Термин «гибель рыбы» , известный также как « вымирание рыбы» , относится к локализованному вымиранию популяций рыб, которое также может быть связано с более общей смертностью водных организмов. [1] [2] Наиболее распространенной причиной является снижение содержания кислорода в воде, что, в свою очередь, может быть связано с такими факторами, как засуха, цветение водорослей , перенаселенность или устойчивое повышение температуры воды. Инфекционные заболевания и паразиты также могут привести к гибели рыбы. Токсичность — реальная, но гораздо менее распространенная причина гибели рыбы. [3]
Гибель рыбы часто является первым видимым признаком экологического стресса и обычно в срочном порядке расследуется природоохранными организациями для определения причины гибели. Многие виды рыб имеют относительно низкую толерантность к изменениям условий окружающей среды, и их гибель часто является мощным индикатором проблем в их среде обитания, которые могут влиять на других животных и растения и могут оказывать прямое влияние на другие виды использования воды, например, для питья . производство воды . События загрязнения могут по-разному влиять на виды рыб и возрастные классы рыб . Если это гибель рыбы, связанная с холодом, выборочно может пострадать молодь рыб или виды, неустойчивые к холоду. Если причиной является токсичность , то в большей степени поражаются виды, а явление может также затрагивать амфибий и моллюсков. Снижение содержания растворенного кислорода может повлиять на более крупные особи в большей степени, чем на более мелкую рыбу, поскольку они могут получить доступ к воде, богатой кислородом, на поверхности, по крайней мере, на короткое время.
Гибель рыбы может быть вызвана разными причинами. Из известных причин гибель рыбы чаще всего вызвана загрязнением сельскохозяйственными стоками или биотоксинами. Экологическая гипоксия (истощение кислорода) является одной из наиболее частых естественных причин гибели рыб. Удушье может быть вызвано такими факторами, как цветение водорослей , засуха, высокие температуры [4] и тепловое загрязнение . Гибель рыбы также может произойти из-за болезней, сельскохозяйственных стоков , сбросов сточных вод , разливов нефти или опасных отходов , сточных вод гидроразрыва пласта, морских землетрясений , неправильного пополнения запасов рыбы, браконьерства с использованием химикатов, подводных взрывов и других катастрофических событий. это расстроило обычно стабильную водную популяцию. [2] Из-за сложности и отсутствия стандартного протокола расследования гибели рыбы многие случаи гибели рыбы определяются как имеющие неизвестную причину. [5] [6]
Кислород попадает в воду путем диффузии . Количество кислорода, которое можно растворить в воде, зависит от атмосферного давления , температуры воды и того, является ли вода соленой. [7] Например, при температуре 20 °C (68 °F) и давлении в одну атмосферу в морской воде ( соленость 35 мг/л ) может растворяться максимум 8 мг/л кислорода, а максимальная концентрация – 9 мг/л. кислорода может растворяться в пресной воде. Количество кислорода, которое может быть растворено в воде, уменьшается примерно на 1 мг/л при повышении температуры воды выше 20°C на каждые 10°C.
Многие холодноводные рыбы, обитающие в чистых холодных водах, испытывают стресс, когда концентрация кислорода падает ниже 8 мг/л, тогда как тепловодным рыбам обычно требуется не менее 5 частей на миллион (5 мг/л) растворенного кислорода. Рыбы могут переносить короткие периоды пониженного содержания кислорода. Пониженный уровень кислорода является наиболее распространенной причиной гибели рыбы. Уровень кислорода обычно колеблется даже в течение дня и зависит от погоды, температуры, количества доступного солнечного света, а также количества живых и мертвых растений и животных в воде. [8] В умеренных зонах уровень кислорода в эвтрофных реках в летнее время может демонстрировать очень большие суточные колебания с многочасовым перенасыщением кислородом в дневное время с последующим истощением кислорода ночью. [9] С этими фотосинтетическими ритмами связан соответствующий ритм pH , поскольку ион бикарбоната метаболизируется растительными клетками. Это может привести к стрессу pH даже при высоком уровне кислорода.
