원이다. 또한 수확시 증가율, 생존율, 생식률이 증가하여 인구밀도가 감소하기 때문에 수확할 수 있는 바이오매스 잉여를 발생한다고 가정한다.[4] 그렇지 않으면 지속 가능한 수확이 불가능할 것이다.

재생 가능한 자원 수확에 대한 또 다른 가정은 유기체의 개체수가 무한정 증가하지 않는다는 것이다; 그들은 평형 인구 크기에 도달하는데, 이는 개체 수가 모집단에 이용 가능한 자원과 일치할 때 발생한다(즉, 고전적인 로지스틱 성장을 가정한다. 운반 능력이라고 불리는 이 평형 인구 크기에서, 인구는 안정적인 크기를 유지한다.[13]

그림 1

로지스틱 모델(또는 로지스틱 함수)은 앞의 두 가정 하에서 경계 인구 증가를 설명하는 데 사용되는 함수다. 로지스틱 함수는 번식할 개체가 없을 때와 평형 개수가 있을 때(즉, 운반 용량에서) 양 극단에서 경계한다. 로지스틱 모델에서, 이 두 한계 사이의 인구 증가율은 대부분 S자형으로 가정된다(그림 1). 일부 개체군이 안정적인 평형을 향해 로지스틱 방식으로 성장한다는 과학적 증거가 있다. 흔히 인용되는 예는 효모로지스틱 성장이다.

로지스틱 성장을 설명하는 방정식은 다음과 같다.[13]

= + - 0 - r }{{0}}{{등분 1.1)

매개변수 값은 다음과 같다.

=시간 t에서의 모집단 크기
K인구 이동 용량
= 0시 모집단 크기
= 인구 증가의 내재가율(매우 작을 때 인구가 증가하는 비율)

로지스틱 함수에서 K 이 알려져 있는 한 어느 지점에서나 모집단 크기를 계산할 수 있다.

그림 2

차별화 방정식 1.1은 N이 증가함에 따라 모집단의 비율이 어떻게 증가하는지에 대한 식을 제공한다. 처음에는 인구 증가 속도가 빠르지만, 인구가 증가함에 따라 속도가 느려지기 시작하고, 그 후에는 최대 증가율까지 낮아지기 시작한다(그림 2).

그림 2에 대한 방정식은 등식 1.1의 차이다(Verhulst의 1838 성장 모델):[13]

t= ( - N ){\{\frac {dN}}}=rN등분 1.2)

은(는) 시간의 변화에 관한 인구 변화(N)로 이해할 수 있다. 방정식 1.2는 로지스틱 성장이 수학적으로 표현되는 일반적인 방식이며 몇 가지 중요한 특징을 가지고 있다. 첫째, 매우 낮은 모집단 규모에서 K{\{\의 값이 작으므로 모집단 은 대략 r{\ rN과 같으며 이는 모집단이 비율 r(인구 증가의 고유 속도)로 기하급수적으로 증가하고 있음을 의미한다. 그럼에도 불구하고 인구증가율은 매우 낮다(그림 2의 y축에 대한 낮은 값). 각 개인은 높은 비율로 재생산하고 있지만, 재생산하는 개인은 거의 없기 때문이다. 반대로 모집단이 클 때 N 의 값이 1에 접근하여 방정식 1.2의 괄호 안의 항을 0으로 으로 감소시킨다. 그 효과는 각 개인이 거의 재생산을 하지 않거나 사망률이 높기 때문에 인구 증가율이 다시 매우 낮다는 것이다.[13] 이러한 두 극단의 결과로 인구 증가율은 중간 모집단에서 최대치 또는 운반 용량의 절반이다(= N

MSY 모델

그림 3

수집을 모델링하는 가장 간단한 방법은 로지스틱 방정식을 수정하여 특정 개수의 개체가 지속적으로 제거되도록 하는 것이다.[13]

t= r - )- H {N등분 1.3)

여기서 H는 개체군에서 제거되는 개체 수, 즉 수확률을 나타낸다. H가 일정할 때, 제거되는 개인의 수가 인구 증가율과 같을 때 인구는 평형 상태가 된다(그림 3). 특정 수확체제에 따른 평형 모집단 크기는 모집단이 증가하지 않을 때, 즉 d = 일 때 확인할 수 있다 이는 인구 증가율이 수확률과 동일한 경우에 발생한다.

