Understanding the problems of inland waters: case study

 
Some Ecological Characteristics of the Caspian Sea 
It is located in an inland depression on the border of Europe and Asia, as  the largest enclosed 
sea in the world, with a catchment area of 3.5 million km
2
. The Caspian Sea is reported to have got 
separated for the first time from the Black Sea in the early Pliocene. The primary marine fauna was 
therefore  partly eliminated and partly modified. The typical brackish-water  Caspian fauna formed 
then and  has persisted till now. It can be divided into the  northern, shallow part (5-6 metres deep) 
covering 80 000 km
2
, a middle part (average 190 m) covering 138 000 km
2
 and a southern part (up to 
1 025 m) covering 168 400 km
2
. The northern shoreline is strongly undulating and includes the deltas 
of the Volga, Ural, Emba and Sagiz rivers. The middle and south Caspian shorelines vary,    ranging 
from narrow beaches fronting seacliffs to broad sandy regions.  In  the south relatively smooth 
western coast is composed of small grained sands and silt.  Another important feature of the Caspian 
is its changing water level. It has significant effect on its biodiversity. The level is below that of the 
World Ocean, highest  - 22 m has been reported to have reached nearly 38 000 years ago, but may 
have been as low as - 64 m. In the last century the level fluctuated around - 26.2 m, later decreasing 
to - 29.0 m. Some regression have been observed from 1995 0nwards , the level currently stands 
around the -28.8 m. Almost 130 rivers of various sizes drain into the Caspian with an annual input of 
about 300 km
3
. The  cold arctic air, moist sea air masses forming over the Atlantic Ocean, dry 
continental air masses from Kazakhstan, and warm air masses coming from the Mediterranean Sea 
and Iran determine the climate of teh Caspian. 
 
Biodiversity Status in the Caspian  
The  Caspian is a productive sea with 22.7  million tonnes of primary production of organic 
carbon a year in the northern parts, 50.9 in the middle and 41 million tonnes in the south. Its coastal 
zone shows diversified range of habitats from vast river systems to extensive wetlands makes it one 
of the most valuable ecosystems in the world. Many endemic taxa are present here showing high 
endemism together with  representatives from almost all major groups on earth. Its diverse flora and 
fauna  shows  high natural productivity. It  lies at the crossing of migration routes of millions of 
migrating birds and offers refuge for a number of rare and endangered species.   Most important 
element of the fauna is the sturgeon. Several  indigenous species are found in the middle Caspian 
because of its relative stability over time, salinity regime fluctuating between 0.12 to 10 percent and 
central location. consequently the highest number of endemic species are found there. However, the 
North Caspian This part shows the greatest diversity of  habitats  and species. The Volga River system 
is accepted as the ancient route for the penetration of Arctic and Mediterranean species, still found 
in the Caspian. One comes across  different ecological niches with  high species diversity. Nearly 379 
species from 13 different classes of animals contribute in the bottom macrofauna. In the north  the 
benthic fauna is less diverse than in the middle and south. There are approximately 76-126 species of 
fish belonging to 17 families. Two species, the flounders and a mullet are the introduced aliens. The 
origin of  pipefish and a sand-smelt is unknown. Most diverse are the families of goby, carp, herring 
and sturgeon. The local rare endangered species are;  Caspian lamprey, spiny sturgeon, Volga 
herring, Caspian salmon, and gfew others. The four primary groups of fishes are; sea , anadromous, 
semi-migratory and river fishes.  Out of a total of 466 bird species, 120 are nesting, 68 are wintering 
and 278 are migratory or summer residents. Marine birds include gulls, cormorants, pelicans and 
flamingoes, congregating along the coast.  The Caspian seal is the only mammal within the aquatic 
fauna. Thousands of Caspian seals have died during the last two decades, most probably due to  
canine distemper virus infection. Nearly  450 taxa of phytoplankton have been recorded, all a mix of 
marine, brackish and freshwater forms.  A total of 315 zooplankton taxa have been are reported as 
the representatives of Arctic, Mediterranean and endemics. The algal taxa are represented by 
approximately 64 species from  green, red and brown algae. The The new algal species introductions 
from the Black Sea is recorded as to have  started  with the  opening of the Volga-Don canal in 1954. 
 
