DOI: https://doi.org/10.52998/trjmms.1838428
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Mustafa Sarı وآخرون
الموضوع الرئيسي: النظم البيئية البحرية والساحلية
نظرة عامة
تدرس الدراسة الاتجاه المقلق لتشكل المخاط في خليج إردك، الواقع جنوب بحر مرمرة (SoM)، مع تسجيل أول حدوث في 23 أكتوبر 2024. يتماشى هذا الحدث مع البيانات التاريخية التي تشير إلى زيادة في حوادث المخاط في المنطقة. كشفت الملاحظات الميدانية عن درجات حرارة سطح البحر تصل إلى 21.2 °م، وهي أعلى بكثير من المتوسطات الموسمية، وطبقة حرارية لم يتم اكتشافها حتى عمق 28.4 م، مما أدى إلى درجات حرارة ثابتة تتراوح بين 19.6 °م و21.2 °م. تشير مستويات الإنتاج الأولي العالية، التي تشير إليها تركيزات الكلوروفيل البالغة 2.4 ملغ/م³، إلى إدخالات مفرطة من العناصر الغذائية من مصادر بشرية، بما في ذلك النفايات المنزلية والصناعية والزراعية، التي تسهم في الظروف الملائمة لتطور المخاط.
تسلط النتائج الضوء على الحاجة الملحة لاستراتيجيات شاملة لتقليل التلوث للتخفيف من التهديد البيئي المستمر الذي يشكله المخاط في SoM. يؤكد التكون المبكر للمخاط في 2024 على ضعف المنطقة، مما يتطلب اتخاذ إجراءات فورية لمعالجة الأسباب الجذرية، مثل الشذوذات في درجات الحرارة وظروف المياه الراكدة. من الضروري اتباع نهج تعاوني يشمل السلطات الحكومية والأكاديميين والمواطنين والشركات لتطوير حلول فعالة وتعزيز الممارسات المستدامة التي تحمي النظم البيئية البحرية وتضمن الصحة البيئية لبحر مرمرة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث المخاط البحري، وهي مادة هلامية تنتج أساسًا عن الفيتوبلانكتون استجابةً للضغوط البيئية مثل زيادة العناصر الغذائية وتغيرات درجات الحرارة. يفرز الفيتوبلانكتون الكربوهيدرات أثناء عملية التمثيل الضوئي، والتي، عند دمجها مع مواد عضوية أخرى ومعوقة بتدهور بدائي محدود، تؤدي إلى تشكيل المخاط. تؤدي هذه العملية إلى تجميع سلاسل البوليسكاريد في هياكل أكبر تحبس الجسيمات المعلقة والميكروبلاستيك، مما يخلق مخاطًا بحريًا كثيفًا. تشير السجلات التاريخية إلى أن أحداث المخاط تم توثيقها منذ عام 1729، مع تحديد البحر الأبيض المتوسط كمنطقة معرضة بشكل خاص بسبب جغرافيتها شبه المغلقة وتأثيرات تغير المناخ المتفاقمة.
يبرز بحر مرمرة (SoM)، الواقع بين البحر الأسود والبحر الأبيض المتوسط، كمنطقة قلق بسبب ديناميكياته الهيدروليكية الفريدة وضعفه تجاه تدفق العناصر الغذائية من الأنهار والمياه العادمة غير المعالجة. يُلاحظ أن الإثراء الغذائي، المدفوع بهذه العوامل، هو السبب الرئيسي لأحداث المخاط في SoM، مع ارتفاع درجات الحرارة وتغيرات المناخ الموسمية التي تزيد من المخاطر. تتناول المقدمة أيضًا الجدول الزمني لحدوث المخاط في SoM، بما في ذلك تفشيات كبيرة في 2007 و2008، وحدث شديد بشكل ملحوظ في نوفمبر 2020. تهدف الورقة إلى تحليل إعادة ظهور المخاط البحري في SoM في أواخر أكتوبر 2024، من خلال تجميع المعرفة الحالية لفهم الاتجاهات وتأثيرات هذه الأحداث على النظام البيئي البحري.
الطرق
في هذه الدراسة، قام الباحثون بإجراء سلسلة من جهود المراقبة في خليج إردك، التي بدأت في 2020، للتحقيق في تشكيلات المخاط وتأثيراتها على النظام البيئي البحري في بحر مرمرة (SoM). تم استخدام مسوحات الغوص باستخدام SCUBA شهريًا لاكتشاف حدوث المخاط الجديد وتقييم تأثيرات الأحداث السابقة. تم توثيق أول تشكيل للمخاط في 23 أكتوبر 2024، مع جمع أدلة بصرية من خلال الصور ومقاطع الفيديو، مما ساعد في تحديد الخصائص الهيكلية للمخاط.
