На території України пониззя Дунаю відзначається своїм біологічним різноманіттям та багатством природи. Його унікальність і своєрідність пов’язані з розташованими тут Кілійською дельтою, наймолодшою і найдинамічнішою ділянкою однієї з найбільших у світі дельт, дунайської, а також великими прісноводними водоймами – лиманами. Внаслідок цього тут переважють величезні водно-болотні угіддя, представлені очеретяними плавнями, вкритими мережею проток, каналів, з численними озерами.

Окрім того, в регіоні різноманітні й наземні екосистеми. На відносно невеликій за площею територією є ділянки заплавних лісів, луків, солончаків, пісків, залишки степів. Тому активна охорона природних комплексів Придунайського регіону – один з пріоритетів заповідної справи в Україні.Загальна площа дельти Дунаю складає біля 5640 кв км, в тому числі 1200 кв км припадає на українську частину. Дунайский біосферний заповідник, площею 46402,9 га, займає її приморську зону. До складу біосферного заповідника ввійшли:

• вторинна (морська) дельта Кілійського рукава Дунаю (нижче м. Вилкове) – заповідна, буферна зони та зона антропогенних ландшафтів;
• жебріянська гряда – зона антропогенних ландшафтів;
• стенцівсько-жебріянські плавні – зона регульованного заповідного режиму;
• русловий острів Єрмаков – буферна зона та зона антропогенних ландшафтів;
• територія прилеглого недіючого рибного господарства – зона антропогенних ландшафтів.

Клімат заповідника помірно континентальний з відносно короткою і теплою зимою та тривалим жарким літом. Зима найчастіше триває з середини грудня по першу декаду березня. Літо починається у першій декаді травня та триває до третьої декади вересня. Середньомісячна температура найжаркішого місяця (липня) становить 23°С з абсолютним максимумом в 39°С. Середньомісячна температура січня коливається від -1°С до -5°С.

Річна сума опадів коливається в діапазоні від 300 до 700 мм, і в середньому становить близько 400 мм. Випаровуваність звичайно в два рази перевищує кількість опадів і становить біля 800 мм/рік. Середньорічна температура води в дунайських руслах складає 12,7°С. Річкові води найбільш прогріті в липні-серпні, коли їх температура в середньому становить 24,1°С з максимумом в 27,6°С.

Рельєф заповідника рівнинний, поверхня майже горизонтальна з невеликим підвищенням в північній частині. Найбільш високими природними елементами території є піщані дюни Жебріянської гряди, приморські та прируслові гряди. За останні десятиріччя в результаті складування ґрунту від інтенсивних днопоглиблювальних робіт в півничній частині дельти в районі порту Усть-Дунайськ виникли штучно підвищені рельєфні елементи.

В гідрологічному плані дунайська дельта має добре розвинену систему рукавів першого та другого порядків. При цьому міжруслові дельтові острови мають блюдцеподібну форму за рахунок підвищених прируслових (сформованих в результаті відкладів мулу в повеневий період на берегах водотоків) та приморських (виникли внаслідок хвильової активності моря із морського піску та твердого стоку ріки) природних позитивних елементів дельтового рельєфу.

Гідрологічній режим заповідних територій майже повністю зумовлений гідрологією Дунаю. Протягом року ріка приносить в гирлову область в середньому близько 203 км3 води. Значно більше половини цього об’єму припадає на Кілійський рукав, який живить заповідні угіддя. Рівень води в дельті значно змінюється по сезонам. Найбагатоводніші місяці – квітень, травень і, частково, червень. Найменший стік припадає на вересень – жовтень.

Первинна дельта Дунаю сформувалася в післяльодовиковий період із твердого стоку ріки на місці Давньодунайського лиману. Вторинна (морська) дельта Кілійського рукава, що знаходиться нижче м. Вілкове, в геологічному плані досить молода. Її вік становить тільки біля 400 років. Створена вона на морських мілинах головним чином відкладами твердого стоку ріки з домішками піску морського походження. Залишком давнього пасма морських дюн є сучасна піщана Жебріянська гряда.

