Анотація до роботи:

Усенко О.М. Алелопатичний вплив вищих водяних рослин на функцiональну активнiсть планктонних синьозелених водоростей. – Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата бiологiчних наук за спецiальнiстю 03.00.17 – гiдробiологiя. – Iнститут гiдробiологiї НАН України, Київ, 2007.

Доведено, що на мiлководних дiлянках водосховищ, зарослих вищими водяними рослинами, у водi накопичуються розчиненi речовини фенольної природи в концентрацiях здатних пригнiчувати рiст синьозелених водоростей i не впливати на функцiональну активнiсть планктонних водоростей iз iнших систематичних груп. Зменшення вмiсту цих речовин на глибоководних дiлянках сприяє iнтенсифiкацiї росту прокарiотiв, що викликають "цвiтiння" води i змiни структури планктонних угруповань водоростей.

Концентрацiя фенольних сполук у днiпровських водосховищах коливається в межах 180–1850 мкг/дм³. Провiдними чинниками формування пулу ФС є стоки деяких рiчок або вищерозташованих водосховищ, кiлькiсть мiлководних дiлянок, що заросли макрофiтами, iнтенсивнiсть розвитку фiтопланктону. Вмiст загальних фенолiв, розчинених у водi, поступово зменшується вiд пригребельної дiлянки Київського водосховища до Каховського з 551 до 212 мкг/дм³.

Розглядаються взаємозв'язки мiж структурою полiфенолiв i рiвнем їх бiологiчної активностi по вiдношенню до водоростей. Встановлено, що полiфеноли з гiдроксильними групами в о- i п- положеннi з вiдновлювальними властивостями токсичнi для клiтин синьозелених водоростей.

Поглинання клiтинами водоростей екзогенних окислених полiфенолiв спричинює змiни фотосинтетичної активностi цих гiдробiонтiв. В умовах слабокислої реакцiї цитоплазми хiнони вiдновлюються за рахунок iонiв водню, що утворюється у фотосистемi II при фотолiзi води. При цьому гальмується циклiчне i нециклiчне фотофосрилювання. Клiтини енергетично виснажуються. Фотосинтетична активність синьозелених i зелених водоростей гальмується при рiзних концентрацiях розчинених у водi хiнонiв.

1. “Старіння” дніпровських водосховищ супроводжується збільшенням акваторій, що заростають вищими водяними рослинами, зменшенням на цих ділянках “цвітіння” води синьозеленими водоростями і збільшенням концентрації розчинених у воді поліфенолів.

2. Концентрацiя полiфенолiв, розчинених у водi днiпровських водосховищ, коливається в межах 180–1850 мкг/дм³. Максимальна їх кiлькiсть спостерiгається в мiсцях заростання мiлководь вищими водяними рослинами та масового розвитку планктонних синьозелених водоростей – збудникiв "цвiтiння" води.

3. Формування пулу розчинених у водi полiфенолiв i продуктiв їх трансформацiї здiйснюється пiд впливом як автохтонних, так i алохтонних джерел. Завдяки видiленню бiологiчно активних колiнiв вищими водяними рослинами навколо них створюється своєрiдна захисна сфера із речовин, що посилюють або гальмують життєдiяльнiсть планктонних водоростей.

4. Полiфеноли та продукти їх окислення справляють вагомий вплив на формування структури планктонних угруповань водоростей. На дiлянках водойм, зарослих вищими водяними рослинами, види синьозелених водоростей – збудники "цвiтiння" води зустрiчаються у малій кількості. На глибоководних дiлянках водосховищ, де концентрацiя полiфенолiв не перевищує 400 мкг/дм³, у складi фiтопланктону домiнують Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Anabaena flos-aquae.

5. Прижиттєвi та посмертнi видiлення вищих водяних рослин у концентрацiях, характерних для певних дiлянок водосховищ i ставкiв, гальмують як фотосинтетичну активнiсть, так i вiдносну швидкiсть росту бiомаси представникiв Cyanophyta, не впливаючи, або стимулюючи цi фiзiологiчнi процеси в зелених i дiатомових водоростей. Вплив фенольних сполук на функцiональну активнiсть культур водоростей проявляється при менших концентрацiях, нiж на фiтопланктон в умовах природних водойм. Концентрацiї дослiджуваних сполук 10 мг/дм³ i бiльше є токсичними не лише для синьозелених водоростей, а й для iнших систематичних груп планктонних автотрофiв.