شملت جمع البيانات سجلات عمودية للعمق (م) ودرجة الحرارة (°م) باستخدام جهاز RBR Maestro® متعدد المعايير أثناء الغوص. بالإضافة إلى ذلك، تم تقدير تركيزات الكلوروفيل-أ (Chl-a) من صور الأقمار الصناعية Sentinel 3، باستخدام خوارزمية OC4ME Maximum Band Ratio متعددة الحدود وشبه التحليلية. استخدمت الدراسة بيانات مستشعر OLCI من القمر الصناعي Sentinel 3A، الذي يتميز بـ 21 نطاقًا طيفيًا يتراوح من 400 إلى 1020 نانومتر ودقة مكانية تبلغ 300 م. تم حساب الكلوروفيل-أ وفقًا لخوارزمية OC4ME القياسية الموصى بها من قبل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، المعبر عنها كالتالي:
\[
Chl_a = a_0 + a_1 \log(R_{rs}^{blue}) + a_2 \log(R_{rs}^{green}) + a_3 \log(R_{rs}^{X}) + a_4 \log(R_{rs}^{X})^2
\]
سمح هذا النهج المنهجي بتقييم شامل لديناميات المخاط وتأثيراتها البيئية.
النتائج
في الدراسة، كشفت أول غطسة في خليج إردك في 23 أكتوبر 2024، عن علامات مبكرة لتشكل المخاط على أعماق تتراوح بين 9.8 م و15.2 م، تتميز بهياكل تشبه الشريط وشبكة العنكبوت. أظهرت غطسة لاحقة في 25 أكتوبر 2024، توسعًا عموديًا كبيرًا للمخاط، الذي امتد من عمق حوالي 10 م إلى 28.4 م. كان هذا التوسع مصحوبًا بزيادة ملحوظة في تغطية المخاط على قاع البحر، مما شكل طبقة تشبه البطانية. تشير هذه النتائج إلى اتجاه مقلق في انتشار المخاط داخل عمود الماء، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في تأثيراته البيئية.
المناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الدور الحاسم للكلوروفيل-أ (Chl-a) كعلامة حيوية لكتلة الطحالب في خليج إردك، خاصة خلال أحداث المخاط المرتبطة بزيادة العناصر الغذائية. تشير البيانات الحديثة إلى أن مستويات Chl-a وصلت إلى 2.4 ملغ/م³ خلال المراحل المبكرة من تشكيل المخاط في 2024، مقارنةً بالقمم التاريخية التي لوحظت في 2020 و2021. تؤكد الدراسة على تأثير التحضر والصناعة على تحميل العناصر الغذائية، مع مساهمات كبيرة من المياه العادمة المنزلية والجريان السطحي الزراعي، مما يزيد من الإثراء الغذائي ويخلق ظروفًا ملائمة لانتشار المخاط.
بالإضافة إلى ذلك، تحدد الأبحاث الشذوذات في درجة حرارة سطح البحر (SST) كعامل مساهم في تشكيل المخاط، مع تسجيل SSTs تبلغ 21.2 °م في أكتوبر 2024، وهي أعلى بكثير من المتوسطات التاريخية. يعزز هذا الاتجاه في الاحترار، جنبًا إلى جنب مع نقص الخلط العمودي بسبب انخفاض تدفق المياه من البحر الأسود، التراص والركود، مما يعزز المزيد من ازدهار الطحالب. تؤكد النتائج على الحاجة الملحة لاستراتيجيات مستهدفة لتقليل العناصر الغذائية للتخفيف من مخاطر المخاط، حيث تهدد مستويات التلوث الحالية وظروف البحر المستقرة بتكثيف الازدهارات المستقبلية، مما قد يؤدي إلى تحولات بيئية لا يمكن عكسها في بحر مرمرة. تعتبر الجهود التعاونية بين الحكومة والأوساط الأكاديمية والمجتمعات المحلية ضرورية لتنفيذ تدابير فعالة للسيطرة على التلوث وحماية النظم البيئية البحرية.
DOI: https://doi.org/10.52998/trjmms.1838428
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Mustafa Sarı et al.
Primary Topic: Marine and coastal ecosystems
Overview
The study investigates the alarming trend of mucilage formation in the Gulf of Erdek, located south of the Sea of Marmara (SoM), with the first occurrence recorded on October 23, 2024. This event aligns with historical data indicating an increase in mucilage incidents in the region. Field observations revealed sea surface temperatures reaching 21.2 °C, significantly above seasonal averages, and a thermocline layer that was not detected until a depth of 28.4 m, resulting in consistent temperatures between 19.6 °C and 21.2 °C. High primary production levels, indicated by chlorophyll concentrations of 2.4 mg/m³, suggest excessive nutrient inputs from anthropogenic sources, including domestic, industrial, and agricultural waste, which contribute to the conditions favorable for mucilage development.
