近日，威廉希尔williamhill数学与生命科学交叉研究中心原三领教授团队在渔业生态系统动力学研究领域取得进展。该成果重新审视了人类活动（捕捞）对渔业生态系统的影响，对渔业资源管理与可持续发展具有重要意义，为管理实践提供了全新视角。相关成果以“Fast anthropogenic environmental change can cause the collapse of fishery ecosystems（快速人为环境变化可导致渔业生态系统崩溃）”为题，发表于应用数学领域国际期刊《SIAM Journal on Applied Mathematics》。博士研究生杨安计为论文第一作者，原三领教授为通讯作者，合作者为亚利桑那州立大学康云教授。
该研究创新性地构建了包含食饵与捕食者种群的休闲渔业动力学模型，揭示了捕捞强度增加速度对生态系统稳定性的决定性作用。团队通过严格数学分析，量化了不同初始种群规模下引发系统稳态转换的捕捞压力增速的临界阈值，突破了传统静态管理模型的局限。基于临界阈值理论，该研究进一步建立了多级渔业崩溃预警指标体系，提出了渔业管理新范式。该理论为渔业资源管理提供了"速度管控"这一全新动态决策维度，对应对气候变化背景下日益频繁的人类活动干扰具有重要的实践意义。
图1：捕鱼强度的不同增加速率会导致模型的解轨迹最终趋向不同。
图2：捕鱼强度的不同增加速率下吸引域的形状变化过程。增加速率越快，低生物量平衡点的吸引域就越大。
图3：食饵鱼类种群密度下降的警告级别。红色区域表示一级崩溃警告；红色加上橘色区域表示二级警告；红色、橘色和黄色区域表示三级警告；红色、橘色、黄色和蓝色区域表示四级警告。
论文链接：https://epubs.siam.org/doi/full/10.1137/24M1693052
