Анотація до роботи:

Куцин О.Б. Особливості функціонування водоростей-макрофітів Чорного моря в умовах забруднення водного середовища детергентами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12. -фізіологія рослин. - Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, 2004.

Дисертаційну роботу присвячено дослідженню функціонування водоростей-макрофітів в умовах забруднення морської води детергентами та з'ясуванню можливості їх використання в якості індикаторних організмів детергентного забруднення водного середовища.

Обєктами були природні популяції видів водоростей, домінуючих в прибережних морських акваторіях - представники Chlorophyta (Cladophora vagabunda, Enteromorpha intestinalis) і Rhodophyta (Ceramium rubrum, Porphyra leucosticta).

Досліджено зміни під впливом детергентів та комплексного забруднення водного середовища за біохімічними та фізіологічними показниками: морфологія (поява змін в цитоплазмі та виродженності клітин) і фізіологія клітин, приріст біомаси, фотосинтетична активність, вміст основних пігментів, вміст білка та його біологічна цінність, вітаміну "С". Встановлено, що при низькій концентрації (100 мкг/л) детергенти виявляють в основному стимулюючу дію, але при збільшенні їх концентрації (500 та 1000 мкг/л) спостерігається гостро токсична дія забруднювача.

Забруднення водного середовища детергентами викликає зниження також і біологічної цінності білка водоростей (відношення незамінних/замінних амінокислот, лейцин/ізолейцин, кількісний вміст метіоніну). Крім того, у клітинах водоростей під впливом детергентів збільшується вміст осморегулюючих амінокислот таких, як: лізин, аргінін, аспарагінова і глютамінова кислоти, пролін, гліцин, аланін і лейцин.

Суміш детергентів з іншими полютантами (нафта та іони міді) більш токсична, ніж вплив кожного з них окремо. Серед тестованих видів водоростей більш чутливою до детергентів виявилась Cladophora vagabunda, а найбільш стійкою Enteromorpha intestinalis.

Вперше встановлено, що детергенти поряд з іншими забруднювачами водного середовища знижують якість та засвоюваність водоростевого білка і тим самим знижують потенційну продуктивність водних біоценозів.

1. Рівень забруднення Чорного моря (на прикладі Одеської затоки) різними полютантами, в тому числі й детергентами, в останні роки (1999 -2003) перевищувало ГДК більше, ніж у 3 рази.

2. Використання фізіолого-біохімічних параметрів водоростей-макрофітів (вміст білків, їх амінокислотного складу, пігментів, вітаміну С, інтенсивності фотосинтезу й особливостей ростових процесів рослин) дозволив не лише визначити токсичність присутніх у воді детергентів, але й оцінити індикаторну роль водоростей-макрофітів при складанні прогнозних оцінок розвитку та продуктивності організмів.

3. Детергенти "Лотос" та "Е" як самостійно, так і в суміші з іншими полютантами, пригнічують розвиток морських водоростей-макрофітів. Це виявляється не лише в зменшенні приросту біомаси, але й повному припиненні росту, появі морфологічних аномалій таломів та окремих клітин. В числі аномалій виявлені наступні: агранульованість цитоплазми, утворення акінет і порушення осмосу.

4. В умовах забруднення водного середовища детергентами у водоростей-макрофітів починають формуватися захисні реакції. До числа останніх в першу чергу можна віднести збільшення в клітинах водоростей вмісту антиоксидантів - каротиноїдів та вітаміну С.

5. Під впливом детергентів знижується біологічна цінність білків водоростей. Згідно з еталонами ФАО/ВООЗ в їх числі в першу чергу погіршується відношення лейцин/ізолейцин, незамінні/замінні амінокислоти, а також зменшується кількісний вміст метіоніну).

6. Одним з наслідків дії детергентів на життєдіяльність клітин водоростей-макрофітів Cladophora vagabunda, Enteromorpha intestinalis, Ceramium rubrum та Porphyra leucosticta є збільшення вмісту осморегулюючих амінокислот (лізину, аргініну, аспарагінової та глутамінової кислот, проліну, гліцину, аланіну й лейцину).

7. Проведена порівняльна оцінка стійкості до дії детергентів масових видів водоростей-макрофітів фітобентосу Чорного моря (Cladophora vagabunda, Enteromorpha intestinalis, Ceramium rubrum та Porphyra leucosticta) свідчить, що більш толерантними до цього типу забруднення є зелені водорості Enteromorpha intestinalis, а менш стійкими - червоні водорості Porphyra leucosticta .

