Анотація до роботи:

Пасічна О.О. Газообмін та пігментна система макрофітів за дії іонів міді (ІІ) і марганцю (ІІ) водного середовища. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук зі спеціальності 03.00.17 – гідробіологія. – Інститут гідробіології НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена встановленню закономірностей індивідуальної та сумісної дії іонів міді (ІІ) і марганцю (ІІ) у концентрації, що відповідає їх реальному рівню у природних водах, на фотосинтез, дихання, вміст
хлорофілу а, хлорофілу b і каротиноїдів у занурених вищих водяних рослинах Najas guadelupensis L., Ceratophyllum demersum L. і зелених нитчастих водоростях Oedogonium cardiacum (Hass.) Wittr., Cladophora glomerata (L.) Ktz.

Досліджено акумуляцію іонів міді і марганцю макрофітами. За здатністю до накопичення металів їх можна розташувати у такий ряд: Cl. glomerata >
Oe. cardiacum > N. guadelupensis > C. demersum.

У N. guadelupensis і C. demersum пригнічення процесів газообміну та зменшення вмісту пігментів відбувається при нижчій концентрації іонів міді і марганцю у водному середовищі (2–5 мкг/дм³ Cu²⁺ і 50 мкг/дм³ Mn²⁺), ніж у
Oe. cardiacum та Cl. glomerata (20 мкг/дм³ Cu²⁺ і 100–200 мкг/дм³ Mn²⁺).

Виявлено антагоністичну дію іонів міді у концентрації 5–20 мкг/дм³ та іонів марганцю – 50–200 мкг/дм³ на фотосинтез, дихання і пігментну систему більшості макрофітів, що є наслідком антагонізму іонів при їх поглинанні.

Рекомендовано використання едогоніуму і кладофори як біомоніторів забруднення водного середовища іонами міді і марганцю. Запропоновано метод біотестування токсичності водного середовища, що базується на порівняльному
аналізі співвідношення між інтенсивністю фотосинтезу і дихання макрофітів у досліджуваній та контрольній воді.

1. Динаміка поглинання Cu²⁺ і Mn²⁺ зануреними вищими водяними рослинами і зеленими нитчастими водоростями залежить від концентрації катіонів у водному середовищі та експозиції. Із зростанням їх рівня у воді і тривалості дії у більшості випадків підвищується вміст металів у макрофітах. За здатністю до накопичення іонів міді і марганцю макрофіти можна розташувати у такий ряд: кладофора > едогоніум > різуха > кушир.

2. Іони міді у концентрації 0,5 мкг/дм³ та іони марганцю – 2–20 мкг/дм³ не впливають токсично на досліджувані види макрофітів як у гострих (протягом доби), так і в хронічних (тривалістю 14 діб) експериментах і зумовлюють активацію процесів фотосинтезу, дихання і синтезу пігментів.

3. Виявлено двофазну дію підвищеної концентрації іонів металів на макрофіти (2–5 мкг/дм³ Cu²⁺ – на різуху, 20 мкг/дм³ Cu²⁺ – на нитчасті водорості та 100–200 мкг/дм³ Mn²⁺ – на вищі водяні рослини і кладофору): зростання інтенсивності їх газообмінних процесів і вмісту пігментів через добу змінюється зниженням цих показників через 14 діб. За дії 10–20 мкг/дм³ Cu²⁺ на вищі водяні рослини зменшення їх рівня відбувається вже через 24 год, а при двотижневій експозиції токсичний ефект посилюється, що пов’язано з кількісною кумуляцією металу в рослинних організмах.

4. За двотижневої дії 2–5 мкг/дм³ Cu²⁺ і 50 мкг/дм³ Mn²⁺ на вищі водяні рослини, 20 мкг/дм³ Cu²⁺ і 100–200 мкг/дм³ Mn²⁺ – на нитчасті водорості поряд зі зниженням вмісту хлорофілу а і/або інтенсивності фотосинтезу зростає відносний вміст хлорофілу b та каротиноїдів і/або активується дихання – адаптивні процеси, спрямовані на нормалізацію перебігу фотохімічних реакцій та енергетичного забезпечення рослинного організму.