그림 3은 인구밀도에 따라 성장률이 어떻게 변화하는지를 보여준다. 저밀도(운반용량과는 거리가 먼)의 경우, 단지 출산할 유기체가 거의 없기 때문에 모집단에 거의 추가(또는 "채용")가 없다. 하지만 고밀도에서는 자원 경쟁이 치열하고, 사망률이 높기 때문에 성장률이 다시 낮다. 이 두 극단 사이에 인구 증가율은 최대값까지 한다( MS Y {\MSY}). 이 최대 지점은 자연 과정에 의해 모집단에 추가될 수 있는 최대 개인 수를 나타낸다. 만약 이것보다 더 많은 개인을 인구에서 제거한다면, 인구는 멸종의 위험에 처하게 된다.[14] 지속 가능한 최대 수확량이라 불리는 지속 가능한 방식으로 수확할 수 있는 최대 개수는 이 최대 지점에 의해 주어진다.

그림 3은 또한 수확률에 대한 몇 가지 가능한 값인 H를 .H 1 {\ H_1}에서 낮은 모집단 크기( 와 높은 모집단 평형점( b 의 두 가지 가능한 모집단 평형점이 있다. 수확량이 약간 높지만, 최대 성장률을 생성하는 모집단 크기인 평형점( Y{\은 하나뿐입니다. 로지스틱 성장이 있을 때, 최대 지속 가능한 수율이라고 불리는 이 지점은 인구 크기가 운반 용량의 절반인 곳이다( = 2 {\N={\ 최대 지속가능 수익률은 평형상태의 인구에서 얻을 수 있는 최대 수익률이다. 그림 3에서 (가) 2 }}보다 높을 경우 수확량은 모집단 크기를 초과할 것이다(그림 3의 3 {\ H_{ 의 모든 값에서 수확률이 인구 증가율보다 높기 때문에 이 수확 속도는 지속 가능하지 않다

MSY 모델의 중요한 특징은 수확된 개체군이 환경변동이나 불법취득에 어떻게 반응하는가에 있다. 일정한 수확량 에서 수확한 b의 인구를 생각해 보십시오 (겨울나 불법 수확으로 인해) 인구가 감소하면 밀도에 의존하는 인구 규제가 완화되고 수확량이 증가하여 인구가 다시 로 이동하게 된다., 안정된 평형. 이 경우 부정적인 피드백 루프가 안정성을 만든다. 그러나 일정한 수확 H }의 평형점 하한은 안정적이지 않다. 인구 감소나 불법 수확은 현재 수확 수준보다 훨씬 낮은 인구 산출량을 감소시켜 소멸로 이어지는 긍정적인 피드백 루프를 만들어낼 것이다. 에서 수확하는 것도 잠재적으로 불안정하다. 수확체질( 을 줄이지 않으면 개체수가 조금만 감소해도 양성 피드백 루프와 소멸로 이어질 수 있다. 따라서 일부 사람들은 MSY에서의 수확이 생태학적, 경제적 측면에서 안전하지 않다고 생각한다.[14][15] MSY 모델 자체는 모집단의 일정 비율을 수확하거나 실제 숫자보다는 일정한 노력의 제약으로 수정될 수 있으며, 따라서 일부 불안정성을 피할 수 있다.[14]

MSY 평형점은 반안정적이다. 즉, 모집단 크기의 작은 증가를 보상하고, H를 줄이지 않으면 소량 소멸한다. 따라서 MSY에서 수확하는 것은 매우 위험하다. 왜냐하면 그것은 가장자리에 있기 때문이다. 작은 인구 감소는 긍정적인 피드백으로 이어지고, 수확된 개체수가 그대로 유지되면 개체수가 급격히 감소하여 멸종하게 된다.[14][15]

최대 지속적 수확량 공식({\H )은 최대 모집단 또는 운반 용량( )의 4분의 1에 해당하는 고유 성장률( 이다.[16]