8. Характер негативного впливу СМЗ на життєдіяльність водоростей-макрофітів залежить від хімічного складу детергентів: "Е" є більш токсичним, ніж "Лотос".

9. В умовах дії суміші полютантів (нафти, іонів міді та СМЗ "Е") на життєдіяльність водоростей-макрофітів негативний вплив детергентів в значній мірі посилюється ефектом синергізму.

10. Вперше для оцінки якості морської води (на прикладі окремих ділянок Чорного моря) підібрані не лише найбільш чутливі водорості-макрофіти, але й перевірено комплекс функціональних характеристик, які можуть бути біомаркерами екологічного стану водного середовища. Останнє гостро потребує проведення моніторингу, оскільки екологічний стан Українського сектора Чорного моря за останні роки значно погіршився.

11. Водорості-макрофіти, відібрані з різних за ступенем забруднення районів Одеської затоки, в значній мірі відбивають екологічний стан відповідних ділянок акваторії Чорного моря. Ці райони за вмістом детергентів та інших забруднюючих речовин (ВМ, нафта, СПАР та ін.) в морському середовищі оцінюються як помірно (райони Біостанції ОНУ та Дачі Ковалевського), так і сильно забруднені (порт).

12. Детергенти, особливо в комплексі з іншими полютантами, являють собою значну екологічну небезпеку не лише для морської флори, але, в першу чергу, для ресурсів промислових видів водоростей - санітарів моря й агароносів. Зазначені забруднення пригнічують первинні продукційні процеси водоростей, що може негативно позначитись не лише на формуванні водних біоценозів моря в цілому, але й їх виживанні

Практичні рекомендації

1. Серед досліджуваних фізіолого-біохімічних показників функціонування водоростей-макрофітів Чорного моря для оцінки токсичності детергентів можна рекомендувати використання таких показників, як: вміст суми каротиноїдів та інтенсивність фотосинтезу.

2. Чутливість біоіндикаційних реакцій Cladophora vagabunda на забруднення водного середовища детергентами дозволяє рекомендувати її як тест-організм імпактних акваторій моря.

3. До інформаційної бази даних по оцінці якості водоростевої продукції запропоновані параметри білкового складу та його біологічної повноцінності .

CПИСОК НАУКОВИХ РОБІТ, ЩО БУЛИ ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Куцин О.Б. Біотестування токсичності побутових детергентів з використанням макроводорості Cladophora vagabunda (L.) Hoek // Вісник Одеського державного університету. - 2001.- Т.6, Вип. 1. - С. 34-41.

2. Куцин О.Б. Вплив комплексного забруднення водного середовища на деякі водорості-макрофіти // Аграрний вісник Причорномор'я. Біологічні, сільськогосподарські та ветеринарні науки. - 2002. - Вип. 4 (15). - С. 29-34.

3. Куцын Е.Б., Ткаченко Ф.П. Аминокислотный состав и биологическая ценность белков некоторых черноморских водорослей-макрофитов // Альгология. - 2003. - Т. 13, № 1. - С. 34-43.

4. Ткаченко Ф.П., Куцын Е.Б. Влияние детергентов на аминокислотный состав белка зеленой водоросли Cladophora vagabunda (L.) Hoek // Гидробиол. журн. - 2002. - Т. 38, № 3. - С.94-103.

5. Ткаченко Ф.П., Куцын Е.Б. Влияние детергентов на некоторые физиологические параметры зеленой водоросли Cladophora vagabunda (L.) Hoek // Экологические проблемы Черного моря: Cб. науч. статей. - Одесса: ОЦНТЭИ. - 1999. - С. 294-297.

6. Ткаченко Ф.П., Куцын Е.Б. Оценка состояния экосистемы Одеского залива по некоторым биохимическим показателям водорослей-макрофитов // Экология, экономика, рынок: Сб. науч. статей. - Одесса: ОЦНТЭИ. - 1999. - С. 130-134.

7. Куцын Е.Б. Влияние детергентов на пигментный комплекс водорослей-макрофитов // Екологічні проблеми водних екосистем та забезпечення безпеки життєдіяльності на водному транспорті: Зб. доповідей. - Одеса. - 2001. - С.98-101.

8. Куцин О.Б. Вплив детергентів на вміст вітаміну "С" у клітинах водоростей-макрофітів // Матеріали XІ з'їзду Українського ботанічного товариства (Харків, 25 - 27 вересня 2001 р.). - 2001. - С. 211-213.