Риболовля по харчовому ланцюгу — процес, за допомогою якого рибальство в екосистемі, «вичерпавши велику хижу рибу в верхній частині харчового ланцюга, переходить до все менших видів, нарешті, закінчуючи дрібними рибами та безхребетними, які раніше не споживалися»Pauly, Daniel and Watson, Reg (2009) «Spatial Dynamics of Marine Fisheries» In: Simon A. Levin (ed.) The Princeton Guide to Ecology. Pages 501—509..
Цей процес вперше продемонстрували вчений-риболовник Деніел Полі та інші у статті, опублікованій в журналі Science в 1998 роціPauly D, Christensen V, Dalsgaard J, Froese R and Torres F (1998) «Fishing down marine food webs» Science, 279: 860—863.. Великі риби-хижаки з вищими трофічними рівнями в диких промислах були виснажені. Як наслідок, рибна промисловість систематично «виловлює харчову мережу», орієнтуючись на види риби із поступовим зменшенням трофічних рівнів.
Трофічний рівень риби — це положення, яке вона займає в харчовому ланцюгу. У статті встановлено значення середнього трофічного рівня рибальства як інструменту для вимірювання стану екосистем океану. У 2000 році Конвенція про біологічне різноманіття вибрала середній трофічний рівень рибного вилову, перейменований у «Морський трофічний індекс» (MTI), як один із восьми показників здоров'я екосистеми. Однак багато з найприбутковіших рибних промислів у світі — це промисел ракоподібних і молюсків, який має низький трофічний рівень, що призводить до нижчих значень MTI.«Global fishery development patterns are driven by profit but not trophic level»
Огляд
За останні 50 років кількість великих хижаків, таких як тріска, риба-меч та тунець, скоротилася на 90 %.Myers RA and Worm B (2003) «Rapid worldwide depletion of predatory fish communities» Nature 423: 280—283. Рибальські судна зараз все частіше переслідують меншу кормову рибу, таку як оселедці, сардини, менхадени і анчоуси, які знаходяться нижче в харчовому ланцюгу «Ми їмо приманку і переходимо до медуз і планктону», — каже Полі.UBC PublicAffairs: News 5 October 2006. Крім цього, загальний глобальний обсяг виловленої риби зменшується з кінця 1980-х років.Watson, R and Pauly D (2001) «Systematic distortions in world fisheries catch trends» Nature 414: 534—536..
Середній трофічний рівень Середній трофічний рівень розраховується шляхом присвоєння кожному виду риби або безхребетних номерів на основі їх трофічного рівня. Трофічний рівень — це показник положення організму в харчовій мережі, починаючи з рівня 1 з первинними продуцентами, такими як фітопланктон і морські водорості, потім переміщаючись через первинних споживачів на рівні 2, які поїдають первинних продуцентів, до вторинних споживачів на рівні 2. рівень 3, які поїдають первинних споживачів тощо. У морському середовищі трофічні рівні коливаються від двох до п'яти для верхівкових хижаківA users’ guide to biodiversity indicators Page 38. European Academy of Science, Advisory Council, 2004.. Потім можна розрахувати середній трофічний рівень для рибного вилову шляхом усереднення трофічних рівнів для загального вилову з використанням наборів даних для комерційної висадки рибиYale Center for Environmental Law and Policy: Environmental Performance Index: Marine Trophic Index 2008..