Ґрунти дельти сформувалися на базі річкового алювію та морського пісчаного субстрату в результаті дерново-лучного процесу в умовах сильного та тривалого зволоження. Для дельтових угідь найбільш характерні лучні, лучно-болотні, болотні ґрунти та солончаки. За механічним складом вони, переважно, важкосуглинисті та глинисті. На болотні ґрунти в дельті, природно, приходяться найбільші площі. Формуються вони практично на всіх занижених ділянках. Лучно-болотні ґрунти займають присхилові ділянки прируслових гряд і формуються в умовах тривалого затоплення. Значні площі в дельті займають новоутворені відклади приморських кіс і прибережних смуг островів. Вони звичайно є бідними на гумус та відзначаються невеликою вологоємністю. На алювіальних відкладах заплави Дунаю сформувалися дернові ґрунти різних типів. Засолені ґрунти представлені солончаками, в яких легкорозчинні солі знаходяться на поверхні.

Вторинна (морська) дельта Кілійського рукава Дунаю нижче Вилкового

Це найцінніша ділянка заповідника. Особливо велике природоохоронне значення має її передній край, де безперервно відбуваються інтенсивні процеси дельтоутворення. Серед усіх великих дельт середземноморського та чорноморського басейнів, вторинна дельта Кілійського рукава Дунаю найменше змінена людською діяльністю і природні процеси дельтоутворення виражені тут в максимальній мірі. Свідченням цих процесів є нові острови та коси, що постійно створюються у приморській зоні дельти.

В плані збереження біорізноманітності найбільше значення в цій ділянці заповідника має мозаїчна приморська смуга з прилеглими мілинами. Це самі цінні в природоохоронному плані угіддя усієї української частини дельти. Тут практично зосереджений основний як ресурсний, так і видовий потенціал заповідника. Своєрідними оазисами біорізноманітності в дельті є розташовані вздовж водотоків прируслові заплавні ліси. Але майже суцільні очеретово-осокові зарості, якими представлені основні, віддалені від моря, площі дельтових островів в цьому плані значно бідніші.

Жебріянська гряда

На фоні плавнів ця територія заповідника значно відрізняється в рельєфі і являє собою потужні відклади піску з прошарками пилуватого піску. Рельєф цієї ділянки сильно диференційований на слобозадерновані піщані кучугури з відносною висотою до 4-х метрів та міжгривневі зниження. На жаль, основна частина пасма вкрита штучними різновіковими насадженнями сосни кримської. Але й в цих умовах Жебріянське пасмо ще зберігає значний природоохоронний потенціал, в першу чергу за рахунок рідкісних псамофітних природних комплексів. Цьому в значній мірі допомагає диференційованність рельєфу і інших екологічних факторів та їхня динамічність. Певну природоохоронну, екологічну та наукову цінність також мають екосистеми та їх сукцесії підростаючого різновікового соснового лісу. Так, наприклад, тут формується досить цікавій для региону лісовий орнітокомплекс.

Стенцівсько-Жебріянські плавні

Це досить цінний природний комплекс Дунайського біосферного заповідника. Незважаючи на те, що ця ділянка заплави повністю одамбована і її гідрологічний режим в значній мірі штучно регулюється, ще біля 10 років тому тут гніздилось до 50% деяких фонових водоплавних та біляводних птахів всієї української частини дельти Дунаю. Проте зараз екосистема плавнів сильно деградована, головним чином за рахунок значного накопичення в ній живих та відмерлих решток очерету та, в меншій мірі, рогозу, які зайняли до 40% об’єму води в угідді і стали причиною багатьох екологічних та економічних проблем. Ця територія потребує невідкладних заходів по її екологічному відновленню.

