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»[1].
Цей процес вперше продемонстрували вчений-риболовник Деніел Полі та інші у статті, опублікованій в журналі Science в 1998 році[2]. 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.[3]
За останні 50 років кількість великих хижаків, таких як тріска, риба-меч та тунець, скоротилася на 90 %.[5] Рибальські судна зараз все частіше переслідують меншу кормову рибу, таку як оселедці, сардини, менхадени і анчоуси, які знаходяться нижче в харчовому ланцюгу[2] «Ми їмо приманку і переходимо до медуз і планктону», — каже Полі.[6] Крім цього, загальний глобальний обсяг виловленої риби зменшується з кінця 1980-х років.[7].
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 хижаків[8]. Потім можна розрахувати середній трофічний рівень для рибного вилову шляхом усереднення трофічних рівнів для загального вилову з використанням наборів даних для комерційної висадки риби[9].
Команда Полі використала дані про улов від Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН[10], які вона ввела в модель Ecopath. Ecopath — це комп'ютеризована система моделювання екосистеми.[11] 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.[12]
Модель показала, що за останні 50 років середній трофічний рівень вилову риби знизився десь між 0,5 і 1,0 трофічними рівнями.[2] 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.[13]
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».[14] 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 тенденцію[15].
У 2005 році інші занепокоєння, висловлені Продовольчою та сільськогосподарською організацією ООН, були додатково задоволені Полі[2][16] 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.[16].
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[17]. 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[18].
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 моря[19][19].
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 рівня[20].
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.
Вилов пуху — це послідовність, яка змінює звичайну еволюційну послідовність.
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.[13] 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[19].
Деніел Полі запропонував основу для екологічного впливу, який може мати вилов риби на морські екосистеми. Структура розрізняє три фази:[19]
У той час як середній трофічний рівень у дикому промислі зменшується, середній трофічний рівень серед вирощеної риби збільшується.
Як приклад, у таблиці вище показано тенденції трофічних рівнів риби, вирощеної в Середземному морі. Однак вирощування блакитного тунця обмежується процесом відгодівлі. Молодь тунця виловлюють з дикої природи і ставлять у загони для відгодівлі. Дикі запаси блакитного тунця зараз знаходяться під загрозою, і вчений з рибальства Константінос Стергіу та його колеги стверджують, що «факт, що потужність ферм тунця значно перевищує загальний допустимий вилов, свідчить про відсутність планування збереження в розвитку галузі відгодівлі тунця, яка в ідеалі, повинні були бути пов'язані з політикою управління рибальством і можуть призвести до незаконного вилову риби[13]».
Крім того, рибне господарство в Середземному морі є чистим споживачем риби. Для годування високотрофічних риб, таких як блакитний тунець, потрібна велика кількість корму для тварин. Цей корм складається з рибного борошна, обробленого з кормових риб, таких як сардини та анчоуси, які люди в іншому випадку споживали б безпосередньо. Окрім екологічних проблем, тут виникають і етичні питання. Значна частина риби, придатної для безпосереднього споживання людиною, використовується для вирощування риби вищого трофічного рівня, щоб порадувати відносно невелику групу заможних споживачів.