DOI: https://doi.org/10.1186/s13717-025-00577-1
تاريخ النشر: 2025-02-25
المؤلف: Yuriy Kvach وآخرون
الموضوع الرئيسي: الدراسات البحرية والبيئية
نظرة عامة
يقدم قسم ورقة البحث نظرة عامة على التأثيرات البيئية لحرب روسيا وأوكرانيا (2022-الحاضر) على نظام بيئي البحر الأسود الشمالي، الذي يتميز بتاريخه البيوجغرافي الفريد وارتفاع نسبة الأنواع المستوطنة. الدراسة، التي أجراها معهد علم الأحياء البحرية، الأكاديمية الوطنية للعلوم في أوكرانيا، تحدد كل من الآثار السلبية والإيجابية على التنوع البيولوجي المائي والموائل. تشمل الآثار السلبية تدهور الموائل والتلوث الناتج عن تسرب النفط، والقصف، وتدمير سد كاخوفكا، الذي تسبب في فيضانات كبيرة وأضرار بيئية. من ناحية أخرى، أدت الحرب إلى تقليل الضغوط البشرية مثل الصيد والسياحة، مما سمح لبعض الأنواع والموائل بالتعافي.
تشير النتائج إلى أنه بينما كانت العديد من الآثار البيئية مؤقتة، مع عودة بعض الموائل إلى الكائنات الحية التاريخية المرتبطة بانخفاض الملوحة، فإن الأضرار الكبيرة على المدى الطويل لا تزال قائمة. تظهر الأنواع المحلية في البحر الأسود الشمالي قدرة ملحوظة على التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة، مما قد يعزز قدرتها على الصمود في ظل الاضطرابات المستمرة. تؤكد الورقة على أهمية الجهود العالمية للحفاظ على البيئة، مستفيدة من التقدم في قواعد بيانات التنوع البيولوجي والبحوث الجينومية لمراقبة ودعم تعافي هذه المنطقة ذات الأهمية البيئية.
مقدمة
تقدم مقدمة ورقة البحث سياقًا أساسيًا للدراسة، موضحة أهمية الموضوع والفجوات الموجودة في الأدبيات. تسلط الضوء على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في المجال المحدد، مؤكدة كيف وضعت الدراسات السابقة الأساس ولكنها لم تتناول بعض الجوانب الحرجة بشكل كامل. يهدف المؤلفون إلى البناء على هذا الأساس من خلال استكشاف منهجيات أو وجهات نظر جديدة يمكن أن توفر رؤى أكثر شمولاً.
كما تحدد المقدمة أهداف البحث، مقدمة الفرضيات التي سيتم اختبارها طوال الدراسة. من خلال إنشاء إطار عمل واضح، يهيئ المؤلفون المسرح لنتائجهم، التي من المتوقع أن تساهم في الفهم الأوسع للموضوع. تعتبر هذه القسم مقدمة حاسمة للتحليل التفصيلي الذي يلي، مما يضمن أن يفهم القراء الصلة والتأثير المحتمل للبحث.
الطرق
تشمل الطرق المستخدمة في هذا البحث أربعة دراسات متميزة تهدف إلى تقييم تأثير الحرب المستمرة على التنوع البيولوجي في منطقة البحر الأسود. قامت الدراسة الأولى بتحليل حالات تسرب النفط الناتجة عن الأنشطة العسكرية خلال الأشهر الستة الأولى من عام 2022، باستخدام صور الأقمار الصناعية لتحديد 31 حالة أثرت على منطقة تبلغ 4711.6 كم²، تمثل 16.2% من البحر الأسود الشمالي الغربي (NWBS). ركزت الدراسة الثانية على العواقب البيئية لإطلاق مياه سد كاخوفكا، بما في ذلك الغوص تحت الماء وأخذ عينات من المياه من 11 محطة ساحلية. جمع الباحثون بيانات عن درجة حرارة المياه، والملوحة، والأكسجين المذاب، بالإضافة إلى إجراء اختبارات سمية على الكلايدوسيران *Daphnia magna*. شمل التحليل أيضًا تركيز الكلوروفيل-أ ومجتمعات قاع البحر والعوالق المختلفة، باستخدام طرق مختبرية قياسية لمعالجة العينات.