Острів Єрмаков

Одамбування острова та невдало регульований гідрологічний режим зумовили помітне осушення та засолення значної частини цього угіддя. Це призвело до значних екологічних змін в його природних комплексах. Разом з тим, утворення на острові чималих ділянок з елементами степової рослинності зумовили появу тут досить рідкого на півдні України степового ентомокомплексу. Велике природоохоронне значення має острівний природний заплавний ліс, який ще в значній мірі зберігся в позадамбовому просторі. В зимовий період відкриті ділянки острова мають велике значення для зимівлі палеарктичних видів гусей, в першу чергу білолобого та червоноволої казарки.

Флора Дунайського біосферного заповідника нараховує близько 950 видів судинних рослин, які належать до 371 роду та 97 родин. Серед них значно переважають трав’янисті види (96,7%). Основне ядро видового складу рослин утворює літоральний флористичний комплекс. Найбільшим різноманіттям відрізняється флора Жебріянськї піщаної гряди. Спектр провідних родин складають Айстрові, Злаки, Бобові, Осокові, Хрестоцвітні, Лободові, Гвоздичні, Губоцвітні, Гречкові, Зонтичні, Жовтецеві, Шорстколисті, на яких припадає більше половини всіх видів. Переважна більшість видів рослин заповідника належить до ентомофільної групи.

В екологічному аспекті у складі флори заповідника переважають мезофіти (23,3%), ксеромезофити (21,0%), мезоксерофіти (17,0%) та гігрофіти (13,2%). Вони складають рослинність травяних боліт та болотистих лук, які займають в заповіднику найбільші площі.

У складі флори заповідника налічується 65 ендемічних видів чорноморсько-каспійського ендемічного комплексу. Вони відносяться до 44 родів та 21 родини. 16 видів рослин занесені до Червоної книги України. В заповіднику знаходяться найбільші в Україні зарості водяного горіха плаваючого та меч-трави болотної.

Рослинність заповідника являє собою територіально цілісну, але генетично різнорідну сукупність різних її типів: болотної, водної, лучної, галофітної, лісової та псамофітної. Провідним фактором, який визначає територіальний розподіл та співвідношення угрупувань різних типів є гідрологічний режим та інтенсивність алювіального процесу.

Основним компонентом рослинного покриву біосферного заповідника є болотна рослинність, яка займає більше половини його території. Друге місце належить водній рослинності. Вона представлена невкоріненими вільноплаваючими, вкоріненими зануреними, вкоріненими з плаваючими листками та повітряноводними формами. Лучна рослинність займає рівнинні ділянки прируслових та заплавних гряд і представлена угрупуваннями болотистих, засолених, справжніх та остепнених лук. Значні площі займає псамофітна рослинність. Основні її масиви приурочені до піщаних арен Жебріянської гряди.

Лісова рослинність заповідника є характерним елементом плавнів дельти Дунаю, хоч і не займає в ній значних площ. В її складі переважають різні види верб. Серед них найбільш звичайні верба біла та верба ламка. Чагарникова рослинність, як і лісова є також характерним елементом дельти. Вона поділяється на чагарникову заплавну та чагарникову приморську. Найбільш характерним видом чагарникової приморської рослинності є обліпиха крушиновидна. Її зарості в заповіднику найбільші серед природних в Україні. Солонцева та солончакова рослинність не є характерним елементом плавнів Дунаю і представлена досить незначними площами.

Для території заповідника на сьогодні відомо 39 видів грибів, які належать до 21 роду. Це далеко не повний їх список, тому, що детальні мікологічні обстеження даної території практично не проводились.

По кількості видів фауни дельта Дунаю є чи не найбагатшим місцем у сучасній Європі. Досить повно тваринний світ представленний і на території Дунайського біосферного заповідника.

Для заповідника відомо 1937 видів комах, серед яких 40 занесено до Європейського червоного списку та Червоної книги України. Причому, згідно з оцінками експертів, це лише менше половини всіх видів комах, що реально мешкають на його території. Загальна кількість останніх оцінюється в 5,5 тисяч. Цікаво, що серед виявлених для заповідної території видів комах 7 є новими для науки.