5. У різухи і кушира пригнічення процесів газообміну і зменшення вмісту пігментів відбувається при нижчій концентрації Cu²⁺ і Mn²⁺ у водному середовищі (2–5 мкг/дм³ Cu²⁺ і 50 мкг/дм³ Mn²⁺), ніж у кладофори та едогоніуму (20 мкг/дм³ Cu²⁺ і 100–200 мкг/дм³ Mn²⁺), тобто занурені вищі водяні рослини більш чутливі до іонів міді та марганцю, ніж зелені нитчасті водорості. Найбільш токсичними іони цих металів виявились для різухи, а найстійкішим до їх дії є едогоніум.

6. Встановлено зв’язок між кількістю акумульованого макрофітами металу і його дією на рослинний організм. У різухи і кушира пригнічення фотосинтезу, дихання і зменшення концентрації пігментів відбувається при накопиченні меншої кількості міді та марганцю ( 15–19 мкг Cu/г сухої маси і 400-700 мкг Mn/г сухої маси), ніж у едогоніуму та кладофори (>71–89 мкг Cu/г сухої маси і >1000 мкг Mn/г сухої маси).

7. Доведено, що іони марганцю водного середовища менш токсично впливають на газообмінні функції та пігментну систему макрофітів, ніж іони міді: деструктивна дія Mn²⁺ виявляється у концентрації 50 мкг/дм³ і більше, водночас як Cu²⁺ – вже при 2–5 мкг/дм³.

8. Встановлено, що показником токсичної дії іонів міді і марганцю на макрофіти є зменшення величини відношень хлорофіл а/хлорофіл b та фотосинтез/дихання порівняно з контролем, яке у вищих водяних рослин відбувається при нижчій концентрації іонів металів у водному середовищі
(2–5 мкг/дм³ Cu²⁺ і 50 мкг/дм³ Mn²⁺), ніж у нитчастих водоростей
(10–20 мкг/дм³ Cu²⁺ і 100–200 мкг/дм³ Mn²⁺).

9. Виявлено антагоністичну дію іонів міді у концентрації 5–20 мкг/дм³ та іонів марганцю – 50–200 мкг/дм³ на газообмінні функції і пігментну систему макрофітів, що є наслідком антагонізму іонів при їх поглинанні. Водночас у найбільш чутливого з досліджуваних макрофітів – різухи – при сумісному впливі Cu²⁺ і Mn²⁺ (відповідно 10–20 і 100–200 мкг/дм³) виявляється їх синергізм, що пов’язано з акумуляцією значної кількості обох металів у її тканинах.

10. Відносна стійкість едогоніуму і кладофори до дії Cu²⁺ та Mn²⁺, поряд зі здатністю акумулювати значну кількість металів, дозволяє рекомендувати використання зелених нитчастих водоростей як моніторів забруднення водного середовища іонами цих металів та для очищення від них води (з наступним видаленням біомаси). Висока чутливість газообмінних процесів різухи і кушира до дії Cu²⁺ і Mn²⁺ дає можливість застосовувати їх як тест-об’єкти, а фотосинтез і дихання – як тест-функції при біотестуванні вод.

Публікації автора:

1. Мережко А.И., Пасичная Е.А, Пасичный А.П. Биотестирование токсичности водной среды по функциональным характеристикам макрофитов // Гидробиол. журн. – 1996. – Т. 32, № 1. – С. 87–94 (визначення інтенсивності фотосинтезу і дихання макрофітів за дії досліджуваних зразків води, участь у розробці методу визначення токсичності води та класифікації якості природних і стічних вод).

2. Пасичный А.П., Величко И.М., Пасичная Е.А. Электрофизиологические аспекты биотестирования токсичности водной среды на гидрофитах // Гидробиол. журн. – 2000. – Т. 36, № 4. – С. 30–44 (реєстрація біоелектричної реакції гідрофітів за дії іонів міді (ІІ), участь в аналізі, узагальненні одержаних даних і написанні статті).

3. Пасичная Е.А. Токсичность меди для гидрофитов: аккумуляция, влияние на фотосинтез, дыхание, пигментную систему (обзор) // Гидробиол. журн. – 2001. – Т. 37, № 3. – С. 93–107.

4. Пасічна О.О. Порівняльна характеристика дії йонів важких металів на вищі водяні рослини та нитчасті водорості // Наук. зап. Терноп. педуні-ту ім. В.Гнатюка. Сер.: біологія. Спец. випуск: гідроекологія. – 2001. – № 3 (14). – С. 222–224.