استقصت الدراسة الثالثة مجتمع الأسماك في مصب نهر دنيبر، باستخدام شباك الصيد والشباك الغطائية لأخذ عينات من تجمعات الأسماك تحت ظروف صعبة بسبب الحرب. سجلت الدراسة تنوع الأنواع والأطوال، مقارنة النتائج بعقد من البيانات التاريخية. أخيرًا، قيمت الدراسة الرابعة التغيرات في مجتمع النباتات الكبيرة القاعية مع مرور الوقت، محددة الأجناس الرئيسية وتقييم الحالة البيئية باستخدام مؤشرات الشكل الوظيفي. توفر النتائج التراكمية من هذه الدراسات قاعدة شاملة لفهم التأثيرات المتعددة الأوجه للحرب على التنوع البيولوجي البحري، والمصب، والمياه العذبة، مع تسليط الضوء على كل من الآثار الضارة والمحتملة المفيدة.
النتائج
تشير نتائج اختبارات السمية البيولوجية التي أجريت على عينات مياه البحر من خليج أوديسا الشمالي إلى تقلب كبير في مستويات السمية بعد إطلاق سد كاخوفكا. في 9 يونيو 2023، أظهرت معدلات الوفيات للنوع المؤشر *Daphnia magna* زيادة معتدلة قدرها +27.8 ± 1.1% مقارنة بمستويات التحكم، والتي كانت دون عتبة السمية القاتلة الحادة. ومع ذلك، بحلول 11 يونيو 2023، ارتفعت معدلات الوفيات إلى +82.4 ± 2.4%، متجاوزة عتبة السمية بنسبة 50% مما يشير إلى سمية قاتلة حادة. استمرت هذه السمية العالية بقيمة +74.6 ± 3.1% في 13 يونيو 2023، لكنها انخفضت لاحقًا دون المعايير السمية المعمول بها، مما يشير إلى أن مستويات الملوثات المرتفعة كانت عابرة.
فيما يتعلق بمجتمع النباتات الكبيرة القاعية، تم استخدام مؤشرات الشكل الوظيفي لتقييم فئة الحالة البيئية (ESC) للأنظمة البيئية الساحلية للبحر الأسود، مقارنة البيانات من فترات ما قبل الحرب وأثناء الحرب حتى عام 2024. أظهرت النشاط البيئي المتوسط للنباتات الكبيرة، الممثل بمؤشر S/Wx، انخفاضًا خلال الظروف المناخية المواتية وانخفاض الحمل البشري، الذي كان منخفضًا بشكل ملحوظ خلال الفترة المبكرة من الحرب بسبب انخفاض الصيد والاضطرابات الأخرى. أدى ذلك إلى تحسين الصحة البيئية للنظام البيئي البحري. ومع ذلك، مع تدهور الظروف المناخية واستئناف الأنشطة الترفيهية في عام 2023، بدأت قيم S/Wx ومؤشر السطح (SI) في الانخفاض، مما يشير إلى تدهور صحة النظام البيئي من حالة “عالية” إلى “جيدة”. بشكل عام، بينما كان هناك تحسين أولي في مجتمع النباتات الكبيرة القاعية خلال الفترة المبكرة من الحرب، تشير الاتجاهات الأخيرة إلى العودة إلى الظروف ما قبل الحرب، على الأرجح بسبب زيادة الضغوط البشرية. يخطط الباحثون في IMB لمراقبة مستمرة لهذه الاتجاهات.