Дополнительная нагрузка растворенными органическими веществами является наиболее распространенной причиной истощения кислорода, и такая органическая нагрузка может поступать из сточных вод, сельскохозяйственных отходов, фильтрата свалок/свалок и многих других источников.
Рыба подвержена воздействию различных вирусов , бактерий и грибков , а также паразитов, таких как простейшие , сосальщики и черви или ракообразные. Они естественным образом возникают во многих водоемах, и рыба, испытывающая стресс по другим причинам, например, из-за нереста или неоптимального качества воды, более восприимчива. Признаки заболевания включают язвы, отсутствие чешуи или слизи, странные наросты или видимые паразиты, а также ненормальное поведение — ленивое, беспорядочное, задыхающееся у поверхности воды или плавающее вверх головой, хвостом или животом.
Например, с 2004 года гибель рыбы наблюдалась в бассейне реки Шенандоа весной, с момента, когда температура воды достигла 50-х градусов (°F), до тех пор, пока она не достигла середины 70-х годов. На данный момент исследователи подозревают, что определенные бактерии, а также факторы окружающей среды и загрязнения могут вызвать подавление иммунитета . [10]
В рыбоводстве , где популяция оптимизирована для использования имеющихся ресурсов, паразиты или болезни могут быстро распространяться. Например, в прудах для разведения канального сома «болезнь гамбургерных жабр» вызывается простейшим под названием Aurantiactinomyxon и может привести к гибели всей рыбы в пораженном пруду. Помимо изменения поведения, у пораженных рыб жабры опухли, стали пестрыми и стали выглядеть как фарш из мяса гамбургера. [8]
Некоторые ранние признаки того, что рыба страдает от болезней или паразитарных инфекций, включают: [11]
Сельскохозяйственные стоки , сточные воды , поверхностные стоки , разливы химикатов и опасные отходы могут потенциально привести к токсичности воды и гибели рыбы. Некоторые виды водорослей также производят токсины. Во Флориде к ним относятся Aphanizomenon , Anabaena и Microcystis . Некоторые заметные гибели рыбы в Луизиане в 1950-х годах были вызваны пестицидом под названием эндрин . [12] Могут возникнуть естественные случаи токсичных условий, особенно в воде с плохим буфером . Соединения алюминия могут вызывать полную гибель рыбы, что иногда связано с осенним переливом озер, что приводит к сложным химическим взаимодействиям между pH, ионами кальция и сложными полимерными солями алюминия. [13]
Гибель рыбы по вине человека является необычным явлением, но иногда пролитое вещество вызывает прямую токсичность или изменение температуры или pH воды, что может привести к гибели рыбы. Например, в 1997 году завод по производству фосфатов в Малберри, штат Флорида , случайно сбросил 60 миллионов галлонов США (0,23 миллиона кл) кислой технологической воды в Скиннед-Саплинг-Крик, в результате чего уровень pH снизился примерно с 8 до менее 4 на протяжении 36 миль (58 км). ручья, что привело к гибели около 1,3 миллиона рыб. [8]
Часто бывает трудно или невозможно определить, является ли потенциальный токсин непосредственной причиной гибели рыбы. Например, сотни тысяч рыб погибли после случайного разлива виски из бурбона в реку Кентукки недалеко от Лоуренсбурга . Однако чиновники не смогли определить, произошла ли гибель рыбы непосредственно из-за бурбона или из-за истощения кислорода, которое произошло, когда водные микробы начали быстро поглощать и переваривать спиртной напиток. [8]
Цианид – это особое токсичное соединение, которое используется для браконьерства в рыбе . При отравлении цианидами жабры приобретают характерный вишнево-красный цвет. Хлор , введенный в виде щелочного раствора гипохлорита, также чрезвычайно токсичен, [14] вызывая бледность слизистых жабр и избыточное производство слизи по всему телу. Лайм вызывает аналогичные симптомы, но также часто ассоциируется с молочными глазами.
