REVIEW OF POTENTIAL CHANGES IN THE REPRODUCTIVE FUNCTION OF FISH IN THE DNIPRO-BUG ESTUARY UNDER THE INFLUENCE OF HEAVY METALS FOLLOWING THE DESTRUCTION OF THE KAKHOVKA HYDROELECTRIC POWER PLANT
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.14.2025.4Keywords:
Dnipro-Bug Estuary, destruction of the Kakhovka Hydroelectric Power Plant, heavy metals, reproductive function of fish, fish intoxication by heavy metalsAbstract
The publication presents the results of a review of potential changes in the reproductive function of fish within the ichthyocenosis of the Dnipro-Buh estuarine ecosystem under conditions of increased concentrations of heavy metal ions, which is a consequence of the destruction of the Kakhovka hydrotechnical complex. The response of fish organisms to a biologically perceptible increase in the quantitative indicators of heavy metal ions in water is multifaceted and depends on the chemical nature of the metal, its concentration in the aquatic environment, and the organism’s physiological demand for it. It has been noted that changes in the hydrochemical regime of water bodies lead to modifications of the annual biological cycles of fish, resulting in disruptions of reproductive processes, particularly the normal development of gonads and gametes. The main pathways of heavy metal entry into fish organisms are presented. Data on the topology of heavy metal accumulation in fish organs and tissues according to their accumulative potential are generalized, as well as information on key physicochemical environmental parameters that influence the organism’s response to heavy metal exposure. It is indicated that the sensitivity of hydrobionts to heavy metal ions decreases with decreasing ambient temperature. Examples of pathological changes that occur in hydrobiont organisms under heavy metal intoxication are provided, with particular attention given to reproductive dysfunctions, such as asymmetric gonadal development, structural deformation of the gonads, premature sexual maturation, alterations in the duration of the gonadal development period, resorption of female and male gametes at all stages of development, including mature ones, an increase in the proportion of individuals skipping spawning, and a decrease in fecundity. It is stated that, for the construction of a model assessing the intensity of natural recovery of resource fish species in the water bodies of the Dnipro-Buh estuarine ecosystem after the de-occupation of the region, it is necessary to evaluate heavy metal accumulation in fish organisms and consider the state of their reproductive function.
References
Арсан О.М., Ситник Ю.М., Шаповал Т.М., Кукля І.Г., Пасічна О.О., Магомедова З.Б. Екологотоксикологічні дослідження внутрішніх водойм Києва. Наукові записки Тернопільського педуніверситету ім. В. Гнатюка. Серія «Біологія». Спец. випуск «Гідроекологія». Тернопіль, 2001. Вип. 3(14). С. 176–177.
Вітюков Ю.Є. Абіотичні умови існування іхтіофауни в Дніпровсько-Бузькій гирловій ділянці і перспективи раціонального використання біопродуктивного потенціалу. Рибогосподарська наука України. 2011. № 1. С. 110–115. [Електронний ресурс]. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/rnu_2011_1_21 (дата звернення: 01.09.2025).
Давидова А.О., Дзеркаль В.М., Клименко В.М. Сучасний стан та оцінка прогнозованих втрат вищої водної та повітряно-водної рослинності НПП «Нижньодніпровський» (Херсонська обл., Україна). Актуальні проблеми ботаніки та екології : матеріали міжнар. конф. молодих учених (Івано-Франківськ, 27–30 вересня 2023 р.). Івано-Франківськ : Супрун В.П., 2023. С. 37.
Демченко Н.А. Особливості іхтіоценозу акваторій НПП «Нижньодніпровський». Сучасні проблеми теоретичної та практичної іхтіології : матеріали ХІІ іхтіологічної наук.-практ. конф. (Дніпро, 26–28 вересня 2019 р.) / за заг. ред. Р.О. Новіцького. Дніпро : Акцент ПП, 2019. С. 86–90.
Дзеркаль В.М., Давидова А.О., Клименко В.М. Вплив військових дій на екосистеми національного природного парку «Нижньодніпровський». Функціонування об’єктів природно-заповідного фонду України в умовах воєнного стану: шляхи відновлення та розвитку : збірник матеріалів Всеукр. наук.-практ. конф. (Київ, 4–5 липня 2024 р.). Київ : Центр екол. освіти та інформації, 2024. С. 64–66.
Дудник С.В., Євтушенко М.Ю. Водна токсикологія: основні теоретичні положення та їхнє практичне застосування: монографія. Київ : Вид-во Українського фітосоціологічного центру, 2013. 297 с.
Євтушенко М.Ю., Данилко О.В. Особливості накопичення важких металів в тканинах риб Кременчуцького водосховища. Гідробіологічний журнал. 1996. Т. 32. № 4. С. 58–66.
Євтушенко М.Ю., Рудик-Леуська Н.Я., Хижняк М.І. Екологічний стан та фізіологічний статус риб за впливу теплового забруднення водойм : монографія. Київ, 2022. 103 с.
