Анотація до роботи:

Баланда О.В. Алкалоїди водяних рослин та їх вплив на функціональну активність гідробіонтів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.17 – гідробіологія. – Інститут гідробіології НАН України, Київ, 2005.

Досліджено особливості накопичення алкалоїдів у біомасі та середовищі росту водяних рослин. Показано, що основним джерелом надходження алкалоїдів у воду дніпровських водосховищ є синьозелені водорості, які містять у своїй біомасі значно більше цих речовин, ніж макрофіти.

Розроблено експрес-метод визначення вмісту алкалоїдів у воді.

Виділено та ідентифіковано комплекси алкалоїдів і супутні їм біологічно активні речовини Nuphar lutea та Nymphaea candida.

Аналіз отриманих даних свідчить, що алкалоїди Nuphar lutea та Nymphaea candida залежно від концентрації можуть стимулювати або гальмувати фізіологічні функції гідробіонтів (гетеротрофні бактерії, водорості, зоопланктон, молюски, молодь та статевозрілі особини риб). Дія цих метаболітів зумовлена ступенем їх розчинності у воді. Хлоргідрати алкалоїдів більш активні, ніж їх вільні форми.

Комплекс алкалоїдів Nuphar lutea відносно досліджених гідробіонтів мав вищу токсичність, ніж одержаний з Nymphaea candida.

Показано перспективність застосування хлоргідратів алкалоїдів Nuphar lutea з метою запобігання грибковим ураженням ікри в процесі її інкубації.

1. Кількісний вміст алкалоїдів у водяних рослинах зумовлений їх систематичною належністю, стадією розвитку і факторами зовнішнього середовища. Найбільше алкалоїдів міститься в біомасі синьозелених водоростей (1,19–17,29%) і рослинах з родини Nymphaeaceae – Nuphar lutea (2,61%) і Nymphaea candida (0,90%).

2. У періоди масового розвитку синьозелених водоростей в прісних водоймах у місцях згону їх біомаси вміст екзогенних алкалоїдів може сягати максимальних значень – до 2 мг/дм³. Виділення цих метаболітів у водне середовище здійснюється головним чином після відмирання і розкладу клітинних структур. На малопроточних ділянках в період вегетації Nuphar lutea концентрація розчинених у воді вільних алкалоїдів та їх солей не перевищує 0,5 мг/дм³.

3. Встановлено, що максимальна кількість алкалоїдів Nuphar lutea і Nymphaea candida міститься в їх кореневищах, а у представників родини Ranunculaceae (Batrachium circinatum, Caltha palustris) і родини Brassicaceae (Rorippa amphibia) найбільше алкалоїдів (0,89–3,45%) концентрується в квітках.

4. У комплексі алкалоїдів Nuphar lutea ідентифіковано три сполуки цього класу, у Nymphaea candida – чотири. Дезоксінуфаридин і неотіобінуфаридин характерні для обох досліджуваних видів. Супутниками алкалоїдів як нижчих, так і вищих водяних рослин є ряд біологічно активних речовин (терпени, вуглеводні, феноли тощо), які підсилюють їх вплив на функціональну активність багатьох представників гідробіоценозів. Встановлено, що активно діють на гідробіонтів не вільні алкалоїди, а їх водорозчинні солі.

5. Алкалоїди Nuphar lutea в діапазоні концентрацій 0,2–1,5 мг/дм³ пригнічують ріст гетеротрофних бактерій і гальмують ріст видів синьозелених водоростей, що спричиняють «цвітіння» води у дніпровських водосховищах. Під впливом цих сполук зменшується кількість видів, чисельність і біомаса фітопланктону, відносна швидкість росту водоростей, знижується активність нітратредуктази.

6. Встановлено, що комплекс алкалоїдів Nymphaea candida належить до класу сильнотоксичних речовин (ЛК₅₀ 1–10 мг/дм³), а комплекс алкалоїдів Nuphar lutea – до високотоксичних речовин (ЛК₅₀ менше 1 мг/дм³) відносно Daphnia magna.

7. Алкалоїди Nuphar lutea в діапазоні концентрацій 5–25 мг/дм³ пригнічують здатність молюсків роду Dreissena прикріплюватись до субстрату з утворенням друз та викликають їх загибель.