Цветение водорослей – это появление большого количества водорослей или накипи , плавающих на поверхности водоема. Цветение водорослей является естественным явлением в богатых питательными веществами озерах и реках, хотя иногда повышение уровня питательных веществ, приводящее к цветению водорослей, происходит из-за стоков удобрений или отходов животноводства . Некоторые виды водорослей производят токсины , но большая часть гибели рыб из-за цветения водорослей является результатом снижения уровня кислорода. Когда водоросли умирают, при разложении используется кислород в воде, который будет доступен рыбам. Гибель рыбы в озере в Эстонии в 2002 году была связана с сочетанием цветения водорослей и высоких температур. [15] Когда люди борются с цветением водорослей в прудах с рыбой , рекомендуется проводить обработку в шахматном порядке, чтобы избежать одновременной гибели слишком большого количества водорослей, что может привести к значительному падению содержания кислорода.
Некоторые заболевания приводят к массовой гибели людей. [16] Одно из наиболее странных и недавно обнаруженных заболеваний приводит к гибели огромных рыб на мелководье в морских водах. Его вызывает засадная хищница динофлагеллята Pfiesteria piscicida . Когда большое количество рыбы, например, стайной кормовой рыбы , находится в замкнутых пространствах, например, в мелководных заливах, выделения рыбы стимулируют эту динофлагелляту, которая обычно не токсична, производить свободно плавающие зооспоры . Если рыба остается в этом районе, продолжая обеспечивать питание, зооспоры начинают выделять нейротоксин . Этот токсин приводит к тому, что у рыб появляются кровоточащие повреждения, и их кожа отслаивается в воде. Затем динофлагелляты поедают кровь и хлопья тканей, а пораженная рыба умирает. [17] Гибель рыбы этой динофлагеллятой является обычным явлением, и они, возможно, также были ответственны за убийства рыб в прошлом, которые, как считалось, имели другие причины. [17] Подобные убийства можно рассматривать как естественные механизмы регулирования популяции исключительно многочисленной рыбы. Скорость гибели животных увеличивается по мере увеличения стока с земель , загрязненных органическими веществами . [18]
Красный прилив — это название, которое обычно дается цветению водорослей Karenia brevis , микроскопической морской динофлагелляте, распространенной в водах Мексиканского залива . В высоких концентрациях он обесцвечивает воду, которая часто приобретает красновато-коричневый цвет. Он вырабатывает токсин, который парализует центральную нервную систему рыб, и они не могут дышать. Мертвую рыбу выбрасывает на пляжи Техаса и Флориды. Люди также могут серьезно заболеть, поедая устриц и других моллюсков, зараженных токсином красного прилива. [19] [20] Термин «красный прилив» также широко используется для описания вредного цветения водорослей на северо-восточном побережье Соединенных Штатов, особенно в заливе Мэн . Этот тип цветения вызван другим видом динофлагеллят, известным как Alexandriumfundyense . [21] Эти цветения являются естественным явлением, но точная причина или сочетание факторов, которые приводят к вспышке красных приливов, до конца не изучены. [22]
Подобно тому, как цветение водорослей может привести к истощению кислорода, попадание большого количества разлагающегося биологического материала в водоем приводит к истощению кислорода, поскольку микроорганизмы используют доступный кислород в процессе расщепления органических веществ . Например, гибель рыбы на расстоянии 10 миль (16 км) в сентябре 2010 года в реке Сангамон в Иллинойсе была связана со сбросом в реку отходов животноводства с крупного молочного предприятия. Незаконный сброс привел к полной гибели рыбы, лягушек, мидий и илистых щенков . [23]
Чрезмерное антропогенное обогащение биогенными веществами фосфора и азота способствует быстрому росту и размножению фитопланктона в реке Миссисипи . Поскольку фитопланктон продолжает быстро расти в оптимальных условиях, его биомасса удваивается каждые 24 часа. В воде присутствуют более высокие концентрации органического вещества из-за высокой скорости размножения фитопланктона за короткий период времени. Быстрый рост фитопланктона вызывает помутнение вод Миссисипи и Мексиканского залива . Мутность определяется как мера прозрачности воды по тому, насколько взвешенные вещества, такие как водоросли и фитопланктон, ограничивают прохождение солнечного света через воду. Следовательно, по мере того, как фитопланктон начинает быстрее размножаться, мутность в реке и заливе увеличивается. [24] Растущая мутность не позволяет растениям поглощать солнечный свет. Процесс помутнения приводит к ограничению продукции фотосинтеза, а иногда даже к гибели от лишения солнечного света подводной водной растительности, на которую влияет непрозрачная мутная вода, скапливающаяся на поверхности.
