Термин «замор рыбы» , также известный как «вымирание рыб» , относится к локальному 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 вызвано такими факторами, как засуха, цветение водорослей , перенаселение или устойчивое повышение температуры воды. Инфекционные заболевания и паразиты также могут приводить к гибели рыб. Токсичность является реальной, но гораздо менее распространенной причиной гибели рыб. [3]
Гибель рыбы часто является первым видимым признаком экологического стресса и обычно расследуется в срочном порядке экологическими агентствами 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, которые могут влиять на других животных и растения и могут иметь прямое влияние на другие виды использования воды, такие как производство питьевой воды. События загрязнения могут по-разному влиять на виды рыб и возрастные классы рыб . Если это гибель рыбы, связанная с холодом, то выборочно могут пострадать молодые рыбы или виды, которые не являются устойчивыми к холоду. Если причиной является токсичность , виды страдают более широко, и событие может также включать земноводных и моллюсков. Снижение уровня растворенного кислорода может повлиять на более крупные особи больше, чем на мелкие рыбы, поскольку они могут иметь доступ к более богатой кислородом воде на поверхности, по крайней мере, на короткое время.
Гибель рыбы может быть вызвана различными причинами. Из известных причин гибель рыбы чаще всего вызвана загрязнением сельскохозяйственными стоками или биотоксинами. Экологическая гипоксия (кислородное истощение) является одной из наиболее распространенных естественных причин гибели рыбы. Удушье может быть вызвано такими факторами, как цветение водорослей , засухи, высокие температуры [4] и тепловое загрязнение . Гибель рыбы может также произойти из-за наличия болезней, сельскохозяйственных стоков , сбросов сточных вод , разливов нефти или опасных отходов , сточных вод гидроразрыва пласта , морских землетрясений , ненадлежащего пополнения запасов рыбы, браконьерства с использованием химикатов, подводных взрывов и других катастрофических событий, которые нарушают 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 посредством диффузии . Количество кислорода, которое может быть растворено в воде, зависит от атмосферного давления , температуры воды и солености воды. [7] Например, при 20 °C (68 °F) и давлении в одну атмосферу в морской воде может раствориться максимум 8 мг/л кислорода ( соленость 35 мг/л ), тогда как в пресной воде может раствориться максимум 9 мг/л кислорода. Количество кислорода, которое может быть растворено в воде, уменьшается примерно на 1 мг/л на каждые 10 °C повышения температуры воды выше 20 °C.
Многие холодноводные рыбы, которые живут в чистых холодных водах, испытывают стресс, когда концентрация кислорода падает ниже 8 мг/л, в то время как тепловодным рыбам обычно требуется не менее 5 ppm (5 мг/л) растворенного кислорода. Рыбы могут переносить короткие периоды пониженного содержания кислорода. Пониженный уровень кислорода является наиболее распространенной причиной гибели рыб. Уровень кислорода обычно колеблется даже в течение дня и зависит от погоды, температуры, количества доступного солнечного света и количества живых и мертвых растений и животных в воде. [8] В умеренных зонах уровень кислорода в эвтрофных реках летом может демонстрировать очень большие суточные колебания с многочасовым перенасыщением кислородом в течение дня, за которым следует истощение 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.
Наиболее распространенной причиной кислородного голодания являются дополнительные растворенные органические вещества, источником которых могут быть сточные воды, сельскохозяйственные отходы, фильтрат свалок/полигонов и многие другие источники.
Рыбы подвержены различным вирусам , бактериям и грибкам в дополнение к паразитам, таким как простейшие , трематоды и черви или ракообразные. Они естественным образом встречаются во многих водоемах, и рыбы, которые испытывают стресс по другим причинам, таким как нерест или неоптимальное качество воды, более восприимчивы. Признаки заболевания включают язвы, отсутствующую чешую или отсутствие слизи, странные наросты или видимых паразитов, а также ненормальное поведение — ленивое, беспорядочное, задыхающееся у поверхности воды или плавающее головой, хвостом или брюхом вверх.