 
31

---

 
Potential Biosources of the Caspian and Impact of Pollutants on Food Web  
The  fish populations have suffered significant changes during the past 5 decades due to 
human activities, fisheries and habitat alterations. Traditional Caspian sturgeon is well known for its 
valuable caviar. The Caspian held more than 85 percent of the world’s sturgeon nearly 40 years back, 
but has decreased dramatically from 30 000 tonnes to approximately 5000 tonnes. 
The level of contamination in the sea has increased during the last 4 decades. The reason 
being anthropogenic activities because, the entire drainage basin contributes towards this. Nearly 80 
percent of the total load of contaminants directly enters through  river flow, atmospheric input, 
groundwater flow and direct input. Major sources are, untreated waste from industry and agriculture 
along the Volga River, offshore oil and gas production, processing, extraction and transportation, and 
marine dumping. All these drastically effect the biological processes in particular growth of fish. The 
dam constructions have already changed the hydrology of the Caspian. These have seriously effected 
the biodiversity, in particular a reduction in the spawning grounds for some  fishes. The delta 
vegetation too has changed. There has been a  loss of reeds, cat's tail and bushes. This loss has lead 
to a loss of aquatic and coastal fauna. Several  anadromous and semi-migratory species have been 
deprived of their natural spawning grounds.  
 
Invasive species  
Their damaging effects are increased by the near isolation of Caspian. Species reach here through 
the Volga-Don canal, but cannot leave as easily, predators too cannot be easily introduced. This 
places the Caspian at risk. This invader feeds on fish eggs and larvae. It will have significant effect on 
the fish population in the Caspian. The comb jellyfish can survive the salinity levels of Caspian, it was 
firts recorded here In 1999, presumably after introduction through ballast waters of oil tankers. Its  
large blooms  are observed in the northern and central parts of the Caspian.  
Almost no specific data about the timing, routes, and means of species migrations. Most likely, 
migration occurred as a result of direct or indirect human activities because the Caspian Sea lies 
along the ancient caravan routes of the Silk Road that connected Europe and Asia. Some species are 
weeds of agricultural fields: Sonchus arvensis, Convolvulus arvensis, Solanum nigrum, Chenopodium 
album, Acroptilon repens, etc. These species likely entered the territory with grain and fodder as well 
as during agricultural development of the region in the 20th century. For the two Xanthium species 
that originated from the Americas, X. strumarium is widespread and usually is in waterways in the 
Caspian region. Xanthium spinosum  initially was rare after introduction, but it is becoming more 
abundant now in disturbed habitats. Along the Caspian coast, this species prefers well drained 
habitats along roads, wetlands, and canals. In addition, Amaranthus albus  and  A. retroflexus  have 
invasive features.  Anthropogenic disturbance complicate natural ecological processes, and new alien 
species have the potential to reach the area through accompanying increases in transportation, 
trade, and economic activity. Monitoring of alien plants is an important task for the future. 
 
Discussion 
The diversity of inland waters and habitats is a comlex subject because of several constraints, 
as well as differences in classification and terminology. Their temporal aspects of ecosystem diversity 
are especially difficult to quantify (Revenga, 2003). The climate changes in future are expected to 
lead to an increase in the temperatures together with a modification in the precipitation regimes. 
This will lead to an increase in the sea level. Inland waters will get their share from all these changes 
however, they are not considered adequately in many of these scenarios. The occurrence, structure, 
pattern, process, and function of these waters will undergo variations by the changes in 
temperatures, hydrology, biogeochemical cycles, and evapotranspiration. All these will lead to a shift 
in the species distribution, altering community structures and species interactions. These changes 
will contribute to the changes in carbon storage, trace gas emission, biogeochemical variation, and 
changes in species composition . 
32

---