Žvejybos matematika

Kalifornijos sardinių sugavimai tragiškai krito 6-7 dešimtmečiais. Jei 4 dešimtm. jų buvo pagaunama per 500 tūkst. t per metus, tai tada jų laimikis tesiekė vos 5 tūkst. t. Ir nors buvo įspėjama apie galimą tokią padėtį, tačiau niekas nežinojo, kada tai tiksliai nutiks. Problema neramino žvejybos specialistus. Vieni jų kaltino per didelį žvejybos mastą, o kiti spėliojo apie galimą aplinkos pasikeitimų (vėjų ar jūros paviršiaus temperatūros) poveikį. Siekdama išvengti būsimų kritimų, Kalifornija įrengė sardinių mailiaus stebėjimo sistemą, kuri šiuos 50 m. rinko duomenis.

Seni žvejai, mokydami savo vaikus, kad mažas žuvis reikia paleisti atgal į vandenį, elgiasi neteisingai, jei žiūrėsime iš žvejybos perspektyvos.
 

Matematikas G. Sugihara išanalizavo tuos duomenis ir savo netikėtas išvadas paskelbė 2006 m. „Nature" žurnale. Jis laiko, kad problema buvo pernelyg didelis stambių žuvų gaudymas. Žvejybos laivai po savęs palikdavo beveik vien tik jauniklius. G. Sugihara paskaičiavo, kad matematiškai tokia populiacija yra nestabili. Nežymus postūmis gali sukelti arba bumą, arba katastrofinį sumažėjimą.

Įsivaizduokime 200 kg žuvį akvariume. Jei ją gausiau šersime, jis bus riebesnė, jei mažiau – ji bus liesesnė. Tačiau populiacija (vienos žuvies) išliks stabili. Tačiau tada į akvariumą įleiskime 1000-tį 200 g žuvų. Tada dėl maisto stygiaus žuvų išmirs šimtai, nes smulkios žuvys turi nedaug riebalų ir todėl nepakelia ilgalaikio badavimo. O maisto gausa nebūtinai reiškia, kad visos žuvys bus stambesnės – tai gali paskatinti jų reprodukciją ir tuo pačiu skaičiaus augimo bumą, kas savo ruožtu gali padidinti poreikį maistui, o kartu ir didelį žuvimą. Tai nestabili sistema. Tai galioja ne tik žvejybai, bet ir ekonomikai bei kitoms sistemoms.

Fishes and fishery Tačiau dabar žvejyba valdoma remiantis „didžiausio leistino laimikio" principu, pagal kurį pagavimo kiekiai nustatomi pagal žuvies kiekį. Tačiau, anot G. Sugihara, žvejybą reiktų organizuoti chaotišku pagrindu. Ir tie patys principai tinka ir finansinei rinkai. Ir nors tie dalykai atrodo visiškai chaotiški, taip nėra – todėl ir galima daryti trumpalaikes prognozes.

G. Sugihara tyrinėjimai pasirodė rimto susirūpinimo žūklės ateitimi metu. 2006 m. pabaigoje B. Worin'as „Science" paskelbė, kad 29 procentams šiuo metu gaudomų žuvų rūšių jų pagavimai krito iki 10%. Jei tokia tendencija išliks, žvejybos pramonė žlugs 2048 m. Tačiau kiti nemano taip pesimistiškai. JAV, Kanada ir kitos išsivysčiusios šalys sumažino pagavimus. Tačiau jomis nepasekė Azija ir Afrika, o ir Europos šalys nesusitarė dėl planavimo.

Praktinė G. Sugiharos pasiūlymų pusė labai aiški. Dabartinės žvejybos taisyklės nustato minimalų sugaunamos žuvies dydį tam, kad apsaugotų mažas žuvis. Tai visiškai neteisinga. „Išmesti reikia ne jaunas žuvis, o didesnes, senas žuvis", nes jos stabilizuoja žuvų populiaciją, nes palieka daugiau ir geresnės kokybės palikuonių. Eksperimentiniai tyrinėjimai patvirtina G. Sugiharos išvadas.

Taipogi G. Sugihara parodė, kad skirtingų žuvų populiacijos yra susijusios. Dauguma žvejybos taisyklių yra nustatomos kiekvienai atskirai rūšiai: sardinėms, lašišoms ar kardžuvėms. Tačiau žvejyba yra tarsi akcijų rinka – nuosmukis vienoje ar keliose srityse (rūšyse) gali sukelti visos sistemos krizę.

G. Sugihara išvystė ir platesnę žvejybos valdymo schemą. Viena sąvokų yra „pagavimų" kreditai, kuriais galima prekiauti. Pagavimais suprantami vėžliai, rykliai ir kiti gyvūnai, kurie atsitiktinai papuola į žvejų tinklus. Žvejybos laivai privalo turėti tam tikrą kiekį kreditų, kuriuos išnaudojus jie privalo liautis žvejojus arba nusipirkti papildomų kreditų. „Pagavimų" skaičiui augant, prieinamų kreditų kiekis krenta ir jų kaina auga. Tad žvejybos laivai finansiškai skatinami pagavimus mažinti, nes taip jie gali ilgiau žvejoti.