Фауна риб заповідника нараховує 90 видів, які належать до 30 родин. При цьому в заповідних водах зустрічаються всі 7 видів риб із Європейського червоного списку. А серед 32 видів риб, занесених до Червоної книги України, тут мешкає 15. Серед них і білуга — найбільша серед риб, що мешкають в прісних водах. Особливу роль Дунай, в тому числі і заповідна акваторія, відіграють для збереження чорноморських стад прохідних осетрових риб. Серед всіх річок Чорноморського басейну тільки в Дунаї ще зберігся їх природний нерест. Промислові запаси основних видів річкових риб після широкомасштабного обвалування пойми в 1960-70-х роках, що призвело до втрати близько 30 тисяч га нерестилищ, значно скоротилися.

Фауна земноводних заповідника та найближчих прилеглих територій нараховує 11 видів та 11 підвидів, які належать до 2 рядів, 6 родин і 6 родів. Плазунів для заповідних територій відомо 5 видів та 6 підвидів, які належать до 2 рядів, 3 родин і 5 родів. Серед земноводних найбільш чисельними є озерна та їстивна жаби, звичайна квакша та дунайський тритон, а серед плазунів — болотна черепаха та звичайний вуж. Серед цієї групи тварин види, що занесені до Європейського червоного списку та Червоної книги України в заповіднику відсутні.

Найчисельнішою та найважливішою як в природоохоронному, так і екологічному та економічному плані групою хребетних тварин заповідника є птахи. Тільки з 1983 року їх на теперішній території біосферного заповідника відмічено 257 видів, що становить біля 63% орнітофауни України. А всьго в дельті Дунаю за весь час спостережень зареєстровано більше 320 видів птахів. З 5-ти ділянок заповідника найбільше видове різноманіття птахів характерне для вторинної дельти Кілійського рукава — 220 видів. Далі в цьому ряду слідують Стенцівсько-Жебріянські плавні, Жебріянське пасмо, острів Єрмаків та територія ставкового господарства.

Серед зареєстрованих на заповідній території 257 видів птахів 44 (17,1 %) занесено до Європейського червоного списку та Червоної книги України. Найбільша їх кількість трапляється у вторинній дельті Кілійського рукава Дунаю — 37. Дещо менше — 35 — відомі для Сценцівсько-Жебріянських плавней, 28 — для Жебріянської гряди, 25 — острова Єрмаков та зовсім незначна кількість для ставкового господарства

Серед колоніальніх птахів територія Дунайського біосферного заповідника найбільш вагома для малого баклана — до 700 пар, що становить біля 6 % світової популяції виду, та ковпика (косаря) — до 360 пар. Досить численні в заповіднику великий баклан, сіра, руда, мала та велика білі чаплі, квак, річковий та рябодзьобий крячки; також в заповіднику нерідкі кормові зграї рожевого пелікану, що налічують до кількох сотень птахів (в останні роки відмічені поодинокі спроби гніздування цього птаха на території заповідника). Трапляється і кучерявий пелікан — його єдине в межах України місце гніздування розташоване в південній частині озера Кугурлуй (вище по Дунаю відносно заповідника) і є преспективним районом для приєднання до заповідної території.

З рідкісних видів хижих птахів в заповіднику багато років гніздиться орлан-білохвіст.

Ссавці в заповіднику представлені 42 видами. Серед них 6 (14,3 %) занесено до Європейського червоного списку та 13 (31,0 %) — до Червоної книги України. Для деяких з них — таких як норка європейська та лісовий кіт.

Дунайські дельтові угіддя є дуже важливими для їх виживання в європейському масштабі. Окремі види ссавців на заповідній території мають певне мисливське та промислове значення. Їх раціональна експлуатація доцільна в відповідних зонах заповідника. Це, в першу чергу, ондатра та дикий кабан.