DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38207-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41622341
تاريخ النشر: 2026-02-01
المؤلف: Hossein Bagheri وآخرون
الموضوع الرئيسي: الدراسات البحرية والبيئية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة التوزيع المكاني للforaminifera الساحلية عبر أربع محطات، حيث تم تحديد سبع أنواع من خمسة أجناس وثلاث عائلات، مع كون Ammonia beccarii caspica هو النوع السائد. أظهرت محطة بندر غاز أعلى كثافة، وغنى بالأنواع، وتوازن، وتنوع شانون، مما أدى إلى اختيارها لتجربة ميكروكوزم محكومة. قامت هذه التجربة بتقييم استجابة مجتمعات foraminiferal القاعية لزيادة درجات حرارة المياه (24°C، 27°C، و30°C) على مدى 60 يومًا. أشارت النتائج إلى أنه بينما بلغت الكثافة الإجمالية والتوازن ذروتهما عند 30°C، لم تتغير مؤشرات غنى الأنواع والتنوع بشكل كبير بين معالجات الحرارة. ومن الجدير بالذكر أن تغيرات درجة الحرارة غيرت هيكل المجتمع، مفضلة أنواع Ammonia، التي أظهرت مرونة وزيادة في الهيمنة عند درجات حرارة أعلى، بينما انخفضت كثافة Elphidium advenum بشكل ملحوظ.
تؤكد النتائج على حساسية foraminifera القاعية في بحر قزوين لدرجات الحرارة، مما يكشف أن درجة الحرارة تعمل كعامل رئيسي في تغيير المجتمع، مما يؤدي إلى تحول منهجي في هيمنة الأنواع. تشير الزيادة في انتشار Ammonia beccarii وAmmonia tepida، جنبًا إلى جنب مع انخفاض Elphidium sp. تحت ظروف أكثر دفئًا، إلى تغيير اتجاهي في تركيب المجتمع بسبب الاحترار المناخي المستمر. تؤسس هذه الأبحاث خط أساس حيوي لمراقبة التغيرات البيئية في بحر قزوين وتؤكد على ضرورة إجراء المزيد من التحقيقات في التفاعلات المعقدة للعوامل البيئية التي تؤثر على مجتمعات foraminiferal في هذا النظام البيئي الحساس.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التأثير الحاسم للاحترار العالمي للمحيطات، وهو نتيجة مباشرة لتغير المناخ، على النظم البيئية البحرية، وخاصة في البيئات المائية المعزولة. يُعتبر بحر قزوين، الذي يُعترف به كأكبر جسم مائي داخلي، مثالاً على هذه القابلية، حيث يشهد ارتفاعًا في درجات الحرارة يؤدي إلى انخفاض مستوى البحر وعدم استقرار بيئي كبير. يواجه الجزء الجنوبي من بحر قزوين، على وجه الخصوص، احترارًا سريعًا، مما يتسبب في تحولات في توزيع الأنواع، واضطرابات في دورات التكاثر، وتغيرات في أنماط الهجرة، مما يهدد التنوع البيولوجي الفريد في المنطقة.
علاوة على ذلك، تشكل درجات حرارة المياه المرتفعة خطرًا كبيرًا على السلامة البيئية للكائنات القاعية الساحلية، مثل foraminifera، التي تُعتبر مؤشرات حيوية لصحة النظام البيئي البحري. تتوقع نماذج المناخ أن هذه الظروف السلبية ستستمر في التصاعد، مع زيادة درجات الحرارة وانخفاض هطول الأمطار، مما يزيد من تفاقم التحديات البيئية التي تواجه بحر قزوين وحياته البحرية.
طرق البحث
تستقصي الدراسة الديناميات البيئية لبحر قزوين، مع التركيز على تأثير العمليات الهيدروديناميكية مثل حركة الأمواج والتيارات المتقطعة على مناطقه الساحلية ومناطق الرش. تتعرض هذه المنطقة لضغوط بيئية كبيرة بسبب عوامل بشرية متنوعة، بما في ذلك تعديل المواطن والتلوث، بالإضافة إلى الضغوط الطبيعية مثل التآكل الساحلي وتغير المناخ، التي تزيد من تقلبات مستوى المياه.
في المرحلة التجريبية، تم مراقبة المعلمات البيئية عبر ثلاث معالجات حرارية (T1: 24°C، T2: 27°C، T3). تشمل النتائج الرئيسية قياسات الكثافة الإجمالية، وغنى الأنواع، ومؤشرات التنوع. على سبيل المثال، اختلفت الكثافة الإجمالية بشكل كبير بين المواقع، مع قيم تبلغ 4783±1593.2 في رامسر، 1111±190.47 في سيسانغان، 5560±3632.38 في بندر غاز، و5160±1659.7 في بندر تركمان. تراوحت قيمة مؤشر التوازن من 0.62 إلى 0.76، بينما أشار مؤشر شانون إلى مستويات تنوع بين 1.03 و1.35. ومن الجدير بالذكر أن النوع Ammonia beccarii caspica أظهر أعلى كثافة عبر المعالجات، مما يبرز أهميته البيئية في المنطقة.