Например, с 2004 года в бассейне реки Шенандоа весной наблюдаются заморы рыб , начиная с того времени, когда температура воды достигает 50 градусов (°F), и до тех пор, пока она не достигает середины 70 градусов. До сих пор исследователи подозревают, что определенные бактерии, а также экологические и загрязняющие факторы могут вызывать подавление иммунитета . [10]
В рыбоводстве , где популяции оптимизированы для доступных ресурсов, паразиты или болезни могут быстро распространяться. Например, в прудах для аквакультуры канального сома «заболевание гамбургерных жабр» вызывается простейшим, называемым Aurantiactinomyxon , и может убить всю рыбу в пораженном пруду. В дополнение к измененному поведению, пораженные рыбы имеют опухшие жабры, которые покрыты пятнами и имеют вид фарша для гамбургеров. [8]
Некоторые ранние признаки того, что рыба страдает от болезней или паразитарных инфекций, включают: [11]
Сельскохозяйственные стоки , сточные воды , поверхностные стоки , разливы химикатов и опасных отходов могут потенциально привести к токсичности воды и гибели рыбы. Некоторые виды водорослей также вырабатывают токсины. Во Флориде к ним относятся Aphanizomenon , Anabaena и Microcystis . Некоторые заметные случаи гибели рыбы в Луизиане в 1950-х годах были вызваны пестицидом под названием эндрин . [12] Могут происходить естественные случаи токсичных условий, особенно в плохо буферизованной воде. Соединения алюминия могут вызывать полную гибель рыбы, иногда связанную с осенним оборотом озер, что приводит к сложным химическим взаимодействиям между pH, ионами кальция и сложными полимерными солями алюминия. [13]
Гибель рыбы по вине человека встречается редко, но иногда пролитое вещество вызывает прямую токсичность или сдвиг температуры воды или pH, что может привести к гибели рыбы. Например, в 1997 году фосфатный завод в Малберри, Флорида , случайно сбросил 60 миллионов галлонов США (0,23 миллиона кл) кислой технологической воды в ручей Скиннед Сэплинг, снизив pH 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 прямой причиной гибели рыбы. Например, сотни тысяч рыб погибли после случайного разлива бурбона в реку Кентукки около Лоуренсбурга . Однако чиновники не смогли определить, была ли гибель рыбы вызвана непосредственно бурбоном или истощением кислорода, которое произошло, когда водные микробы начали быстро потреблять и переваривать спиртное. [8]
Цианид — это особенно токсичное соединение, которое использовалось для браконьерства рыбы . При отравлении цианидом жабры приобретают характерный вишнево-красный цвет. Хлор, введенный в виде щелочного раствора гипохлорита, также чрезвычайно токсичен [14], оставляя бледные слизистые жабры и избыточное производство слизи по всему телу. Известь вызывает похожие симптомы, но также часто ассоциируется с молочными глазами.
Цветение водорослей — это появление большого количества водорослей или пены, плавающих на поверхности водоема. Цветение водорослей — естественное явление в богатых питательными веществами озерах и реках, хотя иногда повышенный уровень питательных веществ, приводящий к цветению водорослей, вызван удобрениями или стоком отходов животных . Несколько видов водорослей вырабатывают токсины , но большинство случаев гибели рыбы из-за цветения водорослей являются результатом снижения уровня кислорода. Когда водоросли умирают, разложение использует кислород в воде, который был бы доступен для рыб. Гибель рыбы в озере в Эстонии в 2002 году была приписана сочетанию цветения водорослей и высоких температур. [15] Когда люди управляют цветением водорослей в рыбоводных прудах , рекомендуется проводить обработку поэтапно, чтобы избежать гибели слишком большого количества водорослей одновременно, что может привести к значительному падению содержания кислорода.
Некоторые заболевания приводят к массовой гибели. [16] Одно из самых странных и недавно обнаруженных заболеваний приводит к массовой гибели рыбы в мелководных морских водах. Его вызывает динофлагеллят Pfiesteria piscicida , хищник, нападающий из засады . Когда большое количество рыбы, например, стайная кормовая рыба , находится в ограниченном пространстве, например, в мелководных заливах, выделения рыбы побуждают эту динофлагелляту, которая обычно не является токсичной, производить свободно плавающие зооспоры . Если рыба остается в этом районе, продолжая обеспечивать питание, то зооспоры начинают выделять нейротоксин . Этот токсин приводит к тому, что у рыбы появляются кровоточащие раны, а ее кожа отслаивается в воде. Затем динофлагелляты поедают кровь и хлопья тканей, в то время как пораженная рыба умирает. [17] Гибель рыбы этой динофлагеллятой является обычным явлением, и она также могла быть ответственна за гибель в прошлом, которая, как считалось, имела другие причины. [17] Подобные убийства можно рассматривать как естественные механизмы регулирования популяции исключительно обильной рыбы. Скорость, с которой происходят убийства, увеличивается по мере увеличения органически загрязненного стока с суши . [18]