Кроме того, существенным вредным последствием эвтрофикации реки Миссисипи является повышенное поглощение растворенного кислорода бактериями в ответ на более высокие концентрации органических веществ. После того, как эвтрофикация начинается и продолжается, фитопланктон достигает максимальной плотности популяции и начинает умирать. [24] По мере накопления мертвого фитопланктона на поверхности вместе с другими бактериями и водорослями образуется детрит или отходы органических веществ. Чем больше погибает фитопланктона, тем выше становится концентрация органического вещества; а при более высокой концентрации органического вещества будет размножаться больше бактерий.
Следовательно, чем больше бактерий, фитопланктона и водорослей растет и размножается в геометрической прогрессии, тем больше погруженной водной растительности погибает, поскольку они не имеют доступа к солнечному свету из-за эвтрофикации. Как только этот образ действий, похожий на снежный ком, набирает обороты, создается мертвая зона. В результате избыточного обогащения питательными веществами реки Миссисипи в Мексиканском заливе появляются мертвые зоны, образовавшиеся в результате процесса эвтрофикации. Мертвые зоны в заливе в основном созданы обогащением азотом и фосфором Нижней реки Миссисипи.
Некоторые виды рыб демонстрируют массовую одновременную смертность в рамках своего естественного жизненного цикла. Гибель рыбы из-за гибели при нересте может произойти, когда рыба истощена нерестовой деятельностью , такой как ухаживание, строительство гнезд и выпуск икры или молок (спермы). Рыбы, как правило, слабее после нереста и менее устойчивы, чем обычно, к небольшим изменениям окружающей среды. Примеры включают атлантического лосося и нерку , многие самки которых обычно умирают сразу после нереста.
Гибель рыбы может произойти при резких колебаниях температуры или при длительно высоких температурах. Как правило, более холодная вода потенциально может удерживать больше кислорода, поэтому период устойчиво высоких температур может привести к снижению растворенного кислорода в водоеме. Гибель рыбы в заливе Делавэр в августе 2010 года была связана с низким содержанием кислорода в результате высоких температур. [25] Массовая (сотни тысяч) гибель рыбы в устье реки Миссисипи в Луизиане в сентябре 2010 года была связана с сочетанием высоких температур и отлива. Известно, что такие убийства происходят в этом регионе в конце лета и начале осени, но на этот раз они были необычайно масштабными. [26]
Короткий период жаркой погоды может повысить температуру поверхностного слоя воды, поскольку более теплая вода имеет тенденцию оставаться у поверхности и дополнительно нагреваться воздухом. В этом случае верхний более теплый слой может содержать больше кислорода, чем нижние, более холодные слои, поскольку он имеет постоянный доступ к атмосферному кислороду. Если затем пойдет сильный ветер или холодный дождь (обычно осенью, но иногда и летом), слои могут перемешаться . Если объем воды с низким содержанием кислорода намного превышает объем теплого поверхностного слоя, такое смешивание может снизить уровень кислорода во всей толще воды и привести к гибели рыбы.