المناقشة
تتأثر التنوع البيولوجي في منطقة البحر الأسود بتاريخ بيوجغرافي معقد يتميز بتغيرات بيئية كبيرة، خاصة تقلبات في الملوحة، ودرجة الحرارة، ومستويات المياه. تساهم أنظمة الأنهار الكبرى، بما في ذلك الدانوب والدنيبر، بحوالي 391 كم³ من المياه العذبة سنويًا، مما يؤثر على التوازن البيئي في المنطقة ودورها في ديناميات المناخ العالمية. يظهر النظام البيئي للبحر الأسود الشمالي مزيجًا من الأنواع البحرية، والمصب، والمياه العذبة، العديد منها مائي، مما يدل على القدرة على التكيف مع الظروف المتغيرة. أدت العزلة التاريخية والتغير البيئي إلى تجميع فريد من الأنواع، حيث تشكل الأنواع المستوطنة حوالي 25% من الكائنات الحية الحالية.
تصنف التنوع البيولوجي المائي المعاصر في البحر الأسود إلى أربع مجموعات رئيسية: (1) الأنواع الباقية البونتية، التي هي أساسًا مياه عذبة ومائية؛ (2) الأنواع ذات الأصل المتوسطي، التي تشكل حوالي 80% من الأنواع الحالية؛ (3) الأنواع الباقية الباردة من المياه الباردة؛ و(4) الأنواع الغازية التي تم إدخالها من خلال الأنشطة البشرية. من الجدير بالذكر أن الأنواع الغازية مثل قواقع النهر والجلد البحري قد أثرت بشكل كبير على النظم البيئية المحلية، وغالبًا ما تتفوق على الأنواع المحلية. كما واجهت المنطقة تحديات بيئية شديدة بسبب العوامل البشرية، بما في ذلك التلوث والصيد الجائر، مما زاد من تدهور التنوع البيولوجي وجودة الموائل. قبل النزاع المستمر، كانت هناك جهود جارية لتعزيز حماية البيئة، ولكن تم تعطيل هذه المبادرات بشدة، مما يهدد التوازن البيئي الهش للبحر الأسود.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13717-025-00577-1
Publication Date: 2025-02-25
Author(s): Yuriy Kvach et al.
Primary Topic: Marine and environmental studies
Overview
The research paper section provides an overview of the ecological impacts of the Russia-Ukraine War (2022-present) on the northern Black Sea ecosystem, characterized by its unique biogeographic history and high endemism. The study, conducted by the Institute of Marine Biology, National Academy of Sciences of Ukraine, identifies both negative and positive effects on aquatic biodiversity and habitats. Negative impacts include habitat degradation and pollution from oil spills, shelling, and the destruction of the Kakhovka Dam, which caused significant flooding and ecological damage. Conversely, the war has led to a reduction in anthropogenic pressures such as fishing and tourism, allowing some species and habitats to recover.
The findings suggest that while many ecological effects have been temporary, with some habitats reverting to historical biota associated with lower salinity, substantial long-term damage persists. The native species of the northern Black Sea exhibit a remarkable adaptability to fluctuating environmental conditions, which may enhance their resilience amid ongoing disturbances. The paper emphasizes the importance of global conservation efforts, leveraging advancements in biodiversity databases and genomic research to monitor and support the recovery of this ecologically significant region.
Introduction
The introduction of the research paper provides essential context for the study, outlining the significance of the topic and the existing gaps in the literature. It highlights the need for further investigation into the specific area of interest, emphasizing how previous studies have laid the groundwork but have not fully addressed certain critical aspects. The authors aim to build upon this foundation by exploring new methodologies or perspectives that could yield more comprehensive insights.
The introduction also delineates the objectives of the research, presenting the hypotheses that will be tested throughout the study. By establishing a clear framework, the authors set the stage for their findings, which are expected to contribute to the broader understanding of the subject matter. This section serves as a crucial precursor to the detailed analysis that follows, ensuring that readers grasp the relevance and potential impact of the research.
