Understanding the problems of inland waters: case study

250-500 million USD during this period. M. leidyi did not only affect the quantity of animals but also of 
plant organisms, known as phytoplankton. A warning that M. leidyi might also invade the Caspian Sea 
had been voiced during the Geneva meeting as well as by Dumont (1995). Unfortunately, at the end of 
the 1990s the invasion of M. leidyi in the Caspian Sea was already being reported (Esmaeili et al., 2000; 
Ivanov et al., 2000; Roohi, 2000). It must have also been transported in the ballast waters of  ships 
traveling from the Black Sea (salinity 18 ppt) to the Caspian Sea (max. salinity 13-14 ppt) through the 
Volga Don Canal. Investigations in the Caspian Sea showed by September 2000, it was found everywhere 
including the northern Caspian where the salinity can be as low as 4 ppt (Shiganova et al., 2001a).  
 
Materials and Methods 
During the cruise samples were collected. Afterwards, the laboratory analysis of the samples was 
conducted and the complete data on hydro-chemical status of the samples was obtained. Also, the 
phytoplankton samples from the scientific cruises were analyzed and their biomass was determined.  
Ctenophore samples were collected with an METU (Medalist Technology University) net having a mouth 
opening of 0.2 m
2
  and a screen with a mesh size of 500 m, from the same depths as the Juday net 
(Vinogradov et al., 1989; Kideys et al., 2001). On completion of each tow, the cod end was immediately 
passed into a container and ctenophores counted by eye. The body length of each individual with lobes 
was measured lying flat (out of water) onboard, and the density of Mnemiopsis leidyi (per m
2
 and m
3
) 
was calculated from the net diameter and tow depth. The ctenophores were sorted in length groups of 
5-mm intervals to determine the abundance of different size groups. Length measurements were 
converted to wet weight using an appropriate equation (Kideys et al., 2001). Samples of Mnemiopsis 
were collected from 20001 along few semi- transects perpendicular to the Iranian coast of the Caspian 
Sea. 
 
Results 
The ctenophore Mnemiopsis leidyi  was found at all stations from 2001–2009. There was a seasonal 
succession of ctenophore densities every year, the maximum being observed in August and September, 
and the minimum density in the winter months. A significant correlation was found between the water 
temperature and the abundance of Mnemiopsis leidyi (P <0.005) (Fig. 1). 
 
47

---

 
Fig. 1. Seasonal distribution of the Caspian population of Mnemiopsis leidyi (ind.m
3
) in 2003 (shiganova 
et al., 2004) 
 
 The highest summer– autumn average of Mnemiopsis leidyi abundance was observed in 2002 (760 ± 
1148 ind.m
3
), although the biomass during this period (23.2 ± 23.3 g.m
3
) was lower than in 2001 (41.5 ± 
44.3 g.m
3
).  In addition the zooplankton and phytoplankton species were affected by the bloom. The 
highest monthly mean phytoplankton abundance and biomass were 396 × 106 ± 299 × 106 cells m-3 in 
January 2002 and 1,789 ± 1,761mg m
-3
  in May 2002. Minimum abundance and biomass values were 
observed in August 2003 (1 × 106 ± 1 × 106 cells m-3 and 7 ± 5 mg m
-3
). 
An unprecedented bloom of the toxic cyanophyte Nodularia sp. was observed between the second half 
of August and the end of Ecosystems Biodiversity  188 September in 2005. The bloom area covered 
˜20,000 km
2
 (CEP 2006). According to the sampling on 20 September 2005, in addition to Nodularia sp., 
another cyanophyte Oscillatoria sp. was also high in abundance. Abundance of Nodularia sp. was 18 
×106 cells m
-3
 at 7 m depth and 1,006 × 106cells m
-3
 at 20 m depth. Average cyanophyte abundance and 
biomass at 7 and 20 m depths were 582 9 106 cells m
-3
 (of which 512 cells m
-3
 was Nodularia sp.) and 
1,655 mg m
-3
 (Fig. 2)
 
. 
48

---

 
Fig. 2. Annual variations in the abundance and biomass of phytoplankton, zooplankton and Mnemiopsis 
leidyi  in the southern Caspian Sea during 2001–2006 (values are depth and  station averages). 1996 
values are from Hossieni et al. (1996), spring 2001 values are from Kideys et al. (2001). 
 
As known, microorganisms compete with each other for nutrients and oxygen  more than natural 
situation during a bloom occurrence;  since the population of the species has increased  some even 
struggle to survive. The different group of zooplankton species before and after the M.leidyi invasion has 
been depicted in Table 1. 
 
 
49

---

 
 
Table 1. Species number of zooplankton before and after Mnemiopsis leidyi invasion in the Southern 
Caspian Sea (Roohi and Sajadi, 2011). 
 
 
 
Discussion 
According to the reports of Iranian Fisheries Research Organization, the algal bloom  of  Nodularia 
spumigena was first seen at northwestern waters of Gilan Province and then it moved towards Anzali 
and Nowshahr Ports. The observed algal bloom was quite large and covered an area of 150 square 
kilometers from Anzali to Nowshahr Ports. The calm sea conditions and appropriate water temperature 
(25 degrees Centigrade) contributed to its formation (CEP, 2006).  
A review of Mnemiopsis investigations of the Caspian Sea over the last  decade  (Roohi and Sajadi, 
2011). 
 
After Mnemiopsis invasion into the Caspian Sea via the ballast water from the Black Sea and/or the Sea 
of Azov in 1999 (Roohi et al., 2008a), some objectives of this alien ctenophore was taken into account in 
several local or national projects such as follows: 
- Distribution and abundance of Mnemiopsis leidyi in the Caspian Sea (Iran- Russia - Azerbaijan)- in 2001-
2004 and 2009 
- Feeding, respiration, reproduction of Mnemiopsis leidyi in the Caspian Sea- in 2001-2009 
-  Comparative feeding study of Mnemiopsis leidyi and Kilka in the Caspian Sea-  in 2003 -2004 and 
2008/9 
- Zooplankton and phytoplankton changes after ML invasion 
 
The situation in the Black Sea has been one of the most striking examples in marine bioinvasion history. 
Due to scale of the problem, UNEP intervened and gathered international experts in Geneva in 1994, for 
investigating methods for solving this problem  (GESAMP, 1997). The futility of physical and chemical 
methods for this problem were noted  and therefore, biological control seemed the only workable 
remedy. And, based on the  literature knowledge of feeding specificity, another ctenophore species 
(Beroe ovata) rose as the best candidate for dealing with M. leidyi problem. Indeed, B. ovata reported 
feeding only on other ctenophore species (Kremer and Nixon 1976), most notably on M. leidyi. However, 
scientists from the Geneva meeting could not stress on using a new predator species for Ecosystems 
Biodiversity.  
 
50

---