6. Особливостi впливу речовин фенольної природи на фотосинтетичну активнiсть водоростей i їх рiст обумовленi не стiльки величинами концентрацiї цих речовин, скiльки їх окисно-вiдновлювальними властивостями. Суть ролi розчинених у водi полiфенолiв у формуваннi планктонних альгоугруповань полягає у вiдмiнностях реакцiї рiзних груп водоростей на однi i тi ж концентрацiї цих речовин.

7. Бiологiчна активнiсть екзометаболiтiв вищих водяних рослин по вiдношенню до планктонних синьозелених водоростей значно більша в хінонів, нiж у вiдновлених форм фенолiв.

8. В основі алелопатичної дії вищих водяних рослин на функціональну активність планктонних водоростей лежить інтенсивність окисно-відновних процесів, що обумовлені властивостями окремих компонентів екзогенних поліфенолів.

9. Окислення поліфенолів до хінонів може відбуватись як хімічним, так і біохімічним чином при участі ферментних систем. Найактивнішими є поліфеноли, в молекулах яких гідроксильні групи розташовані в о- або п- положеннях. Більшість фенолів окислюються до хінонів за допомогою ферментів.

10. Алелопатичний вплив вищих водяних рослин на планктонні водорості в значній мірі обумовлений дією абіотичних чинників – у першу чергу величиною pH середовища. В лужному середовищі деякі поліфеноли можуть окислюватись до біологічно активних хінонів без участі ферментів. У підкислених середовищах цей процес гальмується і хінони можуть відновлюватись до фенолів.

11. На базі власних та літературних даних сформована загальна схема механізмів впливу екзогенних поліфенолів на функціональну активність планктонних водоростей.

Публікації автора:

1. Усенко О.М., Сакевич О.Й. Фотосинтизуючi гiдробiонти як чинник формування екзогенних фенольних сполук водосховищ Днiпра // Наук. записки Тернопiльского держ. пед. унiверситету iм. Володимира Гнатюка. Серия: Бiологiя.. Спец. випуск: Гiдроекологiя. –2001. – №4 (15). – С. 97–99 (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, участь у написаннi статтi).

2. Сиренко Л.А., Курейшевич А.В., Усенко О.М., Медведь В.А. Содержание хлорофилла а в планктоне как показатель обилия водорослей в районах водозаборов // Альгология. – 2001. – № 4. – C. 474–485. (участь у проведеннi дослiджень, участь у написаннi статтi).

3. Сакевич А.И., Усенко О.М. Фенольные соединения в воде днепровских водохранилищ // Гидробиол. журн. – 2002. – 38, № 4. – C. 103–112. (участь у проведеннi дослiджень, аналіз лiтературних джерел, участь у написаннi статтi).

4. Усенко О.М., Сакевич А.И., Паламарчук В.Д. Влияние фенольных кислот гидрофитов на развитие планктонных водорослей // Альгология. – 2003. – № 1. – С. 26–33. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

5. Сакевич А.И., Усенко О.М. Экзометаболиты водных макрофитов фенольной природы и их влияние на жизнедеятельность планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 2003. – № 3. – С. 36–44. (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, участь у написаннi статтi).

6. Усенко О.М., Сакевич А.И. Альгицидные свойства полифенолов в зависимости от структуры их молекул // Гидробиол. журн. – 2004. – № 4. – C. 97–105. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, участь у написаннi статтi).

7. Усенко О.М., Сакевич А.И. Аллелопатическое влияние высших водных растений на функциональную активность планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 2005. – № 1. – С. 55–67. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, участь у написаннi статтi).

8. Романенко В.Д., Сакевич А.И., Усенко О.М. Метаболические механизмы взаимодействия высших водных растений и цианобактерий – возбудителей "цветение" воды // Гидробиол. журн. – 2005. – № 3. – C. 45–57. (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

9. Романенко В.Д., Сакевич О.Й., Усенко О.М. Вищi водянi рослини, як чинник обмеження "цвiтiння" води цiанобактерiями // Доп. НАН України. – 2005. – № 8. – C. 174–177. (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

10. Сакевич А.И., Кирпенко Н.И., Медведь В.А., Усенко О.М., Горбунова З.Н. Влияние полифенолов высших водных растений на функциональную активность планктонных водорослей // Гидробиол. журн. – 2005. – Т. 41, № 4. – С. 104–116. (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

11. Усенко О.М. Вплив вищої водяної рослинностi на розвиток фiтопланктону // Наук. записки Тернопiльского держ. пед. унiверситету iм. Володимира Гнатюка. Серiя: Бiологiя. Спец. випуск: Гiдроекологiя. – 2005. – № 3 (26). – C. 445–447.