Красный прилив — это название, которое обычно дается цветению водорослей Karenia brevis , микроскопического морского динофлагеллята, распространенного в водах Мексиканского залива . В высоких концентрациях он обесцвечивает воду, которая часто кажется красновато-коричневой. Он производит токсин, который парализует центральную нервную систему рыб, из-за чего они не могут дышать. Мертвую рыбу выбрасывает на пляжи вокруг Техаса и Флориды. Люди также могут серьезно заболеть, употребляя в пищу устриц и других моллюсков, загрязненных токсином красного прилива. [19] [20] Термин «красный прилив» также обычно используется для описания вредоносного цветения водорослей на северо-восточном побережье Соединенных Штатов, особенно в заливе Мэн . Этот тип цветения вызывается другим видом динофлагеллята, известным как Alexandrium fundyense . [21] Это цветение является естественным явлением, но точная причина или сочетание факторов, которые приводят к вспышке красных приливов, до конца не изучены. [22]
Так же, как цветение водорослей может привести к истощению кислорода, введение большого количества разлагающегося биологического материала в целом в водоем приводит к истощению кислорода, поскольку микроорганизмы используют доступный кислород в процессе разложения органического вещества . Например, гибель рыбы на расстоянии 10 миль (16 км) в сентябре 2010 года в реке Сангамон в Иллинойсе была отслежена до сброса отходов животных в реку с крупного молочного предприятия. Незаконный сброс привел к полной гибели рыбы, лягушек, мидий и грязевых мальков . [23]
Чрезмерное антропогенное обогащение питательными веществами фосфора и азота способствует быстрому росту и размножению фитопланктона в реке Миссисипи . Поскольку фитопланктон продолжает быстро расти в оптимальных условиях, его биомасса почти удваивается каждые 24 часа. В воде присутствуют более высокие концентрации органических веществ из-за высокой скорости размножения фитопланктона в течение короткого периода времени. Быстрый рост фитопланктона вызывает мутность в водах 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 размножаться быстрее, мутность в реке и заливе увеличивается. [24] Растущая мутность блокирует поглощение растениями солнечного света. Процесс помутнения приводит к ограничению фотосинтеза, а иногда даже к гибели от недостатка солнечного света подводной водной растительности, на которую влияет непрозрачная мутная вода, скапливающаяся на поверхности.
Кроме того, существенным пагубным результатом эвтрофикации в реке Миссисипи является повышенное поглощение растворенного кислорода бактериями в ответ на более высокую концентрацию органического вещества. После того, как начинается и продолжается эвтрофикация, 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 органического вещества. Чем больше фитопланктона умирает, тем выше становится концентрация органического вещества; а с более высокой концентрацией органического вещества будет размножаться больше бактерий.
Следовательно, по мере того, как все больше бактерий, фитопланктона и водорослей экспоненциально растут и размножаются, более погруженная водная растительность погибает, потому что у нее нет доступа к солнечному свету из-за эвтрофикации. Как только этот снежный ком запускается в полную силу, создается мертвая зона. В результате избыточного обогащения питательными веществами в реке Миссисипи в Мексиканском заливе появляются мертвые зоны, созданные в процессе эвтрофикации. Мертвые зоны в заливе в основном создаются обогащением азотом и фосфором Нижней реки Миссисипи.
Некоторые виды рыб демонстрируют массовую одновременную смертность как часть их естественного жизненного цикла. Гибель рыбы из-за нерестовых смертей может произойти, когда рыба истощается от нерестовой деятельности, такой как ухаживание, строительство гнезда и высвобождение икры или молок (спермы). Рыбы, как правило, слабеют после нереста и менее устойчивы, чем обычно, к небольшим изменениям в окружающей среде. Примерами являются атлантический лосось и нерка , у которых многие самки обычно умирают сразу после нереста.
Замор рыбы может произойти из-за быстрых колебаний температуры или устойчивых высоких температур. Как правило, более прохладная вода имеет потенциал удерживать больше кислорода, поэтому период устойчивых высоких температур может привести к снижению растворенного кислорода в водоеме. Замор рыбы в августе 2010 года в заливе Делавэр был приписан низкому содержанию кислорода в результате высоких температур. [25] Массовая (сотни тысяч) замор рыбы в устье реки Миссисипи в Луизиане в сентябре 2010 года была приписана сочетанию высоких температур и отлива. Известно, что такие заморы случаются в этом регионе в конце лета и начале осени, но этот был необычно большим. [26]
Короткий период жаркой погоды может повысить температуру в поверхностном слое воды, так как более теплая вода имеет тенденцию оставаться у поверхности и дополнительно нагреваться воздухом. В этом случае верхний более теплый слой может иметь больше кислорода, чем нижние, более холодные слои, поскольку он имеет постоянный доступ к атмосферному кислороду. Если затем случается сильный ветер или холодный дождь (обычно осенью, но иногда и летом), слои могут смешаться . Если объем воды с низким содержанием кислорода намного больше объема в теплом поверхностном слое, это смешивание может снизить уровень кислорода во всей толще воды и привести к гибели рыбы.