Methods
The methods employed in this research encompass four distinct studies aimed at assessing the impact of the ongoing War on biodiversity in the Black Sea region. Study I analyzed oil spill occurrences resulting from military activities during the first six months of 2022, utilizing satellite imagery to identify 31 cases that affected an area of 4711.6 km², representing 16.2% of the North-Western Black Sea (NWBS). Study II focused on the ecological consequences of the Kakhovka Dam’s water release, involving SCUBA diving and water sampling from 11 coastal stations. Researchers collected data on water temperature, salinity, and dissolved oxygen, alongside conducting toxicity tests on the cladoceran *Daphnia magna*. The analysis also included chlorophyll-a concentration and various benthic and planktonic communities, employing standard laboratory methods for sample processing.
Study III investigated the fish community in the Dnieper River Estuary, using fyke and gill nets to sample fish populations under challenging conditions due to the War. The study recorded species diversity and lengths, comparing findings to a decade of historical data. Lastly, Study IV evaluated changes in the benthic macrophyte community over time, identifying key genera and assessing ecological status using morphofunctional indicators. The cumulative findings from these studies provide a comprehensive baseline for understanding the War’s multifaceted effects on marine, estuarine, and freshwater biodiversity, highlighting both detrimental and potentially beneficial impacts.
Results
The results of the biological toxicity tests conducted on seawater samples from northern Odesa Bay indicate a significant fluctuation in toxicity levels following the Kakhovka Dam’s release. On June 9, 2023, mortality rates of the indicator species Daphnia magna showed a moderate increase of +27.8 ± 1.1% compared to control levels, which was below the acute lethal toxicity threshold. However, by June 11, 2023, mortality rates surged to +82.4 ± 2.4%, surpassing the 50% toxicity threshold and indicating acute lethal toxicity. This high toxicity persisted with a value of +74.6 ± 3.1% on June 13, 2023, but subsequently declined below established toxicological standards, suggesting that elevated pollutant levels were transient.
In terms of the benthic macrophyte community, morphofunctional indicators were utilized to assess the Ecological Status Class (ESC) of the Black Sea’s coastal ecosystems, comparing data from pre-War and during the War periods through 2024. The average ecological activity of macrophytes, represented by the S/Wx indicator, demonstrated a decrease during favorable climatic conditions and reduced anthropogenic load, which was notably low during the early War period due to decreased fishing and other disturbances. This led to improved ecological health of the marine ecosystem. However, as climatic conditions worsened and recreational activities resumed in 2023, the S/Wx and Surface Index (SI) values began to decline, indicating a deterioration in ecosystem health from “High” to “Good” status. Overall, while there was an initial improvement in the benthic macrophyte community during the early War period, recent trends suggest a return to pre-War conditions, likely due to increasing anthropogenic pressures. Continuous monitoring of these trends is planned by IMB researchers.
Discussion
The Black Sea region’s biological diversity is shaped by a complex biogeographic history characterized by significant environmental changes, particularly fluctuations in salinity, temperature, and water levels. Major river systems, including the Danube and Dnieper, contribute approximately 391 km³ of freshwater annually, influencing the region’s ecological balance and its role in global climate dynamics. The northern Black Sea’s ecosystem exhibits a mix of marine, estuarine, and freshwater species, many of which are euryhaline, demonstrating adaptability to varying conditions. The historical isolation and environmental variability have led to a unique assemblage of species, with approximately 25% of the current biota being endemic.
Contemporary aquatic biodiversity in the Black Sea is categorized into four primary groups: (1) Pontian relict species, which are primarily freshwater and euryhaline; (2) Mediterranean-origin species, making up about 80% of the current species; (3) boreal relict species from colder waters; and (4) invasive species introduced through human activities. Notably, invasive species such as the zebra mussel and the sea walnut have significantly impacted local ecosystems, often outcompeting native species. The region has also faced severe ecological challenges due to anthropogenic factors, including pollution and overfishing, which have exacerbated the decline in biodiversity and habitat quality. Prior to the ongoing conflict, efforts were underway to enhance environmental protection, but these initiatives have been severely disrupted, threatening the fragile ecological balance of the Black Sea.