12. Курейшевич А.В., Серенко В.В., Потапенко Л.С., Медведь В.А., Усенко О.М. Моноторинг динамики фитопланктона в Каховском водохранилище с использованием данных дистанционного зондирования Земли // Наук. записки Тернопiльского держ. пед. унiверситету iм. Володимира Гнатюка. Серiя: Бiологiя. Спец. випуск: Гiдроекологiя. – 2005. – № 3 (26). – C. 240–243. (участь у проведеннi дослiджень).

13. Романенко В.Д., Сакевич А.И., Усенко О.М. О механизме действия легкоокисляющихся фенолов на фотосинтетическую активность водорослей // Гидробиол. журн. – 2006. – 42, № 2. – C. 87–97. (участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

14. Усенко О.М., Сакевич О.Й., Шевченко Т.Ф. Алелопатична дiя вищих водяних рослин на розвиток синьозелених водоростей // Природничий альманах. Збірник наук. праць. Серія: Біологічні науки. – Херсон, 2006. – Вип. 8. – С. 252–262. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

15. Сакевич О.Й., Усенко О.М. Хімічна взаємодія рослин континентальних водойм // Матеріали міжн. наук. конф. по алелопатії та сучасній біології. – Київ: Фітосоціоцентр, 2006. – С. 119–125. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних, участь у написаннi статтi).

16. Курейшевич А.В., Усенко О.М., Медведь В.А., Пахомова М.Н. Динамика развития фитопланктона и содержания фотосинтетических пигментов на днепровском водозаборе // Другий з’їзд гідроекологічного товариства України: Тез. допов., Київ, 27–31 жовтня 1997 р. – Київ, 1997. – Т. 1. – С. 74. (участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел, участь у написанні).

17. Курейшевич А.В., Усенко О.М. Совместное влияние меди и ортофосфата на функционирование планктонних водорослей // Другий з’їзд гідроекологічного товариства України: Тез. допов., Київ, 27–31 жовтня 1997 р. – Київ, 1997. – Т. 2. – С. 68–69. (участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел, участь у написанні).

18. Усенко О.М., Сакевич А.И. Алеллопатическое влияние высших водных растений на скорость роста планктонных водорослей // Межд. науч. конф. по современным проблемам физиологии и биохимии водных организмов: Тез. докл., Петрозаводск, 6-9 сент. 2004 г. – Петрозаводск, 2004. – С. 136–137. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, формулювання висновкiв).

19. Усенко О.М. Полифенолы днепровских водохранилищ и их влияние на развитие цианобактерий // Ecological chemistry: Abstracts the third intern. Conf. Ecological Chemystry; 20-21 may 2005: Lidia Romanciuc..., – Ch.: Tipogr. Acad. St. a Moldovei, 2005. – 374 p. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, узагальнення даних).

20. Сакевич А.И., Шевченко Т.Ф., Усенко О.М. Экзофенолы как ингибиторы фотосинтетической активности микроводорослей // Межд. науч. конф. по физиологии микроорганизмов в природных и экспериментальных системах: Тез. докл., Москва, 16–19 мая 2006 г. – Москва, 2006. – С. 102. (наукове обгрунтування, участь у проведеннi дослiджень, аналiз лiтературних джерел, формулювання висновкiв).

21. Сакевич О.Й., Усенко О.М., Шевченко Т.Ф. Екзометаболiти вищих водяних рослин, як чинник формування альгоугруповань // Сб. труд. междунар. конф. по современным проблемам гидробиологии. Перспективы, пути и методы исследований. – Херсон: НАН Украины, 2006. – С.172–174. (наукове обгрунтування, участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел, формулювання висновків).

Подяки. Автор висловлює щиру подяку за наукову підтримку і допомогу в проведенні досліджень своєму науковому керівникові д.б.н. Сакевичу О.Й. ; своїм колегам, співробітникам відділу екологічної фізіології водяних рослин Інституту гідробіології НАН України, за надання цінних порад та консультацій; ст.н.с., к.б.н. Беляєву В.В. та ст.н.с., к.б.н. Коновцю І.М. за практичну і моральну підтримку.