The findings highlight the urgent need for comprehensive pollution reduction strategies to mitigate the ongoing ecological threat posed by mucilage in the SoM. The early formation of mucilage in 2024 emphasizes the region’s vulnerability, necessitating immediate action to address the underlying causes, such as temperature anomalies and stagnant water conditions. A collaborative approach involving government authorities, academics, citizens, and businesses is essential to develop effective solutions and promote sustainable practices that protect marine ecosystems and ensure the ecological health of the SoM.
Introduction
The introduction of the research paper discusses marine mucilage, a gelatinous substance primarily produced by phytoplankton in response to environmental stressors such as nutrient overload and temperature changes. Phytoplankton exude carbohydrates during photosynthesis, which, when combined with other organic materials and hindered by limited prokaryotic degradation, leads to the formation of mucilage. This process results in the aggregation of polysaccharide chains into larger structures that trap suspended particles and microplastics, creating a dense marine mucilage. Historical records indicate that mucilage events have been documented since 1729, with the Mediterranean Sea identified as particularly susceptible due to its semi-enclosed geography and the exacerbating effects of climate change.
The Sea of Marmara (SoM), situated between the Black Sea and the Mediterranean, is highlighted as a region of concern due to its unique hydrodynamics and vulnerability to nutrient influx from rivers and untreated wastewater. Eutrophication, driven by these factors, is noted as a primary cause of mucilage events in the SoM, with rising temperatures and seasonal climate changes further increasing the risk. The introduction also details the timeline of mucilage occurrences in the SoM, including significant outbreaks in 2007, 2008, and a notably severe event in November 2020. The paper aims to analyze the reemergence of marine mucilage in the SoM in late October 2024, synthesizing existing knowledge to understand the trends and impacts of these events on the marine ecosystem.
Methods
In this study, the researchers conducted a series of monitoring efforts in the Gulf of Erdek, initiated in 2020, to investigate mucilage formations and their effects on the marine ecosystem in the Sea of Marmara (SoM). Monthly SCUBA diving surveys were employed to detect new mucilage occurrences and assess the impacts of prior events. The first mucilage formation was documented on October 23, 2024, with visual evidence collected through photographs and videos, which aided in identifying the structural characteristics of the mucilage.
Data collection included vertical logs of depth (m) and temperature (°C) using the RBR Maestro® multiparameter device during dives. Additionally, chlorophyll-a (Chl-a) concentrations were estimated from Sentinel 3 satellite imagery, utilizing the OC4ME Maximum Band Ratio polynomial and semi-analytical algorithm. The study utilized OLCI sensor data from the Sentinel 3A satellite, which features 21 spectral bands ranging from 400 to 1020 nm and a spatial resolution of 300 m. The calculation of chlorophyll-a followed the standard OC4ME algorithm recommended by the European Space Agency (ESA), expressed as:
\[
Chl_a = a_0 + a_1 \log(R_{rs}^{blue}) + a_2 \log(R_{rs}^{green}) + a_3 \log(R_{rs}^{X}) + a_4 \log(R_{rs}^{X})^2
\]
This methodological approach allowed for a comprehensive assessment of mucilage dynamics and their ecological implications.
Results
In the study, the first dive in the Gulf of Erdek on October 23, 2024, revealed early signs of mucilage formation at depths between 9.8 m and 15.2 m, characterized by ribbon- and cobweb-like structures. A subsequent dive on October 25, 2024, demonstrated a significant vertical expansion of the mucilage, which extended from approximately 10 m to 28.4 m depth. This expansion was accompanied by a notable increase in mucilage coverage on the seabed, forming a blanket-like layer. These findings indicate a concerning trend in mucilage proliferation within the water column, warranting further investigation into its ecological implications.
Discussion
The discussion highlights the critical role of chlorophyll-a (Chl-a) as a biomarker for algal biomass in Erdek Bay, particularly during mucilage events linked to nutrient enrichment. Recent data indicate that Chl-a levels reached 2.4 mg/m³ during the early stages of mucilage formation in 2024, comparable to historical peaks observed in 2020 and 2021. The study underscores the impact of urbanization and industrialization on nutrient loading, with significant contributions from domestic wastewater and agricultural runoff, which exacerbate eutrophication and create conditions favorable for mucilage proliferation.
Additionally, the research identifies sea surface temperature (SST) anomalies as a contributing factor to mucilage formation, with recorded SSTs of 21.2 °C in October 2024, significantly above historical averages. This warming trend, coupled with a lack of vertical mixing due to reduced water flow from the Black Sea, fosters stratification and stagnation, further promoting algal blooms. The findings emphasize the urgent need for targeted nutrient reduction strategies to mitigate mucilage risks, as current pollution levels and stable sea conditions threaten to intensify future blooms, potentially leading to irreversible ecological shifts in the Sea of Marmara. Collaborative efforts among government, academia, and local communities are essential for implementing effective pollution control measures and safeguarding marine ecosystems.