2020年11月29日
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從傳統到創新! 漁業資源評估法:基因科技成產業新利器

內容提供/《漁業推廣》月刊   文、圖片提供/國立中山大學海洋事務研究所教授 張水鍇、國立中山大學海洋事務研究所研究生 陳奕臻

臺灣環伺生產力豐沛的東海、南海和西太平洋,又處在氣候適合、洋流交會、地形多元的外在環境,因此海洋生物資源相當豐富且多樣,孕育了臺灣艱辛又驕傲的漁業發展,從沿、近海到國際盛名的遠洋漁業,從傳統到高科技、高效率的多樣漁法。

然而近幾世紀,這些漁業都因海洋資源的衰退,而逐漸凋零,有的已經不復存在,有的規模已大不如前。努力「打魚」的同時,現在漁民和管理者口中多了「資源狀況如何」的話題。評估資源狀況的方法,傳統上要倚靠從商業捕撈得來的資料,近幾年則利用基因科技,透過基因標誌及親緣關係分析等方式,發展出資源評估的可能創新方法。

漁業資源變動的概念

長久以來,漁業資源遵循大自然的生息法則,為延續下一代而「繁殖」,下一代也會逐漸「成長」,個體變長、變重,再成為有繁殖能力的個體,繼續孕育下一代;而這些個體也會因年老、生病、被捕食而「自然死亡」,或被人類捕撈而「漁撈死亡」。

繁殖、成長、自然死亡、漁撈死亡這4項就組成了漁業資源變動的4大因素;其中,「繁殖+成長-自然死亡」(繁殖加上成長所增加的量,再扣掉自然死亡的量),我們稱為「自然增加量」。「永續」利用的意思,就是漁業捕撈量能和自然增加量取得平衡,這樣資源就能維持「生生不息」;而這時與自然增加量相當的漁獲量,就稱為「持續生產量」。

現地查核白帶魚卸魚。

一個漁業資源的自然增加量並非一成不變,在許多不同水準的持續生產量中,與「最大」自然增加量相當的,就是漁業管理常聽到的「最大可持續生產量」(Maximum Sustainable Yield ,MSY)。

傳統評估資源量的方式

過去捕撈技術還不是很發達時,人們不用擔心資源會被用完,但當商業捕撈盛行之後,人類造成的「漁撈死亡」就變得很重要,甚至造成可以繁殖的大魚被捕光、或魚還沒長大就被捕獲(捕到的魚逐漸變小),因而造成整體繁殖量降低(漁獲量明顯下降)。這些就是資源被「過漁」的主要特徵。

因此,人類開始意識到海裡的魚並不是無窮無盡的,為了讓漁業永續發展,就出現漁業生物學的研究,想要瞭解魚長到多大開始繁殖、成長速度如何、以及海裡還有多少魚等等,而其中一門科學稱作漁業資源評估(fishery stock assessment),是為估計魚類數量上的變化(資源量變動)。

查報員於港邊丈量魚體大小並協助落實卸魚聲明。

一個完整的評估,傳統上需要3項資料:1、代表一個魚群在自然狀態下數量的變動過程,科學家利用魚類天生具有的生物特性,如成長、繁殖、自然死亡等的一些資訊,或科學家所稱的「參數」,來模擬這個動態過程;2、代表漁業壓力的漁獲量資料,包括體長資料,以知道漁業是在捕幾歲的魚;3、代表資源量(尾數或重量)趨勢的相對資源指標,這指標可以由科學調查或是從漁業資料計算得來,一般是用單位努力漁獲量(CPUE)代表。這些資料套用到模擬資源動態的數學模式中,就估計出「資源狀況」(是否過漁),並且可以預測未來資源的變動,提供管理所需科學建議。

資源評估新科技

以上所介紹是目前一般常用評估資源狀況的方法,藉此從漁業蒐集來的資料的品質極為關鍵:資料內容若不夠詳細,評估的模式就只能選簡單的,評估結果代表性就會降低,而若資料正確性不高(部分資料被隱瞞或錯誤),評估結果也就會誤導。

為此,科學家一直在發展不需完全倚賴從漁業蒐集來的資料,特別是針對比較重要或經濟價值較高的魚種資源。以下介紹兩種利用基因科技的新方法,不需要倚賴漁業資料,且已被證實有很高的可信度、成本又比海上調查低很多。

這兩種方法的基礎是傳統標誌再捕法(標誌放流法), 科學家利用標誌再捕法並配合遺傳學相關技術,發展了一種稱為基因標誌再捕法(Genetic Mark-Recapture)、另一種稱為親緣關係標誌再捕法(Close-Kin Mark-Recapture,CKMR)。

傳統標誌再捕法

標誌再捕法是常見的野生動物數量評估方式,可估計難以直接計數或流動性大的物種。以海水魚類來說,主要概念是出海捕撈要研究的魚,在許多魚身上作標記、或置入傳統或電子式的標籤,之後再釋放回海中。一段時間後,再從漁民捕撈到的魚中,計算捕回有標記或標籤魚的數量,依據這個來推算魚在大海中的總數量。

傳統標誌再捕法用來計算資源總尾數的概念。

基因標誌再捕法

類似傳統標誌再捕法概念,但是是在海上捕到魚後,採魚體上的基因作為「標籤」,只需一小塊肌肉, 而不是把實體的標籤放在魚體上;採完肌肉後將魚放流回去,等這些魚充分與大海的魚混合後(通常一年後),再從捕撈回的魚中,計算具有相同基因標記的魚數量,進而估算不同年齡(配上體長資料)和同時出生那群魚的絕對豐度。它的兩大優點是「基因」不會像實體標籤脫落,以及成本較低且較準確。

澳洲CSIRO發明基因標誌再捕法採樣過程。(圖片提供/CSIRO)

親緣關係標誌再捕法CKMR

這個方法也是沒有實質置入人為的「標誌」。它的概念是每一尾魚本身在基因上就是一個標籤,這個標籤包含了那尾魚的親戚(父母、或甚至兄弟姊妹)的標記,當牠的父母也被捕了,就是一種「再捕」,所以只要在卸魚港口蒐集足夠的漁獲物樣本就可以,不需要出海去「標誌」,也不需要漁民在捕魚過程記錄再捕到的資料。

CKMR適用於大多數商業捕撈魚種上,且樣本來源並不一定要活體,所以用魚市場的採樣就可以,且能以較少成本獲得大量資料。分析結果可反應成魚的絕對資源量,與其他資料整合後亦可得知魚體特定年齡 / 體長的繁殖力和成魚死亡率等資訊,對長時間的漁業資源管理相當有幫助。

親緣關係標誌再捕法的簡單概念。(小魚是子代,大魚是親代,深色和淺色魚分別是有採樣
到及沒採樣到的樣本,圖來自發明者文章)。

以往科學家都必須倚靠來自漁業的資料,才能評估資源狀況,因此也就受到這些資料品質的限制,有時漁民不相信資源評估,因為他們心知提供資料的不正確性。而拜科技發達之賜,越來越多不用倚靠漁業資料的方法被發明出來,例如監控漁船的VMS或是AIS船位資料,現在都已大量被使用來估計漁業的努力量,而不用完全倚靠業者填的報表。在分子生物學的持續發展下,相信未來有更多方式,將可作為漁業資源評估中有力的新工具。

本文轉載自405期《漁業推廣》月刊,原文標題〈從傳統到創新 漁業資源評估〉

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