Кратко и по существу — ожидаемые каскады и почему (температурный скачок $3^{\circ }\mathrm{C}$):
1. Непосредственная реакция планктона
- Смещение видового состава в сторону теплолюбивых, часто более мелких таксонов (микрофитопланктон, мелкие зоопланктон). Причина: разные термотолерантности и скорости роста.
- Увеличение массовых цветений токсичных видов (HAB) при благоприятных условиях (тепло + питательные вещества).
2. Метаболизм и дыхание
- Скорости метаболизма растут по правилу $Q_{10}$: $F=Q_{10}^{\Delta T/10}$. При $Q_{10}=2$ и $\Delta T=3^{\circ }\mathrm{C}$: $F=2^{3/10}\approx 1.23$ — т.е. дыхание и разложение могут увеличиться ~$20-35\%$ (в зависимости от $Q_{10}$).
- Следствие: при прочих равных дыхание может превысить фотосинтез → снижение чистой первичной продукции.
3. Кислород и гипоксия
- Растворимость кислорода снижается с ростом температуры, а потребление кислорода возрастает → повышенный риск гипоксии/аноксии в глубинных и прибрежных зонах.
- Аноксичные условия приводят к массовой гибели рыбы и беспозвоночных и к внутреннему отпуску фосфора со дна.
4. Стратификация водного столба и доступность питательных веществ
- Потепление усиливает термическую стратификацию → уменьшает вертикальную миграцию питательных веществ из глубины в эпилимнион.
- Итог: поверхностный слой может стать нутриционно истощённым (ограничение роста диатомей), но при фронтальных разрывах или осенью — бурные цветения при наличии П и N.
5. Сдвиг в каналах трофического переноса
- Мелкий планктон и доминирование микробной петли снижают эффективность передачи энергии к крупным зоопланктонным потребителям и рыбам.
- Возможные "трофические несоответствия" (mismatch) между пиком кормовой доступности планктона и воспроизводственными циклами рыб.
6. Циклы углерода
- Ускоренное разложение органики → больше CO${}_2$ высвобождается в воду и атмосферу; при аноксии — рост метаногенеза → увеличение эмиссии CH${}_4$.
- Изменение соотношений C:N:P в биомассе и DOM, что влияет на переработку и долгосрочное хранение углерода.
7. Азотный цикл
- Тепло ускоряет нитрификацию/денитрификацию до порога кислородного дефицита; аноксичные зоны усиливают денитрификацию и анаэробные пути (включая анімокс) — потенциал утраты биодоступного N в виде N${}_2$.
- Воспользовавшись внутренним отпуском фосфора, соотношение N:P меняется, что подкрепляет цветения.
8. Фосфор и внутреннее питание
- Аноксичные донные условия высвобождают связанный с железом фосфор → самоподдерживающиеся цветения (положительная обратная связь), переход в эвтрофированный режим.
9. Биологические и экономические последствия
- Снижение популяций рыб, изменение состава сообществ, снижение улова и биомассы в пищевой сети.
- Возможность перехода в альтернативное устойчивое состояние (чрезмерно эвтрофированное) с длительным восстановлением.
10. Итоговая схема связей (коротко)
- Тепло ($3^{\circ }\mathrm{C}$) → изменение видов/размера планктона + ↑метаболизм → ↓кислорода + ↑разложение → ↑внутренний P + HAB + аноксия → нарушенный трофический перенос → снижение популяций высших трофических уровней и изменение биогеохимических потоков C, N, P, CH${}_4$.
Эти эффекты взаимосвязаны и могут проявляться с разной скоростью в зависимости от исходного состояния озера (глубина, приток питательных веществ, морфометрия, сезон).