Калініченко О.О., Мельников А.Ю., Нікітіна С.В., Волков Ю.В., Мартинюк Д.Т. Стан водних об’єктів Миколаївської та Херсонської областей у зв’язку з надзвичайною ситуацією, спричиненою підривом греблі та ГЕС Каховського водосховища. Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення : збірник наук. статей XІХ Міжнар. наук.-практ. конф. (Харків, 14–15 вересня 2023 р.). Харків : УКРНДІЕП, 2023. С. 225–230.
Колесник Н.Л. Розподіл важких металів серед компонентів прісноводних екосистем (огляд). Рибогосподарська наука України. 2014. № 3. С. 35–54.
Курант В.З., Хоменчук В.О., Бияк В.Я. Шляхи проникнення та вміст важких металів в організмі риб (огляд). Наукові записки Тернопільського нац. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Серія «Біологія». Тернопіль, 2011. Вип. 2(47). С. 262–269.
Кутіщев П.С., Коржов Є.І., Гончарова О.В., Козлов Л.В. Екологічна оцінка якості води Дніпровсько-Бузької естуарної екосистеми за гідрохімічними показниками. Таврійський науковий вісник. Серія «Сільськогосподарські науки». 2021. Вип. 120. С. 323–335. https://doi.org/10.32851/2226-0099.2021.120.41
Литвинова Т.Г., Мельник А.П., Стецюк З.А. та ін. Фактори накопичення важких металів в екосистемі Дніпровських водосховищ. Рибне господарство. 2005. Вип. 64. С. 131–143.
Лянзберг О.В. Екологічна оцінка пониззя Дніпра у зв’язку з антропогенним навантаженням. Таврійський науковий вісник. Серія «Екологія, іхтіологія та аквакультура». 2013. Вип. 88. С. 287–293.
Максимова Н.М., Шевченко І.О. Екологічна оцінка води ріки Самара за категоріями. Дніпро : ДДАЕУ, 2020. С. 53–55.
Мельник А.П., Власова Н.М., Захарченко І.Л. Розподіл та накопичення важких металів в органах і тканинах промислових видів риб Каховського водосховища. Рибогосподарська наука України. 2011. № 1. С. 75–80.
Пічура В.І., Потравка Л.О., Білошкуренко О.С. Дослідження наслідків руйнації Каховської дамби та осушення водосховища для населення України. Водні біоресурси та аквакультура. 2025. Т. 9. № 1. С. 218–247. https://doi.org/10.32782/wba.2025.1.20.
Ситник Ю., Пилипенко Ю., Шевченко П., Плугатарьов В., Колесник Н. П., Симон М., Мельник А., Дорофєй Н. Важкі метали в органах і тканинах стерлят (Acipenser ruthenus L.) у Дніпровсько-Бузькому морському муловині. Рибогосподарська наука України. 2016. № 3(37). С. 5–21. http://dx.doi.org/10.15407/fsu2016.03.005.
Тучковенко Ю., Степаненко С. Вплив руйнування греблі Каховської ГЕС на екологічний стан Одеського району Чорного моря. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. 2023. № 44. С. 71–80. https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.44.71-80.
Шахман І.О., Бистрянцева А.М. Вплив якості річкової води на динаміку промислу у Дністровському лимані та в Кучурганському водосховищі. Екологічні науки. 2021. № 4(37). С. 60–64.
Copernicus Sentinel-2 (processed by ESA). MSI Level-2A BOA Reflectance Product. Collection 1. European Space Agency, 2021. https://doi.org/10.5270/S2_-znk9xsj.
Crippen R.E. Calculating the Vegetation Index Faster. Remote Sensing of Environment. 1990. Vol. 34. P. 71–73.
Earth Resources Observation and Science (EROS) Center. Landsat 8–9 Operational Land Imager / Thermal Infrared Sensor Level-2, Collection 2 [dataset]. U.S. Geological Survey, 2020. https://doi.org/10.5066/P9OGBGM6.
Horning W.B., Neiheisel T.W. Chronic effect of copper on the bluntnose minnow, Pimephales notatus (Rafinesque). Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 1979. Vol. 8. P. 545–552.
Jamil Emon F., Rohani M.F., Sumaiya N., Tuj Jannat M.F., Akter Y., Shahjahan M., Abdul Kari Z., Tahiluddin A.B., Goh K.W. Bioaccumulation and Bioremediation of Heavy Metals in Fishes – A Review. Toxics. 2023. Vol. 11(6). P. 510. https://doi.org/10.3390/toxics11060510.
Jezierska B., Ługowska K., Witeska M., Sarnowski P. Malformations of newly hatched common carp larvae. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. 2000. Vol. 3. [Електронний ресурс]. URL: http://www.ejpau.media.pl/volume3/issue2/fisheries/art-01.html (дата звернення: 01.09.2025).