النتائج
أكدت نتائج الدراسة وجود Foraminifera عبر جميع مواقع أخذ العينات من الرواسب، حيث تم تحديد سبع أنواع قاعية متميزة من خمسة أجناس وثلاث عائلات. كان النوع السائد هو *Ammonia beccarii caspica*، الذي كان شائعًا في جميع المحطات، بينما كان *Elphidium littorale caspicus* هو الثاني الأكثر وفرة. تم تسجيل أعلى كثافة للforaminifera في محطة بندر غاز (2497.5 فرد/0.1 م²)، وأدنى كثافة في محطة سيسانغان (7.33 فرد/0.1 م²). ومن الجدير بالذكر أن *Ammonia tepida* و*Ammonia parkinsoniana* كانتا أقل وفرة، و*Cornuspira sp* وُجدت حصريًا في بندر تركمان.
كشفت تحليل المكونات الرئيسية أن أول مكونين رئيسيين (PC1 وPC2) يمثلان 84.90% من التباين الكلي، حيث أثر الطين والملوحة سلبًا على PC1، بينما أثرت درجة الحرارة إيجابيًا عليه. لوحظت اختلافات كبيرة في الكثافة الإجمالية للforaminiferal بين المحطات (Pseudo-F = 5.31، p = 0.025)، خاصة مع ظهور *Elphidium advenum* بأعلى كثافة في بندر تركمان وأدنى كثافة في سيسانغان (Pseudo-F = 56.25، p = 0.001). ومع ذلك، لم يتم العثور على اختلافات كبيرة في العدد الإجمالي للأنواع، أو مؤشر التوازن، أو مؤشر شانون عبر المحطات. أشار مخطط nMDS المستند إلى تشابه براى-كورتيس إلى اختلافات كبيرة في الكثافة الإجمالية للforaminiferal بين مواقع أخذ العينات.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التأثيرات الكبيرة لتغيرات درجة الحرارة على مجتمعات foraminiferal القاعية في بحر قزوين، خاصة في سياق تغير المناخ. تحدد الدراسة سبع أنواع من foraminifera، مع كون *Ammonia beccarii caspica* هو النوع السائد عبر مواقع أخذ العينات المختلفة. تشير النتائج إلى أن درجة الحرارة هي عامل بيئي حاسم يؤثر على تركيب الأنواع، والوفرة، وهيكل المجتمع. تظهر النتائج التجريبية أن درجات الحرارة المرتفعة (30°C) تفضل هيمنة *Ammonia beccarii* و*Ammonia tepida*، بينما تؤثر سلبًا على *Elphidium advenum*. تؤكد الدراسة على الاستجابة السريعة لمجتمعات foraminiferal للتغيرات البيئية، مما يشير إلى أن هذه الكائنات يمكن أن تكون مؤشرات فعالة لإعادة بناء البيئات القديمة.
علاوة على ذلك، تكشف الأبحاث أنه بينما ظل غنى الأنواع ثابتًا عبر معالجات درجات الحرارة، لوحظت اختلافات كبيرة في الكثافة وهيكل المجتمع، تأثرت بشكل خاص بدرجة الحرارة. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في التفاعلات المعقدة بين درجة الحرارة وعوامل بيئية أخرى، مثل نوع الرواسب ومستويات المغذيات، التي تحكم توزيع foraminiferal. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم أعمق للديناميات البيئية داخل بحر قزوين وتبرز العواقب المحتملة للاحتباس الحراري المستمر على تنوعه البيولوجي وصحة النظام البيئي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-38207-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41622341
Publication Date: 2026-02-01
Author(s): Hossein Bagheri et al.
Primary Topic: Marine and environmental studies
Overview
This study examined the spatial distribution of coastal foraminifera across four stations, identifying seven species from five genera and three families, with Ammonia beccarii caspica as the predominant species. The Bandar Gaz station showed the highest density, species richness, evenness, and Shannon diversity, leading to its selection for a controlled microcosm experiment. This experiment assessed the responses of benthic foraminiferal communities to increased water temperatures (24°C, 27°C, and 30°C) over a 60-day period. Results indicated that while total density and evenness peaked at 30°C, species richness and diversity indices did not significantly vary among the temperature treatments. Notably, temperature shifts altered community structure, favoring Ammonia species, which exhibited resilience and increased dominance at higher temperatures, while the density of Elphidium advenum significantly declined.