5. Пасічна О.О., Арсан О.М. Індивідуальний та сумісний вплив іонів міді та мангану на кушир темно-зелений (Ceratophyllum demersum L.) // Доп. НАН України. – 2002. – № 1. – С. 180–184.

6. Пасічна О.О., Арсан О.М. Вплив йонів міді та мангану на газообмінні функції та пігментний комплекс різухи гваделупської (Najas guadelupensis L.) // Наук. зап. Терноп. педуні-ту ім. В.Гнатюка. Сер.: біологія. – 2002. – № 1 (16). – С. 59–67.

7. Пасичная Е.А., Арсан О.М. Накопление меди и марганца некоторыми погруженными высшими водными растениями и нитчатыми водорослями // Гидробиол. журн. – 2003. – Т. 39, № 3. – С. 65–73.

8. Пасичный А.П., Пасичная Е.А. Биотестирование качества воды по функциональным характеристикам гидрофитов // Тези доп. 2-го з`їзду Гідроекол. т-ва України. – К., 1997. – С. 83–84.

9. Пасичная Е.А. Газообменные функции водорослей при токсическом воздействии и их использование для биотестирования качества водной среды // Тез. докл. ІІ Междунар. конф. “Актуальные проблемы современной альгологии”. – Киев, 1999. – Альгология. – 1999. – Т. 9, № 2. – С. 110–111.

10. Пасічна О.О. Газообмінні функції макрофітів в умовах забруднення водного середовища токсичними речовинами та їх використання для біотестування якості води // Матеріали конф. молодих вчених-ботаніків України “Актуальні питання ботаніки та екології”. – Ніжин, 1999. – С. 90.

11. Пасичная Е.А. Оценка качества воды по газообменным функциям гидрофитов // Материалы V Междунар. науч.-практ. конф. “Вода: проблемы и решения”. – Днепропетровск, 1999. – С. 84–87.

12. Пасічна О.О. Фотосинтез і дихання гідрофітів при токсичних впливах та їх використання у біотестуванні вод // Тези доп. ІІІ Всеукр. наук.-практ. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених з міжнарод. участю “Екологія. Людина. Суспільство”. – К., 2000. – С. 30–31.

13. Пасічна О.О. Вплив міді та марганцю на фотосинтез, дихання та пігментну систему гідрофітів // Тези доп. Міжнар. конф. “Проблеми сучасної екології”. – Запоріжжя, 2000. – С. 32.

14. Пасічна О.О. Вплив іонів міді на водяні макрофіти: стрес і адаптація // Тези доп. Міжнар. конф. молодих вчених “Рослина і середовище: фізіологія, генетика, фітоценологія, агроекологія”. – Харків, 2001. – С. 36–37.

15. Пасічна О.О. Адаптивні процеси гідрофітів в умовах стресового впливу важких металів // Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых “Проблемы аквакультуры и функционирования водных экосистем”. – Киев, 2002. – С. 180–182.

16. Пасічна О.О. Функціональні показники гідрофітів в залежності від вмісту важких металів у водному середовищі // Матеріали конф. молодих вчених-ботаніків України “Актуальні проблеми систематики, флористики, екології та збереження фіторізноманіття”. – Львів, 2002. – С. 194–196.

17. Пасичная Е.А. Погруженные макрофиты как мониторы загрязнения водной среды тяжелыми металлами // Тез. докл. XII Междунар. конф. молодых ученых “Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия”. – Борок, 2002. – С. 14–15.

18. Пасічна О.О. Вищі водяні рослини та нитчасті водорості в системі моніторингу забруднення водного середовища важкими металами // Тези доп. ювілейної наук. конф. студентів, аспірантів і молодих вчених, присвяченої 180-річчю з дня народження Л.С.Ценковського “Біорізноманіття. Екологія. Еволюція. Адаптація.” – Одеса, 2003. – С. 123.

19. Пасічна О.О. Оцінка чутливості гідрофітів до іонів важких металів // Тез. докл. Всеукр. конф. молодых ученых “Актуальные вопросы современного естествознания – 2003”. – Симферополь, 2003.– С. 68–69.