Екодоріжка Команда Полі використала дані про улов від Продовольчої та сільськогосподарської організації ООНFAO Statistics FishBase. Retrieved 22 March 2010., які вона ввела в модель Ecopath. Ecopath — це комп'ютеризована система моделювання екосистеми.Pauly D, Christensen V. and Walters C. (2000) «Ecopath, Ecosim, and Ecospace as tools for evaluating ecosystem impact of fisheries» ICES Journal of Marine Science, 57: 697—706. Функціонування екосистеми можна описати за допомогою аналізу шляху, щоб відстежити напрямок і вплив багатьох факторів, які контролюють екосистему. Оригінальна модель Ecopath була застосована до харчової мережі коралових рифів. Вчені відстежували тигрових акул на вершині харчової мережі та збирали дані про їхню поведінку в харчуванні, що вони їли і скільки. Аналогічно, вони збирали дані про харчування інших організмів у харчових ланцюгах аж до основних виробників, таких як водорості. Ці дані були введені в модель Ecopath, яка потім описувала потік енергії в термінах їжі, коли він рухався від первинних виробників вгору по харчовій мережі до верхнього хижака. Такі моделі дозволяють вченим обчислювати комплексні ефекти, які виникають, як прямі, так і непрямі, від взаємодії багатьох компонентів екосистеми.ECOPATH Modeling: Precursor to an Ecosystem Approach to Fisheries Management NOAA
Модель показала, що за останні 50 років середній трофічний рівень вилову риби знизився десь між 0,5 і 1,0 трофічними рівнями. Це зниження стосувалося як глобально, у світовому масштабі, так і локально в масштабі, характерному для океанів, тобто для окремих підрайонів Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН: Атлантичного, Індійського та Тихого океанів та Середземно-Чорного морів.Stergiou KI (2005) Fisheries impact on trophic levels: long-term trends in Hellenic waters pp. 326—329. In: Papathanassiou E, Zenetos A (Eds) State of the Hellenic marine environment, Hellenic Centre for Marine Research, Athens, Greece.
Критична репліка У своїй статті 1998 року команда Полі стверджувала, що більші та цінніші хижі риби, такі як тунець, тріска та групери, систематично піддавалися надмірному вилову, в результаті чого рибальство переміщалося на менш бажані види нижче по харчовому ланцюгу. За словами Полі, ця «ловля риби в харчовій мережі» з часом приведе людей до дієти «супу з медуз і планктону». Барвиста мова та інноваційне статистичне моделювання команди Полі викликали критичну реакцію. Пізніше того ж року Кедді та його команда з Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН аргументували протилежну позицію у статті, також опублікованій у Science. Вони стверджували, що команда Полі занадто спростила ситуацію і, можливо, «неправильно інтерпретувала статистику ООН».Caddy JF, Csirke J, Garcia SM and Grainger JRJ (1998) «How Pervasive Is „Fishing Down Marine Food Webs“?» Science, 282 (5393): 1383. Відповідь команди Полі була опублікована в тому ж документі, де стверджується, що виправлення, запропоновані Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН, такі як облік аквакультури, насправді погіршили тенденціюDavid Malakoff M (2002) «Daniel Pauly profile: Going to the Edge to Protect the Sea» Science, 296 (5567): 458—461..
У 2005 році інші занепокоєння, висловлені Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН, були додатково задоволені ПоліPauly, D. and M.L. Palomares (2005) «Fishing down marine food webs: it is far more pervasive than we thought» Bulletin of Marine Science 76(2): 197—211. Інші дослідники встановили, що дана тенденція вилову риби також стосується менших регіональних районів, таких як Середземне, Північне море, Кельтське море, а також у водах Канади, Куби та Ісландії..
Дослідження 2006 року показало, що в ряді проаналізованих екосистем вилов видів з високим трофічним рівнем не знижувався, а скоріше, що промисел з низьким трофічним рівнем додавався паралельно з часом, що призводило до змішування даних про донаміку через пов'язаний, але інший механізм. Дослідження морського рибальства Аляски прийшло до висновку, що в досліджуваному районі зниження середнього трофічного рівня вилову було пов'язано з кліматичними коливаннями біомаси видів низького трофічного рівня, а не з колапсами хижаків, і припустив, що подібна динаміка може мати місце в інших випадки деградації харчової мережі.