인구통계학적 구조화된 모집단의 경우

MSY의 원칙은 종종 연령 구조화된 인구에게도 적용된다.[17] 계산은 더 복잡할 수 있으며, 결과는 종종 유충 단계(흔히 밀도 의존 재생산으로 모델링) 및/또는 기타 수명 단계에서 밀도 의존성이 발생하는지에 따라 달라진다.[18] 밀도 의존도가 유충에만 작용하면 다른 모든 생물의 수확이 없는 최적의 생장기(크기 또는 나이계급)가 있는 것으로 나타났다.[17] 따라서 최적의 전략은 MSY에서 가장 가치 있는 생명 단계를 수집하는 것이다.[19] 그러나 연령과 단계 구조화된 모델에서는 항상 일정한 MSY가 존재하는 것은 아니다. 이러한 경우 시간 경과에 따라 수확량과 자원이 변동하는 경우 주기적 수확이 최적이다.[20] 또한, 환경 확률성은 최적 수확량을 결정할 때 구조화되지 않은 모집단과 근본적으로 다른 방법으로 인구통계학적 구조화 모집단과 상호작용한다. 실제로 해양에 남겨질 최적 바이오매스는 MSY에서 양식했을 때, 단계 구조도 모델에 포함되는 경우 밀도 의존 채용 기능의 세부사항에 따라 유사 결정론적 모델보다 더 높거나 낮을 수 있다.[21]

MSY 모델의 의미

이전에 수확되지 않았던 개체군을 수확하기 시작하면 항상 개체수의 감소로 이어질 것이다. 즉, 수확된 인구가 원래 운반능력을 유지하는 것은 불가능하다. 대신, 인구는 새로운 낮은 평형 크기로 안정화되거나, 수확률이 너무 높으면 0으로 감소할 것이다.

모집단이 지속해서 수확될 수 있는 이유는 밀도에 의존하는 반응을 보이기 때문이다.[14][15] 이는 K 이하의 어떤 모집단 규모에서도 모집단 크기를 줄이지 않고 수확이 가능한 잉여 수확량을 생산하고 있음을 의미한다. 밀도 의존은 섭동 후 인구가 평형상태로 돌아갈 수 있도록 하는 조절 과정이다. 로지스틱 방정식은 밀도 의존성이 부정적인 피드백의 형태를 취한다고 가정한다.[15]

만약 개체 수가 MSY보다 더 높은 수준의 개체군에서 일정한 숫자로 수확된다면, 개체군은 멸종으로 감소할 것이다. MSY 수준 이하로 수확하면 시작인구가 불안정한 평형인구의 크기를 초과할 경우 안정적 평형인구가 된다.

MSY 사용

MSY는 상업적으로 중요한 물고기와 야생동물과 같은 재생 가능한 생물자원의 관리에 특히 영향력이 있었다. 어업 측면에서 최대 지속가능수익률(MSY)은 기존 환경조건에서 주식에서 포획할 수 있는 최대 평균어획량이다.[22] MSY는 최대 대체율과 함께 인구를 어느 정도 중간 풍요로 유지하기 위해 너무 많은 수확과 너무 적은 수확 사이의 균형을 목표로 한다.

MSY와 관련하여 최대 경제수익률(MEY)은 사회에 최대의 순경제적 이익이나 이익을 제공하는 어획량 수준이다.[23][24] 최적의 지속 가능한 수율과 마찬가지로, MEY는 보통 MSY보다 적다.

MSY 접근법의 한계

야생동물, 산림, 어업을 규제하는 주정부 및 연방정부 기관에 의해 널리 행해지고 있지만, MSY는 생태학자 등으로부터 이론적 이유와 실제적 이유 모두에서 심한 비난을 받고 있다.[15] 최대 지속 가능한 수율의 개념은 실제 적용이 항상 쉬운 것은 아니다. 추정 문제는 일부 모형의 가정 불량과 데이터의 신뢰도 부족으로 발생한다.[8][25] 예를 들어, 생물학자들은 항상 인구의 크기와 성장률을 명확하게 결정할 수 있는 충분한 데이터를 가지고 있지는 않다. 인구가 경쟁으로부터 둔화되기 시작하는 시점을 계산하는 것 또한 매우 어렵다. MSY의 개념은 또한 모집단의 모든 개인을 동일시하는 경향이 있어 크기나 연령층 등 인구 구조의 모든 측면과 그들의 성장, 생존, 재생산의 차이율을 무시한다.[25]

