Краткая причинно-следственная цепочка от землепользования в бассейне до биохимических процессов, приведших к замору, с пояснениями:
1) Источник нагрузок в бассейне
- Интенсивное землепользование: удобрения (N, P), навоз, сточные воды, разрушенные берега, сельхозтехника — формируют запас подвижных нутриентов и взвешенных частиц в почвах и канавной сети.
- Во время паводка большой объём воды выносит эти вещества в пруд (пульс внешней нагрузки).
2) Входные вещества в пруде и их сразу- и отложенные эффекты
- Поступление растворённого фосфора и азота повышает биодоступность для фитопланктона.
- Взвешенные вещества повышают мутность, оседают на донные отложения, повышая донную органику (SOM) и запас биогенов.
3) Быстрый рост фитопланктона (весенний «цвет воды»)
- При избытке P (и N) развивается массовый фитопланктон/цианобактерии — образование большой биомассы и поверхностного покрова.
- В течение дня фотосинтез может приводить к насыщению кислородом у поверхности; ночью и при затенении — доминирует дыхание.
4) Коллапс цветения и переход к разложению
- Через короткое время (дни—недели) часть биомассы гибнет и опадает в толщу воды/на дно.
- Микробное разложение мёртой биомассы потребляет растворённый кислород (О2) — растёт биохимическое потребление кислорода (BOD).
5) Баланс кислорода: когда разложение побеждает воспроизводство
- Массовая динамика растворённого кислорода описывается упрощённо:
$\frac{dO}{dt}=k_a(O_{sat}-O)-R$,
где $O$ — концентрация О2 в воде, $O_{sat}$ — насыщение при данной температуре, $k_a$ — коэффициент реаэрации (обмен с атмосферой), $R$ — суммарный расход О2 на дыхание/разложение (BOD + SOD).
- Если $R>k_a(O_{sat}-O)$, то $\frac{dO}{dt}<0$ — концентрация О2 падает. При достижении критических уровней ($O<2$ мг/л, массовые гибели; при $O<0.5$ мг/л — почти полная аноксия) наступает замор рыбы.
6) Усиливающие факторы (делают замор более вероятным/быстрым)
- Термальная и/или химическая стратификация: ограничивает вертикальный перенос О2 от поверхности к донным слоям; реаэрация не компенсирует расход в глубине.
- Донная потребность по кислороду (SOD) и внутреннее питание: при аноксии из донных отложений выделяется связанный фосфор (внутреннее возвращение P), что подпитывает новые вспышки и замыкает цикл.
- Повышенная температура ускоряет скорость дыхания и разложения (Q10), снижая растворимость О2.
- Аммиак и высокая pH при цветении усиливают токсичность для рыб; цианотоксины могут вызвать прямую гибель.
7) Результат: массовый замор рыбы
- Комбинация внезапной внешней нагрузки (паводок) + высокий запас питательных веществ + массовый рост и быстрый коллапс биомассы + низкая реаэрация/стратификация + донная отдача P => быстрый спад DO до критических значений => массовая гибель рыбы.
Ключевые маркеры, которые обычно наблюдаются в таких случаях: резкий всплеск P и N в воде при паводке; вспышка хлорофилла/цветения; падение DO ночью и при коллапсе; запах с сероводородом у донных слоёв; мертвые и всплывшие рыбы.