The findings underscore the temperature sensitivity of Caspian Sea benthic foraminifera, revealing that temperature acts as a critical driver of community change, leading to a systematic shift in species dominance. The increased prevalence of Ammonia beccarii and Ammonia tepida, coupled with the decline of Elphidium sp. under warmer conditions, suggests a directional change in community composition due to ongoing climate warming. This research establishes a vital baseline for monitoring ecological changes in the Caspian Sea and emphasizes the necessity for further investigations into the complex interactions of environmental factors affecting foraminiferal communities in this sensitive ecosystem.
Introduction
The introduction highlights the critical impact of global ocean warming, a direct consequence of climate change, on marine ecosystems, particularly in isolated aquatic environments. The Caspian Sea, recognized as the largest inland water body, exemplifies this vulnerability, experiencing increased temperatures that lead to sea level decline and significant ecological instability. The southern Caspian, in particular, is facing rapid warming, which is causing shifts in species distribution, disruptions in reproductive cycles, and changes in migration patterns, thereby threatening the region’s unique biodiversity.
Furthermore, the rising water temperatures pose a significant risk to the ecological integrity of benthic coastal organisms, such as foraminifera, which are crucial indicators of marine ecosystem health. Climate models project that these adverse conditions will continue to escalate, characterized by increasing temperatures and decreasing rainfall, further exacerbating the ecological challenges faced by the Caspian Sea and its marine life.
Methods
The study investigates the ecological dynamics of the Caspian Sea, emphasizing the influence of hydrodynamic processes such as wave action and rip currents on its coastal and splash zones. This region is under significant ecological stress due to various anthropogenic factors, including habitat modification and pollution, as well as natural stressors like coastal erosion and climate change, which exacerbate water level fluctuations.
In the experimental phase, environmental parameters were monitored across three temperature treatments (T1: 24°C, T2: 27°C, T3). Key findings include total density measurements, species richness, and diversity indices. For instance, total density varied significantly among sites, with values of 4783±1593.2 at Ramsar, 1111±190.47 at Sisangan, 5560±3632.38 at Bandar Gaz, and 5160±1659.7 at Bandar Torkaman. The Evenness Index ranged from 0.62 to 0.76, while the Shannon Index indicated diversity levels between 1.03 and 1.35. Notably, the species Ammonia beccarii caspica showed the highest density across treatments, highlighting its ecological significance in the region.
Results
The results of the study confirmed the presence of Foraminifera across all sediment sampling locations, identifying seven distinct benthic species from five genera and three families. The dominant species was *Ammonia beccarii caspica*, which was prevalent at all stations, while *Elphidium littorale caspicus* was the second most abundant. The highest density of foraminifera was recorded at Bandar Gaz station (2497.5 individuals/0.1 m²), and the lowest at Sisangan station (7.33 individuals/0.1 m²). Notably, *Ammonia tepida* and *Ammonia parkinsoniana* were less abundant, and *Cornuspira sp* was exclusively found at Bandar Torkaman.
Principal Component Analysis revealed that the first two principal components (PC1 and PC2) accounted for 84.90% of the total variance, with silt and salinity negatively influencing PC1, while temperature positively impacted it. Significant variations in total foraminiferal density were observed among stations (Pseudo-F = 5.31, p = 0.025), particularly with *Elphidium advenum* showing the highest density at Bandar Torkeman and the lowest at Sisangan (Pseudo-F = 56.25, p = 0.001). However, no significant differences were found in the total number of species, evenness index, or Shannon index across the stations. The nMDS plot based on Bray-Curtis similarity further indicated significant differences in total foraminiferal density among the sampling locations.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant impacts of temperature variations on benthic foraminiferal communities in the Caspian Sea, particularly in the context of climate change. The study identifies seven species of foraminifera, with *Ammonia beccarii caspica* being the dominant species across various sampling sites. The findings indicate that temperature is a crucial environmental driver affecting species composition, abundance, and community structure. Experimental results demonstrate that higher temperatures (30°C) favor the dominance of *Ammonia beccarii* and *Ammonia tepida*, while negatively impacting *Elphidium advenum*. The study underscores the rapid responsiveness of foraminiferal communities to environmental changes, suggesting that these organisms can serve as effective proxies for paleo-environmental reconstructions.
Moreover, the research reveals that while species richness remained consistent across temperature treatments, significant variations in density and community structure were observed, particularly influenced by temperature. The study emphasizes the need for further investigation into the complex interactions between temperature and other environmental factors, such as sediment type and nutrient levels, that govern foraminiferal distribution. Overall, the findings contribute to a deeper understanding of the ecological dynamics within the Caspian Sea and highlight the potential consequences of ongoing climate warming on its biodiversity and ecosystem health.