경영목표로서 MSY(즉, 매년 취할 수 있는 고정 어획물로 MSY)의 정적인 해석은 일반적으로 적절하지 않다. 이는 물고기 개체수가 자연적인 변동(즉, MSY는 환경을 비변동적인 것으로 취급)을 많이 겪는다는 사실을 무시하기 때문이다. 그리고 대개는 공동체에 의해 심하게 고갈될 것이기 때문이다.Nstant-train [25]전략 따라서 대부분의 수산과학자들은 이제 MSY를 보다 역동적인 의미로 변동하는 자원에 특정한 수확 전략을 적용하여 얻은 최대 평균 수확량(May)으로 해석한다.[8] 또는 최적의 "탈출 전략"으로서, 여기서 탈출은 [수확할 수 있는 물고기의 양보다] 바다에 남아 있어야 하는 물고기의 양을 의미한다. 탈출 전략은 종종 수확되고 확률적으로 변동하는 모집단의 예상 수확량을 최대화하기 위한 최적의 전략이다.[26]

그러나 MSY의 한계점이 인간보다 가장 직관적인 판단을 사용한다는 것을 의미하지는 않는다. 천연자원관리교실 학생들을 이용한 실험에서는 과거 경험, 직관, 어업관리 최선의 판단을 사용하는 사람들이 MSY 계산을 사용하는 컴퓨터에 비해 훨씬 적은 장기수확률을 보인다는 것을 알 수 있다. 심지어 그러한 계산이 잘못된 인구동적 모델에서 나온다고 해도 말이다.[27]

MSY 및 MSY 계산에 대한 보다 현대적인 설명은 다음을 참조하십시오.

오렌지 러피

한 종의 개체수 역학을 추정하는 오류의 한 예가 뉴질랜드 오렌지 거친 어장에서 발생했다. 초기 쿼터는 오렌지 러피의 수명이 상당히 짧고 비교적 빨리 번식한다는 가정에 근거했다. 그러나, 오렌지 러피는 오랜 세월을 살았고 천천히 번식했다는 것이 나중에 밝혀졌다. (~30년). 이 단계까지 주식은 대부분 고갈되었다.[citation needed]

비판

이 접근법은 어업 경영과 관련된 몇 가지 주요 요인을 무시한다는 비난을 받았고 많은 어업들이 파괴적인 붕괴를 초래했다. 보존 생물학자들 사이에서 그것은 널리 위험하고 오용된 것으로 여겨진다.[29][12]

남획

전 세계에 걸쳐서 세계 어업에 위기가 닥치고 있다.[30] 최근 몇 년 동안 많은 중요한 어업들의 생산성에서 가속적인 감소가 관찰되었다.[31] 최근 황폐화된 어업으로는 대고래 어업, 서대서양 그랜드뱅크 어업, 페루 멸치 어업 등이 있다.[32] 유엔식량농업기구(FAO)가 최근 세계 어업 상태를 평가한 결과 1990년대에는 약 1억 톤의 어획량이 평준화된 것으로 나타났다.[33]

여기에 글로벌 어획량의 구성도 달라졌다.[34] 어부들이 대구, 참치, 상어, 도미와 같은 더 크고 오래 사는 포식성 어종을 고갈시킴에 따라, 그들은 다음 단계로 내려간다 - 더 작고, 수명이 짧으며, 가치가 떨어지는 경향이 있는 종들.[35]

남획은 공동체의 비극을 보여주는 전형적인 예다.[32]

최적 지속 가능 수율

인구 생태학경제에서 최적의 지속가능 수익률은 총 수익과 총 비용의 차이를 극대화하는 노력 수준(LOE)이다. 또는 한계 수익이 한계비용과 같은 경우. 이러한 수준의 노력은 활용되는 자원의 경제적 이익 또는 임대료를 최대화한다. 그것은 일반적으로 최대 지속가능 수익률보다 낮은 노력 수준에 해당한다. 환경과학에서, 최적의 지속가능 수익률은 인구 또는 그 환경의 이 수준의 수익률의 지속을 지원하는 능력을 감소시키지 않고 장기간에 걸쳐 달성할 수 있는 재생가능 자원의 가장 큰 경제적 수익률이다.

참고 항목

참조

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