當喬治·杉原讀到關於信貸危機和聯邦政府的紓困時，他傾向於思考沙丁魚——確切地說是加州沙丁魚。
在大蕭條几十年後，加州的沙丁魚漁業也遭受了類似的毀滅性崩潰。在 20 世紀 30 年代，漁民通常每年捕撈超過 50 萬噸沙丁魚，但在 20 世紀 50 年代和 1960 年代最糟糕的年份，捕撈量不足 5000 噸。雖然少數卡桑德拉可能在每種情況下都警告過麻煩，但沒有人能準確預測每次崩潰何時到來或嚴重程度如何。
沙丁魚的崩潰讓漁業專家感到困惑。有些人指責過度捕撈。另一些人懷疑是環境變化——風向模式的轉變或海面溫度的降低。但沒有人能證明這兩種情況。為了防止再次發生此類崩潰，加州建立了一個監測系統，在過去 50 年中一直在收集沙丁魚幼蟲的資料。杉原是一位數學家和理論生態學家，在加利福尼亞州拉霍亞的斯克裡普斯海洋研究所工作。他分析了這些資料，得出了一個令人驚訝的結論：對沙丁魚崩潰的兩種潛在解釋都是錯誤的。
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他在 2006 年發表在《自然》雜誌上的一項研究中的結論是，問題在於捕撈了太多的大魚。漁船留下的大部分是幼魚。杉原在數學上證明，這樣的種群是不穩定的。輕微的推動可能會造成繁榮——或災難性的崩潰。
杉原說，想象一下，水族館裡有一條 500 磅重的魚。多餵它，它就會變胖。少餵它，它就會變瘦。種群（一條魚）是穩定的。但是，如果將 1000 條半磅重的魚放入那個水族館，食物短缺可能會導致數百條魚死亡，因為小魚的體內脂肪儲存較少——因此無法度過短暫的饑荒。食物充足並不一定意味著所有的魚都會變大；它也可能鼓勵繁殖和種群激增——這反過來可能會壓倒食物供應並導致另一次衰退。這是一個不穩定的系統。“這就是漁業、經濟以及許多自然系統的現實，”杉原說。沙丁魚漁業的近期歷史說明了這種不穩定性：從加拿大到墨西哥的西海岸漁民現在每年捕撈一百萬噸沙丁魚。
杉原堅持認為，漁業管理者並不理解這種不穩定性。法律規定，他們為了“最大產量”而管理漁業。最大產量存在的概念意味著魚以均衡的速度生長，並且可以根據這種生長調整捕撈量，以保持產量穩定。相比之下，杉原將漁業視為一個複雜的、混沌的系統，類似於金融網路。它們非常相似，以至於全球金融巨頭德意志銀行曾一度將杉原從學術界挖走；從 1996 年到 2001 年，他在那裡成功地運用了他後來稱之為沙丁魚工作的分析技術，對市場波動進行了短期預測。
杉原解釋說，雖然海洋生態系統和金融市場可能看起來是隨機的，但它們並非如此。這意味著可以進行短期預測，就像天氣一樣。牛津大學的著名生態學家羅伯特·M·梅將這種可預測性稱為“混沌的另一面”。梅在普林斯頓大學擔任訪問教授期間指導了杉原的博士論文，現在是經常合作者。“喬治是最早將此視為進行預測的秘訣之一的人，”他說。
杉原的研究正值人們對世界漁業的未來感到極度擔憂之際。也許最令人震驚的報告是在 2006 年末釋出的，當時達爾豪西大學海洋保護生態學家鮑里斯·沃姆在《科學》雜誌上報告說，在目前捕撈的物種中，有 29% 的物種的捕撈量已降至歷史最大值的 10% 以下。他報告說，如果這種趨勢繼續下去，到 2048 年，全球所有漁業都將崩潰。
其他人認為未來並沒有那麼黯淡。“這在很大程度上取決於你所在的地點，”華盛頓大學漁業管理教授雷·希爾伯恩評論道。他說，美國、加拿大和其他一些發達國家已經削減了捕撈率，未來看起來更加光明。但亞洲和非洲缺乏有效的漁業管理，甚至歐洲國家也未能就可靠的管理計劃達成一致。希爾伯恩指出，這些地區的漁業處境更加危險。
杉原工作的實際意義是明確的。當前的捕魚法規通常有最小尺寸限制來保護小魚。杉原認為，這完全是錯誤的。“應該放生的不是幼魚，而是應該放過較大的老魚，”他解釋說。它們穩定種群並提供“更多、更優質的後代”。對圈養魚類的實驗室實驗支援了杉原的結論。例如，石溪大學的大衛·科諾弗發現，從他的水箱中收穫較大的大西洋銀魚五代，會產生較小個體的種群。
杉原還表明，不同魚類物種的種群是相互關聯的。大多數法規都將每個物種（沙丁魚、鮭魚或箭魚）孤立地考慮。但他說，捕魚就像股票市場一樣——一兩個物種或對沖基金或抵押貸款銀行的崩潰可能會引發整個系統的災難性崩潰。
杉原還利用他在生態學和金融領域的綜合經驗，研究了新型漁業管理方案。其中之一是可交易的“兼捕”額度的概念。兼捕指的是漁船不尋求但意外捕獲的海龜、鯊魚和其他動物。在可交易的兼捕額度計劃中，漁船可以分配一定數量的額度。當他們使用這些額度時，他們需要停止捕魚或在公開市場上購買更多額度。隨著兼捕量的增加，未償還額度的數量將減少，其價格將上漲。因此，漁船將有經濟動機來最大限度地減少兼捕——因為這樣做，他們可以延長捕魚時間。
杉原關於漁業的工作並未得到普遍接受。美國國家海洋和大氣管理局西南漁業科學中心助理主任羅傑·休伊特在拉霍亞評論說，杉原的工作對於漁業管理人員來說“有點令人不安”。“在漁業中，經典方法是基於第一原理對種群進行建模。我們知道 [單條魚] 生長有多快，繁殖有多快，成熟時有多大年齡，有多少幼魚，”休伊特解釋說。“喬治的方法完全不同。他著眼於過去的行為了解他是否可以預測未來的行為。”粗略地說，杉原不需要了解生長速度、繁殖
或死亡率。
戈登和貝蒂·摩爾基金會舊金山海洋保護工作的負責人巴里·戈爾德將杉原的分析工具描述為“對於理解我們如何管理漁業非常重要”。但他認為杉原的分析需要進行現實世界的測試：“除非它在實地應用，並且我們看到漁業如何應對它，否則我們不會知道它將如何運作。”
部分是為了回應戈爾德和其他人關於缺乏令人信服的實地測試的說法，杉原目前正在與漁業行業團體談判，試圖將他的工作付諸實踐。“一旦你不再想象世界是一塊手錶，它是極其可預測的，你就可以做出相對良好的短期預測，”他說。“我對人類的聰明才智充滿信心。但第一步是承認現實。”
漁業生態學家 12 步計劃的一部分？“是的，”杉原說。“感覺有點像那樣。”
注：本文最初印刷時的標題為“混沌與當日漁獲”。