Гибель рыбы также может быть результатом резкого или продолжительного падения температуры воздуха (и, следовательно, воды). Этот вид умерщвления рыбы носит избирательный характер: обычно мертвая рыба относится к видам, не переносящим холод. Это наблюдалось в тех случаях, когда рыба, обитающая в более тропическом регионе, попадала в более прохладные воды, например, при завозе тилапии в водоемы во Флориде. Тилапия, обитающая в африканской реке Нил , перестает питаться, когда температура воды падает ниже 60 °F (16 °C), и умирает, когда она достигает 45 °F (7 °C). Таким образом, тилапия, выжившая и успешно размножающаяся во Флориде, иногда погибает от зимнего холодного фронта. [8]
В январе 2011 года выборочная гибель рыбы, затронувшая около 2 миллионов молоди пятнистых рыб, была связана с сочетанием холодового стресса и перенаселения после особенно большого нереста. [27]
«Сотни тысяч» рыб были найдены мертвыми в Техасе в июне 2023 года из-за потепления воды. [28]
Подводные взрывы могут привести к гибели рыбы, а рыбы с плавательным пузырем более восприимчивы. Иногда подводные взрывы используются намеренно, чтобы вызвать гибель рыбы - обычно незаконная практика, известная как взрывная ловля . Подводные взрывы могут быть случайными или запланированными, например, при строительстве, сейсмических испытаниях , добыче полезных ископаемых или взрывных испытаниях сооружений под водой. Во многих местах перед взрывами необходимо завершить оценку потенциального воздействия подводных взрывов на морскую жизнь и принять превентивные меры. [29]
Засухи и затоваривание запасов также могут привести к гибели рыбы во внутренних водоемах.
Засуха может привести к уменьшению объемов воды, так что даже если вода содержит высокий уровень растворенного кислорода, уменьшенного объема может быть недостаточно для популяции рыб. Засухи часто случаются в сочетании с высокими температурами, поэтому способность воды переносить кислород также может снижаться. Низкий сток рек также снижает доступное разбавление разрешенных сбросов очищенных сточных вод или промышленных отходов . Снижение разбавления увеличивает органическую потребность в кислороде, что еще больше снижает концентрацию кислорода, доступного рыбам.
Затоваривание рыбы (или необычно большой нерест ) также может привести к гибели рыбы во внутренних водоемах. Гибель рыбы из-за недостаточного количества кислорода на самом деле является следствием слишком большого спроса и слишком малого предложения по какой-либо причине. Рекомендуемая плотность посадки доступна во многих источниках для водоемов: от домашнего аквариума или пруда на заднем дворе до коммерческих объектов аквакультуры .
Оценка масштабов убийства представляет ряд проблем. [30]
Из-за этих факторов невозможно оценить добычу некоторых очень крупных рыб. Сброс красного алюминиевого шлама из водохранилища в Венгрии в реку Маркай признан разрушительным для окружающей среды. [31] Гибель взрослых рыб также может иметь долгосрочные последствия для успеха промысла, поскольку нерестовый запас в следующем году может были потеряны, и восстановление популяции, существовавшей до уничтожения, может занять годы. Потеря запасов продовольствия или дохода от отдыха может иметь очень важное значение для местной экономики. [32]
Гибель рыбы предсказать сложно. Даже когда известно, что существуют условия, способствующие гибели рыбы, предотвратить ее сложно, поскольку часто условия невозможно улучшить, а рыбу невозможно вовремя безопасно удалить. В небольших прудах механическая аэрация и/или удаление разлагающихся материалов (например, опавших листьев или мертвых водорослей) может быть разумной и эффективной профилактической мерой.
Во многих странах развитого мира действуют специальные положения, поощряющие общественность сообщать об убийствах рыбы [33] , чтобы можно было провести надлежащее расследование. [34] Расследование причин гибели требует междисциплинарного подхода, включающего измерения окружающей среды на месте , исследование исходных данных, обзор метеорологии и прошлой истории, токсикологию, вскрытие рыбы, анализ беспозвоночных и глубокие знания района и его особенностей. проблемы. [35]
Все приведенные ниже цифры являются приблизительными. Они, как правило, занижены и могут не учитывать, например, мелкую рыбу, выловленную падальщиками и оседающую на дно. [30]
Сотни тысяч мертвых рыб плавали к западу от реки Миссисипи, в Байу-Чаланд.
Мертвая барабанная рыба плавала в воде и выстилала берега 20-мильного участка реки Арканзас недалеко от Озарка, примерно в 125 милях к северо-западу от Литл-Рока, сказал Кит Стивенс из Комиссии по охоте и рыболовству Арканзаса. Оператор буксира обнаружил гибель рыбы в четверг вечером, а представители рыбного хозяйства собрали несколько умирающих животных для проведения испытаний. ...