Гибель рыбы может также быть результатом резкого или длительного падения температуры воздуха (и, следовательно, воды). Этот вид гибели рыбы является избирательным — обычно погибают виды рыб, которые не переносят холод. Это наблюдалось в случаях, когда рыба, родом из более тропического региона, была введена в более прохладные воды, например, введение тиляпии в водоемы во Флориде. Тиляпия, родом из реки Нил в Африке , прекращает питаться, когда температура воды опускается ниже 60 °F (16 °C), и погибает, когда она достигает 45 °F (7 °C). Таким образом, тиляпия, которая выжила и успешно размножилась во Флориде, иногда погибает от зимнего холодного фронта. [8]
В январе 2011 года выборочная гибель рыбы, затронувшая, по оценкам, 2 миллиона мальков пятнистой рыбы, была вызвана сочетанием холодового стресса и перенаселения после особенно обильного 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 плавательными пузырями более восприимчивы. Иногда подводные взрывы используются намеренно, чтобы вызвать гибель рыбы, обычно незаконная практика, известная как взрывная рыбалка . Подводные взрывы могут быть случайными или запланированными, например, для строительства, сейсмических испытаний , добычи полезных ископаемых или взрывных испытаний конструкций под водой. Во многих местах необходимо провести оценку потенциальных последствий подводных взрывов для морской жизни и принять превентивные меры перед взрывом. [29]
Засухи и перенаселение также могут привести к гибели рыбы во внутренних водоемах.
Засуха может привести к снижению объема воды, так что даже если вода содержит высокий уровень растворенного кислорода, сниженного объема может быть недостаточно для популяции рыб. Засухи часто происходят в сочетании с высокими температурами, так что способность воды переносить кислород также может быть снижена. Низкий уровень речного стока также снижает доступное разбавление для разрешенных сбросов очищенных сточных вод или промышленных отходов . Сниженное разбавление увеличивает органическую потребность в кислороде, еще больше снижая концентрацию кислорода, доступную для рыб
Перенаселение рыбой (или необычно большой нерест ) также может привести к гибели рыбы во внутренних водоемах. Гибель рыбы из-за недостатка кислорода на самом деле является результатом слишком большого спроса и слишком малого предложения по любой причине(ям). Рекомендуемые плотности посадки доступны во многих источниках для водоемов, начиная от домашнего аквариума или пруда на заднем дворе и заканчивая коммерческими аквакультурными предприятиями.
Оценка масштабов убийства представляет собой ряд проблем. [30]
Некоторые очень крупные заморы рыбы никогда не могут быть оценены из-за этих факторов. Сброс красного алюминиевого шлама из водохранилища в Венгрии в реку Марчай признан причиной экологического опустошения, [31] Потеря взрослой рыбы также может иметь долгосрочные последствия для успеха рыболовства, поскольку нерестовый запас следующего года может быть потерян, а восстановление популяции до забоя может занять годы. Потеря пищевых запасов или дохода от отдыха может быть очень существенной для местной экономики. [32]
Гибель рыбы трудно предсказать. Даже когда известно, что существуют условия, способствующие гибели рыбы, профилактика затруднена, поскольку часто условия невозможно улучшить, а рыбу невозможно безопасно удалить вовремя. В небольших прудах механическая аэрация и/или удаление разлагающихся веществ (например, опавших листьев или мертвых водорослей) могут быть разумными и эффективными профилактическими мерами.
Во многих странах развитого мира действуют специальные положения, побуждающие общественность сообщать о случаях гибели рыбы [33] , чтобы можно было провести надлежащее расследование. [34] Расследование причины гибели требует междисциплинарного подхода, включающего измерения окружающей среды на месте , исследование входных данных, обзор метеорологии и истории, токсикологию, вскрытие рыбы, анализ беспозвоночных и надежные знания района и его проблем. [35]
Все приведенные ниже подсчеты являются приблизительными. Они, как правило, занижены и могут не учитывать, например, мелких рыб, тех, которых вылавливают падальщики, и тех, которые оседают на дно. [30]
Сотни тысяч мертвых рыб плавали к западу от реки Миссисипи, в Байу-Чаланде.
Мертвая рыба-барабан плавала в воде и выстилала берега 20-мильного участка реки Арканзас около 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, и сотрудники рыболовной службы собрали некоторых умирающих животных для проведения тестов. ...