Морський трофічний індекс У 2000 році була прийнята Конвенція про біологічне різноманіття, міжнародна угода, спрямована на підтримку біорізноманіття, яка була прийнята 193 країнами-членами, вибрала середній трофічний рівень рибного вилову як один із восьми показників для негайного тестування. Вони перейменували його в «Морський трофічний індекс» (MTI) і зобов'язали країни-члени звітувати про зміни трофічних рівнів океану як основний показник біорізноманіття та здоров'я моряPauly, D. 2005. «The ecology of fishing down marine food webs» Society for Conservation Biology Newsletter, 12 (4)..
Морський трофічний індекс — це показник загального стану здоров'я та стабільності морської екосистеми чи території. Індекс також є проміжною мірою для надмірного вилову та вказівкою на те, наскільки велика і багата велика риба високого трофічного рівняMarine Trophic Index Conference Board of Canada. Retrieved 22 March 2010..
Зміни морського трофічного індексу з часом можуть функціонувати як індикатор стійкості рибних ресурсів країни. Це може вказувати на те, наскільки рибні зусилля в межах рибних угідь країни змінюють її рибні запаси. Негативні зміни, як правило, вказують на те, що більша риба хижака виснажується, і все більша кількість менших кормових риб виловлюється. Нульова або позитивна зміна морського трофічного індексу вказує на стабільність або покращення промислу.
Екологія лову пуху
Екологічно зниження середнього трофічного рівня пояснюється залежністю між розміром виловленої риби та її трофічним рівнем. Трофічний рівень риб зазвичай збільшується з їх розміром, і риболовля має тенденцію вибірково виловлювати більш великих риб. Це стосується як між видами, так і всередині видів. Коли риболовля інтенсивна, відносна чисельність більшої риби, розташованої високо в харчовому ланцюзі, зменшується. Отже, з часом дрібні риби починають переважати в промислах, а середній трофічний рівень уловів знижується. Останнім часом ринкова вартість дрібних кормових риб і безхребетних, які мають низький трофічний рівень, різко зросла до такої міри, що їх можна вважати субсидуванням вилову пуху.
Деніел Полі запропонував основу для екологічного впливу, який може мати вилов риби на морські екосистеми. Структура розрізняє три фази: Чистий — перший етап. Незаймане середовище — це ті стани, в яких океанська екосистема перебувала до того, як рибальство справило сильний вплив. Деякі віддалені райони південної частини Тихого океану все ще можуть залишатися незайманими. Для більшої частини світу, якими могли бути ці незаймані терени, можна зробити висновки лише з археологічних даних, історичних розповідей та анекдотів. У незайманих океанських середовищах біомаса великих хижаків у 10-100 разів перевищує їх нинішню біомасу. Мається на увазі велику допоміжну біомасу дрібної здобичі риб і безхребетних. На морському дні в бентосі переважають живильники відкладень, які перешкоджають повторному всмоктуванню відкладень, і фільтрувальні живильники, які утримують фітопланктон. Таким чином, товща води має тенденцію бути оліготрофною, не містить як зважених частинок, так і поживних речовин, які вимиваються з них; Експлуатований — другий етап, на якому ми зараз знаходимося. Він характеризується зниженням біомаси великих риб-хижаків, зниженням різноманітності, розмірів і трофічного рівня виловленої риби, а також зменшенням бентосу. Донні траулери поступово руйнують біогенні структури, побудовані протягом багатьох років на морському дні за допомогою фільтрів і живильників детриту. Оскільки ці структури та тварини, які фільтрували фітопланктон і споживали детрит (морський сніг), зникають, їх замінюють стадії поліпів медуз та інших дрібних блукаючих донних тварин. Шторми відновлюють морський сніг, і товща води поступово евтрофікується. На початку цієї фази каскадні ефекти компенсують це зниження з появою нових промислів умовно-годувальних тварин, таких як кальмари, креветки та інші безхребетні. Але врешті-решт і це очиститься;