Как в водоёме происходит круговорот веществ?

Коротко: круговорот веществ в озере/пруду — это замкнутый обмен элементов между водой, организмами и донными отложениями, который поддерживается солнечной энергией, дыханием и микробными процессами. А теперь по порядку, как это устроено и «бежит» по кругу.

1. Вход и первичное производство
   — Извне в водоём попадают растворённые вещества и частицы: азот, фосфор, углекислый газ, кремний, железо, органика с водосбора.
   — Фитопланктон, подводные растения и водоросли усваивают CO₂/бикарбонат, неорганические формы азота (NH₄⁺, NO₃⁻) и фосфора (PO₄³⁻). На свету они превращают это в органическое вещество (фотосинтез) и выделяют O₂.

2. Передача по пищевой сети
   — Травоядные зоопланктон/бентос поедают фитопланктон.
   — Дальше органика идёт к хищникам (рыбы и т. д.). На каждом уровне часть вещества уходит в экскременты и «снежок» детрита.

3. Разложение и минерализация
   — Бактерии и грибы расщепляют мёртвые организмы и детрит. Возвращают элементы в минеральные формы: аммоний, фосфат, CO₂, растворённое органическое вещество (РОВ).
   — Часть органики минерализуется прямо в толще воды, часть оседает на дно.

4. Роль донных отложений
   — В аэробных условиях (есть кислород) на/в осадке идёт нитрификация (NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻), фосфор держится связанным с гидроксидами железа.
   — В бескислороде (летом в глубинах или зимой под льдом) запускаются анаэробные пути: денитрификация (NO₃⁻ → N₂ — азот уходит в газ), сульфатредукция (появляется H₂S), метаногенез (CH₄). Фосфор высвобождается из осадка («внутренняя загрузка») и вновь подпитывает цветение при перемешивании.

5. Вертикальная стратификация и сезонный «переворот»
   — Летом озёра часто слоистые: тёплый, кислородный эпилимнион сверху; холодный, бедный кислородом гиполимнион снизу; между ними термоклин. Питательные вещества копятся внизу.
   — Осенью и весной при охлаждении/нагреве вода выравнивает плотность, весь столб перемешивается — питательные вещества поднимаются к свету → всплеск продуктивности. Это — ключевой момент возврата элементов «в оборот». В неглубоких прудах перемешивание ветром идёт чаще, круговорот более непрерывный.

6. Микробная «петля» (microbial loop)
   — Растворённая органика (лизис клеток, выделения) не пропадает: гетеротрофные бактерии её потребляют, их едят простейшие и мелкий зоопланктон, и так углерод/азот возвращаются в основную пищевую сеть.

7. Специфика циклов отдельных элементов
   — Углерод: CO₂ ↔ органика; часть уходит газообменом в атмосферу или возвращается из неё; в анаэробных зонах образуется CH₄, который может окисляться в толще воды или выходить пузырьками.
   — Азот: аммонификация → нитрификация (в кислороде) → денитрификация (в бескислороде) с потерей азота как N₂; также возможна фиксация N₂ цианобактериями.
   — Фосфор: не имеет газовой фазы; ключевое — сорбция/десорбция на железе и марганце, осаждение в осадок и «внутреннее» высвобождение при аноксии.
   — Кремний: диатомовые строят панцири SiO₂; после их гибели биогенный кремнезём тонет, потом растворяется и снова доступен.
   — Железо/сера: чередование окисленных и восстановленных форм управляет связыванием фосфора и появлением H₂S.

8. Выходы из системы
   — С током воды вещества уносятся через сток; газы (O₂, CO₂, N₂, CH₄) — через поверхность. Часть навсегда захоранивается в донных отложениях (долгосрочный “склад”).

9. Что нарушает баланс
   — Эвтрофикация (избыток N и P) ускоряет цикл, вызывает цветения, ночные дефициты O₂ и усиленную внутреннюю загрузку фосфора.
   — Сильная стратификация при потеплении увеличивает бескислородные зоны, меняет пути минерального возврата.
   — Прозрачность, ветровой режим и глубина определяют, насколько «быстрым» и равномерным будет круговорот.

Если свести в схему: приток питательных веществ → усвоение продуцентами → пищевые уровни → детрит → разложение/минерализация → осаждение ↔ (в аноксии) высвобождение → сезонное перемешивание подаёт всё обратно к свету → часть уходит в газ/сток/захоронение. Это и есть круговорот веществ в водоёме.