Der Fachbereich Mathematik der TUD veranstaltet in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Mathematik regelmäßig Schülermodellierungswochen. Das folgende Problem wurde während der Modellierungswochen 8. Oktober - 13. Oktober 2000 in Höchst bearbeitet.

Bestimmung optimaler Fischfangquoten

(© Fachbereich Mathematik, TU Darmstadt)

Beim Umweltgipfel 2001 stehen auch die Fischfangquoten auf der Tagesordnung. Gegeben sind die Thunfischfangerträge von 9 aufeinanderfolgenden Jahren an der Süd-Ostküste des Atlantiks. Eine politische Partei möchte ein Gutachten darüber, welches Vorgehen in diesem Punkt empfohlen wird. Ist aus den Daten eine Gefährdung des Thunfischbestandes abzulesen? Welche Empfehlung wird gegeben? Welche Fangquoten sollten langfristig anvisiert werden?

Gelbflossenthunfisch:
Ertrag     & Aufwand
in Tonnen  & in SDs
 53200     & 12800 
 74400     & 15500 
 82100     & 21400 
 61200     & 19900 
 58900     & 18600 
 78900     & 18600   
 84900     & 31900 
 96300     & 30400 
109500     & 41600 
114400     & 40200  
114200     & 42700 
118500     & 54900 
115100     & 60200 
100100     & 57700  

Großaugenthunfisch:
Ertrag     & Aufwand
in Tonnen  & in SDs
 9600      & 11200 
13300      & 15200 
18200      & 16700 
14600      & 23100 
22900      & 33300 
20700      & 27600 
23900      & 35400 
19500      & 37800 
17800      & 45200 
16300      & 47800 
18300      & 54900 
18400      & 70700 
20200      & 79200     
13600      & 74600 

Echter Bonito (Skipjack)
Ertrag     & Aufwand
in Tonnen  & in SDs
 19000     &  8300 
 44600     & 12300 
 26300     &  9400 
 46900     & 15900 
 72400     & 23400 
 70900     & 24100 
 72800     & 25000 
113000     & 46200 
 57300     & 26600 
 73200     & 40100 
113700     & 68700 
100200     & 63800 
 84000     & 68500 
 97200     & 79600 
Ein Standard day (SD) ist ein Fangtag eines Referenzbootes mittlerer Fangeignung mit mittleren Kosten.

Weiteres Material: Thunfischpreise und Kosten eines Fangtages

                   Preis/Tonne  Fangkosten/SD 
Echter Bonito           1200 $         2000 $ 
Großaugenthunfisch   1300 $          400 $ 
Gelbflossenthunfisch    1300 $         2000 $

Literatur: Richard Adu-Asamoah and Jon M. Conrad: Bioeconomics and the Management of Thuna Stocks in the Eastern Tropical Atlantic, Lecture Notes in Biomathematics 54, 1984, p.:262-285.

Hinweise für eine Umsetzung im Unterricht
Excel Sheet zur Simulation numerischen Lösung von Differentialsgleichung mit Euler
Excel Sheet zur Simulation und Parameteroptimierung des Thunfischpopulationsmodells