Jezierska B., Ługowska K., Witeska M. The effects of heavy metals on embryonic development of fish (a review). Fish Physiology and Biochemistry. 2009. Vol. 35(4). P. 625–640. https://doi.org/10.1007/s10695-008-9284-4.
Khanam T., Al-Emran M., Rahman M.S., Hasan J., Ferdous Z., Rohani M.F., Shahjahan M. Impacts of heavy metals on early development, growth and reproduction of fish – A review. Toxicology Reports. 2022. Vol. 9. P. 858. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2022.04.013.
Kumar S., Pant S.C. Comparative effects of the sublethal poisoning of zinc, copper and lead on the gonads of the teleost Puntius conchonius Ham. Toxicology Letters. 1984. Vol. 23. P. 189–194.
Malhotra N., Ger T.R., Uapipatanakul B., Huang J.C., Chen K.H., Hsiao C.D. Review of Copper and Copper Nanoparticle Toxicity in Fish. Nanomaterials. 2020. Vol. 10(6). P. 1126. https://doi.org/10.3390/nano10061126.
Munkittick K.R., Dixon D.G. Reproductive impairment and biochemical changes in fish exposed to contaminants. Hydrobiologia. 1989. Vol. 188/189. P. 123–135.
Naz S., Chatha A.M.M., Téllez-Isaías G., Ullah S., Ullah Q., Khan M.Z., Shah M.K., Abbas G., Kiran A., Mushtaq R. A Comprehensive Review on Metallic Trace Elements Toxicity in Fishes and Potential Remedial Measures. Water. 2023. Vol. 15. P. 3017. https://doi.org/10.3390/w15163017.
Pavlovskaya L.P. Fishery in the Lower Amu-Darya under the Impact of Irrigated Agriculture. FAO Corporate Document Repository. Karakalpak Branch, Academy of Sciences of Uzbekistan. [Електронний ресурс]. URL: http://www.fao.org/docrep/v9529e/v9529E04.htm (дата звернення: 08.09.2025).
Pichura V.I., Shakhman I.A., Bystriantseva А.N. Spatial and temporal regularities of water quality formation in the Dnieper River. Biological Resources and Nature Management. 2018. Vol. 10. № 1–2. P. 44–57.
Riggio M., Filosa S., Parisi E., Scudiero R. Changes in zinc, copper and metallothionein contents during oocyte growth and early development of the teleost Danio rerio (zebrafish). Comparative Biochemistry and Physiology C: Toxicology and Pharmacology. 2003. Vol. 135(2). P. 191–196. https://doi.org/10.1016/s1532-0456(03)00107-8.
Romanescu V., Moshu A., Trombitsky I. Changes in the Fish Biodiversity of the Lower Dniester River (Moldova). Biodiversity Online Journal. 2022. Vol. 3(3). BOJ.000561. https://doi.org/10.31031/BOJ.2022.03.000561.
Sapozhnikova Y., Zubcov N., Hungerford S., Roy L.A., Boicenco N., Zubcov E., Schlenk D. Evaluation of pesticides and metals in fish of the Dniester River, Moldova. Chemosphere. 2005. Vol. 60(2). P. 196–205. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.12.061.
Shumilova O., et al. Environmental effects of the Kakhovka Dam destruction by warfare in Ukraine. Science. 2025. Vol. 387. P. 1181. https://doi.org/10.1126/science.adn8655.
Taslima K., Al-Emran M., Rahman M.S., Hasan J., Ferdous Z., Rohani M. F., Shahjahan M. Impacts of heavy metals on early development, growth and reproduction of fish – A review. Toxicology Reports. 2022. Vol. 9. P. 858–868. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2022.04.013.
Venuto C., Irefry J.K. Fraguency distribution patterns and partitioning of copper, iron and zinc in selected tissues of the black mullet (Mugil cephalus). Florida Scientist. 1983. Vol. 46. № 3–4. P. 346–355.
Yevtushenko N.Yu., Dudnyk S.V., Rudyk-Leuska N.Ya., Khuzhniak M.I. Factors determining the degree of toxicity of heavy metals to fish (review). Journal of Gidrobiology. 2021. Vol. 57. P. 75–85.
Zeitoun M.M., Mehana E.S.E. Impact of heavy metal water pollution on fish health: a review and update. Global Veterinaria. 2014. Vol. 12. P. 219–231. https://doi.org/10.5829/idosi.gv.2014.12.02.82219.
Zhang X., Song Y., Chen J., Huang J. Landsat Image-Based Retrieval and Analysis of Spatiotemporal Variation of Total Suspended Solid Concentration in Jiaozhou Bay, China. Remote Sensing. 2021. Vol. 13. P. 4796. https://doi.org/10.3390/rs13234796.
Zholdasova I.M., Guseva L.N. Ichthyofauna. The reaction of freshwater systems to man-induced impacts. Tashkent : FAN, 1987. Р. 76–108.