8. Алкалоїди Nuphar lutea в концентрації 1–10 мг/дм³ пригнічують розвиток ікри білого амура і коропа, а також негативно впливають на молодь останнього, викликаючи зменшення її рухової активності, зниження частоти дихального ритму і підвищення швидкості споживання кисню. У менших концентраціях (0,05–1,00 мг/дм³) ці речовини виявляють сперматоцидну активність. Комплекс алкалоїдів Nymphaea candida належить до помірно токсичних речовин, а Nuphar lutea – до сильнотоксичних щодо життєздатності ікри, ембріонів, сперматозоїдів, молоді та статевозрілих особин дослідних риб.

9. Показано, що комплекс алкалоїдів Nuphar lutea виявляє фунгіцидну активність відносно грибка сапролегнії, що розвивається на ікрі риб. В низькій концентрації (0,5 мг/дм³) ці речовини можуть бути застосовані з метою запобігання грибковим ураженням ікри в процесі її інкубації.

10. Розроблений нами експрес-метод визначення вмісту розчинених у воді вільних алкалоїдів та їх солей завдяки високій достовірності, простоті та зручності може бути використаний в польових умовах і на очисних спорудах водогонів при введенні цих біологічно активних метаболітів водяних рослин до переліку контрольованих показників якості води.

Публікації автора:

1. Сакевич О.Й., Кришталь О.В. Метаболіти алкалоїдної природи деяких видів прісноводних водоростей // Наук. зап. Терноп. держ. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Сер.: Біологія, № 4 (15) Спец. вип.: Гідроекологія. – 2001. – С. 91–92 (участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел, участь у написанні статті).

2. Баланда О.В., Медведь В.А., Сакевич А.И. Алкалоиды кубышки желтой (Nuphar lutea (L.) Smith.) и их влияние на жизнедеятельность цианобактерий и водорослей // Гидробиол. журн. – 2004. – 40, № 4. – С. 106–118 (участь у проведенні досліджень, наукове обгрунтування, узагальнення даних та формулювання висновків).

3. Баланда О.В., Зиньковский О.Г., Потрохов А.С. Влияние алкалоидов кубышки желтой Nuphar lutea (L.) Smith. на икру и сперматозоиды карпа и белого амура // Гидробиол. журн. – 2004. – 40, № 5. – С. 71–77 (наукове обгрунтування, участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел, узагальнення даних, написання статті).

4. Юришинец В.И., Баланда О.В. Влияние алкалоидов кубышки желтой Nuphar lutea (L.) Smith. на симбиоценотические системы некоторых видов двустворчатых моллюсков // Еколого-функціональні та фауністичні аспекти дослідження молюсків, їх роль у біоіндикації стану навколишнього середовища. – Житомир: Волинь, 2004. – С. 251–254 (наукове обгрунтування, участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел).

5. Баланда О.В., Медведь В.А., Кирпенко Н.И., Шевченко Т.Ф., Горбунова З.Н., Бондаренко Л.М. Реакция фитопланктона на экзометаболиты макрофитов // Материалы юбилейной науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 180-летию со дня рождения Л.С.Ценковского «Биоразнообразие. Экология. Эволюция. Адаптация». – Одесса, 2003. – С. 10 (участь у проведенні досліджень).

6. Баланда О.В., Медведь В.А., Сакевич А.И. Влияние алкалоидов Nuphar lutea (L.) Smith. на водоросли и цианобактерии // Матеріали наук.-практ. конф. «Україна наукова 2003». – Дніпропетровськ: Наука і освіта; 2003. – С. 7–8 (участь у проведенні досліджень, наукове обгрунтування, узагальнення даних та формулювання висновків).

7. Кирпенко Н.И., Курейшевич А.В., Медведь В.А., Баланда О.В., Горбунова З.Н., Харченко Г.В. К вопросу об участии метаболитов водных растений в формировании фитоценозов и качества воды // Материалы II Междунар. науч. конф. «Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация и качество воды». – Минск, 2003. – С. 144–146 (участь у проведенні досліджень).

8. Баланда О.В., Сотник А.М., Потрохов А.С. Оценка степени токсичности водорастворимых алкалоидов кубышки желтой на амурском чебачке // Материалы междунар. конф. «Современные проблемы физиологии и биохимии водных организмов». – Петрозаводск, 2004. – С. 13–14 (наукове обгрунтування, участь у проведенні досліджень, аналіз літературних джерел).

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; к.б.н. Зіньковському О.Г., к.б.н. Потрохову О.С., к.б.н. Юришинцю В.І. та к.б.н. Коновцю І.М. за практичну і моральну підтримку.