Tiesa, G. Sugiharos modelis nebuvo sutiktas visuotinai palankiai žvejybos versle (ir moksle), nes jis siūlo visiškai kitus principus, nei dabar yra įprasti. Jis įdomus, tačiau turi praeiti patikrinimą tikrovėje. Tad dabar G. Sugihara ir bando susitarti su žvejybos industrijos grupėmis, kad galėtų praktiškai išbandyti savo teoriją.


Priedai

George Sugihara

George Sugihara - biologas-teoretikas, dirbęs daugelyje sričių: kraštovaizdžio ekologija, algebrinė topologija, jūros dumblių fiziologija ir paleologija, neurobiologija, meteorologija, žūklės ekonomika. Šiuo metu (2009 m. ruduo) yra profesorius Scripps Okeanografijos institute.

Matematinės biologijos daktaro laipsnį gavo 1983 m. Prinstono un-te. 1986 m. įsidarbino Scripps institute. Nuo 2007 m. yra Gamtos mokslų padalinio vadovas. Jo tyrinėjimų kryptys yra netiesinė dinamika, maisto struktūra, gamtos apsauga, empirinis klimato modeliavimas, žvejybos prognozės. Kartu su R. May buvo sukūręs prognozavimo metodus netiesinėms ir chaotiškoms sistemoms. Tai išsiliejo į tai, kad penkeriems metams paliko akademinę sritį ir tapo Deutsche banko vykdančiuoju direktoriumi (1997-2002).

Scripps Okeanografijos institucija

Scripps Okeanografijos institucija (SIO) yra La Jolla, Kalifornijoje. Tai vienas seniausių ir didžiausių okeanų tyrimų ir žemės mokslų centrų. Jame apie 1300 mokslininkų dirba 4- iuose mokslo tyrimų laivuose, vienoje platformoje arba laboratorijose krante. Tyrimų programos apima Pier Tule: Scripps biologinius, fizinius, cheminius, geologinius ir geofizinius vandenynų ir žemės tyrinėjimus, vandenynų sąveiką su atmosfera ir žemės paviršiumi, apsaugos būdus. Panaudojami unikalios priemonės, didelius informacijos kiekius apdoroja superkompiuterių tinklai. Viešas tyrimų centras yra Scripps Birch akvariumas. Scripps leidžia dvi-mėnesinį žurnalą.

Scripps misija: „Siekti, mokyti ir skleisti mokslines žinias apie okeanus, atmosferą, Žemę visuomenės ir aplinkos labui“.

Institucija įkurta Kalifornijos un-to zoologijos profesoriaus W. Emerson’o Ritter 1903 m. kaip San Diego Jūros biologijos asociacija, parėmus vietos filantropei Ellen Browning Scripps (o vėliau jos remta jos brolio, žiniasklaidos magnato E.W. Scripps). 1905 m. buvo persikelta į La Jolla. 1912 m. Ji tapo Kalifornijos un-to dalimi 1912 m. ir buvo pervardinta į Scripps biologinių tyrimų institucija.

Senasis Scripps pastatas, kurį suprojektavo Irvingas Gill‘as, 1882 m. buvo paskelbtas Nacionaliniu istoriniu paminklu. Birch akvariumą kasmet aplanko per 400 tūkst. lankytojų. Jame yra: a) Žuvų salė su Ramiojo vandenyno gyvūnija ir augmenija; didžiausia talpa yra jūros dumblių „miškas“; b) Scripps Tyrinėjimų galerija, pristatanti tyrimų rezultatus; c) Preuss Tidepool Plaza, apžvelgianti Ramųjį vandenyną; d) Smargon Courtyard, perteikianti pakrančių aspektus.

Tenzoriaus samprata
Matematikos keliu
Loterijų matematika
Apylankos į naudą
Borchesas ir matematika
Neurobiologija: kas spręstina?
Įvykių prisiminimas laike
Izingo modelis įmagnetinimui
Mokslininkui nereikia matematikos!
Geriausios alternatyvos parinkimas
Žarnyno bakterijų perspektyva
Matematikos šlovė ir garbė
21 a. mokslo idėjos ir švietimas
Ar nepabandysite išpręsti uždavinį?
Kantoro aibių teorija ir tikrosios begalybės intuicija
Kaip išgyventi aukštesnius matavimus?
Šiuolaikiniai iškilūs matematikai
Džordžas Birkhofas - matematikas ir meno matuotojas
Kodėl vėjo turbinos turi tris siauras mentes?
Nepaprastai suderinta Visatos sandara
Matematikai: Pjeras Ferma
DNR - kvantinis kompiuteris?
Skaičiuojantys gyvūnai ir kt.
Nešo pusiausvyra
Šiltnamio efektas
Vartiklis